一种复合式封隔器

技术领域

本发明涉及海上风电技术领域，更具体的说是涉及一种复合式封隔器。

背景技术

目前，在海上风电领域采用桩基础固定方式，首先将钢管桩打入海底固定，再起吊导管架(套筒)，将导管架支撑腿末端插入钢管桩端口，对导管架进行安放、调平和灌浆，使用水泥浆将钢管桩和导管架支撑腿粘接在一起，封隔器主要在水泥浆凝固前将钢管桩与支撑腿之间的间隙封住，防止水泥浆流出，导致粘接不牢以及水泥浆等材料浪费。对于直径超过3m以上的钢管桩固定作业时，由于钢管桩重量超大，超过船用吊具吊装的技术要求，一般采用分段施工方式，首先固定海底钢管桩，海底钢管桩固定作业完成后，在钢管桩内部内穿连接套筒，钢管桩与套筒之间之间通过灌注水泥浆进行连接固定，进而需要将钢管桩和套筒之间的间隙进行密封，防止所灌注的水泥浆从间隙内流入海底，造成钢管桩和套筒之间固定连接的失效。

因此，如何提供一种能够对钢管桩和套筒之间的间隙进行密封的复合式封隔器是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种复合式封隔器，解决现有技术中钢管桩与套筒通过浇筑水泥浆固定连接时，水泥浆从钢管桩与套筒之间的间隙流入海底的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种复合式封隔器，所述复合式封隔器设于钢管桩和套筒之间的环形间隙内，所述复合式封隔器包括：柔性封隔件和膨胀密封件，所述柔性封隔件套设于所述环形间隙内，所述柔性封隔件的上、下边缘分别与所述套筒的外壁固定连接，所述柔性封隔件与所述套筒外壁围合成腔体，所述柔性封隔件的上边缘与所述套筒的外壁之间设有与所述腔体连通的通孔，所述膨胀密封件设于所述腔体内。

进一步地，所述柔性封隔件包括柔性条带、柔性密封环板和T型头，所述柔性条带、柔性密封环板和T型头依次拼接一体成型，所述柔性条带和所述T型头分别与所述套筒的外壁固定连接。

进一步地，所述套筒的外壁上设有凸缘，所述凸缘由多个沿所述套筒的周向间隔设置的凸块组成，所述柔性条带通过条形压板固定压制于所述凸块上。

更进一步地，所述套筒的外壁上还设有固定组件，所述固定组件包括垫板环和压板环，所述垫板环与所述套筒固定连接，所述压板环与所述垫板环固定连接，所述压板环与所述垫板环之间形成与所述T型头卡接的T型槽。

更进一步地，所述垫板环由多个垫板依次拼接呈圆环结构，所述压板环由多个压板依次拼接呈圆环结构。

进一步地，所述膨胀密封件包括囊体和遇水膨胀芯，所述囊体设于所述腔体内，所述遇水膨胀芯设于所述囊体内。

进一步地，还包括导向环板，所述导向环板与所述套筒的外壁固定连接，且所述导向环板设于所述柔性封隔件的下方。

进一步地，还包括支撑部，所述支撑部包括带孔环板和刚性压板，所述带孔环板与所述导向环板顶部固定连接，所述刚性压板与所述带孔环板的顶部固定连接。

进一步地，所述支撑部还包括柔性耐磨板，所述刚性压板与所述带孔环板之间具有压制槽，所述柔性耐磨板的内边缘卡接于所述压制槽内，所述柔性耐磨板的外边缘与所述钢管桩的内壁接触。

更进一步地，所述柔性耐磨板的外径大于所述钢管桩的内径。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种复合式封隔器，通过在钢管桩和套筒之间的环形间隙内设置有复合式封隔器，能够实现钢管桩与套筒之间的密封，通过柔性封隔件与套筒外壁围合成腔体，并在环形间隙内浇筑水泥浆，水泥浆通过柔性封隔件的上边缘与套筒的外壁之间的通孔进入腔体内，通过在腔体内设置有膨胀密封件，其中，膨胀密封件由囊体和遇水膨胀芯构成，囊体具有透水性，在遇水膨胀芯遇到钢管桩内的海水发生膨胀，膨胀后遇水膨胀芯将囊体和柔性密封环板推向钢管桩的内壁，实现套筒外壁与钢管桩内壁之间的密封，防止水泥浆从钢管桩和套筒之间的环形间隙流入海底，同时，水泥浆充满钢管桩和套筒之间的环形间隙，凝固后实现钢管桩与套筒的固定，此外，通过支撑部的设置，随着所浇筑水泥浆量的增加，柔性密封环板因重力下移，支撑部的设置能够对下移的柔性密封环板起到支撑作用，通过柔性耐磨板的外径大于钢管桩的内径，在套筒进入钢管桩内，柔性耐磨板的边缘向上弯曲，实现柔性耐磨板与钢管桩内壁一定的密封，部分海水仍通过柔性耐磨板与钢管桩之间的间隙进入并与遇水膨胀芯接触，使得遇水膨胀芯发生膨胀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的复合式封隔器、钢管桩和套筒的连接结构的剖视图；

