CN101749501A - 一种塑钢缠绕管的加强方法及钢带增强复合带材 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种塑钢缠绕管的加强方法及钢带增强复合带材，塑钢缠绕管以钢带增强复合带材缠绕而成，所述钢带增强复合带材包括带材本体，所述带材本体包括基板，所述基板上设有至少一个垂直于基板，并沿带材长度方向延伸的加强肋，所述基板材料为塑料，加强肋中优选设有肋片，加强肋肋片材料优选为钢带，也可以是其它金属材料以及弹性模量和强度远大于塑料的其他复合挠性材料，肋片外均匀包覆塑料，塑料可以是聚乙烯、聚氯乙烯，以及其他适用的塑料材料，所述带材两侧与相邻带材的缠绕搭接部位分别为伸出平台和伸出凸台，缠绕搭接时是将带材的侧部的伸出平台与相邻带材的伸出凸台接合，采用中间以熔融的挤出料对接合面进行焊接粘合或粘接。

Description

一种塑钢缠绕管的加强方法及钢带增强复合带材
技术领域
本发明涉及塑钢缠绕管领域，尤其涉及一种塑钢缠绕管的加强方法及带材。
背景技术
埋地排水管及电力、通信的埋地线缆保护管，尤其是大直径的管道，出于生产工艺的便利，通常采用塑料螺旋缠绕管。
为了抵抗埋地时的土壤压力，同时节省材料，这种塑料缠绕管通常采用结构管壁。即在管壁做出加强肋，并在加强肋中采用钢带加强，做成塑钢螺旋缠绕管，在提高管材耐压强度的同时进一步节省材料，降低生产成本。
申请日为2005年7月4日的中国专利200520112528.4公开了一种塑钢缠绕结构壁管道，如附图1和附图2所示，管材2由内层管壁构成封闭的光滑流体通道，管壁外表面为螺旋环绕的钢带增强实心直肋结构。
对于上述塑钢缠绕管，由于管壁钢肋比塑料的弹性模量大得多，因此，在管子环向变形中钢肋承受了大部分负荷。在管子断面保持不变时，塑料管壁经历应力释放，将随时间而松弛，这样钢肋就基本上全部承受着管子上的负荷。因此在达到同样的承压强度时，只要采用较高的钢带高度与厚度比，就可提高材料的利用率，使管材的材料成本为最小。
需要注意的是，当钢带高度与厚度比过高时，需要对加强肋与管壁的结合部位予以加强，管壁外的螺旋加强肋也不能过于单薄，从而消除所述部位发生破损或变形的风险；同时又要保持该类管材特有的经济性优良、易于生产的特点，避免材料成本急剧增大。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供易于生产，并在具有优良的经济性的同时兼具优良的施工性，且承压强度较高的塑钢缠绕管的加强方法及钢带增强复合带材。
本发明塑钢缠绕管的加强方法的技术方案是：所述塑钢缠绕管以钢带增强复合带材缠绕而成，所述钢带增强复合带材包括带材本体，所述带材本体包括基板，所述基板上设有至少一个垂直于基板，并沿带材长度方向延伸的加强肋，所述基板材料为塑料，加强肋中优选设有肋片，加强肋肋片材料优选为钢带，也可以是其它金属材料以及弹性模量和强度远大于塑料的其他复合挠性材料，肋片外均匀包覆塑料，塑料可以是聚乙烯、聚氯乙烯，以及其他适用的塑料材料，所述带材两侧与相邻带材的缠绕搭接部位分别为伸出平台和伸出凸台，缠绕搭接时是将带材的侧部的伸出平台与相邻带材的伸出凸台接合，采用中间以熔融的挤出料对接合面进行焊接粘合或粘接。在保证肋片缠绕成管弯曲为弧状时，钢带局部区域不发生过度屈曲，危及管子承受径向外压负载的能力，甚至出现钢带失稳的前提下，采用最佳较大钢带高度与厚度比，这个比例的具体值由具体缠绕设备的生产条件来限定，这样就可提高材料的利用率，使管材的材料成本为最小。
