CN1024942C - 加筋耐压塑料管 - Google Patents

Abstract

一种加筋耐压塑料管，现有的热塑性塑料硬管抗拉强度较低，在大直径、大压力的情况下，壁厚需增加很多，所以成本比金属管高，本发明在塑料管外壁设置包履有高强度非金属或金属丝的环向筋材，并在管接头处设有环筋锚固段，加之设置纵向筋，从而大大提高了管材外刚度及抗内压强度，可在同等管径和压力情况下减少壁厚20-90%，降低了管材成本，使之能代替金属管和预应力钢筋混凝土管应用于大压力的工作场合。

Description

本发明属一种加筋耐压塑料管。

热塑性塑料管材可用来输送流体，但由于其抗拉强度较低，如HDPE抗拉强度为5MPa，硬PVC为7MPa，所以只能在管径较小，工作压力较低的场合使用，若要加大管材耐压能力，由于压力管材的壁厚由环应力确定，随着直径和压力加大，塑料管壁厚增大很快，这样塑料管投资增长比钢管快得多，所以在需要大直径，高压力的情况下，一般不采用塑料管而采用钢管。US3433696专利公开了一种在与管轴平行及横切方向加玻璃粗纱配筋的塑料管，这种结构可提高塑料管的强度，但效果还不能令人满意。

本发明旨在提供一种加筋耐压热塑性塑料硬管，这种塑料管的配筋结构能在不增加材料消耗的情况下进一步显著提高管材的外刚度及抗内压能力。

本发明目的是这样实现的：在热塑性塑料管的外壁设置有在管轴向有一定间距、环绕塑料管的环向筋材，筋材是由比塑料强度高得多的非金属丝或金属丝外包履与管壁相同材质的塑料组成，环筋在管材两端接头处设有能使筋材受载力过渡到0的锚固段。

设置在管材外壁的环向筋材能显著增强管材的外刚度，而且管壁主要受力方式由环向均匀受拉变为沿管轴方向受筋材支撑的连续梁受弯，原来根据与管径密切相关的环向应力设计的壁厚，在这种情况下可与管径无关，因此可在同等管径和压力的情况下减少壁厚20-90%，大大降低了管材成本，使之能代替金属管和预应力钢筋混凝土管应用于大管径，大压力的工作场合，而且本发明环筋在管两端所设的锚固段，能保证最大限度地发挥筋材的作用，提高管材抗内压能力，如φ600mm的PVC管采用本发明结构后，最大抗压能力可达6MPa。

附图说明：

图1：本发明实施例1结构示意图。

1、塑料管体    2、环筋    3、金属丝

4、塑料包履层    5、锚固段

图2：本发明实施例2结构示意图。

6、纵向金属丝

图3：实施例2两管接头处结构示意图。

7、受力环筋    8、环筋并圈锚固

A、管材接头段    B、纵筋锚固段

图4：本发明实施例3结构示意图。

图5：本发明实施例4结构示意图。

现结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：在热塑性塑料管外壁设有在轴向有一定间距的螺旋向环筋2，环筋由金属丝3外包覆与管壁相同材质的塑料包覆层4构成，该塑料包覆层厚度应满足握裹、防锈、防腐的要求，环筋2在管体两端接头处以并圈密绕管材几周的形式形成锚固段5，若是高密度聚乙烯管，一般锚固筋长度不应少于150倍钢丝直径，亦不得少于一圈。

采用本结构的PVC管当外径×壁厚＝φ110×0.9mm时，配以φ0.45mm的冷拨低碳钢丝，塑料包履层厚0.6mm，则其外刚度与同样直径但壁厚为2.5mm的PVC管外刚度相当，即同样材质、直径、外刚度的PVC管，设置环筋的塑料管比不设环筋的塑料管壁厚减少了64%。

