耐腐蚀电管道系统

摘要

针对腐蚀和电短缺进行保护的耐腐蚀管道系统。所述耐腐蚀管道系统包括：具有设置在两层聚合物层之间的金属层的多层管道、具有导电组件和包括一层或多层聚合材料的主体的管道配件、以及用于将多层管子的金属层与配件的导电组件进行导电耦合的装置，其提供了贯穿整个耐腐蚀管道系统的连续电通路。

权利要求

1.一种耐腐蚀管道系统，其包括：具有第一端部、第二端部和在它们之间延伸的空心区域的多层管道，所述管道包括设置在聚合物外部层和空心区域之间的金属层；

管道配件，其包括：导电组件、聚合物外层、内部以及第一和第二开口，第一和第二开口用于接收多层管道并提供到达内部的通道；

用于将多层管道的金属层与配件的导电组件进行导电耦合的装置；

其中，在整个耐腐蚀管道系统中形成了连续电通路；

其中，所述管道配件的导电组件是设置在聚合物外层和内部之间的金属层；并且其中，所述管道配件还包括设置在管道配件的金属层和内部之间的聚合物材料内层。

2.如权利要求1所述的耐腐蚀管道系统，其特征在于，所述多层管道进一步包括设置在多层管道的金属层和空心区域之间的聚合物内部层。

3.如权利要求2所述的耐腐蚀管道系统，其特征在于，多层管道的聚合物内部层和聚合物外部层的聚合物材料以及管道配件的聚合物材料内层和聚合物外层的聚合物材料包括多层聚合物材料。

4.如权利要求2所述的耐腐蚀管道系统，其特征在于，多层管道的聚合物内部层和聚合物外部层的聚合物材料以及管道配件的聚合物材料内层和聚合物外层的聚合物材料包括交联的聚合物。

5.如权利要求1所述的耐腐蚀管道系统，其特征在于，管道的金属层和管道配件的导电组件由钢或铝或铜或钛或镁制成。

6.如权利要求1所述的耐腐蚀管道系统，其特征在于，所述管道配件的导电组件是接地棒。

7.如权利要求1所述的耐腐蚀管道系统，其特征在于，所述管道配件的导电组件是接地螺丝。

8.如权利要求1所述的耐腐蚀管道系统，其特征在于，所述管道配件的导电组件是接地环。

9.如权利要求1所述的耐腐蚀管道系统，其特征在于，所述管道配件的导电组件是包括如下的接地环：

基本平坦的环状底座，其具有限定一个开口的外部周长和内部周长；

从环状底座的外部周长延伸的连续外周侧壁；以及从外周侧壁延伸到远端的一个或多个腿部，各腿部具有向内延伸的一个或多个齿状物，其中齿状物透过多层管道的聚合物外部层并与多层管道的金属层电接触。

10.如权利要求1所述的耐腐蚀管道系统，其特征在于，管道配件具有由聚合物材料构成的主体，并且导电组件是接地端。

11.如权利要求1所述的耐腐蚀管道系统，其特征在于，管道配件具有由聚合物材料构成的主体，并且导电组件是接地端螺纹金属螺栓。

12.如权利要求1所述的耐腐蚀管道系统，其特征在于，管道配件具有由聚合物材料构成的主体，并且导电组件是接地端螺纹金属凸起部。

13.如权利要求1所述的耐腐蚀管道系统，其特征在于，所述管道配件是搭扣配合连接件。

14.如权利要求1所述的耐腐蚀管道系统，其特征在于，所述管道配件是直角转弯连接件。

15.如权利要求1所述的耐腐蚀管道系统，其特征在于，所述管道配件是可释放连接件。

16.如权利要求1所述的耐腐蚀管道系统，其特征在于，所述管道配件进一步包括在第一和第二开口之间延伸的通道，其中，通道具有至少一个通道限位器以限制多层管道插入配件。

17.如权利要求1所述的耐腐蚀管道系统，其特征在于，所述导电组件是用于电连接多层管道的环状接地带。

18.如权利要求1所述的耐腐蚀管道系统，其特征在于，所述管道配件进一步包括填充有透明塑料材料且位于第一和第二开口之间的一个或多个孔，其中，所述孔用于观察内部。

19.如权利要求1所述的耐腐蚀管道系统，其特征在于，所述管道配件进一步包括位于第一开口和内部之间以及第二开口和内部之间的多个齿状物，其中多个齿状物与多层管道的聚合物外部层接合，并将多层管道固定在配件中。

20.如权利要求2所述的耐腐蚀管道系统，其特征在于，多层管道聚合物外部层和聚合物内部层的聚合物材料以及管道配件的聚合物材料内层和聚合物外层的聚合物材料包括聚乙烯和/或聚丙烯。

