CN103925426B - 预应力混凝土管 - Google Patents

Abstract

预应力混凝土管由一个圆管（20），一个圆环（34）和一个偏移形环（40）焊接在一起组成。密封带（44）伸接上该偏移形环而且该组成好的圆环焊接到该金属圆管的第一端（22）内。带状的压敏胶带（54）密封该内部的接口。在连接管道时安装一个O形环（52）在该圆环上。在该金属圆管的第二端（24）部位，用密封带（44a）伸过并粘接上帽形环（56）然后把组成好的帽形环焊接到该金属圆管的第二端内。带状的压敏胶带（54）密封内部的接口。一薄层的脱模剂（64）涂到该金属圆管的内面而后浇铸混凝土管（68）在金属管内。加注加压固化化合物（70）从该圆管进入偏移弯形环和帽形环之空间，让它流进该圆管与混凝土管的间隙使混凝土管永远保持切向压缩状态。

Description

预应力混凝土管

技术领域

本发明涉及一般的混凝土管道。更具体地，一个管道包括金属外壳和在其内部灌铸的混凝土管，用固化化合物在它们之间加压使混凝土管留在压缩状态。

背景技术

以前，已经开发了多种类型的混凝土管，其努力在采用金属加固或压缩加压固化化合物来预应力混凝土，以提供一种有效的方法。

下面列出的现有技术没有透露拥有任何和本发明的新颖性的专利，但是以下美国专利中被认为是相关的：

饭田在美国专利3982565中教导了一种方法，在铸型管内布置钢筋笼后在其管内浇灌膨胀混凝土让钢筋笼向壁厚的中心之外扩展而后用离心方法铸成管。

专利第4153656号颁发给本仁，用袖子放置在相邻的管道端部重叠在两管的接合方法。袖子管端周围配合间隙。其间隙空间的端部用充气的密封环封闭，注入环氧树脂进间隙空间，然后提高环氧树脂的压力到比大气更显著的压力，保持压力直到树脂固化。

格来敦，在美国专利4771530中公开了一种方法，放一外壳管在水泥管外而留下间隙在两管之间，注入加压介质到间隙，其压力足以所需的预应力，其硬化形成的加压介质包括灌浆，热固性塑料和环氧树脂。当加压注入介质，剥离水泥管和外壳管之间隙形成预应力混凝土管。

格来敦的美国专利4840200教导了一种预应力管具有内壁和外壁与其外壁的中间非粘接片材层。压力介质内流体注入中间片材层硬化后形成永久性不漏的预应力管。

专利第5065795号“颁发给格来敦是为预应力混凝土制品，包括水泥管道和套管，在管道和套管重叠的端壁之间安装密封环，硬化剂用足够的压力注入套管和水泥管道之间，使套管向外隆起，而使得套管长度收缩，压缩端壁之间的密封环。

郭的美国专利6076562是我的先前的专利公开了一种预应力混凝土管的制造。在管的每端混凝土管外壁和钢管的内壁安装有密封接头环形槽，密封接头采用环形槽把从钢管壁注入硬化介质流体来分布到其圆周，流体压穿透到混凝土管和钢管之间的边界面，压缩混凝土管同时使钢管向外膨胀。管端部的密封件防止介质泄漏。当流体达到一个理想的压力，线路上的一个单向阀会保持在管道中的压力，而后可停止流体供给。介质硬化后混凝土管会保持其压缩。

美国专利第6123485号授予到米而朗等。是关于纤维增强塑料成形在混凝土桩和柱上，其中包括挤压成形的外管，其外管内部凸出。混凝土填充进入外管内，加压使混凝土芯有预应力并增加其与管的粘着力，并使其管保持圆周张力。

对于背景的目的，并表示本发明的相关参考本领域可以作出其它的是专利第5928447号已发行到吉安范西哥和专利第6155810号史恩的。

发明内容

混凝土管有很少的拉伸强度，但有充足的压缩强度，因此，已经有很多用增强方法来做预应力混凝土管，例如用有伸展性的加强部件如钢筋，钢棒，钢线嵌入混凝土内。

本发明利用固化物加压注入在有高弹性的金属管和灌铸在其内的混凝土管之间，让混凝土管永久保持其切向压缩状态。

本发明使预应力混凝土管的生产非常简单又可靠，这使得可以成本效益地生产很宽范围又大小不同的新混凝土管，而且无论其灌铸方法。一般混凝土管是用以输送水和污水，然而新的方法是也可行地用来生产其他公用事业额外的大型管道。

