CN103353027A - 一种双平壁钢塑复合管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种双平壁钢塑复合管，它包括自内层向外依次缠绕设置的塑钢缠绕管管材基体和塑料层，在塑钢缠绕管管材基体外侧包括至少两个I型加强肋和至少一个T型加强肋，塑料层内表面具有与I型加强肋相配合的窄凹槽，以及在塑料层内表面两侧边具有与T型加强肋配合的宽凹槽，塑料层是由塑料带材顺向缠绕搭接在塑钢缠绕管管材基体外表面并进行热融焊接形成的。并提供了这种复合管的制造方法。是一种环刚度高，消耗材料少，可承受内压，同时具有良好的卫生性能、使用寿命长的综合性能更好的液体输送管道。

Description

一种双平壁钢塑复合管及其制造方法

技术领域

本发明专利涉及一种双平壁钢塑复合管及其制造方法，是一种大直径的钢塑复合管，该管材主要用于液体输送领域。

背景技术

目前国内给水管道已广泛使用聚乙烯塑料管材，该管材的特点非常突出，具有长久的使用寿命和卓越的耐腐蚀性能，而且聚乙烯管道加工时不添加重金属盐稳定剂，材质无毒，此外它也不会促进藻类、细菌或真菌生长，较好地解决了城镇饮用水的二次污染问题，具有良好的卫生性能。由于其是全塑管材，因此在满足使用压力和抗外在压力（环刚度）时，管材一般壁厚较厚，用料大，在较大口径时管材的原料成本非常高，目前国内一般做到DN≦1200mm以下，只有个别厂家可以做到DN=1600mm，但是设备投资也相当大。由于采用全塑制造，大口径管材不圆度非常大，抵抗外压能力非常低，而且成本也特别高，很难被市场上接受，尽管近几年人们开发出了压力级别更高、性能更好、材料更省的复合增强压力管材，但生产口径一般也在直径800mm以下，最有代表性的就是钢丝网骨架复合结构壁管材，也只能生产直径630mm以下，而且这种管材的生产设备也随着生产管材口径的增大价格成倍增长。

聚乙烯塑钢缠绕管行业标准号CJ/T270-2007，由于其具有外螺旋筋的独特结构，使其管材具有同类塑料排水管材中较高的环刚度，如图7所示。同时可以制造直径大于1200mm、环刚度≧8KN/m²的大口径、高环刚度的排水管材。目前市场上大口径排水管材几乎均为钢塑复合产品，这些钢塑复合排水管道多为无压结构管道，都具有足够的环刚度能支承土壤作用的外部载荷并保证长期安全使用，但不能作为有压输送液体管道使用。

据申请人所了解，目前的双平壁钢塑复合管通常采用热覆方式进行复合形成外侧的平壁，即直接在螺旋缠绕管的外侧挤出熔融状态的塑料形成，如图7所示，这一过程中，存在以下问题，一是外侧的塑料层厚度不均匀，二是，两者的结合面接触幅度小，在两者的结合处易开裂，影响工程质量和管材的使用寿命。

发明内容

本发明专利要解决的技术问题是提供一种环刚度高，消耗材料少，可承受内压，同时具有良好的卫生性能、使用寿命长的综合性能更好的液体输送管道，同时发明这种管材的制造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种双平壁钢塑复合管，其特征在于：包括自内层向外依次缠绕设置的塑钢缠绕管管材基体和塑料层，塑钢缠绕管管材基体是由钢塑带材缠绕并热融焊接形成的，在所述塑钢缠绕管管材基体外侧包括至少两个I型加强肋和至少一个T型加强肋，所述塑料层内表面具有与I型加强肋相配合的窄凹槽，以及在塑料层内表面两侧边具有与T型加强肋配合的宽凹槽，所述塑料层是由塑料带材顺向缠绕搭接在塑钢缠绕管管材基体并热融焊接形成的。

一种双平壁钢塑复合管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，首先生产钢塑带材；将冷轧钢带原材料依次经开卷、裁焊、展平、除锈、除油、加热后牵引至挤出机的复合挤出模具内，同时向复合挤出模具内通入熔融的聚烯烃塑料，经第一挤出机挤出后形成所述钢塑带材；所述钢塑带材向后运行经定型和冷却后形成成型的连续钢塑带材，完成钢塑带材的制备；

