CN112524350B - 一种具有高连接强度的中空结构壁缠绕管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有高连接强度的中空结构壁缠绕管，包括结构带材，所述结构带材包括管体和搭接部，所述搭接部设置于管体的两侧，所述搭接部由第一搭接部和第二搭接部组成，所述第一搭接部设置于管体一侧的下部，所述第二搭接部设置于管体另一侧的上部，相邻两个管体分别通过第一搭接部和第二搭接部搭接配合，搭接面为涂覆有粘接胶的阶梯面，所述第一搭接部和第二搭接部上设置有相互配合搭接的锁合结构。本发明通过设计搭接结构和锁合结构来保证缠绕管的密封性和连接强度，其相比于现有技术，在工艺成型、密封效果以及连接强度方面具有明显优势，搭接结构和锁合结构的设置能够使结构带材间的连接界面更紧密牢固，结合强度更高。

Description

一种具有高连接强度的中空结构壁缠绕管

技术领域

本发明涉及中空结构壁缠绕管技术领域，特别是一种具有高连接强度的中空结构壁缠绕管。

背景技术

中空结构壁缠绕管是一种以高密度聚乙烯为原料，采用热态缠绕成型工艺制成的具有较高抗外压能力的特殊结构壁管材，由于其独特的成型工艺，可以生产直径达3米的管材，这是其他生产工艺难以完成的。高密度聚乙烯（HDPE）由于其本身优异的融焊接性能不但保证了产品成型工艺和产品质量，而且也为施工连接提供了多种可靠方式，如电热熔焊接，热收缩连接等等，同时这也是渗漏情况很少出现的一个重要原因。中空结构壁缠绕管化学性能稳定，耐酸、碱、盐能力强，抗冲击性强，重量轻，连接方便，原材料价位低，主要应用于市政工程排水系统内。

在现有中空结构壁缠绕管中，由于中空结构壁缠绕管的中空结构能够承受的外部压力有限，在受力变形时，中空结构壁缠绕管的密封性被破坏以及管道连接的密封性被破坏是中空结构壁缠绕管产生泄漏的主要原因，为了解决中空结构壁缠绕管本身密封性的问题，中国专利CN211525724U（发明人在先专利）公开了一种矩形埋地排水用DRPE复合增强中空缠绕结构壁A型管，其为了增强中空结构壁缠绕管本身的密封性，通过管带材端部互成嵌合结构的方式，使得相邻两条灌带菜的连接面面积更大，使得胶粘剂所产生的机械结合力、物理吸附力和化学键合理更强，进而提高了管带材连接处的密封性和连接强度。然而该结构形式在实际应用时主要存在以下三个问题：一是管带材宽度方向缺少力的约束，缠绕管在其轴线方向受力时，其受力载荷相对较小，管带材连接处的间隙易被拉大，密封效果较差，特别是当胶粘剂尚未固化时，管带材连接处极易出现间隙过大的问题；二是管带材在缠绕成型后，在回弹力的作用下，连接处易错位并使间隙拉大，最终导致缠绕管密封性和刚环度不达标；三是在缠绕成型时，带有嵌合结构的结构带材需要先缠绕后再抵紧成型，跟传统直接抵紧缠绕方式不同，成型工艺较复杂，不利于生产成本的控制。

另外，为了提高缠绕管本身的结构强度，通常做法是采用更优的材料或者在缠绕管的中空结构内设置支撑骨架，该方式虽然能够提高缠绕管本身的结构强度，但是生产成本增加明显，缩小了企业的利润空间。

发明内容

本发明的第一个发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种具有高连接强度的中空结构壁缠绕管，通过设计搭接结构和锁合结构来保证缠绕管的密封性和连接强度，其相比于先前设计的嵌合结构来说，在工艺成型、密封效果以及连接强度方面具有明显优势，搭接结构和锁合结构的设置能够使结构带材间的连接界面更紧密牢固，结合强度更高，技术效果明显优于现有嵌合结构。

本发明采用的技术方案如下：一种具有高连接强度的中空结构壁缠绕管，包括具有中空结构的结构带材，所述结构带材缠绕形成缠绕管，所述结构带材包括具有中空结构的管体和具有实心结构的搭接部，所述管体构成结构带材的主体结构，所述管体的宽度是标准管体宽度的4/3-9/3倍,所述搭接部设置于管体的两侧且与管体自为一体形成结构带材；

