CN106195464A - 一种竹缠绕复合压力管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种竹缠绕复合压力管，该竹缠绕复合压力管沿管径方向由内到外依次包括内衬层(1)、功能层和外保护层(5)，其中，功能层包括至少两层竹缠绕复合层和至少一层保温层(3)，相邻的任意两个竹缠绕复合层之间均设置有保温层(3)；任意一个竹缠绕复合层均包括多层竹篾层，竹篾层均由竹篾缠绕而成；任意一个保温层(3)均为绝热毡层；外保护层(5)为防腐且防水的涂层。本发明通过对关键的管道壁层结构、保温层具体设置参数等进行改进，使得竹缠绕复合压力管既具有良好的保温隔热效果，又具有高的强度，可作为压力管道应用于各种流体(包括液体和气体)传输领域。
Description
技术领域
本发明属于复合压力管道相关领域，更具体地，涉及一种竹缠绕复合压力管，该竹缠绕复合压力管具有高的保温效果，尤其适用于需要保温的应用环境或地区。
背景技术
竹材料是可再生的绿色环保材料，近年来随着竹复合压力管相关技术的日益成熟(例如，中国专利文献CN105546230A、CN101571213A、CN202327397U)，竹复合管作为一种能够承受一定压力的管道，在给排水工程、石油化工防腐等场合中能够普遍替代聚氯乙烯管、聚乙烯管、玻璃钢管、玻璃钢夹砂管等，具有良好的应用前景。
在石油、化工、航天、军事、集中供热、中央空调、市政等管道的绝热保温工程需要用到保温管道。在低温环境，如东北受高纬度影响，存在不少深季节冻土区，为避免低温环境诱发管道破裂(如水冰冻后由于体积膨胀使管道冻裂等)，管道往往需要具有保温性；另外，在中国南方地区，尽管冬季温度较高，但仍存在严寒的极端天气情况的可能，而严寒的天气同样也会诱发室外的管道(尤其是输水管)的破损，影响正常生产、生活。传统的保温管道都是采用压力管道+保温层+外保护管的“管中管”模式，保温层与内外管道只是物理接触，此外，目前常用的内外管道材质(如钢材等金属材料)本身导热系数大，对保温起着消极作用，影响着保温管道的保温效果。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种竹缠绕复合压力管，其中通过对其关键的管道壁层结构、保温层具体设置参数等进行改进，与现有技术相比能够有效解决保温管道保温效果差的问题，并且该保温管道的强度高，压力等级可达1.6MPa，环刚度可达15000N/m2。
为实现上述目的，按照本发明提供了一种竹缠绕复合压力管，其特征在于，该竹缠绕复合压力管沿管径方向由内到外依次包括内衬层(1)、功能层和外保护层(5)，其中，所述功能层包括至少两层竹缠绕复合层和至少一层保温层(3)，相邻的任意两个所述竹缠绕复合层之间均设置有所述保温层(3)；
任意一个所述竹缠绕复合层均包括多层竹篾层，所述竹篾层均由竹篾缠绕而成；
任意一个所述保温层(3)均为绝热毡层。
作为本发明的进一步优选，任意一个所述保温层(3)均为绝热毡缠绕层；优选的，对于设置在相邻的任意两个所述竹缠绕复合层之间的任意一个所述保温层(3)，所述绝热毡紧密缠绕在与该保温层(3)相邻、且靠近所述竹缠绕复合压力管内部的所述竹缠绕复合层的外部上，并被在与该保温层(3)相邻、且靠近所述竹缠绕复合压力管外部的所述竹缠绕复合层紧密包围。
作为本发明的进一步优选，对于任意一个所述竹缠绕复合层，该竹缠绕复合层内的各个所述竹篾层之间均通过胶黏剂粘接。
