CN112856057A - 一种连续纤维玻纤板箍筋管复合弧顶三角形波纹管道 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续纤维玻纤板箍筋管复合弧顶三角形波纹管道，包括弧顶波纹管，所述弧顶波纹管包括由无机增强塑料制成的塑料承压内层管，以及螺旋缠绕在所述塑料承压内层管外壁上的塑料增强体；所述塑料承压内层管和塑料增强体的外壁上熔贴有连续纤维预浸箍筋管。通过在内层管外壁整体缠绕高强度连续纤维丝束，以箍筋形式来极大提高复合波纹管断面抗横向竖向形变力与抗外部挤压应力强度，继而达到极大提升复合波纹管刚度SN的效果。
Description
技术领域
本发明涉及管材技术领域，尤其涉及一种连续纤维玻纤板箍筋管复合弧顶三角形波纹管道。
背景技术
在大量使用的雨污管系统中，其常规口径分布在DN300～3000mm，在实际应用中，DN100～500mm、刚℃SN≤8KN/M2管道通常采用的是双平壁管；DN500～800mm刚℃SN≤12KN/M2管道通常采用的是内勒波纹管；DN900～2600mm刚℃SN≤12KN/M2管道通常采用的是钢带波纹管。
双平壁管尤其是大于DN500mm以上的管道存在刚度不足与外壁冲击极易破损问题。内勒波纹管大于DN1200mm以上的管道，同样存在刚度不足与外壁冲击极易破损问题。钢带波纹管是靠外敷包覆在钢带的塑料层熔贴在内层塑料管上，应受金属与塑料不同性质材料的影响，缠绕在内层管上的金属带圈波纹体经常出现与内层塑料管分离，造成复合管SN刚度显著降低，导致埋设有钢带波纹管的路面塌陷；螺旋波纹体之间裸露的内层管体，在遭受外力冲击，尤其在埋设回填过程中遭遇石块冲击经常出现破损，给管道系统应用带来了困惑。
双平壁管、内勒波纹管等纯塑料管，完全依靠塑料体来抵抗外部的挤压力，受材料自身低拉伸应力与弹性模量影响，现有双平壁管、内勒波纹管不能满足于DN1200mm以上或刚℃SN12KN/M2管道的使用要求。钢带波纹管除了脱圈外，还存在金属带长期受腐蚀后出现断裂问题。
既有螺旋缠绕波纹管由一个共同存在的缺陷问题，就是外露在螺旋距间塑料内层管、空心波纹管，其硬度与强度都不够，经不起外部冲击荷载与尖锐物质包括回填过程石块冲击，而经常出现破损导致管网失效。因此，怎么外护内层塑料波纹管抗冲击、抗破损成为及其重要的技术。
发明内容
基于上述问题，本发明的目的是提供一种连续纤维玻纤板箍筋管复合弧顶三角形波纹管道，本发明采用如下技术方案：
本发明一种连续纤维玻纤板箍筋管复合弧顶三角形波纹管道，包括弧顶波纹管，所述弧顶波纹管包括由无机增强塑料制成的塑料承压内层管，以及螺旋缠绕在所述塑料承压内层管外壁上的塑料增强体；所述塑料承压内层管和塑料增强体的外壁上熔贴有连续纤维预浸箍筋管。
进一步的，所述连续纤维预浸箍筋管包括熔贴在所述塑料承压内层管和塑料增强体外壁上的内层管复合纤维箍筋管，所述内层管复合纤维箍筋管的外壁在与所述塑料增强体对应位置上熔贴有复合增厚纤维层。
进一步的，所述内层管复合纤维箍筋管和复合增厚纤维层均采用多层次0～90°双向连续纤维预浸带制成。
进一步的，所述塑料增强体的横截面为三角形；所述塑料增强体为空心体或者实心体。
进一步的，所述空心体内设置有十字形内肋或者一字形内肋。
进一步的，所述塑料承压内层管和塑料增强体为一体化管体，是用30％～50％的滑石粉、67％～45％聚丙烯或聚乙烯、3％～5％硅烷偶联剂，在双螺杆挤出机与熔体泵设备下制作成型的塑料弧顶三角板带，经卷曲机螺旋缠绕制作成型。
进一步的，还包括弧顶波纹管接头和热熔管道接口,所述弧顶波纹管接头的两端通过热熔管道接口与相对应的所述弧顶波纹管连通；所述弧顶波纹管接头的结构与所述弧顶波纹管的结构相同。
一种连续纤维玻纤板箍筋管复合弧顶三角形波纹管道的制造设备，包括按加工顺序依次布置的管道挤出机、真空喷淋水箱、异形板材牵引机、波纹管材卷曲机、管材连接缝熔合机、纤维板管成型压模装置和冷却水喷嘴；
所述管道挤出机的挤出端上安装有熔体泵和三角形板材模具；
所述管材连接缝熔合机的一侧设置有接缝熔合挤出机；
所述管材连接缝熔合机与纤维板管成型压模装置之间设置有用于衔接的管道支架；
所述纤维板管成型压模装置的一侧依次设置有纤维带放卷架、纤维板支架和纤维板加热装置。
一种连续纤维玻纤板箍筋管复合弧顶三角形波纹管道的制造方法，具体包括以下步骤：