所述搭接部由第一搭接部和第二搭接部组成，所述第一搭接部设置于管体一侧的下部，所述第二搭接部设置于管体另一侧的上部，在中空结构壁缠绕管的横截面上，相邻两个管体分别通过第一搭接部和第二搭接部搭接配合，搭接面为涂覆有粘接胶的阶梯面；

所述第一搭接部和第二搭接部上设置有相互配合搭接的锁合结构，以使搭接后的管体不能沿管体宽度方向移动；

所述锁合结构设置1个或多个，锁合结构由搭接凹槽和搭接凸缘构成，所述搭接凹槽与搭接凸缘通过型面配合的方式实现锁合；

所述搭接凹槽设置于第一搭接部或第二搭接部与管体侧壁垂直的表面上，且与第一搭接部或第二搭接部自为一体，所述搭接凸缘设置于第二搭接部或第一搭接部与管体侧壁垂直的表面上，且与第二搭接部或第一搭接部自为一体；

所述管体的中空腔内设置有1个或多个支撑骨架，所述支撑骨架用于为管体中空腔内提供支撑，所述支撑骨架8的横截面呈“木”字形或者“八”字形、“X”字形、“π”字形、“从”字形以及“A”字形结构。

由于上述搭接结构和锁合结构的设置，第一个方面是便于在缠绕胶接形成中空结构壁缠绕管时，管体间接触更紧密，更易形成封闭式连接，连接强度更高，特别是当胶液未固化时，具有搭接结构和锁合结构的管体间的连接界面不受回弹力和配合间隙的影响，有助于形成壁面结合更紧密的中空结构壁缠绕管。

第二个方面是，针对现有缠绕管结构无法统一生产成本和结构强度的矛盾问题，本发明结合上述搭接结构和锁合结构的设计，再设计管体的宽度为标准管体宽度的4/3-9/3倍，通过该设计，统一了生产成本和结构强度提高的矛盾问题，具体的说；

本申请采用的技术方案是，管体的宽度是标准管体宽度的4/3-9/3倍。

在上述结构中，主要基于支撑骨架和搭接部的设置，才能在设计时将管体的长度能够进行大幅度延长，其宽度可在4/3d-9/3d范围内（d代表标准宽度），设置的支撑骨架可以弥补管体宽度延长后结构强度不足的问题，设置的搭接部可保证管体宽度延长后在管体轴向和径向拉扯力以及回弹力增大情况下，依然保持足够的连接强度和密封性。

相应地，如果只是基于现有管体结构进行宽度延长，对于无支撑骨架的结构带材来说，宽度延长后的结构带材本身的强度较低，不能满足产品所需；对于有支撑骨架的结构带材来说，宽度延长后的结构带材本身的强度虽然能够满足要求，但是由于宽度被延长，结构带材连接处的应力以及回弹力增大，对粘接强度提出了更高的要求，不易粘接形成缠绕管，密封性差，即使结构带材的端部采用现有的嵌合结构，然而嵌合结构在轴线方向无法提供约束，并且在回弹力作用下连接处易错位，连接缝隙过大，也无法解决连接处密封性的问题，并且无法提供足够的连接强度。

第三个方面是，在形成中空结构壁缠绕管后，管体间相互搭接锁合来抵抗回弹力，进而使连接处的间隙不易被拉大，克服了回弹力所带来的问题。搭接结构和锁合结构的设置与在先嵌合结构相比，在工艺成型、密封效果以及连接强度方面具有明显优势，具体地说；

在工艺成型方面，结构带材缠绕形成缠绕管时，结构带材沿缠绕管的轴向紧密搭接缠绕，与现有矩形结构带材成型工艺相同，即直接抵紧缠绕成型，避免了带有嵌合结构的结构带材在缠绕成型时，需要先缠绕后再抵紧成型的方式。

在密封效果方面，具有搭接结构和锁合结构的结构带材之间连接紧密，连接界面间隙几乎恒定，在缠绕管轴线方向受到锁合结构约束，连接缝隙不会被拉大，密封效果更好；在连接强度方面，具有搭接结构和锁合结构的结构带材的连接界面更紧密牢固，结合强度更高，明显优于现有嵌合结构。

