一种电缆护套管及其制备方法与流程

1.本发明涉及电力技术领域，具体而言涉及电缆护套管及其制备方法。

背景技术：

2.复合管的兴起，源于复合材料提供管道的高强度及各种功能特性。在电力护套管领域，为应对地质等外界环境对电缆等破坏，需要护套管高等级的强度。
3.为减少施工对生产生活的影响，大力发展非开挖施工是未来施工趋势，牵引施工的电力护套管道是适应这一趋势的应用方式。
4.然而目前的护套管存在抗压性能差且抗拉强度不足的缺陷，难以应用在非开挖领域。
5.因此，需要一种电缆护套管及其制备方法，以至少部分地解决以上问题。

技术实现要素：

6.在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
7.为至少部分地解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种电缆护套管，包括：
8.外壁层；
9.内壁层，所述内壁层位于所述外壁层的内侧；
10.结构体，所述结构体设置于所述外壁层和所述内壁层之间，所述结构体包括：
11.第一连续纤维复合增强层，所述第一连续纤维复合增强层围绕所述电缆护套管的中心轴线设置，且所述第一连续纤维复合增强层中纤维的延伸方向与所述电缆护套管的径向平面成第一夹角，
12.第二连续纤维复合增强层，所述第二连续纤维复合增强层围绕所述电缆护套管的中心轴线设置，且所述第二连续纤维复合增强层中纤维的延伸方向与和所述径向平面交叉成第二夹角，且所述第二夹角不等于所述第一夹角。
13.根据本发明的电缆护套管，能够同时具有较高的轴向抗拉性能和径向抗压性能。
14.可选地，所述第一夹角为85-95
°
；并且/或者
15.所述第二夹角小于或等于10
°
。
16.可选地，所述第一连续纤维复合增强层和所述第二连续纤维复合增强层交替套叠设置。
17.可选地，所述结构体包括两层所述第一连续纤维复合增强层和一层所述第二连续纤维复合增强层，其中两层所述第一连续纤维复合增强层分别与所述内壁层和所述外壁层连接，所述第二连续纤维复合增强层设置于两层所述第一连续纤维复合增强层之间。
18.可选地，所述外壁层包括第一热塑性带，所述第一热塑性带围绕所述电缆护套管的中心轴线设置，且所述第一热塑性带的延伸方向与所述径向平面交叉成第三夹角。
19.可选地，所述第三夹角为3-87
°
。
20.可选地，所述内壁层包括第二热塑性带，所述第二热塑性带围绕所述电缆护套管的中心轴线设置，且所述第二热塑性带的延伸方向与所述径向平面交叉成第四夹角。
21.可选地，所述第四夹角为3-87
°
。
22.可选地，所述第一连续纤维复合增强层和所述第二连续纤维复合增强层通过第一树脂和连续纤维复合而成；
23.所述外壁层和所述内壁层的材质为第二树脂；
24.其中所述第一树脂和所述第二树脂为热塑性树脂，且所述第一树脂和所述第二树脂能够互溶。
25.可选地，所述连续纤维选自玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维和涤纶纤维中的至少一种；并且/或者
26.所述第一树脂和所述第二树脂相同，且选自pp、pe、pa、pok和pet中的至少一种。
27.可选地，所述外壁层、所述内壁层、所述第一连续纤维复合增强层和所述第二连续纤维复合增强层通过热熔复合成为一体。
28.本发明的第二方面提供一种电缆护套管的制备方法，
29.通过挤出设备将热塑性树脂挤出为第一热塑性带，将所述第一热塑性带绕圆柱模具的中心轴线并与径向平面成3-87
°
的角度热熔缠绕在所述圆柱模具的外表面形成内壁层；
30.将连续纤维复合带材以纤维走向和所述径向平面成90
°
的角度热熔复合在所述内壁层的外表面，以形成第一层第一连续纤维复合增强层；
31.将连续纤维复合带材以纤维走向和所述径向平面成小于10
°
的角度热熔缠绕在第一层所述第一连续纤维复合增强层的外表面，以形成第二连续纤维复合增强层；
32.将连续纤维复合带材以纤维走向和所述径向平面成90
°
的角度热熔复合在第二连续纤维复合增强层的外表面，以形成第二层所述第一连续纤维复合增强层；
33.通过挤出设备将热塑性树脂挤出为第二热塑性带，将所述第二热塑性带绕所述中心轴线并与径向平面成3-87
°
的角度热熔缠绕在第二层所述第一连续纤维复合增强层的外表面形成外壁层。
34.根据本发明的电缆护套管的制备方法能够起到于上述第一方面的电缆护套管相类似的技术效果，且生产效率高，有利于连续生产。
附图说明
35.本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
36.附图中：
