CN103574184A - 多层钢塑复合带材缠绕输水管及其制造方法和装置及钢塑复合带材 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多层钢塑复合带材缠绕输水管，其特征在于管是由多层钢网或金属孔板增强的钢塑复合塑料带材螺旋缠绕焊接层叠而成；管壁外层的外表面上有与外表面成一体以等距螺旋缠绕的竖直加强肋，加强肋内复合有钢带。本发明还涉及制造这种输水管的方法，包括步骤：1）根据输水管壁的层数要求，并行连续地制造所须层数的宽度相同的钢塑复合带材；2）将步骤1连续提供的多条带材，同步连续地螺旋缠绕焊接组合成多层钢塑复合带材缠绕输水管；3）将连续生产的多层钢塑复合带材缠绕输水管切割成所需长度。本发明还提供了制造这种输水管的装置及所用的带材。

Description

多层钢塑复合带材缠绕输水管及其制造方法和装置及钢塑复合带材

  

技术领域

本发明涉及一种多层金属与塑料复合带材缠绕而成的输水管，具体地说是一种是由多层钢网或金属孔板增强的钢塑复合塑料带材螺旋缠绕焊接层叠而成的、管壁外层的外表面上有与外表面成一体以等距螺旋缠绕的竖直加强肋，加强肋内复合有钢带的钢塑复合增强的输水管。本发明还涉及该多层钢塑复合带材缠绕输水管的制造方法和装置。 

  

背景技术

现有各种不同品种的塑料及与金属或非金属复合增强材料制造的管道被大量用于压力输水。为保证塑料压力输水管的使用性能，管材壁厚必须同时满足内压强度和环刚度的要求，这样的结果就导致制造大直径塑料压力管时，其单位长度的原材料用量就比较多。因为，小直径塑料压力管在满足内压强度要求情况下，其环刚度（抵抗外部载荷能力）同时满足要求。但大直径塑料压力管道，在其满足内压强度要求时，其抵抗外部压力的能力（环刚度）远远不足。如果要使大直径塑料管同时满足要求的抗内、外压力能力（内压强度与环刚度），其壁厚则需大幅度增加，导致管材制造成本太高而难以被市场接受。 

尽管近几年开发了级别更高、性能更好的塑料材料，也开发出了节省塑料原材料、性能更优的复合增强的结构壁塑料压力管产品，但市场常见的纯塑料管道产品规格仅限730毫米以下，而有代表性的钢骨架塑料复合管（ZL94104509.9）作为纯塑料管的升级产品，也只能生产直径600毫米以下的规格。其它大直径的钢塑复合管结构还包括：例如，CN2882985Y是具有钢带加强的竖直加强肋的缠绕管，但其只能增强环刚度；又例如CN101943297A，其在CN2882985Y的基础上做了改进，即在加强肋之间的管壁内设置不连续的丝状或带状的加强物，但也只是进一步增强了环刚度，两者都不能增强轴向强度，从而不能提供完整的承载内压的能力。因此，以上这两种管道结构虽然可以形成大直径的管道，但只能作为排水管使用，而不能像ZL94104509.9作为压力管道使用；又例如，CN202007929U的管道结构是在ZL94104509.9结构的管道外面缠绕CN2882985Y结构的管道，这种管道虽然环刚度和轴向强度都获得加强，但由于受ZL94104509.9结构的限制无法制造大直径的管道；另外，CN102269298A提出了一种在CN2882985Y结构的管道内壁缠绕粘结纤维增强带的结构，以此结构加强环刚度和轴向强度，但这种结构一方面内外两层不是一体成型的，存在相互脱离的风险，另一方面在CN2882985Y结构的管道内壁缠绕粘结纤维增强带增加了生产过程的复杂性，生产效率相对较低。 

  