21.如权利要求1所述的耐腐蚀管道系统，其特征在于，所述管道配件是推入配合。

说明书

耐腐蚀电管道系统

技术领域

[0001] 本申请要求2015年2月13日提交的美国临时申请序列号为62/115,715 的优先权，将该申请全文纳入本文。

[0002] 本发明涉及一种耐腐蚀电管道系统。特别是，本发明涉及电管道系统，所述电管道系统包括具有聚合物内部层和外部层的金属管道和配件，其是连续电接地的。

[0003] 发明背景

[0004] 目前使用的耐用防腐蚀电管道系统通常包括经涂覆的金属电管道和配件。该耐腐蚀电管道通常通过用聚合物材料涂覆标准管材(术语“管材”和“管道”在本文中互换使用)
制造。使用插入管道内侧的长喷雾棒施涂管材的内部涂层。该方法耗费大量时间，并且所获
得的聚合物涂层的厚度不均匀，因此，需要比必要更多的材料以确保充分覆盖。此外，内部
涂层的厚度变化减小了管道的横截面积，并且增加了电线和电缆所需牵引力。

[0005] 耐腐蚀管道的表面包括两层聚合物涂层。第一(最内)表面涂层以与内部涂层类似的方式进行施涂，而第二(最外)涂层通过以下方式进行施涂：将管材浸入加热的有机溶胶
浴、然后旋转管材直至涂覆。对于终端产品用途，随后使用螺纹端部或通过非螺纹方法对于
完成的管道与管道系统中的其它组件进行连接并固定。配件(例如，联结器(coupler)和导
管主体(conduit body))是基本金属组件，其可以使用与用于涂覆管道方法类似的施涂方
法通过聚合物涂层实现耐腐蚀性。因为通过管道系统组装的机械动作保持涂层的繁琐性，
连接耐腐蚀管道和管道配件是需要小心且耗时的过程。

[0006] 在某些环境中，耐腐蚀性是确定电供应基础设施寿命的显著限制因素。现在，耐腐蚀管道系统包括：仅使用PVC的管道、覆盖有聚合物涂层的玻璃纤维复合物或传统的刚性金
属管道。塑料涂层防止盐、清洁产品和/或加工化学品等氧化管道系统的金属组件，所述氧
化继而导致导体电缆、连接件以及相关组件的曝露。该腐蚀程度因为降低电系统的电连续
性，也对电安全有不利影响，而且可能使得外部物体进入管道，并直接影响导体，这将会增
加故障的可能性。

[0007] 美国国家电气 承认了允许用作设备接地导体的多种导体，包括刚性金属(例如，钢、铜、和铝)管道。例如，在次级配电系统中使用的钢(或铝)管道以钢管道设
计成在常规操作环境下不会携带任何可察觉电流。然而，在某些故障环境下，用作设备接地
导体的金属管道将会携带大部分的返回故障电流，或者在某些情况下，管道将会是故障电
流到达电源的唯一返回通路。 条款250要求电系统中的金属部分必须形成有效低阻
抗接地通路，从而安全传导任意故障电流，并且有助于操作保护闭合电路导体的过电流装
置。UL 514c描述了用于不同应用的非金属管道。

[0008] 虽然螺纹接头优选用于刚性金属管道(“RMC”)以及中间金属管道 (“IMC”)——厚壁型管道——用于薄壁管道，例如电金属配线管(“EMT”)，但存在定位螺丝和压缩型接口
(connections)。通常，在管道部分之间以及在终止于导管主体(conduit body)或箱的管道
之间形成界面的接头都是导电且机械形式的。亦即，对于定位螺丝连接的EMT，定位螺丝为
管道系统组件提供了电连续性和机械固定。对于更薄聚合物涂覆的管道，没有用于系统组
件的导电和机械组合的可接受方法，因为薄壁金属管不能有效地形成螺纹。然而，可以在尺
寸上控制经涂覆的管道的聚合物外层，以使得在管道外表面上可以采用机械连接方法。有
能力生产更硬或更耐磨的聚合物外层也使得聚合物外层有可能用作机械连接。

[0009] 电管道的现场安装需要管道能够现场弯曲以形成用于电缆和导体的曲线通路。此外，经涂覆的管道不能开裂或撕裂，并保持抗腐蚀的表面保护。例如，UL6特别要求在笔直管
道弯曲为90度曲率之后，管道外部涂层不应当与其金属基材分离。因为在内部表面和外部
表面上进行涂覆来制造管道、以及在管道现场更改期间(包括管道弯曲以及针对各安装的
配件安装)保持耐腐蚀性能的工艺复杂性，使用现有技术的耐腐蚀管道系统需要大量材料
和劳动力成本。现用于耐腐蚀管道外部的管道涂层配置为在浴中施涂，并且还在形成螺纹
工艺期间被去除。由于可获得的涂料化合物的限制，获得的管道外涂层是顺应性的，并且易
于磨损。

[0010] 现有技术的经涂覆的管道和配件的一个难点源自将管道的各端部螺纹化。这是常规耐腐蚀管道连接方法，并且由于需要额外步骤以保持该重要界面上的耐腐蚀性，增加了
超过其它管道系统的现场劳动(field‑labor)。在经涂覆管道的切割和螺纹化期间，需要特
别注意，以保持聚合物涂层的完整性。与标准未涂覆管道系统的安装时间和成本相比，这增
加了经涂覆管道系统的安装时间和成本。此外，拧紧接口会在管道、配件和/或导管主体上
施加力，这可能破坏涂层。因此，需要能够使用推入配合连接件的耐腐蚀电管道系统，这将
降低(如果未消除)扭矩以及对聚合物涂层的应力，并且增加了降低安装时间和工作、以及
提高整个配电系统可靠性的优点。

