CN209213215U - 一种增强聚乙烯压力管及压力管线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种增强聚乙烯压力管及压力管线，压力管包括管体、设置在管体两端的连接结构A、连接结构B，管体包括由内至外的内衬层、中间增强层、外保护层和位于它们之间的粘接层；内衬层、外保护层为高密度聚乙烯层；中间增强层包括由超高分子量聚乙烯纤维沿纤维带长、宽方向编织成的增强纤维带按其长度方向垂直管体轴线缠绕在该粘接层外侧；相邻压力管的连接结构A、连接结构B配合实现管体间连接构成管线；压力管线包括多段上述压力管，通过连接装置和密封件连接而成。本实用新型的管体强度高、塑性好、耐腐蚀、耐磨损、抗爆裂，满足大直径压力管制造。

Description

一种增强聚乙烯压力管及压力管线

技术领域

本实用新型涉及一种增强聚乙烯压力管结构，还涉及该增强聚乙烯压力管的制造方法。

背景技术

大、中直径压力管(通常直径在800-2000mm范围、工作压力在0.4-1.6MPa 范围)作为输水、输浆、输油管道，在给排水市政工程、水利、矿山、海水淡化和石油天然气开采等行业得到广泛运用。现有的大、中直径压力管多采用 PCCP管、PE实壁管、玻纤增强聚乙烯压力管结构，其中，

PCCP管即预应力钢筒混凝土管，是在混凝土管壁内置入一定厚度的钢筒，钢筒外部缠绕环向网丝，最外层浇注混泥土保护层，克服混凝土管易渗漏、刚度低的缺陷，获得不渗漏、钢度高的大、中直径压力管。但PCCP管存在内层钢筒抗腐蚀性能低的缺陷，使用寿命较短。

PE实壁管采用高密度聚乙烯(HDPE)为原料。由于HDPE强度较低，制造口径2000mm以上的管材时，需采用较大的管壁壁厚，因塑料普遍存在的“熔垂性”(从机头模口挤出的塑料熔融体受到重力影响，会向下流动，影响管壁厚度的均匀分布)，制造壁厚均匀的大口径厚管壁PE实壁管在技术上存在很大技术难度。

为克服PCCP管和PE实壁管存在的缺陷，出现了玻纤增强聚乙烯压力管，即在聚乙烯管外壁缠绕玻璃纤维以增强管体强度的压力管。由于聚乙烯为非极性材料，在任何状态下聚乙烯均无法与玻纤及玻纤所用玻璃树脂粘接在一起，存在分层现像，导致玻璃纤维增强效果大大降低；另外，在玻纤增强的聚乙烯压力管中，由于使玻璃纤维复合在一起的是不饱和聚酯，不饱和聚酯强度低，且与玻纤一样脆性大，玻纤虽强度很高，但属于脆性材料；玻纤丝表面粗糙不平，不耐磨、不耐折、不耐扭转，如果玻纤丝没有被树脂浸渍和包覆则很容易损伤、断裂。此外，玻纤丝表面积相对较大，不耐化学介质腐蚀和水侵蚀，造成玻纤增强聚乙烯压力管容易出现爆裂。

现有技术缺乏强度高、耐腐蚀、使用寿命长、适合复杂使用环境的大、中直径压力管。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题之一在于，提供一种增强聚乙烯压力管，克服现有玻纤增强聚乙烯压力管存在的容易损伤、断裂、不耐化学介质腐蚀和水侵蚀等缺陷。

本实用新型要解决的技术问题之二在于，提供一种压力管线，克服现有玻纤增强聚乙烯压力管线存在的容易损伤、断裂、不耐化学介质腐蚀和水侵蚀等缺陷。

本实用新型解决其技术问题之一所采用的技术方案是：构造一种增强聚乙烯压力管，包括管体、设置在管体一端的连接结构A和设置在管体另一端的连接结构B；其特征在于，

该管体包括由内至外的内衬层、中间增强层、外保护层和位于该内衬层与该中间增强层之间、该中间增强层与该外保护层之间的粘接层；

该内衬层为高密度聚乙烯层；

该中间增强层包括增强纤维带，该增强纤维带由超高分子量聚乙烯纤维沿纤维带长度方向和纤维带宽度方向编织而成；该增强纤维带按其长度方向垂直于所述管体轴线的方向缠绕在该内衬层与中间增强层之间的粘接层外侧；

