技术领域
[0001] 本实用新型属于海上风机领域，具体地说是一种用于风电桩基础的封隔器。
相关背景技术
[0002] 2014～2018年全球海上风电装机将新增26117MW；到2018年底，全球海上风电累计装机有望达到32948MW，占到全球风电装机规模的6％。我国东部沿海地区先天条件优越，东部沿海地区经济发达、常规能源缺乏、环境保护要求高、海上风能资源丰富，建设条件好、工业基础雄厚，已具备开发建设海上风电的良好条件，随着国家的重视和产业自身的逐步成熟，中国海上风电将健康、规模化发展，并逐步展现良好的发展势头。
[0003] 目前，国内海上风机导管架基础施工技术由于工程的特殊性，其采用连续作业的方式，如图1所示，先打四个钢桩1，导管架2采用内插腿式，内套筒3嵌入到钢桩1中，最后在钢桩1和内套筒3之间灌入水泥浆粘结固定。现有的施工技术有在钢桩1内壁设置牛腿，在打桩作业完成后，从钢桩1上部放置一个圆钢板，之后再安装导管架2并灌注水泥浆。该施工方法存在问题，在打桩作业中由于振动作用，造成牛腿脱落，无法支撑阻隔圆形钢板。受到打桩作业深度影响，牛腿深度设计位置距离导管架2有一定距离，需要大量水泥浆进行填补，由于水泥浆造价高，大大增加了施工成本。由于钢桩1和内套筒3之间的正桩间隙在200mm左右，在钢桩1与内套筒3极限偏桩时，最大间隙值达到300mm以上。钢桩1与内套筒3的相对位置在施工过程中很难保证同心。实用新型内容
[0004] 为了解决钢桩与内套筒的密封问题，本实用新型的目的在于提供一种用于风电桩基础的封隔器。
[0005] 本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0006] 本实用新型包括支撑环及具有弹性、可弹性变形的橡胶筒，其中橡胶筒的一端连接在内套筒上，另一端设有所述支撑环，该支撑环的外表面包覆有橡胶层，所述橡胶层与橡胶筒为一体或分体结构；所述支撑环外表面包覆的橡胶层与钢桩的内壁密封抵接；
[0007] 其中：所述橡胶筒内设有弹性、可弹性变形的支撑杆，所述支撑环与该支撑杆相连；所述支撑杆为316L不锈钢材质；
[0008] 所述封隔器与内套筒之间的夹角小于或等于90°；
[0009] 所述橡胶筒的长度方向截面为直线型、V字型或波浪曲线型；
[0010] 所述橡胶筒及橡胶层的材质均为稀土橡胶，按重量份数计，所述稀土橡胶的制备原料包括如下组分：
[0011] 天然橡胶45～55份；顺丁橡胶10～15份；改性稀土氧化物8～15份；白碳黑18～25份；硅酸钙10～12份；乙二醇胺3～5份；硫化剂(硫磺)0.5～0.8份；氧化锌3.0～3.5份；硬脂酸0.4～0.8份；CZ(N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺)3.0～3.5份；Dm(二硫化二苯并噻唑)2.1～2.8份；
[0012] 所述改性稀土氧化物为改性氧化钇或改性氧化铈，改性稀土氧化物的制备过程如下：
[0013] 将硅烷偶联剂分散在乙醇溶液(乙醇与水的体积为为1：1)中，配成浓度为0.5～1.0wt.％的硅烷偶联剂溶液，再加入浓度10wt.％的醋酸，调节所得溶液pH值为3.5～5.5后，加入稀土氧化物(氧化钇或氧化铈)；然后在60～70℃条件下搅拌1小时，经固液分离、无水乙醇洗涤和干燥后即获得所述改性稀土氧化物；
[0014] 所述改性稀土氧化物中硅烷偶联剂的含量为3～5％。硅烷偶联剂为TESPT，商品名Si69；
[0015] 所述封隔器的制备过程如下：
