CN114321511B - 一种毛细管缠绕保温塑料管道及其制备方法 - Google Patents

一种毛细管缠绕保温塑料管道及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种毛细管缠绕保温塑料管道及其制备方法,本申请管道包括内层管、缠绕层和外层管,内层管为挤出成型的PERT内层管,缠绕层为缠绕设置在PERT内层管的外管壁上的毛细管,缠绕层的层数至少为一层;外层为挤出成型且包覆在缠绕层外面的PERT外层管;其中,毛细软管选自PC管、ABS管、PA管、PU管中的一种,其尺寸为外径1~3mm且壁厚0.2~1mm。本申请提供的毛细管缠绕保温塑料管道,是由三层结构复合构成,内外层均可选择耐高温的PERT I型或者II型,中间的缠绕层采用毛细管按照一定缠绕角度、一定张力进行缠绕一定层数,毛细管不仅能提供很高的强度和刚度,且毛细管的管内空气还能够起到隔热的作用,从而提高复合管输送热水时的热交换效率。

Description

一种毛细管缠绕保温塑料管道及其制备方法
技术领域
本发明属于中深层地热管道领域以及油田管道领域,具体涉及一种毛细管缠绕保温塑料管道及其制备方法。
背景技术
在中深层地热领域,需要在几千米的井下抽取热水,然后进行提取水的热量用于供暖,所以出口温度越大,热交换效率也就越高,在地下高达90℃的水温条件下,管材除了需要具有很高的耐热性,不至于在高温下变软、性能变差以外,还需要具有很好的保温性能,减少在输送过程中的热损失。实壁管的保温性能较差,水的出口温度在40℃左右,很难再得到提升,发泡管的耐内外压性能较差,在中深层地下水中,泡层容易受到挤压而使管材出现问题。
发明内容
针对现有技术的中深层地热管道存在的保温、耐压性能不足的技术问题,本申请的目的在于提供一种毛细管缠绕保温塑料管道及其制备方法。
所述的一种毛细管缠绕保温塑料管道,包括内层管、缠绕层和外层管,内层管为挤出成型的PERT内层管,缠绕层为缠绕设置在PERT内层管的外管壁上的毛细管,缠绕层的层数为一层;外层为挤出成型且包覆在缠绕层外面的PERT外层管;其中,毛细软管的材质为极性材料,例如选自PC管、ABS管、PA管或PU管等,其尺寸为外径1~3mm且壁厚0.2~1mm。
进一步地,PERT内层管外表面包覆一层热熔胶之后再设置缠绕层,即内层管与缠绕层之间还设置有一层热熔胶。
进一步地,所述PERT内层管或PERT外层管均可以采用耐高温的PERT I型或者II型,PERT内层管的壁厚为5~12mm,PERT外层管的壁厚为0.8~1.2mm,优选为1mm。
进一步地,所述的一种毛细管缠绕保温塑料管道,该管道的整体规格为dn110SDR11或dn160 SDR9。
所述的毛细管缠绕保温塑料管道的制备方法,制备方法中采用的加工设备包括:挤出设备、缠绕设备,包覆设备。
缠绕设备包括两个缠绕机组和一个挤出机用于挤出热熔胶,热熔胶挤出温度为60~80℃。
包覆设备包括包覆机和烘箱,烘箱温度为80℃~120℃。
所述的毛细管缠绕保温塑料管道的制备方法,包括以下步骤:
1)将PERT内层管原料利用单螺杆挤出机熔融挤出,机筒区温度为185~200℃,模头区温度为195~200℃,然后经过真空定径,冷却;
2)在冷却后的PERT内层管外侧先挤出包覆一层热熔胶,然后在热熔胶的外侧缠绕毛细管,将毛细管按照一定缠绕角度、一定张力进行缠绕,毛细管之间并排缠绕且贴合接触,即毛细管相互之间没有间距;
3)步骤2)所得缠绕固定后的管材经烘箱加热,烘箱加热的温度为80℃~120℃,然后通过包覆机在管材的外侧包覆一层PERT外层管,包覆机温度设定为185-195℃;
4)将步骤3)包覆结束的管材冷却,牵引切割,下线。
进一步地,步骤2)中,热熔胶挤出温度为135-150℃,热熔胶为PE-g-MAH或PE-g-MMA,热熔胶在PERT内层管外侧的厚度为0.5~1mm。
进一步地,步骤2)中,毛细管沿PERT内层管的纵向缠绕角度为30.5°~44.5°,缠绕张力为7~18N;毛细管的缠绕层数为1层。
本申请取得的有益效果是:
本申请提供的毛细管缠绕保温塑料管道,是由三层结构复合构成,内外层均可选择耐高温的PERT I型或者II型,中间的缠绕层采用毛细管按照一定缠绕角度、一定张力进行缠绕,毛细管不仅能够提供很高的强度和刚度,而且毛细管的管内空气还能够起到隔热的作用,提高复合管的保温效果,从而提高复合管输送热水时的热交换效率。
附图说明
图1为本申请制备毛细管缠绕保温塑料管道的工艺流程图;
图2为本申请毛细管缠绕保温塑料管道的结构示意图;
图2中:1-PERT外层管,2-毛细管,3-PERT内层管。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,但本发明的保护范围并不限于此。
实施例:对照图2
一种毛细管缠绕保温塑料管道,包括内层管、缠绕层和外层管,内层管为挤出成型的PERT内层管3,缠绕层为缠绕设置在PERT内层管的外管壁上的毛细管2,缠绕层的层数为一层;外层为挤出成型且包覆在缠绕层外面的PERT外层管1;其中,毛细软管选自PC管、ABS管、PA管、PU管中的一种,其尺寸为外径1~3mm且壁厚0.2~1mm。
进一步地,PERT内层管外表面包覆一层热熔胶之后再设置缠绕层,即内层管与缠绕层之间还设置有一层热熔胶。
所述PERT内层管或PERT外层管采用耐高温的PERT I型或者II型,PERT内层管的壁厚为5~12mm,PERT外层管的壁厚为0.8~1.2mm,优选为1mm。
