一種用于現(xiàn)場管道增強的復合材料制備裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于現(xiàn)場管道增強的復合材料制備裝置，包括控溫攪拌裝置、增強纖維布浸潤裝置、真空裝置，所述控溫攪拌裝置、增強纖維布浸潤裝置、真空裝置依次連通，所述增強纖維布浸潤裝置由卷軸、真空袋膜、增強纖維布和導流網(wǎng)組成，所述真空袋膜套裝于卷軸、增強纖維布和導流網(wǎng)外，所述內(nèi)接頭的外壁與擋板外側面均覆蓋有引流網(wǎng)，覆蓋在擋板外側面上的引流網(wǎng)從擋板的邊緣延伸至擋板的儲膠格內(nèi)。與現(xiàn)有技術相比較，本實用新型采用采用無模具方式實現(xiàn)了多層卷狀物真空導入的應用，結合了增強纖維復合材料預成型、真空導入成型與手糊成型的優(yōu)點，制作的復合材料成品機械性能提升1.5倍，施工效率提升2倍。
【專利說明】
一種用于現(xiàn)場管道増強的復合材料制備裝置
技術領域
[0001] 本實用新型涉及一種石油天然氣管道缺陷修復領域，尤其涉及一種用于現(xiàn)場管道 增強的復合材料制備裝置。
【背景技術】
[0002] 維增強復合材料因其比重小、比強度和比模量大的特點，在各個領域都有較廣泛 的應用，目前常用的制備方法有:手糊成型、模壓成型、真空導入、拉擠成型方法。目前復合 材料也正逐步應用于石油天然氣管道缺陷修復方面，模壓成型、真空導入成型方法能保證 樹脂與增強纖維的浸潤，同時最大程度提升增強纖維占比，制作的成品性能優(yōu)異，但由于需 要專用設備，且需制作模具，因此在石油天然氣管道現(xiàn)場修復效率低，受現(xiàn)場條件限制多， 應用比較困難。
[0003] 目前能應用到石油天然氣管道缺陷修復現(xiàn)場的制備方法主要有以下兩種:預成型 (拉擠成型）、手糊成型。預成型是根據(jù)管徑尺寸在工廠通過拉擠成型的方式預制成復合卷 材，然后纏繞在管道缺陷處進行修復，該方法由于在工廠預制可以獲得穩(wěn)定的性能，但由于 復合卷材本身硬度較大，在安裝至管道上時很難保證卷材與管道的完全貼合，特別是遇到 管道焊縫、管徑變形等存在異形情況時，易產(chǎn)生空鼓，而造成修復效果大幅折損甚止失效； 手糊成型是指在修復現(xiàn)場纏繞干增強纖維材料，同時涂刷樹脂，現(xiàn)場制作成修復的復合材 料，但受人為或環(huán)境等不可控因素影響比較大，如低溫時樹脂粘度太大，纖維布未浸透，浸 膠量不均勻，環(huán)境濕度和風沙等因素，會導致復合材料性能損失，從而影響修復效果。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型的目的就在于提供一種解決了上述問題，采用無模具方式實現(xiàn)了多層 卷狀物真空導入，具有浸潤效率高，施工時間短、成品機械性能好等特點，可在低溫現(xiàn)場施 工，并能以粘度較高的樹脂作為浸潤樹脂，用于現(xiàn)場管道增強的復合材料制備裝置。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種用于現(xiàn)場管道增強的復 合材料制備裝置，包括控溫攪拌裝置、增強纖維布浸潤裝置、真空裝置，所述控溫攪拌裝置、 增強纖維布浸潤裝置、真空裝置依次連通，所述增強纖維布浸潤裝置由卷軸、真空袋膜、增 強纖維布和導流網(wǎng)組成，所述真空袋膜套裝于卷軸、增強纖維布和導流網(wǎng)外，所述卷軸上套 裝兩個有起限位作用的擋板，所述增強纖維布與導流網(wǎng)位于兩擋板之間，所述擋板內(nèi)側內(nèi) 凹形成儲膠格，所述儲膠格上開設有若干進出膠通孔，所述卷軸兩端分別設有進膠接頭和 出膠接頭，所述出膠接頭和進膠接頭均由內(nèi)接頭和外接頭構成，所述外接頭與內(nèi)接頭之間 通過螺紋緊固連接，所述內(nèi)接頭上開設有若干進出膠口，所述內(nèi)接頭的外壁與擋板外側面 均覆蓋有引流網(wǎng)，覆蓋在擋板外側面上的引流網(wǎng)從擋板的邊緣延伸至擋板的儲膠格內(nèi)。
