CN107246525A - 一种工程塑料包覆型钢塑复合管道接头 - Google Patents

一种工程塑料包覆型钢塑复合管道接头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种工程塑料包覆型钢塑复合管道接头，属于钢塑复合管材连接与应用技术领域，它包括至少两个钢塑复合管体，所述钢塑复合管体包括聚合物连续管体以及与聚合物连续管体复合的具有孔洞的钢骨架，所述钢塑复合管体之间通过热熔焊接形成管道连接头，并在钢塑复合管体热熔焊接处的外壁表面包覆有工程塑料层，所述工程塑料层的内层为与聚合物连续管体材料相同的聚合物材料层，工程塑料层的外层为玻璃纤维增强型热塑性塑料层。本发明具有结构简单，加工难度低，加工成本低，环境适应强以及承压强度高等优点。

Description

一种工程塑料包覆型钢塑复合管道接头
技术领域
本发明涉及钢塑复合管材连接与应用技术领域，具体涉及一种采取工程塑料整体包覆钢塑复合管道来制作的管道接头结构。
背景技术
目前钢骨架增强塑料管道、钢丝缠绕增强塑料管道以及其它材料增强塑料管道在工程管道应用中的比重越来越大，这种复合管道不但具有较好的防腐性能、卫生性能以及较高的输送效率，而且还具有强度高、耐腐蚀和耐高温的优点。在工程管道应用中，与这种复合管道相连接的如三通、弯头等管道连接件同样需要达到与管材相同的高强度、高抗压的性能要求。目前在行业中，生产这种高性能的管道连接件一般是以带孔网的钢板(带)曲卷成筒形钢骨架或者以径向纬向钢丝相互缠绕经焊接成筒形钢骨架作为管道连接件中的金属增强体，同时注塑聚合物材料在金属增强骨架的内壁和外壁表面形成管件复合状连续体，复合成的这种带孔钢骨架增强聚合物管体能够达到管道连接件所需要的高强度、耐高温以及耐腐蚀的性能，从而保持钢塑复合管道系统整体强度一致。
采用这种带孔钢骨架增强复合聚合物管体还具有一大优势，就是与聚合物管道连接的时候可以采用电热丝加热的方式进行熔融连接使得该管体与管道能够永久性可靠连接，具有较好的连接强度、整体性与密封性能。但是，采用这种带孔钢骨架增强复合聚合物管体来制作成管道连接件(如三通、弯头等)在工艺成型上比较复杂，它的成型工艺一般是以加工成型后的钢骨架采用定位钉固定在注塑模具中注塑成型，但三通、弯头等类型的钢骨架在实际加工工艺中，加工条件要求较高，尤其是三通类的钢骨架无法采用带孔洞的钢板(带)曲卷成型，仅是加工出三通类的钢骨架在工艺上就复杂繁琐，成本高且加工周期长，加工成型后的三通状钢骨架，还需要在骨架表面冲孔，由于冲孔的精度和排列均有要求，采用一般的加工方式不仅复杂，而且次品率高；如果采用精密铸造的方法对这类钢骨架进行生产，往往会造成制作成本高，周期长，生产效率低的问题。因此必须找到一种成型简单，成本低且周期快的方法来改变这种现状。
发明内容
本发明的目的在于提供一种承压强度高，结构简单，加工难度低的工程塑料包覆型钢塑复合管道接头。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种工程塑料包覆型钢塑复合管道接头，包括至少两个钢塑复合管体，所述钢塑复合管体包括聚合物连续管体以及与聚合物连续管体复合的具有孔洞的钢骨架，所述钢塑复合管体之间通过热熔焊接形成管道连接头，并在钢塑复合管体热熔焊接处的外壁表面包覆有工程塑料层，所述工程塑料层的内层为与聚合物连续管体材料相同的聚合物材料层，工程塑料层的外层为玻璃纤维增强型热塑性塑料层。
进一步的，所述钢塑复合管体外壁与工程塑料层内壁之间缠绕有电加热丝，电加热丝一端引出至钢塑复合管体外壁与工程塑料层内壁之外并连接接线插柱。
进一步的，所述电加热丝布设在钢塑复合管体外壁与工程塑料层的内层之间，并且电加热丝表面涂有粘结剂层或粘结剂与工程塑料层内层材料混合的复合层。
