CN117570281A - 一种多层全密封绝缘管材及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多层全密封绝缘管材及其制造方法，所述管材包括内管、中间层和外管，中间层材质为橡胶，内管采用具有耐腐蚀功能的材质制成，外管包括依次连接的承口部、直管部和插口部，内管的一端包覆插口部端面、另一端包覆直管部的端面，内管、中间层和外管压紧构成所述管材。制造方法包括：处理外管、制作内管和中间层；将内管、中间层和外管依次从内到外设置；压紧各层；设置两端包边。本发明不锈钢材质的内管作为内衬，避免外管锈蚀污染水质，内衬厚度较小，中间层为橡胶，两端翻边形成密封垫，将内管和外管隔开，杜绝了台阶产生的水流阻力。

Description

一种多层全密封绝缘管材及其制造方法

技术领域

本发明属于管材加工制造技术领域，具体为一种多层全密封绝缘管材及其制造方法。

背景技术

现有技术中，多层管材一般为复合管，复合管广泛用于液体输送管网系统中。使用时，要求管材与液体接触的部位具有良好的防腐性，防止管材因为长期接触到液体导致锈蚀，影响输送液体的品质。现有复合管，一般外层为球墨铸铁管、内层为塑料管，即塑料管作为内衬，内层和外层之间通过复合工艺复合起来。现有复合管的结构一般为承插式结构，金属管的一端为插口端、另一端为承口端。复合管的两端分别设置衬环、紧压内衬和端面，利用两端的衬环分别将插口端和承口端的塑料管压紧在金属管上并对端面进行包覆，防止在使用时复合管的端面长期受到冲刷导致分层。然而，衬环和内衬是独立的，衬环一端压在内衬表面形成台阶，在液体的长期冲刷下，衬环有松动甚至脱落的风险，被输送的液体可能通过松动的衬环渗入复合管端面，污染输送的液体品质。另外，塑料管内衬热膨胀系数和金属外管的膨胀系数区别较大，内管与外管因温度变化会产生一定大小的相互分离的内应力，会使内衬发生分层脱落。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种多层全密封绝缘管材及其制造方法，不锈钢材质的内管作为内衬，将外管与所述管内流通的液体完全隔离，避免外管的锈蚀污染水质，内衬厚度较小，提高了管道输水效率、降低运行能耗，中间层为橡胶，有绝缘性，橡胶的弹性使外管与内管形成相互弹性力，对外管内壁密封，中间层橡胶的两端翻边形成密封垫，密封垫将包边和金属外管隔开，防止接触后不锈钢发生电化学腐蚀，同时防止水渗入外管内壁，包边和内套一体成型或焊接起来，对内套起固定作用，防止水流对内套的端部直接冲击，防止内套受水流冲刷作用被冲走，包边无包边台阶，杜绝了台阶产生的水流阻力，管材输水效率更高，运行能耗更低。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种多层全密封绝缘管材，包括内管、中间层和外管，中间层材质为橡胶，内管采用具有耐腐蚀功能的材质制成，外管包括依次连接的承口部、直管部和插口部，内管的一端包覆插口部端面、另一端包覆直管部的端面，内管、中间层和外管压紧构成所述管材。

作为上述技术方案的进一步改进：

优选的，中间层的一端包覆插口部端面、另一端包覆直管部的端面、中部包覆插口部内壁和直管部内壁。

优选的，内管的一端包覆并压紧插口部端面的中间层、另一端包覆并压紧直管部端面的中间层、中部包覆并压紧插口部和直管部对应的中间层。

优选的，内管包括内套和两个包边，内套和两个包边为一整体。

更优选的，内管的两端分别翻边形成两端的两个包边，内套包覆并压紧插口部和直管部对应的中间层，两个包边分别压紧插口部端面的中间层和直管部端面的中间层。

更优选的，内套的长度小于直管部的长度和插口部的长度之和，内套和两个包边焊接。

更优选的，包边的厚度大于内套的厚度。

更优选的，包边包括一体连接的包边压边和包边翻边，在插口部一端，包边翻边压紧插口部端面上的中间层，包边压边位于所述管材插口部一端内壁上、压紧插口部内壁上的中间层，在承口部一端，包边翻边压紧直管部端面上的中间层，包边压边位于所述管材直管部一端内壁上、压紧直管部内壁上的中间层。