[0006] 作為優(yōu)選，所述增強纖維布與導流網(wǎng)之間呈層狀間隔分布，且疊卷于卷軸上。
[0007] 作為優(yōu)選，所述外接頭與內(nèi)接頭的連接處分別設有密封盤，所述密封盤之間內(nèi)設 有0型密封圈，所述真空袋膜的兩端分別位于進膠接頭和出膠接頭的密封盤內(nèi)，并通過外接 頭與內(nèi)接頭的螺紋結構進行緊固密封。
[0008] 作為優(yōu)選，所述密封盤上開設有與0型密封圈相匹配的環(huán)形卡槽，所述環(huán)形卡槽為 一個或一個以上。
[0009] 作為優(yōu)選，所述擋板與卷軸可拆卸連接，且兩擋板之間的間距可調(diào)。
[0010] 作為優(yōu)選，所述控溫攪拌裝置包括桶體、蓋板、攪拌器和控溫加熱帶組成，所述控 溫加熱帶包裹于桶體外，加熱帶兩端通過卡扣進行連接，攪拌器固定于蓋板上，所述桶體上 設有抽膠管，所述抽膠管一端延伸至桶體底部，另一端與進膠接頭的外接頭連接。
[0011] 作為優(yōu)選，所述真空裝置包括真空栗和緩沖罐，所述真空栗和緩沖罐之間通過連 接管連通，所述緩沖罐上設有真空表和出膠連接管，所述緩沖罐內(nèi)設有儲膠罐，所述出膠連 接管一端位于儲膠罐內(nèi)，另一端與出膠接頭的外接頭連通，所述出膠管上設有控制閥。
[0012] 作為優(yōu)選，所述增強纖維布可為玻璃纖維布、碳纖維布、芳綸纖維布、玄武巖纖維 布、硼纖維、聚酯纖維、尼龍纖維、聚丙烯纖維、聚酰亞胺纖維等。
[0013] 作為優(yōu)選，所述導流網(wǎng)面密度60g/m2-400g/m2,網(wǎng)孔形狀為菱形，確保浸潤均勻，浸 潤效果好。
[0014] 作為優(yōu)選，所述真空袋膜的水蒸氣透過量彡0.006g/m · 24h(40°C · 90%RH)，氧氣 透過量彡〇.〇24ml/(m· 24h. · O.lmPa)，復合強度>15牛頓/15mm，封邊強度>20牛頓/15mm， 穿刺強度>24鎊。
[0015] 與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的優(yōu)點在于：
[0016] (1)采用控溫攪拌裝置，對管道缺陷修復現(xiàn)場溫度大范圍提升，可在-15°C-40°C范 圍內(nèi)施工，而且可根據(jù)使用的樹脂性質(zhì)確定浸潤的樹脂恒定溫度，可提升浸效果提高浸潤 效率。
[0017] (2)裝置設內(nèi)外接頭密封結構及引流導流結構，可使低粘度樹指（< 5000CPS)按 預期速度進行浸潤，提升浸潤效果。對管道缺陷修復現(xiàn)場使用樹脂粘度大范圍提升，可使用 粘度20000cps以下的樹脂作為浸潤樹脂。
[0018] (4)采用無模具方式實現(xiàn)了多層卷狀物真空導入的應用。
[0019] (5)本方法結合了增強纖維復合材料預成型、真空導入成型與手糊成型的優(yōu)點，制 作的復合材料成品機械性能提升1.5倍，施工效率提升2倍。
[0020] (6)本實用新型可應用到石油天然氣管道缺陷修復領域。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型整體結構不意圖；
[0022] 圖2為本實用新型控溫攪拌裝置結構示意圖；
[0023] 圖3為本實用新型真空裝置結構示意圖；
[0024] 圖4為本實用新型增強纖維布浸潤裝置結構示意圖；
[0025] 圖5為本實用新型進膠接頭和出膠接頭的結構示意圖；
[0026] 圖6為本實用新型擋板結構示意圖。
[0027] 圖中：1.控溫攪拌裝置；11.桶體；12.控溫加熱帶；13.蓋板；14.抽膠管;2.增強纖 維布浸潤裝置;21.卷軸；22.增強纖維布；23.導流網(wǎng)；24.外接頭；25.內(nèi)接頭;26.引流網(wǎng)； 27.擋板;28.真空袋膜;3.真空裝置;31.真空栗;32.緩沖罐;33.儲膠罐;34.真空表;35.出 膠連接管;36.控制閥;4.把手;5.0型密封圈;6.進出膠口；7.儲膠格;8.進出膠通孔。