37.图1为根据本发明的一种优选实施方式的电缆护套管局部透视示意图。
38.附图标记说明：
39.100：电缆护套管
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110：内壁层
40.111：第一热塑性带
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120：外壁层
41.121：第二热塑性带
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130：结构体
42.131：第一连续纤维复合增强层
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132：第二连续纤维复合增强层
43.α：第一夹角
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β：第二夹角
44.γ：第三夹角
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δ：第四夹角
具体实施方式
45.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
46.为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
47.应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
48.本发明中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其他含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。需要说明的是，本文中所使用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明目的，并非限制。
49.现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。
50.参考图1，本发明一方面提供一种电缆护套管100。其构造为多层结构。例如，本实施方式中其包括内壁层110、外壁层120和位于二者之间的结构体130。结构体130包括套叠设置的第一连续纤维复合增强层131和第二连续纤维复合增强层132。
51.第一连续纤维复合增强层131和第二连续纤维复合增强层132可以是第一树脂和连续纤维复合而成的带材或片材。并且第一连续纤维复合增强层131和第二连续纤维复合增强层132彼此之间可以通过热熔复合连接成一体。
52.其中，连续纤维可以选自玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维和涤纶纤维中的至少一种。
53.第一连续纤维复合增强层131围绕电缆护套管100的中心轴线设置，第一连续纤维复合增强层131中纤维的延伸方向与电缆护套管100的径向平面成第一夹角α。第一夹角α优选为85-95
°
。
54.更优选地，第一夹角α为90
°
。即，第一连续纤维复合增强层131中纤维的延伸方向垂直于电缆护套管100的径向平面。换言之，第一连续纤维复合增强层131中纤维走向与轴向一致。由此，能够提高电缆护套管100的抗拉强度。
55.第二连续纤维复合增强层132围绕电缆护套管100的中心轴线设置，且第二连续纤
维复合增强层132中纤维的延伸方向与和径向平面交叉成第二夹角β，且第二夹角β不等于第一夹角α。优选地，第二夹角β小于或等于10
°
进一步优选地，第二夹角β可以是极小的角度，例如1
°
或2
°
等。由此，可以提高电缆护套管100的环刚性和抗压性能。
56.根据本发明的电缆护套管100，能够同时具有较高的轴向抗拉性能和径向抗压性能。
57.其中，结构体130可以构造为双层结构，如由外至内构造为：第一连续纤维复合增强层——第二连续纤维复合增强层，或者第二连续纤维复合增强层——第一连续纤维复合增强层。
58.并且，结构体130还可以构造三层及以上的结构。此种情形下，第一连续纤维复合增强层131和第二连续纤维复合增强层132交替套叠设置。
59.具体而言，在图1所示实施方式中，结构体130构造为三层结构。其包括两层第一连续纤维复合增强层131和一层第二连续纤维复合增强层132。其中两层第一连续纤维复合增强层131分别与内壁层110和外壁层120连接，第二连续纤维复合增强层132设置于两层第一连续纤维复合增强层131之间。
60.即，结构体130由外至内构造为第一连续纤维复合增强层131——第二连续纤维复合增强层132——第一连续纤维复合增强层131套叠的结构。