优选的，包边压边的长度不小于20mm。

优选的，外管的材质为金属。

更优选的，外管的材质为球墨铸铁或碳钢。

优选的，中间层的厚度不小于0.2mm，内套的厚度不小于0.1mm。

一种多层全密封绝缘管材的制造方法，用于制造所述的多层管材，包括如下步骤：

步骤S1：处理外管的内壁和外壁、制作内管、制作中间层；

步骤S2：将内管、中间层和外管依次从内到外设置；

步骤S3：将内管和中间层压紧在外管内壁上；

步骤S4：设置内管两端的包边，使一个包边将中间层的一端压紧在插口部端面上、另一个包边将中间层的另一端压紧在直管部端面上。

优选的，步骤S3中，通过旋压成型或者液压成型，使内管紧压在外管内壁。

优选的，步骤S1中，可以整体制作内管，后在步骤S4中，将内管的两端翻边形成包边；或者在步骤S1中，分别单独制作内套和包边，后在步骤S4中，将内套和包边焊接起来。

本发明的有益效果是：

(1)耐腐蚀材质的内管作为内衬，将外管与所述管内流通的液体完全隔离，有效阻止外管发生锈蚀，起到较好的防腐作用，提高了管材的使用寿命，避免外管的锈蚀污染水质，提高了液体输送性能。

(2)耐腐蚀材质的内管作为内衬，与塑料管内衬相比，杜绝了复合时因内衬塑受热熔化产生的内表面褶皱、凹凸不平等缺陷，提高了所述管材内表面平整度，内衬厚度较小，提高了管道输水效率、降低运行能耗。

(3)耐腐蚀金属材质的内管作为内衬，与塑料管内衬相比，管材可应用于输送高温液体介质。

(4)中间层为橡胶，有绝缘性，将内管和外管完全隔开，防止外管和内管接触导致内管发生电化学腐蚀，同时杜绝了中间层使用普通液态胶水流动造成的胶层不均，以及内衬与外层金属管未粘结而直接接触发生电化学腐蚀，还克服了普通胶水易老化、绝缘性差等问题，橡胶的弹性使金属外管与内管形成相互弹性力，对金属外管内壁密封，可防止水与金属外管内壁接触造成管壁锈蚀。

(5)中间层橡胶起到整体全密封的效果，其两端翻边形成密封垫，密封垫将包边和金属外管隔开，防止接触后包边发生电化学腐蚀，同时防止水渗入外管内壁，对水质造成污染，无需再单独安装密封垫，密封垫和中间层一体，密封效果更好，

(6)包边作为内管一部分，包边和内套一体成型或焊接起来，对内套起固定作用，防止水流对内套的端部直接冲击，防止内套受水流冲刷作用被冲走。

(7)内套和包边焊接的情况，由于两者可分别独立制作，可选择包边的厚度大于内套，提高了包边的刚度和密封垫的密封效果以及对内套的固定作用，减少管道漏损，使包边不易变形，无需提高内套的厚度，降低了生产成本，且便于管材的安装。

(8)与在管材两端的内衬上再安装衬环的工艺相比，本方案的包边和内管不会形成台阶，杜绝了台阶产生的水流阻力，管材输水效率更高，运行能耗更低。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图。

图2是本发明实施例二的结构示意图。

图3是图2的A处放大示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

实施例一

一种多层全密封绝缘管材，如图1所示，包括内管2、中间层3和外管1，内管2、中间层3和外管1压紧构成所述管材。内管2包括内套21和两个包边22，内套21和两个包边22为一整体。内套21为圆筒状，内套21、中间层3和外管1从内到外依次套接。