进一步，为了更好地实施本发明的锁合结构，所述锁合结构设置1个或多个，例如可以为1个、2个或3个等，优选为1个。

进一步，为了提高缠绕管本身的结构强度，所述管体的中空腔内设置有1个或多个支撑骨架，所述支撑骨架用于为管体中空腔内提供支撑。

进一步，所述搭接凹槽或搭接凸缘的横截面可以为弧形、矩形、U形、梯形、锯齿形或波浪形，优选为弧形。

进一步，所述第一搭接部和第二搭接部的高度为管体高度的1/8-10/8，第一搭接部和第二搭接部的宽度为管体宽度的1/8-10/8，具体尺寸根据实际需要确定。

进一步，所述搭接凹槽和搭接凸缘的宽度为第一搭接部或第二搭接部宽度的1/8-10/8。相应地，具体尺寸根据实际需要确定。

进一步，所述管体的内壁设置有功能层，所述功能层用于使管体内壁具有某种性能，例如，功能层可以是耐磨层，使管体内壁具有耐磨性能，进而使其形成的缠绕管内壁具有耐磨性能，相应地，功能层还可以是防腐层或者强度加强层。

进一步，所述功能层为耐磨层或防腐层。

综上所述，在本申请所提供的技术方案中；

第一，由于设置有支撑骨架、搭接结构和锁合结构，支撑骨架用于保证管体本身的结构强度，解决了因宽度变大而导致强度不足的问题。

第二，搭接结构和锁合结构用于保证连接强度，即使在回弹力增大以及要求连接强度更大的情况下，搭接结构和锁合结构也能够时连接处能够紧密粘接，连接缝隙不易被拉大，有效的解决了强度和密封性的问题。

第三，当结构带材宽度增大后，例如结构带材宽度增大至2倍，单根结构带材缠绕1圈相当于标准单根结构带材缠绕2圈，加工效率明显得到显著提升（成型效率提高了2倍），有效弥补了因支撑骨架和搭接部的设置而带来的成本升高问题，而且经测算，生产成本反而较原生产成本更低（模具成本和材料成本的增量低于节约的加工成本量），技术效果突出。

第四，在缠绕管同长度下，宽度延长后的缠绕管上的连接线明显少于标准缠绕管上的连接线，其结构稳定性和密封性也明显优于标准缠绕管结构，进而在整体上，该结构方式不仅没有降低缠绕管的密封性和强度，反而提高了缠绕管的密封性，强度也得到了保证，克服了传统缠绕管设计理念对其存在的技术偏见。

由此与现有技术相比，在实施本申请的技术方案时，具有如下有益效果：

1、本发明针对现有缠绕管所存在的密封性和连接强度不足的问题，通过设计搭接结构和锁合结构来保证缠绕管的密封性和连接强度，其相比于先前设计的嵌合结构来说，在工艺成型、密封效果以及连接强度方面具有明显优势，搭接结构和锁合结构的设置能够使结构带材间的连接界面更紧密牢固，结合强度更高，技术效果明显优于现有嵌合结构；

2、本申请针对现有缠绕管结构无法统一生产成本和提高结构强度的矛盾问题，通过在本发明设计的搭接结构和锁合结构的基础之上，再通过管体宽度的设计，得到了一种管体宽度（或者说结构带材的宽度）宽于标准管体宽度的结构带材，该结构带材的密封性和强度并未降低，满足了标准产品的设计要求，克服了传统缠绕管设计理念对其存在的技术偏见，在此基础上，缠绕管的生产成本得到了明显降低，统一了缠绕管生产成本和结构强度的矛盾问题。