进一步的，所述聚合物连续管体采用非交联耐高温聚乙烯、硅烷交联聚乙烯或普通聚乙烯材料制作。
本发明通过将多根直管型的带孔钢骨架增强复合聚合物管体(钢塑复合管体)熔融连接成三通、弯头类管道连接件，相比直接加工三通、弯头等骨架再注塑成型为管道连接件，从源头上降低了制造工艺难度与制作成本；同时在钢骨架增强复合聚合物管体熔融连接处采用玻纤增强热塑性聚合物增强塑料对其进行包覆加强，使得连接处等薄弱环节能够达到直接采用成型的三通、弯头作为骨架时的连接强度甚至更高；该玻纤增强热塑性增强塑料包覆的钢塑复合管道接头在与其他管道或法兰连接后，不仅耐环境适应强、接头处承压能力高，并且适用范围广，可应用于压力大于1.6Mpa及50℃以上温度的环境中。
附图说明
图1为本发明第一个实施例的结构示意图；
图2为图1所示本发明的另一状态的结构示意图；
图3为本发明第二个实施例的结构示意图；
图4为本发明第三个实施例的结构示意图。
图中标记：1-钢骨架；2-聚合物连续管体；3-工程塑料层；4-熔接缝。
具体实施方式
实施例1
如图1，图2所示，本实施例提供的三通状工程塑料包覆型钢塑复合管道接头是由两个钢塑复合管体相互插接形成三通状的管道连接件，所述钢塑复合管体包括聚合物连续管体2以及与聚合物连续管体2复合的具有孔洞的钢骨架1，采用这种带孔洞的钢骨架复合聚合物管道作为管材制作管道连接件的方法不仅大大降低了制造工艺的难度，而且使加工成本得到有效控制，使得生产效率大大提高。另外，将直管型的带孔钢骨架增强复合聚合物管体(钢塑复合管体)通过熔融连接形成管道连接件，需要保证熔融连接处的连接强度，使其与直接加工成型的三通状骨架作为内部增强体时的强度一致甚至更高，因此，在熔融连接处以及周围薄弱连接处采用工程塑料层3包覆增强，所述工程塑料层3包括与聚合物连续管体2采用相同材料制作的内层以及采用玻璃纤维增强型热塑性增强塑料制作的外层，内层与聚合物管体2外壁表面熔融复合，优选的，内层材料采用聚合物连续管体2材料与粘结剂的共混物，使其永久性牢固连接；外层材料是以热塑性树脂为基体，以玻璃纤维毡为增强的材料，该材料具有成型快，强度高以及熔融可逆等优点。
所述钢骨架1形状与聚合物连续管体2形状相似并在表面开设有若干孔洞，聚合物材料通过该孔洞与钢骨架1充分结合，可避免聚合物与钢骨架熔接复合时出现喷浆情况，优选的，钢骨架1表面分布的孔的总面积为钢骨架展开表面积的32％～40％，钢骨架1表面的孔的排列方式可根据熔融区域温度高低的分布范围进行设计，温度高的区域则冲孔紧密且孔径相对较大。
所述工程塑料层3内层与聚合物连续管体2外壁之间缠绕电加热丝，电加热丝一端引出后连接接线插柱，通过接通接线插柱使电加热丝发热，从而使工程塑料层3内层与聚合物连续管体2熔融连接，优选的，所述聚合物连续管体2采用非交联耐高温聚乙烯、硅烷交联聚乙烯或普通聚乙烯材料制作，所述电加热丝表面涂有粘结剂或粘结剂与工程塑料层内层材料混合的复合材料，使得工程塑料层3与钢塑复合管体熔融冷却后形成永久性牢固连接。
本发明的三通状工程塑料包覆型钢塑复合管道接头的制造方法包括以下步骤：1.将带孔钢板(带)曲卷成筒形骨架，并将骨架固定于模具内，注塑聚合物塑料并成型为钢塑复合管体即带孔钢骨架增强复合聚合物管材；
2.截取两根适合长度的带孔钢骨架增强复合聚合物管材，采用切割机加工装置将一根带孔钢骨架增强复合聚合物管材切割出承接插口，将另一根带孔钢骨架增强复合聚合物管材端部切割出与承接插口相配合的支端插口，并采用酸蚀技术对切割出的承接插口与支端插口进行曲面封口；如图1，图2所示，该承接插口与支端插口截面为“V”字形的缺口或圆弧口，即熔接缝4截面为“V”字形或圆弧形，对于两根管径相同的带孔钢骨架增强复合聚合物管材可按照“V”字形的熔接缝4来进行熔融，对于两根管径不同的带孔钢骨架增强复合聚合物管材可按照圆弧形的熔接缝4来进行熔融，加工为圆弧形的熔接缝4可通过冲孔方式实现；