上述方案中，所述加强肋以2或3根靠紧为一组，成组间距布置，加强肋的设置位置在不影响带材缠绕成管材时的弯曲成型、不改变单位长度的管材的承压强度、不影响管材的定长切断的前提下，优选的以2或3根为一组靠紧以具体生产设备限定的最佳较小间距布置，在不需要改变原有管材的材料成本的条件下，就可使采用最佳较大钢带高度与厚度比后的加强肋因成组靠紧布置，在与管壁的结合部位能做到相互扶持，从而增加加强肋的稳定性，消除结合部位及加强肋本身发生破损或变形的风险，并可进一步采用最佳较大钢带高度与厚度比。同时不同组加强肋之间的间距拉大，还增加了管道的纵向可挠性，从而更好地消除土壤不均匀沉降造成管道失效的风险，管材的定长切断可采用常规的先剥离钢带再切断管材的方法，且因加强肋成组靠紧布置，其螺旋间距加大，剥离段的长度可相对减小，从而降低对管道接头的强度影响。
上述方案中，优选所述加强肋端部和/或加强肋与管壁结合部位设有一条以上的圆截面加强体。圆截面加强体外径与数量以不影响带材缠绕成管材时的弯曲成型、不明显增加管材成本，并能确保加强肋与管壁的结合部位的稳定性为前提。这种加强方式所需塑料材料较少，加强效果比单纯加厚塑料层更高，因此具有较佳的经济性。并且在带材缠绕成管材的弯曲成型时，不涉及金属加强结构沿管材轴向的相互作用，不需要对金属加强结构进行预弯盘绕，因此更易于生产，并可将带材盘绕成卷后，运往施工现场缠绕成管，从而降低运输成本。另外加强肋与管壁的结合部位的圆截面加强体对管材的定长切断影响较小，因此不需要预先剥离。
上述方案中，所述加强肋与基板的结合部位设有加强层加强，加强层的材料为纤维编织层(如玻璃纤维、合成纤维、自然纤维、树脂纤维或复合材料)、高强度塑料或金属网以及其他适用的材料，加强层可与带材一次挤出也可外贴缠绕，其作用是加强无金属塑料管壁的强度及防破损性能，并节省用于管壁的塑料材料。
上述方案中，所述成组加强肋端部之间的凹陷处封堵，并加入圆截面加强体分担管材承压时的负荷。
本发明钢带增强复合带材的技术方案是：钢带增强复合带材包括带材本体，所述带材本体包括基板，所述基板上设有至少一个垂直于基板，并沿带材长度方向延伸的加强肋，所述基板材料为塑料，加强肋中优选设有肋片，加强肋肋片材料优选为钢带，也可以是其它金属材料以及弹性模量和强度远大于塑料的其他复合挠性材料，肋片外均匀包覆塑料，塑料可以是聚乙烯、聚氯乙烯，以及其他适用的塑料材料，所述带材两侧与相邻带材的缠绕搭接部位分别为伸出平台和伸出凸台，缠绕搭接时是将带材的侧部的伸出平台与相邻带材的伸出凸台接合，采用中间以熔融的挤出料对接合面进行焊接粘合或粘接。在保证肋片缠绕成管弯曲为弧状时，钢带局部区域不发生过度屈曲，危及管子承受径向外压负载的能力，甚至出现钢带失稳的前提下，采用最佳较大钢带高度与厚度比，这个比例的具体值由具体缠绕设备的生产条件来限定，这样就可提高材料的利用率，使管材的材料成本为最小。
上述方案中，所述加强肋以2或3根靠紧为一组，成组间距布置，加强肋的设置位置在不影响带材缠绕成管材时的弯曲成型、不改变单位长度的管材的承压强度、不影响管材的定长切断的前提下，优选的以2或3根为一组靠紧以具体生产设备限定的最佳较小间距布置，在不需要改变原有管材的材料成本的条件下，就可使采用最佳较大钢带高度与厚度比后的加强肋因成组靠紧布置，在与管壁的结合部位能做到相互扶持，从而增加加强肋的稳定性，消除结合部位及加强肋本身发生破损或变形的风险，并可进一步采用最佳较大钢带高度与厚度比。同时不同组加强肋之间的间距拉大，还增加了管道的纵向可挠性，从而更好地消除土壤不均匀沉降造成管道失效的风险，管材的定长切断可采用常规的先剥离钢带再切断管材的方法，且因加强肋成组靠紧布置，其螺旋间距加大，剥离段的长度可相对减小，从而降低对管道接头的强度影响。
上述方案中，优选所述加强肋端部之间和/或端部设有一条以上的圆截面加强体。圆截面加强体外径与数量以不影响带材缠绕成管材时的弯曲成型、不明显增加管材成本，并能确保加强肋与管壁的结合部位的稳定性为前提。这种加强方式所需塑料材料较少，加强效果比单纯加厚塑料层更高，因此具有较佳的经济性。并且在带材缠绕成管材的弯曲成型时，不涉及金属加强结构沿管材轴向的相互作用，不需要对金属加强结构进行预弯盘绕，因此更易于生产，并可将带材盘绕成卷后，运往施工现场缠绕成管，从而降低运输成本。另外加强肋与管壁的结合部位的圆截面加强体对管材的定长切断影响较小，因此不需要预先剥离。