附图说明

图1是本发明实施例1的中空结构壁缠绕管横截面结构示意图；

图2是本发明实施例3的中空结构壁缠绕管横截面结构示意图；

图3是本发明实施例4的中空结构壁缠绕管横截面结构示意图；

图4是本发明实施例5的中空结构壁缠绕管横截面结构示意图；

图5是本发明实施例6的中空结构壁缠绕管横截面结构示意图；

图6是本发明实施例7的中空结构壁缠绕管横截面结构示意图；

图7是本发明实施例8的中空结构壁缠绕管横截面结构示意图；

图8是本发明实施例9的中空结构壁缠绕管横截面结构示意图。

图中标记：1为结构带材，2为管体，3为第一搭接部，4为第二搭接部，5为胶粘层，6为搭接凹槽，7为搭接凸缘，8为支撑骨架，9为功能层。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种具有高连接强度的中空结构壁缠绕管，包括结构带材1，所述结构带材1缠绕形成中空结构壁缠绕管，结构带材1的横截面呈“Z”字形截面，如图1所示，图1示出了锁合结构只有1个的情况，结构带材1包括具有中空结构的管体2和实心结构的搭接部，管体2构成结构带材1的主体结构，所述搭接部设置于管体2的两侧，且与管体2自为一体形成“Z”字形截面，所述搭接部由第一搭接部3和第二搭接部4组成，第一搭接部3设置于管体2一侧的下部（即管体2的右侧下部），其沿管体2的宽度方向设置，以在管体2的侧壁上形成阶梯形侧面。相应地，第二搭接部4设置于管体2的另一侧的上部（即管体2的左侧上部），其沿管体2的宽度方向设置，以在管体2的侧壁上形成阶梯形侧面，在中空结构壁缠绕管的横截面上，相邻两个管体2分别通过第一搭接部3和第二搭接部4搭接配合，搭接面为阶梯面，搭接界面上涂覆粘接胶实现第一搭接部3和第二搭接部4胶接，进而实现相邻两个管体2的密封胶接，即搭接界面覆盖一层胶粘层5。进一步，第一搭接部3与管体2的侧壁垂直的表面上设置有搭接凹槽6，在第二搭接部4与管体2侧壁垂直的表面上对应设置搭接凸缘7，一个管体2的第一搭接部3与另一管体2的第二搭接部4搭接配合时，搭接凹槽6与搭接凸缘7相互匹配搭接，进而在管体2的宽度方向形成锁合结构，以使相邻管体2之间只能通过垂直于管体2的宽度方向施加外力才能实现分离，而沿管体2的宽度方向或者其他不垂直于管体2的宽度方向施加外力不易使管体2之间相互分离。这样的结构设置一方面便于在缠绕胶接形成中空结构壁缠绕管时，管体2之间的接触更紧密，更易形成封闭式连接，连接强度更高，特别是当胶液未固化时，具有搭接结构和锁合结构的管体2之间的连接界面不受回弹力和配合间隙的影响，有助于形成壁面结合更紧密的中空结构壁缠绕管；另一方面，在形成中空结构壁缠绕管后，管体间相互搭接锁合来抵抗回弹力，进而使连接处的间隙不易被拉大，克服了回弹力所带来的问题。

进一步地，第一搭接部3和第二搭接部4的高度一般为管体2高度的1/8-10/8，以便于第一搭接部3和第二搭接部4搭接后的高度与管体2的高度基本持平，具体尺寸根据实际需要选择。进一步，第一搭接部3和第二搭接部4的宽度视实际需要选择，一般为管体2高度的1/8-10/8。相应地，搭接凹槽6和搭接凸缘7的尺寸和结构也是视实际需要选择，例如，搭接凹槽6和搭接凸缘7可以为弧形结构，其宽度为第一搭接部3或第二搭接部4宽度的1/8-10/8，当然其也可以为矩形、U形、梯形、波浪形等结构形式。

进一步，上述的中空结构壁缠绕管具体可以为口径在200-1200mm的HDPE中空壁缠绕管、HDPE缠绕结构B型管、HDPE中空壁塑钢缠绕管、MUHDPE结构壁A型管等。

实施例2

本实施例与实施例1相同，不同之处在于，第一搭接部3的搭接凹槽6替换为搭接凸缘7，第二搭接部4的搭接凸缘7替换为搭接凹槽6，即搭接凹槽6和搭接凸缘7可以相互替换。该实施方式也能达到与实施例1相同的技术效果，但是该实施方式在涂胶粘接时，由于搭接凹槽6相对于在搭接面的上方，搭接凸缘7相对于在搭接面的下方，胶液不易在搭接凸缘7上形成胶粘层5，粘接效果不如实施例1。

实施例3

本实施例与实施例1相同，不同之处在于，在管体2的中空腔内设置有支撑骨架8，如图2所示，所述支撑骨架8的横截面呈“木”字形结构，支撑骨架8的设置主要是为了提高管体2的结构强度，即提高结构带材1的强度。支撑骨架8的结构形式不限于“木”字形结构，其也可以是“八”字形结构，还可以是“X”字形、“π”字形、“从”字形、“A”字形等。

实施例4

本实施例与实施例3相同，其不同之处在于，管体2的底部设置有功能层9，如图3所示，管体2的底部设置有功能层9，即在中空结构壁缠绕管的内壁设置功能层9，所述功能层9可以是由耐磨材料构成的耐磨层，也可以是防腐材料构成的防腐层，还可以是其他使中空结构壁缠绕管具备其他功能的功能层，例如强度加强层。