外管1包括沿着其轴线方向依次连接的承口部11、直管部12和插口部13，即承口部11、直管部12和插口部13共中心线。直管部12和插口部13都为圆筒状，插口部13远离直管部12的一端沿圆周方向设有倒角。承口部11内表面设有阶梯和/或凹槽，即承口部11可视为由多个内径不同的筒状结构依次连接而成。本实施例中，承口部11的内壁设有阶梯，其中，最靠近直管部12的阶梯的内壁为圆台的外侧面，即从承口部11朝着直管部12的方向，此阶梯的内径逐渐增大，相当于一个喇叭口，此设置是为了给与其连接的相邻的多层管材提供一个偏转角度，即允许一根多层管材的中心线和与其连接的相邻的多层管材的中心线处于相交状态，而不是重合状态，这是为了允许一定的安装误差，便于实际的操作。

其中，外管1的材质为金属，优选球墨铸铁或碳钢。较佳的，承口部11、直管部12和插口部13一体铸造成型，或者直管部12和插口部13作为管身一体成型，所述管身和承口部11分别制造后焊接起来。插口部13的内径、外径、厚度分别和直管部12的内径、外径、厚度基本相等。

内管2采用具有耐腐蚀功能的材料制成，包括但不限于不锈钢、钛、复合材料，优选不锈钢。内管2的一端覆盖直管部12的靠近插口部13一端的端面，内管2的中部覆盖直管部12的内壁和插口部13的内壁，内管2的另一端覆盖插口部13的端面。具体的，内套21覆盖直管部12内壁和插口部13内壁，一个包边22覆盖插口部13的端面，另一个包边22覆盖直管部12的端面。由上可知，内管2上无孔洞，为连续介质，可以完整包覆直管部12的端部和内壁以及插口部13的内壁和端面。

中间层3的材质为橡胶，中间层3位于内管2和外管1之间。和内管2相似，中间层3的中部覆盖直管部12内壁和插口部13内壁，中间层3的一端覆盖插口部13的端面，中间层3的另一端覆盖直管部12的端面。中间层3的中部位于内套21和管身(直管部12和插口部13)之间，中间层3的一端位于插口部13端面和一个包边22之间、中间层3的另一端位于直管部12的端面和另一个包边22之间。如此，中间层3将内管2和外管1完全隔开。中间层3的两端还相当于密封垫，防止管道内液体与插口部13端面或直管部12端面接触，液体渗入外管1的内壁，造成外管1内壁腐蚀，并污染输送液体。

内套21的外径略小于外管1的内径，内套21的厚度不小于0.1mm。

内套21的主要功能是防腐，厚度不宜大，通过大量焊接试验表明，在光纤激光焊接工艺条件下，不锈钢板在最小0.1mm的壁厚下，可获得焊接强度高、变形量小的焊缝。

中间层3的壁厚不小于0.2mm。中间层3还作为绝缘层，需要一定的厚度使外管1和内套21之间产生绝缘效果，电火花试验试验表明，在中间层3厚度不小于0.2mm时，可稳定获得性能较好的绝缘性。

中间层3的内径略大于内管2的外径，中间层3的外径略小于外管1的内径，中间层3的长度与内套21的长度基本一致。

本实施例中，内套21的厚度和包边22的厚度相等。内套21的两端分别和两个包边22一体连接，将内管2的两端分别翻边形成两端的两个包边22和中部的内套21。

一种多层全密封绝缘管材的制造方法，用于制造所述管材，包括如下步骤：

步骤S1：处理外管1的内壁和外壁、制作内管2、制作中间层3。

本步骤中，处理外管1的内壁和外壁的方法为先对外管1内壁进行打磨，再对内壁和外壁进行喷砂或抛丸。利用内磨机对外管1内壁打磨，将管内壁打磨平整，去除表面氧化皮、浮渣和锈迹等。或者，将内壁打磨平整后，利用激光清洗机清洗管内壁，深度去除管内壁氧化皮和锈迹。喷砂或抛丸时，去除内外壁灰尘、氧化皮、锈迹，管内外壁喷砂成磨砂面。