[0011] 非金属材料(例如PVC和玻璃纤维)的其它耐腐蚀管道系统不会为基于金属的管道系统提供强度、刚度和抗冲击性。这些系统也需要燃烧箱以在现场安装期间有效制造所需
的定制弯曲。在非金属管道系统现场弯曲期间，更改的管道部分需要加热至管道可以容易
弯曲的点，然后将管道保持在该位置直至管道充分冷却。因此，即使最简单的PVC或玻璃纤
维型管道的现场弯曲，也需要大量时间进行制造。

[0012] 为了金属管道作为设备接地导体有效实施，重要的是与紧密接头合适地进行安装。如果故障发生，合适的安装确保了回到过电流保护装置的连续低阻抗通路。如果接头没
有紧密安装、或者如果在故障环境下在接地故障电流通路中存在开裂，那么可能会电击与
管道系统接触的任何人(或任何物)。因此， 要求用于导体的所有金属外壳与连接到
所有箱、配件、电缆的连续电导体金属结合在一起，以提供有效的电连续性。聚合物涂覆的
电管道系统必须遵守与未涂覆钢管道系统相同的要求，并在经涂覆的管道和经涂覆的配件
之间提供电连续性。因此，需要能够易于构造并且形成连续电导体系统的经涂覆的管道系
统。

发明内容

[0013] 根据本发明，提供针对腐蚀和电短缺进行保护的耐腐蚀管道系统。耐腐蚀管道系统包括多层管道、管道配件、以及用于将多层管子的金属层与配件的导电组件进行导电耦
合的装置。多层管道具有第一端部、第二端部、和在它们之间延伸的空心区域，并且包括设
置在聚合物外部层和空心区域之间的金属层。多层管道还可以包括设置在金属层和空心区
域之间的聚合物内部层。管道配件包括：导电组件、聚合物外层、内部以及用于接收多层管
道并提供到达内部的通道第一和第二开口。管道配件还可以包括设置在金属层和内部之间
的聚合物材料内层。用于将多层管子的金属层与配件的导电组件进行导电耦合的装置提供
了具有连续电通路的耐腐蚀管道系统。

[0014] 多层管道的内部层和外部层以及管道配件的内层和外层的聚合物材料包括多层聚合物材料、或交联的聚合物，或者聚乙烯和/或聚丙烯。管道的金属层和管道配件的导电
组件由任意导电金属材料制成，优选钢、铝、铜、钛、或镁。管道配件的导电组件可以是金属
主体、接地棒、接地端、螺纹金属凸起部、螺纹金属螺栓、导电螺丝、接地环或位于聚合物外
层和内部之间的金属层。接地环可以包括：基本平坦的环状底座，其具有限定一个开口的外
部周长和内部周长；从环状底座的外部周长延伸的连续外周侧壁；以及从外周侧壁延伸到
远端的一个或多个腿部，各腿部具有向内延伸的一个或多个齿状物。齿状物穿透多层管道
管材的聚合物外部层并与金属层电接触，而环状底座接触管道或配件的金属组件，以提供
贯穿接地环的电通路。

[0015] 在另一实施方式中，管道配件包括由聚合物材料制成的主体，并且导电组件可以是接地棒。在另一实施方式中，所述管道配件可以是推入配合、搭扣配合、直角转弯或可释
放连接件。在一个实施方式中，管道配件包括位于第一开口和内部之间以及第二开口和内
部之间的多个齿状物。多个齿状物与多层管道的聚合物外部层接合，并将多层管道固定在
配件中。

[0016] 在优选实施方式中，管道配件包括在第一开口和第二开口之间延伸的通道。该通道具有至少一个管道限位器以限制管道插入配件，并且导电组件是用于电连接两个多层管
道的环状接地带。优选管道配件还包括填充有透明塑料材料且位于第一和第二开口之间的
一个或多个孔。所述孔使得使用者能够观察配件内部以确认管道之间存在电连续性、以及
电线和电缆合适地安装在管道中。

