模块化管道系统和组件的制作方法

本发明涉及管道系统，其包括用于输送加压或非加压流体的管道和用于导管系统(例如电气、数据电缆和通信导管系统)中的管道。

发明背景

管道在结构、建筑和工业生产设备中的许多应用中使用。管道可运送液体或气体形式的加压或非加压流体。

在许多管辖区域中，建筑法规规定电气布线和其它服务必须由保护性导管系统封闭。导管系统通常包括通过接线盒和连接器连接的各种长度的管。电线位于导管内，导管保护接线不受冲击、潮湿和化学蒸汽的影响，并保护人员免于触电的危险。

传统上，管道由金属形成。最近，已经使用塑料，例如PVC。塑料的优点是降低的成本、重量和更简单的安装，因为能够更容易将管按一定长度切割。

通常希望在管道系统安装中提供弯曲部。在电气导管中提供弯曲部的情况下，弯曲部的半径根据各种因素来选择，包括将容纳在导管中的导线的柔性，并且还更易于拉动导线通过导管。具有小半径的弯曲部将通常阻碍导线通过导管，由于将导线拉过导管所需的高出力，使得拉动导线通过的工作变得困难或不可能，并且具有损坏导线的风险，而具有较大半径的弯曲部将提供较小的对于拉动导线通过的阻力。

类似地，选择容纳电缆的导管直径以易于拉动电缆通过导管，这在大直径电缆的情况下可能是困难的。较大直径的导管通常对被拉动的电缆提供较小的阻力。选择直径以防止在拉动操作期间在电缆上施加的过度的应力。

可通过向一段直的PVC管施加热量以软化该管而在一段PVC管上提供弯曲部。然后可将管弯曲到期望的弯曲半径并允许冷却。

在某些情况下，其它建筑法规不允许使用PVC管。例如，在隧道中安装的情况下，最重要的要求是在建筑中使用的材料满足适用的防火或防烟规定。PVC通常不能满足这些要求。期望金属管道满足防火法规，但随之而来的是相关的增加的成本、重量，更加耗时，以及艰巨的安装过程。

可在这样的应用中使用由符合防火和电气法规的非卤化阻燃塑料制成的管道。然而，这些塑料的热性能和机械性能意味着由这些塑料形成的成段的管不能容易地弯曲以形成弯曲部。此外，由于形状记忆性质，即使一段管道弯曲，但其可随时间恢复其原始形状。与弯曲这些类型的管相关的问题在较大直径管道的情况下变得更加显著。

技术实现要素：

在第一方面，本发明提供了一种管道系统组件，该组件包括管状主体；主体包括第一端和第二端，其包括各自对应的凸形和凹形附接构造；主体限定了从第一端延伸到第二端的内部通道；第一和第二附接构造相对于彼此成角度。

可选地，该内部通道是弯曲的。

可选地，该凸形和凹形附接构造设置为卡扣配合到相应的凸形或凹形附接构造上。

可选地，该凸形和凹形附接构造设置为附接相应的凸形或凹形附接构造以形成流体密封连接。

可选地，该组件由阻燃塑料材料形成。

在第二方面，本发明提供了一种用于构造管道系统的部件套件，其包括：根据本发明的第一方面的多个组件。

可选地，该部件套件还包括至少一个封头，其设置为将管道系统组件连接到一段管道上。

在第三方面，本发明提供了一种包括多个首尾相连的根据本发明的第一方面的组件的管道配件。

可选地，该管道配件还包括至少一个封头，其设置为将该组件连接到一段管道上。

在第四方面，本发明提供了一种形成根据本发明的第一方面的管道系统组件的方法，包括通过三维打印技术形成组件的步骤。

在第五方面，本发明提供了一种在导管系统的弯曲部中安装电缆的方法，包括以下步骤：提供根据本发明的第一方面的多个管道系统组件；使电缆穿过组件的内部通道；通过它们各自相应的凸形和凹形附接构造来连接相邻组件的第一端和第二端。

该方法还可包括以下步骤：提供至少一个封头；将电缆穿过封头的内部通道；将封头连接到一个组件；以及将封头接合到一段管道上。

附图简要说明

现在将参照附图仅通过示例描述本发明的实施方式，其中：

图1是根据本发明一个实施方式的管道系统组件的透视图；

图2是图1的管道系统组件的横截面图；

图3是可与图1的管道系统组件组装的凸型封头的透视图；

图4是图3的封头的横截面图；

图5是可与图1的管道系统组件组装的凹型封头的透视图；

图6是图5的封头的横截面图；

图7是包括图1、图3和图5中所示组件的管道弯曲组件的前视图；

图8是图7的组件的侧视图；

图9是图7的组件的横截面图；

图10和图11示出了包括图1、3和5的组件的可替换管道组件；以及

图12-14示出了在导管中安装电缆的方法中的步骤。

具体实施方式

参考图1和图2，以段10的形式示出了管道系统组件，其具有管状主体，具有在主体的第一端和第二端之间延伸的内部通道，该第一端和第二端终止于凸形12和凹形14附接构造。凸形12和凹形14附接构造彼此对应，使得段10可与一个段的凸形附接构造装配在一起，所述凸形附接构造与相邻段的凹形附接构造配合。

凸形附接构造12包括突出于大致圆柱形表面17的圆周脊13。凹形附接构造包括在大致圆柱形表面19中的圆周凹槽15。脊13和凹槽15的尺寸使得段可与位于凹槽15中的脊13以及彼此接触的表面17、19卡扣配合在一起。