61.在可选实施方式中，结构体130还可以由外至内构造为以下形式：
62.第二连续纤维复合增强层——第一连续纤维复合增强层——第二连续纤维复合增强层样式的三层套叠结构。
63.第一连续纤维复合增强层——第二连续纤维复合增强层——第一连续纤维复合增强层——第二连续纤维复合增强层——第一连续纤维复合增强层
···
样式的多层套叠结构。
64.第一连续纤维复合增强层——第二连续纤维复合增强层——第一连续纤维复合增强层——第二连续纤维复合增强层
···
样式的多层套叠结构。
65.第二连续纤维复合增强层——第一连续纤维复合增强层——第二连续纤维复合增强层——第一连续纤维复合增强层——第二连续纤维复合增强层套叠的结构
···
样式的多层套叠结构。
66.第二连续纤维复合增强层——第一连续纤维复合增强层——第二连续纤维复合增强层——第一连续纤维复合增强层
···
样式的多层套叠结构。
67.继续参考图1，外壁层120和内壁层110均优选为缠绕成型并热熔定型。例如，外壁层120由第一热塑性带111围绕电缆护套管100的中心轴线缠绕成型。其中第一热塑性带111的延伸方向与径向平面交叉成第三夹角γ。优选地，第三夹角γ为3-87
°
。换言之，第一热塑性带111的缠绕角为3-87
°
。
68.内壁层110由第二热塑性带121围绕电缆护套管100的中心轴线缠绕成型。其中第二热塑性带121的延伸方向与径向平面交叉成第四夹角δ。优选地，第四夹角δ为3-87
°
。换言之，第二热塑性带121的缠绕角为3-87
°
。
69.其中，第一热塑性带111和第二热塑性带121可以通过第二树脂挤出机挤出成型。优选地，第二树脂和第一树脂能够互溶。也就是说，内壁层110和外壁层120所选用的热塑性树脂，与第一连续纤维复合增强层131和第二连续纤维复合增强层132中的基体树脂为同类
型树脂，以利于热熔成为一体，提高各层间连接的强度。
70.其中，第一树脂和第二树脂优选为相同的树脂，例如选自pp、pe、pa、pok和pet中的至少一种。当然，也可选在其它类型的热塑性树脂，只要第一树脂和第二树脂能够互溶即可。
71.本发明的电缆护套管100由轴径双向连续纤维贯通护套管增强，护套管强度高，特别是轴向抗拉强度高，尤其可应用于非开挖的牵引护套管应用。
72.本发明的另一方面还提供一种电缆护套管100的制备方法。
73.步骤1：通过挤出设备将热塑性树脂(第二树脂)挤出为第一热塑性带111。将第一热塑性带111绕圆柱模具(芯模)缠绕成型。缠绕角为3-87
°
。或者说，第一热塑性带111与径向平面成3-87
°
角。之后热熔复合成内壁层110。
74.步骤2：连续纤维复合带材(片材)以纤维走向和径向平面成90
°
的角度热熔复合在内壁层110的外表面，以形成第一层第一连续纤维复合增强层131。例如，可以将连续纤维复合带材(片材)绕内壁层110裹成圆柱状并热熔复合在内壁层110的外表面。其中，连续纤维复合带材(片材)可以是纤维走向与带材长度/宽度方向一致的材料。
75.步骤3：将连续纤维复合带材(片材)以纤维走向和径向平面成小于10
°
的角度热熔缠绕在第一层第一连续纤维复合增强层131的外表面。换言之，可以将连续纤维复合带材(片材)以缠绕角为0-10
°
缠绕在步骤2中新城的第一连续纤维复合增强层131的外表面。其中，连续纤维复合带材(片材)可以是纤维走向与带材长度方向一致的材料。
76.步骤4：将连续纤维复合带材(片材)以纤维走向和径向平面成90
°
的角度热熔复合在第二连续纤维复合增强层132的外表面，以形成第二层第一连续纤维复合增强层131。例如，可以将连续纤维复合带材(片材)绕内壁层110裹成圆柱状并热熔复合在步骤3中支撑的第一连续纤维复合增强层131的外表面。其中，连续纤维复合带材(片材)可以是纤维走向与带材长度/宽度方向一致的材料。
77.步骤5：通过挤出设备将热塑性树脂(第二树脂)挤出为第二热塑性带121。将第二热塑性带121绕圆柱模具(芯模)缠绕成型。缠绕角为3-87
°
。或者说，第二热塑性带121与径向平面成3-87
°
角。之后热熔复合在步骤4中制成的第一连续纤维复合增强层131的外表面形成外壁层120。
78.根据本发明的电缆护套管100的制备方法能够起到于上述第一方面的电缆护套管100相类似的技术效果，且生产效率高，有利于连续生产。
79.除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
80.本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。