附图说明

[0017] 本发明的耐腐蚀电管道系统的优选实施方式、以及本发明的其它目的、特性和优势将由以下附图而变得明确：

[0018] 图1是本发明的耐腐蚀管道和管道配件的剖视图。

[0019] 图2是如图1所示的管道和配件的端视图，其配件齿状物穿透管道聚合物外部层。

[0020] 图3是具有聚合物内部层和外部层的本发明管道的外周图，其中管道壁的一部分被去除。

[0021] 图4是本发明管道配件与安装在内部的接地环的截面侧视图。

[0022] 图5是如图4所示的本发明管道配件与安装在配件中的管道的截面侧视图。

[0023] 图6是在本发明耐腐蚀管道中使用的接地环的第一实施方式。

[0024] 图7是在本发明耐腐蚀管道中使用的接地环的第二实施方式。

[0025] 图8是由聚合物材料制成的具有螺纹金属接口的本发明两通管道配件的截面图。

[0026] 图9是具有聚合物内部层和外部层的本发明三通管道配件的截面图。

[0027] 图10是在本发明耐腐蚀管道中使用的弹簧接地环的第一实施方式。

[0028] 图11是在本发明耐腐蚀管道中使用的弹簧接地环的第二实施方式。

[0029] 图12是在插入具有聚合物内部层和外部层的管道之前管道聚合物层去除工具的外周侧视图。

[0030] 图13是在插入具有聚合物内部层和外部层的管道之后图12所示管道聚合物层去除工具的外周侧视图。

[0031] 图14是在具有聚合物内部层和外部层的管道除去之后图12所示管道聚合物层去除工具的外周侧视图。

[0032] 图15是连接两个管道的具有观察窗的管道配件侧视图。

[0033] 图16是如图15所示的发明管道配件的截面侧视图，其中具有安装在该配件中的两个管道。

[0034] 图17是图15所示管道配件的端视图。

[0035] 图18是图15所示管道配件的外周侧视图。

[0036] 图19是具有在导管主体内包覆模制的金属螺纹插入件、或在导管主体内嵌入成型的金属螺纹插入件的管道配件的截面侧视图。

[0037] 图20是去除覆盖的图19所示管道配件的外周俯视图。

[0038] 图21是具有与配件上密封或齿状元件接合的轴向脊的管道管材的外围侧视图。

[0039] 图22是图21所示管道管材的外周端视图。

[0040] 图23是容纳两个导体的单相或DC电路的椭圆形管道的外围侧视图。

[0041] 图24是图23所示椭圆形管道的端视图。

[0042] 图25是容纳三相电路的三角形管道的外围侧视图。

[0043] 图26是图25所示三角形管道的端视图。

[0044] 图27是具有用于管道进入点的固定螺丝型电连接的非金属盒的外围视图。

[0045] 图28是管道联结器与将两端部连接到经聚合物涂覆管道的压缩接口和一体式接地棒的侧视图。

[0046] 图29是联结器推入配合接口与将两端部连接到经聚合物涂覆管道的一体式接地棒的外围视图。

具体实施方式

[0047] 本发明是一种耐腐蚀电管道系统，其主要用于电管道以及用于保护供电导体和其它网络布线的辅助系统。管道系统通常连接多个电接线盒或导管主体(conduit body)，并
提供在电管道系统中接线的灵活性，使得沿着电网络的不连续导体之间的接头数目最少。
接线可以是具有聚合物护层的单独或多个实心或绞合线、或者电缆。如本文中所用，术语
“电缆”是指一个或多个电导体或电线，其中一些可以绝缘或未绝缘；一个或多个光纤、丝、
电缆或波导管；一个或多个电信号传输电缆，例如，屏蔽电缆或同轴电缆；以及/或者上述的
任意合适组合。在一些示例中，“电缆”可以包括电力电缆，其包括多根电导体或电线，其中
一些可以是绝缘的，并且一些可以是为绝缘的，并且在一些示例中，电力电缆的多个电导体
包封在绝缘护层内。但是，本发明并不受可以安装在管道系统中的电线或电缆类型或大小
限制。

[0048] 耐腐蚀电管道系统保护不受腐蚀和电短缺。在第一实施方式中，电管道系统包括管道、管道配件、以及用于在整个各管道组件导电耦合的装置。耐腐蚀管道包括具有非金属
内部层和非金属外部层的金属管材。管道配件具有金属芯以及非金属内部层和非金属外部
层。用于管道和管道配件的非金属层包括为金属管材提供耐腐蚀和电短缺保护的聚合物材
料。用于电耦合的装置、优选导电接地环将管道的金属管材与管道配件的金属芯电连接，以
提供在整个管道系统中的连续电接地。

[0049] 在第二实施方式中，耐腐蚀管道系统包括多层管材，所述多层管材具有延伸穿过该多层管材的空心区域。多层管材包括位于第一聚合物层和第二聚合物层之间的金属层。
第一聚合物层具有第一内表面和第一外表面，其中空心区域在以第一内表面为界的区域中
延伸。金属层在第一聚合物层的第一外表面周围延伸，并且具有第二外表面。金属层可以包
括缠绕在第一外表面周围的金属片。优选，金属层具有第二内表面，并且第二内表面与第一
聚合物层的第一外表面基本完全接触。金属层可以具有可包括焊接接头的纵向延伸接缝。
第二聚合物层挤出在金属层的第二外表面上。优选，第二聚合物层具有第三内表面，并且第
三内表面与金属层的第二外表面基本完全接触。在优选构造中，第一内表面和第一外表面、
第二内表面和第二外表面、以及第三内表面基本是圆柱形的。

[0050] 多层管材进行适应性设置，以使得至少一根电缆在多层管材的空心区域中延伸，优选至少一根电缆包括至少一根绝缘或未绝缘的电导体。多层管材的空心区域还可以容纳
至少一根绝缘电导体和至少一根未绝缘电导体。

