CN110966464B

CN110966464B - 一种热力专用复合套管装置

Info

Publication number: CN110966464B
Application number: CN201911051960.XA
Authority: CN
Inventors: 安雷; 顾伟良; 阚廉; 张博
Original assignee: Jilin Province Thermal Engineering Design Research Co ltd
Current assignee: Jilin Province Thermal Engineering Design Research Co ltd
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2021-11-12
Anticipated expiration: 2039-10-31
Also published as: CN110966464A

Abstract

本发明涉及一种热力专用复合套管装置，该装置包括壳体，密封套，卡扣；所述的壳体套装在热力管道过墙体或井壁处，壳体外壁中间部分一体连接挡水溢，挡水溢浇筑在墙体或井壁内；在壳体位于地下井室墙体的外侧，密封套的一端固定连接壳体，另一端一体连接卡扣，且卡扣扣紧保温层外护管。本发明可以直接应用在预制直埋保温钢管的外护层表面，无需破坏工作管保温层，保护了预制直埋保温管的整体性，杜绝了浸水对工作管的腐蚀，延长了热力管道使用寿命，现场施工方便，提高了效率，缩短了工期。

Description

一种热力专用复合套管装置

技术领域

本发明属于供热技术领域，涉及热力管道的一种新型热力专用复合套管及其制作方法。

背景技术

目前，供热领域的热力管道，经过各种阀门井(分段阀井、计量井、排水井、楼栋入户井)、热力站等建筑物的墙壁时，所采用的热力防水套管均为传统机械制造的钢质制品，存在耐腐蚀性差，成型结构简单等特点。

机械制作的刚性防水套管有两种型式，一种为传统的预先在管道过墙孔位置加装刚性套管，管道施工后在套管与管道空隙处，采用油麻、石棉和水泥紧密填充，捣实密封。另一是现在普遍应用的热力专用防水套管，与热力管道采用焊接的方式刚性连接，然后将套管固定在井壁或者墙壁里。这两种套管型式在热力管道的实际运行上均存在一定的缺陷，第一种方法适用于市政给排水及其它没有伸缩性的管道，热力管道在有位移工况下，管道和套管之间的密封就会被破坏，达不到防水要求。尤其是地下阀门井，井室内的阀门、仪表等装置长期浸泡在水中，使用寿命缩短，阀门开闭以及仪表精度受到损坏，维修保养成本增加。第二种方法虽然目前普遍在应用，但缺点是破坏了热力预制直埋保温管的整体性，在钢管表面焊接应用套管后需要对钢管进行二次人工保温处理，保温后末端与井壁、墙壁间的缝隙无有效措施处理，尤其是在热力管道存在位移的工况下，水会从外井壁表面以及外墙壁表面浸到钢管与保温层间，在高温运行工况下，一侧腐蚀井壁内的钢质防水套管，缩短了套管的使用寿命。另一侧逐层腐蚀热力保温管，使聚氨酯保温材料碳化与钢管脱开，腐蚀面积不断增大，钢管表皮也不断碳化，腐蚀程度加强，严重影响了热力管道的使用寿命，增大维修成本。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种热力专用复合套管装置，该装置既能释放热应力、又能防水，且不破坏热力管道保温层。

为了解决上述技术问题，本发明的热力专用复合套管装置包括壳体，密封套，卡扣；所述的壳体套装在热力管道过墙体或井壁处，壳体外壁中间部分一体连接挡水溢，挡水溢浇筑在墙体或井壁内；在壳体位于地下井室墙体的外侧，密封套的一端固定连接壳体，另一端一体连接卡扣，且卡扣扣紧保温层外护管；所述的壳体及挡水溢以不饱和聚酯树脂为基体材料，添加增强材料和纳米填充材料制成；其中基体材料占总重量的40～55％，增强材料占总重量的40～55％，纳米填充材料占总重量的5～20％。