技术特征：

1.一种电缆护套管，其特征在于，包括：外壁层；内壁层，所述内壁层位于所述外壁层的内侧；结构体，所述结构体设置于所述外壁层和所述内壁层之间，所述结构体包括：第一连续纤维复合增强层，所述第一连续纤维复合增强层围绕所述电缆护套管的中心轴线设置，且所述第一连续纤维复合增强层中纤维的延伸方向与所述电缆护套管的径向平面成第一夹角，第二连续纤维复合增强层，所述第二连续纤维复合增强层围绕所述电缆护套管的中心轴线设置，且所述第二连续纤维复合增强层中纤维的延伸方向与和所述径向平面交叉成第二夹角，且所述第二夹角不等于所述第一夹角。2.根据权利要求1所述的电缆护套管，其特征在于，所述第一夹角为85-95
°
；并且/或者所述第二夹角小于或等于10
°
。3.根据权利要求1所述的电缆护套管，其特征在于，所述第一连续纤维复合增强层和所述第二连续纤维复合增强层交替套叠设置。4.根据权利要求1所述的电缆护套管，其特征在于，所述结构体包括两层所述第一连续纤维复合增强层和一层所述第二连续纤维复合增强层，其中两层所述第一连续纤维复合增强层分别与所述内壁层和所述外壁层连接，所述第二连续纤维复合增强层设置于两层所述第一连续纤维复合增强层之间。5.根据权利要求1所述的电缆护套管，其特征在于，所述外壁层包括第一热塑性带，所述第一热塑性带围绕所述电缆护套管的中心轴线设置，且所述第一热塑性带的延伸方向与所述径向平面交叉成第三夹角。6.根据权利要求5所述的电缆护套管，其特征在于，所述第三夹角为3-87
°
。7.根据权利要求1所述的电缆护套管，其特征在于，所述内壁层包括第二热塑性带，所述第二热塑性带围绕所述电缆护套管的中心轴线设置，且所述第二热塑性带的延伸方向与所述径向平面交叉成第四夹角。8.根据权利要求7所述的电缆护套管，其特征在于，所述第四夹角为3-87
°
。9.根据权利要求1-8中任意一项所述的电缆护套管，其特征在于，所述第一连续纤维复合增强层和所述第二连续纤维复合增强层通过第一树脂和连续纤维复合而成；所述外壁层和所述内壁层的材质为第二树脂；其中所述第一树脂和所述第二树脂为热塑性树脂，且所述第一树脂和所述第二树脂能够互溶。10.根据权利要求9所述的电缆护套管，其特征在于，所述连续纤维选自玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维和涤纶纤维中的至少一种；并且/或者所述第一树脂和所述第二树脂相同，且选自pp、pe、pa、pok和pet中的至少一种。11.根据权利要求1-8中任意一项所述的电缆护套管，其特征在于，所述外壁层、所述内壁层、所述第一连续纤维复合增强层和所述第二连续纤维复合增强层通过热熔复合成为一
体。12.一种电缆护套管的制备方法，其特征在于，通过挤出设备将热塑性树脂挤出为第一热塑性带，将所述第一热塑性带绕圆柱模具的中心轴线并与径向平面成3-87
°
的角度热熔缠绕在所述圆柱模具的外表面形成内壁层；将连续纤维复合带材以纤维走向和所述径向平面成90
°
的角度热熔复合在所述内壁层的外表面，以形成第一层第一连续纤维复合增强层；将连续纤维复合带材以纤维走向和所述径向平面成小于10
°
的角度热熔缠绕在第一层所述第一连续纤维复合增强层的外表面，以形成第二连续纤维复合增强层；将连续纤维复合带材以纤维走向和所述径向平面成90
°
的角度热熔复合在第二连续纤维复合增强层的外表面，以形成第二层所述第一连续纤维复合增强层；通过挤出设备将热塑性树脂挤出为第二热塑性带，将所述第二热塑性带绕所述中心轴线并与径向平面成3-87
°
的角度热熔缠绕在第二层所述第一连续纤维复合增强层的外表面形成外壁层。

技术总结

本发明公开了一种电缆护套管及其制备方法。电缆护套管包括、外壁层、内壁层和结构体。结构体设置于外壁层和内壁层之间，结构体包括第一连续纤维复合增强层和第二连续纤维复合增强层。第一连续纤维复合增强层围绕电缆护套管的中心轴线设置，且第一连续纤维复合增强层中纤维的延伸方向与电缆护套管的径向平面成第一夹角。第二连续纤维复合增强层围绕电缆护套管的中心轴线设置，且第二连续纤维复合增强层中纤维的延伸方向与和径向平面交叉成第二夹角，且第二夹角不等于第一夹角。根据本发明的电缆护套管，能够同时具有较高的轴向抗拉性能和径向抗压性能。能和径向抗压性能。能和径向抗压性能。