CN108591636A - 高耐磨矿用大口径电液控远程供液超高压柔性管及其制备方法 - Google Patents

高耐磨矿用大口径电液控远程供液超高压柔性管及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高耐磨矿用大口径远程供液超高压柔性管及其制备方法，其结构由内至外依次由内层橡胶层，尼龙纱布层，钢丝缠绕层，外胶层，和耐磨层组成。本发明的适应复杂工况的耐高压的软管替代现用的供液钢管，和现用供液钢管同样的流量，且能承受系统高压；具有极好的耐磨性能，满足安装和移动过程中的拖拉，磕磨；能够耐乳化液,便于移动安装。

Description

高耐磨矿用大口径电液控远程供液超高压柔性管及其制备 方法
技术领域
本发明涉及一种柔性高耐磨矿用供液管及其制备方法，属于复合材料及液压管路制造领域。
背景技术
由于煤矿作业地质条件复杂，采煤机在各平台工作面工作时需要支架对采挖后的工作面进行支撑，支架与供压设备之间距离一般1200m—2500m，落差10m—60m不等，系统最高压力为37Mpa，目前主供压管路采用φ88.9mm无缝钢管进行连接供液，如图2所示。存在以下问题：1.钢管无法随地形走势随意弯曲，且急转弯处受流体冲刷容易损坏泄露。2.乳化液对钢管有一定的腐蚀作用。3.随工作面移动，钢管连接安装移动不便。
因此需要一种可适应复杂工况的耐高压的软管替代现用的供液钢管。此软管需具备以下条件：1.和现用供液钢管同样的流量，且能承受系统高压。2.极好的耐磨，满足安装和移动过程中的拖拉，磕磨。3.能够耐乳化液，便于移动安装。
目前常规的远程供液系统采用大口径的(≥76mm)无缝钢管作为主供压管路，然后通过小管径(≤25mm)的钢丝缠绕橡胶分流到各个支架上。此系统为封闭系统。存在以下问题：1.钢管无法随地形走势随意弯曲，且急转弯处受流体冲刷容易损坏泄露，因此实际铺设管路需要桥架，保证管路平直。2.乳化液对钢管有一定的锈蚀作用。3.随工作面移动，钢管连接安装为硬连接移动不便。4.发现故障泄露时系统压力急剧下降，造成乳化液大量泄露。5.无法对系统各工作点进行实时监控。6乳化液回收不方便。
因此，还需要设计一种新型远程供液系统以克服上述问题。
发明内容
为克服现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种具备柔性的高压耐磨远程供液管，如下为具体的技术方案。
一种高耐磨矿用大口径远程供液超高压柔性管，所述管结构由内至外依次由内层橡胶层，尼龙纱布层，钢丝缠绕层，外胶层，和耐磨层组成。
所述的内层橡胶层的主体材料为丁腈橡胶。
所述的钢丝缠绕层为4层，各层缠绕角度分别为53度，54度，55度和55.5度。
所述管的爆破力为113MPa。
所述的外胶层的主体材料为氯化聚乙烯橡胶。
所述的耐磨层的主体材料为超高分子量聚乙烯。
本发明还涉及一种上述的高耐磨矿用大口径远程供液超高压柔性管的制备方法，包括如下步骤：
(1)内层橡胶层制备：
通过开炼机和挤出机将内层橡胶混炼胶在挤出在铁棒上成型内管；
(2)骨架层缠绕：
通过钢丝缠绕机将尼龙纱布及镀铜钢丝缠绕予内管上，形成尼龙纱布层和钢丝缠绕层；
(3)外胶层制备：
与内层橡胶层相同，外层橡胶的主体材料为氯化聚乙烯橡胶；
(4)耐磨层制备：
将超高分子量聚乙烯与导电炭黑、石蜡混合均匀后，通过挤出机挤出成片状型材,然后将片状型材裁切成固定宽度，搭接1/2缠绕在外胶层上，再缠绕一层尼龙水布进行硫化，硫化后解掉尼龙水布，抽出铁棒则胶管成型完毕。
本发明的制备方法进一步具体为包括如下步骤：
(1)内胶制备：
通过开炼机和挤出机将混炼胶在挤出在铁棒上成型内管，其内层橡胶为丁腈橡胶添加炭黑、软化剂、防老剂、硫化剂等相关助剂混炼而成，能有效的耐受乳化液。
(2)骨架层缠绕：
