CN104441672A - 一种钢带增强体的塑料波纹管及其制造工艺和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢带增强体的塑料波纹管，管由多层组成，所述钢带增强体为一个带封闭截面组合形成的圈形环状体波纹单元，所述圈形环状体波纹单元依次排列在管内层的表面。该钢带增强体提高了管道的环刚度，承载能力大大加强，适用于管径为600－3000毫米的塑料波纹管，成本低廉，生产装置可靠。

Description

一种钢带增强体的塑料波纹管及其制造工艺和设备

技术领域

本发明一般涉及一种排污水的输送管道，特别是一种可用于直径大于600毫米以上的塑料管道系统的污水输送管道。

背景技术

目前使用的排水排污管，一般使用混凝土管、聚乙烯管、聚氯乙烯管及钢管。特别是污水排放，混凝土管和钢管有不适合的地方，而聚氯乙烯管由于受材料、工艺限制，一般管径较小，而高密度聚乙烯管在大直径管材方面得到很大应用。但大直径的聚乙烯管常用结构壁管，虽然能用50年，但成本高，管材的环刚度不高，最大仅为8KN/m²，目前市场上有一种开口型钢带增强的聚乙烯螺旋管，这种管道的环刚度得到了提高，可以达16KN/m²、重量也得到了减轻；但在实际使用中仍然存在缺陷，一是连接处的密封性与强度，二是钢带与塑料的连接方式，容易使管道在使用中，在地下土壤压力及地下条件变化情况下，使管道的开口型增强钢带产生剪切塑料层，造成隐性的安全问题。而聚乙烯的双壁波纹管，有很大的优点：连接方便、重量轻、但管径小，仅在500毫米以下，且环刚度不高，所以在实际应用中受到限制都不十分普遍。如果能克服以上缺点，发扬优点的一种管道将深受市场欢迎。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能克服公知技术缺点的一种钢带增强体的塑料波纹管。

本发明的再一个目的在于提供所述的一种钢带增强体塑料波纹管制造工艺和设备。

为实现上述目的，本发明的方案为：一种钢带增强体的塑料波纹管，管由多层组成，所述管的内层为聚乙烯带缠绕形成，管的中层为钢带增强体，外层为聚乙烯塑料粘接带反向缠绕形成，其特别之处在于：所述钢带增强体为一个带封闭截面组合形成的圈形环状体波纹单元，所述圈形环状体波纹单元依次排列在管内层的表面。

所述圈形环状体波纹单元由外圈和内圈组成，外圈外凸，内圈中间略凹，外圈和内圈的环边焊接在一起，内圈开有间断的孔。

一种钢带增强体的塑料波纹管制造工艺，由下列步骤形成：

1、形成钢带增强体，将钢带经过滚压外圈外凸，内圈中间略凹，再通过模具将滚压后的钢带卷制、弯形、切割，对焊连接成圆圈，将外圈和内圈的边焊接连接，形成圈形环状体波纹单元；

2、对钢带增强体进行涂塑处理；

3、在转动的筒状模具上连续绕制聚乙烯带形成管道内层，并滚压压平，使厚度一致；

4、在内层上安装钢带增强体，将多个圈形环状体波纹单元逐个排列，利用链条牵引装置安装到位；

5、用筒状模具表面的弧形加热板对聚乙烯内层加热，对排列的钢带增强体圈形环状体波纹单元吹热风进行预热；

6、在安装的钢带增强体表面缠绕聚乙烯粘接带，与内层的缠绕方向相反；

7、在缠绕的同时利用一排压紧滚动装置对热态的聚乙烯树脂带内、外层进行滚动压紧，保证外层聚乙烯树脂粘接带随表面形成波纹，并使内、外层粘接牢固，然后吹风冷却，并通过芯轴中心通冷空气，对筒状模具降温；

8、成型管道退出筒状模具。

一种实现上述工艺所用的装置，由

1、筒状模具，由外圆分成数块弧形钢板的组合管状件构成，并由数节这样的管状件组合为一整个管道的长度，每一块的内弧面均与一套肘杆机构相连，肘杆机构与筒状外模的多孔芯轴相连，芯轴两端由轴承支承，其一端与筒状模具转动的动力驱动装置相连，另一端为可移动的轴承支承；