实施例5

本实施例与实施3相同，其不同之处在于，管体2的宽度较标准管体的宽度更宽，如图4所示，所述管体2的宽度是标准管体宽度的2倍。该设计主要基于支撑骨架8和搭接部的设置，才能将管体2的长度进行大幅度延长，其宽度可在4/3d-9/3d（d代表标准宽度）范围内选择，设置的支撑骨架8可以弥补管体2宽度延长后结构强度不足的问题，设置的搭接部可保证管体2宽度延长后在管体2轴向和径向拉扯力以及回弹力增大情况下，依然保持足够的连接强度和密封性。当然，管体2的宽度也不是随意延长，其还要考虑加工的难易程度，例如，当管体2的宽度过大时，即超过上述参数范围，则缠绕加工将变得困难，回弹力也变得更大，反之，当管体2的宽度过小时，即低于上述参数范围，则又不利于生产成本的控制。

在实际应用中，应用该结构生产的φ1000HDPE中空结构壁A型管的环刚度（GB/T9647-2003）达到5KN/m²，闭水试验100%无渗漏，环柔性测试结果（GB/T ）：外径变形50%无反向弯曲破裂，外径变形30%卸载，2h后内径复原率不低于90%；缝拉伸强度不小于1500N，完全满足了产品要求。相应地，按照原嵌合结构设计得到的φ1000HDPE中空结构壁A型管的环刚度低于4.5 KN/m²，缝拉伸强度低于1100N，外径变形50%存在弯曲破裂问题，显然，在其他同等条件下，原结构达不到实施例5的技术效果。

实施例6

实施例6与实施例5相同，其不同之处在于，管体2的底部设置有功能层，如图5所示，管体2的底部设置有功能层9，即在中空结构壁缠绕管的内壁设置功能层，所述功能层9可以是由耐磨材料构成的耐磨层，也可以是防腐材料构成的防腐层，还可以是其他使中空结构壁缠绕管具备其他功能的功能层。

实施例7

实施例7跟实施例4相同，其不同之处在于，在管体2的中空腔内不设置支撑骨架8，如图6所示。

实施例8

实施例8与实施例7相同，其不同之处在于，管体2中空腔的中部竖直设一根支撑骨架8，如图7所示。

实施例9

实施例9与实施例8相同，其不同之处在于，没有功能层9的设置，如图8所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有高连接强度的中空结构壁缠绕管，包括具有中空结构的结构带材，所述结构带材缠绕形成缠绕管，其特征在于，所述结构带材包括具有中空结构的管体和具有实心结构的搭接部，所述管体构成结构带材的主体结构，所述管体的宽度是标准管体宽度的4/3-9/3倍,所述搭接部设置于管体的两侧且与管体自为一体形成结构带材；

所述搭接部由第一搭接部和第二搭接部组成，所述第一搭接部设置于管体一侧的下部，所述第二搭接部设置于管体另一侧的上部，在中空结构壁缠绕管的横截面上，相邻两个管体分别通过第一搭接部和第二搭接部搭接配合，搭接面为涂覆有粘接胶的阶梯面；

所述第一搭接部和第二搭接部上设置有相互配合搭接的锁合结构，以使搭接后的管体不能沿管体宽度方向移动；

所述锁合结构设置1个或多个，锁合结构由搭接凹槽和搭接凸缘构成，所述搭接凹槽与搭接凸缘通过型面配合的方式实现锁合；

所述搭接凹槽设置于第一搭接部或第二搭接部与管体侧壁垂直的表面上，且与第一搭接部或第二搭接部自为一体，所述搭接凸缘设置于第二搭接部或第一搭接部与管体侧壁垂直的表面上，且与第二搭接部或第一搭接部自为一体；

所述管体的中空腔内设置有1个或多个支撑骨架，所述支撑骨架用于为管体中空腔内提供支撑，所述支撑骨架8的横截面呈“木”字形或者“八”字形、“X”字形、“π”字形、“从”字形以及“A”字形结构。

2.如权利要求1所述的具有高连接强度的中空结构壁缠绕管，其特征在于，所述搭接凹槽或搭接凸缘的横截面为弧形、矩形、U形、梯形、锯齿形或波浪形。

3.如权利要求1-2之一所述的具有高连接强度的中空结构壁缠绕管，其特征在于，所述第一搭接部和第二搭接部的高度为管体高度的1/8-10/8，第一搭接部和第二搭接部的宽度为管体宽度的1/8-10/8。

4.如权利要求3所述的具有高连接强度的中空结构壁缠绕管，其特征在于，所述搭接凹槽和搭接凸缘的宽度为第一搭接部或第二搭接部宽度的1/8-10/8。

5.如权利要求1所述的具有高连接强度的中空结构壁缠绕管，其特征在于，所述管体的内壁设置有功能层。

6.如权利要求5所述的具有高连接强度的中空结构壁缠绕管，其特征在于，所述功能层为耐磨层或防腐层。

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