通过钢丝缠绕机将尼龙纱布及镀铜钢丝缠绕予内管上。经过计算，镀铜钢丝选用1.6mm的高强钢丝，按照53度，54度，55度55.5度的缠绕角度在内管上缠绕4层，各层之间用中胶片进行粘结。按照爆破公式P＝0.735*N*K*C/D计 2计算出此管的爆破力为113MPa，能够满足供液压力需要。
上式中P为胶管耐压强度，即爆破力；
N为缠绕钢丝的总根数；
K为单根钢丝的强度；
D为计算直径；
c是一个经验系数，根据设备状况，缠绕密度状况，钢丝层数确定，大体范围为0.8―0.9。
(3)外胶层制备：
与内胶层相同，外层橡胶为氯化聚乙烯橡胶添加炭黑、软化剂、防老剂、硫化剂等相关助剂混炼而成，与骨架层有良好粘结性能。
(4)耐磨层制备：
将超高分子量聚乙烯UPE添加少量导电炭黑、石蜡混合均匀后，通过挤出机挤出成片状型材，厚度0.2mm，然后将片状型材裁切成固定宽度，搭接1/2缠绕在外胶层(upe膜缠的过程中，一半是重叠的，比如upe膜宽50，在管子上倾斜后缠绕，一圈行程50，下一圈有一半和上一圈重叠缠的，这样缠下来膜的厚度是一致的且重叠部分加热后可以粘合，保证了弯曲不产生裂纹)上，在缠绕一层尼龙水布进行硫化，硫化后解掉尼龙水布，抽出铁棒则胶管成型完毕。
超高分子量聚乙烯是指：分子量在150万的线性结构聚乙烯，是综合性能最好的工程塑料。UPE的耐磨、耐冲击、耐腐蚀、自润滑、吸收冲击能—这五个性能是现有塑料中最好的，其耐磨性居塑料之冠，是普通碳钢的8倍。
本技术方案的优异效果：
1.和现用供液钢管同样的流量，且能承受系统高压。
2.极好的耐磨性能，满足安装和移动过程中的拖拉，磕磨。
3.能够耐乳化液，便于移动安装。
本发明还涉及一种方便安装且可以远程监控的新型远程供液系统。包括主供液管，压力传感器，流量传感器，回液管。
主供液管：采用上述的高耐磨矿用大口径远程供液超高压柔性管，将原用的主供液管由钢管改为能够承相同压力的橡胶软管，使之能够满足上下坡，转弯等特殊地质安装，不用架设桥架，安装移动方面。
增加采用双管回液系统，使系统形成一个环形回路，便于乳化液的回收。
在各管路中增加压力传感器及流量传感器，实时监测乳化液进回液压力和流量，并将数据传输至监控室进行系统监察。
本设计方案优点如下：
1.将钢管更换为橡胶软管，具有一定的弯曲性，可以根据地面情况进行铺设。
2.增加回液系统，可以方便快捷的调整系统压力，快速完成支架起落动作。
3.系统增加压力传感及流量传感，可以实时监控系统工作情况。
附图说明
图1是本发明的高耐磨矿用大口径电液控远程供液超高压柔性管；
1:内胶层，2:尼龙层，3:钢丝缠绕层，4:外胶层,5:耐磨层
图2是现有技术的供液钢管；
图3是骨架层缠绕示意图；
图4是现有技术普通远程供液系统图；
图5是本发明的远程供液系统。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例1
图1是本发明高耐磨矿用大口径电液控远程供液超高压柔性管示意图。
一种高耐磨矿用大口径远程供液超高压柔性管，由内至外依次由内层橡胶层1，尼龙纱布层2，钢丝缠绕层3，外胶层4，和耐磨层5组成。
所述高耐磨矿用大口径远程供液超高压柔性管的制备方法，包括如下步骤：
(1)内胶制备：
通过开炼机和挤出机将混炼胶在挤出在铁棒上成型内管，其内层橡胶为丁腈橡胶添加炭黑、软化剂、防老剂、硫化剂等相关助剂混炼而成，能有效的耐受乳化液。
(2)骨架层缠绕：
通过钢丝缠绕机将尼龙纱布及镀铜钢丝缠绕予内管上。经过计算，镀铜钢丝选用1.6mm的高强钢丝，按照53度，54度，55度和55.5度的缠绕角度在内管上缠绕4层，如图3所示，各层之间用中胶片进行粘结。按照爆破公式P＝0.735*N*K*C/D计 2计算出此管的爆破力为113MPa，能够满足供液压力需要。
上式中P为胶管耐压强度，即爆破力；
N为缠绕钢丝的总根数；
K为单根钢丝的强度；
D为计算直径；
c是一个经验系数，根据设备状况，缠绕密度状况，钢丝层数确定，大体范围为0.8―0.9。
