CN111326999B - 一种耐高温防冷冻式mpp管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐高温防冷冻式MPP管，包括管体，在管体上开设有贯穿管壁的导流通道，在导流通道内设有导流管；在所述管体的外壁设置散热腔室，在所述管体的内壁设置吸热腔室，散热腔室与吸热腔室之间通过导流管连通形成封闭回路，在所述封闭回路内装填冷却液；在所述吸热腔室内部设有弹性分隔片，弹性分隔片将吸热腔室分隔成两个分区，每个分区均通过导流管与所述散热腔室连通；所述弹性分隔片由双程记忆合金制作而成，温度改变时两个所述分区的容积发生反复变化；在所述弹性分隔片上还设有单向导流开关；通过独特的结构设计，提高MPP管的传热效率，有效增强MPP管的耐高温及抗寒抗冻能力。

Description

一种耐高温防冷冻式MPP管

技术领域

本发明涉及电缆组件领域，特别的，是一种电缆保护管。

背景技术

记忆金属是指在一定温度范围下发生塑性形变后，在另一温度范围又能恢复原来宏观形状的特殊金属材料；它的微观结构有两种相对稳定的状态，在高温下这种合金可以被变成任何你想要的形状，在较低的温度下合金可以被拉伸，但若对它重新加热，它会记起它原来的形状，而变回去；例如，一根螺旋状高温合金，经过高温退火后，它的形状处于螺旋状态。在室温下，即使用很大力气把它强行拉直，但只要把它加热到一定的“变态温度”时，这根合金仿佛记起了什么似的，立即恢复到它原来的螺旋形态。

它主要是镍钛合金材料；主要是利用某些合金在固态时其晶体结构随温度发生变化的规律；例如，镍钛合金在40℃以上和40℃以下的晶体结构是不同的，但温度在40℃上下变化时，合金就会收缩或膨胀，使得它的形态发生变化；这里，40℃就是镍钛记忆合金的“变态温度”；各种合金都有自己的变态温度；其中某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆合金。

MPP管又称MPP电力电缆保护管，分为开挖型和非开挖型，MPP非开挖管又称作MPP顶管或托拉管；与传统的“挖槽埋管法”相比，非开挖电力管工程更适应当前的环保要求，去除因传统施工所造成的尘土飞扬、交通阻塞等扰民因素，这一技术还可以在一些无法实施开挖作业的地区铺设管线，如古迹保护区、闹市区、农作物及农田保护区、高速公路、河流等；MPP管采用改性聚丙烯为主要原材料，抗拉、抗压性能比HDPE高，MPP管质轻、光滑、磨擦阻力小、可热熔焊对接；具有抗高温、耐外压的特点；长期使用温度在-20～70℃范围，具有优良的电气绝缘性；但是在电缆的实际工作过程中，管路中容易积蓄大量热能，致使管体内部温度持续升高，给电缆正常工作带来较大安全隐患；此外，在极端天气或特殊施工场所，电缆外部的环境温度较低，以致超出传统管体的正常工作范围，此时管体有存在开裂、破损的问题；仅从材料改进方面改进保护管难度较大且成本较高，因此可以从其他角度入手增强管体的耐高温及抗寒、抗冻能力。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种耐高温防冷冻式MPP管，通过独特的结构设计，提高MPP管的传热效率，有效增强MPP管的耐高温及抗寒抗冻能力。

一种耐高温防冷冻式MPP管，包括管体，

在所述管体上开设有贯穿管壁的导流通道，在所述导流通道内设有导流管；在所述管体的外壁设置散热腔室，该散热腔室与管体外部的环境接触的表面形成散热面；在所述管体的内壁设置吸热腔室，该吸热腔室与管体内部的环境接触的表面形成吸热面；散热腔室与吸热腔室之间通过至少两个导流管连通并形成封闭回路，在所述封闭回路内装填冷却液；

在所述吸热腔室内部设有弹性分隔片，所述弹性分隔片将吸热腔室分隔成两个相互独立的分区，每个分区均通过导流管与所述散热腔室连通；所述弹性分隔片由双程记忆合金制作而成，双程记忆合金做成的所述弹性分隔片在高温相、低温相时的形状不同，当弹性分隔片在低温相形状、高温相形状之间反复形变时，被所述弹性分隔片分隔而成的两个所述分区的容积发生反复变化；在所述弹性分隔片上还设有单向导流开关。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1. 所述“贯穿管壁的导流通道”可以是导流通道沿管体径向贯穿管体，也可以是非径向的贯穿，导流通道也可以是弯曲的，只需保证导流通道的两个孔端分别从管体的内外壁露出，均属于导流通道“贯穿管壁”。