【具體實施方式】
[0028] 下面將對本實用新型作進一步說明。
[0029] 實施例1:參見圖1至圖6, 一種用于現(xiàn)場管道增強的復合材料制備裝置，包括控溫 攪拌裝置1、增強纖維布浸潤裝置2、真空裝置3，所述控溫攪拌裝置1、增強纖維布浸潤裝置 2、真空裝置3依次連通，所述增強纖維布浸潤裝置2由卷軸21、真空袋膜28、增強纖維布22和 導流網(wǎng)23組成，所述增強纖維布22與導流網(wǎng)23之間呈層狀間隔分布，且疊卷于卷軸21上，所 述真空袋膜28套裝于卷軸21、增強纖維布22和導流網(wǎng)23外，所述卷軸21上套裝兩個有起限 位作用的擋板27,所述增強纖維布22與導流網(wǎng)23位于兩擋板27之間，所述擋板27內(nèi)側內(nèi)凹 形成儲膠格7，儲膠格7方便增強纖維布22兩側進膠，確保增強纖維布22內(nèi)部浸潤均勻，所述 儲膠格7上開設有若干進出膠通孔8,所述卷軸21兩端分別設有進膠接頭和出膠接頭，所述 出膠接頭和進膠接頭均由內(nèi)接頭25和外接頭24構成，所述外接頭24與內(nèi)接頭25之間通過螺 紋緊固連接，所述內(nèi)接頭25上開設有若干進出膠口 6,所述內(nèi)接頭25的外壁與擋板27外側面 均覆蓋有引流網(wǎng)26,引流網(wǎng)26對浸潤用樹脂起到引流作用，覆蓋在擋板27外側面上的引流 網(wǎng)26從擋板27的邊緣延伸至擋板27的儲膠格7內(nèi)，在抽真空過程中，真空袋膜28很容易吸附 在擋板27邊緣，導致浸潤用樹脂無法從外緣進膠，出現(xiàn)浸潤不均勻的情況，引流網(wǎng)26的設計 有效解決了外緣進膠的問題，大大提高了浸潤效果。引流網(wǎng)26可采用與導流網(wǎng)23相同的材 料。裝置設置內(nèi)外接頭24密封結構及引流導流結構，可使低粘度樹指（<5000cps)按預期速 度進行浸潤，提升浸潤效果。對管道缺陷修復現(xiàn)場使用樹脂粘度大范圍提升，可使用粘度 20000cps以下的樹脂作為浸潤樹脂。
[0030]為提高浸潤效果，擋板27外緣的引流網(wǎng)26寬度的占擋板27外緣的寬度比為10%-70%，并均勻沿圓周分布。浸潤樹脂粘度SlOOOcps，擋板27邊緣導流網(wǎng)23寬度占比優(yōu)選< 10% ; 1000cps<浸潤樹脂粘度<12000cps，10% <擋板27邊緣導流網(wǎng)23寬度占比優(yōu)選< 45% ; 12000cps<浸潤樹脂粘度<20000cps，擋板27邊緣導流網(wǎng)23寬度占比優(yōu)選多45%。 [0031]所述外接頭24與內(nèi)接頭25的連接處分別設有密封盤，密封盤的設計方便外接頭24 與內(nèi)接頭25對接，且加大了密封面積，提高密封效果，所述密封盤之間內(nèi)設有0型密封圈5， 起很好的密封效果，所述真空袋膜28的兩端分別位于進膠接頭和出膠接頭的密封盤內(nèi)，并 通過外接頭24與內(nèi)接頭25的螺紋結構進行緊固密封，安裝拆卸方便，所述內(nèi)接頭25-端與 外接頭24連接，另一端卡接于卷軸21內(nèi)。所述密封盤上開設有與0型密封圈5相匹配的環(huán)形 卡槽，所述環(huán)形卡槽為一個或一個以上，提高密封效果，增強內(nèi)接頭25與外接頭24的密封性 能，同時也提高了真空袋膜28的密封性能。
[0032]所述擋板27與卷軸21可拆卸連接，且兩擋板27之間的間距可調(diào)，可根據(jù)現(xiàn)場具體 要求進行調(diào)節(jié)，適應不同規(guī)格產(chǎn)品需要。所述外接頭24上設有把手4,方便現(xiàn)場工作過程中 進行安裝拆卸。
