CN114215971B - 一种增强增韧塑料压力复合管及制造该压力复合管的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种增强增韧塑料压力复合管及制造该压力复合管的方法，属于管道技术领域。它解决了现有复合管道管端的强度和韧性不足的技术问题。本增强增韧塑料压力复合管包括管体，所述管体包括自内而外依次布置的内层、纤维增强层和外保护层，所述纤维增强层的轴向两端分别具有沿径向朝内凸起与所述内层限位抵靠或朝外凸起与外保护层限位抵靠的止退凸起，所述止退凸起绕所述纤维增强层呈环形布置。本发明可保证纤维增强层在管体内的覆盖范围和对环形内压的承载能力，避免管端泄漏现象。

Description

一种增强增韧塑料压力复合管及制造该压力复合管的方法
技术领域
本发明属于管道技术领域，涉及一种增强增韧塑料压力管及制造该压力复合管的方法。
背景技术
钢芯管(CFRTP)具有高耐压、高抗冲、高防腐的优点，其融合的塑料和纤维的特性，不但拓宽了塑料管的使用范围，而且更加符合以塑代钢、节能减排和绿色环保的要求。
申请公布号为CN110332401A的中国专利公开一种用于高压管道系统的电熔接头与接口及实施方法，包括内壁敷设电阻丝的热塑性连续纤维带芯层整体层状增强复合管，电熔接头接口包括一个电熔管套、二个塑料短管和连接二个塑料短管的外接连续纤维预浸带增强高压复合管组成，塑料短管与电熔管套熔合组成抗渗透密封承口，外接连续纤维预浸带增强高压复合管外壁与电熔管套熔合组成抗轴向抗拉伸扭曲承口。
上述方案可实现管体快速修补，但其管体内的连续纤维带芯层受到温度变化影响时会产生回缩，导致管体端部的强度和韧性下降，存在泄漏风险。
发明内容
本发明针对现有的技术存在的上述问题，提供一种增强增韧塑料压力管，本发明所要解决的技术问题是：如何提高压力复合管端部的韧性和强度。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种增强增韧塑料压力复合管，包括管体，所述管体包括自内而外依次布置的内层、纤维增强层和外保护层，其特征在于，所述纤维增强层的轴向两端分别具有沿径向朝内凸起与所述内层限位抵靠或朝外凸起与外保护层限位抵靠的止退凸起，所述止退凸起绕所述纤维增强层呈环形布置。
复合管的管体具有自内而外布置的内侧、纤维增强层和外保护层多层结构，内层与管道流体接触，纤维增强层使用纤维材料缠绕形成，提高管体的整体强度和韧性，外保护层可提供保护和保温效果。通过在纤维增强层的轴向两端分别设置径向朝内或朝外凸起呈绕纤维增强层环形布置的止退凸起，这样使止退凸起与内层或外保护层限位抵靠，管体端部的纤维增强层因止退凸起结构的存在使其在管体径向的厚度更大且均匀，从而增大管体端部接合处对水锤效应产生的轴向和环向负载的承受能力，同时纤维增强层受到温度影响而回缩时其端部会因径向尺寸更大的止退凸起而受到限位约束，避免回缩，保证纤维增强层在管体内的覆盖范围和对环形内压的承载能力，避免纤维增强层回缩导致管体端部强度下降出现管体接合处泄漏受损。
在上述的增强增韧塑料压力复合管中，所述外保护层的厚度尺寸大于所述内层的厚度尺寸，所述止退凸起嵌设于该外保护层内。这样使止退凸起朝外设置并与外保护层形成限位，这样利于在提高端部强度的条件下避免因减小内层的厚度造成流体与纤维增强层接触污染的风险。
在上述的增强增韧塑料压力复合管中，所述管体的两端端面上设有将所述纤维增强层端部覆盖的封口环，所述封口环与所述内层和外保护层固连并与所述止退凸起粘合。这样封口环可将管体单元两端露出的纤维增强层密封，避免在管体接合后纤维增强层与流体接触污染，同时封口环还与止退凸起粘合，由于止退凸起径向尺寸相对更大，使其与封口环的粘合稳定性更高，进一步降低了纤维增强层的回缩概率，提高压力复合管端部的韧性和强度。
在上述的增强增韧塑料压力复合管中，所述封口环与所述管体同轴布置，该封口环的外径尺寸与所述外保护层的外径尺寸一致，所述封口环的内径尺寸与所述内层的内径尺寸一致。这样整个管体的内径和外径尺寸一致，在组合使用时保证内腔平滑，保证流体流动的低阻力，同时便于外侧的统一安装布置。
在上述的增强增韧塑料压力复合管中，所述管体有若干个且沿轴向依次同轴接合，相邻两管体的接合处外周面套设有可发热熔融的电熔管件，所述电熔管件同时与相邻两所述管体粘合。这样多个管体同轴组合可延长管体的工作长度，电熔管件与相邻管体的接合处熔融密封，避免泄漏，同时电熔管件自身具有径向厚度，可弥补两管体接合处缺少纤维增强层的强度不足，进而保证压力复合管的强度和韧性。
在上述的增强增韧塑料压力复合管中，所述纤维增强层为碳纤维缠绕层、玻璃纤维缠绕层或克维拉纤维缠绕层。碳纤维缠绕层、玻璃纤维缠绕层或克维拉纤维缠绕层均可使用连续纤维带或纤维绳缠绕形成，充分保证管体良好的强度和韧性。