2. “管体外部的环境”是指管体外部的空气、土壤、水体等环境，散热腔室与除管体之外其它物质接触的表面形成散热面。

3. “腔室”可以是固定形状的壳体，也可以是形状可变的囊体；只要能够容纳冷却液即可。

4. “管体内部的环境”是指管体内部的空气、电缆、电线等物质；吸热腔室与除管体外其它物质接触的表面形成吸热面；该吸热面能够直接吸收管体内部积蓄的热量；而吸热腔室除吸热面外的其它表面与管体内壁接触，同样能够吸收管体内壁的热量。

5. “容积发生反复变化”是指：在温度升高超过“变态温度”时，弹性分隔片从低温相形状向高温相形状转变，弹性分隔片形状改变，弯曲程度、弯曲方向改变，此时弹性分隔片形变过程中从一个分区向另一分区挤压，于是两个分区的容积大小发生变化；当温度降低低于“变态温度”时，弹性分隔片从高温相形状向低温相形状转变，弹性分隔片形变过程倒放，两个分区的容积大小反向变化。

作为优选，所述导流管的外壁与导流通道的内壁相互紧贴；以便于保证管体的封闭性及可靠性。

作为优选，所述吸热腔室的容积大于散热腔室的容积，所述吸热面的表面积小于散热面的表面积；吸热腔室容积较大时，能够使得散热腔室中温度较低的冷却液充分进入吸热腔室，从而充分换热；散热面的表面积较大能够有效提高散热效率。

作为优选，所述单向导流开关包括一个导流孔、一个轴接于导流孔孔边的开关片，开关片绕转轴往复旋转时正对封堵导流孔或与导流孔存在空隙；以此实现在弹性分隔片反复变形时，单向导流开关周期性的定向开合，进而控制冷却液定向流动。

作为优选，在所述弹性分隔片上设有铁磁抗衰片，在两个所述分区上分别设有与所述铁磁抗衰片配对的永磁抗衰块；当弹性分隔片形变并向一个分区挤压时，所述铁磁抗衰片与该分区的永磁抗衰块通过磁力相互吸引，从而加深弹性分隔片的形变程度；有效延缓弹性分隔片在高低温相形变时的形变量衰减，进而延长使用寿命。

作为优选，所述散热腔室及吸热腔室一一配对形成散热单元；所述散热单元在管体的周向上均布。

作为优选，所述散热腔室由形状固定的壳体做成，所述吸热腔室由形状可变的囊体做成；在所述散热腔室内壁设有热膨胀层8；当吸热腔室中高温的冷却液进入散热腔室时，热膨胀层8膨胀、体积变大，促使封闭回路内的液压增大，于是吸热腔室形变、向外凸起，此时吸热面与管体内部电缆的接触面增大、接触力更大，吸热面更贴近电缆、热交换面积更大，从而提升吸热效率；当外界温度较低时，散热腔室温度降低，吸热腔室因液压降低体积缩小，此时吸热腔室与电缆之间形成中空层，对电缆起到隔温、保温效果；同时，随着吸热腔室的容积缩小，弹性分隔片能够更高效的驱动冷却液流动，从而提高散热效率。

本发明的原理：电缆工作时在管体内壁积蓄热量，吸热腔室持续吸热而升温；当吸热腔室内的温度高于弹性分隔片的“变态温度”时，弹性分隔片发生形变并从一个分区向另一分区形变挤压，此时两个分区的容积改变；由于单向导流开关仅能够单向导流，可以假定在弹性分隔片从低温相向高温相形变过程中，单向导流开关保持关闭，此时各分区中冷却液通过各自的导流管流入、流出散热腔室；于是温度较高的冷却液进入散热腔室，而温度较低的冷却液从散热腔室进入吸热腔室，并对弹性分隔片降温，促使弹性分隔片上的温度低于“变态温度”；于是弹性分隔片再次发生形变，从该分区反向形变向原分区移动；此时两个分区的容积再次改变；在弹性分隔片从高温相向低温相形变过程中，单向导流开关打开，于是两个分区中的冷却液直接通过单向导流开关相互对流，于是散热腔室的温度降低；方便再次从电缆处吸收热量；此时完成一个换热循环。

本发明的优点：弹性分隔片在低温相形状、高温相形状之间反复形变，促使冷却液定向、周期性的在吸热腔室、散热腔室间流转，进而完成散热；该技术方案通过独特的结构设计实现了管体内外热量的高效对流，有效减缓管体内壁的热量积蓄，保证电缆的稳定工作，使得管体内外始终保持在合适的温度范围内，有效减缓了管体附近的极端温度，提高了管体的耐高温、抗寒、防冻效果。