发明内容

为解决上述问题，提出本发明。 

本发明的第一个目的是提供一种消耗材料少、大口径、具有足够的环刚度和轴向强度，可承载内压的多层钢塑复合带材缠绕输水管。 

本发明的第二个目的是提供一种制造多层钢塑复合带材缠绕输水管用的钢塑复合带材。 

本发明的第三个目的是提供一种制造多层钢塑复合带材缠绕输水管的同步连续生产方法。 

本发明的第四个目的是提供一种制造多层钢塑复合带材缠绕输水管的装置。 

为实现上述第一个目的，本发明提供的一种多层钢塑复合带材缠绕输水管是由多层钢网或金属孔板增强的钢塑复合塑料带材螺旋缠绕焊接层叠而成的；管壁外层的外表面上有与外表面成一体以等距螺旋缠绕的竖直加强肋，加强肋内复合有钢带；钢塑复合塑料带材螺旋缠绕的接缝处及层间的接合处，均采取塑料焊接的形式连接成一体。 

为实现上述第二个目的，本发明提供的钢塑复合带材，其构成管壁的每一层带材的有效宽度相同，且中间都复合有一层或多层连续的钢网或金属孔板增强夹层，构成管壁最外层的钢塑复合带材的一个表面上还有与带材成一体的竖直加强肋部分，加强肋内复合有钢带。 

为实现上述第三个目的，本发明提供的制造上述多层钢塑复合带材缠绕输水管的方法包括如下步骤：1、根据输水管壁的层数，并行连续地制造相应层数的宽度相同的钢塑复合带材；2、将步骤1连续提供的多条带材，同步连续地螺旋缠绕焊接组合成多层钢塑复合带材缠绕输水管；3、将连续生产的多层钢塑复合带材缠绕输水管切割成所需长度。 

进一步，在该方法中，步骤2与步骤1衔接形成一个连续的生产过程，钢塑复合带材及多层钢塑复合带材缠绕管材是连续生产的。 

进一步，在步骤2中，由步骤 1连续供给的构成管壁不同层次的带材均围绕一个相同的中心线，以不同的直径、相同的螺距螺旋缠绕，缠绕所形成的多层相互贴合的筒体的圆周线速度不同，但转速相同，层与层之间无相对运动地贴合焊接。因此，在该步骤中管材是在均速转动和轴向移动中连续生产的。 

进一步，在步骤2中，带材螺旋缠绕接缝及带材层间的焊接采用挤出焊的形式，即用热空气对焊接的塑料表面吹扫加热至微熔，然后挤出熔融的塑料在焊接面上，再经滚压、冷却后形成焊接成一体的管壁。 

为了实现上述第四个目的，本发明提供的制造上述输水管的装置，包括：根据输水管壁的层数，平行设置的多条连续生产钢塑复合带材的生产装置；将多条钢塑复合带材同步连续螺旋缠绕焊接组合成多层钢塑复合带材缠绕输水管的带材缠绕焊接装置；将管材进行定长切割的装置。 

进一步，该装置中的多条钢塑复合带材生产装置与钢塑复合带材缠绕焊接装置两者接续构成连续生产过程，两者的生产速度匹配保证管材的不间断连续生产。 

进一步，带材缠绕焊接装置包括：对应带材条数的多个滚式或履带式同步送带机构，根据每条带材所处管壁不同层面（不同直径），以不同的线速度供送多条带材，以保证各层带材缠绕成圆后以相同的转速转动；螺旋缠绕机构，包括“辊笼”成型模及多套带材螺旋导向机构，使各层面带材依次以不同直径，相同的螺距围绕同一个基准中心线螺旋缠绕，同步转动前行；热风加热器和挤出机组成的加热焊接机构，对带材的螺旋接缝及层间贴合面加热并挤出熔融的焊接塑料；滚式同步压合机构，对所有带材螺旋焊缝及层间焊缝处实施滚压，以保证焊缝的平整与牢固。 

进一步，滚式同步压合机构包括：阶梯轴结构或多套独立压滚机构。阶梯轴结构的每一个阶梯轴段对应某一个层面带材焊缝的压合，各个阶梯轴段转速相同但轴面线速度不同，每个阶梯轴面的线速度与其所对应的带材螺旋缠绕所需的线速度相同。 