制作内管2包括如下步骤：

S11：将不锈钢片加工成环形或说厚度很薄的圆筒形，完成卷圆。本步骤中，通过卷圆机(可采用本申请人专利2020114372537中的卷圆机技术方案)进行卷圆。

S12：将完成卷圆的不锈钢片裁剪下来后焊接为圆筒形。本步骤中，如果步骤S11得到的是单个卷圆，其长度大于内管2的长度，则利用氩弧焊机或激光焊机进行直缝焊接，焊缝从内管2的一端延伸至另一端。如果步骤S11得到的是多个呈螺旋状连接的卷圆，则利用螺旋缝焊接机将多个呈螺旋状连接的卷圆依次焊接起来形成一个厚度很薄的圆筒形。

较佳的，步骤S12得到的不锈钢圆管的长度不小于最终加工完成的所述管材的内管2的长度。具体的，步骤S12得到的不锈钢圆管的长度不小于直管部12的长度、插口部13的长度、两个包边22长度之和。

步骤S2：将内管2、中间层3和外管1依次从内到外设置。

本步骤中，先将橡胶板卷在内管2外壁上，再利用胶粘剂对橡胶拼缝进行粘结，然后再将套接有橡胶的内管2套入外管1内。或者将橡胶管套在内管2外壁上再整体套入外管1内。

步骤S3：将内管2和中间层3压紧在外管1上。

可通过旋压成型或者液压成型完成本步骤。旋压成型时，利用管材旋压机将内管2旋压，使内衬不锈钢材质的内套21、中间层3、外管1依次贴紧。液压成型时，将穿入外管1的内管2的两端密封，管内注水加压，使内套21、中间层3、外管1依次贴紧。

步骤S4：内管2和中间层3的两端翻边。

在步骤S2中，将中间层3长度设置为和内管2一样长且两端分别平齐。对于插口部13一端，直接使用压边装置对超出插口部13端面的内管2进行压边，则会一起将超出插口部13端面的中间层3同步进行翻边，使超出插口部13端面的中间层3被夹紧在插口部13端面和超出插口部13端面的内管2之间、形成密封垫。对于靠近承口部11一端的内管2进行同样操作，使超出直管部12端面的中间层3被夹紧在直管部12端面和超出直管部12端面的内管2之间、形成密封垫。内管2的两端翻边分别形成两个包边22，本步骤中，利用现有的管材翻边机进行翻边操作。

步骤S5：顶紧包边22、修边。

本步骤中，将管材两端不锈钢翻边(即包边22)用顶紧装置顶紧在插口部13端面和直管部12端面上。将管材两端多余的橡胶和不锈钢修除干净。

完成上述步骤后，对管材外壁喷漆或涂塑或其他方式进行外防腐处理。

实施例二

与实施例一不同的是，如图2和3所示，本实施例中，包边22不是由内管2翻边形成，而是单独制作而成，后和内套21焊接，共同形成内管2，即内套21的两端分别和两个包边22焊接。包边22和内套21材质相同，都为耐腐蚀材质，优选不锈钢。

本实施例中，内套21的长度小于直管部12的长度和插口部13的长度之和，内套21两端分别和两个包边22的焊接处B(焊缝)位于所述管材内壁上。

包边22包括一体连接的包边压边221和包边翻边222，包边压边221可视为厚度较薄的圆筒状，包边翻边222为圆环状。包边翻边222的内径和包边压边221的内径相等，包边翻边222的外径大于包边压边221的外径。包边压边221和包边翻边222共中心线。在插口部13一端，包边翻边222位于插口部13一端端面上、压紧插口部13端面上的橡胶层一端，包边压边221位于所述管材插口部13一端内壁上、压紧插口部13内壁上的橡胶层。在承口部11一端，包边翻边222位于直管部12一端端面上、压紧直管部12端面上的橡胶层一端，包边压边221位于所述管材直管部12一端内壁上、压紧直管部12内壁上的橡胶层。