主体和内部通道以恒定半径弯曲。这导致凸形12和凹形14附接构造相对于彼此成角度。在图1所示的实施方式中，它们相对于彼此成15度角。

参见图3和4，示出了凸型封头20。该封头20具有管状主体，其具有在主体的第一端和第二端之间延伸的内部通道21。凸型附接构造22设置在主体的一端。在另一端设置有承口构造24。凸型附接构造22具有与图1所示的段的凸形附接构造12相同的形状，并且包括突出于大致圆柱形表面27的圆周脊23。凸形附接构造22的尺寸设计为与图1的段的凹形附接构造14卡扣配合。

承口构造24的尺寸设计为与一段管(未示出)配合，该管的内径尺寸与段10的内径类似。管端插入到封头20中以紧靠肩部28，内表面29抵靠管的外表面。管可用粘合剂固定到封头20。

参见图5和图6，示出了凹型封头30。封头30具有管状主体，其具有在主体的第一端和第二端之间延伸的内部通道31。在主体的一端设置有凹形附接构造34。在另一端设置有承口构造32。凹形附接构造34具有与图1所示的段的凹形附接构造14相同的形状，并且包括在大致圆柱形表面39中的圆周凹槽35。凹形附接构造34的尺寸设计为卡扣配合到图1的段的凸形附接构造12上。

承口构造32与封头20的承口构造24相同。

参考图7，图8和图9，示出了管配件100，包括一个凹型封头30、六个段10和一个凸型封头20，所有这些都通过它们各自的凸形和凹形附接构造卡扣配合在一起。所有组件的内部通道协作以形成从凹型封头30延伸到凸型封头20的通道。通过使用六个段10，每个段提供15度的弯曲，整个组件形成90度弯曲。配件100可通过将成段的管连接到封头20、30上而连接到成段管上。

参考图10，示出了利用三个段10的配件200。该配件提供了45度的组合弯曲。

参考图11，示出了利用一个段10的配件300。该配件提供了15度的弯曲。

能够以各种旋转角度取向来连接相邻的段10以产生复杂的弯曲。在一些实施方式中，附接构造可键合以确保它们以预定的角度取向组装在一起，并且一旦组装防止相邻段的相对旋转。

现在将参考图12-14描述在导管中安装电缆的方法。该方法包括在敷设电缆时围绕该电缆构建导管，而不是首先组装导管，然后牵引电缆穿过。

参考图12，已经部分地安装了导管。电缆已经插入导管2的直线部分中。希望在箭头A所示的区域中在电缆和导管中提供90度的弯曲。电缆1弯曲到大致所需的形状。

参考图13，一系列组件按顺序拧到电缆1的自由端上，即凸型端承口20、六个段10和凹型端承口30。

参考图14，凸型封头20、段10和凹型封头30已经连接在一起以提供具有90度弯曲的配件100。该配件已经连接到直导管2的自由端。现在，通过将导管的另一直线部分拧到电缆1的自由端上进行该安装，电缆1的自由端将连接到配件100的自由端。增加附加的弯曲和直线部分直到导管系统完成，每个都按顺序地拧到电缆1的自由端上。

该方法避免了拉动电缆穿过先前制造的导管系统的需要。可通过利用不同数量的段10来提供不同角度的弯曲。在上述实施方式中，每个段提供了15度的弯曲。在其它实施方式中，段可提供更大或更小的弯曲度。

在上述实施方式中，所有组件都由非卤化阻燃材料形成。这些组件有利地通过三维打印工艺形成，例如通过建立材料层形成组件的工艺。使用三维印刷技术允许组件的小批量运行。此外，其允许组件尺寸放大或缩小制造，以适应管径和安装的范围。

在其它实施方式中，组件可通过注射成型或其它制造技术形成。

在其它实施方式中，组件可由金属或非金属材料形成。合适的非金属材料包括聚酰胺、聚乙烯、聚丁烯、聚丙烯、ABS、HIPS、PPO、PET、TPE、PEK、聚碳酸酯、PVC、PEEK、聚氨酯以及热塑性或热固性塑料的任何组合或化合物。合适的金属材料包括钢、铝、黄铜、青铜、铜和或金属化合物的任何组合。

本发明的实施方式适于用作电气导管或用于输送流体的压力或非压力管道。

在一些实施方式中，密封装置可设置在组件之间的接合处，例如O形环。

在一些实施方式中，组件通过固定螺钉或焊接接头保持在一起。在一些实施方式中，组件通过扭锁、螺纹配合或通过粘合剂保持在一起。组件保持在一起的方式可根据制造组件的具体材料来选择。

在本说明书中，术语“管道”旨在覆盖压力和非压力管道以及导管。

可以看出，本发明的实施方式具有以下优点中的至少一个：

·管弯曲部可使用阻燃塑料材料构造，以满足防火规定；

·可使用模块化组件创建各种角度的管道弯曲；

·可以快速生产尺寸放大或缩小的组件；

·可通过在电缆周围的导管中组装弯曲部来安装导管和电缆。这避免了拉动电缆穿过完整的导管的需要，这可能对电缆施加过度的应力。这允许具有比电缆被拉动通过完整的导管所需的直径更小的直径的导管的规格，因此节省了材料的成本。

除非另有说明，本文包含的对现有技术的任何引用不应被认为承认该信息是公知常识。

最后，应当理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可对先前描述的部分进行各种改变或增加。