CN100430636C - 一种增强型中空结构壁瓦斯抽排管材 - Google Patents
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Abstract
一种增强型中空结构壁瓦斯抽排管材，属于矿井或隧道的通风装置领域。包括由外层壁、内层壁以及之间的加强筋所构成的结构壁，其特征是在管材之结构壁外层设置一增强结构层，所述的增强结构层为环绕包裹管材的丝、纤维、网、有孔带、无孔带或管状增强结构。由于在管材外壁设置了增强结构层，使得其弹性模量增大，在达到同等环刚度要求的前提下，原材料的消耗量较少，生产成本低，用户易于接受，同时，依靠其增强结构层的高刚性或高韧性等特点，既可保证管材达到较高的环刚度，又可使管材的抗拉伸强度、抗冲击强度以及抗断裂强度得到大幅度的提高和改善。可广泛用于煤矿、隧道或矿井等地下施工作业中的有害气体抽排领域。
Description
技术领域
本发明属于矿井或隧道的通风装置领域，尤其涉及一种用于瓦斯气体抽排的管材。
背景技术
矿井瓦斯是指在煤矿生产过程中，从煤层或岩层内涌出的各种气体的总称。
煤矿术语中的瓦斯，其主要成分为甲烷。在正常的大气环境中，瓦斯在空气中的***下限为5～6％，上限为14～16％。
瓦斯***是我国煤矿安全生产的第一“杀手”，一次死亡10人以上的事故90％是由于瓦斯***造成的。我国高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井约占煤矿矿井总数的30％左右，由于瓦斯量大，工作面自燃发火控制不好，除了造成工作面封闭外，还容易造成瓦斯***，人身及设备安全得不到保障，严重地影响了煤炭行业的安全生产。所以，瓦斯防治是煤矿安全工作的重中之重。
近年来，随着煤矿井下开采深度的增加，煤矿生产的日趋集中，矿井、特别是采区的瓦斯涌出量增长加快，单纯用通风方法解决瓦斯问题已不能解决问题，瓦斯抽放作为治理瓦斯的有效手段则发挥着越来越重要的作用。抽放瓦斯的管道一般选用钢管或铸铁管，但由于其有易被腐蚀而导致使用寿命短、管材的单位长度重量大、不易安装、施工劳动强度大等缺点，故钢管或铸铁管有被实壁塑料管所代替的趋势。
但实壁塑料管由于材料的强度、管材整体的环刚度等结构方面问题所限，其管壁亦不能做的太薄，否则在抽气(负压)工况下会导致管体被抽瘪、抽扁或抽破，影响使用效果，给矿山安全生产带来隐患；如果加厚实壁塑料管的管壁，又带来了重量增加、安装使用不便、一次性投入费用过高、不易被用户所接受等等诸多问题。
国际标准ISO对于环刚度S的定义是(参见ISO9967Annex A)：
其中：E-材料的弹性模量，I-惯性矩，D-管环的平均直径。
为了增强塑料管的环刚度，公告日为2001年1月3日，公告号为CN 2413126Y的的中国专利“塑料双层空壁管材”和公告日为2001年8月29日，公告号为CN 2445165Y的中国专利“双壁中空管”中均公开了相应的解决方案，其基本结构为管材壁由外层壁和内层壁构成，其外层壁和内层壁之间有一定间隔并形成一个中空间隔层，外层壁的内表面和内层壁的外表面用若干加强筋将其连为一体。其解决问题的思路是通过采用结构壁管，增加管壁的惯性矩I来增大其环刚度S，进而达到提高管材抗压强度的目的。
但是上述技术方案只考虑到埋地排水管材的使用情况(主要考虑了管材的抗正压和抗挤压性能)，对于矿用瓦斯抽排管材使用中所要求具有的抗拉伸、抗冲击、抗断裂等整体特性以及对提高矿用瓦斯抽排管材(工作在负压工况下)之抗负压强度效果不够理想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种增强型中空结构壁瓦斯抽排管材，其在保证管材之环刚度的前提下，其管材单位长度的重量更轻，抗负压能力增强，能避免管材被抽瘪、抽扁或破裂现象的发生，在保证管材达到较高的环刚度的前提下，管材的抗拉伸强度、抗冲击强度以及抗断裂强度均得到大幅度提高，降低了生产成本，便于安装，易于为用户所接受。
本发明的技术方案是：提供一种增强型中空结构壁瓦斯抽排管材，包括由外层壁、内层壁以及之间的加强筋所构成的结构壁，其特征是：在管材之结构壁外层设置一增强结构层；所述的增强结构层为环绕包裹管材的丝、纤维、绳、网、存孔带、无孔带或管状增强结构。
其中，所述外层壁的外面设置保护层，所述的增强结构层设置在外层壁和保护层之间；或者，在所述外层壁的外面设置保护层，所述的增强结构层设置在保护层中；所述的增强结构层还可设置在外层壁中或加强筋中。
上述的增强结构层由金属丝、金属绳、金属网、金属有孔带、金属无孔带或金属管构成增强结构。
或者，上述的增强结构层由高强度非金属纤维丝、高强度非金属纤维、高强度非金属纤维绳、高强度非金属纤维网或高强度非金属纤维板构成增强结构。
其所述的有孔带或无孔带，可以呈螺旋状地紧密或间隔排列缠绕在管材外侧，各带之带体之间连续、间断或间隔固接，成为一体。
其所述的丝、绳之间可以互相联结或固结，使之成为一个整体结构。
与现有技术比较，本发明的优点是：
1.采用复合结构壁管结构，使得管材的弹性模量E增大，可以用较小的惯性矩I达到同等的环刚度，原材料的消耗量较少，生产成本较低；
2.依靠其中增强层的高刚性或高韧性特点，既可保证管材达到较高的环刚度，又可使管材的抗拉伸强度、抗冲击强度以及抗断裂强度得到大幅度的提高；
3.通过采用复合结构壁管的结构，在尽量减少材料用量的基础上，尽量使材料分布在远离形心的位置，提高了管材的惯性矩。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；图2是一实施例的结构示意图；图3是另一实施例的结构示意图；图4是又一实施例的结构示意图。
图中1为内层壁，2为加强筋，3为内层壁、外层壁和加强筋形成的空腔，4为外层壁，5为增强层，6为保护层，7为带间固接点。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：