[0051] 耐腐蚀管道系统可以包括与多层管材一端接合的至少一个配件，其包括构造以接合金属层并在金属层和至少一个配件之间形成导电通路的至少一个导电元件。可以构造至
少一个导电元件以穿过第一和第二聚合物层中的至少一层，并且接合金属层的第二内表面
和第二外表面中的至少一个。

[0052] 管道的内部层和外部层的聚合物材料可以挤出、优选共挤出在金属管材的内部表面和/或外部表面上。管道和管道配件的内部层和外部层的聚合物材料可以包括聚乙烯和/
或聚丙烯、或可以是交联的聚合物。在优选实施方式中，管道和管道配件的内部层和外部层
包括多层聚合物材料。聚四氟乙烯(PTFE)可以共聚到聚合物内部层中以减少表面摩擦，由
此使得能够容易地牵拉电缆穿过管道。多层聚合物通常是两层或更多层聚合物层，可以包
含不同的添加剂，例如，着色剂、阻燃剂、抗氧化剂、增塑剂、导电填料、增量剂、和交联剂。

[0053] 管道的金属管材和管道配件的金属芯可以由碳钢、不锈钢、铝、铜、钛、或镁制成。管道配件可以是推入配合、搭扣配合、直角转弯或可释放连接件型固定。用于电耦合的装
置、例如接地环可以由铜或铝制造。

[0054] 如本文中所用，术语“配件”或“管道配件”是指可以连接于电管道的任意装置，并且包括所有类型的电气盒和外罩以及所有类型的联结器和连接件，包括但不限于推入配
合、搭扣配合、直角转弯或可释放连接件。

[0055] 管道系统包括：多层聚合物‑金属‑聚合物复合电管道、以及具有聚合物外部表面层和可选的内部表面层的配件。管道的聚合物内层和外层提供了耐腐蚀和电绝缘，以及略
微顺应的外层以使得配件能够固定到管道的外壁上。基于材料的选择及其厚度，金属内壁
允许是刚性且延展性的。构造配件以使得管道易于固定组装到配件中。易于固定的方法可
以是推入配合、搭扣配合、直角转弯或可释放的。

[0056] 管道的优选制造方法可以是在管道上挤出模塑内部层和/或外部层，或者在管道内部表面和/或外部表面上同时挤出(共挤出)多层内部层和/或外部层。以该方式，本发明
的制造方法不同于制造刚性、耐腐蚀管道的现有方法。在现有技术中，聚合物涂层施加到刚
性钢管道的内直径(ID)和外直径(OD)上，并且外直径具有较大的壁厚以使得管道耐磨且耐
腐蚀。现有耐腐蚀金属管道的内壁也使用附着在从两个端部插入的杆(boom)或棒 (swab)
上的喷雾嘴进行人工涂覆，以涂覆管道内壁。

[0057] 在标准挤出中，固态塑料颗粒借助重力进料至成型机，其中夹层压缩螺杆(jacketed compression screw)使得材料熔融并进料至模具。与之不同的是，共挤出涉及
形成分层部件或包封部件的多个挤出机。有时，在一个循环中使用五种或更多种材料，并且
各挤出机输送操作所需的精确量熔融塑料。与常规塑料混合不同，各单个塑料保持其初始
性能，但是组合为复合材料部件。如果在挤出前混合，那么单个材料的特性可能改变，但是
最终结果是均匀产物。

[0058] 不是所有塑料都适用于共挤出的，因为一些聚合物不能与其它聚合物粘合，但是引入与两个相邻聚合物粘合的中间层通常能够解决该问题。具有明显不同熔融温度的塑料
也不适合用于该工艺，因为较低熔融温度的材料将会发生降解。为了材料进行共挤出，它们
必须具有相似的熔融温度。

[0059] 聚合物配件可以使用注塑、包覆模制或嵌入成型制造。各种模塑方法和材料导致了耐腐蚀、低材料成本、低制造成本、以及生产快速且易于固定型接口的能力。因此，安装人
员能够简单地将管道的长度与配体连接，随后防止任何程度的拔出。配件和管道之间的界
面也可以这样的方式构建：在螺旋配置的倒钩(常规配置是轴向行的倒钩)的情况下，配件
的倒钩允许管道拔出。配件设计可以具有包覆模制金属芯或骨架，以获得相邻管道部分之
间的导电性。用于提供电连续性的方法可以包括：配件中刺穿聚合物涂层外层的有倒钩的
金属凸起、可以刺穿或可以不刺穿管道外涂层的固定螺丝、以及接触管道外周边缘的垫圈
状(washer‑like)连接件。

[0060] 现有技术的配件和导管主体由传统金属管道材料(例如，铝或钢)制成，并且包括通过浸渍或喷雾工艺施涂的聚合材料的涂层。这些涂覆工艺不会产生均匀的涂层厚度，并
且聚合物材料的涂层厚度可能改变，这限制了用于相邻管道耦合的推入配合型连接件。在
现有技术中耐腐蚀管道还易受聚合物外层与金属管道芯粘合失败的影响，妨碍了管道的聚
合物外层用于机械固定。用于管道系统的配件可以是可释放性，或非可释放的，即，它们不
能去除而不损伤配件和/或管道。非释放配件优选用于其中未预期系统重构的应用，同时非
释放配件用于期望持续很长时期的应用，例如包埋的管道系统。