[0033] 所述控溫攪拌裝置1包括桶體11、蓋板13、攪拌器和控溫加熱帶12組成，所述控溫 加熱帶12包裹于桶體11外，加熱帶兩端通過卡扣進行連接，控溫加熱帶12方便攜帶以及現(xiàn) 場安裝，攪拌器固定于蓋板13上，所述桶體11上設有抽膠管14,所述抽膠管14 一端延伸至桶 體11底部，另一端與進膠接頭的外接頭24連接。由于樹脂粘度隨溫度升高呈下降趨勢，控溫 攪拌裝置1的使用，可根據(jù)使用的樹脂性質(zhì)確定浸潤的樹脂恒定溫度，可提升浸效果提高浸 潤效率。
[0034] 所述真空裝置3包括真空栗31和緩沖罐32,所述真空栗31和緩沖罐32之間通過連 接管連通，所述緩沖罐32上設有真空表34和出膠連接管35,所述緩沖罐32內(nèi)設有儲膠罐33， 所述出膠連接管35-端位于儲膠罐33內(nèi)，另一端與出膠接頭的外接頭24連通，所述出膠管 上設有控制閥36，控制閥36進行節(jié)流控制。
[0035] 所述增強纖維布22可為玻璃纖維布、碳纖維布、芳綸纖維布、玄武巖纖維布、硼纖 維、聚酯纖維、尼龍纖維、聚丙烯纖維、聚酰亞胺纖維等。所述導流網(wǎng)23面密度60g/m 2-400g/ m2,網(wǎng)孔形狀為菱形，確保浸潤均勻，浸潤效果好。所述真空袋膜28的水蒸氣透過量< 0.006g/m · 24h(40°C · 90%RH)，氧氣透過量彡(h024ml/(m · 24h. · O.lmPa)，復合強度>15 牛頓/15mm，封邊強度>20牛頓/15mm，穿刺強度>24鎊;水蒸氣透過量及氧氣透過量是保證封 存在內(nèi)部的增強纖維布22卷受環(huán)境濕氣影響而提高樹脂與增強纖維的結合能力，封邊強 度、復合強度、穿刺強度是保證真空袋膜28運輸、存儲及浸潤過程漏氣而避免浸潤失敗。
[0036] 本實用新型一種用于現(xiàn)場管道增強的復合材料制備方法，方法步驟如下：
[0037] a.進行設備檢查，將控溫攪拌裝置1、增強纖維布浸潤裝置2和真空裝置3按要求進 行連接，增強纖維布22采用玻璃纖維方格布、碳纖維布、玻璃纖維方格布分別進行試驗；
[0038] b.把合適量的浸潤用樹脂按比例倒入控溫攪拌裝置1，選擇合適溫度、攪拌速度， 攪拌時間2min，浸潤用樹脂與玻璃纖維方格布質(zhì)量比45:55;浸潤用樹脂與碳纖維布質(zhì)量比 42:58;浸潤用樹脂與玻璃纖維方格布質(zhì)量比45:55;
[0039] c.開啟真空裝置3,真空度0.08MPa，使增強纖維布22包內(nèi)形成至少0.08MPa的負 壓，增強纖維布22卷內(nèi)部空氣被抽出由樹脂替換，并與增強纖維結合，提升成品的一體性， 并進行增強纖維用樹脂膠量的準確計算，進行現(xiàn)場成品性能與質(zhì)量的精確控制；
[0040] d.以浸潤用樹脂抽入到緩沖罐32為計時起點，真空裝置3繼續(xù)運行2min以上，關閉 真空裝置3,將多余膠料抽出；
[0041] e.進行浸潤，混合后的樹脂從進膠接頭進入，經(jīng)過引流網(wǎng)26,從擋板27外緣以及 進出膠通孔8進入增強纖維布22卷，由出膠接頭抽出；
[0042] f.將增強纖維布浸潤裝置2分別與真空裝置3、控溫攪拌裝置1斷開，將內(nèi)部增強纖 維布22卷取出；
[0043] d.將增強纖維布22卷沿管道周向進行纏繞，纏繞時確保拉伸力均勻，同時進行消 泡處理，使復合材料結合為一體化，直至纏繞完畢。
[0044] 按上述工藝方法與現(xiàn)有攪拌溫度25度的手糊成型工藝相比較，見下表
[0046] 可見，采用本實用新型后，抗拉強度、彈性模量、彎曲強度、層間剪切強度均得到非 常顯著的提高，且樹脂含量也得以降低。