上述复合管道的整体规格为dn110 SDR11或dn160 SDR9。
所述的毛细管缠绕保温塑料管道的制备方法(工艺流程见图1),包括以下步骤:
1)将PERT内层管原料利用单螺杆挤出机熔融挤出,机筒区温度为185~200℃,模头区温度为195~200℃,然后经过真空定径,冷却;
2)在冷却后的PERT内层管外侧先挤出包覆一层热熔胶,热熔胶挤出温度为135-150℃,热熔胶为PE-g-MAH或PE-g-MMA,热熔胶在PERT内层管外侧的厚度为0.5~1mm。然后在热熔胶的外侧缠绕毛细管,将毛细管按照一定缠绕角度、一定张力进行缠绕一定层数,同层的毛细管之间并排缠绕且贴合接触;
3)步骤2)所得缠绕固定后的管材经烘箱加热,烘箱加热的温度为80℃~120℃,然后通过包覆机在管材的外侧包覆一层PERT外层管,包覆机温度设定为190℃;
4)将步骤3)包覆结束的管材冷却,牵引切割,下线。
进一步地,步骤2)中毛细管沿PERT内层管的纵向缠绕角度为30.5°~44.5°,缠绕张力为7~18N,同层的毛细管之间并排缠绕且贴合接触;毛细管的缠绕层数为1层。
实施例1:
制备毛细管缠绕保温塑料管道,过程如下:
步骤一:将原料通过挤出机熔融挤出,单螺杆挤出机挤出PERT II型管材,机筒区温度为185~190℃,模头区温度为195~200℃,经过真空定径,真空度为0.1MPa,冷却;
步骤二:冷却后的内层管经过缠绕设备,在内管外侧先挤出包覆一层热熔胶,热熔胶为PE-g-MAH,热熔胶的包覆厚度为1mm。毛细管选用dn3*en1规格的PA管(即毛细管的外径3mm且壁厚1mm),毛细管沿管材的纵向缠绕角度为30°,缠绕张力设定为10N,毛细管之间并排缠绕且贴合接触,毛细管缠绕层的层数为一层。
步骤三:缠绕固定后的管材经烘箱加热,烘箱加热温度为100℃,然后外包覆一层PERT II型管材,包覆机温度设定为190℃。
步骤四:包覆结束的管材冷却,牵引切割,下线。
实施例1制得的塑料管道的整体规格为Dn110 SDR11,内层管壁厚5mm,外层管壁厚1mm。
实施例2:
制备毛细管缠绕保温塑料管道,过程如下:
步骤一:将原料通过挤出机熔融挤出,单螺杆挤出机挤出PERT II型管材,机筒区温度为185~190℃,模头区温度为195~200℃,经过真空定径,真空度为0.1MPa,冷却;
步骤二:冷却后的内层管经过缠绕设备,在内管外侧先挤出包覆一层热熔胶,热熔胶为PE-g-MAH,热熔胶的包覆厚度为1mm。毛细管选用dn2*en0.5规格的PU管(即毛细管的外径2mm且壁厚0.5mm),毛细管沿管材的纵向缠绕角度为36°,缠绕张力设定为13N,毛细管之间并排缠绕且贴合接触。
步骤三:缠绕固定后的管材经烘箱加热,烘箱加热温度为100℃,然后外包覆一层PERT II型管材,包覆机温度设定为190℃。
步骤四:包覆结束的管材冷却,牵引切割,下线。
实施例2制得的塑料管道的整体规格为Dn110 SDR11,内层管壁厚6mm,外层管壁厚1mm。
实施例3:
制备毛细管缠绕保温塑料管道,过程如下:
步骤一:将原料通过挤出机熔融挤出,单螺杆挤出机挤出PERT II型管材,机筒区温度为185~190℃,模头区温度为195~200℃,经过真空定径,真空度为0.1MPa,冷却;
步骤二:冷却后的内层管经过缠绕设备,在内管外侧先挤出包覆一层热熔胶,热熔胶为PE-g-MAH,热熔胶的包覆厚度为1mm。毛细管选用dn3*en1规格的PU管(即毛细管的外径3mm且壁厚1mm),毛细管沿管材的纵向缠绕角度为45°,缠绕张力设定为7N,毛细管之间并排缠绕且贴合接触。
步骤三:缠绕固定后的管材经烘箱加热,烘箱加热温度为100℃,然后外包覆一层PERT II型管材,包覆机温度设定为190℃。
步骤四:包覆结束的管材冷却,牵引切割,下线。
实施例3制得的塑料管道的整体规格为Dn160 SDR9,内层管壁厚12mm,外层管壁厚1mm。
应用实施例1:
实施例1~3制备的塑料管道,分别测试其耐热保温性能和耐外压性能。
测试耐热保温性能的方法为:将工厂内多个水箱拼接起来形成一个大的长水箱,大的长水箱中持续通入45℃的温水,同时对大水箱按照与进水相同的流量向外排水,使得大水箱内维持水温45℃的水浴环境。将塑料管道截成20m长度,然后将塑料管道放置于大水箱的水温45℃水浴环境中,塑料管道的进口和出口从水浴环境中稍稍伸出。然后向塑料管道的进口持续通入90℃的热水,热水在塑料管道中满管流动,热水在塑料管道中的停留时间约为40s,塑料管道的出口排出温水,塑料管道的出口排水持续稳定10min后,测试塑料管道的出口温度。
测试塑料管道的耐外压性能检测标准为ASTM D 2924。
实施例1~3制备的塑料管道的规格,以及按照上述方法测试的性能测试结果汇总于表1中。
表1
另外,以实施例1的步骤一制备的PERT II型管材作为空管对照。该空管按照上述方法进行性能测试时,空管的入口热水温度90℃,热水在空管中满管流动,热水在空管中的停留时间约为40s,空管的出口连续排水稳定10min后,测试空管出口温度约为50℃。
按照ASTM D 2924的耐压测试标准,其耐外压能力为2MPa。
本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举,本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。