所述中胶片为丁腈橡胶混炼胶，主要成分是丁腈橡胶，白炭黑，酚醛树脂，硫化剂，粘合剂，起粘合各层钢丝并填充钢丝缝隙的作用。
(3)外胶层制备：
与内胶层相同，外层橡胶为氯化聚乙烯橡胶添加炭黑、软化剂、防老剂、硫化剂等助剂混炼而成，与骨架层有良好粘结性能。
(4)耐磨层制备：
将超高分子量聚乙烯UPE添加少量导电炭黑、石蜡混合均匀后，通过挤出机挤出成片状型材，厚度0.2mm，然后将片状型材裁切成固定宽度，搭接1/2缠绕在外胶层上，在缠绕一层尼龙水布进行硫化，硫化后解掉尼龙水布，抽出铁棒则胶管成型完毕。
制备的高耐磨矿用大口径远程供液超高压柔性管和现用供液钢管同样的流量，且能承受系统高压；极好的耐磨性能，满足安装和移动过程中的拖拉，磕磨；能够耐乳化液，便于移动安装。
一种方便安装且可以远程监控的新型远程供液系统。如图5，此供液系统结构为：主供液胶管，压力传感器，流量传感器，回液管。
主供液管：采用上述的高耐磨矿用大口径远程供液超高压柔性管，将原用的主供液管由钢管改为能够承相同压力的橡胶软管，使之能够满足上下坡，转弯等特殊地质安装，不用架设桥架，安装移动方面。
增加采用双管回液系统，使系统形成一个环形回路，便于乳化液的回收。
在各管路中增加压力传感器及流量传感器，实时监测乳化液进回液压力和流量，并将数据传输至监控室进行系统监察。
本设计方案优点如下：
1.将钢管更换为橡胶软管，具有一定的弯曲性，可以根据地面情况进行铺设。
2.增加回液系统，可以方便快捷的调整系统压力，快速完成支架起落动作。
3.系统增加压力传感及流量传感，可以实时监控系统工作情况。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高耐磨矿用大口径远程供液超高压柔性管，其特征在于：所述管结构由内至外依次由内层橡胶层，尼龙纱布层，钢丝缠绕层，外胶层，和耐磨层组成。
2.根据权利要求1所述的高耐磨矿用大口径远程供液超高压柔性管，其特征在于：所述的内层橡胶层的主体材料为丁腈橡胶。
3.根据权利要求1所述的高耐磨矿用大口径远程供液超高压柔性管，其特征在于：所述的钢丝缠绕层为4层，各层缠绕角度分别为53度，54度，55度和55.5度。
4.根据权利要求3所述的高耐磨矿用大口径远程供液超高压柔性管，其特征在于：所述管的爆破力为113MPa。
5.根据权利要求1所述的高耐磨矿用大口径远程供液超高压柔性管，其特征在于：所述的外胶层的主体材料为氯化聚乙烯橡胶。
6.根据权利要求1所述的高耐磨矿用大口径远程供液超高压柔性管，其特征在于：所述的耐磨层的主体材料为超高分子量聚乙烯。
7.权利要求1‐6任一项所述的高耐磨矿用大口径远程供液超高压柔性管的制备方法，包括如下步骤：
(1)内层橡胶层制备：
通过开炼机和挤出机将内层橡胶混炼胶在挤出在铁棒上成型内管；
(2)骨架层缠绕：
通过钢丝缠绕机将尼龙纱布及镀铜钢丝缠绕予内管上，形成尼龙纱布层和钢丝缠绕层；
(3)外胶层制备：
与内层橡胶层相同，外层橡胶的主体材料为氯化聚乙烯橡胶；
(4)耐磨层制备：
将超高分子量聚乙烯与导电炭黑、石蜡混合均匀后，通过挤出机挤出成片状型材,然后将片状型材裁切成固定宽度，搭接1/2缠绕在外胶层上，再缠绕一层尼龙水布进行硫化，硫化后解掉尼龙水布，抽出铁棒则胶管成型完毕。
8.根据权利要求7所述的高耐磨矿用大口径远程供液超高压柔性管的制备方法，其特征在于：步骤(2)中镀铜钢丝选用1.6mm的高强钢丝，按照53度，54度，55度和55.5度的缠绕角度在内管上缠绕4层，各层之间用中胶片进行粘结。
9.一种远程供液系统，其主供液胶管采用权利要求1‐6任一项所述的高耐磨矿用大口径远程供液超高压柔性管。
10.根据权利要求9所述的远程供液系统，其特征在于：采用双管回液系统。
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