本實(shí)用新型涉及一種管道及其組件，該管道用于輸水、油等流體。

背景技術(shù)：

管道的用途很廣泛，主要用在給水、排水、供熱、供煤氣、長距離輸送石油和天然氣、農(nóng)業(yè)灌溉、水力工程和各種工業(yè)裝置中。以輸水管道為例，輸水管道是從水庫、調(diào)壓室、前池向水輪機(jī)或由水泵向高處送水，以及埋設(shè)在土石壩壩體底部、地面下或露天設(shè)置的過水管道?？捎糜诠喔取⑺Πl(fā)電、城鎮(zhèn)供水、排水、排放泥沙、放空水庫、施工導(dǎo)流配合溢洪道宣泄洪水等。

在長距離、大流量的引調(diào)水工程中，管材的選擇至關(guān)重要，它既是保證供水系統(tǒng)安全的關(guān)鍵，又是決定工程造價和運(yùn)行經(jīng)費(fèi)所在。目前國內(nèi)用于輸水的管道，主要有鋼管、球墨鑄鐵管、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管和夾砂玻璃鋼管。但是，這些管材都各自存在缺陷，具體表現(xiàn)為：鋼管造價高，抗外壓能力較差，且施工工序復(fù)雜；球墨鑄鐵管單位長度造價比較高，連接方式比較復(fù)雜，且笨重，管徑偏?。粖A砂玻璃鋼管為柔性管道，抗外壓能力較差，對溝槽回填要求高，用量及用途有限；預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管在混凝土管芯外壁纏繞一層或多層預(yù)應(yīng)力鋼絲來承受較高的內(nèi)水壓力和外荷載，由于預(yù)應(yīng)力鋼絲外側(cè)由干砂漿保護(hù)，耐腐蝕性相對較差，爆管失效情況不斷發(fā)生，管材耐久性差。

因此，急需研制一種能夠承受高內(nèi)壓和高外壓，耐久性好，造價較低的管道，以克服目前工程設(shè)計(jì)施工中管道選型困難的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對上述不足提供一種管道及其組件，該管道能夠承受高內(nèi)壓和高外壓，具有良好的抗?jié)B性和耐久性，且造價較低。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種管道，該管道包括套裝在一起的內(nèi)金屬筒和外金屬筒，所述內(nèi)金屬筒與所述外金屬筒之間具有徑向間隙，該徑向間隙內(nèi)設(shè)有用于連接所述內(nèi)金屬筒和所述外金屬筒的連接層。

優(yōu)選地，所述連接層包括澆筑于所述徑向間隙內(nèi)的混凝土層。

優(yōu)選地，所述連接層還包括用于連接所述內(nèi)金屬筒和所述外金屬筒的連接筋。

優(yōu)選地，所述連接筋包括連接于所述內(nèi)金屬筒的外周面的第一連接筋和連接于所述外金屬筒的內(nèi)周面的第二連接筋，所述第一連接筋與所述第二連接筋能夠在所述徑向間隙內(nèi)交錯形成重疊區(qū)，軸向鋼筋穿過所述重疊區(qū)并與所述連接筋固定連接。

優(yōu)選地，所述第一連接筋和所述第二連接筋在所述管道的軸向方向上均形成為“U”形、“V”形或“L”形，且其徑向尺寸小于所述徑向間隙的徑向距離。

優(yōu)選地，所述管道的兩端分別設(shè)置有加強(qiáng)筋，該加強(qiáng)筋形成為“一”字形，且一端與所述內(nèi)金屬筒的外周面連接，另一端與所述外金屬筒的內(nèi)周面連接。

優(yōu)選地，所述連接筋的一端與所述內(nèi)金屬筒的外周面連接，另一端與所述外金屬筒的內(nèi)周面連接。

優(yōu)選地，所述連接筋在所述管道的軸向方向上形成為“一”字形或波浪形。

優(yōu)選地，所述連接筋為多個，且呈放射狀設(shè)置。

優(yōu)選地，所述連接筋為多個，且沿所述管道的軸向和徑向均為直線排列。

優(yōu)選地，所述連接層還包括沿所述管道的環(huán)向和/或軸向設(shè)置的鋼筋網(wǎng)或玻璃纖維筋。

優(yōu)選地，所述內(nèi)金屬筒的內(nèi)周面上設(shè)有內(nèi)防腐層，所述外金屬筒的外周面上設(shè)有外防腐層。

優(yōu)選地，所述內(nèi)防腐層和外防腐層為防銹漆、瀝青類材料、混凝土、水泥砂漿或樹脂，涂于所述內(nèi)金屬筒的內(nèi)周面和所述外金屬筒的外周面上。