第一步，将热塑材料导入管道挤出机和接缝熔合挤出机料筒内，对热塑材料加热至70℃，烘干30分钟；
第二步，开启管道挤出机、熔体泵、三角形板材模具、接缝熔合挤出机和管材连接缝熔合机的加热部位，加热温度到设定160～230℃；
第三步，启动管道挤出机和熔体泵，挤出的塑料熔体进入三角形板材模具后成型为弧形三角异形板熔体；在异形板材牵引机的作用下，弧形三角异形板熔体被带入真空喷淋水箱内冷却定型为弧形三角异形板体；
第四步，异形板材牵引机继续带动弧形三角异形板体进入波纹管材卷曲机，启动波纹管材卷曲机，波纹管材卷曲机旋转缠绕并卷曲弧形三角异形板体制造出塑料承压内层管和塑料增强体；
第五步，启动接缝熔合挤出机和管材连接缝熔合机，在波纹管材卷曲机的作用下，将塑料熔体涂覆在弧形三角异形板体的螺旋缝隙内，经冷却制成一体结构的塑料承压内层管；
第六步，开启纤维板加热装置，加热纤维板并熔贴在塑料承压内层管管体的外层壁上，在纤维板管成型压模装置的作用下，制成连续纤维预浸箍筋管；
第七步，开启冷却水喷嘴喷淋冷却水，对弧顶波纹管进行冷却定型。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
通过在内层管外壁整体缠绕高强度连续纤维丝束，以箍筋形式来极大提高复合波纹管断面抗横向竖向形变力与抗外部挤压应力强度，继而达到极大提升复合波纹管刚度SN的效果；通过整体外敷超强硬度的连续纤维板，极大提高了内层管与塑料三角形增强体抗外力冲击能力，继而实现埋设在地下地上的复合波纹管长期安全运行的效果。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明的塑料增强体为空心体；
图2为本发明的塑料增强体为实心体；
图3为本发明的空心体中增加十字形内肋；
图4为本发明的空心体中增加一字形内肋；
图5为本发明弧顶波纹管与弧顶波纹管接头的对接示意图；
图6为塑料增强体为实心体时与弧顶波纹管接头的对接示意图；
图7为本发明连续纤维玻纤板箍筋管复合弧顶三角形波纹管道制造设备的布置图；
图8为本发明弧形三角异形板体的结构示意图。
附图标记说明：1、弧顶波纹管；101、塑料承压内层管；102、塑料增强体；103、连续纤维预浸箍筋管；103-1、内层管复合纤维箍筋管；103-2、复合增厚纤维层；2、弧顶波纹管接头；3、热熔管道接口；4、管道挤出机；401、熔体泵；402、三角形板材模具；5、真空喷淋水箱；6、异形板材牵引机；7、波纹管材卷曲机；8、管材连接缝熔合机；801、接缝熔合挤出机；802、管道支架；9、纤维板管成型压模装置；901、纤维带放卷架；902、纤维板支架；903、纤维板加热装置；10、冷却水喷嘴；11、弧形三角异形板体。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1至4所示，本实施例中公开了一种连续纤维玻纤板箍筋管复合弧顶三角形波纹管道，包括弧顶波纹管1，弧顶波纹管1包括由无机增强塑料制成的塑料承压内层管101，塑料承压内层管101的外壁上设置有螺旋状的塑料增强体102。在承压层101和塑料增强体102的外壁上熔贴有连续纤维预浸箍筋管103。
具体来说，连续纤维预浸箍筋管103包括熔贴在塑料承压内层管101和塑料增强体102外壁上的内层管复合纤维箍筋管103-1，内层管复合纤维箍筋管103-1的外壁在与塑料增强体102对应位置上熔贴有复合增厚纤维层103-2。内层管复合纤维箍筋管103-1和复合增厚纤维层103-2均采用多层次0～90°双向连续纤维预浸带制成。
在本实施例中，塑料增强体102的横截面为三角形，三角形的顶角为圆弧形。塑料增强体102为空心体或者实心体。当塑料增强体102采用空心体设计时，可在其内部设置有十字形内肋或者一字形内肋。
塑料承压内层管101和塑料增强体102为一体化管体，是用30％～50％的滑石粉、67％～45％聚丙烯或聚乙烯、3％～5％硅烷偶联剂，在双螺杆挤出机与熔体泵设备下制作成型的塑料弧顶三角板带，经卷曲机螺旋缠绕制作成型。
如图5所示，相邻两个弧顶波纹管1通过弧顶波纹管接头2对接连通,弧顶波纹管接头2的两端通过热熔管道接口3与相对应的弧顶波纹管1连接；弧顶波纹管接头2的结构与弧顶波纹管1的结构相同，弧顶波纹管接头2的具体结构在此不再赘述。
