CN220396788U - 薄壁不锈钢复合管及管路系统 - Google Patents

Abstract

薄壁不锈钢复合管及管路系统，属于工业和民用管路，薄壁不锈钢复合管结构中包括不锈钢外层和PE‑Xc内层，不锈钢外层借助激光焊接成型；管路包括复合管和管接头，管接头包括管接头主体和锁紧螺母，管接头主体上设置外螺纹、锥形套装管头及设在锥形套装管头外表面的密封结构，薄壁不锈钢复合管通过锁紧螺母套接在锥形套装管头上。薄壁不锈钢复合管不使用粘结剂，简化了结构；锁紧螺母的内锥面与管接头的锥形套装管头配合形成空腔，薄壁不锈钢复合管在锁紧时其内壁发生变形，使得安装后的整个管路具有良好的密封性与稳定性，同时可实现管路的无介质连接。

Description

薄壁不锈钢复合管及管路系统

技术领域

本实用新型属于工业和民用管路，涉及使用PE-Xc管材的钢塑复合管及管路系统。

背景技术

应用于居民住宅楼内给、排水管道、暖气管道、楼宇消防管道、空调管道、工厂防腐、抗渗漏、抗严寒低温以及农牧业灌溉专用管道等的管材主要有镀锌铁管、不锈钢管、PP-R类型的塑料管等。

随着社会发展和人们生活要求和品质的提升，PP-R管等塑料管因其透光透氧、受热变形和低温脆性等材料缺陷，以及热熔连接等方式易渗漏，造成管道泄漏甚至爆裂事故，同时会滋生绿藻造成二次污染，危害人身健康；金属管道也存在重金属易超标、不耐腐蚀和造价高等问题。

随着技术的进步，复合管越来越多地应用在各个领域，如铝塑复合管和钢塑复合管。

在结构上，常见的钢塑复合管有以下几种：

两层结构：使用成品不锈钢管和成品塑料管，采用拉拔机通过一个拉拔套拉拔复合在一起，如中国专利CN2365489Y公开。这种工艺生产出来的复合管，不锈钢管壁较厚，且生产效率低，成本高。

三层结构：在塑料管上涂抹粘接剂，再包覆薄壁不锈钢带，通过焊接实现，如中国专利CN2378603Y、CN201610413735.6公开。但三种不同性质的材料紧密结合在一起，长期在恶劣的使用环境下，容易造成管道的损坏。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、结合紧密、防蚀、抗渗、抗低温、耐热、卫生级的薄壁不锈钢复合管及管路系统。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种薄壁不锈钢复合管，关键在于：薄壁不锈钢复合管为两层结构，分别为不锈钢外层和聚乙烯内层，聚乙烯内层为PE-Xc内层，PE-Xc内层经钴60辐照处理，外径为40-200mm，壁厚2-9mm，交联度大于58%，所述不锈钢外层厚度0.1-0.9mm，通过激光焊接成型。

所述PE-Xc内层的外表面粗糙度大于等于0.2μm。

所述薄壁不锈钢复合管不使用粘结剂。

本实用新型还提出了一种管路系统，包括上述薄壁不锈钢复合管和连接件，所述连接件包括管接头和锁紧螺母。

所述管接头上设置无介质自锁连接结构，包括锥形套装管头、外螺纹和设置在锥形套装管头外表面中部的密封结构；锁紧螺母与外螺纹配合，所述锁紧螺母结构中包括内壁中设置的与外螺纹相配合的内螺纹以及与锥形套装管头配合形成空腔的内锥面；所述薄壁不锈钢复合管通过锁紧螺母套接在锥形套装管头上。

进一步的：所述密封结构为密封凹槽或密封凸起。

所述连接件采用不锈钢材料。

采用本实用新型提供的方案，薄壁不锈钢复合管不使用粘结剂，利用PE-Xc外表面的高粗糙度实现与外层不锈钢的紧密结合，简化了结构，提高了产品的安全性和生产率，杜绝了潜在的污染；薄壁不锈钢复合管的PE-Xc内层没有添加化学交联剂和催化剂，不会对输送的物质产生污染，适用各种用途的管路；使用外表面较高粗糙度的PE-Xc，对上游产品的要求低，节约成本；锁紧螺母的内锥面与管接头的锥形套装管头配合形成空腔，在锥形套装管头上设计有密封结构，薄壁不锈钢复合管在挤压时其内壁发生变形，部分PE-Xc材料与管接头互相嵌入，使管路具有更良好的密封性与稳定性，同时可实现管路的无介质连接，长期应用不渗漏，且免除维修。