步骤二，利用钢塑带材生产塑钢缠绕管管材；连续的钢塑带材被牵引至缠绕机，经缠绕形成连续的管材；缠绕同时在钢塑带材两侧对接面用热风进行预热处理，然后再用小型挤出机向对接面挤出熔融的塑料，对钢塑带材的两个搭接面进行粘接，同时用一个可调压轮对粘结处内表面进行压实，进而形成一体的塑钢缠绕管管材，塑钢缠绕管管材成型后通过托架向后运动；

步骤三，同时，向第二挤出模具内通入熔融的聚烯烃塑料，经第二挤出机挤出后形成上述的塑料带材；所述塑料带材向后运行经定型和冷却后形成成型的连续塑料带材，完成塑料带材的制备；

步骤四，将步骤三中制作的塑料带材送至步骤二制作的塑钢缠绕管管材处进行复合，首先利用热风对塑料带材进行预热处理，然后所述塑料带材内表面的凹槽与塑钢缠绕管管材外表面的加强筋配合且在塑钢缠绕管管材的带动下塑料带材自动螺旋包覆到塑钢缠绕管管材外表面，同时在塑钢缠绕管管材一侧设有为塑料带材导向的U形槽。

在步骤四之后还包括一对所生成的管材切割的步骤。

在步骤一中，所述的开卷、裁焊、展平和加热工艺中要使用开卷机、钢带剪焊机、平带机和高频加热器，将冷轧钢带盘安装在开卷机（1）的支撑轴上，并由N台开卷机开卷后分别引出一根钢带，共N根；开卷后的钢带经钢带剪焊机（2）和储带机（3）后进入平带机（4），并在储带机（3）上设置表面除锈装置、除油装置及表面磨砂装置，经平带机（4）展平后的钢带再经过高频加热器（5）后对钢带表面进行二次除油及加热处理，使钢带表面温度达到180℃～220℃,进行热处理后的钢带进入复合挤出模具（6）内与第一挤出机（17）熔融的聚烯烃塑料进行复合挤出，形成所述钢塑带材；复合挤出模具的结构与所生产的带材的形状相对应；同时，所述钢塑带材经过定型台来进行定型和水冷却后形成连续的钢塑带材。

为了满足带材的成型需要和水温要求，配置有第一冷水机组（16）对第一定型台（7）中的循环水进行制冷以提高生产效率。

在步骤二中，冷却成型后的钢塑带材（21）连续不断地在第一牵引机（8）和牵第二引机（11）的共同牵引下进入缠绕机（12）中，对于不合格的带材可以用带材切割锯（9）进行切割，为了防止带材过长造成拖地现象，在两台牵引机中间设置有带材托架（10）,在缠绕3机（12）中有一台小型挤出机和缠绕成型笼；在缠绕成型笼约束及压合机构的联合作用下，钢塑带材被缠绕成连续的圆管状管材，缠绕同时在带材对接面的上下两侧用热风进行预热处理，然后再用小型挤出机向对接面处挤出熔融的塑料，钢塑带材的两个对接面进行粘接同时用一个可调压轮对内表面进行压实，进而形成整体管材。

在步骤三中，所述的U形槽是通过支架安装在地基上的，且所述支架可在横向和纵向三维空间内调整位置。

在步骤四中，对塑料带材加热的热风机为固定式，根据加热功率的需要，设置一台或两台加热机，但加热机的端口处为柔性连接。

本发明的有益效果是：

1、管材中采用立式加筋结构及钢丝网骨架增强结构，既保证了管材的环刚度最大化，又可承载内压；

2、保证环刚度和承载内压的同时，可以很大程度的节省塑料原材料，使管材成本更低；

3、采用独特的加筋缠绕结构和塑料层，可以生产大口径的输送液体管道；

4、带材采用独特结构，在生产过程中，塑钢缠绕管管材成型后没有完全冷却的情况下对其进行二次复合，避免了传统立式钢带很容易出现倒筋的状况，从而保证了管材的环刚度，同时降低钢带的使用量；