图2为本发明提供的图1中A的局部放大图；

图3为本发明提供的复合式封隔器与套筒连接的结构示意图；

图4为本发明提供的图3中的俯视图；

图5为本发明提供的图4中C的局部放大图。

其中：1为钢管桩；2为套筒；3为复合式封隔器；31为柔性封隔件；311为柔性条带；312为柔性密封环板；313为T型头；32为膨胀密封件；321为囊体；322为遇水膨胀芯；4为腔体；5为通孔；6为凸块；7为条形压板；8为固定组件；81为垫板；82为压板；9为T型槽；10为导向环板；11为支撑部；111为带孔环板；112为刚性压板；113为柔性耐磨板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1-5，本发明实施例公开了一种复合式封隔器，复合式封隔器3应用于钢管桩1与套筒2之间的间隙内，套筒2的外径小于钢管桩1的内径，在套筒的末端2伸入钢管桩1内，套筒2的外壁和钢管桩1的内壁形成环形间隙，复合式封隔器3设置于该环形间隙内，其中，复合式封隔器3包括：柔性封隔件31和膨胀密封件32，柔性封隔件31套设于环形间隙内，柔性封隔件31的上、下边缘分别与套筒2的外壁固定连接，柔性封隔件31与套筒2外壁围合成腔体4，柔性封隔件31的上边缘与套筒2的外壁之间设有与腔体4连通的通孔5，膨胀密封件32设于腔体4内，其中，膨胀密封件32包括囊体321和遇水膨胀芯322，囊体321设于腔体4内，囊体321为环形结构，遇水膨胀芯322设于囊体321内，囊体321具有柔性和可透水性，囊体321的具体材质可以为小孔隙的编织布、编织网、纺织网、无纺布或其他可透水材料，遇水膨胀芯322在海水中有较高的膨胀系数，遇水膨胀芯322具体可以为遇水膨胀橡胶或其它遇水膨胀材料，膨胀后有一定的强度，完全膨胀后将囊体321撑起且能保证一定强度，囊体321也具有一定的强度，且膨胀后的囊体321能够将柔性封隔件31与套筒2外壁围合成腔体4完全撑开，并将柔性封隔件31紧推在钢管桩1的内壁上。

在本实施例中，柔性封隔件31包括柔性条带311、柔性密封环板312和T型头313，柔性条带311、柔性密封环板312和T型头313依次拼接一体成型，柔性密封环板312与套筒2同轴设置，柔性密封环板312的材质为密封性能良好、易变性的材料，如塑料、橡胶、聚氨酯等其他高分材料，且柔性密封环板312的内部设置有高强柔性骨架来增加密封环板312的强度和抗刺破性能，骨架可为高分子或金属骨架；柔性条带311设有多个，多个柔性条带311呈轴阵列式的设于柔性密封环板312的一端，柔性条带311具有较高的抗拉强度以承受水泥浆的重量，可以为带骨架的高分子材料，或纤维、钢丝等材质的编制物，同时，套筒2的外壁上设有凸缘，凸缘由多个沿套筒2的周向间隔设置的凸块6组成，凸块6的数量与柔性条带311的数量相等，柔性条带311通过条形压板7压制于凸块6上并通过螺栓与凸块6固定连接，即柔性封隔件31上部采用间断性的固定方式，进而实现通过柔性条带311将柔性密封环板312的上端向套筒2方向弯折，多个间隔设置的凸块6与柔性密封环板312之间形成用于连通腔体4的通孔5；T型头313为厚度大于柔性密封环板312厚度的环状体，环状体与柔性密封环板312的另一端固定连接，T型头313与柔性密封环板312连接后的径向截面形状为T型结构，同时，套筒2的外壁上还设有固定组件8，固定组件8位于凸缘的下方，固定组件8包括垫板环和压板环，垫板环与套筒2的外壁固定连接，压板环与垫板环通过螺栓固定连接，压板环与垫板环之间形成与T型头313卡接的T型槽9，垫板环由多个垫板81依次拼接呈圆环结构布置于套筒2的外壁，压板环由多个压板82依次拼接呈圆环结构与垫板环的外壁配合，通过压板环与垫板环两者之间形成的T型槽9与T型头313固定连接，实现柔性密封环板312的下端向套筒2方向弯折并完全将柔性封隔件31的下端固定，形成柔性封隔件31底部与套筒2的外壁完全密封，使所浇筑的水泥浆不会从套筒2与柔性封隔件31之间的间隙内流出。

在上述实施例中，该复合式封隔器3还包括导向环板10，导向环板10与套筒2的外壁固定连接，且导向环板10设于柔性封隔件31的下方，且位于固定组件8的下方，其中，导向环板10材质为钢材，导向环板10呈水平状态垂直焊接在套筒2外壁的底部。

在上述实施例中，该复合式封隔器3还包括支撑部11，支撑部11包括带孔环板111和刚性压板112，带孔环板111与导向环板10顶部通过焊接的方式固定连接，刚性压板112与带孔环板111的顶部固定连接，其中，刚性压板112为钢板或高强度高分子板材，且刚性压板112的外径小于导向环板10的外径。

具体地，支撑部11还包括柔性耐磨板113，刚性压板112与带孔环板111之间具有压制槽，压制槽具体设置在刚性压板112下方且靠近钢管桩1的一侧，柔性耐磨板113的内边缘卡接于压制槽内，柔性耐磨板113并与刚性压板112粘接在一起，柔性耐磨板113的外径大于钢管桩1的内径，柔性耐磨板113的外边缘与钢管桩1的内壁接触，起到一定的密封作用，但是部分海水仍通过柔性耐磨板113与钢管桩1之间的间隙进入并与遇水膨胀芯322接触，使得遇水膨胀芯322发生膨胀，其中，柔性耐磨板113的材质为内含高强骨架的耐磨高分子材料，如橡胶、聚氨酯等。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。