CN110107743A - 热态缠绕螺旋波纹管及其制造方法 - Google Patents

热态缠绕螺旋波纹管及其制造方法 Download PDF

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    • B29D23/00—Producing tubular articles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00—Rigid pipes
    • F16L9/16—Rigid pipes wound from sheets or strips, with or without reinforcement

Abstract

本发明涉及一种热态缠绕螺旋波纹管及其制造方法。包括内层、外层以及设置于内层和外层之间的支撑管层，所述外层包括外层波峰和外层波谷，所述外层和内层之间围成一个螺旋状空腔，所述支撑管层由直线形型材螺旋缠绕而成，所述直线形型材为由多个壁围成的空心型材，所述直线形型材中的底壁为平整实壁且除底壁外的其它各个壁均为波纹壁。本发明的支撑管层为平整实壁，与管材的接触面积大，且支撑管层的其它各个壁均为波纹壁，使得管材具有更优良的抗压强度、抗破坏性和环刚度，协同抗压作用更好；该制造方法采用热态缠绕将各层复合在一起，熔接强度高，不仅避免出现现有冷态缠绕管材极易分离的现象，而且操作简便、工艺稳定。

Description

热态缠绕螺旋波纹管及其制造方法
技术领域
本发明涉及管材领域，特别涉及一种热态缠绕螺旋波纹管及其制造方法。
背景技术
现有老式结构的螺旋波纹管的波峰与其管体部分为二次复合，并且其波峰为圆形(如图1所示)，与管体为点接触，接触面积比较小，波峰与管体的粘接作用有限，在受到外压时，易造成波峰与管体部分离，从而使管材失去抗压作用，抗外压性能差，使用寿命短。此外，现有老式结构的波纹管，波谷结构单簿，受外力时容易造成破坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热态缠绕螺旋波纹管及其制造方法，该波纹管的支撑管层的底壁为平整实壁，与管材的接触面积大，且支撑管层的其它各个壁均为波纹壁，使得管材具有更优良的抗压强度、抗破坏性和环刚度，此外，该波纹管的外层包覆在支撑管层和内层上，使波纹管的波峰和波谷形成一个整体，协同抗压作用更好；该制造方法采用热态缠绕将各层复合在一起，熔接强度高，不仅避免出现现有冷态缠绕管材极易分离的现象，而且操作简便、工艺稳定。
本发明是这样实现的：
方案(一)：
一种热态缠绕螺旋波纹管，其特征在于：包括内层、外层以及设置于内层和外层之间的支撑管层，所述内层为筒状形，所述外层包括相互交替设置且沿波纹管轴向方向呈螺旋延伸的外层波峰和外层波谷，所述外层波峰的内表面和内层的外表面之间围成一个螺旋状空腔，所述支撑管层的形状与螺旋状空腔相匹配且支撑管层的各个面分别与螺旋状空腔对应的各个面相贴合固定，所述支撑管层由直线形型材螺旋缠绕而成，所述直线形型材为由多个壁围成的空心型材，所述直线形型材中的底壁为平整实壁且除底壁外的其它各个壁均为波纹壁，所述波纹壁沿长度方向为波峰和波谷依次交替设置的结构，各个波纹壁中的波峰和波谷的位置均相对应。
优选的，所述直线形型材中各个壁的连接处均采用圆角进行过渡连接，所述波峰和波谷的连接处采用圆角进行过渡连接。
优选的，所述直线形型材的截面为梯形或矩形。
进一步的，所述直线形型材的截面为等腰梯形且梯形两侧边的夹角为8～20°。
优选的，所述内层的厚度为1～12mm，所述外层的厚度为2～8mm，所述支撑管层的壁厚为1～4mm。
优选的，所述外层波峰的高度为螺旋波纹管内径的6％～12％，所述外层波谷的宽度为外层波峰的宽度的0.7～1.2倍，所述外层波峰的宽度为外层波峰的高度的0.8～1.2倍，所述外层波峰的高度为两个相邻外层波峰之间的螺距的0.6～0.9倍。
方案(二)：
一种热态缠绕螺旋波纹管的制造方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
①将制作直线形型材的材料进行熔融，并利用挤出机挤出，形成直线形型材；
②将制作内层的材料进行熔融，并在模具中成型，形成长条形片状料坯，然后将长条形片状料坯螺旋缠绕成圆筒形，使长条形片状料坯相邻的边部分熔融粘接在一起形成内层；
③在进行步骤②的同时，将步骤①中制成的直线形型材进行预热，然后螺旋压设在内层上与内层进行熔融粘接，形成支撑管层；
④在进行步骤③的同时，将制作外层的材料进行熔融，并利用挤出机挤出截面为“几”字形的长条形料坯，然后将“几”字形的长条形料坯螺旋压设在支撑管层和内层上进行熔融粘接，使“几”字形的长条形料坯相邻的边部分熔融粘接在一起形成外层，经冷却定型后，最终制得热态缠绕螺旋波纹管。
步骤①中制作直线形型材的材料的熔融的温度为180℃～250℃，熔融前还包括将材料在70℃～100℃的温度下进行烘料的步骤，烘焙时间不低于20min；
步骤②中制作内层的材料的熔融的温度为180℃～230℃，熔融前还包括将材料在70℃～100℃的温度下进行烘料的步骤，烘焙时间不低于20min；
步骤③中对直线形型材进行预热的预热温度为80℃～120℃；
步骤④中制作外层的材料的熔融的温度为180℃～250℃，熔融前还包括将材料在70℃～100℃的温度下进行烘料的步骤，烘焙时间不低于20min。
所述内层采用弯曲模量≥800Mpa、常温缺口冲击强度≥60KJ/m2、断裂伸长率≥400％、拉伸强度≥20MPa的材料；所述外层采用弯曲模量≥1000MPa，常温缺口冲击强度≥50KJ/m2，断裂伸长率≥300％，拉伸强度≥24MPa的材料；所述支撑管层采用弯曲模量≥1200MPa，常温缺口冲击强度≥40KJ/m2，断裂伸长率≥150％，维卡耐热温度≥135度，拉伸强度≥25MPa的材料。
较之现有技术而言，本发明具有以下优点：
(1)本发明提供的热态缠绕螺旋波纹管及其制造方法，该波纹管的支撑管层的底壁为平整实壁，与管材的接触面积大，且支撑管层的其它各个壁均为波纹壁，使得管材具有更优良的抗压强度、抗破坏性和环刚性，此外，该波纹管的外层包覆在支撑管层和内层上，使波纹管的波峰和波谷形成一个整体，协同抗压作用更好；该制造方法采用热态缠绕将各层复合在一起，熔接强度高，不仅避免出现现有冷态缠绕管材极易分离的现象，而且操作简便、工艺稳定；
(2)本发明提供的热态缠绕螺旋波纹管，外层包覆在支撑管层和内层上，这样管材的波峰与波谷形成了一个整体，相比现有老式结构的热态缠绕管在结构上有突出优势，本发明管材的波谷在受到外压时，会将力及时传递给波峰(因其与波峰本身就为一个整体)，因此，本发明的波峰与波谷的协同抗压作用更好，而现有老式结构的热态缠绕管的波峰与其管体部分为二次复合，并且其波峰为圆形，与管体为点接触，接触面积比较小，波峰与管体的粘接作用有限，在受到外压时，易造成波峰与管体部分离，从而使管材失去抗压作用；
(3)本发明提供的热态缠绕螺旋波纹管，支撑管层的底部为平整状，与内层为面接触，两者复合后，有利于节省内层带厚度，而原有老式的热态缠绕管的支撑管，全部为单壁波纹结构，对管材内层不会起到补厚的作用，为确保管材的内层足够厚度，因此，需加厚内层，造成管材的用料增加，同时，本发明的支撑管相比老式结构的支撑管，其与管材的内层带接触面积大，复合作用更好，粘接强度更高；
(4)本发明提供的热态缠绕螺旋波纹管，结构合理，使用寿命长，易于推广应用。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步说明：
图1是现有老式结构螺旋波纹管的结构示意图；
图2是本发明热态缠绕螺旋波纹管的结构示意图；
图3是本发明直线形型材的三维结构示意图；
图4是本发明直线形型材的左视图；
图5是图4中的A-A剖视图；
图6是本发明直线形型材的主视图；
图7是图6中的B-B剖视图；
图8是图6中的C-C剖视图；
图9是本发明“几”字形的长条形料坯的截面示意图。
图中符号说明：1、内层，2、外层，21、外层波峰，22、外层波谷，3、支撑管层，31、直线形型材，311、波峰，312、波谷，H、外层波峰的高度，D、螺旋波纹管的内径，W1、外层波谷的宽度，W2、外层波峰的宽度，P、两个相邻外层波峰之间的螺距。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明内容进行详细说明：
具体实施方式(一)：