Claims (7)

1.一种毛细管缠绕保温塑料管道,其特征在于包括内层管、缠绕层和外层管,内层管为挤出成型的PERT内层管,缠绕层为缠绕设置在PERT内层管的外管壁上的毛细管,同层的毛细管之间并排缠绕且贴合接触;毛细管的缠绕层数为1层;外层为挤出成型且包覆在缠绕层外面的PERT外层管;其中,毛细管选自PC管、ABS管、PA管、PU管中的一种,其尺寸为外径2~3mm且壁厚0.5~1mm;
所述内层管与缠绕层之间还设置有一层热熔胶;
所述PERT内层管或PERT外层管采用耐高温的PERT I型或者II型;
所述热熔胶为PE-g-MAH或PE-g-MMA,热熔胶的厚度为0.5~1mm;
PERT内层管的壁厚为5~12mm,PERT外层管的壁厚为0.8~1.2mm;
所述毛细管沿PERT内层管的纵向缠绕角度为30.5°~44.5°。
2.如权利要求1所述的一种毛细管缠绕保温塑料管道,其特征在于PERT外层管的壁厚为1mm。
3.如权利要求1所述的一种毛细管缠绕保温塑料管道,其特征在于该管道的整体规格为dn110 SDR11或dn160 SDR9。
4.如权利要求1所述的一种毛细管缠绕保温塑料管道的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
1)将PERT内层管原料利用单螺杆挤出机熔融挤出,机筒区温度为185~200℃,模头区温度为195~200℃,然后经过真空定径,冷却;
2)在冷却后的PERT内层管外侧先挤出包覆一层热熔胶,然后在热熔胶的外侧缠绕毛细管,将毛细管按照一定缠绕角度、一定张力进行缠绕,毛细管之间并排缠绕且贴合接触,毛细管的缠绕层数为1层;
3)步骤2)所得缠绕固定后的管材经烘箱加热,然后通过包覆机在管材的外侧包覆一层PERT外层管,包覆机温度设定为185-195℃;
4)将步骤3)包覆结束的管材冷却,牵引切割,下线。
5.如权利要求4所述的一种毛细管缠绕保温塑料管道的制备方法,其特征在于步骤2)中,热熔胶挤出温度为135-150℃,热熔胶为PE-g-MAH或PE-g-MMA,热熔胶在PERT内层管外侧的厚度为0.5~1mm。
6.如权利要求4所述的一种毛细管缠绕保温塑料管道的制备方法,其特征在于步骤2)中,毛细管沿PERT内层管的纵向缠绕角度为30.5°~44.5°,缠绕张力为7~18N。
7.如权利要求4所述的一种毛细管缠绕保温塑料管道的制备方法,其特征在于步骤3)中,烘箱加热的温度为80℃~120℃。
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