3.曲面封口后将两根带孔钢骨架增强复合聚合物管材分别对应的支端插口与承接插口相互插接并固定形成管道连接头，在熔接缝4处以及所述管道连接头需要增加强度的外表壁上缠绕电加热丝，将电加热丝一端引出并连接接线插柱，然后将缠绕电加热丝的管道连接头放置入注塑模具内并注塑玻璃纤维增强型热塑性材料对电加热丝缠绕的区域进行包覆增强；
4.待注塑冷却完毕后，采用电热熔焊接机或者电磁感应的方式接通接线插柱对电加热丝进行加热，使得玻璃纤维增强热塑性树脂与带孔钢骨架增强复合聚合物管材的聚合物材料热熔为一个整体，从而制得带有电加热丝熔合的工程塑料整体包覆型钢塑复合三通管道接头。
实施例2
与实施例1基本相同，其区别在于截取三根适合长度的带孔钢骨架增强复合聚合物管材，采用切割机将带孔钢骨架增强复合聚合物管材端部斜向切割，如图3所示，将切割处理后的带孔钢骨架增强复合聚合物管材固定为弯头形状后通过热熔连接，再包覆玻纤增强型热塑性材料后制得带有电加热丝熔合的工程塑料整体包覆型钢塑复合弯头管道接头。
实施例3
与实施例1基本相同，如图4所示，其区别在于截取一根适合长度的带孔钢骨架增强复合聚合物管材对其一端进行酸蚀封口，将带孔钢骨架增强复合聚合物管材放入注塑机模具固定，对该处理后的端口进行玻纤增强树脂注塑包覆，从而制得带有电加热丝熔合的工程塑料包覆型钢塑复合法兰接头。
本发明的三通类、弯头类工程塑料包覆型钢塑复合管道接头在制作工艺上相比直接加工三通类、弯头类的钢骨架作为聚合物内的增强体再通过热熔连接的方式成型为管道接头的工艺具有加工难度低，成本低，周期短等优势，尤其是在管道生产应用领域内，一种成型简单且成本低的管道制作工艺具有不可比拟的优势，并且通过在管材连接处和周围薄弱处包覆一层的玻璃纤维增强型热塑性树脂材料层，可以有效提高连接强度与承压能力，甚至比直接加工三通类、弯头类的钢骨架作为聚合物内的增强体的承压能力和强度还要高。通过这种热塑性增强材料熔融可逆的性质，使得本发明环境适应强，适用范围广。另外，比如三通类的管道连接件(简称管件)与管道连接后管件内中部具有较大间隙，该间隙越大受压时越容易压坏，从而造成密封不严，需要管件外壁的强度达到较高要求，而采用玻纤增强材料包覆管道连接件的外壁后，经多次爆破实验表明，管件的外壁强度可达到承压1.6Mpa甚至更高的标准。
以上所述仅是本发明优选的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种工程塑料包覆型钢塑复合管道接头，包括至少两个钢塑复合管体，所述钢塑复合管体包括聚合物连续管体以及与聚合物连续管体复合的具有孔洞的钢骨架，其特征在于：所述钢塑复合管体之间通过热熔焊接形成管道连接头，并在钢塑复合管体热熔焊接处的外壁表面包覆有工程塑料层，所述工程塑料层的内层为与聚合物连续管体材料相同的聚合物材料层，工程塑料层的外层为玻璃纤维增强型热塑性塑料层。
2.根据权利要求1所述的工程塑料包覆型钢塑复合管道接头，其特征在于：所述钢塑复合管体外壁与工程塑料层内壁之间缠绕有电加热丝，电加热丝一端引出至钢塑复合管体外壁与工程塑料层内壁之外并连接接线插柱。
3.根据权利要求2所述的工程塑料包覆型钢塑复合管道接头，其特征在于：所述电加热丝布设在钢塑复合管体外壁与工程塑料层的内层之间，并且电加热丝表面涂有粘结剂层或粘结剂与工程塑料层内层材料混合的复合层。
4.根据权利要求1所述的工程塑料包覆型钢塑复合管道接头，其特征在于：所述聚合物连续管体采用非交联耐高温聚乙烯、硅烷交联聚乙烯或普通聚乙烯材料制作。
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