该外保护层为高密度聚乙烯层；

该粘接层为在小于等于125摄氏度下与所述高密度聚乙烯层、中间增强层溶接为一体并形成结晶的低密度聚乙烯层；

一段所述压力管的连接结构A可与了另一段所述压力管的连接结构B配合实现所述管体间连接构成管线。

在本实用新型的增强聚乙烯压力管中，所述中间增强层包括至少两层增强纤维带，在两层增强纤维带之间包括粘接层二，该粘接层二为在小于等于125 摄氏度下与所述增强纤维带熔融溶解接为一体并形成结晶的低密度聚乙烯层。

在本实用新型的增强聚乙烯压力管中，所述连接结构A、连接结构B采用如下结构：

所述连接结构A包括设置在所述管体一端端部的法兰A和锥形插入口，所述连接结构B包括设置在所述管体另一端端部的法兰B和凸出于该法兰B 连接端面的插入端；一段所述增强聚乙烯压力管的法兰A及锥形插入口可与另一段所述增强聚乙烯压力管的法兰B及插入端配合，通过连接螺栓及套装在所述插入端上的密封件实现两段所述增强聚乙烯压力管密封连接；

或所述连接结构A包括设置在所述管体一端端部的环形凸台A和锥形插入口，所述连接结构B包括设置在所述管体另一端端部的环形凸台B和凸出于该环形凸台B连接端面的插入端；一段所述增强聚乙烯压力管的环形凸台A 及锥形插入口可与另一段所述增强聚乙烯压力管的环形凸台B及插入端配合，通过分别与所述环形凸台A、环形凸台B配合的可拆卸法兰、套装在所述插入端上的密封件及连接螺栓实现两段所述增强聚乙烯压力管密封连接。

本实用新型解决其技术问题之二所采用的技术方案是：构造一种压力管线，包括多段相互配合的压力管、连接装置、密封件；所述压力管包括管体、设置在管体一端的连接结构A和设置在管体另一端的连接结构B；其特征在于，

该管体包括由内至外的内衬层、中间增强层、外保护层和位于该内衬层与该中间增强层之间、该中间增强层与该外保护层之间的粘接层；

该内衬层为高密度聚乙烯层；

该中间增强层包括增强纤维带，该增强纤维带长度方向垂直于所述管体轴线的方向缠绕在该内衬层外侧，该增强纤维带由超高分子量聚乙烯纤维沿纤维带长度方向和纤维带宽度方向编织而成；

该外保护层为高密度聚乙烯层；

该粘接层为在小于等于125摄氏度下与所述高密度聚乙烯层、中间增强层溶接为一体并形成结晶的低密度聚乙烯层；

相邻所述压力管的连接结构A、连接结构B相互配合，并通过所述连接装置实现连接，所述密封件位于所述连接结构A、连接结构B之间实现密封。

在本实用新型的压力管线中，所述压力管的中间增强层包括至少两层增强纤维带，在两层增强纤维带之间包括粘接层二，该粘接层二为在小于等于125 摄氏度下与所述增强纤维带熔融溶解接为一体并形成结晶的低密度聚乙烯层。

在本实用新型的压力管线中，所述压力管的连接结构A、连接结构B采用如下结构：

所述连接结构A包括设置在所述管体一端端部的法兰A和锥形插入口，所述连接结构B包括设置在所述管体另一端端部的法兰B和凸出于该法兰B 连接端面的插入端；一段所述压力管的法兰A及锥形插入口可与另一段所述压力管的法兰B及插入端配合；所述密封件位于相互配合的所述插入端与所述锥形插入口之间；所述连接装置为连接螺栓，该连接螺栓穿过相邻压力管相互配合的所述法兰A、法兰B的螺栓孔将相邻所述压力管相连接；