附图说明

图1为本发明一个实施例的立体结构示意图。

图2为本发明一个实施例的立体剖面结构示意图。

图3为本发明一个实施例未装配铁磁抗衰片、永磁抗衰块时状态1的截面结构示意图。

图4为本发明一个实施例未装配铁磁抗衰片、永磁抗衰块时状态2的截面结构示意图。

图5为本发明一个实施例未装配铁磁抗衰片、永磁抗衰块时状态3的截面结构示意图。

图6为本发明一个实施例装配铁磁抗衰片、永磁抗衰块、热膨胀层时状态1的截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：参阅图1至图5，一种耐高温防冷冻式MPP管，包括管体1，在所述管体1上开设有沿管体1径向贯穿管壁的导流通道，在所述导流通道内设有导流管2，所述导流管2的外壁与导流通道的内壁相互紧贴；以便于保证管体1的封闭性及可靠性；在所述管体1的外壁设置散热腔室3，该散热腔室3与管体1外部的环境接触的表面形成散热面31；在所述管体1的内壁设置吸热腔室4，该吸热腔室4与管体1内部的环境接触的表面形成吸热面41；散热腔室3与吸热腔室4之间通过至少两个导流管2连通并形成封闭回路，在所述封闭回路内装填冷却液，所述冷却液可以为纯水；所述散热腔室3及吸热腔室4一一配对形成散热单元；所述散热单元在管体1的周向上均布；如图1、2所示。

在所述吸热腔室4内部设有弹性分隔片5，所述弹性分隔片5将吸热腔室4分隔成两个相互独立的分区42，每个分区42均通过导流管2与所述散热腔室3连通；所述弹性分隔片5由双程记忆合金制作而成，双程记忆合金做成的所述弹性分隔片5在高温相、低温相时的形状不同，当弹性分隔片5在低温相形状、高温相形状之间反复形变时，被所述弹性分隔片5分隔而成的两个所述分区42的容积发生反复变化；在所述弹性分隔片5上还设有单向导流开关6，所述单向导流开关6可以有多种结构，可以是机械开关，也可以是温控开关或压力控制开关；在本实施例中，所述单向导流开关6包括一个导流孔、一个轴接于导流孔孔边的开关片，开关片绕转轴往复旋转时正对封堵导流孔或与导流孔存在空隙；以此实现在弹性分隔片5反复变形时，单向导流开关6周期性的定向开合，进而控制冷却液定向流动。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1.所述“贯穿管壁的导流通道”可以是导流通道沿管体1径向贯穿管体1，也可以是非径向的贯穿，导流通道也可以是弯曲的，只需保证导流通道的两个孔端分别从管体1的内外壁露出，均属于导流通道“贯穿管壁”。

2.“管体1外部的环境”是指管体1外部的空气、土壤、水体等环境，散热腔室3与除管体1之外其它物质接触的表面形成散热面31。

3.“腔室”可以是固定形状的壳体，也可以是形状可变的囊体；只要能够容纳冷却液即可。

4.“管体1内部的环境”是指管体1内部的空气、电缆、电线等物质；吸热腔室4与除管体1外其它物质接触的表面形成吸热面41；该吸热面41能够直接吸收管体1内部积蓄的热量；而吸热腔室4除吸热面41外的其它表面与管体1内壁接触，同样能够吸收管体1内壁的热量。

5.“容积发生反复变化”是指：在温度升高超过“变态温度”时，弹性分隔片5从低温相形状向高温相形状转变，弹性分隔片5形状改变，弯曲程度、弯曲方向改变，此时弹性分隔片5形变过程中从一个分区42向另一分区42挤压，于是两个分区42的容积大小发生变化；当温度降低低于“变态温度”时，弹性分隔片5从高温相形状向低温相形状转变，弹性分隔片5形变过程倒放，两个分区42的容积大小反向变化。

管体1内温度较低时，弹性分隔片5处于低温相形状，呈状态1，如图3所示；电缆工作时在管体1内壁积蓄热量，吸热腔室4持续吸热而升温；当吸热腔室4内的温度高于弹性分隔片5的“变态温度”时，弹性分隔片5发生形变并从一个分区42向另一分区42形变挤压，此时为状态2，如图4所示，此时两个分区42的容积改变；由于单向导流开关6仅能够单向导流，可以假定在弹性分隔片5从低温相向高温相形变过程中，单向导流开关6保持关闭，此时各分区42中冷却液通过各自的导流管2流入、流出散热腔室3，如图4中箭头所示；于是温度较高的冷却液进入散热腔室3，而温度较低的冷却液从散热腔室3进入吸热腔室4，并对弹性分隔片5降温，促使弹性分隔片5上的温度低于“变态温度”；于是弹性分隔片5再次发生形变，从该分区42反向形变向原分区42移动；此时两个分区42的容积再次改变；在弹性分隔片5从高温相向低温相形变过程中，单向导流开关6打开，此时为状态3，如图5所示；于是两个分区42中的冷却液直接通过单向导流开关6相互对流，如图5中虚线箭头所示；于是散热腔室3的温度降低；方便再次从电缆处吸收热量；此时完成一个换热循环。

