一种连续纤维预浸带缠绕空心电缆护套管的制作方法

1.本发明涉及连续纤维预浸带增强复合管领域，尤其涉及一种连续纤维预浸带缠绕空心电缆护套管。


背景技术：

2.连续纤维预浸带增强复合管具有高强、薄壁、轻质、耐腐、长寿等优点，被大量应用在油田技术管网、工业与化工管网、油气长输管网、市政供水供热管网、电缆护套管等。
3.在复合管制作过程中，一般情况下增设连续纤维预浸带的目的是承担管道环向与轴向应力，充分利用预浸带高拉伸力学性能来达到节省节约塑料材料的目的，来实现所制作管道经济性继而提高产品竞争力与产品附加值。
4.通常情况下，制作连续纤维预浸带增强复合管均采用塑料内层、预浸带中层、塑料面层三层结构，这种结构制作工艺简单，材料构成单一，得到大量管道制造企业的使用。用于电缆护套管的管道系统，其管道内部不承压属于非承压管道，该管道非常重要的技术指标就是能承受外部高压力既高环刚度来防止管道过度承载而变形，造成预埋的管道无法穿越铺设的圆形电缆，因此，作为电缆护套管应有高刚性的力学性能来满足于多层重叠套管内置电缆多根电缆高负荷的承载要求，所以该管道需要用高强度的连续纤维预浸带，作为管道外层增强材料来实现所制作的管材增刚、增强，继而满足于电缆护套管高刚度的使用要求。由于用于电缆套管其内部不通流动介质而是内置固体物质，所以管材管件接口外露的纤维在技术上无需封闭处理也能满足于电缆护套管使用要求，管道系统接口经电熔熔接组成封闭后，能够阻止外部泥水进入到管道内部就达到使用要求，故在大开挖管沟铺设电缆护套管的管道系统中，管道接头采用了电熔熔接封闭形式作为管道接口来满足于使用要。在非开挖牵引穿越方法铺设电缆护套管，管道接口既需要封闭防止泥水进入管道内壁，同时需要管道接口能满足管道拖拽牵引力，来满足长距离管道穿越过程接口强度的要求，故在非开挖牵引电缆护套管使用管道系统中，管接头采用了套筒管接头与管材端口整体热熔焊接模式来满足于高强接口使用要求。
5.为了增加护套管体刚度，实壁制造的护套管一般情况都是采用提高管体自身的总壁厚来提高管体截面惯性矩，继而提高管体的环刚度；或者采用提高制造管体自身材料的弹性模量，继而提高管体的环刚度。
6.中国专利201911353582.0公开了一种连续纤维预浸带增强电缆护套管，包括塑料内层和连续纤维预浸带增强组合层，连续纤维预浸带增强组合层包括过渡层、增强增刚层和包覆面层，过渡层包覆在塑料内层外壁且与其熔合组成整体。两个连续纤维预浸带增强电缆护套管通过橡胶封闭管接头或电熔管接头连接在一起，橡胶封闭管接头的两端分别套设在连续纤维预浸带增强电缆护套管上，且与连续纤维预浸带增强电缆护套管相接触的部位套设有凹型橡胶密封圈，电熔管接头的两端套设在所述连续纤维预浸带增强电缆护套管端头上，且电熔管接头的内壁上布设有若干条电阻丝。其中，橡胶封闭管接头的端口设置在凹型橡胶密封圈的凹槽处，可以阻止外部泥水进入到管道内部，防泥水效果好、连接强度
高。此外，该护套管虽然包括内层塑料管与连续纤维预浸带增强组合层，但是该技术管道应用在非开挖牵引过程所产生的巨大轴向拉伸应力问题没有解决，非空心实壁管不能达到自然通风快速降温的效果，产生多根多重电缆堆积自身发热体累积发热问题，严重影响内置电缆外包绝缘体的使用寿命，继而导致电缆使用寿命的降低。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种连续纤维预浸带缠绕空心电缆护套管，解决了应用在非开挖牵引管高轴向拉伸管道应变、电缆蓄热降低电缆累积温度、使用寿命待提高的问题。
8.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
9.本发明一种连续纤维预浸带缠绕空心电缆护套管，包括内层塑料管、外层管、梯形支撑肋、圆弧梯形空心孔和实壁塑料管连接头；所述梯形支撑肋等距分布在所述内层塑料管和外层管之间，所述圆弧梯形空心孔位于相邻所述梯形支撑肋之间；所述梯形支撑肋和内层塑料管以及外层管之间通过同晶结构分子键作用熔合成为整体；所述电熔连接头既可以用于连接所述内层塑料管、也可以连接外层管形成封闭的熔接口，防止外部泥土进入圆弧梯形空心孔与护套管。
10.进一步的，所述外层管先以正向15
°
～30
°
缠绕角(管轴)单向预浸带多层次叠加在梯形支撑肋外壁构成箍筋圈层一，再以反向15
°
～30
°
缠绕角(管轴)单向预浸带多层次叠加缠绕熔贴在箍筋圈层一外壁上构成箍筋圈层二，箍筋圈层一和箍筋圈层二共同构成高抗轴向拉伸应力层。
11.进一步的，所述内层塑料管、梯形支撑肋采用70～90％的聚丙型材料与30～10％的滑石粉复配160℃
‑
230℃高温下，在挤出机及圆形锯齿形模具配合下挤出成型齿轮状熔体，该齿轮状熔体经内置定径套真空喷淋冷却定型制成高模量的内层塑料管与梯形支撑肋。