在上述的增强增韧塑料压力复合管中，所述封口环、内层和外保护层均为PE材料制成。这样封口环、内层和外保护层材料一致，可保证封口环与内层和外保护层的粘合固连效果更加稳定。
一种制造增强增韧塑料压力复合管的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将内部具有纤维增强层的管体套设于金属芯棒的外周面，同时在金属芯棒上套设两个封口环，使两封口环分别布置于管体的两端并与管体的两端面顶靠；
步骤二、分别沿管体轴向自外对两封口环施加压力使封口环与管体端面压紧，同时对管体两端进行加热软化；
步骤三、控制封口环朝管体持续缓慢进给使纤维增强层的两端朝外形变以形成止退凸起，并使封口环与管体端面粘合；
步骤四、冷却管体。
这样金属芯棒支撑内层，当管体受到挤压时纤维增强层会定向朝外侧拱起形成止退凸起，而不会朝内坍塌，同时在压力和温度作用下封口环与管体端面的内层和外保护层粘合固连，将纤维增强层密封在内，管体冷却后固化成型。
在上述制造增强增韧塑料压力复合管的方法中，在步骤四之后对管体两端沿径向凸起的环边进行切削打磨，使管体外径尺寸保持一致。这样管体端部因挤压拱起的多余外保护层去除后使整个管体外缘尺寸一致，利于后续组合装配。
在上述制造增强增韧塑料压力复合管的方法中，对管体两端的加热温度范围为160摄氏度～300摄氏度。这样在此温度条件下能使封口环在压力下与管体端面更有效地粘合，同时使管体端部在保证形状的条件下具有适宜流动性。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
管体端部可充分密封，使纤维增强层免受水源侵蚀；同时避免饮用水受到纤维增强层的污染；同时提高压力复合管端部的韧性和强度，能克服工作过程中阀门开关的水锤的危害。
附图说明
图1是本实施例一的剖面结构示意图。
图2是图1中的A部放大图。
图3是本实施例二的剖面结构示意图。
图中，1、管体；11、内层；12、纤维增强层；121、止退凸起；13、外保护层；
2、封口环；3、电熔管件。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一：
如图1、图2所示，本增强增韧塑料压力复合管包括管体1，管体1包括径向自内而外依次布置的内层11、纤维增强层12和外保护层13，纤维增强层12的轴向两端分别具有沿径向朝外凸起，且呈绕纤维增强层12环形布置的止退凸起121，止退凸起121外保护层13限位抵靠。复合管的管体1具有自内而外的内侧、纤维增强层12和外保护层13三层结构，内层11与管道流体接触，纤维增强层12使用纤维材料缠绕形成，提高管体1的整体强度和韧性，外保护层13可提供保护和保温效果。通过在纤维增强层12的轴向两端分别设置径向朝外凸起呈环形的止退凸起121，使止退凸起121与外保护层13限位抵靠，这样管体1端部的纤维增强层12因止退凸起121结构的存在使其在管体1径向的厚度更大，从而增大管体1端部接合处对水锤效应产生的轴向和环向负载的承受能力，同时纤维增强层12受到温度影响而回缩时其端部会因径向尺寸更大的止退凸起121而受到限位约束，避免回缩，保证纤维增强层12在管体1内的覆盖范围和对环形内压的承载能力，避免纤维增强层12回缩导致管体1端部强度下降出现管体1接合处泄漏受损。作为优选，外保护层13的厚度尺寸大于内层11的厚度尺寸，止退凸起121嵌设于该外保护层13内。这样使止退凸起121朝外设置并与外保护层13形成限位，这样利于在提高端部强度的条件下避免因减小内层11的厚度造成流体与纤维增强层12接触污染的风险。进一步来讲，纤维增强层12沿轴向贯穿管体1两端端面，管体1的两端端面上设有将该纤维增强层12端部覆盖的封口环2，封口环2与内层11和外保护层13固连并与止退凸起121粘合。这样封口环2可将管体1单元两端露出的纤维增强层12密封，避免在管体1接合后纤维增强层12与流体接触污染，同时封口环2还与止退凸起121粘合，由于止退凸起121径向尺寸相对更大，使其与封口环2的粘合稳定性更高，进一步降低了纤维增强层12的回缩概率，提高压力复合管端部的韧性和强度。封口环2与管体1同轴布置，该封口环2的外径尺寸与外保护层13的外径尺寸一致，封口环2的内径尺寸与内层11的内径尺寸一致。这样整个管体1的内径和外径尺寸一致，在组合使用时保证内腔平滑，保证流体流动的低阻力，同时便于外侧的统一安装布置。纤维增强层12为玻璃纤维缠绕层。封口环2、内层11和外保护层13均为PE材料制成。这样封口环2、内层11和外保护层13材料一致，可保证封口环2与内层11和外保护层13的粘合固连效果更加稳定。
实施例二：
