[发明专利]纤维增强聚合物管

说明书

本公开涉及一种纤维增强聚合物(FRP)管(1)，该管包括形成该管的壳体(2)的由FRP材料(6)制成的多个同心的层。从壳体(2)的横向端部表面(4)设置带盲孔螺纹的纵向的至少一个螺栓孔(27)。螺栓孔(27)在多个层中的至少三个层中延伸，中间层(23)包围穿过螺栓孔的中心的面，内层(22)包围螺栓孔的最内范围的面(28)，并且外层(24)包围螺栓孔的最外范围的面(29)。内层和外层中的每个的纤维长丝都以相对于纵向轴线的第一角度缠绕，该第一角度对应于90°减去螺栓孔的螺纹的导程角±5°。中间层的纤维长丝以相对于纵向轴线的第二角度缠绕，该第二角度对应于90°减去螺栓孔的螺纹的螺纹角的一半±5°。

技术领域

本公开涉及一种纤维增强聚合物(FRP)管，该管包括形成管的壳体的由FRP材料制成的多个同心的层。

背景技术

FRP管应用的常见设计挑战是促进在连接的管段之间或在管与连接部件(诸如凸缘或盖)之间进行有效、坚固且持久的轴向载荷传递。传统上，这通过胶粘接合、依赖于轴承强度的全厚度螺栓接合以及在某些情况下与管上的内表面或外表面螺纹的连接来实现。也存在将带螺纹的螺栓轴向拧入FRP管壁中的示例。但是，螺栓孔和螺纹会切断纤维，从而削弱螺栓孔螺纹处的FRP材料并降低接合的轴向强度。

US 4,906,506公开了一种FRP管，其包括若干层交织的纤维材料，其中各层定位成使得经线和纬线在不同的层中的方向不同。

EP 3 225 900公开了一种FRP管，其包括两个外纤维层、通过卷绕具有80度和100度之间的纤维角度的纤维束而形成的环卷绕层以及通过编织具有小于75度的纤维角度的纤维束而形成的编织层。

WO2009/089833公开了一种风力涡轮机叶片，其在所述叶片的根部具有至少两个连接构件(诸如衬套和/或螺纹杆)，用于将所述叶片附接到轮毂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种FRP管，所述FRP管具有用于管与端部配合件接合的一个或多个带螺纹的纵向(即，轴向)的螺栓孔，所述螺栓孔具有增加的轴向强度。如本文所讨论的端部配合件可以是连接到FRP管的端部的任何部件，例如，凸缘或盖。

本发明涉及一种FRP管，其由多个层(多层)制成，所述多个层绕着所述管的纵向轴线缠绕，以形成所述管的壳体厚度。在所述壳体中，在管的端部处设置一个或多个带螺纹的螺栓孔。根据本发明，不同的层中的纤维取向不同，以为了更好地遵循相应的层处的孔中的螺纹螺距(或导程)，从而减少切断的纤维的数量并增强所述孔以增加所述螺栓在轴向方向上的拔出力。

根据本发明的一个方面，提供了一种具有纵向轴线和圆形的横截面的纤维增强聚合物(FRP)管。所述管包括形成管的壳体的由FRP材料制成的多个同心的层。从所述壳体的横向端部表面设置至少一个带盲孔螺纹的纵向的螺栓孔。所述螺栓孔在多个层中的至少三个层中延伸，中间层包围穿过所述螺栓孔的中心的面，内层包围所述螺栓孔的最内范围的面，并且外层包围所述螺栓孔的最外范围的面。用于多个层中的每个层的FRP材料由在固体的聚合物树脂中缠绕的至少一个连续的纤维长丝形成。所述内层和所述外层中的每个层的长丝均以相对于所述纵向轴线的第一角度缠绕，所述第一角度对应于90°减去所述螺栓孔的螺纹的导程角±5°或±2°。所述中间层的长丝以相对于所述纵向轴线的第二角度缠绕，所述第二角度对应于90°减去所述螺栓孔的螺纹的导程角的一半±5°或±2°。

根据本发明的另一方面，提供了一种FRP管组件，所述FRP管组件包括根据本公开的FRP管的实施例、根据本公开的诸如端部配合件或另一FRP管的连接部件以及通过带螺纹的螺栓将所述FRP管的横向端部表面接合到所述连接部件的接合件，所述带螺纹的螺栓拧入到所述FRP管和所述连接部件的相应的至少一个带盲孔螺纹的纵向的螺栓孔中，从而第一FRP管和所述连接部件彼此紧固并且在纵向上彼此相邻地布置。