12.进一步的，所述梯形支撑肋采用等腰梯形结构；所述等腰梯形结构上底与所述内层塑料管熔合在一起，下底与所述外层管熔合在一起。
13.与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
14.该发明连续纤维预浸带缠绕空心电缆护套管梯形支撑肋和内层塑料管以及外层管之间通过同晶结构分子键作用熔合成为整体既提高了护套管的结构稳定性，又节约了使用原材料的成本；梯形支撑肋采用等腰梯形结构，极大提高了护套管的结合牢度与结构体的稳定性以及管体径向与轴向的抗拉强度与抗剪切强度；内层塑料管采用高模量内层塑料管，比起普通塑料材质提高60％以上的强度，继而提高复合管体弹性模量与环刚度性能；双向预浸带管改善了带材面层的结构强度，继而确保护套管面层材料能经受外力冲击不会产生裂痕与断裂；圆弧梯形空心孔在护套管管体内部形成空气大流通通道，继而实现于电缆自身产生的热量能迅速抽出管外，确保外置电缆绝缘套不受温度影响，从而延长了电缆的使用寿命；电熔连接头将相同的内层塑料管和外层管连接在一起，既保证了管端封闭防止泥水进入管内，又可满足非开挖铺设管道牵引与拖拽的要求。总之，本发明连续纤维预浸带缠绕空心电缆护套管强度高、耐腐蚀性高、稳定高且使用寿命长、用途广。
附图说明
15.下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
16.图1为本发明连续纤维预浸带缠绕空心电缆护套管剖视图；
17.图2为电熔连接头与内层塑料管连接结构图；
18.图3为电熔连接头与外层管连接结构图；
19.图4为外层管结构图；
20.图5为圆形锯齿形模具结构图；
21.附图标记说明：1、内层塑料管；1
‑
1、梯形支撑肋；2、外层管；2
‑
1、箍筋圈层一；2
‑
2、箍筋圈层二；3、圆弧梯形空心孔；4、电熔连接头。
具体实施方式
22.如图1所示，一种连续纤维预浸带缠绕空心电缆护套管，包括内层塑料管1、外层管2、梯形支撑肋1
‑
1、圆弧梯形空心孔3和电熔连接头4，所述梯形支撑肋1
‑
1等距分布在所述内层塑料管1和外层管2之间。所述圆弧梯形空心孔3位于相邻所述梯形支撑肋1
‑
1之间，其目的之一是具有通风降温、疏通护套管内热量、防止内置电缆发热的效果，其目的之二是通过设置圆弧梯形空心孔，达到节省30％以上原材料，还可以提高电缆护套管体刚性，来满足于高强度、大跨距支撑的使用要求。
23.所述梯形支撑肋1
‑
1和内层塑料管1以及外层管2之间通过同晶结构分子键作用熔合成为整体，实现最大程度三层结构的稳定性，继而实现护套管高承载外力冲击荷载的效果。
24.如图4所示，所述外层管2先以正向15
°
～30
°
缠绕角管轴单向预浸带多层次叠加在梯形支撑肋1
‑
1外壁构成箍筋圈层一2
‑
1，再以反向15
°
～30
°
缠绕角管轴单向预浸带多层次叠加缠绕熔贴在箍筋圈层一2
‑
1外壁上构成箍筋圈层二2
‑
2，箍筋圈层一2
‑
1和箍筋圈层二2
‑
2共同构成高抗轴向拉伸应力层，继而达到所制作的电缆护套管能用于非开挖牵引管的目的与高抗轴向拉力的效果。
25.所述内层塑料管1、梯形支撑肋1
‑
1采用70～90％的聚丙型材料与30～10％的滑石粉复配160℃
‑
230℃高温下，在挤出机及圆形锯齿形模具(如图5所示)配合下挤出成型齿轮状熔体，该齿轮状熔体经内置定径套真空喷淋冷却定型制成高模量的内层塑料管1与梯形支撑肋1
‑
1。具有大于1800mpa以上高弯曲模量与大于157℃维卡软化点特性，使得护套管具有高刚性与高热变形温度特点，继而来满足于护套管高埋深与高耐热使用要求。内层塑料管1设计成长通型圆弧梯形空心孔管，极大增加了内层管体的空间厚度，继而提高了管体的惯性矩数值，在既节约了30％原材料基础上，还提高管体的环刚度达到24～40kn/m2。
26.所述梯形支撑肋1
‑
1采用等腰梯形结构，其内倾角α为30
°
～45
°
，所述等腰梯形结构上底与所述内层塑料管1熔合在一起，下底与所述外层管2熔合在一起，一方面可以提高梯形支撑肋1
‑
1面积，继而达到与外层管2更多的接触面，提高了结合牢度与结构体的稳定性；另一方面，与外层管2相熔合的同时，提高外层管抗压强度效果。
27.所述电熔连接头4用于连接所述内层塑料管1、外层管2，形成封闭的熔接口，防止外部泥土进入圆弧梯形空心孔3与护套管，满足非开挖铺设管道牵引与拖拽的要求。电熔连接头4与内层塑料管1熔合结构图如图2所示，保证外层管2与电容连接头4的外周围处于同
一水平面上。与外层管2熔合结构图如图3所示，保证连接的密封性。
28.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。