一种具有端头防磨损结构的PVC管材的制作方法

本发明涉及管道铺设与回收，尤其是一种具有端头防磨损结构的pvc管材，适用于水文气象观测浮标、潜标、海床基、移动观测平台、船用水文气象观测传感器与设备系统、海洋水质与生态要素测量设备、声学与光学测量探测设备以及岸基和海上平台基观测台站等海洋观测系统中的管路端头防护。

背景技术：

1、海洋水文气象观测设备与系统广泛应用于海洋环境监测、气象预报、生态要素测量、声学与光学探测等领域。在深海通用材料与接插件等辅助设备领域，pvc管材端头作为连接传感器、探测设备与数据传输系统的关键节点，其防护结构的可靠性直接影响整个观测系统的使用寿命和数据采集的准确性。高频地波雷达、s/c/x波段测波雷达等雷达系统，以及海洋水质与生态要素测量设备、声学与光学测量与探测设备等精密仪器，其pvc管材连接端头一旦发生腐蚀、磨损或密封失效，将导致海水侵入、设备损坏甚至整个观测平台瘫痪。此外，船用水文与地质调查绞车等设备在布放和回收过程中，pvc管材端头频繁承受拖拽、冲击和弯曲载荷，进一步加剧了端头部位的损伤风险。

2、现有技术中，如中国实用新型专利cn224201279u公开了一种具有端头防磨损结构的pvc管材，其通过在pvc管体两端安装保护套筒，在保护套筒表面设置橡胶圈垫，利用卡扣与卡槽的过盈配合实现橡胶圈垫的稳定安装，通过保护套筒和橡胶圈垫与地面直接接触来吸收冲击应力。然而，该现有技术仍存在诸多不足：其一，保护套筒结构较为简单，仅依靠单层套筒提供防护，在海洋环境的高盐雾和高湿度条件下容易加速老化失效；其二，保护套筒与管材端头之间仅依靠套接方式配合，缺乏有效的轴向限位和防松脱结构，在船用水文与地质调查绞车等设备频繁的拖拽和振动工况下容易发生相对滑动甚至脱离；其三，密封结构单一，无法满足水下长期使用的密封可靠性要求；其四，未考虑海水腐蚀、海洋生物附着等海洋特殊环境因素的影响；其五，保护套筒缺乏对应力集中的有效释放机制，在受到冲击时应力容易在局部集中导致保护套筒开裂。

3、因此，亟需开发一种专用于海洋水文气象观测设备的具有端头防磨损结构的pvc管材，通过多重防护机制与密封结构的协同作用，从根本上解决海洋环境下pvc管材端头的腐蚀、磨损和密封失效问题。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种具有端头防磨损结构的pvc管材，旨在解决现有技术中海洋环境下pvc管材端头易腐蚀、易磨损、密封可靠性差以及抗冲击能力不足的技术问题，特别适用于水文气象观测浮标、潜标、海床基、移动观测平台、船用水文气象观测传感器与设备系统、海洋水质与生态要素测量设备、声学与光学测量探测设备、岸基和海上平台基观测台站等场景中的pvc管材端头防护。

2、第一方面，本技术提供的一种具有端头防磨损结构的pvc管材采用如下的技术方案：

3、包括pvc管体和安装在pvc管体两端的保护套筒，所述保护套筒包括套管主体、双翻边嵌入端头、封堵块、外护套、定位插块、第一凹槽、第二凹槽，所述套管主体的内壁右端设置有双翻边嵌入端头，所述双翻边嵌入端头的中部嵌入安装有封堵块，所述套管主体的外侧设置有外护套，所述外护套的右端一体成型有定位插块，所述套管主体与外护套的连接处从左至右分别开设有第一凹槽、第二凹槽。

4、通过采用上述技术方案，保护套筒通过套管主体套接于pvc管体端头外部，双翻边嵌入端头嵌入管体端头内部形成第一重防护，封堵块对管口进行封堵形成第二重防护，外护套提供耐海水腐蚀和耐磨缓冲形成第三重防护，三重结构层层递进有效避免端头在海洋恶劣环境下的磨损和海水腐蚀。第一凹槽和第二凹槽在受到船载设备振动或水文绞车拖拽冲击时提供应力释放空间，避免应力在套管主体局部集中导致开裂破坏，显著延长保护套筒使用寿命。定位插块实现保护套筒的周向定位和轴向限位，防止受扭转载荷时发生相对转动，特别适用于船用水文与地质调查绞车等频繁承受动态载荷的场景。

5、优选的，所述pvc管体的两端设置有管道内壁，pvc管体的管道内壁与双翻边嵌入端头的贴合处设置有楔形配合面，所述楔形配合面的锥度为1:50~1:20，所述pvc管体与保护套筒的外侧包裹有接头螺母，接头螺母的右端与pvc管体螺纹配合。