一般来说，有两种类型的管道接头。第一种是对接管端的焊接接头，其接连金属管端对接后沿周向焊接管端来密封。由于金属管端伸出混凝土的管端，接焊缝的热效应不妨碍对预应混凝土管的压缩。第二种是密封圈接头，其接连金属管端，一边是有O型密封圈的阳型管端，另一边是有使连接容易的喇叭口端的阴型管端，阳型管端就能插进阴型管端连接起来。有时比较实际地制造两端都有O型密封圈的阳型管端的金属管，对接连接进两端都有喇叭口端的阴型短连接管。

虽然本发明公开包括两种类型的管道接头，连同了其局限性，然而，这并不限制与其他的使用或全部使用的预应力混凝土管，其外面是用金属管和用固化化合物来加预应力制造的。

为了有效地完成这预加应力，在管道的每端安装槽环来散布固化化合物。该槽环的槽可以确保在管道周围均匀分布化合物到全圆周上和一致加压到整个管，一直到该化合物固化使混凝土管保持永久性的压缩。该槽环由金属板片轧成，槽环的第一轮缘是朝向金属管的边缘。其轮缘端焊接到金属管的内面确保不漏水。该金属槽环的第二轮缘的外表面，缘着水平方向粘接一个有弹性的密封环，当其内面浇灌混凝土时会保持牢固粘着。

该槽环可有各种形状，例如偏移形和帽形的槽环都可以是所要的形状，只要它们能适当地与金属管的末尾接合。用在密封环接头管线上时，金属管的一端连接可安装封环的轧制圆环，其圆环和金属管内面就行成偏移。但是，如果该偏移使很小，它应该有一个帽形截面的圆环来做为化合物槽。如果偏移量很大，则可用偏移形槽环，该槽环会在后面详细描述。该槽环至少要有一个固化加压的化合物注入口。

粘接一个弹性密封环到偏移形和帽形的槽环可使用一些技术，其中包括拉伸弹性密封环安装到槽环并使用粘接剂或用热和压力硫化粘接来完成。弹性密封环的安装也可预料使用其他技术，其中包括在浇铸的混凝土管前粘接到槽环轮缘的内表面或直接喷涂上，然而，前者是优选。

该槽环的外表面与金属管内表面之间留下很小的间隙可使化合物纵向地从槽环流进金属管与混凝土管的边界层。在预加应力的过程中，在压力作用之下其弹性密封环的外表面上防止化合物在槽环和混凝土管之间泄漏，这就达到达槽环的第二端的防止泄漏的目的。此外，由于它的弹性性能，弹性密封环将会始终保持其密封作用，即使由于金属管在承受预加应力引起的膨胀致使金属槽环变形。

金属管的内面涂一薄层的脱模剂，然后灌铸混凝土管在里面，这很容易做到的事并使制管的过程很简单又直接。

在预应力管道之前存留在槽环的空气必须由泄风孔消除，如果有的话，可利用另一个喷射孔做为泄风孔，如果没有的话，可以添加一个独立的孔。安装一个单向阀不仅可灌注加压固化化合物到金属管和混凝土管的间隙，并在灌注后让管内的化合物有充份的时间来固化之前，可先把灌注管路拆卸清洁。