[0061] 在现有市场中，耐腐蚀水管大部分类似地类似于通过利用聚合物涂层兼具结构和耐腐蚀特征的预想刚性管道。然而，电管道和导管主体用于整个内径(ID)的不连续导体，并
且因此具有与水管显著不同的设计要求。用于管道的设计不同点包括需要抗UV性能、更大
的可允许弯曲半径、以及对于基本光滑管道ID的必要性。此外，对于水管系统并未考虑电接
地，但是对于电金属管道，电接地是标准。因此，耐腐蚀水管不适用于用作电管道。

[0062] 在优选实施方式中，管道具有通过金属管道管材形成的金属芯(在本文中也称为金属管或金属层)，所述金属管道管材在外部表面以及可选地在内部表面上具有聚合物层。
对两个表面上的金属芯和聚合物层的厚度进行选择，以提供所需强度以及免受腐蚀的保
护。经涂覆的管道和配件尺寸符合对于金属结构电管道的现存标准。考虑管道和配件几何
构型上的变化。本文中所列的管道系统和配件的大小和/或尺寸仅用于说明目的，并非旨在
以任何方式限制本发明的范围。因此，更大或更小直径的或更厚壁或更薄壁并未排除与结
构一起使用。对于RMC型几何构型，可以参见下表A。用于RMC结构的金属管厚度为0.9mm‑
5mm。如果存在聚合物层，在内部表面上的聚合物层的优选厚度为0.127mm‑1.27mm，并且在
外部表面上的聚合物层的优选厚度为0.25mm‑2.5mm。现在提供的常规管道长度为10英尺和 
20英尺。对于长管道运行，该短管道长度导致了由于接头数量引起的很长的安装时间、以及
由于在各接头处存在接触电阻引起的接地电阻增加。能够增加各管道片段的长度将使得接
头制造时间减少，这在某些应用(例如，桥)中将会是优选的。

[0063] 表A

[0064]

[0065] *所列长度仅是为了说明性目的，且不反应商用产品的长度。

[0066] 本发明的多层耐腐蚀管道可以用于形成电金属配线管(Electrical Metallic Tubing，EMT)、或薄壁管道。类似的，耐腐蚀管道可以用于形成管材比EMT重的中间金属管道
(Intermediate Metal Conduit，IMC)。用于根据本发明形成的耐腐蚀管道的EMT和IMC壁厚
示于下表B。表B的信息存在用于说明性目的，并且本发明并非意图通过表B所示尺寸以任何
方式进行限制。

[0067] 表B：

[0068]

[0069] 现在参考附图，图1是具有位于聚合物内部层16和聚合物外部层18 之间的金属芯层14的插入至配件20中的多层管道12。图2是图1所示配件20的端视图。图1和图2显示了多
层管道12和配件20的多用途界面的优选实施方式，且并不试图以任意方式限制本发明的范
围。

[0070] 图1显示了包括插入至配件20中的多层管道12的管道系统10，所述多层管道12具有金属芯层14、聚合物内部层16和聚合物外部层18。在该实施方式中，配件20的聚合物齿状
物22(如图2中所示)抓持住了多层管道12的聚合物外部层18。端部挡板(end stop)特征可
以位于配件20的中间，以防止多层管道12被推动穿过配件20的整个长度。优选，金属齿状物
22与端部挡板两侧纵向结合，并且用于刺穿多层管道12的聚合物外部层18，以提供相邻管
道部分和配件之间的电连续性。通过金属齿状物22 刺穿聚合物外部层18清楚地显示在图2
中。金属齿状物和聚合物齿状物都可以用于机械接合管道的外部表面。当需要在多层管道
12和配件20之间形成电通路时，使用金属齿状物。

[0071] 管道系统的优点包括如下：低制造成本；易于制造；高制造速度(连续制造法)；与受限于壁厚和聚合物层类型的现有技术相比，管道制造灵活性(例如，聚合物壁厚度和金属
壁厚度灵活控制，以使得可以获得具有相同外观的刚性变化的管道——厚金属壁用于刚性
笔直部件且较薄的金属壁用于肘状弯)；管道几何构型精确性；聚合物涂层壁厚上电流的显
著变化；相对于现有基于钢的金属管道的轻质管道；相对于现在使用的热塑性塑料的耐久
性管道(交联的聚合物的潜在应用)；以及管道系统易于组装 (用潜在的易于固定的方法)，
而现有耐腐蚀管道接口是螺纹的。

