[发明专利]一种预埋法兰连接结构的复合材料管

说明书

本发明属于复合材料管技术领域，涉及一种预埋法兰连接结构的复合材料管。包括：复合材料管体包括自内向外依次紧密包裹设置的内层、中间层、轴向加强层和外层，内层的两端分别插装法兰，法兰连接部的外壁围绕周向间隔设有多个梯形柱销，连接部内壁沿轴向间隔设有多个环绕周向的倒齿，倒齿向安装部一侧倾斜；内层通过倒齿与法兰固定；中间层的两端分别与法兰的连接部抵接；轴向加强层由沿轴向一体绕制的多个环形结构组成，环形结构的两端分别绕过法兰的梯形柱销且由梯形柱销固定，轴向加强层由外层完全覆盖并紧密包裹。本发明的复材管道的环形结构及内外层与法兰形成的三明治结构均可显著增加管材与法兰连接处的抗拉强度，降低分层脱落风险。

技术领域

本发明属于复合材料管技术领域，具体涉及一种预埋法兰连接结构的复合材料管。

背景技术

复合材料管是一种连续复合材料增强热固性或热塑性树脂管道，具有优良的耐腐蚀性能，优异的耐疲劳性能，使用寿命可达30年以上，承压能力高，比重轻，内表面光滑，保温性能好等特点。复合材料管道已经广泛应用于市政工程、水利工程、石油和天然气运输，但是对于耐高压复合材料管道，连接位置无法满足耐压及轴向抗拉性能要求。

目前复合材料管道连接主要有胶接连接、承插式连接、预紧力齿连接、螺纹连接、法兰机械连接、混合连接等几种方式。现有法兰机械连接主要采用后粘接复合材料或金属材质的法兰的方式，这种方式粘接的法兰连接处耐压性能远低于管材本体，轴向抗拉强度低，连接处易分层断裂。

发明内容

本发明针对现有技术中复合材料管连接强度和连接稳定性低的问题，设计一种轴向抗拉强度高，耐压满足管材本体强度的预埋法兰连接结构的复合材料管。

为了实现本发明目的，所采用的技术方案为：

一种预埋法兰连接结构的复合材料管，包括：

2个法兰，所述法兰包括同轴一体成型的安装部和连接部，安装部的外壁围绕周向间隔设有多个梯形柱销，安装部的内壁沿轴向间隔设有多个环绕周向的倒齿，倒齿向安装部一侧倾斜；

复合材料管体，所述复合材料管体包括自内向外依次紧密包裹设置的内层、中间层、轴向加强层和外层，内层、中间层、轴向加强层和外层为预浸纤维束依次绕制预成型后再同时固化而得；内层的两端分别插装在2个所述法兰的连接部内且由倒齿固定；中间层的两端分别与2个所述法兰的连接部抵接；轴向加强层由沿轴向一体绕制的多个环形结构组成，所述环形结构的两端分别绕过2个所述法兰的梯形柱销且由梯形柱销固定，轴向加强层由外层完全覆盖并紧密包裹。

进一步的，内层缠绕方法为：先固定芯模，预浸纤维束内层起始位沿芯模轴线方向匀速往复运动，芯模围绕轴线匀速转动，从而进行内层的多层绕制，缠绕张力逐层增大，预浸纤维束其中一个行进方向的绕制角度为0°＜α＜90°，另一个行进方向的绕制角度为90°＜β＜180°。

进一步的，中间层缠绕方法为：把2个所述法兰分别卡装在芯模两端，同时法兰的连接部紧密套装在内层的两端，预浸纤维束从中间层的起始位开始沿芯模轴线方向匀速运动，芯模围绕轴线匀速转动，从而进行中间层的多层绕制，缠绕张力逐层增大，预浸纤维束的其中一个行进方向的绕制角度为0°＜α＜90°，另一个行进方向的绕制角度为90°＜β＜180°。

进一步的，轴向加强层缠绕方法为：芯模固定不动，预浸纤维束轴向加强层起始位绕过2个法兰中的其中一个法兰的梯形销柱后，再沿轴线行进至另一个法兰的的梯形销柱并绕过该梯形销柱后沿轴线绕回其中一个法兰的梯形销柱，经多次重复缠绕形成设定厚度线宽d的环形结构，然后停止并断开预浸纤维束，再根据梯形销柱的排布数量控制芯模围绕轴线旋转15～30度，重复上述操作进行下一个环形结构的绕制。

进一步的，外层缠绕方法为：预浸纤维束从外层起始位置开始沿芯模轴线方向匀速运动，芯模围绕轴线匀速转动，从而进行外层的多层绕制，缠绕张力逐层增大，预浸纤维束其中一个行进方向的绕制角度为0°＜α＜90°，另一个行进方向的绕制角度为90°＜β＜180°。