喷嘴组件应涂脱模剂，这让化合物在充份的时间固化后，其喷射喷嘴组件还可从管上拆卸清洗以备将来再使用。

为了避免因泄露导致的昂贵损失，每个总成管要先用水加压到要加化合物用的相同压力。如果发现泄漏在焊缝关节，则可修复然后重新测试。

本发明的一个优点是可在管长中间环绕机械振动在管上来帮助化合物能从注入口完全渗透到管内。

本发明的再一个目的是该混凝土管可用离心力水平旋转灌铸或用垂直重力加心轴或类似的来灌铸到金属管内，这是很容易做到的，其技术领域是众所周知的。

优选的，金属管上的螺纹孔焊接的附件包括一个马鞍座。

优选的，偏移形环是由轧制金属板材构成。

优选的，偏移形环是由钢材构成。

优选的，第一弹性密封带和所述第二弹性密封带，其前端具有锥形边缘。

优选的，第一弹性密封带和所述第二弹性密封带是其带的对接端连接形成所述连续的带。

优选的，第一弹性密封带和所述第二弹性密封带替代地包括一个有凸缘的带，其凸缘用于抵接所述偏移弯形环。

优选的，预应力混凝土管中所述O形密封环选自丁腈橡胶，乙丙橡胶，氟橡胶，聚四氟乙烯，矽树脂和聚氨基甲酸酯等一组的材料。

优选的，预应力混凝土管中所述压敏胶带是防水的。

优选的，预应力混凝土管中所述释放剂材料是选自矽，聚合物，蜡和基于石油的物质等。

优选的，预应力混凝土管中所述中间环形通道的材料选自热塑性塑料和钢。

从随后的详细描述的优选实例体和第二实例体，结合附图和所附权利要求，本发明的这些和其它目的和优点将变得明显而易解。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1是一局部的优选实例体的等轴测视图；