或所述连接结构A包括设置在所述管体一端端部的环形凸台A和锥形插入口，所述连接结构B包括设置在所述管体另一端端部的环形凸台B和凸出于该环形凸台B连接端面的插入端；一段所述压力管的环形凸台A及锥形插入口可与另一段所述压力管的环形凸台B及插入端配合；所述密封件位于相互配合的所述插入端与所述锥形插入口之间；所述连接装置包括连接螺栓和可拆卸法兰；该可拆卸法兰包括可拆卸法兰A和可拆卸法兰B，该可拆卸法兰A 可拆卸套装在一段所述压力管管体上并与该压力管所述环形凸台A配合，该可拆卸法兰B可拆卸套装在相邻一段所述压力管管体上并与该压力管的所述环形凸台B配合；所述连接螺栓穿过相邻压力管相互配合的所述可拆卸法兰 A、可拆卸法兰B的螺栓孔将相邻所述压力管相连接。

实施本实用新型的增强聚乙烯压力管及压力管线，与现有技术比较，其有益效果是：

1、通过采用超高分子量聚乙烯纤维制作的增强纤维带以纤维带的纤维方向垂直或平行于压力管轴向方向缠绕在管体上，并利用低密度聚乙烯与高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯在熔融状态并不超过摄氏125 度时可熔接结晶的特点，将内外层高密度聚乙烯层与中间超高分子量聚乙烯增强层紧密结合在一起，解决了加强层与内外层分层脱离的问题，充分发挥超高分子量聚乙烯纤维的高强度加强作用，大大提高大、中直径压力管的管体强度，管体塑性好、耐腐蚀、耐磨损、抗爆裂；

2、制造工艺不受管径尺寸限制，满足大、中直径压力管制造。

附图说明

图1是本实用新型压力管线一种实施例的装配图。

图2是图1中I部放大图。

图3是图2中II部放大图。

图4是本实用新型压力管线连接法兰的主视图。

图5是本实用新型压力管线连接法兰的俯视图。

图6是本实用新型增强聚乙烯压力管中超高分子量聚乙烯纤维编织带结构横截面图。

图7是本实用新型压力管的制造方法一种实施例的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1至图3所示，本实用新型的增强聚乙烯压力管100包括管体101、设置在管体一端的连接结构102和设置在管体另一端的连接结构103，管体101 包括由内至外设置的内衬层60、中间增强层70、外保护层80和位于内衬层 60与中间增强层70之间、中间增强层70与外保护层80之间的粘接层71、73。

在本实施例中，中间增强层70设置两层增强纤维带90，在两层增强纤维带90之间，设置粘接层72将两层增强纤维带90粘接在一起。在其他实施例中可以仅设置一层增强纤维带90，也可以设置三层或多层增强纤维带90，在相邻两层增强纤维带90之间，均需设置粘接层72。

内衬层采用高密度聚乙烯制作，为高密度聚乙烯层。

中间增强层采用增强纤维带制作。如图6所示，增强纤维带90为采用超高分子量聚乙烯纤维制成纤维束，将多束纤维束按钢丝绳制作工艺捻成纤维绳，将纤维绳91、92沿纤维带长度方向和纤维带宽度方向编织，获得增强纤维带90。

中间增强层70的增强纤维带90按照增强纤维带长度方向垂直于压力管管体101轴线的方向缠绕在内衬层60与中间增强层70之间的粘接层外侧。

外保护层采用高密度聚乙烯制作，为高密度聚乙烯层。

粘接层71、72、73采用低密度聚乙烯制作，将熔融态低密度聚乙烯在小于等于125摄氏度状态下与高密度聚乙烯层、中间增强层以及采用多层增强纤维带结构的中间增强层中的增强纤维带溶接为一体并形成结晶。

