CN210798916U - 一种柔性膨胀装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种柔性膨胀装置，包括两个连接部件，所述连接部件中部贯通，所述连接部件包括固定端和连接端，两个所述连接部件的连接端相对方向设置，两个所述连接部件的连接端通过密封内囊相连接，所述密封内囊外侧由内向外依次设有若干层承压层，所述连接部件处的所述承压层外侧套设有连接部件外套，本实用新型还公开了其制备方法。本实用新型的有益效果为：加工简单，实现承压及抗压、抗拉的效果，同时兼具了轻量化的效果；利用扁装物体变圆的特性、编织结构可变直径同时可弯曲；对外高压力传递的功能，同时具有其它产品所不具有的本体可变形的功能，可以沿着特定方向传递作用力，同时可实现任意形状设计、多方向传递作用力。

Description

一种柔性膨胀装置

技术领域

本实用新型涉及膨胀材料领域，具体来说，涉及一种柔性膨胀装置。

背景技术

目前市场上的压力传导装置都比较笨重，如液压缸，封堵器等。而柔性膨胀装置通常为：橡塑气囊式、金属薄板焊接式、编织布外敷弹性聚合物式，都存在承压低、膨胀力小等弊端。例如：橡胶举升垫由于橡胶工艺限制，其的承压通常不超过10Kg，使用时极其不方便。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种柔性膨胀装置，具有加工简单，制作难度低，使用方便，设计空间大的特点。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：一种柔性膨胀装置，包括两个连接部件，所述连接端用于给密封内囊加入压力液体提供连接作用，所述连接部件中部贯通，所述连接部件包括固定端和连接端，两个所述连接部件的连接端相对方向设置，两个所述连接部件的连接端通过密封内囊相连接，所述密封内囊呈管状，所述密封内囊外侧由内向外依次设有若干层承压层，所述连接部件处的所述承压层外侧套设有连接部件外套。

进一步地，所述密封内囊与所述承压层之间设有内囊保护层，所述承压层外套设有抗磨层，所述连接部件处的所述抗磨层外侧套设有连接部件外套。

进一步地，所述连接端设有锯齿状的接触面。

进一步地，所述连接端与所述固定端之间设有凸起，所述密封内囊外套设所述凸起部位。

进一步地，所述连接部件包括螺母和贯通螺杆，所述螺母为所述固定端，所述贯通螺杆为所述连接端。

本实用新型的另一目的是提供一种柔性膨胀装置制备方法，包括以下步骤：

S1、将密封内囊制作成扁状长管裁剪成所需长度；

S2、将承压层裁剪成与密封内囊等比例的长度，若干层承压层依次套在密封内囊外部；

S3、将连接部件插入密封内囊两端，然后将连接部件外套套在承压层外部，用压力机或缩管机将柔性膨胀装置锁紧；

S4、根据所需成品的使用范围，将制作成的组件搭叠。

进一步地，所述步骤S2还包括，将内囊保护层裁剪成与密封内囊等比例的长度，套在密封内囊外部；将承压层裁剪成与密封内囊等比例的长度，若干层承压层依次套在内囊保护层外面。

进一步地，所述步骤S3还包括将锁紧的组件放入等比例的模具内，然后填充抗磨材料，固化后取出。

进一步地，所述密封内囊为橡胶、热塑性弹性体、涂胶布管、涂胶编织管和金属薄管中的一种，所述承压层为芳纶编织结构，芳纶单层编织厚度3mm,由各种纤维缠绕、编织而成，包括金属纤维、碳纤维、芳纶纤维、锦纶、超高分子量聚乙烯、尼龙。