图2是沿图1的假想中心线，少了预浇混凝土管的剖视图；

图3是剖视图，沿图1的假想中心线显示预浇混凝土管；

图4是沿图1的假想中心线，少了预浇混凝土管的放大的局部剖视图；

图5是金属管的第一端部的放大的局部剖视图，少了预浇混凝土管；

图6是沿假想中心线的轧角环的剖视图；

图7是沿假想中心线的偏移形构件的剖视图；

图8是偏移弯形件焊接到轧制的角环的剖视图；

图9是沿图6中9-9线的剖视图；

图10是沿图7的10-10线的剖视图；

图11是沿假想中心线的第一弹性密封带的横截面图；

图12是沿假想中心线的替代有凸缘弹性密封带的横截面图；

图13是剖视图，沿假想中心线第一密封带伸过并粘接到偏移形件，其偏移形件焊接到轧制角环件；

图14是图11中沿线14-14的剖视图；

图15是图12中沿线15-15线的剖视图；

图16是沿假想中心线的O形密封环的剖视图；

图17是压敏胶带的视图；

图18是喷嘴安装在焊接附加鞍片的一个薄壁金属圆管的螺纹孔的视图；

图19是图16中沿线19-19的剖视图；

图20是图17中沿线20-20的剖视图；

图21是喷嘴安装在所述金属管的螺纹孔的视图；

图22是第二端的金属圆管放大的局部剖视图，少了预制混凝土管；

图23是沿假想中心线的角弯帽形构件的剖视图；

图24是沿假想中心线的第二弹性密封带的剖视图；

图25是沿假想中心线有凸缘的替代弹性密封带的剖视图；

图26是沿图23的26-26线的剖视图；

图27是沿图24的27-27线的剖视图；

图28是沿图25的28-28线的剖视图；

图29是沿假想中心线，第二个密封带伸过并粘接到角弯帽形构件的剖视图；

图30是塞子的侧视图；

图31是金属管示出中间角形条的放大局部剖视图，少了预制混凝土管；

图32是沿假想中心线的中间角形条的剖视图；

图33是沿图32的33-33线的剖视图；

图34是沿假想中心线的第二实施例的剖视图，少了预制混凝土管。

附图标记：

10 预应力混凝土管

20 金属管

22 第一端（20的）

24 第二端（20的）

26 螺纹孔（20的）

28 鞍（在26之上）

32 喷注嘴（26）

34 轧角圆环

36 圆环上的螺纹孔

38 O型圈凹槽（在34之内）

40 偏移形环件

42 第一密封焊道（焊接40到34）

44 第一弹性密封带（粘接到40）

44a 第二弹性密封带（粘接到56）

46 锥形前端（44的）

48 凸起缘（44的）替代

50 第二密封焊缝（焊接34到22）

52 O形圈密封

54 压敏胶带

56 成形的帽形圆环

58 内端（56的）

60 外端（56的）

62 第三密封焊缝（焊接56到24）

64 脱模剂

66 中间角形圆环

68 灌铸好的混凝土管

70 加压固化剂

72 塞头

具体实施方式

要说明本发明的最佳方式是利用一个优选实例体和第二实例体来进行。优选实例体展示在图1至33中，第二实例体展示在图34中。优选实例体包括一个预应力混凝土管10，其预应力混凝土管包括一个金属管20，该金属管有第一端22，和套接的第二端24，以及数个穿过该管的螺纹孔26。金属管20的材料是钢铁而它的套接的第二端24是喇叭状如图1至3所示或水平偏移端口，在本领域中公知的。螺纹孔26直接纹进金属管20，如图21中所示，如果其管壁太薄，加强鞍座28可焊接在绞孔上如图18中所示。当螺纹孔26用为入口孔，具有单向阀的喷嘴32就可安装在该口让加压化合物进入。当螺纹孔26用作一个出口孔，如图30中所示，则可安装一个螺纹塞头72，在喷注加压化合物过程中让空气从槽沟泄出。

在本发明中提供的轧制圆环34包括在圆环上的螺纹孔36和一个不可分割的杯形的O形环凹槽38。其圆环由热轧扁长条使其上下的横截面形成所需要的形状。

偏移形环40安装在轧制圆环34的内径里面并且加上第一气密焊接纹42，如在图5和图8中示出。偏移形环40是由薄金属板包括钢轧成。

第一弹性密封带44的部分地拉伸过偏移形环40的内端部分并且粘接一起，如图13所示。第一弹性密封带44的材料可包括氯丁橡胶，橡胶，乙烯基，腈基，异戊二烯，氯化聚乙烯，并且可用硫化粘接，或化学粘接，或胶质粘接在一起，但是首选是用氯丁橡胶与硫化粘接。第一弹性密封带44，在图11和图14分别示出，其前端是锥形边缘46，并该密封带可以是一个连续圆带或是由一长条带其端部对接一起形成的。或者，密封带的形状可以有凸缘48用来顶住偏移形环40，如在图25和图28中所示。

轧制圆环34连同已粘上第一密封带44的偏移形环40一起，安装在金属管的第一端22内，在图1-5中所示。第二个气密焊道50焊接轧制圆环34到金属管的第一端22并O形环密圈52安装在轧制圆环的杯形O形环槽38内，如在图2-5中示出。O形密封环圈52可由丁腈橡胶，乙丙橡胶，氟橡胶，聚四氟乙烯，矽树脂，或聚氨基甲酸酯等制成。

用一压力敏感胶带54同时粘接第一弹性密封带44的前端到金属筒20内，造成密封防止液体混凝土侧翼渗透进入第一弹性密封带内。

金属管20的套接第二端部24比其第一端22是不同，那端是预应力混凝土管10的母端能连接金属管20的第一端22，所以个别的管就可前后连接在一起。

如图22，23和26所示，帽形环件56有一纵向的内侧部分58和一纵向的外侧部分。帽形环件56是用金属片包括钢所轧成的。

如图29所示，第二弹性密封带44a伸过并且粘接在帽形环件56的内侧部分58。第二弹性密封带44a的形状粘接法和基本材料是和第一弹性密封带44一样。

已粘接上第二密封带44a的帽形环件56安置在金属管的第二端24使得其至少和一个螺纹孔26连通。

如图22中所示，压敏胶带54同时贴上第二密封带44a的前端到金属管20。第三密闭焊接帽形环件的外侧部分60到金属管的第二端24，正如图22中所示的最好。

如果预应力混凝土管10是比较长，则可能有必要添加一个或多个中间环形通道66，如在图31-33中所示。中间环形通道66最好是用热塑性材料或热固性材料制造，但其他的材料如金属，玻璃纤维和碳纤维也可以使用。为了保证在一个中间环形通道66和金属管20之间是液密，用压敏胶带54贴在所述中间环形通道66的外延伸凸缘和金属管20的内径，如图31中所示。

抹一薄层的脱模剂64在所述金属管20的内径上，如图3中所示。脱模剂64的材料可包括矽，聚合物，蜡和基于石油的物质，但不限于所述。

在图3中所示，灌铸的混凝土管68形成在金属管20内，其灌铸方法可以是本领域中公知的任何方便的方法。该方法包括垂直重力灌铸在该管和圆内柱之间或采用离心力铸造等，这些都是此行业中标准的做法。