参见图1，在由外层壁4、内层壁1以及之间的加强筋2所构成的结构壁之外，设置增强结构层5和保护层6。
其增强结构层可以由金属丝、金属绳、金属网、金属有孔带、金属无孔带或金属管构成增强结构，亦可由高强度非金属纤维丝(例如：尼龙纤维丝或高强度碳纤维丝，下同)、高强度非金属纤维或高强度非金属纤维网构成增强结构，其所述的丝、绳之间可以互相联结或固定，使之成为一个整体结构，以提高其整体结构性能。
设置保护层的目的是对增强结构层中的金属结构进行防腐保护，以延长管材的使用寿命。
本实施例中，其增强结构层设置在外层壁和保护层之间。
实施例2：
参见图2，其增强结构层设置在保护层中。
当增强结构层采用金属有孔带或金属无孔带时，可以在两相邻带体之间进行连续、间断或间隔固接(可以采用点焊、间断焊或连续焊接的方法形成带间固接点7)，使之成为一个整体管状结构。
其余同图1。
实施例3：
参见图3，其增强结构层设置在外层壁中。
其余同实施例1或2。
实施例4：
参见图4，其增强结构层设置在加强筋中。
其余同实施例1或2。
由于上述各技术方案均可增大中空结构壁瓦斯抽排管材的环刚度，所以不仅仅局限于各个实施例的单独实施，根据用户的需要，完全可以将上述各个技术方案结合起来进行实施，以更进一步增强管材的环刚度和整体综合强度。
由于在管材外壁上或外壁中设置了增强结构层，一方面使得管材的弹性模量E增大，可以用较小的惯性矩I达到同等的环刚度，原材料的消耗量较少，生产成本得以降低，用户的一次性购置的费用降低，易于接受和采用，另一方面，依靠其增强结构层中金属或高强度非金属材料的高刚性或高韧性等特点，既可保证管材达到较高的环刚度，又可使管材的整体抗拉伸强度、抗冲击强度以及抗断裂强度得到大幅度的提高和改善。
通过选择增强结构层中金属或高强度非金属材料的不同规格或尺寸，可以使管材达到不同的环刚度等技术指标的要求，以适应不同的现场条件，同时还可相应降低制造成本和购置费用。
通过采用上述结构特征，使得瓦斯抽排管产品的管径范围可以从120mm到4000mm，产品的环刚度根据用户的需要，可以达到S＝6、8、12.5、16或18KN/m2，完全满足了用户的需求。
如果在制作管材结构壁的塑料原料中添入相应的导电剂(如市售的导电碳黑或改性碳黑)和/或阻燃剂(如市售的锑系、溴系、氯系或有机磷系阻燃剂)，则本管材可同时具有抗静电和阻燃特性，能更好的适应煤矿、矿井等有特殊需要的使用场合，由于在塑料中添加导电剂和/或阻燃剂使之具有抗静电和阻燃特性已经是公知技术，在公开日为2004年4月7日、公开号为CN 1487014A和公开日为2005年5月11日、公开号为CN 1614280A的中国发明专利申请文件中对此均有叙述，本领域的技术人员亦可通过从其他公开资料中获取相应的资料和信息，故在此不再叙述其组分、配方和制作工艺。
本发明可广泛用于煤矿、隧道或矿井等地下施工作业中的有害气体抽排领域。
Claims (3)
1.一种增强型中空结构壁瓦斯抽排管材，包括由外层壁、内层壁及其之间的加强筋所构成的结构壁，所述外层壁(4)的外面再设置保护层(6)，其特征是：
一增强层(5)设置在所述外层壁(4)中，或所述加强筋(2)中，或所述保护层(6)中，或所述外层壁(4)与保护层(6)之间；
其中所述的增强层(5)为环绕包裹管材的纤维、网、有孔带、无孔带或管状的增强结构。
2.按照权利要求1所述的增强型中空结构壁瓦斯抽排管材，其特征是作为增强层(5)的环绕包裹管材管壁的纤维、网、有孔带、无孔带或管是金属材料的。
3.按照权利要求1所述的增强型中空结构壁瓦斯抽排管材，其特征是作为增强层(5)的环绕包裹管材管壁的纤维、网、有孔带、无孔带或管是高强度非金属材料的。
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Shandong Zhongke Nanoture Material Co., Ltd. Assignor: Zibo golden union pipe industry Co., Ltd. Contract fulfillment period: 2009.9.1 to 2014.8.31 contract change Contract record no.: 2009370000265 Denomination of invention: Reinforced gas pumping-drainage pipe with hollow structure wall Granted publication date: 20081105 License type: Exclusive license Record date: 2009.9.7 |
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| LIC | Patent licence contract for exploitation submitted for record |
Free format text: EXCLUSIVE LICENSE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2009.9.1 TO 2014.8.31; CHANGE OF CONTRACT Name of requester: SHANDONG ZHONGKE NANO TUBE MATERIAL CO., LTD. Effective date: 20090907 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20081105 Termination date: 20151122 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |