CN107355597A - 一种利用塑料本体增强的pe复合管道 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用塑料本体增强的PE复合管道，包括内层芯管、缠绕层和外层保护层，缠绕层缠绕并包裹内层芯管，缠绕层至少为一层；外层保护层包裹缠绕层，内层芯管和缠绕层均为热塑性材料。本方案主要解决了塑料管道的横向应力大于纵向应力导致管道沿纵向开裂，以及目前复合管材存在安装和回收困难的问题。

Description

一种利用塑料本体增强的PE复合管道
技术领域
本发明涉及塑料管材领域。
背景技术
塑料管材是高科技复合而成的化学建材，而化学建材是继钢材、木材、水泥之后，当代新兴的第四大类新型建筑材料。目前，塑料管材相比传统材料优势明显，发展迅速，但仍存在一些不足之处。
其中之一就是由于热塑性材料挤出工艺导致的管材纵向和横向强度差异，由于挤出过程的熔体纵向流动以及管材出口模后的纵向牵引作用，管材内部分子链沿纵向部分取向，导致管材在纵向强度上富余并远远地大于管材的横向强度，而实际压力管道的承受内压的横向应力大于纵向应力，所以一般的内压破坏都是横向强度不够导致的沿纵向开裂形式。
其中之二就是在大口径塑料管材相比传统的金属管材没有成本优势，口径越大成本越贵，导致在大口径领域和金属管材竞争没有优势。从目前的发展趋势来看，大口径塑料管材为了降低成本采用了复合增强技术，目前给水塑料管材的复合增强技术有金属复合增强技术，例如：钢丝网缠绕增强、连续纤维束缠绕增强、玻纤预浸带缠绕增强以及短玻纤预混共挤增强等，但是这些增强方式都不尽如人意，钢丝、玻纤和基体树脂界面结合不好，而且还要共挤粘接层，对缠绕张力要求很高；预浸带材料玻纤分布不均，缠绕后的粘接强度不够；短玻纤共挤增强则由于挤出螺杆的剪切，玻纤的长径比太小，增强效果不明显。最后这些材料增强的复合管材都存在安装和回收困难的问题。
发明内容
本发明意在提供一种利用塑料本体增强的PE复合管道，以解决塑料管道的横向应力大于纵向应力导致管道沿纵向开裂，以及目前复合管材存在安装和回收困难的问题。
为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：一种利用塑料本体增强的PE复合管道，包括内层芯管、缠绕层和外层保护层，所述缠绕层缠绕并包裹内层芯管，所述缠绕层至少为一层；所述外层保护层包裹缠绕层，所述内层芯管和缠绕层均为热塑性材料。
基础方案的原理及优点：将缠绕层以缠绕的方式包裹内层芯管，可以将纵向富余的强度分散到其他方向，改善内层芯管横向强度不足的问题，提高内层芯管的承压能力；外层保护层包裹缠绕层可对缠绕层起到保护作用，同时还能进一步提高缠绕层与内层芯管连接的稳定性。并且，由于内层芯管和缠绕层的材料一致，可提高缠绕层与内层芯管的相容性和连接性，进而保证内层芯管的受力可以均匀分布内层芯管上。
缠绕层和内层芯管的材料一致，可按照内层芯管直接安装施工，施工便捷；另外，缠绕层还可回收，简单方便。
另外：保留了塑料管材的原有优势的同时，相同壁厚的内层芯管耐压性能提高，相同压力等级时内层芯管壁厚可以更小。
优选方案一：作为基础方案的优选方案，所述缠绕层包括缠绕底层和缠绕外层，且缠绕底层与缠绕外层交叉设置；所述缠绕底层和缠绕外层均由若干缠绕块组成，且缠绕块为条状、束状或带状；通过上述设置，利用缠绕块相互交叉缠绕至内层芯管上，可分散内层芯管的纵向应力，进一步提高内层芯管受力的均匀性。
优选方案二：作为优选方案一的优选方案，所述缠绕块沿内层芯管的纵向缠绕角度为0°-135°；通过上述设置，根据不同型号的内层芯管可做不同角度的调整，实用性更强。
优选方案三：作为优选方案二的优选方案，所述缠绕块沿内层芯管的纵向缠绕角度为45°-135°；通过上述设置，采用上述缠绕角度，缠绕层对内层芯管的增强效果最佳。
优选方案四：作为优选方案三的优选方案，所述内层芯管的外壁沿内层芯管的轴向方向等距设有若干第一齿状单元，每个所述第一齿状单元包括若干周向设置内层芯管外壁的第一斜齿；相邻两个所述第一齿状单元的第一斜齿能呈三角布置；外层保护层的内壁沿外层保护层的轴向方向等距设有若干第二齿状单元，每个所述第二齿状单元包括若干周向设置内层芯管外壁的第二斜齿；相邻两个所述第二齿状单元的第二斜齿能呈三角布置；通过上述设置，利用第一斜齿和第二斜齿可增加缠绕层分别与内层芯管和外层保护层的接触面积，进而加强缠绕层分别与内层芯管和外层保护层连接的稳定性；另外，相邻两个所述第一齿状单元的第一斜齿能呈三角布置、相邻两个所述第二齿状单元的第二斜齿能呈三角布置；根据三角形稳定性可知，也可加强缠绕层分别与内层芯管和外层保护层连接的稳定性。
优选方案五：作为优选方案三的优选方案，所述内层芯管的外壁上设有内螺旋槽；所述外层保护层的内壁上设有外螺旋槽，且内螺旋槽的方向与外螺旋槽的方向相反；通过上述设置，利用内螺旋槽和外螺旋槽可增加缠绕层分别与内层芯管和外层保护层的接触面积，进而加强缠绕层分别与内层芯管和外层保护层连接的稳定性；并且，由于内螺旋槽和外螺旋槽的方向相反，缠绕层分别对内螺旋槽和外螺旋槽的作用力达到平衡，进一步提高缠绕层分别与内层芯管和外层保护层连接的稳定性。
优选方案六：作为优选方案五的优选方案，所述内螺旋槽和外螺旋槽的内壁上均设有若干加强筋，每个所述加强筋均呈三角形；通过上述设置，可利用加强筋对缠绕层进行限位，进一步加强缠绕层分别与内层芯管和外层保护层连接的稳定性；同时，加强筋还能起到较好的防震作用。
优选方案七：作为基础方案的又一优选方案，作为基础方案的优选方案，所述热塑性材料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或聚甲醛；通过上述设置，采用上述材料缠绕层与内层芯管的连接更稳定。
附图说明
图1为本发明一种利用塑料本体增强的PE复合管道实施例一的结构示意图；
图2为图1中内层芯管的结构示意图；
图3为本发明一种利用塑料本体增强的PE复合管道实施例二的结构示意图；
图4为本发明一种利用塑料本体增强的PE复合管道实施例一的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
说明书附图中的附图标记包括：内层芯管1、缠绕层2、外层保护层3、第一斜齿4、第二斜齿5、内螺旋槽6、外螺旋槽7、加强筋8。
实施例一
基本如附图1和附图2所示：一种利用塑料本体增强的PE复合管道，从内之外依次包括内层芯管1、缠绕层2和外层保护层3，且缠绕层2包裹内层芯管1，外层保护层3包裹缠绕层2。
内层芯管1的外壁沿内层芯管1的轴向方向等距设置有若干第一齿状单元，每个第一齿状单元包括若干周向设置内层芯管1外壁的第一斜齿4；相邻两个第一齿状单元的第一斜齿4能呈三角布置；外层保护层3的内壁沿外层保护层3的轴向方向等距设置有若干第二齿状单元，每个第二齿状单元包括若干周向设置内层芯管1外壁的第二斜齿5；相邻两个第二齿状单元的第二斜齿5能呈三角布置，其结构与内层芯管1上的第一斜齿4设置一致；第一斜齿4与第二斜齿5的倾斜方向相反。利用第一斜齿4和第二斜齿5可增加缠绕层2分别与内层芯管1和外层保护层3的接触面积，进而加强缠绕层2分别与内层芯管1和外层保护层3连接的稳定性；另外，相邻两个第一齿状单元的第一斜齿4能呈三角布置、相邻两个第二齿状单元的第二斜齿5能呈三角布置；根据三角形稳定性可知，也可加强缠绕层2分别与内层芯管1和外层保护层3连接的稳定性。由于第一斜齿4与第二斜齿5的倾斜方向相反，缠绕层2分别对第一斜齿4和第二斜齿5的作用力达到平衡，进一步提高缠绕层2分别与内层芯管1和外层保护层3连接的稳定性。
内层芯管1和缠绕层2均为聚乙烯，内层芯管1壁厚10mm。
缠绕层2缠绕过程中需要一定的张紧力，缠绕层2包括缠绕底层和缠绕外层，将内层芯管1外表面进行热处理，再将缠绕底层沿内层芯管1的纵向45°缠绕于内层芯管1上，缠绕外层沿内层芯管1的纵向135°缠绕于缠绕底层上；缠绕底层和缠绕外层均由若干直径为3mm的连续聚乙烯条组成。
实施例二
基本如附图3所示：一种利用塑料本体增强的PE复合管道，从内之外依次包括内层芯管1、缠绕层2和外层保护层3，且缠绕层2包裹内层芯管1，外层保护层3包裹缠绕层2。
内层芯管1的外壁上设置有内螺旋槽6；外层保护层3的内壁上设置有外螺旋槽7，且内螺旋槽6的方向与外螺旋槽7的方向相反；利用内螺旋槽6和外螺旋槽7可增加缠绕层2分别与内层芯管1和外层保护层3的接触面积，进而加强缠绕层2分别与内层芯管1和外层保护层3连接的稳定性；并且，由于内螺旋槽6和外螺旋槽7的方向相反，缠绕层2分别对内螺旋槽6和外螺旋槽7的作用力达到平衡，进一步提高缠绕层2与内层芯管1连接的稳定性。内螺旋槽6和外螺旋槽7的内壁上均设置有若干加强筋8，每个加强筋8均呈三角形，可利用加强筋8对缠绕层2进行限位，进一步加强缠绕层2分别与内层芯管1和外层保护层3连接的稳定性；同时，加强筋8还能起到较好的防震作用。
内层芯管1和缠绕层2均为聚乙烯，内层芯管1壁厚10mm。
缠绕层2缠绕过程中需要一定的张紧力，缠绕层2包括两层缠绕底层和两层缠绕外层，且两层缠绕底层均沿内层芯管1的纵向45°设置，两层缠绕外层均沿内层芯管1的纵向135°设置；内层芯管1上由内至外依次包裹一层缠绕底层、一层缠绕外层、一层缠绕底层、一层缠绕外层；缠绕层2与内层芯管1以及缠绕层2之间都经过表面热处理；缠绕底层和缠绕外层均由若干宽度为8mm、厚度为1.5mm的聚乙烯带组成。
实施例三
基本如附图4所示：一种利用塑料本体增强的PE复合管道，从内之外依次包括内层芯管1、缠绕层2和外层保护层3，且缠绕层2包裹内层芯管1，外层保护层3包裹缠绕层2；内层芯管1为聚乙烯，内层芯管1壁厚10mm；缠绕层2为超高分子量纤维，缠绕层2还可为玻纤材料。
缠绕层2缠绕过程中需要一定的张紧力，缠绕层2包括缠绕底层和缠绕外层，将内层芯管1外表面进行热处理，再将缠绕底层沿内层芯管1的纵向50°缠绕于内层芯管1上，缠绕外层沿内层芯管1的纵向130°缠绕于缠绕底层上。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.一种利用塑料本体增强的PE复合管道，其特征在于：包括内层芯管、缠绕层和外层保护层，所述缠绕层缠绕并包裹内层芯管，所述缠绕层至少为一层；所述外层保护层包裹缠绕层，所述内层芯管和缠绕层均为热塑性材料。
2.根据权利要求1所述的利用塑料本体增强的PE复合管道，其特征在于：所述缠绕层包括缠绕底层和缠绕外层，且缠绕底层与缠绕外层交叉设置；所述缠绕底层和缠绕外层均由若干缠绕块组成，且缠绕块为条状、束状或带状。
3.根据权利要求2所述的利用塑料本体增强的PE复合管道，其特征在于：所述缠绕块沿内层芯管的纵向缠绕角度为0°-135°。
4.根据权利要求3所述的利用塑料本体增强的PE复合管道，其特征在于：所述缠绕块沿内层芯管的纵向缠绕角度为45°-135°。
5.根据权利要求4所述的利用塑料本体增强的PE复合管道，其特征在于：所述内层芯管的外壁沿内层芯管的轴向方向等距设有若干第一齿状单元，每个所述第一齿状单元包括若干周向设置内层芯管外壁的第一斜齿；相邻两个所述第一齿状单元的第一斜齿能呈三角布置；外层保护层的内壁沿外层保护层的轴向方向等距设有若干第二齿状单元，每个所述第二齿状单元包括若干周向设置内层芯管外壁的第二斜齿；相邻两个所述第二齿状单元的第二斜齿能呈三角布置。
6.根据权利要求4所述的利用塑料本体增强的PE复合管道，其特征在于：所述内层芯管的外壁上设有内螺旋槽；所述外层保护层的内壁上设有外螺旋槽，且内螺旋槽的方向与外螺旋槽的方向相反。
7.根据权利要求6所述的利用塑料本体增强的PE复合管道，其特征在于：所述内螺旋槽和外螺旋槽的内壁上均设有若干加强筋，每个所述加强筋均呈三角形。
8.根据权利要求1所述的利用塑料本体增强的PE复合管道，其特征在于：所述热塑性材料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或聚甲醛。
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