[0016] A.准备316L不锈钢材质的支撑杆，并装入封隔器的模具内固定(上模、下模，左右侧有固定支撑杆的位置，上模的顶部开有注入口)；
[0017] B.将稀土橡胶的各原料按所需要比例混合并加入到炼胶机中，在140～155℃混炼30～35min，然后快速将混合原料经模具上的注入口填充入模具内；
[0018] C.经冷却后放置24小时以上，在支撑杆的表面及末端分别形成橡胶层及橡胶支撑体；
[0019] D.开模，取出；
[0020] 所述步骤B中的加热温度能够保证成品橡胶中S具有最大活性。
[0021] 本实用新型的优点与积极效果为：
[0022] 本实用新型设置在钢桩与内套筒之间，适应了钢桩与内套筒所有位置状态的密封要求，同时能够承担上部所有水泥的重量。
具体实施方式
[0029] 下面结合附图对本实用新型作进一步详述。
[0030] 实施例一
[0031] 如图2、图3所示，本实用新型的封隔器包括支撑环4及具有弹性、可弹性变形的橡胶筒5，本实施例的橡胶筒5的长度方向截面呈V字型，V字封口的一端固接在内套筒3上，橡胶筒5的另一端设有支撑环4。支撑环4的外表面包覆有橡胶层6，橡胶层6与橡胶筒5为一体或分体结构；本实施例的橡胶层与橡胶筒5为一体结构。支撑环4在工作状态，通过压紧包覆的橡胶层6发生变形，实现封隔器与钢桩1内壁密封抵接，利用橡胶筒5的弹性变形适应钢桩1与内套筒3之间的不同位置的密封要求。
[0032] 为了提高封隔器橡胶筒5的强度，在橡胶筒5内设有弹性、可弹性变形的支撑杆，支撑环4与该支撑杆相连。
[0033] 封隔器与内套筒3之间的夹角小于或等于90°。
[0034] 本实用新型的橡胶筒5及橡胶层6的材质均为稀土橡胶，按重量份数计，稀土橡胶的制备原料包括如下组分：
[0035] 天然橡胶45～55份；顺丁橡胶10～15份；改性稀土氧化物8～15份；白碳黑18～25份；硅酸钙10～12份；乙二醇胺3～5份；硫化剂(硫磺)0.5～0.8份；氧化锌3.0～3.5份；硬脂酸0.4～0.8份；CZ(N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺)3.0～3.5份；Dm(二硫化二苯并噻唑)2.1～2.8份。
[0036] 改性稀土氧化物为改性氧化钇或改性氧化铈，改性稀土氧化物的制备过程如下：
[0037] 将硅烷偶联剂分散在乙醇溶液(乙醇与水的体积为为1：1)中，配成浓度为0.5～1.0wt.％的硅烷偶联剂溶液，再加入浓度10wt.％的醋酸，调节所得溶液pH值为3.5～5.5后，加入稀土氧化物(氧化钇或氧化铈)；然后在60～70℃条件下搅拌1小时，经固液分离、无水乙醇洗涤和干燥后即获得所述改性稀土氧化物。改性稀土氧化物中硅烷偶联剂的含量为
3～5％。硅烷偶联剂为TESPT，商品名Si69。
[0038] 本实用新型稀土橡胶设计机理如下：
[0039] 稀土橡胶是以天然橡胶和顺丁橡胶为基体，加入表面改性后的稀土氧化物，改变了橡胶基体之间以及橡胶与其他添加物之间的亲和性，解决了直接将天然橡胶和顺丁橡胶混合时存在的两种橡胶相容性、亲和性差的问题。同时，加入特定量的表面改性的稀土氧化物后，提高了产品的拉伸强度。添加的改性稀土氧化物偏少，则产品拉伸强度提高不明显，添加量偏多时，橡胶硬度及耐蚀性提高，但稀土氧化物在基体内容易聚集，并会导致其他成分分散不均，从而导致产品拉伸性能、耐磨性能等均下降。另外，稀土氧化物与其他成分交互作用时，产品伸长率先增大后减小，因此，为保证最终产品的综合性能，本实用新型中稀土氧化物的添加量限定为8～15％。