附图说明

图1、图2是薄壁不锈钢复合管剖面示意图，

图3A、3B是管接头的剖面示意图，

图4是锁紧螺母的剖面示意图，

图5是管接头和锁紧螺母的连接示意图，

图6是管路的连接示意图，

图7、图8、图9是管接头不同实施例的剖面示意图。

其中，1是薄壁不锈钢复合管，1-1是PE-Xc内层，1-2是不锈钢外层，2是管接头， 2-1是锥形套装管头，2-1-1是密封凹槽，2-1-2是密封凸起，2-2是外螺纹，2-3是对接凹槽，3是锁紧螺母，3-1是内螺纹，3-2是内锥面，4是空腔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

一种薄壁不锈钢复合管，参看图1和图2，薄壁不锈钢复合管1为两层结构，分别为不锈钢外层1-2和PE-Xc内层1-1，不锈钢外层1-2厚度为0.1-0.9mm，通过激光焊接成型。

PE-Xc内层1-1的外径为40-200mm，壁厚2-9mm，交联度大于58%。

PE-Xc，一种高分子材料管件，学名辐射交联聚乙烯管（也叫电子束交联聚乙烯），是采用高密度聚乙烯（HDPE）为生产原料，在塑料挤出机里挤出管材（未交联），然后将挤出的未交联管在辐射装置上，利用高能射线（电子束或γ射线）进行辐射，使聚乙烯大分子主链形成新的游离基，游离基间再结合即形成交联，分子结构从线性排列改变为三维立体网状结构，从而改善聚乙烯管的使用性能。这种交联方法大大增强了塑性管材的各项力学性能，交联结构的化学指标亦非常稳定。采用此方法生产的聚乙烯管称为辐射交联聚乙烯管（PE-Xc）。PE-Xc是真正意义上的绿色环保高强抗腐蚀管材。

本实施例中，高密度聚乙烯经钴60辐照处理，PE-Xc的交联度大于58%。

目前常见的PE-Xc直径均小于40mm，直径大于等于40mm的未见应用。本实施例中，PE-Xc外径范围40-200mm，具体为40mm、51mm、63mm、75mm、83mm、90mm、110mm、180mm和200mm。

现有技术中，复合管一般采用三层结构，中间使用粘结剂，本申请人之前的相关专利CN105889651B、CN105909888B中也有披露。三种不同性质的材料紧密结合在一起，这样带来的问题是长期在恶劣的使用环境下，容易造成管道的损坏，另外，在食品、饮用水应用领域，使用粘结剂有潜在的污染危险。

本实用新型使用薄不锈钢板，借助激光焊接，在PE-Xc内层1-1外表面成型不锈钢外层1-2，技术成熟，工艺简单，且不包含粘结剂。

由于本实用新型两层结构之间没有粘结剂，过于光滑的PE-Xc内层1-1的表面对两者的结合没有积极作用，相反，比较粗糙的表面会增大PE-Xc内层1-1和不锈钢外层1-2之间的静摩擦力，有利于两者结合的牢固性。

PE-Xc的生产流程：原料—挤管—辐照交联。采用注射成型工艺制造高密度聚乙烯（HDPE），对模具粗糙度的要求是产品粗糙度的两个数量级以上。目前的工艺水平，高密度聚乙烯（HDPE）管表面粗糙度可以达到0.1μm。

产品表面粗糙度级别越低，对加工工艺要求越高，产品外观越漂亮。在本实用新型涉及的产品中，PE-Xc内层1-1包覆在不锈钢外层1-2内部，其表面的形态并不影响产品的外观。

实验表明，粗糙度为半光面或粗糙面的PE-Xc内层1-1与不锈钢外层1-2结合最好（粗糙级别Ra大于等于1.6μm），具有光面的PE-Xc内层1-1也可以与不锈钢外层1-2良好结合，即PE-Xc内层1-1的粗糙级别Ra大于等于0.2μm，但如果Ra大于50μm，会影响不锈钢外层1-2表面的齐整度。

本实施例中，PE-Xc内层1-1外表面的粗糙度大于等于0.2μm，所述薄壁不锈钢复合管的内外层之间不使用粘结剂。

PE-Xc内层1-1的管径为40-200mm，复合管可以适应主管路、分支管路、用户终端管路的使用。用户终端管路可能尺寸更小（如20mm、25mm），使用小口径的PE-Xc，采用本实用新型提出的结构，同样可以实现。