又如一种高密度聚乙烯管材，当其外径×壁厚＝φ109.2×2.16mm时，若用φ1.6mm的冷拨低碳钢丝组成前述那样螺旋环筋布置于管材外壁，两端加锚固段，环筋轴向间距15mm，则其爆破压力可由0.8MPa增加到2.5MPa，工作压力由0.16MPa增加到0.6MPa，管材每米价格为9.55元，而具有工作压力0.6MPa的φ110mm的高密度聚乙烯管壁厚需6.5mm，管子每米价格16.64元，管材价格要高57%。

实施例2：本实施例除设置有螺旋向环筋外，还在管壁内设置有与管轴平行的金属或比塑料强度高得多的非金属纵向筋6，使之承受轴向拉力。纵筋在管接头处也设有锚固段，其结构为在设计的受力断面之外的端头延伸纵筋的长度形成锚固段B，延伸的锚固段纵筋置于管接头部位的壁内，锚固段筋材承担的负载可视为从全载到零沿长度线性变化，两管接头部位结构如图3所示。

实施例2设置的环、纵筋将管壁分成若干小块，并成为小块的支座，此时管壁厚度与管径无关，而由管壁小块的承载能力来确定，从而可减小壁厚，提高耐压能力，降低管材成本。

实施例3，本实施例环筋2内包履的金属丝3部分嵌入塑料管体1的管壁内。

本实施例的金属纵筋设置在管壁内靠近外表面的位置并与环筋包履的金属丝结成整体筋架，也可使纵，环筋处于分离状态。

实施例4，本实施例与管轴平行的金属或非金属纵筋6设置于管壁外紧贴环筋的外表面位置，其外部同样包履有与管壁相同材质的包覆层，纵筋为金属丝时，可与环筋金属丝从交叉处结成整体筋架。

本发明诸实施例中的环、纵筋的金属丝均可采用刻痕、弯钩、曲折、或者采用每根金属筋材由数根小直径金属丝拧为一股、在管接头处分散开排布等措施来缩短锚固段长度。

当本发明的环筋为在轴向有一定间距的闭环筋时，管两端的闭环筋本身即起到锚固作用。

为使本管材能承受更大的压力，管壁还可采用纤维增强塑料。

当管材连接采用另加接头时，亦可将纵筋通过铆、焊、镦头等方式锚固于接头上。

Claims (8)

1、一种加筋耐压塑料管，其特征在于：在热塑性塑料硬管外壁设置有在管轴向有一定间距、环绕塑料管的环向筋材，筋材是由比塑料强度高得多的非金属丝或金属丝外包覆与管壁相同材质的塑料组成，环筋在管材两端接头处设有能使筋材受载力过渡到零的锚固段。

2、如权利要求1所述的加筋耐压塑料管，其特征在于：所述的环向筋材为在管轴向有一定间距的螺旋状排布，所述的锚固段为螺旋向环筋在管体两端接头处以并圈密绕管材几周的形式构成。

3、如权利要求1或2所述的加筋耐压塑料管，其特征在于：所述的塑料管设置有与管轴平行的比塑料强度高得多的非金属或金属纵向筋材。

4、如权利要求3所述的加筋耐压塑料管，其特征在于：所述的纵向筋位于塑料管壁内，将该纵筋设计的承载断面之外的端头延伸长度形成锚固段，延伸的锚固段纵筋置于管接头部位的壁内。

5、如权利要求4所述的加筋耐压塑料管，其特征在于：所述的纵向筋为金属丝，位于靠近塑料管外壁的部位，所述的环向筋材内包履的是金属丝，金属丝部分嵌入管壁内并与纵向筋结成整体筋架。

6、如权利要求3所述的加筋耐压塑料管，其特征在于：所述的纵向筋设置于管壁外紧贴环筋的外表面位置，其外部包覆有与管壁相同材质的塑料包覆层。

7、如权利要求6所述的加筋耐压塑料管，其特征在于：所述的纵向筋为金属丝，环向筋包覆的也是金属丝，纵筋金属丝与环筋金属丝结成整体筋架。

8、如权利要求1或2所述的加筋耐压塑料管，其特征在于：所述的环向筋材包覆的高强度非金属丝或金属丝部分嵌入管壁内。

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