一段压力管的连接结构102可与另一段管的连接结构103配合实现所述管体间连接构成管线。

连接结构102、连接结构103可采用包括但不限于如下结构：

结构一：连接结构102包括设置在管体101一端端部的法兰A和锥形插入口，连接结构103包括设置在管体101另一端端部的法兰B和凸出于该法兰B连接端面的插入端(插入端外侧可采用圆锥体结构，也可采用圆柱体结构)。一段增强聚乙烯压力管100的法兰A及锥形插入口可与另一段增强聚乙烯压力管200的法兰B及插入端配合，通过连接螺栓及套装在插入端上的密封件50实现两段增强聚乙烯压力管100、200密封连接。

结构二：连接结构102包括设置在管体101一端端部的环形凸台A和锥形插入口，连接结构103包括设置在管体101另一端端部的环形凸台B和凸出于该环形凸台B连接端面的插入端(插入端外侧可采用圆锥体结构，也可采用圆柱体结构)。一段增强聚乙烯压力管100的环形凸台A及锥形插入口可与另一段增强聚乙烯压力管200的环形凸台B及插入端配合，通过分别与环形凸台A、环形凸台B配合的可拆卸法兰20、30(如附图1、2、4、5所示)、套装在插入端上的密封件50及连接螺栓40实现两段增强聚乙烯压力管100、 200密封连接。

如图1至图5所示，本实用新型的压力管线包括多段相互配合的压力管 100、200、连接装置和密封件50。

密封件50可采用密封圈、密封带等。

压力管采用上述本实用新型的增强聚乙烯压力管，其结构及变化如上述，在此不再赘述。

当压力管的连接结构102、连接结构103采用如上述的“结构一”时，密封件50位于相互配合的插入端与锥形插入口之间；连接装置为连接螺栓，该连接螺栓穿过相邻压力管100、200相互配合的法兰A、法兰B的螺栓孔将相邻压力管相连接。

当压力管的连接结构102、连接结构103采用如上述的“结构二”时，密封件50位于相互配合的插入端与锥形插入口之间，连接装置102、103包括连接螺栓40和可拆卸法兰，可拆卸法兰包括可拆卸法兰20和可拆卸法兰30。

可拆卸法兰20包括对开配合的两个半法兰，每个半法兰包括法兰盘21、设置在法兰盘21上的螺栓孔22、设置在法兰盘端部的连接折边23和设置在连接折边上的连接螺栓孔24，两个半法兰通过连接螺栓10套装连接在压力管管体上。

可拆卸法兰20可拆卸套装在一段压力管100的管体101上并与该压力管的环形凸台A配合，可拆卸法兰30可拆卸套装在相邻一段压力管200的管体上并与该压力管的环形凸台B配合。连接螺栓40穿过相邻压力管相互配合的可拆卸法兰20、可拆卸法兰30的螺栓孔将相邻压力管100、200相连接。

如上所述，压力管的连接结构102、连接结构103还可以采用其他结构，因此，本实用新型的压力管线的连接方式也不限于上述两种方式。

如图7所示，本实用新型的压力管的制造方法包括如下步骤：

第一步，制备增强纤维带：用超高分子量聚乙烯纤维制成纤维束，将多束纤维束按钢丝绳制作工艺捻成纤维绳，将纤维绳沿纤维带长度方向和纤维带宽度方向编织成增强纤维带。

第二步，制作内衬层：将熔融态的高密度聚乙烯带在芯模上缠绕熔接成型内衬层。

第三步，制作中间增强层：挤出熔融态低密度聚乙烯并缠绕在内衬层上形成低密度聚乙烯层，保证该熔融态低密度聚乙烯温度小于等于摄氏125度，将增强纤维带以其长度方向垂直于管体轴线的方向缠绕在低密度聚乙烯层外侧，低密度聚乙烯层形成结晶。