筒状模具的芯轴为空心钢管，在其外壁上均匀配有可通压缩空气流通的小孔，用以均匀地冷却弧形钢板，空心芯轴的中心孔直通到传动轴的入端，用以从外面将冷空气送入筒状模具的内腔内；

2、肘杆机构由固定杆和支撑活动杆组成，固定杆一端与弧形钢板背面铰接，另一端与盘状板固定连接，支撑活动杆与一根固定在带内齿的拨盘的端面铰接，拨盘一端与一两杆铰接点连接，两杆中一杆的另一端与弧形板铰接，另一杆的一端与拨盘铰接；

3、管外圆波纹塑料带铺敷成型装置，设置在筒形模具的前面，沿筒状模具的外圆面，并沿筒状模具的轴线布置一组垂直于轴线的滚动压紧装置，所述装置沿垂线移动；

4、在筒状模具一端设卡状夹具及链条牵引机构，带动钢带增强体移动到规定位置，并作为卸管的牵引机构。

采用上述方案，就能生产出所述的一种钢带增强体的塑料波纹管，从而实现了本发明的目的。

下面结合图示及实施例对方案作更详细的说明。

附图说明

图1为一种钢带增强体的塑料波纹管纵剖示图；

图2为图1中局部视图Ⅰ；

图3为图1中局部视图Ⅱ；

图4为图1中钢带增强体外钢带圈剖视图；

图5为图1中钢带增强体内钢带圈剖视图；

图6为图1中钢带增强体组合简图；

图7为一种钢带增强体的塑料波纹管制造工艺中使用的筒状模具原理图；

图8为图7中的A－A剖视图；

图9为一种钢带增强体塑料波纹管制造装置机组布置平面图；

图10为图9所示装置的立体图。

具体实施方式

如图1所示的一种钢带增强体塑料波纹管，所述管的圆周表面成形为一组波纹管1，并沿管的轴向排列，通常管的长度为6米、9米，管径约为600－3000毫米，管的一端做成承口形式2，另一端为直管3，直管3能与他管的承口形式2配合，连接组成一长的管道用于形成下水道。

如图2和图3所示的局部示图，为承口部分和管身部分的结构，所述管的承口形式2由一段坡形管4和一段直管5构成，由至少两层塑料缠绕带形成管壁，管身上有波纹管1结构，波纹管由三层材料组合形成，波纹管的外层为外层聚乙烯树脂粘接带6，中间层为钢带增强体7，内层为内层聚乙烯树脂缠绕带8，内层和外层的缠绕方向不同，互为相反。所述的中间层的钢带增强体7为一个组合体，由图4所示的向外突起的外钢带圈9和图5所示的中间向内凹的内钢带圈10组合成如图6所示的封闭组合体，所述的外钢带圈和内钢带圈有互相配合的结构尺寸，如图4所示的外钢带圈，它根据管道的直径和管道的环刚度技术要求，选取不同厚度与不同宽度的钢带。由于管道的直径在600至3000毫米之间，因此，选取外圈钢带厚度在0.8毫米至2.5毫米，管径越大，钢带越厚；环刚度要求高；钢带较厚，同时成型的波纹高度H越大，它的环刚度越大，H值在25至50mm之间变化，钢带的宽度L，随管道的直径的增大而增宽，变化量不是很大，选取外圈钢带宽度L在150－220毫米之间。而内圈钢带选取比外圈钢带薄15%左右，宽度L1也比外圈钢带窄20－50毫米。成型后的内外钢圈的配合尺寸D1和D按过渡配合选取间隙，充分保证两圈很容易焊接为一体，内圈钢带成型后的凹面h值在5毫米以内，成型后的内圈宽度L₁应比外圈成型后的宽度L小15－30毫米，这样就有利于内外圈的管道的内外层的塑料带的粘接与压紧成型。