在本实施例中，所述吸热腔室4的容积大于散热腔室3的容积，所述吸热面41的表面积小于散热面31的表面积；吸热腔室4容积较大时，能够使得散热腔室3中温度较低的冷却液充分进入吸热腔室4，从而充分换热；散热面31的表面积较大能够有效提高散热效率。

此外，由于双程记忆合金在使用一段时间后容易发生形变衰减，即形状记忆效果逐渐减弱；为此，在本发明的一个实施例中，如图6所示，在所述弹性分隔片5上还设有铁磁抗衰片，铁磁抗衰片厚度尺寸较小，且安装位置容易理解，为使图示清晰，在图中为标注；在两个所述分区42上分别设有与所述铁磁抗衰片配对的永磁抗衰块71；当弹性分隔片5从低温相形状形变至高温相形状并向一个分区42挤压时，所述铁磁抗衰片与该分区42的永磁抗衰块71通过磁力相互吸引，从而加深弹性分隔片5高温相形状的形变程度，如图6与图3中弹性分隔片5的形变幅度对比；当弹性分隔片5从低温相形状形变至高温相形状时，弹性分隔片5向另一分区42形变挤压，此时弹性分隔片5上的铁磁抗衰片与该“另一分区42”上的永磁抗衰片再次通过磁力相互作用，从而加深弹性分隔片5低温相形状的形变程度；该结构能够有效延缓弹性分隔片5在高低温相形变时的形变量衰减，进而延长使用寿命。

此外，在本发明的一个实施例中，如图6所示，所述散热腔室3由形状固定的壳体做成，所述吸热腔室4由形状可变的囊体做成；在所述散热腔室3内壁设有热膨胀层8；当吸热腔室4中高温的冷却液进入散热腔室3时，热膨胀层8膨胀、体积变大，促使封闭回路内的液压增大，于是吸热腔室4形变、向外凸起，此时吸热面41与管体1内部电缆的接触面增大、接触力更大，吸热面41更贴近电缆、热交换面积更大，从而提升吸热效率；当外界温度较低时，散热腔室3温度降低，吸热腔室4因液压降低体积缩小，此时吸热腔室4与电缆之间形成中空层，对电缆起到隔温、保温效果，有效避免管体1过度受冻开裂，提高管体1的抗冻效果；同时，随着吸热腔室4的容积缩小，弹性分隔片5能够更高效的驱动冷却液流动，从而提高散热效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种耐高温防冷冻式MPP管，包括管体，其特征在于：在所述管体上开设有贯穿管壁的导流通道，在所述导流通道内设有导流管；在所述管体的外壁设置散热腔室，该散热腔室与管体外部的环境接触的表面形成散热面；在所述管体的内壁设置吸热腔室，该吸热腔室与管体内部的环境接触的表面形成吸热面；散热腔室与吸热腔室之间通过至少两个导流管连通并形成封闭回路，在所述封闭回路内装填冷却液；在所述吸热腔室内部设有弹性分隔片，所述弹性分隔片将吸热腔室分隔成两个相互独立的分区，每个分区均通过导流管与所述散热腔室连通；所述弹性分隔片由双程记忆合金制作而成，双程记忆合金做成的所述弹性分隔片在高温相、低温相时的形状不同，当弹性分隔片在低温相形状、高温相形状之间反复形变时，被所述弹性分隔片分隔而成的两个所述分区的容积发生反复变化；在所述弹性分隔片上还设有单向导流开关。

2.根据权利要求1所述的耐高温防冷冻式MPP管，其特征在于：所述散热腔室及吸热腔室一一配对形成散热单元；所述散热单元在管体的周向上均布。

3.根据权利要求1所述的耐高温防冷冻式MPP管，其特征在于：所述吸热腔室的容积大于散热腔室的容积，所述吸热面的表面积小于散热面的表面积。

4.根据权利要求1所述的耐高温防冷冻式MPP管，其特征在于：所述单向导流开关包括一个导流孔、一个轴接于导流孔孔边的开关片，开关片绕转轴往复旋转时正对封堵导流孔或与导流孔存在空隙；以此实现在弹性分隔片反复变形时，单向导流开关周期性的定向开合。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的耐高温防冷冻式MPP管，其特征在于：在所述弹性分隔片上设有铁磁抗衰片，在两个所述分区上分别设有与所述铁磁抗衰片配对的永磁抗衰块。

6.根据权利要求5所述的耐高温防冷冻式MPP管，其特征在于：所述散热腔室由形状固定的壳体做成，所述吸热腔室由形状可变的囊体做成；在所述散热腔室内壁设有热膨胀层（ 8） 。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的耐高温防冷冻式MPP管，其特征在于：所述散热腔室由形状固定的壳体做成，所述吸热腔室由形状可变的囊体做成；在所述散热腔室内壁设有热膨胀层（ 8） 。

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