灌注加压固化化合物70进入喷嘴32到金属管20和干固的混凝土管68之间让混凝土管68保持其切向压缩状态直到化合物70永久干固。加压固化化合物70优选为环氧树脂或环氧树脂和碳纳米管的混合物，但是其他具有类似特性的化合物也可相同应用。

所教导的制造预应力混凝土管的方法包括以下步骤；提供一个金属管20，其具有第一端22，一个套接的第二端24，以及轧制圆环34，第一气密焊道42焊接偏移形环40到所述圆环34的内径面，拉伸第一弹性密封带44的一部分到偏移形环40的内部58上并且胶接一起，将所述圆环34和已连接上的偏移形环40和密封带44一起定位在金属汽缸第一端22内，第二密封道50焊接所述圆环34到所述金属汽管的第一端22，用压敏胶带54贴接所述第一弹性密封带44的锥形前端46到所述金属管20内，提供一个帽形环件56，拉伸第二弹性密封带44a并且粘接到所述帽形环件56的纵向内部分58，定位所述帽形环件56和已连接上的第二密封带44a一起在所述金属管20内近于其第二端24，用压敏胶带54贴接所述第二密封带44a的前端到所述金属管20，第三密封道62焊接所述帽形环件56到所述金属管的第二端24内，施加一薄层的脱模剂64到所述金属管20的内径内，灌铸混凝土管68在所述金属管20内，灌注加压固化化合物70进喷嘴32到所述金属圆管20和所述混凝土管68之间使得所述混凝土管68永远保持其切向压缩状态，按装O形密封环52在所述轧制圆环34上的密封环槽38内，本发明的第二实例体在图34中所示而且其两端和金属管的第二端24完全相同的元件所组成，因此，重复描述整个完全相同的元件组成是多余的。该图包括所有主要元件以及备用的中间角通道66。在本实例体中，金属管20的端部是按照传统的安装程序来处理，此技术领域是众所周知的。

虽然本发明已完整地详细描述了并也用附图来图示，但不限于这些的细节，因很多由此的变化和修改也都不脱离本发明精神和范围。因此，它的描述含盖任何和所有的修改和构成，这些都可能在所附权利要求的语言和范围内。

Claims (10)