上述方案中，所述加强肋与基板的结合部位设有加强层加强，加强层的材料为纤维编织层(如玻璃纤维、合成纤维、自然纤维、树脂纤维或复合材料)、高强度塑料或金属网以及其他适用的材料，加强层可与带材一次挤出也可外贴缠绕，其作用是加强无金属塑料管壁的强度及防破损性能，并节省用于管壁的塑料材料。
上述方案中，所述成组加强肋端部之间的凹陷处封堵，并加入圆截面加强体分担管材承压时的负荷。
本发明的有益效果是：本发明易于生产，并在具有优良的经济性的同时兼具优良的施工性，且承压强度较高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1是现有技术塑钢缠绕管管材示意图；
图2是现有技术塑钢缠绕管管材外观图；
图3是本发明具体实施方式一截面示意图；
图4是图1中局部放大示意图；
图5是本发明具体实施方式一外观图；
图6是本发明具体实施方式二截面示意图；
图7是本发明具体实施方式三截面示意图；
图8是本发明具体实施方式四截面示意图；
图9是本发明具体实施方式五截面示意图；
图10是本发明具体实施方式六截面示意图；
图11是本发明具体实施方式七截面示意图；
图12是图11中局部放大示意图；
图13是图12局部变换示意图；
图14是本发明具体实施方式七外观示意图；
图15是本发明具体实施方式八截面示意图。
具体实施方式
如图3、图4、图5所示，为本发明具体实施方式一，塑钢缠绕管以钢带增强复合带材缠绕而成，钢带增强复合带材包括带材本体，带材本体包括基板30，基板30上设有垂直于基板并沿带材长度方向延伸的加强肋40，加强肋40的设置为以2条为一组靠紧以具体生产设备限定的最佳较小间距布置；当某根肋条因受力有弯向一侧的趋势时，与之紧邻的另一个根肋条将产生反作用力将其拉回。这样就可在不改变原有管材的材料成本的条件下，保证加强肋在弯曲卷绕和使用过程中的稳定性，防止其倒伏，由于加强肋40的稳定性提高，还可以进一步采用较大的钢带高度与厚度比，在环刚度相同的情况下，可减少单位长度内的材料重量，进一步节省成本，基板材料为塑料，加强肋40中肋片401材料为钢带，肋片401外均匀包覆塑料402，塑料可以是聚乙烯、聚氯乙烯，以及其他适用的塑料材料，带材两侧与相邻带材的缠绕搭接部位分别为伸出平台31和伸出凸台32，缠绕搭接时是将带材的侧部的伸出平台31与相邻带材的伸出凸台32接合，中间以熔融的挤出料对接合面进行焊接粘合或粘接，如图4所示，在在作为埋地线缆保护管使用时，成组的加强肋端部凹陷处可封堵，以防止现场绕线钩挂造成的破坏。
图6所示为本发明具体实施方式二，作为对上述方案的进一步改进，对于间距较大的无金属塑料管壁、以及加强肋40与基板30的结合部位采用加强层50加强，加强层50的材料为纤维编织层(如玻璃纤维、合成纤维、自然纤维、树脂纤维或复合材料)、高强度塑料或金属网以及其他适用的材料。加强层50可与带材一次挤出也可外贴缠绕。其作用是加强塑料管壁的强度及防破损性能，并节省用于管壁的塑料材料。
图7所示为本发明具体实施方式三，作为对上述方案的进一步改进，在加强肋40以2条为一组靠紧布置时，加强肋40与管壁的结合部位受力较大，采用一条以上、外径适当的圆截面加强体41加强。圆截面加强体41的材料可以是单根实芯钢丝、多股钢丝及其他适用的纤维编织绳(如玻璃纤维、合成纤维、自然纤维、树脂纤维或复合材料)、高强度塑料或其他金属材料。加强体的位置可略为突出基板30的外表面；为节省材料，圆截面加强体41也可与伸入基板的竖直金属加强肋片401的根部相隔埋入基板30，如图8中本发明具体实施方式四所示。如为单一圆截面加强体41，其水平位置一般设置在成组加强肋的垂直对称线上，如图9中本发明具体实施方式五所示。
图10所示为本发明具体实施方式六，与前述几个方案区别在于加强肋40不分组，等距均布，同样可采用外径适当的圆截面加强体41提高其加强肋40的稳定性。
