[发明专利]一种用于密封裙桩套筒的纤维增强隔膜及成型工艺

说明书

技术领域

本发明涉及海洋密封裙桩套筒安装领域，尤其涉及一种用于密封裙桩套筒的纤维增强隔膜及成型工艺，属于复合材料结构器件成型技术领域。

背景技术

目前海洋导管架、裙桩套筒和桩下水的安装一般采用船舶运输进行安装，随着海洋油气资源的大量开发，其导管架、裙桩套筒和桩的体积和重量不断地增加，船舶运输不仅仅加大了工程造价，还浪费了大量资源；纤维增强隔膜是由我国首创应用于海洋中密封裙桩套筒进行导管架、裙桩套筒和桩下水的安装。该纤维增强隔膜采用连续纤维无极孔测地线缠绕成型工艺，可实现干纤维连续增强，纤维增强隔膜可获得更稳定的结构；该生产工艺具有生产效率高，节省原材料，成型质量高，产品结构稳定，柔性好，不易分层，质量轻，寿命长，可靠性高，中心区域易刺破等优异性能。

目前密封隔膜大多数采用多层橡胶结构且多为手工铺放多层帘子布再经硫化形成。还有少部分成型工艺的是由纤维帘子布采用间断缠绕成型，且多为手工进行。其两种成型方式生产效率低下，成型制品质量差，易分层，结构不稳定，受力不均匀，使用可靠性低，其产品的气密性和整体性无法保证。

CN102261463A公开了一种长寿橡胶隔膜，其橡胶隔膜是由膜片和隔膜螺钉组成。膜片是由橡胶板和浸胶锦纶网布进行叠合，其中橡胶板和一片浸胶锦纶网布位于隔膜螺钉的钉头下方，其余橡胶板和浸胶锦纶网布穿越隔膜螺钉杆部叠置于钉头上方，然后经模压硫化；长寿橡胶隔膜存在成型质量差，易分层，结构不稳定等严重问题，从而在使用时受力不均匀、影响整个密封隔膜的强度和使用寿命；其生产工艺流程复杂、劳动强度大、生产效率低，该橡胶隔膜难以满足密封裙装套筒进行海洋导管架、裙桩套筒和桩下水的安装。

发明内容

本发明的目的在于解决密封隔膜成型工艺存在劳动强度大、生产效率低、结构易分层及使用寿命短等问题，提供一种用于密封裙桩套筒的纤维增强隔膜及成型工艺，其工艺将干纤维缠绕形成干纤维增强层和聚氨酯胶体包覆干纤维增强层固化形成保护层两种成型工艺有效结合，充分发挥材料和缠绕工艺各自特性；其产品柔性好、质量轻、节省原材料、寿命长、增强结构稳定、中心区域易刺破等，同等规格产品中其产品可承受高质量大体积的裙装套筒下水的安装。

一种用于密封裙桩套筒的纤维增强隔膜，其中下位增强隔膜是由干纤维缠绕形成干纤维增强层和聚氨酯胶体包覆干纤维增强层固化成型保护层两层构成。

一种用于密封裙桩套筒的纤维增强隔膜及成型工艺，首先由缠绕装置将干纤维采用连续无极孔测地线缠绕成型工艺，缠绕纤维布满于芯模表面上，形成干纤维增强层；其次将聚氨酯胶液包覆干纤维增强层，进行固化形成保护层；最后将固化后的纤维增强隔膜进行脱模。

所述的芯模为附有挂线装置模具，且底部有向内延伸的干纤维转换区，转换区上设置有沿周向依次排列的挂线针作为缠绕回转支撑点，便于实现连续纤维无极孔测地线缠绕成型工艺。

所述的连续纤维无极孔测地线缠绕成型工艺，根据指定规格的裙装套筒，来确定干纤维缠绕层数（如10-12层）和缠绕张力（如恒张力50N）等工艺参数；其缠绕层数和缠绕张力两种工艺参数相互所用，确保纤维增强密封隔膜各点承压能力；不同规格的密封裙装套筒选择不同的无极孔测地线缠绕方式。

所述干纤维增强层的层数以及保护层的厚度可根据裙桩套筒规格大小来设定；所述保护层可提高纤维增强隔膜承压能力的同时，还保护纤维增强隔膜的干纤维增强层。

本发明的有益效果：由于纤维增强隔膜采用连续纤维无极孔测地线缠绕成型工艺缠绕布满于芯模表面形成干纤维增强层，从而可获得更稳定的增强结构，即可承受更大体积以及更重的裙桩套筒导管架；由聚氨酯胶液包覆干纤维增强层，固化成型形成保护层，可实现对纤维增强隔膜的密封性增强，还对干纤维增强层的保护；纤维增强隔膜成型工艺可采用自动加工，其加工效率比手工铺放橡胶帘子布高、增强结构比铺放橡胶帘子布结构稳定性好，不易出现分层和破裂。该产品柔性好，质量轻，节省原材料，成本低，使用寿命长，增强结构稳定，可实现密封裙桩套筒自浮下水操作，安装就位后，中心区易刺破，不妨碍打桩工作，且在裙桩套筒设置有易拆除的固定工装，能够为后期裙桩导管架拆除操作提供方便，大大降低工程造价，可对密封裙桩套筒的纤维增强隔膜回收利用，达到了环保要求；具有稳定增强结构和良好的密封性，可承受更大体积和更重的裙桩套筒导管架。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明：

图1是本发明的密封裙桩套筒的纤维增强隔膜示意图；

图2是本发明的干纤维缠绕于芯模结构示意图；