钢塑复合管道卡箍连接技术在煤矿井下的应用
钢塑复合管道卡箍连接技术在煤矿井下的
应用
煤矿现代化2009年第4期总第9l期
铜复舍管卡箍违毖丝术在爆矽井下的应用
平煤集团十一矿孙运国索祝伟张超彭新云
摘要本文介绍了钢塑复合管卡箍连接管件的卡箍,橡胶密封圈,内衬套的作用机理.
说明了卡箍连
接技术在煤矿井下排水,压风,喷浆管路系统中具有结构合理,密封安全可靠,经济
效益高等优点.并对橡胶
密封圈,卡箍的材料选择和生产加工做了简单介绍. 关键词卡箍管件橡胶密封圈内衬套连接技术
对于煤矿井下管道系统而言,连接技术是整个系统的关 键,关系着整个系统的安全.大量实践表明,管道系统出现的 毛病集中在连接部位,安全可靠,高效方便的连接技术对煤矿 管道系统的推广具有重要作用.钢塑复合管在市政给排水,燃 气管道系统中采用热熔,电熔连接为主,然而在煤矿这个禁止 明火,明电的特殊行业中,上述两种连接方式是无法实现的, 煤矿井下管道系统的连接必须采用机械式连接技术.机械连 接主要有焊接聚乙烯法兰头的法兰连接和卡箍连接. l卡箍管件连接
1.1卡箍管件的基本结构形式
这种连接方式是卡箍管件卡在钢塑复合管上,保证受压 时能承受足够的轴向力而不被拉开;一般情况下,卡箍
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
4 条螺栓,卡箍管件的壁厚和螺栓规格设计必须保证能够承受 足够的环向力而不被破坏.
1.2卡箍管件的工作原理
1.2.1卡箍管件的安装
在安装前,先把内衬套从管端装进管材,再把密封圈套在 管材上,装上卡箍,上紧螺栓.管内介质从密封圈"C"形口进入 密封圈内,在压力作用下,密封圈内唇被压紧在管材外表面 上,阻止介质外漏,密封圈的外沿紧贴在卡箍内腔(卡箍连接 示意图见图1).
卡箍式管件
图1卡箍连接示意图
1.2.2密封圈的密封机理
密封圈的内径小于管材的外径,密封圈套在管材上以后, 通过小脚的弹性作用使密封圈牢牢的套在管材上,即使在管 内介质无压情况下,也保证不出现渗漏现象.
在设计时,密封圈的高度小于管材与卡箍之间的高度,在 装上卡箍以后,卡箍把密封圈牢牢锁在自身有限的型腔内,密 封圈被进一步挤压使其与管材外表面贴得更紧,密封效果进 一
步增强.
当介质流人密封圈型腔以后,流体压力作用于密封唇上, 增强了密封唇与管道之间的贴紧力,密封效果再次增强,且压 ?
86?
力越大密封效果越好.
1.2.3卡箍管件的作用机理
卡箍卡在管材上以后,主要是承受流体产生的环向力和 轴向力.通过作用力与反作用力之间的关系,密封圈受到流体 的压力反作用于卡箍型腔,卡箍自身具有足够高的强度,能够 把密封圈牢牢的圈在自身有限的性强内而不发生变形达到自 封的目的.
卡箍的另一个目的就是抵御流体产生的轴向力.金属管 的卡箍连接(卡箍式环型管,卡箍式肩型管和沟槽式卡箍管
等)都是通过凸凹结构来承受管材轴向力.由于聚乙烯具有蠕 变性能,在长时间轴向力作用情况下,凸凹结构会发生改变而 失效,导致管材从卡箍中脱落出来,影响整趟管路的安全性 能.为有效解决轴向力的作用,卡箍必须在两端设计麻牙扣, 在安装卡箍时,麻牙扣能嵌在聚乙烯材料内,增大卡箍与管材 之间的摩擦阻力,有效阻止管道的脱落,增强管路连接的安全 性能.
1.2.4内衬套的作用机理
与PVC管的机械连接不同,钢塑复合管的基材是高密度 聚乙烯,两种材料的性能有很大差异.由原材料性能可知,PVC 的弹性模量E?30~MPa,而PE的弹性模量E?8ooMPa,仅为 PVC的26%左右.值得注意的是:这个弹性模量是短期弹性模 量,在长期受力的情况下,塑料会发生蠕变,表现为弹性模量 降低(长期弹性模量低于短期弹性模量).PVC和PE都是热塑 性塑料,都有蠕变特征,但其程度不同,我们可以从长期和短 期弹性模量的变化量来说明.按蠕变比率相当于长期弹性模 量和短期弹性模量的变化量之比来初略计算可知,PVC结构 壁管的蠕变率?2.5,而PE结构壁管的蠕变比率?4.所以, PVC长期模量3~0/2.5=1200M~;PE长期模量800/4= 2~MPa,PVC为PE的6倍,这也就是说聚乙烯比聚氯乙烯更 容易蠕变.
卡箍连接主要是靠弹性密封圈来实现密封连接的,如果 密封部位的管材在长期受压下发生较大的蠕变(向内缩小)就 可能使密封失效,所以在卡箍连接中设计一个金属内衬套插 入复合管管端,有效防止复合管因为蠕变而向内缩小,其目的 是不让压紧力作用在没有支撑的管端上,而让压紧力作用于 夹在金属与金属之间的管壁和弹性密封圈上【1】. 1.3卡箍管件连接的优点
1.3.1结构合理,安全可靠
卡箍管件的工作状态相当于受压容器,流体的轴向力完 全由卡箍承担,螺栓仅承受卡箍的径向力.由于密封圈的宽度 有限,径向力远远小于轴向力,保证了连接的安全性能. 1.3.2密封安全可靠
密封采用"C"型异型橡胶密封圈,其中心空腔在内水压作 煤矿现代化2009年第4期总第91期
用下能压紧橡胶与管壁的接触面,达到密封的目的,且管内压 力越高密封效果越好.
l-3.3经济效益高
卡箍连接比法兰连接快速方便,工程量少,可节约大量辅 助工作量和费用,减轻了劳动强度,缩短了施工周期,具有良 好的经济效益.
其作用是在长期受压情况下聚乙烯有蠕变,卡箍压紧产生的 应力松弛需要弹性密封圈来弥补.
2.2卡箍管件的生产
卡箍生产材料常采用球磨铸铁,可锻铸铁和铸钢件.当公 称压力小于4.0MPa时可选用球磨铸铁和可锻铸铁,当公称压 力在4.0,10MPa时,一般选用铸钢件.
2卡箍接头的生产与制造3卡箍管件连接工业试验情况 2.1橡胶密封圈的材料
橡胶材料应不含有对管道及配件的使用寿命有害的物 质,对输送的流体不能有污染或有害;根据煤矿井下工作面温 度变化的实际情况,必须考虑橡胶材料既能耐高温80~C左右, 又能耐低温一25.C左右.
表1橡胶的主要特性
橡胶名称—主要特性用途注明
氯丁(cR)一30,100
乙丙(EPR)一35—160
丁腈(NBR)一30—125
轰惫与4共,7混耐酸,阻燃,粘着性等综减震,胶粘剂,耐:… 合性能较好油,酸,碱制品
优良的耐0化学稳定电缆套,门窗条,蒸耐热耐侯 性,耐热,电,极性夜,制汽胶管,耐制动液的通用橡
动液良好.粘着性较差制品,输送带胶
眦的删综可粘
优良的耐高,低温,老化,
硅Q,也s嚣薷耐:等制生暾胶
油性,可着色
根据上述要求,生产厂家在生产密封圈时可选用能够长 期保持弹性的三元乙丙橡胶,氯丁橡胶配比丁晴橡胶为基材. 卡箍接头开发成功后,选取平煤十一矿进行工业性试验. 2008年6月,在丁5-6—22121工作面机,风两巷工业试验.该 采面巷道标高为一568.1m,直接顶板为深灰色砂质泥岩,直接 底为块状泥岩,遇水松软膨胀,老底为砂质泥岩及灰岩层;水 文地质构造简单,顶板局部有淋水.
该采面2008年6月5日开始使用公称外径为110mm,公 称压力为3.5MPa,壁厚为10mm,管材长度为4m的煤矿井下 通用钢丝网骨架聚乙烯复合管材共1500m作为防尘管路,连 接全部采用卡箍连接.供水系统
流程
快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计
:地面泵房一新副井一一 593西大巷一一593轨道运输石门—通过一个三通延接至丁 5-6—22121机巷材料道一丁5-6—22121机巷外段—工作面.使 用过程中,经技术人员跟踪测量水压在2.5—2.8MPa之间,卡箍 连接部位均没有出现滴水,漏水现象,使用效果良好,说明卡 箍连接能够满足井下防尘管路的使用要求.
4结论
(1)卡箍连接的基本结构包括内撑套,橡胶密封圈和卡 箍.
(2)卡箍管件连接结构设计合理,承压能力强,安装简单
方便,安全可靠.
(3)从工业试验情况来看,使用效果良好,能够满足井下
管路的使用要求.
参考文献
【1]1张玉川.聚乙烯管道系统的连接技术问题(1)塑料2005年
34卷第2期
作者简介
孙运国:(1981.一)男,四川省人,2006年毕业于中国矿业
大学,现在平煤十一矿从事技术工作,助理工程师,主要研究
方向是复合材料.
(收稿日期:2009—1—29)
Theapplicationofthelathedogconnectiontechnologyaboutthesteel-plastic compositepipeincoalmining
SUNYun—guo,SUOZhu—wei,ZHANGChao,PENGXin—
yun1lthminePingdingshanCoalGroup,Pingdingshan
Abstract:Thearticleintroducesthemechanismofactionaboutthelathedog,grommetsandneckbushinthelathedogconnecting
plumbingsofthesteel-plasticcompositepipe.Italsonotestheinterconnectiontechniquewith
areasonablestructure,safeandreliable
sealandhigheconomicefficiencyinthedrainage,airpressureandshotcretepipelinesysteminthecoalmine.Atlastthispapermakesa
briefintroductionaboutthechoiceofmaterialsandtheproductionprocessofthegrommetandthelathedog.
Keywords:Lathedog—plumbings,grommets,neckbush,interconnectiontechnique ?
87?