图11、图12、图13所示为本发明具体实施方式七，其区别在于2条1组的加强肋40端部通过设置包复塑料404，外径较大的圆截面加强体403予以加强，构成管材的环刚度；加强肋40与管壁的结合部位受力较大，采用一条以上、外径较小的圆截面加强体41加强；圆截面加强体的材料可以是单根实芯钢丝、多股钢丝及其他适用的纤维编织绳(如玻璃纤维、合成纤维、自然纤维、树脂纤维或复合材料)、高强度塑料或其他金属材料。
加强体41的上下位置可略为突出基板30的外表面，如图13。为节省材料，圆截面加强体41也可埋入基板如图12。单一圆截面加强体41的水平位置一般设置在成组加强肋40的垂直对称线上。
因取消了竖直金属加强肋片，由这种带材所绕制的管材，其纵向柔性较好，且因取消钢带输送矫直系统，其生产设备得到了简化。市售园截面卷材与带材卷相比具有较大的长度，可节省人工连接的次数。
图15所示为本发明具体实施方式八，其区别在于外径较大的圆截面加强体403是在带材缠绕成管后勒入2条1组的加强肋40端部，再挤出与带材相同的塑料405封口防锈。这种带材在收卷时受力变形较小，2条1组的加强肋40可有效保证加强肋在弯曲卷绕和使用过程中的稳定性，防止其倒伏。加强肋40收卷时可采用初始直径较小的卷筒，增加可收卷的带材长度，进一步节约运输成本。因此适合将带材运到施工现场缠绕成管。
成组的加强肋40端部凹陷处可封堵，并可加入圆截面加强体42分担管材承压时的负荷。圆截面加强体41、42可根据环刚度要求成对增加。必要时还可加入竖直金属加强肋片。

Claims (12)

1.一种塑钢缠绕管的加强方法，其特征在于：所述塑钢缠绕管以钢带增强复合带材缠绕而成，所述钢带增强复合带材包括带材本体，所述带材本体包括基板，所述基板上设有至少一个垂直于基板，并沿带材长度方向延伸的加强肋，所述基板材料为塑料，所述带材两侧与相邻带材的缠绕搭接部位分别为伸出平台和伸出凸台，缠绕搭接时是将带材的侧部的伸出平台与相邻带材的伸出凸台接合，对接合面进行焊接粘合或粘接，。
2.如权利要求1所述塑钢缠绕管的加强方法，其特征在于：所述加强肋以2或3根靠紧为一组，成组间距布置。
3.如权利要求2所述塑钢缠绕管的加强方法，其特征在于：所述加强肋端部和/或加强肋与管壁结合部位设有一条以上的圆截面加强体。
4.如权利要求3所述塑钢缠绕管的加强方法，其特征在于：所述加强肋中设有肋片，肋片材料为弹性模量和强度大于塑料的挠性材料，肋片外均匀包覆塑料。
5.如权利要求1至4任一权利要求所述塑钢缠绕管的加强方法，其特征在于：所述加强肋与基板的结合部位设有加强层加强。
6.如权利要求1至4任一权利要求所述塑钢缠绕管的加强方法，其特征在于：所述成组加强肋端部之间的凹陷处封堵，并加入圆截面加强体分担管材承压时的负荷。
7.一种塑钢缠绕管的钢带增强复合带材，包括带材本体，其特征在于：所述带材本体包括基板，所述基板上设有至少一个垂直于基板，并沿带材长度方向延伸的加强肋，所述基板材料为塑料，所述带材两侧与相邻带材的缠绕搭接部位分别为伸出平台和伸出凸台，缠绕搭接时是将带材的侧部的伸出平台与相邻带材的伸出凸台接合，对接合面进行焊接粘合或粘接。
8.如权利要求7所述塑钢缠绕管的钢带增强复合带材，其特征在于：所述加强肋以2或3根靠紧为一组，成组间距布置。
9.如权利要求8所述塑钢缠绕管的钢带增强复合带材，其特征在于：所述加强肋端部和/或加强肋与管壁结合部位设有一条以上的圆截面加强体。
10.如权利要求9所述塑钢缠绕管的钢带增强复合带材，其特征在于：所述加强肋中设有肋片，肋片材料为弹性模量和强度大于塑料的挠性材料，肋片外均匀包覆塑料。
11.如权利要求6至10任一权利要求所述塑钢缠绕管的钢带增强复合带材，其特征在于：所述加强肋与基板的结合部位设有加强层加强。
12.如权利要求6至10任一权利要求所述塑钢缠绕管的钢带增强复合带材，其特征在于：所述成组加强肋端部之间的凹陷处封堵，并加入圆截面加强体分担管材承压时的负荷。
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