作为本发明的进一步优选，任意一个所述竹缠绕复合层的厚度不小于4mm；任意一个所述保温层(3)的厚度不大于50mm。
作为本发明的进一步优选，所述竹缠绕复合层为两层，所述保温层(3)为一层，分别记靠近所述竹缠绕复合压力管内部的所述竹缠绕复合层、以及靠近所述竹缠绕复合压力管外部的所述竹缠绕复合层为内竹缠绕复合层(2)和外竹缠绕复合层(4)，则所述内竹缠绕复合层(2)的厚度为4～30mm，所述保温层(3)的厚度为2～50mm，所述外竹缠绕复合层(4)的厚度为4～50mm。
作为本发明的进一步优选，所述内衬层(1)是同时利用玻璃纤维针织毡和不饱和聚酯树脂，通过缠绕所述玻璃纤维针织毡成型；
或者，所述内衬层(1)是同时利用竹纤维无纺布和不饱和聚酯树脂，通过缠绕所述竹纤维无纺布成型；
或者，所述内衬层(1)为是同时利用玻璃纤维针织毡、竹纤维无纺布和不饱和聚酯树脂，通过缠绕所述玻璃纤维针织毡和所述竹纤维无纺布成型。
作为本发明的进一步优选，所述外保护层(5)为防腐且防水的涂层；优选的，该涂层中还添加有抗紫外线添加剂。
作为本发明的进一步优选，所述绝热毡层为气凝胶绝热毡层。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于对竹缠绕复合压力管内部的保温层的具体设置参数进行改进，使保温层结构与其他管壁结构(尤其是竹缠绕结构)相配合作用，使得该竹缠绕复合压力管既具有良好的保温隔热效果，又具有高的强度，管道的压力等级可达1.6MPa，环刚度达到15000N/m2，可作为压力管道应用于各种流体(包括液体和气体)传输领域。本发明中的竹缠绕复合压力管采用夹心结构，通过在相邻的任意两个竹缠绕复合层之间设置保温层，并对保温层的厚度以及竹缠绕复合层的厚度进行控制，使得该竹缠绕复合压力管既具有高的强度，又具有良好的保温性能，管道整体的热导率可低至0.01W/(m2·K)，隔热效果好。
本发明中的竹缠绕复合压力管与传统竹缠绕复合压力管相似，是通过竹篾缠绕形成竹缠绕复合层(竹缠绕复合层内部的各个竹篾层之间通过胶黏剂粘接)，利用竹篾弹性以及竹纤维维管束的强度特性，使形成的竹缠绕复合层具有高的抗冲击性能，强度高。以具有两层竹缠绕复合层和一层保温层的一个夹心结构为例，竹缠绕复合层可以直接缠绕设置在内衬层的外部形成内竹缠绕复合层，绝热毡(如，气凝胶绝热毡)则紧密缠绕在该内竹缠绕复合层的外部形成保温层，另一层竹缠绕复合层(即，外竹缠绕复合层)则继续通过紧密缠绕设置在该保温层的外部；由于竹篾原料具有弹性，保温层的绝热毡仅可通过简单缠绕就固定在两层竹缠绕复合层之间，并保持良好的厚度均匀性。由于保温层与竹缠绕复合层彼此是通过紧密缠绕的方式设置的，使得该竹缠绕复合压力管的整体性好，能进一步保证该竹缠绕复合压力管的保温性能以及强度性能。此外，由于竹缠绕复合层自身导热系数低，通过使用导热系数低一个数量级的绝热毡与之相配合，使得该竹缠绕复合压力管道内流体热损失更小，能起到很好的保温作用。
综上，本发明中的竹缠绕复合压力管，具有高保温性，并且强度高，能满足常规的压力管道应用需求(如输水管等)，该竹缠绕复合压力管的适用温度范围为-50℃～100℃，尤其适用于需要保温的应用环境或地区及保温工程。
附图说明
图1是本发明中竹缠绕复合压力管的结构示意图。