第四步，制作外保护层：挤出熔融态低密度聚乙烯并缠绕在中间增强层上形成低密度聚乙烯层二，保证该熔融态低密度聚乙烯温度小于等于摄氏125 度，将熔融态的高密度聚乙烯带缠绕在所述低密度聚乙烯层二上熔接成型外保护层，低密度聚乙烯层二形成结晶，得到管体。

第五步，制作连接结构A和连接结构B：在管体一端制作连接结构A，在管体另一端制作连接结构B；连接结构A、连接结构B之一或两者采用高密度聚乙烯带制作，或连接结构A、连接结构B之一或两者采用高密度聚乙烯带制作内层、采用低密度聚乙烯及所述增强纤维带制作中间增强层、采用低密度聚乙烯及高密度聚乙烯制作外保护层。

当中间增强层包括至少两层增强纤维带，在两层增强纤维带之间设置粘接层二，该粘接层二为在小于等于125摄氏度下与增强纤维带熔融溶解接为一体并形成结晶的低密度聚乙烯层。步骤三中包括：在两层增强纤维带之间，用熔融态低密度聚乙烯制作粘接层二，保证粘接层二为在小于等于125摄氏度下与增强纤维带熔融溶解接为一体并形成结晶。步骤五亦类似。

当连接结构A、连接结构B采用如下结构：连接结构A包括设置在管体一端端部的法兰A和锥形插入口，连接结构B包括设置在管体另一端端部的法兰B和凸出于该法兰B连接端面的插入端；一段增强聚乙烯压力管的法兰 A及锥形插入口可与另一段增强聚乙烯压力管的法兰B及插入端配合，通过连接螺栓及套装在插入端上的密封件实现两段增强聚乙烯压力管密封连接。此时，步骤五中包括：采用锥形插入口模型制作锥形插入口，法兰A、法兰B的法兰盘体制作完成后，加工法兰螺栓孔。

当连接结构A、连接结构B采用如下结构：连接结构A包括设置在管体一端端部的环形凸台A和锥形插入口，连接结构B包括设置在管体另一端端部的环形凸台B和凸出于该环形凸台B连接端面的插入端；一段增强聚乙烯压力管的环形凸台A及锥形插入口可与另一段增强聚乙烯压力管的环形凸台 B及插入端配合，通过分别与环形凸台A、环形凸台B配合的可拆卸法兰、套装在插入端上的密封件及连接螺栓实现两段增强聚乙烯压力管密封连接。此时，步骤五中包括：采用锥形插入口模型制作所述锥形插入口。

Claims (6)

1.一种增强聚乙烯压力管，包括管体、设置在管体一端的连接结构A和设置在管体另一端的连接结构B；其特征在于，

该管体包括由内至外的内衬层、中间增强层、外保护层和位于该内衬层与该中间增强层之间、该中间增强层与该外保护层之间的粘接层；

该内衬层为高密度聚乙烯层；

该中间增强层包括增强纤维带，该增强纤维带由超高分子量聚乙烯纤维沿纤维带长度方向和纤维带宽度方向编织而成；该增强纤维带按其长度方向垂直于所述管体轴线的方向缠绕在该内衬层与中间增强层之间的粘接层外侧；

该外保护层为高密度聚乙烯层；

该粘接层为在小于等于125摄氏度下与所述高密度聚乙烯层、中间增强层溶接为一体并形成结晶的低密度聚乙烯层；

一段所述压力管的连接结构A可与了另一段所述压力管的连接结构B配合实现所述管体间连接构成管线。

2.如权利要求1所述的增强聚乙烯压力管，其特征在于，所述中间增强层包括至少两层增强纤维带，在两层增强纤维带之间包括粘接层二，该粘接层二为在小于等于125摄氏度下与所述增强纤维带熔融溶解接为一体并形成结晶的低密度聚乙烯层。

