CN220452453U - 一种高强螺杆连接套 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及连接配件技术领域，公开了一种高强螺杆连接套，由内至外依次包括牺牲层、牙纹层、过渡层、第一环向约束层、轴向约束层、第二环向约束层；牙纹层采用单向预浸料制成且该单向预浸料的纤维方向、角度与牙纹一致，牙纹层的厚度与牙纹深度相同；第一环向约束层与第二环向约束层采用单向预浸料制成，该单向预浸料的的纤维方向垂直于轴向约束层的纤维且呈环形布置；轴向约束层的单向预浸料的的纤维方向沿连接套的轴向分布。本实用新型的螺杆连接套将牙纹非加工区的纤维保持连续，增大了牙纹强度；布置的环向约束层可有效约束轴向加载时环向变形量，提升了抗拉伸强度；该螺杆连接套具有质量轻、耐腐蚀的特点，同时在使用时不会产生火花。
Description
技术领域
本实用新型涉及连接配件技术领域，尤其涉及一种高强螺杆连接套。
背景技术
目前各行业所使用的螺杆为便于运输、安装，通常单根长度＜5米，实际使用中需要将多根螺杆连接在一起使用，故需要螺杆连接套作为连接件，将相邻两根螺杆可靠地连接在一起。
传统螺杆连接套为金属材质，采用金属圆管切割、加工螺纹，在与螺杆装配过程时易产生火花，不适用于煤矿、隧道等防火防爆施工环境，而且螺杆连接套不耐腐蚀，其使用寿命受限。而采用复合材料制成的螺杆连接套的强度低于传统金属螺杆连接套，导致安全性不足，如在使用过程中螺杆连接套的牙纹剥落、提前开裂等，且强度值离散型较大，其根本原因是复合材料制成的螺杆连接套在加工时纤维断裂严重，当应力超过基体剪切强度的时候牙纹产生破坏或者螺杆连接套产生整体开裂而失效，复合材料的轻质高强特性并没有得到发挥，致使复合材料制成的螺杆连接套始终无法正式转入工程化应用。
实用新型内容
本实用新型提供了一种高强螺杆连接套，克服传统金属螺杆连接套与现有复合材料螺杆连接套存在的缺陷。
一种高强螺杆连接套，连接套采用预浸料铺层制成，由内至外依次包括牺牲层、牙纹层、过渡层、第一环向约束层、轴向约束层、第二环向约束层；
牙纹层采用单向预浸料制成且该单向预浸料的纤维方向、角度与牙纹一致，牙纹层的厚度与牙纹深度相同；
第一环向约束层与第二环向约束层采用单向预浸料制成，该单向预浸料的的纤维方向垂直于轴向约束层的纤维且呈环形布置；
轴向约束层的单向预浸料的的纤维方向沿连接套的轴向分布。
进一步地，上述预浸料包括单向预浸料与织物预浸料，且均由碳纤维或玻璃纤维或玄武岩纤维或芳纶纤维中的任一种或多种制成。
进一步地，上述预浸料的纤维面密度为100～600g/m2，其树脂含量占比30～50％。
进一步地，上述牺牲层采用织物预浸料制成。
进一步地，上述过渡层采用单向预浸料制成且该单向预浸料的纤维方向、角度与牙纹一致。
进一步地，上述第一环向约束层与第二环向约束层的收口处均采用重叠布置。
本实用新型具有以下有益效果：本实用新型的螺杆连接套通过使用预浸料逐层定向铺层设置，并将牙纹非加工区域的纤维保持连续，增大了螺杆连接套的牙纹强度；布置的环向约束层可有效约束轴向加载时环向变形量，最终使破坏界面由牙纹区域转移至牙纹层与轴向约束层界面，进一步提升抗拉伸强度；此外，该螺杆连接套采用预浸料制成，具有质量轻、耐腐蚀的特点，同时在使用时不会产生火花，适用于防火防爆工程。
附图说明
图1为本实用新型连接套的铺层结构示意图；
图2为本实用新型中卷管铺层时收口处的对接示意图；
图3为本实用新型连接套成品的剖面结构示意图。
图中：1-牺牲层；2-牙纹层；3-过渡层；4-第一环向约束层；5-轴向约束层；6-第二环向约束层；7-棒芯。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
参考图1至图3，本实用新型提供了一种高强螺杆连接套，连接套采用预浸料铺层制成，由内至外依次包括牺牲层1、牙纹层2、过渡层3、第一环向约束层4、轴向约束层5、第二环向约束层6。