[0040] 本实用新型的稀土橡胶配方中，在橡胶基体中添加适量的S、氧化锌和硬脂酸，能够引发和促进橡胶交联，加入S后能提高胶的抗拉伸性能及耐老化性能。本实用新型的稀土橡胶配方中，特定量的白碳黑与硅酸钙与橡胶基体配合能够提高产品的防水性能，白炭黑与乙二醇胺共同作用能提高产品的耐蚀性。
[0041] 本实用新型中稀土橡胶性能如下：
[0042] 耐蚀性：稀土橡胶在汽油、机油中浸泡72h后，质量变化率和体积变化率均不超过5％；
[0043] 扯断伸长率：420～450％；
[0044] 拉伸强度：30～40MPa；
[0045] 邵尔A硬度：72～75；
[0046] 弹性模量大于2MPa，回弹率：60％以上。
[0047] 本实用新型封隔器的制备过程如下：
[0048] A.准备316L不锈钢材质的支撑杆，并装入封隔器的模具内固定(上模、下模，左右侧有固定支撑杆的位置，上模的顶部开有注入口)；
[0049] B.将稀土橡胶的各原料按所需要比例混合并加入到炼胶机中，在140～155℃混炼30～35min，然后快速将混合原料经模具上的注入口填充入模具内；
[0050] C.经冷却后放置24小时以上，在支撑杆的表面及末端分别形成橡胶层及橡胶支撑体；
[0051] D.开模，取出。
[0052] 步骤B中的加热温度能够保证成品橡胶中S具有最大活性。
[0053] 本实施例中支撑杆为316L不锈钢，橡胶支撑体及橡胶层的材质均为稀土橡胶，按重量份数计，所述稀土橡胶的制备原料包括如下组分：
[0054] 天然橡胶50份；顺丁橡胶12份；改性稀土氧化物10.5份；白碳黑21份；硅酸钙10份；乙二醇胺3.5份；硫化剂(硫磺)0.6份；氧化锌3.4份；硬脂酸0.5份；CZ(N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺)3.2份；Dm(二硫化二苯并噻唑)2.5份。
[0055] 改性稀土氧化物为改性氧化钇，改性氧化钇的制备过程如下：
[0056] 将硅烷偶联剂Si69分散在乙醇溶液(乙醇与水的体积为为1：1)中，配成浓度为0.8wt.％的硅烷偶联剂溶液，再加入浓度10wt.％的醋酸，调节所得溶液pH值为3.5～5.5后，加入稀土氧化物(氧化钇或氧化铈)；然后在70℃条件下搅拌1小时，经固液分离、无水乙醇洗涤和干燥后即获得硅烷偶联剂的含量为3～5％的改性氧化钇。
[0057] 本实施例的封隔器制备过程如下：
[0058] A.支撑杆装入橡胶筒5内固定；
[0059] B.将稀土橡胶的各原料按所需要比例混合并加入到炼胶机中，在150℃混炼30min，然后快速将混合原料经模具上的注入口填充入模具内；
[0060] C.经冷却后放置24小时以上，在支撑杆的表面及末端分别形成橡胶层及橡胶支撑体；
[0061] D.开模，取出。
[0062] 本实施例中稀土橡胶性能为：
[0063] 1.稀土橡胶在汽油、机油中浸泡72h后，质量变化率0.8％，体积变化率2.0％；
[0064] 2.扯断伸长率：426％；
[0065] 3.拉伸强度：35.5MPa；
[0066] 4.邵尔A硬度：74；
[0067] 5.弹性模量大于2.2MPa，回弹率：60％以上。
[0068] 实施例二
[0069] 如图4所示，本实施例与实施例一的区别在于：本实施例橡胶筒5长度方向的截面呈波浪曲线型。其余均与实施例一相同。
[0070] 实施例三
[0071] 如图5所示，本实施例与实施例一的区别在于：本实施例橡胶筒5长度方向的截面呈直线型。其余均与实施例一相同。