如图2-9所示为本发明提供的一种热态缠绕螺旋波纹管，其特征在于：包括内层1、外层2以及设置于内层1和外层2之间的支撑管层3，所述内层1为筒状形，所述外层2包括相互交替设置且沿波纹管轴向方向呈螺旋延伸的外层波峰21和外层波谷22，所述外层波峰21的内表面和内层1的外表面之间围成一个螺旋状空腔，所述支撑管层3的形状与螺旋状空腔相匹配且支撑管层3的各个面分别与螺旋状空腔对应的各个面相贴合固定，所述支撑管层3由直线形型材31螺旋缠绕而成，所述直线形型材31为由多个壁围成的空心型材，所述直线形型材31中的底壁为平整实壁且除底壁外的其它各个壁均为波纹壁，所述波纹壁沿长度方向为波峰311和波谷312依次交替设置的结构，各个波纹壁中的波峰311和波谷312的位置均相对应。
优选的，所述直线形型材31中各个壁的连接处均采用圆角进行过渡连接，所述波峰311和波谷312的连接处采用圆角进行过渡连接。
优选的，所述直线形型材31的截面为梯形或矩形。
进一步的，所述直线形型材31的截面为等腰梯形且梯形两侧边的夹角为8～20°。
优选的，所述内层1的厚度为1～12mm，所述外层2的厚度为2～8mm，所述支撑管层3的壁厚为1～4mm。
优选的，如图2所示，所述外层波峰21的高度H为螺旋波纹管内径D的6％～12％，所述外层波谷22的宽度W1为外层波峰21的宽度W2的0.7～1.2倍，所述外层波峰21的宽度W2为外层波峰21的高度H的0.8～1.2倍，所述外层波峰21的高度H为两个相邻外层波峰21之间的螺距P的0.6～0.9倍。
具体实施方式(二)：
一种热态缠绕螺旋波纹管的制造方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
①将制作直线形型材31的材料进行熔融，并利用挤出机挤出，形成直线形型材31；
②将制作内层1的材料进行熔融，并在模具中成型，形成长条形片状料坯，然后将长条形片状料坯螺旋缠绕成圆筒形，使长条形片状料坯相邻的边部分熔融粘接在一起形成内层1；
③在进行步骤②的同时，将步骤①中制成的直线形型材31进行预热，然后螺旋压设在内层1上与内层进行熔融粘接，形成支撑管层3；
④在进行步骤③的同时，将制作外层2的材料进行熔融，并利用挤出机挤出截面为“几”字形的长条形料坯，然后将“几”字形的长条形料坯螺旋压设在支撑管层3和内层1上进行熔融粘接，使“几”字形的长条形料坯相邻的边部分熔融粘接在一起形成外层2，经冷却定型后，最终制得热态缠绕螺旋波纹管。
步骤①中制作直线形型材31的材料的熔融的温度为180℃～250℃，熔融前还包括将材料在70℃～100℃的温度下进行烘料的步骤，烘焙时间不低于20min；
步骤②中制作内层1的材料的熔融的温度为180℃～230℃，熔融前还包括将材料在70℃～100℃的温度下进行烘料的步骤，烘焙时间不低于20min；
步骤③中对直线形型材31进行预热的预热温度为80℃～120℃；
步骤④中制作外层的材料的熔融的温度为180℃～250℃，熔融前还包括将材料在70℃～100℃的温度下进行烘料的步骤，烘焙时间不低于20min。
所述内层1采用弯曲模量≥800Mpa、常温缺口冲击强度≥60KJ/m2、断裂伸长率≥400％、拉伸强度≥20MPa的材料；所述外层2采用弯曲模量≥1000MPa，常温缺口冲击强度≥50KJ/m2，断裂伸长率≥300％，拉伸强度≥24MPa的材料；所述支撑管层3采用弯曲模量≥1200MPa，常温缺口冲击强度≥40KJ/m2，断裂伸长率≥150％，维卡耐热温度≥135度，拉伸强度≥25MPa的材料。
表1：本发明与现有管材的主要性能对比表
从表1中可以看出，本发明热态缠绕螺旋管，环刚度、冲击性能、环柔性、复原率明显优于现有管材。
