[发明专利]一种碳纤维真空管道

说明书

本发明涉及一种碳纤维真空管道，其特征在于：包括管道骨架和将管道骨架包覆的管道蒙皮，管道蒙皮和管道骨架之间固定连接；其中管道蒙皮是由碳纤维复合材料经湿法缠绕而成的铺层，所述管道骨架为由钛合金材料制作而成的框架式管体结构；在管道内，靠近管道的圆形截面底部，设置与管道横截面垂直且沿管道轴向延伸的管道地板支撑结构；管道地板支撑结构的上表面和管道内壁均固定连接管道蒙皮。轻质高效，抗弯性能好，耐腐蚀，气密性和减振降噪性能好，在服役过程中更加安全可靠。

技术领域

本发明属于真空管道运输领域，尤其涉及一种碳纤维真空管道。

背景技术

随着经济全球化和世界一体化格局的形成和快速发展，人们对于出行的便利性和物流的配送效率的要求越来越高，现有的交通运输方式已经难以适应全球化的需求。因此，为了适应全球化的需求，非常有必要探索一种新的交通运输模式。

真空管道运输是一个有前景的方向，它不仅能提高物流的配送效率，还能够解决交通拥堵、环境污染以及安全等交通相关问题，有效地提升人们出行的便利性。真空管道运输的基本设想是：将磁悬浮系统置于密闭的真空管道之中，由于没有空气阻力与机械阻力的制约，也不受气候条件影响，磁悬浮列车在管道中的运行速度可以达到飞机速度的数倍。

真空管道运输主要包括管道和磁悬浮列车两部分。德国、日本的磁悬浮列车技术早已成熟，因此，目前真空管道运输的主要研究对象是管道。真空管道用于交通运输领域主要涉及强度、抗弯性能和抗腐蚀性能，而传统的真空管道大多都是以金属材料或者混凝土材料为原材制作的管材，其材料性能无法满足真空管道运输系统的服役要求。且真空管道过长，质量就会过大，这就使得真空管道的加工、布置和安装变得非常困难，且容易引起强烈的振动，影响加工精度。因此，非常有必要探索一种强度更高、质量更轻的新材料，使真空管道能够在服役过程中安全可靠。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服传统真空管道质量大，抗弯性能和抗腐蚀性能差等不足，提供一种碳纤维真空管道，其轻质高效，抗弯性能好，耐腐蚀，气密性和减振降噪性能好，在服役过程中更加安全可靠。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种碳纤维真空管道，其特征在于：包括管道骨架和将管道骨架包覆的管道蒙皮，管道蒙皮和管道骨架之间固定连接；其中管道蒙皮是由碳纤维复合材料经湿法缠绕而成的铺层，所述管道骨架为由钛合金材料制作而成的框架式管体结构；在管道内，靠近管道的圆形截面底部，设置与管道横截面垂直且沿管道轴向延伸的管道地板支撑结构；管道地板支撑结构的上表面和管道内壁均固定连接管道蒙皮。

进一步的，管道蒙皮碳纤维复合材料的铺层角度采用±45°和0°，按-45°、0°、45°、0°的顺序反复铺设，且铺层角度关于碳纤维真空管道蒙皮的中性面对称。

进一步的，管道骨架的框架式管体结构主要包括位于管体两端的环形管体加强框、以及与两管体加强框之间轴向连接且沿管体周向间隔分布的若干管体轴向长梁，在筒体上沿筒体轴向间隔设置若干与管体加强框平行的环状管体隔框使得筒体面形成网状；管道地板支撑结构主要包括若干相互连接的管道地板支承梁和管道地板轴向长梁；在各管体加强框和各管体隔框的两个水平对称点上，均设置水平的管道地板支承梁，各管道地板支承梁之间通过若干间隔设置且轴向平行分布的管道地板轴向长梁连接形成网状水平面；各管道地板支承梁与各管道地板轴向长梁交点处均设置竖直方向的管道地板径向长梁，同一管道地板支承梁上的若干管道地板径向长梁相互平行构成竖向平面。

进一步的，多节管道首尾连接装配连接后在管道蒙皮表面涂覆纳米涂层，管道之间使用螺栓连接和胶接，在连接处安装密封圈，且在各机械连接开孔处和缝隙处涂覆密封胶。

进一步的，整个管道通过立式支架支撑在地面上。

进一步的，管道骨架的外壁网状筒体采用填充物填充，形成实体壁面，然后再固定蒙皮层，所述填充物材料采用丁基橡胶材料。