優(yōu)選地，所述內(nèi)金屬筒和所述外金屬筒為鋼筒或球墨鑄鐵筒。

本實(shí)用新型還提供一種管道組件，該管道組件包括多根以上所述的管道，每根管道還包括管道接頭，所述管道接頭包括：

承口環(huán)，該承口環(huán)焊接于所述外金屬筒內(nèi)周面的一端并沿所述外金屬筒的軸向向外延伸；和

插口環(huán)，該插口環(huán)焊接于所述外金屬筒另一端的端部，并與所述承口環(huán)相適配；

其中，一根所述管道的承口環(huán)與相鄰一根管道的插口環(huán)相連接。

通過上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的管道在輸送水、油等流體時，能夠承受高內(nèi)壓和高外壓，具有良好的抗?jié)B性和耐久性，而且造價較低，解決了目前工程設(shè)計(jì)施工中管道選型困難的問題。

本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本實(shí)用新型，但并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的限制。在附圖中：

圖1是本實(shí)用新型管道的一種實(shí)施方式的橫截面示意圖，其中連接筋形成為“U”形；

圖2是圖1中連接層的局部放大圖；

圖3是本實(shí)用新型管道的另一種實(shí)施方式的橫截面示意圖，其中連接筋形成為“L”形；

圖4是圖3中連接層的局部放大圖；

圖5是圖1的A-A剖視圖，但省略了管道軸向?qū)ΨQ的另一半。

附圖標(biāo)記說明

1 內(nèi)金屬筒 2 連接層

3 外金屬筒 4 連接筋

5 重疊區(qū) 6 軸向鋼筋

7 內(nèi)防腐層 8 外防腐層

9 承口環(huán) 10 插口環(huán)

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限制本實(shí)用新型。

本實(shí)用新型提供一種管道，該管道包括套裝在一起的內(nèi)金屬筒1和外金屬筒3，所述內(nèi)金屬筒1與所述外金屬筒3之間具有徑向間隙，該徑向間隙內(nèi)設(shè)有用于連接所述內(nèi)金屬筒1和外金屬筒3的連接層2(參見圖5)。

對于可承受高內(nèi)壓、高外壓的管道，目前工程中常用的管型為預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管和混凝土包封鋼管，但是預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的預(yù)應(yīng)力鋼絲腐蝕破壞、爆管失效的情況不斷發(fā)生，而混凝土包封鋼管是鋼管、墊層與外包混凝土的組合結(jié)構(gòu)，需要現(xiàn)場支模澆筑，不能實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)。本實(shí)用新型通過采用上述聯(lián)合式的雙金屬筒管道，能夠使管道承受高內(nèi)壓和高外壓，而且該管道能夠?qū)崿F(xiàn)快速裝配，便于機(jī)械化作業(yè)，管道的口徑可大可小，適用范圍非常廣泛。

在本實(shí)用新型中，所述連接層2包括澆筑于所述內(nèi)金屬筒1與外金屬筒3之間的徑向間隙內(nèi)的混凝土層。該混凝土層能夠使內(nèi)金屬筒和外金屬筒形成一個整體，增強(qiáng)其整體抗壓力。

為了加強(qiáng)混凝土層與內(nèi)、外金屬筒之間的粘結(jié)強(qiáng)度，所述連接層2還包括用于連接所述內(nèi)金屬筒1和外金屬筒3的連接筋4。該連接筋4同時可作為混凝土層的抗剪鋼筋，確保內(nèi)、外金屬筒與混凝土層構(gòu)成一個整體的受力體系，使整個管道既具有抗?jié)B性和抗內(nèi)壓能力，又具有良好的抗外壓性能。其中，內(nèi)、外金屬筒和混凝土層的厚度可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。