图中各附图标记的含义如下：1为内衬层，2为内竹缠绕复合层，3为保温层，4为外竹缠绕复合层，5为外保护层(如防腐涂层)。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明中的竹缠绕复合压力管具有高保温特性，能够使得通过该竹缠绕复合压力管道传输的流体热损失小，非常适用于需要保温的应用环境或地区。
如图1所示，本发明中的竹缠绕复合压力管沿管径方向由内到外依次包括内衬层1、功能层和外保护层5，其中，该功能层包括至少两层竹缠绕复合层和至少一层保温层3，相邻的任意两个竹缠绕复合层之间均设置有保温层3；
任意一个竹缠绕复合层均包括多层竹篾层，竹篾层均由竹篾缠绕而成；与现有竹缠绕技术相似，对于任意一个竹缠绕复合层，该竹缠绕复合层内的各个竹篾层之间均通过胶黏剂粘接，胶黏剂可采用常用的竹缠绕胶黏剂，如氨基树脂胶黏剂等。
任意一个保温层3均为绝热毡层(如气凝胶绝热毡层等具有良好绝热性能的)；
外保护层5为防腐且防水的涂层；根据需要，外保护层5中还可添加有抗紫外线添加剂，从而具备抗紫外线的功能；
此外，内衬层1可以是同时利用玻璃纤维针织毡和不饱和聚酯树脂，通过缠绕浸润不饱和聚酯树脂的玻璃纤维针织毡成型；玻璃纤维针织毡可被竹纤维无纺布全部替代或部分替代。
保温层3可优选采用绝热毡缠绕而成；对于设置在相邻的任意两个竹缠绕复合层之间的任意一个保温层3，绝热毡紧密缠绕在与该保温层3相邻、且靠近竹缠绕复合压力管内部的竹缠绕复合层的外部上，并被在与该保温层3相邻、且靠近竹缠绕复合压力管外部的竹缠绕复合层紧密包围。
实施例1
如图1所示，本实施例1中的竹缠绕复合压力管，该竹缠绕复合压力管具有两层竹缠绕复合层和一层保温层3，记两层竹缠绕复合层中靠近竹缠绕复合压力管内部的为内竹缠绕复合层2，另一个靠近竹缠绕复合压力管外部的外竹缠绕复合层4，保温层3则设置在内竹缠绕复合层2与外竹缠绕复合层4之间(即对应一个夹心结构)。
内竹缠绕复合层2的厚度为4mm～30mm，保温层3的厚度为2mm～50mm，外竹缠绕复合层4的厚度为4mm～50mm；另外，内竹缠绕复合层2的厚度可优选为4mm，保温层3的厚度可优选为10mm，外竹缠绕复合层4的厚度可优选为10mm。
相应的，该竹缠绕复合压力管可以采用以下方法制备：
首先是内衬层制作，利用玻璃纤维针织毡和不饱和聚酯树脂在模具上缠绕成型，该模具的直径可根据实际需求调整；该内衬层的制备可以参考现有的竹缠绕复合管内衬层的制备工艺，也可以采用竹纤维无纺布单独缠绕，或采用玻璃纤维针织毡与竹纤维无纺布共同缠绕等，该内衬层的厚度控制在5mm以内，直径(如内径)可以在150～1500mm范围内分布。
然后，待内衬层固化后(即，不饱和聚酯树脂固化程度满足要求后)，在内衬层外面缠绕功能层；该功能层由三部分组成，沿该竹缠绕复合压力管道的径向方向由内至外依次为内竹缠绕复合层、保温层、外竹缠绕复合层，其中，内竹缠绕复合层和外竹缠绕复合层均为竹缠绕复合层，可参考现有的竹缠绕工艺，可采用相同的原料(如竹篾和氨基树脂)以及缠绕工艺；内竹缠绕复合层的厚度可控制在30mm以内，外竹缠绕复合层的厚度可控制在50mm以内；保温层采用绝热毡，优选气凝胶绝热毡，该保温层也是采用缠绕方式缠绕在内竹缠绕复合层的外部，此外，缠绕该保温层时无需淋浇树脂胶粘剂，只需单独缠绕绝热毡即可，该保温层的厚度控制在50mm以内。
最后，根据需要可对固化好后的管身进行修整(固化可在树脂胶粘剂常规的固化温度下进行，如80℃等；修整步骤为可选步骤)，然后进行防腐涂层的制作；此外，该防腐涂层还可添加抗紫外线添加剂，使其具备抗紫外线的作用。
本发明竹缠绕复合压力管的结构层呈夹心结构，保温层被夹在相邻的2个竹缠绕复合层(如，内竹缠绕复合层2和外竹缠绕复合层4)之间(对于总保温层个数大于等于2个的情况，对于最外层的保温层，可以仅与1层竹缠绕复合层相邻，即，该最外层保温层缠绕在该层竹缠绕复合层的外部上，可以不被其他竹缠绕复合层包围，此时，最外层保温层可采用如针织等其他方式固定)，该夹心结构最少为1个，也可采用多个；保温层采用气凝胶绝热毡，气凝胶绝热毡密度为0.16g/cm3，导热系数仅有0.015W/(m2·K)，重量轻，在-50℃～100℃区间有良好的隔热效果，通过保温层与竹缠绕复合层的相互配合(如厚度参数配合等)，使得该竹缠绕复合压力管既具有良好的保温隔热效果，又具有高的强度，可作为压力管道应用于各种流体(包括液体和气体)传输领域。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种竹缠绕复合压力管，其特征在于，该竹缠绕复合压力管沿管径方向由内到外依次包括内衬层(1)、功能层和外保护层(5)，其中，所述功能层包括至少两层竹缠绕复合层和至少一层保温层(3)，相邻的任意两个所述竹缠绕复合层之间均设置有所述保温层(3)；
任意一个所述竹缠绕复合层均包括多层竹篾层，所述竹篾层均由竹篾缠绕而成；
任意一个所述保温层(3)均为绝热毡层。
2.如权利要求1所述竹缠绕复合压力管，其特征在于，任意一个所述保温层(3)均为绝热毡缠绕层；优选的，对于设置在相邻的任意两个所述竹缠绕复合层之间的任意一个所述保温层(3)，所述绝热毡紧密缠绕在与该保温层(3)相邻、且靠近所述竹缠绕复合压力管内部的所述竹缠绕复合层的外部上，并被在与该保温层(3)相邻、且靠近所述竹缠绕复合压力管外部的所述竹缠绕复合层紧密包围。
3.如权利要求1所述竹缠绕复合压力管，其特征在于，对于任意一个所述竹缠绕复合层，该竹缠绕复合层内的各个所述竹篾层之间均通过胶黏剂粘接。
4.如权利要求1所述竹缠绕复合压力管，其特征在于，任意一个所述竹缠绕复合层的厚度不小于4mm；任意一个所述保温层(3)的厚度不大于50mm。
5.如权利要求1所述竹缠绕复合压力管，其特征在于，所述竹缠绕复合层为两层，所述保温层(3)为一层，分别记靠近所述竹缠绕复合压力管内部的所述竹缠绕复合层、以及靠近所述竹缠绕复合压力管外部的所述竹缠绕复合层为内竹缠绕复合层(2)和外竹缠绕复合层(4)，则所述内竹缠绕复合层(2)的厚度为4mm～30mm，所述保温层(3)的厚度为2mm～50mm，所述外竹缠绕复合层(4)的厚度为4mm～50mm。
6.如权利要求1所述竹缠绕复合压力管，其特征在于，所述内衬层(1)是同时利用玻璃纤维针织毡和不饱和聚酯树脂，通过缠绕所述玻璃纤维针织毡成型；
或者，所述内衬层(1)是同时利用竹纤维无纺布和不饱和聚酯树脂，通过缠绕所述竹纤维无纺布成型；
或者，所述内衬层(1)为是同时利用玻璃纤维针织毡、竹纤维无纺布和不饱和聚酯树脂，通过缠绕所述玻璃纤维针织毡和所述竹纤维无纺布成型。
7.如权利要求1所述竹缠绕复合压力管，其特征在于，所述外保护层(5)为防腐且防水的涂层；优选的，该涂层中还添加有抗紫外线添加剂。
8.如权利要求1所述竹缠绕复合压力管，其特征在于，所述绝热毡层为气凝胶绝热毡层。
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