上述具体实施方式只是对本发明的技术方案进行详细解释，本发明并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本发明原理的任何改进或替换，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种热态缠绕螺旋波纹管，其特征在于：包括内层(1)、外层(2)以及设置于内层(1)和外层(2)之间的支撑管层(3)，所述内层(1)为筒状形，所述外层(2)包括相互交替设置且沿波纹管轴向方向呈螺旋延伸的外层波峰(21)和外层波谷(22)，所述外层波峰(21)的内表面和内层(1)的外表面之间围成一个螺旋状空腔，所述支撑管层(3)的形状与螺旋状空腔相匹配且支撑管层(3)的各个面分别与螺旋状空腔对应的各个面相贴合固定，所述支撑管层(3)由直线形型材(31)螺旋缠绕而成，所述直线形型材(31)为由多个壁围成的空心型材，所述直线形型材(31)中的底壁为平整实壁且除底壁外的其它各个壁均为波纹壁，所述波纹壁沿长度方向为波峰(311)和波谷(312)依次交替设置的结构，各个波纹壁中的波峰(311)和波谷(312)的位置均相对应。
2.根据权利要求1所述的热态缠绕螺旋波纹管，其特征在于：所述直线形型材(31)中各个壁的连接处均采用圆角进行过渡连接，所述波峰(311)和波谷(312)的连接处采用圆角进行过渡连接。
3.根据权利要求1所述的热态缠绕螺旋波纹管，其特征在于：所述直线形型材(31)的截面为梯形或矩形。
4.根据权利要求1所述的热态缠绕螺旋波纹管，其特征在于：所述直线形型材(31)的截面为等腰梯形且梯形两侧边的夹角为8～20°。
5.根据权利要求1所述的热态缠绕螺旋波纹管，其特征在于：所述内层(1)的厚度为1～12mm，所述外层(2)的厚度为2～8mm，所述支撑管层(3)的壁厚为1～4mm。
6.根据权利要求1所述的热态缠绕螺旋波纹管，其特征在于：所述外层波峰(21)的高度(H)为螺旋波纹管内径(D)的6％～12％，所述外层波谷(22)的宽度(W1)为外层波峰(21)的宽度(W2)的0.7～1.2倍，所述外层波峰(21)的宽度(W2)为外层波峰(21)的高度(H)的0.8～1.2倍，所述外层波峰(21)的高度(H)为两个相邻外层波峰(21)之间的螺距(P)的0.6～0.9倍。
7.一种权利要求1-6中任一项所述的热态缠绕螺旋波纹管的制造方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
①将制作直线形型材(31)的材料进行熔融，并利用挤出机挤出，形成直线形型材(31)；
②将制作内层(1)的材料进行熔融，并在模具中成型，形成长条形片状料坯，然后将长条形片状料坯螺旋缠绕成圆筒形，使长条形片状料坯相邻的边部分熔融粘接在一起形成内层(1)；
③在进行步骤②的同时，将步骤①中制成的直线形型材(31)进行预热，然后螺旋压设在内层(1)上与内层进行熔融粘接，形成支撑管层(3)；
④在进行步骤③的同时，将制作外层(2)的材料进行熔融，并利用挤出机挤出截面为“几”字形的长条形料坯，然后将“几”字形的长条形料坯螺旋压设在支撑管层(3)和内层(1)上进行熔融粘接，使“几”字形的长条形料坯相邻的边部分熔融粘接在一起形成外层(2)，经冷却定型后，最终制得热态缠绕螺旋波纹管。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于：
步骤①中制作直线形型材(31)的材料的熔融的温度为180℃～250℃，熔融前还包括将材料在70℃～100℃的温度下进行烘料的步骤，烘焙时间不低于20min；
步骤②中制作内层(1)的材料的熔融的温度为180℃～230℃，熔融前还包括将材料在70℃～100℃的温度下进行烘料的步骤，烘焙时间不低于20min；
步骤③中对直线形型材(31)进行预热的预热温度为80℃～120℃；
步骤④中制作外层的材料的熔融的温度为180℃～250℃，熔融前还包括将材料在70℃～100℃的温度下进行烘料的步骤，烘焙时间不低于20min。
9.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于：所述内层(1)采用弯曲模量≥800Mpa、常温缺口冲击强度≥60KJ/m2、断裂伸长率≥400％、拉伸强度≥20MPa的材料；所述外层(2)采用弯曲模量≥1000MPa，常温缺口冲击强度≥50KJ/m2，断裂伸长率≥300％，拉伸强度≥24MPa的材料；所述支撑管层(3)采用弯曲模量≥1200MPa，常温缺口冲击强度≥40KJ/m2，断裂伸长率≥150％，维卡耐热温度≥135度，拉伸强度≥25MPa的材料。
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