下面對本實(shí)用新型管道的受力情況進(jìn)行具體說明：本實(shí)用新型根據(jù)金屬筒和混凝土材料各自的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，通過在內(nèi)、外金屬筒之間設(shè)置連接筋并澆筑混凝土，使內(nèi)、外金屬筒通過連接筋和混凝土層緊密結(jié)合，形成整體，聯(lián)合受力；內(nèi)、外金屬筒通過混凝土的傳力作用可以共同承擔(dān)內(nèi)壓，充分發(fā)揮了金屬筒抗高內(nèi)壓和防滲的特點(diǎn)；混凝土具有較強(qiáng)的抗外壓性能，但其抗拉能力差，本實(shí)用新型通過設(shè)置連接筋，將內(nèi)、外金屬筒結(jié)合在一起，其相當(dāng)于管道的受壓和受拉鋼筋，相對于純粹的鋼管具有更強(qiáng)的抗外壓能力。另外，本實(shí)用新型的管道充分發(fā)揮了材料各自的優(yōu)勢，可通過理論計(jì)算及試驗(yàn)驗(yàn)證內(nèi)壓的傳遞情況，在不同工況下受力明確，不會造成材料的浪費(fèi)或受力結(jié)構(gòu)的不合理，具有較強(qiáng)的可實(shí)施性。

根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，所述連接筋4可以包括連接于所述內(nèi)金屬筒1的外周面的第一連接筋和連接于所述外金屬筒3的內(nèi)周面的第二連接筋，所述第一連接筋與所述第二連接筋能夠在所述徑向間隙內(nèi)交錯形成重疊區(qū)5，軸向鋼筋6穿過所述重疊區(qū)5并與所述連接筋4固定連接。

作為優(yōu)選，所述第一連接筋和第二連接筋在所述管道的軸向方向上均形成為“U”形、“V”形或“L”形，且其徑向尺寸小于所述徑向間隙的徑向距離(參見附圖1-4)。應(yīng)當(dāng)理解的是，本實(shí)用新型第一連接筋和第二連接筋的形狀并不僅限于“U”形、“V”形或“L”形，只要其能夠在內(nèi)、外金屬筒的徑向間隙之間形成一個重疊區(qū)可供軸向鋼筋插入，都應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。當(dāng)然，本實(shí)用新型設(shè)置第一連接筋、第二連接筋和軸向鋼筋都是為了進(jìn)一步加強(qiáng)內(nèi)、外金屬筒及混凝土層的連接，因此，其他能夠加強(qiáng)內(nèi)外金屬筒和混凝土層之間連接的方式也應(yīng)在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。

根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施方式，在管道中間部分的徑向間隙內(nèi)設(shè)置連接于所述內(nèi)金屬筒1的外周面的第一連接筋和連接于所述外金屬筒3的內(nèi)周面的第二連接筋，并使所述第一連接筋與所述第二連接筋能夠在所述徑向間隙內(nèi)交錯形成重疊區(qū)5，軸向鋼筋6穿過所述重疊區(qū)5并與所述第一連接筋和第二連接筋固定連接；在管道兩端部的徑向間隙內(nèi)分別設(shè)置加強(qiáng)筋，該加強(qiáng)筋形成為“一”字形，且一端與所述內(nèi)金屬筒1的外周面連接，另一端與所述外金屬筒3的內(nèi)周面連接。通過采用上述結(jié)合方式，能夠使內(nèi)、外金屬筒之間的間距得以固定，利于其保持在混凝土澆筑時的內(nèi)、外金屬筒間距.

根據(jù)本實(shí)用新型的又一種實(shí)施方式，所述連接筋4的一端與所述內(nèi)金屬筒1的外周面連接，另一端與所述外金屬筒3的內(nèi)周面連接。作為優(yōu)選，所述連接筋4在所述管道的軸向方向上形成為“一”字形或波浪形。該種實(shí)施方式通過采用“一”字形或波浪形的連接筋使內(nèi)金屬筒與外金屬筒直接連接，連接強(qiáng)度高。當(dāng)然，所述“一”字形連接筋也可以采用折線形(即將多根“一”字形連接筋連成(或折成)“W”形，每根分別與內(nèi)金屬筒的外周面和外金屬筒的內(nèi)周面焊接)。