所述的增强材料采用玻璃纤维和/或玻璃纤维织物。

所述的纳米填充材料采用气相二氧化硅纳米材料或者纳米级氢氧化铝。

所述的密封套采用高抗撕硅胶密封套。

所述的壳体从内到外各铺层依次为内保护层、结构层、外保护层；

内保护层中从内到外各分层依次为胶衣层、表面毡层、短切毡层、添加材料层；胶衣层为不饱和聚酯树脂层；表面毡层中玻璃纤维表面毡表面涂一层不饱和聚酯树脂，玻璃纤维表面毡占该层总重量的90～95％；短切毡层中玻璃纤维短切毡表面涂一层不饱和聚酯树脂，玻璃纤维短切毡占该层总重量的70～80％；添加材料层由不饱和聚酯树脂和纳米填充材料混合而成，其中纳米填充材料占该层总重量的1～50％；

结构层从内到外各分层依次为短切毡层、网格布层、多轴向布层和添加材料层；短切毡层中玻璃纤维短切毡表面涂一层不饱和聚酯树脂，玻璃纤维短切毡占该层总重量的70～80％；网格布层中玻璃纤维网格布表面涂一层不饱和聚酯树脂，玻璃纤维网格布占该层总重量的45～55％；多轴向布层中玻璃纤维多轴向布表面涂一层不饱和聚酯树脂，玻璃纤维多轴向布占该层总重量的40～50％；添加材料层由不饱和聚酯树脂和纳米填充材料混合而成，其中纳米填充材料占该层总重量的1～50％；

外保护层从内到外各分层依次为短切毡层、富树脂层、添加材料层；短切毡层中玻璃纤维短切毡表面涂一层不饱和聚酯树脂，玻璃纤维短切毡占该层总重量的70～80％；富树脂层为不饱和聚酯树脂层；添加材料层由不饱和聚酯树脂和纳米填充材料混合而成，其中纳米填充材料占该层总重量的1～10％。

进一步，在壳体位于地下井室墙体内侧的一端，壳体与保温层外护管之间通过密封圈连接；壳体与保温层外护管的间隙内填充一层挡沙网，挡沙网设置在密封圈与密封套之间。

所述的壳体上沿圆周分布多个固定螺栓，且螺栓的顶端压紧保温层外护管。

本发明还可以包括法兰压盘；法兰压盘由一体连接的法兰部、套筒部和限位部构成；热力管道穿过限位部中间通孔的部位与限位部之间留有小于卡扣外径的间隙。

所述的法兰压盘以不饱和聚酯树脂为基体材料，添加增强材料和纳米填充材料制成；其中基体材料占总重量的40～55％，增强材料占总重量的40～55％，纳米填充材料占总重量的5～20％。

所述的挡水溢8和法兰压盘从内到外各铺层结构与壳体3均相同。

本发明提供了一种经过墙体、井壁的热力管道专用，既能释放热应力、又能防水，且不破坏原有热力管道保温层的一体化新型套管装置。现有热力防水套管与工作管的连接除了填充物封堵外全部采用焊接方式，然后在工作管外再进行保温处理，本发明可以直接应用在预制直埋保温钢管的外护层PE管表面，与热力管道紧密结合，壳体两侧分别有密封圈和密封套，通过新增的挡沙网和密封圈，强化了防水作用，能达到双级防水的目的；该装置通过挡水溢固定在井壁或者墙壁内，通过保温层外护管上的卡扣与密封套的柔性作用，可以有效释放热力管道的工况位移。

本发明最大优势是解决了现有热力专业防水套管应用上的弊端，与工作钢管采用新型连接方式，卡扣卡在工作钢管的保温外护管上，无需破坏工作管保温层，保护了预制直埋保温管的整体性，杜绝了浸水对工作管的腐蚀，延长热力管道使用寿命；其次，该装置安装便捷，无需提前焊接在钢管上进行二次预埋安装；无需破坏工作钢管的保温层和外护管，现场施工方便，提高了效率，缩短了工期。第三，该装置使用灵活，重量轻，搬运方便，既可在施工现场单体使用，也可在工厂与预制直埋保温管制作成不同规格的成品件，到达现场直接使用，简化了施工流程，提高了效率，缩短了工期。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明的整体外形结构示意图。