本实用新型提出的薄壁不锈钢复合管可承受压力4-6兆帕，根据管径设计PE-Xc内层1-1不同的壁厚和不锈钢外层1-2的厚度。

本实用新型还提出了一种使用上述薄壁不锈钢复合管1的管路系统。

参看图6，所述管路包括薄壁不锈钢复合管1和连接件，所述连接件包括管接头2和锁紧螺母3。管接头2和锁紧螺母3采用304或316不锈钢材料制作。

参看图3A、3B，所述管接头2上设置无介质自锁连接结构，包括锥形套装管头2-1、外螺纹2-2和设置在锥形套装管头2-1外表面中部的密封结构。

本实施例中，设计了以下几种密封结构的形式：

1、密封结构为密封凹槽2-1-1，单个密封凹槽2-1-1的宽度为0.5-1.5mm、中心深度为0.2-1.2mm，2-4道密封凹槽2-1-1的总宽度10-50mm；密封凹槽2-1-1为螺纹形，即2-4道密封凹槽2-1-1是相互连接的一个整体，参看图3A。

2、密封结构为密封凹槽2-1-1，单个密封凹槽2-1-1的宽度为0.5-1.5mm、中心深度为0.2-1.2mm，2-4道密封凹槽2-1-1的总宽度10-50mm；密封凹槽2-1-1为封闭的圆形，即2-4道密封凹槽2-1-1是相互独立的圆形凹槽，互不相连。

以上两种形式的密封凹槽2-1-1设置在锥形套装管头2-1外表面中部。

3、密封结构为密封凸起2-1-2，单个密封凸起2-1-2的宽度为0.8-1.2mm、凸起的中心高度为0.5-1.5mm，2-4道密封凸起2-1-2总宽度10-50mm；密封凸起2-1-3为螺纹形，即2-4道密密封凸起2-1-2是相互连接的一个整体，参看图3B，密封凸起2-1-3设置在锥形套装管头2-1外表面末端，最外侧的密封凸起2-1-3距锥形套装管头2-1外表面末端小于5mm。

根据复合管1的管径，选择密封结构为凹槽或凸起。

采用第1种形式，拆卸管路时，可将薄壁不锈钢复合管1旋转、拉拽，脱离管接头2，薄壁不锈钢复合管1和管接头2可以再次使用。

采用第2种形式，密封结构为封闭的圆形，连接后更加牢固。

采用第3种形式，装配时将薄壁不锈钢复合管1插入锥形套装管头2-1，由于密封凸起2-1-3最外侧的螺纹直径较小，稍微用力薄壁不锈钢复合管1就可以将其覆盖，此时管接头2和薄壁不锈钢复合管1相对转动，可以将薄壁不锈钢复合管1插入更深，装配简单。

还可以选择密封凸起2-1-2为封闭圆形的形式，但由于在安装时会损坏PE-Xc内层1-1，该形式存在缺陷。

参看图4，锁紧螺母3与外螺纹2-2配合，结构中包括内壁中设置的与外螺纹2-2相配合的内螺纹3-1以及与锥形套装管头2-1配合形成空腔4的内锥面3-2，如图5所示。

锥形套装管头2-1外锥面倾斜角A、锁紧螺母3的内锥面3-2的倾斜角B的取值范围为1～5°，如图3A和图4中所示。A和B可以取值不同。

所述锥形套装管头2-1与所述薄壁不锈钢复合管1的配合方式为过盈配合，锥形套装管头2-1的末端外径大于等于所述薄壁不锈钢复合管1的内径。

薄壁不锈钢复合管1通过锁紧螺母3套接在锥形套装管头2-1上，如图6所示，图6给出了单侧无介质自锁连接结构。图6中，密封结构为螺纹形密封凹槽2-1-1，其他形式的密封结构与其类似。

本实用新型的管接头2中的无介质自锁连接结构内部直径相同，即从锥形套装管头2-1的边沿到至少外螺纹2-2处，内部直径相同。

本实用新型的一个实施例中，管接头2上在无介质自锁连接结构的对侧设置对接凹槽2-3，两个管接头可以通过快装结构连接。

本实用新型的另一个实施例中，在管接头2两侧分别设置无介质自锁连接结构，两侧的无介质自锁连接结构尺寸不同，如图7所示，完成管路中管道的变径。

本实用新型的另一个实施例中，在管接头2上、下方及一侧分别设置无介质自锁连接结构，如图8所示，实现三通。

图9为采用管接头2实现的弯头，需要注意的是，弯头两端的无介质自锁连接结构尺寸可以不同。

连接管路时，由于锥形套装管头2-1的末端外径大于等于所述薄壁不锈钢复合管1的内径，锥形套装管头2-1与所述薄壁不锈钢复合管1的配合方式为过盈配合，需要对薄壁不锈钢复合管1进行扩口处理。