进一步地，所述抗磨材料中包括添加物，所述添加物包括纤维丝、抗磨剂、金属丝、金属片、金属半圆管。

本实用新型的有益效果为：

1.加工简单，采用具有高强度同时具有柔韧性纤维丝，同时采用多种材料复合，实现承压及抗压、抗拉的效果，同时兼具了轻量化的效果；

2.利用扁装物体变圆的特性、编织结构可变直径同时可弯曲的特性，实现以往高强度金属无法实现任意变形的功能；

3. 利用塑性材料实现密封流体，利用高强度纤维丝实现承压、利用金属材料实现外部连接，利用弹性可塑材料实现稳固成型，等多种结构组合；

4.对外高压力传递的功能，同时具有其它产品所不具有的本体可变形的功能，可以沿着特定方向传递作用力，同时可实现任意形状设计、多方向传递作用力。

附图说明

下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型实施例所述的一种柔性膨胀装置结构示意图；

图2是图1中A放大图；

图3是本实用新型实施例在混凝土框架柱中的使用状态图；

图4是本实用新型实施例在石块破裂中的使用状态图；

图5是本实用新型实施例在石块破裂中的使用状态图；

图6是本实用新型实施例在管道中的使用状态图。

图中：1、密封内囊；2、内囊保护层；3、承压层；4、抗磨层；5、固定端；6、连接端；7、连接部件外套；8、凸起；9、连接部件；10、混凝土框架柱；11、管道。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1-2所示，本实用新型实施例所述的一种柔性膨胀装置，包括两个连接部件9，所述连接部件9中部贯通，所述连接部件9包括固定端5和连接端6，两个所述连接部件的连接端6相对方向设置，两个所述连接部件9的连接端6通过密封内囊1相连接，所述密封内囊1外侧由内向外依次设有若干层承压层3，所述连接部件处的所述承压层3外侧套设有连接部件外套7。

所述密封内囊1与所述承压层3之间设有内囊保护层2，所述承压层3外套设有抗磨层4，所述连接部件处的所述抗磨层4外侧套设有连接部件外套7。

所述连接端6设有锯齿状的接触面。

所述连接端6与所述固定端5之间设有一凸起8，所述密封内囊1外套设所述凸起8部位。

所述连接部件9包括螺母和贯通螺杆，所述螺母为所述固定端5，所述贯通螺杆为所述连接端6。

实施例2：

混凝土预埋破除装置的制作方法，各类建筑在施工中均需要预先建造施工用混凝土框架，施工完毕后还需要拆除，其拆除工作是一个非常繁琐繁重的事情，而通过在拆除点预先埋入可膨胀装置，后期通过给其加压膨胀即可实现破拆工作，具有简单高效的优点。

首先根据混凝土框架的尺寸定下来要预埋的膨胀装置尺寸，框架柱子为方形，宽度500mm，混凝土标号为C50，其抗拉强度不超过10Mpa，确定膨胀装置宽度为35mm，长度为400mm，内囊材料选用聚氨酯，承压层采用三层壁厚2mm，内径15mm、20mm、25mm的三种玻璃纤维编织管。其制作步骤如下：

第一步：选用外宽为22mm、壁厚0.8mm的聚氨酯扁管为密封内囊，将其裁剪成350mm长待用；

第二步：将三种玻璃纤维编织承压层剪成与密封内囊等比例的长度，分层套在密封内囊外部；

第三步：将连接部件插入密封内囊两端，一端一个，然后将连接部件外套套在承压层外部，用缩管机将连接部件外套、连接部件、密封内囊、承压层一起锁紧；

第四步：将上一步完成的组件在压力检测机上，加压45Mpa，检测是否有无泄漏，如没有即为合格品；

如图3所示：首先在浇筑混凝土框架前，将柔性膨胀装置预先埋入混凝土框架柱10内的，当需要拆除混凝土框架10的时候，将高压水通过连接部件向柔性膨胀装置内部加压，当超过抗拉强度10Mpa时混凝土开始失衡，继续加压，当超过混凝土的围岩力时，混凝土框架柱10位于柔性膨胀装置边缘的混凝土破碎，最终剩余的混凝土不能支撑混凝土框架，从而倒塌。

实施例3：

成品为承压50Mpa，直径40mm,长1000mm圆柱体的制作方法，其中密封内囊材料为外宽为18mm壁厚1mm的橡胶、内囊保护层材料为尼龙布、承压层材料为壁厚2mm内径22mm的碳纤维编织管、隔离稳固层材料为液态丁腈橡胶、抗磨层为顺丁橡胶、方向指示部件T型钢板，