[0072] 实施例

[0073] 下文所示实施例用于提供本发明的进一步理解而不是以任何方式限制本发明的范围。

[0074] 实施例1

[0075] 图3‑5显示管道系统10的一个实施方式中组件的示例。图3显示由位于聚合物内部层16和聚合物外部层18之间的金属芯层14形成的多层管道 12的圆柱状截面剖视图。大体
上，金属芯层14是管材或管，并且可以由铝合金、碳钢、铜、镁、钛或它们的合金构成。聚合物
内部层和外部层16、 18可以是塑料材料，优选聚乙烯和聚丙烯，以提供常规耐腐蚀性。聚合
物内部层16还可以包括聚四氟乙烯 或类似化合物，以提供额外的低摩擦特性，
便于牵拉电线/电缆穿过管道。如图4显示在管道系统110 的一个实施方式中使用的配件
120。如图4所示，配件120包括：密封环 124、接地环126、紧固螺母128、压紧螺母130、配件主
体132、以及用于接收管道的开口134。导管主体也可以由不锈钢制成，由此不需要对额外腐
蚀保护层的需要，但是会增加成本。

[0076] 图5显示管道系统110的一个优选实施方式，其中，具有分别位于聚合物内部层和聚合物外部层116、118之间的金属芯层114的多层管道管材 112插入配件120中，直至管道
端部与接地环126接触，以在多层管道管材 112和配件120之间产生电通路。当压紧螺母130
拧紧且随后通过紧固螺母 128锁定就位时，密封环124围绕多层管道管材112的聚合物外部
层118 密封配件120。密封环124还可以将接地环126压向配件主体132。如图6 和图7所示，
接地环126具有含有内部周长136和外部周长138的基本平坦的环状底座135、以及从底座
135的外部周长138开始延伸的外周侧壁140。一个或多个腿部142从外周侧壁140延伸到远
端144，继而向内延伸并具有齿状物146。接地环126的齿状物146刺穿多层管道管材112的聚
合物外部层118，并且与多层管道管材112的金属芯层114接触。金属接地环 126和金属芯层
114之间的接触提供了用于管道系统110的电接地通路。接地环126可以被设计为具有各种
形状和数目的齿状物146，如图6和7所示。

[0077] 图8和图9显示了其中配件是导管主体的实施方式。图8显示了具有导管主体222且具有金属插入件的配件220，所述导管主体222由非金属材料、优选聚合物材料形成，所述金
属插入件具有模塑到导管主体222内的两个螺纹接口224、226。金属螺纹接口224、226进行
电连接以提供整个配件220中的连续电接地通路。导管主体222还可以由金属或金属/聚合
物组合制成。图9显示具有金属导管主体322的配件320，所述导管主体322 具有用聚合物层
包覆模制或覆盖的外部表面324和内部表面326。配件320 具有三个管道接口328、330、332
以及提供电接地的金属导管主体322。额外的装置可以与配件和管道一起用于具体应用，例
如密封环或各种连接件。用于导管主体的图8和图9所示特征可以用于2出口导管主体设计
(图8)、 3出口导管主体设计(图9)、和4出口导管主体设计(图27)。该概念还可以用于具有
以各种角度(包括90°、135°、和180°)轴向构建的出口的导管主体。

[0078] 实施例2

[0079] 图4和5‑7中所示接地环126的其它实施方式如图10和图11所示，其中弹簧接地环426、526分别显示为在去除靠近多层管道管材412、512 端部的聚合物外层后安装到金属管
414、514的多层管道管材412、512上。接地环426、526使用不同的弹簧设计427、527，以在环
426、526和管道管材412、512的金属管414、514之间提供加压接触，由此提供良好的电接地
路径。

[0080] 实施例3

[0081] 管道聚合物外部层去除工具

[0082] 管道聚合物层去除器50可以用于在将配件20安装到管道12之前去除管道12的一部分聚合物外部层18。图12‑14显示了管道聚合物层去除器50，其包括主体52、用于接收管
道12的开口54、以及刀刃56。管道聚合层去除器50以与手动卷笔刀类似的方式工作。将具有
聚合物外部层18的管道12插入去除器50主体52中的开口54，并固定管道12，同时通过手或
用扳手旋转去除器50。刀刃56去除了聚合物外部层18，以曝露管道12 的金属芯层14。随后，
所曝露的表面可以提供具有与管道12的金属层14 接触的金属表面的配件，以建立电连接
用于管道系统接地。可选地，接地环可以用于将管道和配件电连接。

[0083] 图15‑18显示具有用于连接两个多层管道612、613的两个接口622、 624的联结器620形式的管道配件。联结器620具有管道限位器626以限制管道612、613可以插入的距离；
以及用透明聚合物包覆模制的一个或多个视窗或开口628，使得使用者可以观察管道612、
613插入的端部，以确认管道612、613合适地安装在联结器620中，以及安装在管道612、613
中的电线/电缆的目视检查。图16是管道配件620的截面侧视图，并且其显示了管道限位器
626如何在联结器620中定位管道612、613，以及开口628 如何提供管道612、613端部位置的
视图。图16还显示电连接管道612、612 金属层的接地带630。接地带630可以在任意一侧具
有齿状物632，所述齿状物632刺穿管道612、613的外涂层，从而与金属层电接触。图17是安
装有管道612的联结器620的端视图，其显示出在联结器620中间的多个管道限位器626。图
18显示可用于密封环、倒钩插入件、或其它密封和固定特征的联结器620内表面的阶梯状结
构。