图2是本发明的剖面结构示意图。

图中：1.工作钢管；2.保温层外护管；3.壳体；41.法兰部；42.套筒部；43.限位部；5.紧固螺丝；6.密封套；7.卡扣；8.挡水溢；9.固定螺栓；10.密封圈；11.挡沙网；12.墙体。

具体实施方式

如图1所示，本发明的热力专用复合套管装置包括热力管道，壳体3，法兰压盘4，密封套6，卡扣7；热力管道由工作钢管1及保温层外护管2构成；热力管道过墙体或井壁处，壳体3套装在热力管道上，其外壁中间部分一体连接挡水溢8，挡水溢8浇筑在墙体或井壁内，起到外部一级防水作用；法兰压盘由一体连接的法兰部41、套筒部42和限位部43构成；在壳体3位于地下井室墙体的外侧，密封套6的一端通过法兰部41和紧固螺丝5固定连接壳体3的端部法兰，另一端一体连接卡扣7，且卡扣7扣紧保温层外护管2，将密封套6的一端与保温层外护管2连为一体，起到内部一级防水作用；密封套6采用高抗撕硅胶密封套。同时热力管道在工作状态下产生位移时，密封套6随着热力管道和卡扣7的移动前后进行伸缩，既起到释放热应力的作用，还起到密封防水的作用；热力管道穿过限位部43中间通孔的部位与限位部43之间留有小于卡扣7外径的间隙，能够对卡扣7起到限位作用；在壳体3位于地下井室墙体内侧的一端，壳体3与保温层外护管2之间通过密封圈10连接起内部二级防水作用；壳体3与保温层外护管2的间隙内还填充一层挡沙网11，挡沙网11设置在密封圈10与密封套6之间；挡沙网11的作用是在热力管道产生位移工况时，防止砂砾进入壳体3与保温层外护管2之间，破坏保温层外护管2和壳体3内部结构层；多个固定螺栓9沿圆周分布连接在壳体3上，且其顶端压紧保温层外护管2，其作用为保证壳体3与热力管道同心，起到同心固定作用。

所述的壳体3采用下述方法制成：

采用下述方法制成：首先按预制产品的规格型号选择并制作模具，在模具表面涂抹脱模剂，然后进行逐层手糊制作。按各铺层组分含量，第一步，进行内保护层制作，即依次制作胶衣层、表面毡层、短切毡层及添加材料层；第二步，进行结构层制作，即依次制作短切毡层、网格布层、多轴向布层和添加材料层；第三步，进行外保护层制作，即依次制作为短切毡层、富树脂层、添加材料层；第四步，进行产品固化成型；第五步，将成型后的产品进行脱模处理；第六步，将脱模后的毛坯产品按工艺标准进行修整。

所述的壳体3中各组分含量见表1。

表1

壳体3中由内到外各铺层及分层的组分含量见表2。

表2

所述的挡水溢8和法兰压盘从内到外各铺层结构及制作方法均与壳体3相同。

壳体3、挡水溢8和法兰压盘的性能参数根据现场实际工况确定，与热力管道埋地深度、地下水位深度情况以及输送介质的温度、压力等指标有关。本发明基体材料选择环氧乙烯基树脂时；在常规条件下，在工作温度120℃、压力1.6MPa工况下对壳体3、挡水溢8和法兰压盘进行性能参数检验，结果见表3，均能满足设计要求：