3.如权利要求1或2所述的增强聚乙烯压力管，其特征在于，所述连接结构A、连接结构B采用如下结构：

所述连接结构A包括设置在所述管体一端端部的法兰A和锥形插入口，所述连接结构B包括设置在所述管体另一端端部的法兰B和凸出于该法兰B连接端面的插入端；一段所述增强聚乙烯压力管的法兰A及锥形插入口可与另一段所述增强聚乙烯压力管的法兰B及插入端配合，通过连接螺栓及套装在所述插入端上的密封件实现两段所述增强聚乙烯压力管密封连接；

或所述连接结构A包括设置在所述管体一端端部的环形凸台A和锥形插入口，所述连接结构B包括设置在所述管体另一端端部的环形凸台B和凸出于该环形凸台B连接端面的插入端；一段所述增强聚乙烯压力管的环形凸台A 及锥形插入口可与另一段所述增强聚乙烯压力管的环形凸台B及插入端配合，通过分别与所述环形凸台A、环形凸台B配合的可拆卸法兰、套装在所述插入端上的密封件及连接螺栓实现两段所述增强聚乙烯压力管密封连接。

4.一种压力管线，包括多段相互配合的压力管、连接装置、密封件；所述压力管包括管体、设置在管体一端的连接结构A和设置在管体另一端的连接结构B；其特征在于，

该管体包括由内至外的内衬层、中间增强层、外保护层和位于该内衬层与该中间增强层之间、该中间增强层与该外保护层之间的粘接层；

该内衬层为高密度聚乙烯层；

该中间增强层包括增强纤维带，该增强纤维带长度方向垂直于所述管体轴线的方向缠绕在该内衬层外侧，该增强纤维带由超高分子量聚乙烯纤维沿纤维带长度方向和纤维带宽度方向编织而成；

该外保护层为高密度聚乙烯层；

该粘接层为在小于等于125摄氏度下与所述高密度聚乙烯层、中间增强层溶接为一体并形成结晶的低密度聚乙烯层；

相邻所述压力管的连接结构A、连接结构B相互配合，并通过所述连接装置实现连接，所述密封件位于所述连接结构A、连接结构B之间实现密封。

5.如权利要求4所述的压力管线，其特征在于，所述压力管的中间增强层包括至少两层增强纤维带，在两层增强纤维带之间包括粘接层二，该粘接层二为在小于等于125摄氏度下与所述增强纤维带熔融溶解接为一体并形成结晶的低密度聚乙烯层。

6.如权利要求4或5所述的压力管线，其特征在于，所述压力管的连接结构A、连接结构B采用如下结构：

所述连接结构A包括设置在所述管体一端端部的法兰A和锥形插入口，所述连接结构B包括设置在所述管体另一端端部的法兰B和凸出于该法兰B连接端面的插入端；一段所述压力管的法兰A及锥形插入口可与另一段所述压力管的法兰B及插入端配合；所述密封件位于相互配合的所述插入端与所述锥形插入口之间；所述连接装置为连接螺栓，该连接螺栓穿过相邻压力管相互配合的所述法兰A、法兰B的螺栓孔将相邻所述压力管相连接；

或所述连接结构A包括设置在所述管体一端端部的环形凸台A和锥形插入口，所述连接结构B包括设置在所述管体另一端端部的环形凸台B和凸出于该环形凸台B连接端面的插入端；一段所述压力管的环形凸台A及锥形插入口可与另一段所述压力管的环形凸台B及插入端配合；所述密封件位于相互配合的所述插入端与所述锥形插入口之间；所述连接装置包括连接螺栓和可拆卸法兰；该可拆卸法兰包括可拆卸法兰A和可拆卸法兰B，该可拆卸法兰A可拆卸套装在一段所述压力管管体上并与该压力管所述环形凸台A配合，该可拆卸法兰B可拆卸套装在相邻一段所述压力管管体上并与该压力管的所述环形凸台B配合；所述连接螺栓穿过相邻压力管相互配合的所述可拆卸法兰A、可拆卸法兰B的螺栓孔将相邻所述压力管相连接。