6、通过采用上述技术方案，楔形配合面使得保护套筒在受到轴向冲击时，pvc管体端头越深入保护套筒内部则配合越紧密，有效防止保护套筒因受轴向冲击而从管体端头脱落，特别适用于浮标、潜标等海洋观测平台在波浪作用下的往复冲击工况。接头螺母将保护套筒与外部管路接头进行连接固定，接头螺母右端与pvc管体螺纹配合实现轴向定位。接头螺母内壁的定位内壁对保护套筒进行径向定位和轴向压紧，确保保护套筒与管体端头紧密贴合，提高连接可靠性和密封性。

7、优选的，所述pvc管体的两端均开设有定位孔，所述定位插块嵌入于定位孔的内侧。

8、通过采用上述技术方案，定位插块嵌入定位孔后实现保护套筒与pvc管体的周向定位和轴向限位。当保护套筒受到来自s/c/x波段测波雷达等设备安装或维护过程中产生的扭转载荷时，定位插块与定位孔的配合面能够抵抗扭转力矩防止相对转动。当受到轴向冲击时，定位插块根部提供轴向支撑力辅助抵抗冲击，进一步增强连接稳固性，特别适用于海上平台基观测台站等固定式观测设施在台风等极端天气条件下的抗冲击需求。

9、优选的，所述双翻边嵌入端头往封堵块的一端向外翻折倾斜设置，呈喇叭状分布。

10、通过采用上述技术方案，双翻边嵌入端头呈喇叭状向外翻折倾斜，在嵌入管道内壁时形成双层弹性密封面，相较于传统单层扩口结构具有更大的弹性变形能力和更高的刚性。喇叭状结构在受到海水压力或轴向压力时能够产生径向扩张力，使双翻边嵌入端头与管道内壁贴合更加紧密，具有压力自紧效果。双层结构有效提高了pvc管材端头在水下高压环境下的抗震性和密封性，特别适用于水文气象观测浮标、潜标和海床基等长期浸没于海水中的观测平台。

11、优选的，所述接头螺母的内壁设置有与保护套筒轮廓相吻合的定位内壁，所述接头螺母的外侧开设有圈垫槽，所述圈垫槽的内壁连接有圈垫结构，所述圈垫结构包括橡胶圈垫、卡扣、弧形凸起，所述橡胶圈垫的内侧连接有卡扣，所述圈垫槽靠近卡扣的表面开设有卡槽，所述卡扣与卡槽构成过盈配合结构，所述橡胶圈垫为耐海水腐蚀橡胶材质，所述橡胶圈垫的截面最大圆周长大于接头螺母的截面最大圆周长，所述橡胶圈垫的外表面设置有若干沿周向间隔分布的弧形凸起，相邻弧形凸起之间形成排屑槽，所述弧形凸起的高度为0.5~2mm。

12、通过采用上述技术方案，定位内壁与保护套筒轮廓相吻合，在接头螺母旋紧时对保护套筒进行精确径向定位和轴向压紧，确保同轴度和贴合紧密度。橡胶圈垫通过卡扣与卡槽过盈配合实现稳定安装防止脱落，其截面周长大于接头螺母使pvc管材端头与甲板或海底接触时橡胶圈垫首先接触起到缓冲耐磨作用。弧形凸起与接触面形成多点接触分散压力，排屑槽及时排出砂石、海洋生物碎屑等异物避免嵌入加剧磨损，延长橡胶圈垫在海洋环境下的使用寿命。耐海水腐蚀橡胶材质确保了圈垫结构在长期海水浸泡和盐雾环境下的性能稳定性，特别适用于船用水文气象观测传感器系统及岸基、海上平台基观测台站。

13、优选的，所述接头螺母的外表面设置有耐海水腐蚀耐磨涂层，所述耐磨涂层为聚四氟乙烯涂层或陶瓷颗粒增强环氧树脂涂层，所述耐磨涂层的厚度为50~200μm，所述耐磨涂层的表面硬度≥2h。

14、通过采用上述技术方案，耐磨涂层均匀涂覆于接头螺母外表面，聚四氟乙烯涂层具有极低摩擦系数和优异耐海水腐蚀性能，陶瓷颗粒增强环氧树脂涂层具有高硬度和高耐磨性能以及良好的耐盐雾性能。接头螺母与粗糙甲板、海底或海洋结构物接触时磨损首先发生在涂层上而不损伤基体材料，涂层厚度既保证耐磨寿命又避免过厚导致附着力下降。表面硬度确保涂层具有足够抗划伤能力，有效延长接头螺母在海洋恶劣环境下的使用寿命，特别适用于海床基、移动观测平台等长期处于海水中的观测设备。

15、优选的，所述接头螺母的端部设置有倒角结构，所述倒角结构的角度为30°~60°，所述倒角结构的宽度为1~3mm，所述倒角结构的表面设置有若干沿周向均匀分布的滚花纹理，所述滚花纹理的深度为0.1~0.5mm。