如DN700mm直径10KN/m²管道，D在716－720mm，H值选取为25－28mm，L为70mm，L1=40－45mm即可。

L、H、L₁、h值随管道直径和环刚度的高低而采用不同的尺寸，因而形成系列尺寸。

外钢带圈用薄钢带滚压成形并焊接成圆圈形，内钢带圈同样用薄钢带辊压成型，中间开有长条形孔42，将外钢带圈9和内钢带圈10组合并焊接牢固，形成如图6所示的强度较高的钢带增强体，并进行必要的处理，如进行涂塑处理。

上述的钢带增强体准备完毕，即可按下述的工艺步骤制作有钢带增强体的塑料波纹管。

1、在转动的筒状外模上绕制内层聚乙烯树脂缠绕带8形成内圈，并滚压压平，使厚度一致；

2、在内圈上安装钢带增强体7，所述的多个钢带增强体逐个排列即可，两钢带增强体间留有15－30毫米的间隔，利用链条牵引装置安装到位；

3、用筒状外模表面的弧形加热板对聚乙烯内层加热，对已安装好排列在聚乙烯树脂缠绕带形成的内层表面的钢带增强体吹热风进行预热；

4、在已安装好的钢带增强体的表面缠绕聚乙烯树脂粘接带，与内管缠绕的方向相反；

5、在缠绕的同时，利用一排压紧滚动装置对热态的聚乙烯树脂外层进行滚动压紧，使聚乙烯树脂缠绕带随表面形成波纹，并吹风冷却；

6、退出筒状模具。

在上述工艺中涉及到的筒状模具如图7所示，设有一组弧形钢板11，根据管径大小，按圆周等分为四块或四块以上，本实施例为清楚表达起见，仅画出其中两块，由一组肘杆机构控制弧形钢板，每一套肘杆机构控制一块弧形钢板，所述的弧形钢板外面固定有与塑料管材内径尺寸一致的铝质加热板42。肘杆机构的结构为，有一外模板固定杆12，一端与弧形钢板内固定的支脚13通过销钉铰接，另一端与一盘状板14固定连接，所述的盘状板为一形式为L型的圆板，套在芯轴15的外圆周上，一个带内齿的拨盘16的内孔与盘状板14的圆周配合，在拨盘16的盘面上安装有一组肘杆机构，每一套肘杆有一根立杆17，所述立杆一端与与拨盘16固定，另一端通过销钉与一根支撑活动杆18的一端铰接，支撑活动杆的另一端与两根支杆19、20铰接，支杆19的另一端与弧形钢板固接的一个支脚通过销钉铰接，支杆20的另一端通过销钉与拨盘16铰接，拨盘16的内齿与一个小齿轮21啮合，小齿轮的转轴与操纵杆22相连，通过操纵杆转动小齿轮，使带内齿的拨盘转动，由于肘杆机构为一四杆机构，拨盘转动时支撑活动杆18拉动支杆19绕着弧形钢板上的铰接点转动，则弧形钢板绕固定杆12与弧形钢板的铰接点旋转一个弧度，弧形钢板连有肘杆机构的一端位置下降，与已缠绕好的聚乙烯树脂管内层脱离，便于聚乙烯树脂管离开管状模具脱模。

图8所示为图7的A－A剖视图，从中可了解图7中一些零件的装配关系，依照图示中标号的对应关系，即可详细了解。

将上述的筒状模具安装入加工机械中，所述加工机械如图9的平面布置图所示，筒状模具23由空心芯轴15支撑，芯轴支撑在两个轴承24、25上，左轴承24支撑的芯轴与一动力传动装置26相连，沿筒状模具23的轴向布置一链条牵引装置27，所述链条牵引装置带动一卡状夹具28，用来安装第二层的钢带增强体，与筒状模具轴线垂直布置一塑料挤出机29，塑料挤出机由一个挤出机牵引机构30沿筒状模具23的轴线平行移动，沿筒状模具后面还布置有形成塑料管波纹的一个可调节尺寸滚压机械39和一组滚动压紧机械31，一个压紧机构调节装置32。