1.预应力混凝土管，其特征在于，包括；

一个金属圆管具有第一端，一个套接的第二端，和多个孔穿通所述的圆管，

第一圆环，其具有一螺纹孔，

第二圆环，其具有槽，拥抱所述第一圆环的内径，

第一气密焊道连接所述第二圆环到所述第一圆环，

第一弹性密封带粘贴在所述第二圆环的内端部分，把所述连接好的第一和第二圆环一起安装在所述金属圆管的第一端，

第二气密焊道连接所述第一圆环到所述金属圆管的第一端，以及第三圆环，

第二弹性密封条粘贴到所述第三圆环，

所述第三圆环和安装好的密封带一起安置在所述金属圆管的所述第二端的附近并且至少跟一个金属圆管的孔连通，

第三气密焊道连接所述第三圆环到所述金属圆管的第二端，

浇灌混凝土管在所述的金属圆管内，

加入加压固化化合物在所述金属圆管和所述混凝土管之间，使得所述混凝土管永远保持其切向的压缩状态，并

安装一个O形密封环在所述第一圆环放O形环的杯形的凹部内。

2.一预应力混凝土管，其特征在于，包括：

一个金属圆管，其具有第一端，一个套接的第二端，和多个通过所述金属圆管的螺纹孔，

一个轧制圆环，其具有至少一个螺纹孔，并所述轧制圆环具有一个放O形环整体的杯形的凹部，

一个偏移形环拥抱所述轧制圆环的内径，

第一气密焊道连接所述偏移形环到所述轧制圆环，

第一弹性密封带部分伸过并粘接到所述偏移形环的内端部分，

所述轧制圆环与已连接的所述偏移形环和已粘接好的所述密封带一起，定位在所述金属圆管的第一端，

第二气密焊道连接所述轧制圆环到金属圆管的第一端，

一条带的压敏胶带同时贴接所述密封带的前端到所述金属圆管，

一个制成的帽形圆环具有纵向内侧部分和纵向外侧部分，

一个第二弹性密封带伸过并粘接到所述制成帽形圆环的所述内侧部分，

所述制成帽形圆环和已粘接一起的所述第二弹性密封带定位在所述金属圆管的所述第二端部的邻近，至少和一个螺纹孔连通，

一条压敏胶带同时粘接所述第二弹性密封带的前端到所述金属圆管，

第三气密焊缝接所述制成帽形圆环的外侧部分到所述金属圆管的第二端，

涂抹一层脱模剂到所述金属圆管的内径内，

浇铸混凝土管在所述的金属圆管内，灌注加压固化化合物到所述金属圆管和所述混凝土管之间，使得所述混凝土管不断地保持其切向的压缩状态，并

安装一O形环密封圈件在所述轧制圆环的杯形的O形环的凹部内。

3.在权利要求2中所述预应力混凝土管，其特征在于，所述金属圆管材料是钢。

4.在权利要求2中所述的预应力混凝土管，其特征在于，所述金属圆管第二端的喇叭口有水平偏移部分。

5.在权利要求2中所述预应力混凝土管，其特征在于，所述金属圆管上的螺纹孔安装一个整体的单向阀可让所述加压固化化合物流入所述金属圆管和所述混凝土管之间。

6.在权利要求2中所述预应力混凝土管，其特征在于，所述第一弹性密封带和所述第二弹性密封带是采用氯丁橡胶，橡胶，乙烯基，腈基，异戊二烯，氯化聚乙烯其中一种材料，且所述第一弹性密封带的密封带和所述第二弹性密封带要用的连结选用硫化接头，化学焊接头或粘结接头。

7.在权利要求2中所述预应力混凝土管，其特征在于，所述帽形圆环还包括由钢材料构成。

8.在权利要求2中所述预应力混凝土管，其特征在于，所述加压固化化合物的材料是选自环氧树脂和环氧树脂与碳纳米管的混合物。

9.制造预应力混凝土管的方法，其特征在于，包括以下步骤；

提供一个金属圆管，其具有第一端部，一个套接的第二端部，以及具有内螺纹孔的轧制圆环，

提供一个偏移形环，

拉伸第一弹性密封带的一部分并粘接到偏移形环的内端部分上，

焊接把已连接好所述第一弹性密封带的偏移形环到所述圆环的内径上，

把已连接好所述偏移形环的轧制圆环定位在所述金属圆管的第一端内，

第二密封焊珠焊接所述轧制圆环到所述金属圆管的第一端，

同时粘贴压敏胶带到所述密封带的前端到所述金属圆管，

提供一个帽形圆环，

拉伸第二弹性密封带并粘合到所述帽形圆环的纵向内端部分，

把已连接好所述弹性密封带的所述帽形圆环定位在所述金属圆管的第二端邻近，

第三密封焊珠焊接所述帽形圆环到所述金属圆管的第二端，

同时粘贴压敏胶带到所述密封带的前端与所述金属圆管，

施加一薄层的脱模剂到所述金属圆管的内径内，

灌铸混凝土管在所述金属圆管的管内，

施加压力固化化合物在所述金属圆管和所述混凝土管之间，使得所述混凝土管不断地保有切向的压缩状态，并

放置O形密封环在所述轧制圆环的杯形槽内。

10.一预应力混凝土管，其特征在于，包括：

一个金属圆管包括第一端，第二端，和通过所述圆管的多个螺纹孔，

一个成形的帽形圆环具有一纵向内侧部分和一纵向外侧部分，

一个第二弹性密封带伸过并粘接到所述帽形圆环的内侧部内，

把已连接好所述第二弹性密封带的所述帽形圆环定位在所述金属圆管的第一端和第二端邻近，并至少和一个所述金属圆管的螺纹孔连通，

第三密封焊珠将所述帽形圆环的外侧部分附接到所述金属圆管的第一端和第二端，

一条带的压敏胶带个别同时粘贴此两个第二弹性密封带的前端到所述金属圆管，

涂一薄层的脱模剂在所述金属圆管的内径内，

灌铸混凝土管在所述金属圆管的管内，并

灌注加压固化化合物到所述金属圆管和所述混凝土管之间使所述混凝土管永远保持其切向压缩状态。