预浸料包括单向预浸料与织物预浸料，且均由碳纤维或玻璃纤维或玄武岩纤维或芳纶纤维中的任一种或多种制成。预浸料的纤维面密度为100～600g/m2，其树脂(通常为环氧树脂)含量占比30～50％。
牺牲层1采用织物预浸料制成，与牙纹层2叠层后便于卷管操作，可有效提高卷管效率和操作性，加工时牺牲层1被完全加工掉，不影响牙纹强度。
牙纹层2采用单向预浸料制成且该单向预浸料的纤维方向、角度与牙纹一致，牙纹层2的厚度与牙纹深度相同，在加工时，牙纹非加工区域的纤维保持连续，不被损伤，有利于增强牙纹的强度，避免在使用时受强拉力而造成牙纹剥落。其中，牙纹的方向和深度与具体的螺杆螺纹相对应，然后根据牙纹方向、牙纹深度、牙纹角度和抗拉强度设计预浸料的铺层方向，在实际铺层过程中，需要选取对应的棒芯7作为模具进行卷管铺层。
过渡层3采用单向预浸料制成且该单向预浸料的纤维方向、角度与牙纹一致，用于增加卷管、加工误差操作冗余，同时将破坏界面外移增大破坏界面直径，提升破坏力值。
第一环向约束层4与第二环向约束层6采用单向预浸料制成，该单向预浸料的的纤维方向垂直于轴向约束层5的纤维方向且呈环形布置，避免连接套在轴向加载时环向膨胀变形，防止环向开裂而失效以及防止环向变形过大牙纹滑脱、损坏。
如图2，第一环向约束层4与第二环向约束层6的收口处均采用重叠布置，铺层的初始切面与末端切面的夹角α范围为30～270°，用于提升环向约束性能。铺层的其余料片为对接，对接缝为0～2mm。
轴向约束层5用于提高连接套的抗拉强度，轴向约束层5的单向预浸料的的纤维方向沿连接套的轴向分布并设置1.2～2倍原长的安全长度。
第一环向约束层4与第二环向约束层6的厚度为轴向约束层5的40～80％。
在对轴向约束层5、第一环向约束层4与第二环向约束层6铺层时，每1～3mm厚度进行一次预压，加压方式为加压带(高分子条状带)缠绕，加压带带宽8～40mm，缠绕间隙为0.5～3mm，缠绕张力为1～13kg，压力保持5～15min后拆除加压带继续卷管铺层，最后一次预压即为最终加压。
本实用新型的螺杆连接套采用预浸料定向铺层，利用不同纤维方向对层间剪切强度的影响(相邻层间纤维方向夹角越小，层间剪切强度越高，反之强度越低)，有效提升了破坏界面层间剪切强度，改变了破坏界面，显著提升了连接套的抗拉伸强度。同时该连接套质量轻、耐腐蚀，拆装过程中不产生火花，安全性和使用寿命都得到了极大的提升。
本实用新型螺杆连接套的制作步骤：
(1)对棒芯7处理并预热，预热温度30～60℃；
(2)在棒芯7上进行预浸料铺层卷管，由内至外依次为牺牲层1、牙纹层2、过渡层3、第一环向约束层4、轴向约束层5、第二环向约束层6，卷管的环境温度为18～26℃，卷管台面温度为30～50℃，卷管压力4～10kg/cm2；
(3)固化，固化时的温度为90～150℃，缠绕张力1～13kg；
(4)脱模、切割、螺纹加工。
以上所述仅为本实用新型的较优实施例，该实施例不代表本实用新型的所有可能形式，本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种变形与改进，这些变形与改进仍然在本实用新型的保护范围内。
Claims (2)
1.一种高强螺杆连接套，其特征在于，连接套采用预浸料铺层制成，由内至外依次包括牺牲层(1)、牙纹层(2)、过渡层(3)、第一环向约束层(4)、轴向约束层(5)、第二环向约束层(6)；
所述牙纹层(2)采用单向预浸料制成且该单向预浸料的纤维方向、角度与牙纹一致，所述牙纹层(2)的厚度与牙纹深度相同；
所述第一环向约束层(4)与第二环向约束层(6)采用单向预浸料制成，该单向预浸料的纤维方向垂直于轴向约束层(5)的纤维且呈环形布置；
所述轴向约束层(5)的单向预浸料的纤维方向沿连接套的轴向分布。
2.根据权利要求1所述的高强螺杆连接套，其特征在于：所述第一环向约束层(4)与第二环向约束层(6)的收口处均采用重叠布置。
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