上述所涉及的装置由图10的立体图能更好的观察清楚，图示中的标号与图9的平面图一一对应，一台塑料挤出机29为本装置的主要设备，料斗33的塑料颗粒进入加热管道34挤塑出厚约6毫米，宽约150毫米的聚乙烯带，不同管径的聚乙烯带尺寸不同，趁处于热状态时，将其缠绕在筒状模具23的圆筒上，挤出机带有进给装置，通过链条30牵引挤出机沿筒状模具23的轴向平行移动，在挤出机的机架上带有一个随挤出机同时移动的辊压模具39，以便使热态聚乙烯带进行压紧粘接，并保证管状体的壁厚一致，聚乙烯带成螺旋缠绕在筒状模具的表面，内层缠绕一层后，利用卡状夹具28安装第二层的钢带增强体7，卡状夹具夹持一个个钢带增强体，导入已缠好内层的筒状模具，依次排列，并在卡状夹具牵引装置27的作用下布满已缠好内层的筒状模具表面，所述的卡状夹具有两个形成半弧形的圈36，圈的一端安装在一个夹紧装置37上，利用液压装置或机械装置调节两圈一端的位置，形成夹持力，所述夹紧装置37由一导轨38导向，沿筒状模具的轴向平行移动。筒状模具由一根空心的芯轴15支撑，空心的芯轴上钻有孔以利通风，芯轴15由左、右两个轴承座24，25支撑，左轴承24支撑的芯轴端部与一套动力驱动装置26相连，驱动装置带动筒状模具可作正反转动，以满足缠绕的需要。右轴承25为可移动的轴承，在筒状模具的前面一侧还设置有一组滚动压紧机构31，一个压紧机构调节装置32，压紧滚动机构的前端是可以转动的形成塑料管表面波纹的凹凸状圆柱体部件41，每个压紧滚动机构单独可以前进和后退，以对每一个钢带增强体底板进行滚动压紧和卸载。所述的压紧滚动机构所需的动力为气动或液压，其操作由程序控制与筒形模具转动、挤出机运动联动运行。

本发明的优点在于：提供一种经济、生产简便，成本低廉的大直径排水排污管，现采用封闭钢带增强体，来提高管道的环刚度，是因为钢带增强体的外圈经过滚压成型加工，焊接后，加工硬化，增加了钢带的强度和刚度，再加上内圈的加强，使钢带增强体环刚度大大地提高，在土地和地力的压力下，其承载能力大大增强，极大地优于开口型的钢带螺旋波纹管，并且产品的重量也与钢带螺旋波纹管相差无几，且生产方式简单，因而，经济效益明显。与纯聚乙烯管相比，单位成本（即每米价格）大大降低，仅为其1/3的每米价格，管道的环刚度大于10KN/m²以上，且对于1500毫米以上管径而言，则更加明显。由于连接方便，大大简化了安装程序，节约了安装成本，深受用户欢迎。

Claims (6)

1.一种钢带增强体的塑料波纹管，管由多层组成，所述管的内层为聚乙烯带（8）缠绕形成，管的中层为钢带增强体（7），外层为聚乙烯塑料粘接带（6）反向缠绕形成，其特征在于：所述钢带增强体（7）为一个带封闭截面组合形成的圈形环状体波纹单元，所述圈形环状体波纹单元依次排列在管内层的表面。

2.根据权利要求1所述的一种钢带增强体的塑料波纹管，其特征在于：所述圈形环状体波纹单元由外钢带圈（9）和内钢带圈（10）组成，外圈外凸，内圈中间略凹，外圈和内圈的环边焊接在一起，内圈开有间断的孔（42）。

3.一种钢带增强体的塑料波纹管制造工艺，其特征在于：由下列步骤形成

（1）形成钢带增强体（7），将钢带经过滚压外圈外凸，内圈中间略凹，再通过模具将滚压后的钢带卷制、弯形、切割，对焊连接成圆圈，将外圈和内圈的边焊接连接，形成圈形环状体波纹单元；