作為上述各實(shí)施方式的一種優(yōu)選，所述連接筋4為多個，且呈放射狀設(shè)置。

作為另一種優(yōu)選，所述連接筋4為多個，且沿所述管道的軸向和徑向均為直線(或近似直線)排列。

在實(shí)際施工過程中，連接筋4的直徑和分布密度應(yīng)能滿足抗剪和抗拉要求，并確保當(dāng)內(nèi)(或外)金屬筒破裂水壓(管道輸水時)進(jìn)入混凝土層時，連接筋有足夠的強(qiáng)度傳遞拉力。本實(shí)用新型中，連接筋作為抗剪鋼筋，其直徑和數(shù)量應(yīng)滿足現(xiàn)行有效混凝土規(guī)范規(guī)程的要求。根據(jù)理論計(jì)算，為使得內(nèi)、外金屬筒和連接層共同受力，連接筋的數(shù)量應(yīng)能替換混凝土本身的抗拉強(qiáng)度，并盡量采用較細(xì)的連接筋。

在本實(shí)用新型中，由于內(nèi)金屬筒、外金屬筒及其中間的連接筋、混凝土層共同承受內(nèi)外壓力，因此，為了使管道能承受更高的內(nèi)外壓力，所述連接層2還可包括沿所述管道的環(huán)向和/或軸向設(shè)置的鋼筋網(wǎng)或玻璃纖維筋。其中，內(nèi)、外金屬筒和環(huán)向的鋼筋網(wǎng)(可采用玻璃纖維筋、碳纖維筋等材料)或玻璃纖維筋作為承擔(dān)內(nèi)壓的受力構(gòu)件，混凝土層則起到傳遞徑向壓力、承擔(dān)剪力的作用，連接筋將各構(gòu)件連結(jié)為一體，使其一起構(gòu)成了承擔(dān)外壓的主要結(jié)構(gòu)，同時混凝土層還為內(nèi)、外金屬筒提供一個堿性環(huán)境，起到了防銹的作用。

另外，在所述內(nèi)金屬筒1的內(nèi)周面上設(shè)有內(nèi)防腐層7，所述外金屬筒3的外周面上設(shè)有外防腐層8。其中，內(nèi)防腐層7和外防腐層8為防銹漆、瀝青類材料、混凝土、水泥砂漿或樹脂等，將其涂于所述內(nèi)金屬筒1的內(nèi)周面和所述外金屬筒3的外周面上。當(dāng)然，也可以采用其他類型的防腐防銹材料作為防腐層。

本實(shí)用新型中，所述的內(nèi)金屬筒1和外金屬筒3可以是鋼筒或球墨鑄鐵筒等。

為了使管道具有任意長度以適應(yīng)各種不同需求，本實(shí)用新型還提供一種管道組件，該管道組件包括多根以上所述的管道，每根管道還包括管道接頭，所述管道接頭包括承口環(huán)9和插口環(huán)10，所述承口環(huán)9焊接于所述外金屬筒3內(nèi)周面的一端并沿所述外金屬筒3的軸向向外延伸，所述插口環(huán)10焊接于所述外金屬筒3另一端的端部，并與所述承口環(huán)9相適配，在所述管道組件中，一根管道的承口環(huán)9與相鄰一根管道的插口環(huán)10相連接。所述管道還包括作為管道的連接件和密封件的管道接頭。另外，還可在承口環(huán)9和插口環(huán)10的連接處增設(shè)橡膠圈以實(shí)現(xiàn)管道的密封連接。其中，承口環(huán)和插口環(huán)可采用不銹鋼材料。

下面通過實(shí)施例具體介紹本實(shí)用新型管道的制備方法：

實(shí)施例1

a、承、插口環(huán)的制備

由承、插口鋼板型材經(jīng)剪切下料、卷圓焊接、軋邊成型、脹圓等工序制得。

b、內(nèi)、外金屬筒的制備(以鋼筒為例)

將a中加工好的承、插口環(huán)裝在螺旋制筒機(jī)上，按設(shè)計(jì)要求將卷板卷成鋼筒，邊卷邊焊，使承、插口環(huán)與鋼筒一次焊接成型，然后通過打壓試驗(yàn)有無滲漏點(diǎn)。

c、連接筋的焊接及內(nèi)、外鋼筒的安裝

對于“U”形、“V”形或“L”形連接筋，將所述第一連接筋焊接于內(nèi)鋼筒的外周面上，將第二連接筋焊接于外鋼筒的內(nèi)周面上，將內(nèi)鋼筒和外鋼筒套裝在一起，通過旋轉(zhuǎn)內(nèi)鋼筒和外鋼筒使第一連接筋與第二連接筋在所述徑向間隙內(nèi)交錯形成重疊區(qū)，在該重疊區(qū)內(nèi)插入所述軸向鋼筋，并將該軸向鋼筋綁扎固定于所述連接筋上。