第一步：选用外宽为18mm壁厚1mm的橡胶扁管为密封内囊，将其裁剪成2000mm长；

第二步：将尼龙布内囊保护层在内囊外面包裹2层，将碳纤维编织管承压层裁剪成与密封内囊等比例的长度，套在尼龙布外部，碳纤维编织管承压层重复套二层；

第三步：将连接部件插入密封内囊两端，一端一个，然后将连接部件外套套在承压层外部，用缩管机将连接部件外套、连接部件、密封内囊、内囊保护层、承压层一起锁紧；

第四步：将制作成的组件搭叠2层，制作成宽度约30mm，厚度约20mm长度1000mm的组件；

第五步：将加工完成的组件放入宽度34mm，厚度24mm长度1000mm的模具内，然后填充液态丁腈橡胶，进行硫化后待用，将方向指示部件T型钢板按要求摆放角度，并与连接部件固定好；并用顺丁橡胶包裹，然后放入内径40mm长度1000mm的模具内进行硫化。

此装置应用于压胀裂破岩，利用被岩石硬脆性，即抗拉强度远远小于抗压强度的特点，从而能更容易达成开裂或破碎的效果。如石英岩其最大抗压强度为350Mpa，而其抗拉强度为35Mpa，水压膨胀力突破岩石的抗拉极限，生成裂隙并扩展，最终形成断裂面。是一个把动力能通过水压系统转化成岩石表面能的过程。

图4中将制作的石块压胀裂破岩装置插入预先打好孔的岩石内，通过给柔性膨胀装置加入水压或液压使其膨胀变大，并向岩壁传递压力，突破岩石的抗拉极限，生成裂隙并扩展，最终形成断裂面，如图5所示。

实施例4：

管、罐堵漏装置的制作，通常市售堵漏器为金属材质，其缺点是重量较大，安装需要吊装机械配合，施工麻烦。而采用柔性膨胀装置，具有重量轻、安装简便、不需要配合吊装机械、节省材料等优点。

普通金属型堵漏器其规格为：500mm*500mm，重量为65Kg，本实施例采用500mm，封压5Mpa的堵漏器，使用柔性膨胀装置后，将减轻重量，降低劳动强度。

堵漏器外径500mm，内部介质压力5Mpa，设计柔性膨胀装置长度1600mm，宽度50mm，承压10Mpa，采用壁厚1mm、宽度36mm橡胶为密封内囊，4mm壁厚内径25mm的尼龙编织管为承压层，3mm厚聚氨酯复合在外面为抗磨层制作此柔性膨胀装置替代堵漏器，其重量在6Kg以内。具体制作方法如下：

第一步：选用壁厚1mm宽度36mm橡胶扁管为密封内囊，将其裁剪成1600cm长待用；

第二步：将4mm壁厚、内径25mm的尼龙编织管承压层裁剪成与密封内囊等比例的长度，套在密封内囊外部；

第三步：将连接部件插入密封内囊两端，一端一个，然后将连接部件外套套在承压层外部，用缩管机将连接部件外套、连接部件、密封内囊、内囊保护层、承压层一起锁紧；

第四步：将锁紧的组件放入注塑机中，进行聚氨酯包覆，最终做成长1600cm，宽50mm，厚16mm的组件；

第无步：将做成的组件在压力测试仪上加压10Mpa测试，无泄漏，成品即制作完成。

将制作完成的柔性膨胀堵漏装置在管道裂缝处缠绕一周，两个端头进行固定，然后用高压水通过连接件进行加压，使其膨胀进而将裂缝封堵住，最终加压大于管道的工作压力5Mpa即可。

如图6所示柔性膨胀装置在管道11裂缝处缠绕一周，两个固定端5进行固定，然后用高压水通过连接件进行加压，使其膨胀进而将裂缝封堵住，最终加压大于管道的工作压力5Mpa即可。