[0047] 以上對本實用新型所提供的一種用于現(xiàn)場管道增強的復合材料制備裝置及制備 方法進行了詳盡介紹，本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡 述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領 域的一般技術人員，依據(jù)本實用新型的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之 處，對本實用新型的變更和改進將是可能的，而不會超出附加權利要求所規(guī)定的構思和范 圍，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本實用新型的限制。
【主權項】
1. 一種用于現(xiàn)場管道增強的復合材料制備裝置，其特征在于:包括控溫攪拌裝置、增強 纖維布浸潤裝置、真空裝置，所述控溫攪拌裝置、增強纖維布浸潤裝置、真空裝置依次連通， 所述增強纖維布浸潤裝置由卷軸、真空袋膜、增強纖維布和導流網(wǎng)組成，所述真空袋膜套裝 于卷軸、增強纖維布和導流網(wǎng)外，所述卷軸上套裝兩個有起限位作用的擋板，所述增強纖維 布與導流網(wǎng)位于兩擋板之間，所述擋板內(nèi)側內(nèi)凹形成儲膠格，所述儲膠格上開設有若干進 出膠通孔，所述卷軸兩端分別設有進膠接頭和出膠接頭，所述出膠接頭和進膠接頭均由內(nèi) 接頭和外接頭構成，所述外接頭與內(nèi)接頭之間通過螺紋緊固連接，所述內(nèi)接頭上開設有若 干進出膠口，所述內(nèi)接頭的外壁與擋板外側面均覆蓋有引流網(wǎng)，覆蓋在擋板外側面上的引 流網(wǎng)從擋板的邊緣延伸至擋板的儲膠格內(nèi)。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種用于現(xiàn)場管道增強的復合材料制備裝置，其特征在于:所 述增強纖維布與導流網(wǎng)之間呈層狀間隔分布，且疊卷于卷軸上。3. 根據(jù)權利要求1或2所述的一種用于現(xiàn)場管道增強的復合材料制備裝置，其特征在 于:所述外接頭與內(nèi)接頭的連接處分別設有密封盤，所述密封盤之間內(nèi)設有〇型密封圈，所 述真空袋膜的兩端分別位于進膠接頭和出膠接頭的密封盤內(nèi)，并通過外接頭與內(nèi)接頭的螺 紋結構進行緊固密封。4. 根據(jù)權利要求3所述的一種用于現(xiàn)場管道增強的復合材料制備裝置，其特征在于:所 述密封盤上開設有與0型密封圈相匹配的環(huán)形卡槽，所述環(huán)形卡槽為一個或一個以上。5. 根據(jù)權利要求1所述的一種用于現(xiàn)場管道增強的復合材料制備裝置，其特征在于:所 述擋板與卷軸可拆卸連接，且兩擋板之間的間距可調(diào)。6. 根據(jù)權利要求1所述的一種用于現(xiàn)場管道增強的復合材料制備裝置，其特征在于:所 述控溫攪拌裝置包括桶體、蓋板、攪拌器和控溫加熱帶組成，所述控溫加熱帶包裹于桶體 外，加熱帶兩端通過卡扣進行連接，攪拌器固定于蓋板上，所述桶體上設有抽膠管，所述抽 膠管一端延伸至桶體底部，另一端與進膠接頭的外接頭連接。7. 根據(jù)權利要求1所述的一種用于現(xiàn)場管道增強的復合材料制備裝置，其特征在于:所 述真空裝置包括真空栗和緩沖罐，所述真空栗和緩沖罐之間通過連接管連通，所述緩沖罐 上設有真空表和出膠連接管，所述緩沖罐內(nèi)設有儲膠罐，所述出膠連接管一端位于儲膠罐 內(nèi)，另一端與出膠接頭的外接頭連通，所述出膠管上設有控制閥。
【文檔編號】B29C70/68GK205685769SQ201620569593
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月14日 公開號201620569593.8, CN 201620569593, CN 205685769 U, CN 205685769U, CN-U-205685769, CN201620569593, CN201620569593.8, CN205685769 U, CN205685769U
【發(fā)明人】張勇, 張豫, 陸劍鋒, 雷健, 彭強
【申請人】四川德源石油天然氣工程有限公司