Claims

1.一种热力专用复合套管装置，其特征在于包括壳体（3），密封套（6），卡扣（7）；所述的壳体（3）套装在热力管道过墙体或井壁处，壳体（3）外壁中间部分一体连接挡水溢（8），挡水溢（8）浇筑在墙体或井壁内；在壳体（3）位于地下井室墙体的外侧，密封套（6）的一端固定连接壳体（3），另一端一体连接卡扣（7），且卡扣（7）扣紧保温层外护管（2）；所述的壳体（3）及挡水溢（8）以不饱和聚酯树脂为基体材料，添加增强材料和纳米填充材料制成；其中基体材料占总重量的40~55%，增强材料占总重量的40~55%，纳米填充材料占总重量的5~20%；所述的增强材料采用玻璃纤维和/或玻璃纤维织物；所述的壳体( 3) 从内到外各铺层依次为内保护层、结构层、外保护层；

内保护层中从内到外各分层依次为胶衣层、表面毡层、短切毡层、添加材料层；胶衣层为不饱和聚酯树脂层；表面毡层中玻璃纤维表面毡表面涂一层不饱和聚酯树脂，玻璃纤维表面毡占该层总重量的90~95%；短切毡层中玻璃纤维短切毡表面涂一层不饱和聚酯树脂，玻璃纤维短切毡占该层总重量的70~80%；添加材料层由不饱和聚酯树脂和纳米填充材料混合而成，其中纳米填充材料占该层总重量的1~50%；

结构层从内到外各分层依次为短切毡层、网格布层、多轴向布层和添加材料层；短切毡层中玻璃纤维短切毡表面涂一层不饱和聚酯树脂，玻璃纤维短切毡占该层总重量的70~80%；网格布层中玻璃纤维网格布表面涂一层不饱和聚酯树脂，玻璃纤维网格布占该层总重量的45~55%；多轴向布层中玻璃纤维多轴向布表面涂一层不饱和聚酯树脂，玻璃纤维多轴向布占该层总重量的40~50%；添加材料层由不饱和聚酯树脂和纳米填充材料混合而成，其中纳米填充材料占该层总重量的1~50%；

外保护层从内到外各分层依次为短切毡层、富树脂层、添加材料层；短切毡层中玻璃纤维短切毡表面涂一层不饱和聚酯树脂，玻璃纤维短切毡占该层总重量的70~80%；富树脂层为不饱和聚酯树脂层；添加材料层由不饱和聚酯树脂和纳米填充材料混合而成，其中纳米填充材料占该层总重量的1~10%。

2.根据权利要求1所述的热力专用复合套管装置，其特征在于所述的纳米填充材料采用气相二氧化硅纳米材料或者纳米级氢氧化铝。

3.根据权利要求1所述的热力专用复合套管装置，其特征在于所述的密封套（6）采用高抗撕硅胶密封套。

4.根据权利要求1所述的热力专用复合套管装置，其特征在于在壳体（3）位于地下井室墙体内侧的一端，壳体（3）与保温层外护管（2）之间通过密封圈（10）连接；壳体（3）与保温层外护管（2）的间隙内填充一层挡沙网（11），挡沙网（11）设置在密封圈（10）与密封套（6）之间。

5.根据权利要求1所述的热力专用复合套管装置，其特征在于所述的壳体（3）上沿圆周分布多个固定螺栓（9），且螺栓（9）的顶端压紧保温层外护管（2）。

6.根据权利要求5所述的热力专用复合套管装置，其特征在于还包括法兰压盘；法兰压盘由一体连接的法兰部（41）、套筒部（42）和限位部（43）构成；热力管道穿过限位部（43）中间通孔的部位与限位部（43）之间留有小于卡扣（7）外径的间隙。

7.根据权利要求6所述的热力专用复合套管装置，其特征在于所述的法兰压盘以不饱和聚酯树脂为基体材料，添加增强材料和纳米填充材料制成；其中基体材料占总重量的40~55%，增强材料占总重量的40~55%，纳米填充材料占总重量的5~20%。