16、通过采用上述技术方案，倒角结构设置于接头螺母端部，在pvc管材布放和回收过程中能够引导接头螺母顺畅越过甲板障碍物或海底凸起，避免端部因撞击而产生崩角或开裂。滚花纹理设置在倒角结构表面，在旋紧或旋松接头螺母时显著增加手部或操作工具与接头螺母之间的摩擦力防止打滑，特别适用于船载湿式作业环境下的快速安装和拆卸操作，有效提高了船用水文与地质调查绞车等设备在恶劣海况下的操作效率和便捷性。

17、优选的，所述封堵块朝向pvc管体内部的一侧设置有锥形导向面，所述锥形导向面的半锥角为15°~30°，所述锥形导向面的表面粗糙度ra≤1.6μm。

18、通过采用上述技术方案，锥形导向面设置于封堵块朝向pvc管体内部一侧，在pvc管体端头插入保护套筒时起到导向作用，使pvc管材端头顺畅进入保护套筒内部，避免因装配偏差导致刮擦或损坏。半锥角范围在保证良好导向效果的同时确保足够接触面积，有利于提高配合紧密性。表面粗糙度保证锥形导向面光滑度，减少装配摩擦阻力同时有利于提高密封性能，特别适用于海洋水质与生态要素传感器、声学与光学测量探测设备等精密仪器管路的端头防护。

19、优选的，所述封堵块包括球堵壳体、堵块、环形密封齿，所述球堵壳体的右端嵌入安装有堵块，堵块与球堵壳体形成过盈配合，所述球堵壳体的外壁设置有至少两级沿轴向间隔分布的环形密封齿，所述环形密封齿的截面为三角形，齿顶角为50°~70°，所述环形密封齿的高度为0.05~0.3mm，相邻环形密封齿之间的间距为球堵壳体长度的1/10~1/6，所述球堵壳体和堵块均采用深海通用耐腐蚀金属材料或工程塑料制成。

20、通过采用上述技术方案，封堵块采用球涨式结构，堵块与球堵壳体过盈配合使球堵壳体发生径向膨胀，实现紧密配合且不会因船体振动或水下冲击而松脱。环形密封齿沿球堵壳体轴向间隔分布，在嵌入双翻边嵌入端头时切入其内壁形成多级密封屏障，齿顶角和齿高保证有效切入且避免过度切割。当封堵块受海水压力或轴向推力时环形密封齿产生倒刺效应进一步楔入内壁，外部压力越大密封越紧固。球堵壳体和堵块采用深海通用耐腐蚀金属材料，确保了封堵结构在深海高压、低温、高盐度环境下的长期可靠性，特别适用于深海潜标、海床基等深水观测平台。

21、综上所述，本技术包括以下有益技术效果：

22、1.本技术通过设置保护套筒包括套管主体、双翻边嵌入端头、封堵块和外护套，形成三重防护结构层层递进，有效避免了pvc管体端头在海洋恶劣环境下的磨损、海水腐蚀、开裂及异物进入问题；双翻边嵌入端头呈喇叭状向外翻折形成双层弹性密封面，在受到海水压力或轴向压力时产生径向扩张力使贴合更加紧密，具有压力自紧效果，显著提高了管材端头在水下高压和极端海况条件下的抗震性和密封性。

23、2.本技术通过在双翻边嵌入端头与管道内壁的贴合处设置楔形配合面，使保护套筒在受到轴向冲击时管体端头越深入则配合越紧密，有效防止保护套筒脱落；同时配合定位插块嵌入定位孔实现周向定位和轴向限位，当受到扭转载荷时能够抵抗扭转力矩防止相对转动，增强了保护套筒与管体之间的连接稳固性。

24、3.本技术通过设置封堵块为球涨式结构，堵块与球堵壳体过盈配合使球堵壳体发生径向膨胀，球堵壳体外壁设置至少两级环形密封齿切入双翻边嵌入端头内壁形成多级密封屏障；当封堵块受到海水压力时环形密封齿产生倒刺效应进一步楔入内壁，外部压力越大密封效果越强；球堵壳体和堵块采用深海通用耐腐蚀材料，确保了在深海高压、低温、高盐度环境下的长期稳定性。

25、4.本技术通过在套管主体与外护套的连接处开设第一凹槽和第二凹槽，在受到冲击时通过凹槽弹性变形吸收和释放冲击能量，防止应力集中导致开裂破坏，凹槽底部为圆弧过渡结构提高抗疲劳性能；同时接头螺母外侧设置圈垫结构实现缓冲耐磨，外表面设置耐海水腐蚀耐磨涂层，端部设置倒角结构和滚花纹理，全面提高了防护结构在海洋恶劣环境下的使用寿命和操作便捷性。