d、在內(nèi)鋼筒的外周面或外鋼筒的內(nèi)周面上沿管道的環(huán)向和/或軸向固定連接鋼筋網(wǎng)或玻璃纖維筋，然后在所述徑向間隙內(nèi)澆筑混凝土，并經(jīng)過高頻強(qiáng)力震動，使混凝土密實(shí)成型。

e、在內(nèi)鋼筒的內(nèi)周面和外鋼筒的外周面上涂防腐層，即得到本實(shí)用新型所述的管道。

實(shí)施例2

a、承、插口環(huán)的制備

由承、插口鋼板型材經(jīng)剪切下料、卷圓焊接、軋邊成型、脹圓等工序制得。

b、內(nèi)、外金屬筒的制備(以鋼筒為例)

將a中加工好的承、插口環(huán)裝在螺旋制筒機(jī)上，按設(shè)計(jì)要求將卷板卷成鋼筒，邊卷邊焊，使承、插口環(huán)與鋼筒一次焊接成型，然后通過打壓試驗(yàn)有無滲漏點(diǎn)。

c、連接筋的焊接及內(nèi)、外鋼筒的安裝

將內(nèi)鋼筒和外鋼筒套裝在一起，使用機(jī)械手焊機(jī)將“一”字形或波浪形連接筋的兩端分別焊在內(nèi)鋼筒的外周面和外鋼筒的內(nèi)周面上。

d、在內(nèi)鋼筒的外周面或外鋼筒的內(nèi)周面上沿管道的環(huán)向和/或軸向固定連接鋼筋網(wǎng)或玻璃纖維筋，然后在所述徑向間隙內(nèi)澆筑混凝土，并經(jīng)過高頻強(qiáng)力震動，使混凝土密實(shí)成型。

e、在內(nèi)鋼筒的內(nèi)周面和外鋼筒的外周面上涂防腐層，即得到本實(shí)用新型所述的管道。

本實(shí)用新型通過將內(nèi)、外金屬筒套在一起，在內(nèi)、外金屬筒之間設(shè)置連接筋并澆筑混凝土或其它結(jié)構(gòu)材料(例如樹脂砂漿、水泥砂漿等)，可以使金屬筒和混凝土牢固結(jié)合，始終保持一個整體，確保受力時的整體性。其不僅發(fā)揮了金屬筒不透水可靠性的優(yōu)勢，也發(fā)揮了鋼筋混凝土抗外壓的優(yōu)勢。另外，混凝土不僅本身壽命長，還為其內(nèi)部的連接筋以及與其接觸的內(nèi)、外金屬筒創(chuàng)造了一個不銹的環(huán)境。本實(shí)用新型的管道在受力時各層結(jié)構(gòu)材料共同承擔(dān)，充分發(fā)揮了材料各自的優(yōu)勢。此種結(jié)構(gòu)形式可以充分發(fā)揮金屬筒的強(qiáng)度，承受較高內(nèi)壓，并與混凝土共同承擔(dān)外部壓力，解決了現(xiàn)有鋼管外壓失穩(wěn)的問題，其相對于單獨(dú)鋪設(shè)的鋼管可以有效減小鋼管壁厚，不僅壽命成倍增長，節(jié)約投資，而且適用范圍更加廣泛。

此外，本實(shí)用新型的管道還具有如下優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械化作業(yè)程度高，管道經(jīng)管廠預(yù)制后運(yùn)至現(xiàn)場施工，實(shí)現(xiàn)快速組裝，符合節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)理念，能夠節(jié)省工期，提高效率；可適用于大口徑、高內(nèi)壓、高覆土的輸水工程；耐久性好，混凝土結(jié)構(gòu)位于內(nèi)、外金屬筒之間，就算開裂也不會產(chǎn)生大的危害，而且管道外包防腐層以后，管道結(jié)構(gòu)的耐久性可以獲得更好的保證，管道可靠度高，使用壽命長；抗?jié)B性能好，由于本實(shí)用新型采用雙金屬筒混凝土管道型式，充分利用了金屬筒抗?jié)B性能好的特點(diǎn)，使管道結(jié)構(gòu)具有較好的抗?jié)B性能。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本實(shí)用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本實(shí)用新型的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本實(shí)用新型的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型所公開的內(nèi)容。