进一步，滚式同步压合机构为多套独立压滚机构，其每一套的压滚对应压合某一层面的带材，其滚面线速与其对应的带材螺旋缠绕线速度相同。 

上述方法和装置可实现多层钢塑复合带材缠绕输水管的连续生产，提高了生产的工艺稳定性、生产效率及产品质量。以该方法和装置制造的输水管，在满足管材高环刚度和承载内压的条件下可以节省大量原材料。 

附图说明： 

下面将结合附图详细描述本发明

图1是本发明的两层钢塑复合带材缠绕管的截面图；

图2是形成图1两层钢塑复合带材缠绕管的外层带材的截面图；

图3是形成图1两层钢塑复合带材缠绕管的内层带材的截面图；

图4是制造图1所示一种两层钢塑复合带材缠绕管制造方法示意图；

图5是带材缠绕焊接装置的结构及工作原理示意图；

图6是图5的A-A剖示图。

具体实施方式

图1所示的本发明的两层钢塑复合带材缠绕管1，由钢网或金属孔板4增强的外层钢塑复合塑料带材2和至少一层由钢网或金属孔板4增强的内层钢塑复合塑料带材5螺旋缠绕焊接层叠而成，管壁外层带材的外表面上有与外表面成一体以等距螺旋缠绕的竖直加强肋6，加强肋内复合有钢带3，钢塑复合塑料带材螺旋缠绕的接缝处及层间的接合处，均采取塑料焊接的形式连接成一体。 

图2是形成图1两层钢塑复合带材缠绕管的外层带材2的截面图，带材2包括：与带材表面成一体的竖直加强肋6，加强肋内有与塑料复合成一体的钢带3；带材基体为其内复合至少一层钢网或金属孔板4的夹层结构。 

图3是形成图1两层钢塑复合带材缠绕管的内层带材5的截面图，内层带材5中包括与塑料复合成一体的、镶嵌在带材中间的增强钢网或金属孔板4。 

图4是制造图1所示两层钢塑复合带材缠绕管的制造方法示意图，其中A代表并行连续地制造内外钢塑复合带材的步骤；B代表将内外带材同步连续地螺旋缠绕焊接组合成两层钢塑复合带材缠绕输水管的步骤；C代表将两层钢塑复合带材缠绕输水管切割成所需长度的步骤。 

图5是带材缠绕、焊接装置的结构及工作原理，图6是图5的A-A剖示图。 

如图5、图6所示，带材缠绕焊接装置主要由如下机构组成：对应带材条数的多个滚式或履带式送带机构28；“辊笼”成型模（由框架24、多个平辊25、多个槽辊26组成）；多组带材螺旋导向机构31；同步压合阶梯轴27；空气加热器29；焊接塑料挤出机30。 

“辊笼”结构引用于公知技术ZL200510082911.4，用于本专利中外层带材的缠绕成型，其由圆环形框架24、等距分布在园环上的同一个分布园的多个平辊25及多个槽辊26构成。所有平辊辊面可约束成型外层带材加强肋顶面形成的外园。槽辊上的槽宽与槽深比加强肋的厚度与高度略大，多个槽辊的槽构成了外层带材螺旋缠绕后加强肋的螺旋移动通道。 

外层带材2由履带式送带机构28沿螺旋角度切向连续送入“辊笼”，在“辊笼”的约束及同步压合阶梯轴27相应轴段的滚压作用下，首先螺旋缠绕连续形成外层管体。内层带材依次由滚式送带机构28从轴向连续送入已成型的外层管坯中，在与带材逐条对应的螺旋导向机构31作用下，依次进行螺纹缠绕并于阶梯轴27上的每一个对应轴段处与已成型的管坯贴合。带材螺旋缠绕的接缝处及层间的贴合面均在进入阶梯轴27之前被空气加热嚣29提供的热空气吹扫加热至徽熔，并由焊接塑料挤出机30均匀地挤出摊敷上融熔塑料。在阶梯轴27的持续转动滚压作用下，各层带材在其相应的轴段处被同步地压合、焊接，连续成型为一体的多层钢塑复合带材缠绕输水管。