[0084] 图19和图20显示了具有两个管道接口724、726的非金属管道配件 720、优选聚合物管道配件720，所述管道连接口724、726具有包覆模制或在导管主体722内嵌入成型的两
个金属螺纹插件728。来自与配件720连接的管道中的电线或电缆的接地尾部732、734可以
与接地端736连接，以将设备接地导体与管道接地系统连接。在一个实施方式中，金属插入
件728、 730在模塑后插入。接地尾部732、734可以进行包覆模制，或可选地接地尾部732、
734可以焊接到接地环、然后现场连接至导管主体772中的接地端736。管道可以通过在包覆
模制的插入件周围拧紧的压紧螺母(未显示) 固定。

[0085] 图21和图22显示具有位于聚合物内部层16和聚合物外部层18之间的金属层14的多层管道12，其具有在聚合物外部层18中围绕管道管材12 的圆周延伸且与配件20的密封
元件或齿状元件接合的多个脊15。

[0086] 图23和图24显示了具有双层结构的椭圆形管道812，所述双层结构通过由聚合物外部层818覆盖的金属内层814形成。管道812可以容纳两个导体890、892的单相或DC电路，
并且具有小于圆形管道的横截面积。

[0087] 图25和图26显示了具有双层结构的三角形管道912，所述双层结构通过由聚合物外部层918覆盖的金属内层914形成。管道912可以容纳具有三个导体990、992、994的三相电
路。

[0088] 图27显示去除覆盖的非金属、优选聚合物电气盒1020。电气盒1020 具有后壁1022和四个管道接口1024、1026、1028、1030。盒1020包括：具有孔1034的套管1032、以及具有孔
1038的第二套管1036，所述孔1034 用于一个管道接口1024外部的连续性接地螺钉
(grounding continuity screw)(未显示)，并且所述孔1038用于管道接口1028内部的连续
性接地螺钉(未显示)。盒1020还具有从后壁1022延伸的螺纹凸起部1040，用于接地接口以
使得连接到盒1020的管道接地。虽然如图27所示的盒是非金属盒，本发明的管道系统不限
于非金属盒以及部分或全部由金属制成的盒，并且内部和/或外部用聚合物材料涂覆的金
属盒在本发明的范围内。

[0089] 图28显示出非金属(优选聚合物材料)管道配件1120，其是用于机械固定两个管道1112、1113的压缩型连接件。配件1120具有主体1122，所述主体1122具有接收两个管道
1112、1113的端部的第一端部和第二端部1124、1126。具有用于两个接地螺钉1134、1136的
孔的一体式接地棒 1132在第一端部和第二端部1124、1126中间延伸。优选接地棒1132模塑
到主体1122中。在将管道1112、1113安装到配件1120中之前，压缩螺塞 (compression cap)
1128、1130在管道1112、1113两端部上装配，然后压配合或搭扣配合到主体1122的端部
1124、1126上。在管道1112、1113 两端部上的聚合物外涂层1118、1119在安装前并未去除。
在安装管道1112、 1113之后，拧紧接地螺钉1134、1136，以使得它们穿透管道1112、1113 的
聚合物外涂层1118、1119，并且通过一体式接地棒1132与管道1112、1113电连接，以在管道
系统1110中提供电连续性。该类型的配件是可逆的，类似于用于EMT管道的压缩连接件。图
28所示配件具有用于安装到平坦表面的模塑脚。

[0090] 图29显示出非金属(优选聚合物材料)管道配件1220，其是用于机械固定两个管道1212、1213的推入配合型连接件。管道配件1220具有主体1222，所述主体1222具有第一端部
和第二端部1224、1226，以及在任一端部上的多个半柔性齿状物(未显示，参见图2)，所述多
个半柔性齿状物以与配件中点方向(即，安装在管道配件1220中的管道移动的相同方向) 
成一定角度从管道配件1220内壁延伸。当管道1212、1213插入配件1220 时，齿状物向内推，
但是一旦安装，齿状物与管道1212、1213的聚合物外层1218、1219结合，以防止管道1212、
1213移动。具有用于两个接地螺钉1234、1236的孔的一体式接地棒1232在第一末端和第二
末端1234、1236 之间延伸。优选接地棒1232模塑到主体1222中。通过将管道1212、1213 推
到主体1222的端部1224、1226上，将管道1212、1213安装到管道配件 1220中。在管道1212、
1213端部上的聚合物外层1218、1219不需要在安装前去除。在安装管道1212、1213之后，拧
紧接地螺钉1234、1236，以使得它们穿透管道1212、1213的聚合物外层1218、1219，并且通过
一体式接地棒1232与管道1212、1213电连接，以在管道系统1210中提供电连续性。该类型的
配件是非可逆的，并且不能去除而不损伤管道配件1220和/或管道 1112、1113。

[0091] 因此，虽然描述了本发明的优选实施方式，但本领域技术人员应理解，也可使用其它实施方式而不背离本发明的精神，且意在包括所有落入本文权利要求的真实范围内的进
一步改变和变化。