实施例5：

本实施例中新型压力机油缸 100吨工作面200cm的折弯机，需要两个承压300Kg，内径15cm行程10cm的油缸，每个油缸承载50吨，其计算公式为：（15/2)*(15/2)*3.14*300=52987.5Kg，其重量大于50Kg，两个重量要超过100Kg。采用柔性膨胀装置，在同样承压300Kg的情况下，只需要制作一个，采用与其工作面一样长度的柔性膨胀装置即可，按照长度200cm，工作压力300Kg，计算公式为：长（cm）*宽（cm）*压力（Kg）/1000（吨公斤系数）=吨位，依此计算柔性膨胀器的宽度：100*1000/300/200=1.67cm，故而确定柔性膨胀装置内囊宽2cm即可满足吨位需求，根据其行程计算搭叠层数，由于内囊宽度为2cm也就是其可膨胀为直径2cm的圆，其单层行程为2cm，而需求为10cm，10/2=5由此得出需要5层搭叠，如采用锦纶编织复合管作为密封内囊、芳纶编织管承压层、聚丙烯编织管做抗磨层，再加上金属连接部件，其综合比重约在1.2g/cm3，由此可做出其重量不超过15Kg的柔性膨胀装置，具体制作方法如下：

第一步：选用外宽为2cm壁厚0.2cm的锦纶编织复合管扁管为密封内囊，将其裁剪成1000cm长待用；

第二步：将壁厚0.6cm的芳纶编织管承压层裁剪成与密封内囊等比例的长度，套在密封内囊外部；将壁厚0.1cm的聚丙烯编织管裁剪成与内囊等比例的长度，套在承压层外部；

第三步：将连接部件插入密封内囊两端，一端一个，然后将连接部件外套套在承压层外部，用缩管机将连接部件外套、连接部件、密封内囊、内囊保护层、承压层一起锁紧；

第四步：将锁紧的组件搭叠5层，制作成宽度约3.8cm，厚度约9cm长度200cm的组件；

第五步：将上一步加工完成的组件放入注塑机中，进行热塑性弹性体包覆，以实现部件不松散的效果，最终做成长200cm，宽4.2cm，厚10cm的组件；

第六步：将做成的组件在压力测试仪上加压300Gg测试，无泄漏，成品即制作完成。

将长200cm宽4.2cm厚10cm柔性膨胀装置，置于压力机的活动台面内，即可取代原有的金属液压缸。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，可用于金属的冷胀定型、板材的局部拉伸、钣金整形、局部封堵、举升重物、混凝土的破碎、矿石的分裂及开采等场合；

采用具有高强度同时具有柔韧性纤维丝，同时采用多种材料复合，实现承压及抗压、抗拉的效果，同时兼具了轻量化的效果；

利用扁装物体变圆的特性、编织结构可变直径同时可弯曲的特性，实现以往高强度金属无法实现任意变形的功能；

利用塑性材料实现密封流体，利用高强度纤维丝实现承压、利用金属材料实现外部连接，利用弹性可塑材料实现稳固成型，等多种结构组合；

具有对外高压力传递的功能，同时具有其它产品所不具有的本体可变形的功能，如液压缸，普通液压缸只能沿着特定直线传递作用力，而本实用新型柔性膨胀装置不但可以沿着特定方向传递作用力，同时可实现任意形状设计、多方向传递作用力，如针对封堵作业或缩管作业，本柔性膨胀装置可实现整个环形传递作用力，这是普通液压缸无法实现的。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种柔性膨胀装置，其特征在于：包括两个连接部件（9），所述连接部件（9）中部贯通，所述连接部件（9）包括固定端（5）和连接端（6），两个所述连接部件的连接端（6）相对方向设置，两个所述连接部件（9）的连接端（6）通过密封内囊（1）相连接，所述密封内囊（1）外侧由内向外依次设有若干层承压层（3），所述连接部件处的所述承压层（3）外侧套设有连接部件外套（7）。

2.根据权利要求1所述的一种柔性膨胀装置，其特征在于：所述密封内囊（1）与所述承压层（3）之间设有内囊保护层（2），所述承压层（3）外套设有抗磨层（4），所述连接部件处的所述抗磨层（4）外侧套设有连接部件外套（7）。

3.根据权利要求1或2所述的一种柔性膨胀装置，其特征在于：所述连接端（6）设有锯齿状的接触面。

4.根据权利要求3所述的一种柔性膨胀装置，其特征在于：所述连接端（6）与所述固定端（5）之间设有凸起（8），所述密封内囊（1）外套设所述凸起（8）部位。

5.根据权利要求1所述的一种柔性膨胀装置，其特征在于：所述连接部件（9）包括螺母和贯通螺杆，所述螺母为所述固定端（5），所述贯通螺杆为所述连接端（6）。

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