如果采用密封凹槽结构，则借助液压泵将薄壁不锈钢复合管1送至接近锥形套装管头2-1的末端位置。

如果采用密封凸起结构，旋转管接头2，将薄壁不锈钢复合管1送至接近锥形套装管头2-1的末端位置。

将锁紧螺母3旋紧在外螺纹2-2，薄壁不锈钢复合管1在空腔4内被锁紧，由于锁紧螺母3的压迫，薄壁不锈钢复合管1的PE-Xc内层1-1部分材质陷入密封凹槽2-1-1，保证连接牢固，同时起到进一步的密封作用，如图6所示。

使用图7、8、9所示的管接头，可实现管路的变径、分路及变向。

使用本实用新型提出的复合管和连接件，不用橡胶圈和粘结剂，不用热熔改变复合管的物理状态，借助锥形套装管头2-1与薄壁不锈钢复合管1的过盈配合、锁紧螺母3对薄壁不锈钢复合管1的压紧，实现管路系统无介质、自密封的机械螺纹连接。

本实用新型的管接头2中的无介质自锁连接结构内部直径相同，即从锥形套装管头2-1的边沿到至少外螺纹2-2处，内部直径相同，管件不占管材流量通道，保证管内流量达到95%。

本实用新型结合不锈钢管和塑料管中性能较为优异的辐射交联聚乙烯（PE-Xc）管，提出了机械密封式不锈钢内衬辐射交联聚乙烯（PE-Xc）复合管，提高了管道耐压、耐低温性能，防止二次污染，同时借鉴军用舰船管道高精密机械式密封方式，提出了不用橡胶密封圈的不锈钢管件，摈弃了热熔连接和弹性密封圈等传统连接方式，大幅度提高了管道系统连接安全性能。经国家建筑材料检测中心检验，符合国家标准。

随着我国住宅建筑的转型和居民的要求提高，建筑用给水管材的需求也在向高性能、环保绿色健康安全的管道系统发展，本实用新型提出的技术方案可以满足这些要求。

Claims (7)

1.一种薄壁不锈钢复合管，其特征在于：所述薄壁不锈钢复合管（1）为两层结构，分别为不锈钢外层（1-2）和聚乙烯内层，所述聚乙烯内层为PE-Xc内层（1-1），所述PE-Xc内层（1-1）经钴60辐照处理，其外径为40-200mm，壁厚为2-9mm，交联度大于58%；所述不锈钢外层（1-2）厚度为0.1-0.9mm，通过激光焊接成型；

所述PE-Xc内层（1-1）的外表面粗糙度大于等于0.2μm；

所述薄壁不锈钢复合管（1）不使用粘结剂。

2.根据权利要求1所述的薄壁不锈钢复合管，其特征在于，所述薄壁不锈钢复合管（1）承压大于等于4兆帕。

3.一种管路系统，包括复合管和连接件，其特征在于：所述复合管为权利要求1-2任一所述的薄壁不锈钢复合管（1），所述连接件包括管接头（2）和锁紧螺母（3）；

所述管接头（2）上设置无介质自锁连接结构，所述无介质自锁连接结构包括锥形套装管头（2-1）、外螺纹（2-2）和设置在锥形套装管头（2-1）外表面的密封结构；

锁紧螺母（3）与外螺纹（2-2）配合，所述锁紧螺母（3）结构中包括内壁中设置的与外螺纹（2-2）相配合的内螺纹（3-1）以及与锥形套装管头（2-1）配合形成空腔（4）的内锥面（3-2）；

所述薄壁不锈钢复合管（1）通过锁紧螺母（3）套接在锥形套装管头（2-1）上；

所述连接件采用不锈钢材料。

4.根据权利要求3所述的管路系统，其特征在于：所述密封结构为2-4道密封凹槽（2-1-1），密封凹槽（2-1-1）的宽度为0.5-1.5mm、中心深度为0.2-1.2mm，总宽度10-50mm；所述密封凹槽（2-1-1）为螺纹形或封闭的圆形，设置在锥形套装管头（2-1）外表面中部。

5.根据权利要求3所述的管路系统，其特征在于：所述密封结构为2-4道螺纹形密封凸起（2-1-2），密封凸起（2-1-2）的宽度为0.8-1.2mm、中心高度为0.5-1.5mm，总宽度10-50mm，设置在锥形套装管头（2-1）外表面末端。

6.根据权利要求3-5任一所述的管路系统，其特征在于：所述锥形套装管头（2-1）与所述薄壁不锈钢复合管（1）的配合方式为过盈配合。

7.根据权利要求3-5任一所述的管路系统，其特征在于：所述管接头（2）无介质自锁连接结构内部直径相同；所述管接头（2）两侧或上、下方及一侧设置无介质自锁连接结构，所述无介质自锁连接结构尺寸相同或不同。