（2）对钢带增强体进行涂塑处理；

（3）在筒状模具上绕制聚乙烯带形成管道内层，并滚压压平，使厚度一致；

（4）在内层上安装钢带增强体，将多个圈形环状体波纹单元逐个排列，利用链条牵引装置安装到位；

（5）用筒状模具（23）表面的弧形加热板对聚乙烯内层加热，对排列的钢带增强体（7）圈形环状体波纹单元吹热风进行预热；

（6）在安装的钢带增强体（7）表面缠绕聚乙烯粘接带，与内层的缠绕方向相反；

（7）在缠绕的同时利用一排压紧滚动装置对热态的聚乙烯树脂外层进行滚动压紧，保证内、外层聚乙烯树脂粘接带随表面形成波纹，并粘接牢固，然后吹风冷却，并通过芯轴中心通冷空气，对筒状模具降温；

（8）成型管道退出筒状模具。

4.一种实现权利要求3所述工艺所用的装置，其特征在于：由

（1）筒状模具（23），由外圆分成数块弧形钢板的组合管状件构成，并由数节这样的管状件组合为一整个管道的长度，每一块的内弧面均与一套肘杆机构相连，肘杆机构与筒状外模的多孔芯轴相连，芯轴两端由轴承支承，其一端与动力驱动装置相连，另一端为可移动的轴承支承；

筒状模具（23）的芯轴（15）为空心钢管，在其外壁上均匀配有可通压缩空气流通的小孔，用以均匀地冷却弧形钢板，空心芯轴的中心孔直通到传动轴的入端，用以从外面将冷空气送入筒状模具的内腔内；

（2）肘杆机构由固定杆和支撑活动杆组成，固定杆一端与弧形钢板（11）背面铰接，另一端与盘状板（14）固定连接，支撑活动杆（18）与一根固定在带内齿的拨盘（16）的端面铰接，拨盘一端与一两杆铰接点连接，两杆中一杆的另一端与弧形板铰接，另一杆的一端与拨盘铰接；

（3）管外圆波纹塑料带铺敷成型装置，设置在筒状模具（23）的前面，沿筒状模具的外圆面，并沿筒状模具的轴线布置一组垂直于轴线的滚动压紧装置（31），所述装置沿垂线移动；

（4）在筒状模具一端设卡状夹具链条牵引机构，带动钢带增强体移动，到规定位置，并作为卸管的牵引机构。

5.根据权利要求4所述的一种钢带增强体的塑料波纹管的装置，其特征在于：肘杆机构的结构为，有一外模板固定杆（12），一端与弧形钢板内固定的支脚（13）通过销钉铰接，另一端与一盘状板（14）固定连接，所述的盘状板为一形式为L型的圆板，套在芯轴（15）的外圆周上，一个带内齿的拨盘（16）的内孔与盘状板（14）的圆周配合，在拨盘（16）的盘面上安装有一组肘杆机构，每一套肘杆有一根立杆（17），所述立杆一端与与拨盘（16）固定，另一端通过销钉与一根支撑活动杆（18）的一端铰接，支撑活动杆的另一端与两根支杆（19、20）铰接，支杆（19）的另一端与弧形钢板固接的一个支脚通过销钉铰接，支杆（20）的另一端通过销钉与拨盘（16）铰接，拨盘（16）的内齿与一个小齿轮（21）啮合，小齿轮的转轴与操纵杆（22）相连，通过操纵杆转动小齿轮，使带内齿的拨盘转动。

6.将权利要求4所述的一种装置安装入加工机械中，其特征在于：将上述的筒状模具安装入加工机械中，筒状模具（23）由空心芯轴（15）支撑，芯轴支撑在两个轴承（24、25）上，左轴承（24）支撑的芯轴与一动力传动装置（26）相连，沿筒状模具（23）的轴向布置一链条牵引装置（27），所述链条牵引装置带动一卡状夹具（28），用来安装第二层的钢带增强体，与筒状模具轴线垂直布置一塑料挤出机（29），塑料挤出机由一个挤出机牵引机构（30）沿筒状模具（23）的轴线平行移动，沿筒状模具后面还布置有形成塑料管波纹的一个可调节尺寸滚压机械（39）和一组滚动压紧机械（31），一个压紧机构调节装置（32）。