本实施例中，包边22的厚度大于内套21的厚度。

本实施例中，包边压边221的长度H不小于20mm。

基于上述结构，本实施例的制造方法和实施例一不同，所述制造方法包括以下步骤。

骤S1：处理外管1的内壁和外壁、制作内套21、制作包边22、制作中间层3。

利用卷圆机制作包边22，包边22包括包边压边221和包边翻边222。包边22内径和内套21的内径基本相等，包边22的厚度大于内套21的厚度。

步骤S2：将内套21、中间层3和外管1依次从内到外设置。

步骤S3：将内管2和中间层3压紧在外管1上。

步骤S4：将两个包边22分别套入插口部13一端和直管部12靠近承口部11的一端，将内套21的两端分别和两个包边22焊接。

最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种多层全密封绝缘管材，其特征在于，包括内管(2)、中间层(3)和外管(1)，中间层(3)材质为橡胶，内管(2)采用具有耐腐蚀功能的材质制成，外管(1)包括依次连接的承口部(11)、直管部(12)和插口部(13)，内管(2)的一端包覆插口部(13)端面、另一端包覆直管部(12)的端面，内管(2)、中间层(3)和外管(1)压紧构成所述管材。

2.根据权利要求1所述的多层管材，其特征在于：中间层(3)的一端包覆插口部(13)端面、另一端包覆直管部(12)的端面、中部包覆插口部(13)内壁和直管部(12)内壁。

3.根据权利要求2所述的多层管材，其特征在于：内管(2)的一端包覆并压紧插口部(13)端面的中间层(3)、另一端包覆并压紧直管部(12)端面的中间层(3)、中部包覆并压紧插口部(13)和直管部(12)对应的中间层(3)。

4.根据权利要求3所述的多层管材，其特征在于：内管(2)包括内套(21)和两个包边(22)，内套(21)和两个包边(22)为一整体。

5.根据权利要求4所述的多层管材，其特征在于：内管(2)的两端分别翻边形成两端的两个包边(22)，内套(21)包覆并压紧插口部(13)和直管部(12)对应的中间层(3)，两个包边(22)分别压紧插口部(13)端面的中间层(3)和直管部(12)端面的中间层(3)。

6.根据权利要求4所述的多层管材，其特征在于：内套(21)的长度小于直管部(12)的长度和插口部(13)的长度之和，内套(21)和两个包边(22)焊接。

7.根据权利要求6所述的多层管材，其特征在于：包边(22)的厚度大于内套(21)的厚度。

8.根据权利要求6所述的多层管材，其特征在于：包边(22)包括一体连接的包边压边(221)和包边翻边(222)，在插口部(13)一端，包边翻边(222)压紧插口部(13)端面上的中间层(3)，包边压边(221)位于所述管材插口部(13)一端内壁上、压紧插口部(13)内壁上的中间层(3)，在承口部(11)一端，包边翻边(222)压紧直管部(12)端面上的中间层(3)，包边压边(221)位于所述管材直管部(12)一端内壁上、压紧直管部(12)内壁上的中间层(3)。

9.根据权利要求8所述的多层管材，其特征在于：包边压边(221)的长度不小于20mm。

10.根据权利要求1所述的多层管材，其特征在于：外管(1)的材质为金属。

11.根据权利要求10所述的多层管材，其特征在于：外管(1)的材质为球墨铸铁或碳钢。

12.根据权利要求3所述的多层管材，其特征在于：中间层(3)的厚度不小于0.2mm，内套(21)的厚度不小于0.1mm。

13.一种多层全密封绝缘管材的制造方法，用于制造权利要求1～12任一所述的多层管材，其特征在于：包括如下步骤：

步骤S1：处理外管(1)的内壁和外壁、制作内管(2)、制作中间层(3)；

步骤S2：将内管(2)、中间层(3)和外管(1)依次从内到外设置；

步骤S3：将内管(2)和中间层(3)压紧在外管(1)内壁上；

步骤S4：设置内管(2)两端的包边(22)，使一个包边(22)将中间层(3)的一端压紧在插口部(13)端面上、另一个包边(22)将中间层(3)的另一端压紧在直管部(12)端面上。

14.根据权利要求13所述的制造方法，其特征在于：步骤S3中，通过旋压成型或者液压成型，使内管(2)紧压在外管(1)内壁。

15.根据权利要求13所述的制造方法，其特征在于：步骤S1中，可以整体制作内管(2)，后在步骤S4中，将内管(2)的两端翻边形成包边(22)；或者在步骤S1中，分别单独制作内套(21)和包边(22)，后在步骤S4中，将内套(21)和包边(22)焊接起来。