5、由于外壁为平壁结构，管材强度高，堆放高度可以适当放高，可以减少管材堆放时占用的场地面积；

6、成型效果好；

7、由于外表面为平壁结构，管材运输时可以采用套装方式，从而减少运输成本；

8、管材外壁为平壁结构，且塑料的特点是摩擦阻力小，可广泛应用于非开挖工程，也可做为拖拉管使用，对于提高现场作业效率及保护路面起到了相当大的作用；

9、由于管材的外表面为平壁结构，可采用外电热熔连接方式，不需要用专用的支承工装，连接非常方便而且牢靠，且焊接材料和管材的材料相同，焊接后形成完美的整体，保证管材的密闭性能，永不渗漏；

10、由于主体管材采用缠绕结构方式，设备模具体积小，投资少，且模具种类少，带材冷却采用水浴冷却方式，不再使用传统的真空定型冷却方式，总体设备投资成本小，设备占用面积也非常小；

11、带材和管材一次成型，效率高，且前后辅助采用PLC模块控制，同步性好，调整生产速度极其方便。

12、由于管材为中空壁结构，同时采用钢带增强，管材拉伸强度是同等壁厚塑料管材的5倍以上，保证了较高的拉伸强度，可以广泛应用在非开挖工程当中，做拖拉管材使用。

13、能解决传统符合管道直径受限的问题，尤其适合大口径或者超大口径的管道制作。

附图说明

图1为双平壁管的主视图；

图2为图1中A—A局部断面视图的放大效果图；

图3为钢塑带材的立体图；

图4为塑料带材的立体图；

图5为缠绕过程示意；

图6为本发明制造工艺流程图及装置；

图7为现有双平壁塑钢复合管的结构示意图（参照图2）。

具体实施方式

如图2、图3所示，一种钢塑带材，是一种挤塑成型的钢塑带材21，且在钢塑带材的内部肋内镶嵌有立式钢肋22，立式钢肋实质为钢带；这样既利用了塑料的防腐性能又利用了立式钢肋的刚性，保证了埋地管材环刚度。其中的加强肋分为两种，一种是I形加强肋26，一种是T形加强肋27，其中的T形用于和外侧的塑料带材进行配合并焊接。同时在钢塑带材21的侧面结合处采用搭接结构23，搭接处采用热熔焊接的方式进行，这样在相邻的带材本体结合时，大大增加了两个侧面粘合时的接触面积，使管材粘接时更牢固，大大提高了管材的接缝强度。

如图2和图4所示，一种塑料带材，该塑料带材是通过第二挤出机挤出形成的，且在塑料带材24的内表面对应的设有等间距的凹槽25，其中的凹槽分为两种，一种是窄的，与I形加强肋进行配合，一种是宽的，与T形加强肋进行配合。

如图1所示，

钢塑带材通过缠绕、融融焊接加工形成一种塑钢缠绕管管材18，其上具有焊缝。并在管材基体的外表面顺向缠绕塑料带材24形成双平壁钢塑复合管，如图5。

如图5、图6所示，一种双平壁钢塑复合管及其制造方法，包括以下步骤：

步骤一，首先生产钢塑带材；将碳钢冷轧钢带原材料依次经开卷、裁焊、展平、除锈、除油、加热后牵引至第一挤出机17的复合挤出模具内，同时向复合挤出模具内通入熔融的聚烯烃塑料，经第一挤出机17挤出后形成钢塑带材21；由于钢塑带材生产采用的是连续复合挤出的生产方式，而使用的钢带则是采用一定长度的钢带卷绕成钢带盘的供应方式，所以在生产过程中钢带需要连接才能保证带材生产的连续和稳定。进一步地，上述的开卷、裁焊、展平和加热工艺中要使用开卷机、钢带剪焊机、平带机和高频加热器，连接关系是这样的，将碳钢冷轧钢带盘安装在开卷机1的支撑轴上，并由N台开卷机开卷后分别引出一根钢带，共N根；开卷后的钢带经钢带剪焊机2和储带机3后进入平带机4，并在储带机3上设置表面除锈装置、除油装置及表面磨砂装置，经平带机4展平后的钢带再经过高频加热器5后对钢带表面进行二次除油及加热处理，使钢带表面温度达到180℃～220℃,进行热处理后的钢带进入复合挤出模具6内与第一挤出机17熔融的聚烯烃塑料进行复6合挤出，形成钢塑带材；复合挤出模具6的结构与所生产的带材的形状相对应。钢塑带材向后运行经定型和冷却后形成成型的连续钢塑带材，完成钢塑带材的制备；进一步地，钢塑带材经过第一定型台7来进行定型并经过水冷却后形成连续的钢塑带材。进一步地，为了满足带材的成型需要和水温要求，配置有第一冷水机组16对第一定型台7中的循环水进行制冷以提高生产效率。