如图3所示，本增强增韧塑料压力复合管包括两个实施例一中的管体1且沿轴向依次同轴接合，相邻两管体1的接合处外周面套设有可发热熔融的电熔管件3，电熔管件3同时与相邻两管体1粘合。这样两管体1同轴组合可延长管体1的工作长度，电熔管件3与相邻管体1的接合处熔融密封，避免泄漏，同时电熔管件3自身具有径向厚度，可弥补两管体1接合处缺少纤维增强层12的强度不足，进而保证压力复合管的强度和韧性。
实施例三：
制造增强增韧塑料压力复合管的方法，包括如下步骤：
步骤一：将内部具有纤维增强层12的管体1套设于金属芯棒的外周面，同时在金属芯棒上套设两个封口环2分别布置于管体1的两端与管体1的两端面顶靠；
步骤二：分别沿管体1轴向自外对两封口环2施加压力使封口环2与管体1端面压紧，同时对管体1两端加热软化，加热温度为230摄氏度；
步骤三：控制封口环2朝管体1持续缓慢进给使纤维增强层12的两端朝外形变以形成止退凸起121，并使封口环2与管体1端面粘合；
步骤四：冷却管体1；
步骤五：对管体1两端沿径向凸起的环边进行切削打磨，使管体1外径尺寸保持一致。
这样金属芯棒支撑内层11，当管体1受到挤压时纤维增强层12会定向朝外侧拱起形成止退凸起121，而不会朝内坍塌，同时在压力和温度作用下封口环2与管体1端面的内层11和外保护层13粘合固连，将纤维增强层12密封在内，管体1冷却后固化成型。管体1端部因挤压拱起的多余外保护层13去除后使整个管体1外缘尺寸一致，利于后续组合装配。且在此温度条件下能使封口环2在压力下与管体1端面更有效地粘合，同时使管体1端部在保证形状的条件下具有适宜流动性。
实施例四：本实施例与实施例三基本相同，不同之处在于：对管体1两端加热软化的温度为160摄氏度。
实施例五：本实施例与实施例三基本相同，不同之处在于：对管体1两端加热软化的温度为300摄氏度。
本文中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种增强增韧塑料压力复合管，包括管体(1)，所述管体(1)包括自内而外依次布置的内层(11)、纤维增强层(12)和外保护层(13)，其特征在于，所述纤维增强层(12)的轴向两端分别具有沿径向朝外凸起与外保护层(13)限位抵靠的止退凸起(121)，所述止退凸起绕纤维增强层(12)呈环形布置，该止退凸起(121)任意方向的最大厚度尺寸均大于所述纤维增强层(12)中段的厚度尺寸；所述止退凸起(121)嵌设于该外保护层(13)内；所述管体(1)的两端端面上设有将所述纤维增强层(12)端部覆盖的封口环(2)，所述封口环(2)同时与所述内层(11)和外保护层(13)固连并与所述止退凸起(121)粘合。
2.根据权利要求1所述的增强增韧塑料压力复合管，其特征在于，所述外保护层(13)的厚度尺寸大于所述内层(11)的厚度尺寸。
3.根据权利要求2所述的增强增韧塑料压力复合管，其特征在于，所述封口环(2)与所述管体(1)同轴布置，该封口环(2)的外径尺寸与所述外保护层(13)的外径尺寸一致，所述封口环(2)的内径尺寸与所述内层(11)的内径尺寸一致。
4.根据权利要求2所述的增强增韧塑料压力复合管，其特征在于，所述管体(1)有若干个且沿轴向依次同轴接合，相邻两管体(1)的接合处外围套设有可发热熔融的电熔管件(3)，所述电熔管件(3)同时与相邻两所述管体(1)粘合。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的增强增韧塑料压力复合管，其特征在于，所述纤维增强层(12)为碳纤维缠绕层、玻璃纤维缠绕层或克维拉纤维缠绕层。
6.根据权利要求2所述的增强增韧塑料压力复合管，其特征在于，所述封口环(2)、内层(11)和外保护层(13)均为PE材料制成。
7.一种制造增强增韧塑料压力复合管的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将内部具有纤维增强层(12)的管体(1)套设于金属芯棒的外周面，同时在金属芯棒上套设两个封口环(2)，使两封口环(2)分别布置于管体(1)的两端与管体(1)的两端面顶靠；
步骤二、分别沿管体(1)轴向自外对两封口环(2)施加压力使封口环(2)与管体(1)端面压紧，同时对管体(1)两端进行加热软化；
步骤三、控制封口环(2)朝管体(1)持续缓慢进给使纤维增强层(12)的两端朝外形变以形成止退凸起(121)，并使封口环(2)与管体(1)端面粘合。
8.根据权利要求7所述的制造增强增韧塑料压力复合管的方法，其特征在于，在步骤三之后对管体(1)进行冷却，后对管体(1)两端沿径向凸起的环边进行切削打磨，使管体(1)外径尺寸保持一致。
9.根据权利要求7所述的制造增强增韧塑料压力复合管的方法，其特征在于，对管体(1)两端的加热温度范围为160摄氏度～300摄氏度。
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