上面描述了本发明的较佳实施例，根据上面的引导本领域的技术人员能进行各种改变和变化。 

此外，钢网或金属孔板也可以为由其它金属构成的金属网，或由带孔眼的钢板构成的钢孔板代替。同步压合阶梯轴27也可以由多套独立压滚机构替代，此时，多套独立压滚机构的每一套压滚对应压合某一层面的带材，其滚面线速与其对应的带材螺旋缠绕线速度相同。 

因此，对于根据所公开的具体实施例取得的改变均包含在本发明的概念和精神内。

Claims (10)

1.一种多层钢塑复合带材缠绕输水管，其特征在于管是由多层钢网或金属孔板增强的钢塑复合塑料带材螺旋缠绕焊接层叠而成；管壁外层的外表面上有与外表面成一体以等距螺旋缠绕的竖直加强肋，加强肋内复合有钢带；钢塑复合塑料带材螺旋缠绕的接缝处及层间的接合处，均采取塑料焊接的形式连接成一体。

2.制造权利要求1的多层钢塑复合带材缠绕输水管的钢塑复合带材，其特征在于构成管壁的每一层带材的有效宽度相同，且中间都复合有一层或多层连续的钢网或金属孔板增强夹层，构成管壁最外层的钢塑复合带材的一个表面上还有与带材成一体的竖直加强肋部分，加强肋内复合有钢带。

3.制造权利要求1的输水管的方法，包括如下步骤：1）根据权利要求1输水管壁的层数要求，并行连续地制造相应层数的宽度相同的钢塑复合带材；2）将步骤1连续提供的多条带材，同步连续地螺旋缠绕焊接组合成多层钢塑复合带材缠绕输水管；3）将连续生产的多层钢塑复合带材缠绕输水管切割成所需长度。

4.根据权利要求3的方法，其中步骤1与步骤2衔接形成一个连续的生产过程，连续的生产钢塑复合带材及多层钢塑复合带材缠绕管材。

5.根据权利要求3或4的方法，其中在步骤2中，由步骤 1连续供给的构成管壁不同层次的带材均围绕一个相同的中心线，以不同的直径、相同的螺距螺旋缠绕，缠绕所形成的多层相互贴合的筒体的圆周线速度不同，但转速相同，层与层之间在贴合焊接时无相对运动，管材在均速转动和轴向移动中连续生产。

6.根据权利要求5的方法，其中在步骤2中，带材螺旋缠绕接缝及带材层间的焊接采用挤出焊的形式，即用热空气对焊接的塑料表面吹扫加热至微熔，然后挤出熔融的塑料在焊接面上，再经滚压、冷却后形成焊接成一体的管壁。

7.制造权利要求1的多层钢塑复合带材缠绕输水管的装置，其特征在于包括：按照权利要求1管壁带材的层数平行设置的多条连续生产钢塑复合带材的生产装置；将多条钢塑复合带材同步连续螺旋缠绕焊接组合成多层钢塑复合带材缠绕输水管的带材缠绕焊接装置；将管材进行定长切割的装置。

8.根据权利要求7的装置，其特征在于多条钢塑复合带材生产装置与钢塑复合带材缠绕焊接装置以相互匹配的生产速度接续构成连续生产装置。

9.根据权利要求7或8的装置，其特征在于带材缠绕焊接装置包括：滚式或履带式同步送带机构，其以不同的线速度供送形成管壁不同层面的带材；螺旋缠绕机构，包括“辊笼”成型模及多套带材螺旋导向机构，使形成管壁各层面的带材依次以相同螺距围绕同一个基准中心线螺旋缠绕，同步转动前行；热风加热器和挤出机组成的加热焊接机构，对带材的螺旋接缝及层间贴合面加热并挤出熔融的焊接塑料；滚式同步压合机构，对所有带材螺旋焊缝及层间焊缝处实施同步滚压。

10.根据权利要求9的装置，其特征在于滚式同步压合机构是阶梯轴结构或多套独立压滚机构。

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