步骤二，所述连续的钢塑带材被牵引至缠绕机12，经缠绕形成连续的塑钢缠绕管管材18；缠绕同时，在钢塑带材两侧对接面用热风进行预热处理，然后再用小型挤出机向对接面挤出熔融的塑料，对钢塑带材的两个对接面搭接结构进行粘接，同时用一个可调压轮对内表面进行压实，进而形成整体管材；进一步地，冷却成型后的钢塑带材21连续不断地在牵引机8和牵引机11的共同牵引下进入缠绕机12中，对于不合格的带材可以用带材切割锯9进行切割，为了防止带材过长造成拖地现象，在两台牵引机中间设置有带材托架10,在缠绕机12中有一台小型挤出机和缠绕成型笼，缠绕成型笼是一种滚筒状的模具；在缠绕成型笼约束及压合机构的联合作用下，钢塑带材被缠绕成连续的圆管状管材，缠绕同时在带材对接面的左右两侧用热风进行预热处理，然后再用小型挤出机向对接面处挤出熔融的塑料，钢塑带材的两个对接面进行粘接同时用一个可调压轮对内表面进行压实，进而形成整体的管材基体。

在步骤三中，同时，向第二挤出模具31内通入熔融的聚烯烃塑料，经第二挤出机挤32出后形成上述的塑料带材24；所述塑料带材向后运行经定型和冷却后形成成型的连续塑料带材，进一步地，钢塑带材24经过第二定型台34来进行定型并经过水冷却后形成连续的钢塑带材，完成塑料带材的制备；进一步地，为了满足带材的成型需要和水温要求，配置有第二冷水机组35对第二定型台34中的循环水进行制冷以提高生产效率。

步骤四，将塑料带材24送至成型的塑钢缠绕管管材18下侧，切线方向进入，利用热风对塑料带材进行预热处理，所述塑料带材24内表面的凹槽与塑钢缠绕管管材18外表面的加强筋配合且7在塑钢缠绕管管材的带动下塑料带材自动螺旋包覆到塑钢缠绕管管材外表面，参照图5，同时在塑钢缠绕管管材一侧设有为塑料带材导向的U形槽33，U形槽是通过支架安装在地基上的，且所述支架可在横向和纵向三维空间内调整位置，作为一个导向模具使用，保证两者的位置关系。在这一过程中，塑料带材24连续不断地在第三牵引机36和第四牵引机37的共同牵引下进入U形槽33中，为了防止带材过长造成拖地现象，在两台牵引机中间设置有带材托架38。

在步骤四中，对塑料带材加热的热风机为固定式，根据加热功率的需要，设置一台或两台加热机，但加热机的端口处为柔性连接。

步骤五，最后对所生成的管材进行切割，形成符合长度要求的管材。

为提高管材的生产效率，两种带材的冷却采用水冷方式进行冷却；管材连续不断地生产时在固定架13上沿管材轴向方向前进，对于要求一定长度的管材用管材切割锯14进行定长切割，形成螺旋增强管成品，切割后的管材暂时放在一个可沿管材轴向运动的移动架15上。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩如本发明权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种双平壁钢塑复合管，其特征在于：包括自内层向外依次缠绕设置的塑钢缠绕管管材基体和塑料层，塑钢缠绕管管材基体是由钢塑带材缠绕并热融焊接形成的，在所述塑钢缠绕管管材基体外侧包括至少两个I型加强肋和至少一个T型加强肋，所述塑料层内表面具有与I型加强肋相配合的窄凹槽，以及在塑料层内表面两侧边具有与T型加强肋配合的宽凹槽，所述塑料层是由塑料带材顺向缠绕搭接在塑钢缠绕管管材基体外表面并进行热融焊接形成的。

2.一种双平壁钢塑复合管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，首先生产钢塑带材；将冷轧钢带原材料依次经开卷、裁焊、展平、除锈、除油、加热后牵引至挤出机的复合挤出模具内，同时向复合挤出模具内通入熔融的聚烯烃塑料，经第一挤出机挤出后形成所述钢塑带材；所述钢塑带材向后运行经定型和冷却后形成成型的连续钢塑带材，完成钢塑带材的制备；

步骤二，利用钢塑带材生产塑钢缠绕管管材；连续的钢塑带材被牵引至缠绕机，经缠绕形成连续的管材；缠绕同时在钢塑带材两侧对接面用热风进行预热处理，然后再用小型挤出机向对接面挤出熔融的塑料，对钢塑带材的两个搭接面进行粘接，同时用一个可调压轮对粘结处内表面进行压实，进而形成一体的塑钢缠绕管管材，塑钢缠绕管管材成型后通过托架向后运动；

步骤三，同时，向第二挤出模具内通入熔融的聚烯烃塑料，经第二挤出机挤出后形成上述的塑料带材；所述塑料带材向后运行经定型和冷却后形成成型的连续塑料带材，完成塑料带材的制备；

步骤四，将步骤三中制作的塑料带材送至步骤二制作的塑钢缠绕管管材处进行复合，利用热风对塑料带材进行预热软化处理，所述塑料带材内表面的凹槽与塑钢缠绕管管材外表面的加强筋配合且在塑钢缠绕管管材的带动下塑料带材自动缠绕包覆到塑钢缠绕管管材外表面，同时在塑钢缠绕管管材一侧设有为塑料带材导向的U形槽。

3.根据权利要求2所述的一种双平壁钢塑复合管的制造方法，其特征是，在步骤四之后还包括一对所生成的管材切割的步骤。

4.根据权利要求2所述的一种双平壁钢塑复合管的制造方法，其特征是，在步骤一中，所述的开卷、裁焊、展平和加热工艺中要使用开卷机、钢带剪焊机、平带机和高频加热器，将冷轧钢带盘安装在开卷机（1）的支撑轴上，并由N台开卷机开卷后分别引出一根钢带，共N根；开卷后的钢带经钢带剪焊机（2）和储带机（3）后进入平带机（4），并在储带机（3）上设置表面除锈装置、除油装置及表面磨砂装置，经平带机（4）展平后的钢带再经过高频加热器（5）后对钢带表面进行二次除油及加热处理，使钢带表面温度达到180℃～220℃,进行热处理后的钢带进入复合挤出模具（6）内与第一挤出机（17）熔融的聚烯烃塑料进行复合挤出，形成所述钢塑带材；复合挤出模具的结构与所生产的带材的形状相对应；同时，所述钢塑带材经过定型台来进行定型和水冷却后形成连续的钢塑带材。

5.根据权利要求4所述的一种双平壁钢塑复合管的制造方法，其特征是，为了满足带材的成型需要和水温要求，配置有第一冷水机组（16）对第一定型台（7）中的循环水进行制冷以提高生产效率。

6.根据权利要求2所述的一种双平壁钢塑复合管的制造方法，其特征是，在步骤二中，冷却成型后的钢塑带材（21）连续不断地在第一牵引机（8）和第二牵引机（11）的共同牵引下进入缠绕机（12）中，对于不合格的带材可以用带材切割锯（9）进行切割，为了防止带材过长造成拖地现象，在两台牵引机中间设置有带材托架（10）,在缠绕机（12）中有一台小型挤出机和缠绕成型笼；在缠绕成型笼约束及压合机构的联合作用下，钢塑带材被缠绕成连续的圆管状管材，缠绕同时在带材对接面的上下两侧用热风进行预热处理，然后再用小型挤出机向对接面处挤出熔融的塑料，钢塑带材的两个对接面进行粘接同时用一个可调压轮对内表面进行压实，进而形成整体管材。

7.根据权利要求2所述的一种双平壁钢塑复合管的制造方法，其特征是，在步骤三中，所述的U形槽是通过支架安装在地基上的，且所述支架可在横向和纵向三维空间内调整位置。

8.根据权利要求2所述的一种双平壁钢塑复合管的制造方法，其特征是，在步骤四中，对塑料带材加热的热风机为固定式，根据加热功率的需要，设置一台或两台加热机，但加热机的端口处为柔性连接。

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