如图6所示，当塑料增强体102为实心三角体时，需要切除弧顶波纹管1端部的部分塑料增强体102、复合增厚纤维层103-2和内层管复合纤维箍筋管103-1，使得弧顶波纹管1端部显露出塑料承压内层管101，然后经热熔或电熔组成制成热熔管道接口3，该热熔管道接口3采用全熔接全密封接口的方法，继而达到雨污管道系统全封闭无渗漏的效果。当采用电熔连接时，可在在弧顶波纹管接头2的两端内壁塑料层内置电阻丝圈，用电熔方法直接熔接塑料承压内层管101外壁承口上。
如图7所示，在本实施例中开了一种连续纤维玻纤板箍筋管复合弧顶三角形波纹管道的制造设备，该设备包括按加工顺序依次布置的管道挤出机4、真空喷淋水箱5、异形板材牵引机6、波纹管材卷曲机7、管材连接缝熔合机8、纤维板管成型压模装置9和冷却水喷嘴10。
在管道挤出机4的挤出端上安装有熔体泵401和三角形板材模具402；管材连接缝熔合机8的一侧设置有接缝熔合挤出机801；管材连接缝熔合机8与纤维板管成型压模装置9之间设置有用于衔接的管道支架802；纤维板管成型压模装置9的一侧依次设置有纤维带放卷架901、纤维板支架902和纤维板加热装置903。
在本实施例中还公开了一种连续纤维玻纤板箍筋管复合弧顶三角形波纹管道的制造方法，该方法具体包括以下步骤：
第一步，将热塑材料导入管道挤出机4和接缝熔合挤出机801料筒内，对热塑材料加热至70℃，烘干30分钟。
第二步，开启管道挤出机4的螺筒加热圈、熔体泵401的加热圈、三角形板材模具402的加热圈、接缝熔合挤出机801的螺筒加热圈和管材连接缝熔合机模具8的加热圈，温度设定160～230℃。
第三步，启动管道挤出机4和熔体泵401，挤出的塑料熔体进入三角形板材模具402后成型为弧形三角异形板熔体；在异形板材牵引机6的作用下，弧形三角异形板熔体被带入真空喷淋水箱5内冷却定型为弧形三角异形板体11。弧形三角异形板体11的结构如图8所示。
第四步，异形板材牵引机6继续带动弧形三角异形板体11进入波纹管材卷曲机7，启动波纹管材卷曲机4，波纹管材卷曲机4旋转缠绕并卷曲弧形三角异形板体11制造出塑料承压内层管101和塑料增强体102。
第五步，启动接缝熔合挤出机801和管材连接缝熔合机8，在波纹管材卷曲机4的作用下，将塑料熔体涂覆在弧形三角异形板体11的螺旋缝隙内，经冷却制成一体结构的塑料承压内层管101。
第六步，开启纤维板加热装置903，加热纤维板并熔贴在塑料承压内层管101管体的外层壁上，在纤维板管成型压模装置9的作用下，制成连续纤维预浸箍筋管103。需要说明的是，内层管复合纤维箍筋管103-1、复合增厚纤维层103-2提前复合制作成一体式条状板材结构。
第七步，开启冷却水喷嘴10喷淋冷却水，对弧顶波纹管1整体进行冷却定型。
最后，根据需求通过切割机设备切割弧顶波纹管1。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种连续纤维玻纤板箍筋管复合弧顶三角形波纹管道，其特征在于：包括弧顶波纹管(1)，所述弧顶波纹管(1)包括由无机增强塑料制成的塑料承压内层管(101)，以及螺旋缠绕在所述塑料承压内层管(101)外壁上的塑料增强体(102)；所述塑料承压内层管(101)和塑料增强体(102)的外壁上熔贴有连续纤维预浸箍筋管(103)。
2.根据权利要求1所述的连续纤维玻纤板箍筋管复合弧顶三角形波纹管道，其特征在于：所述连续纤维预浸箍筋管(103)包括熔贴在所述塑料承压内层管(101)和塑料增强体(102)外壁上的内层管复合纤维箍筋管(103-1)，所述内层管复合纤维箍筋管(103-1)的外壁在与所述塑料增强体(102)对应位置上熔贴有复合增厚纤维层(103-2)。
3.根据权利要求2所述的连续纤维玻纤板箍筋管复合弧顶三角形波纹管道，其特征在于：所述内层管复合纤维箍筋管(103-1)和复合增厚纤维层(103-2)均采用多层次0～90°双向连续纤维预浸带制成。
4.根据权利要求1所述的连续纤维玻纤板箍筋管复合弧顶三角形波纹管道，其特征在于：所述塑料增强体(102)的横截面为三角形；所述塑料增强体(102)为空心体或者实心体。
5.根据权利要求4所述的连续纤维玻纤板箍筋管复合弧顶三角形波纹管道，其特征在于：所述空心体内设置有十字形内肋或者一字形内肋。
6.根据权利要求1所述的连续纤维玻纤板箍筋管复合弧顶三角形波纹管道，其特征在于：所述塑料承压内层管(101)和塑料增强体(102)为一体化管体，是用30％～50％的滑石粉、67％～45％聚丙烯或聚乙烯、3％～5％硅烷偶联剂，在双螺杆挤出机与熔体泵设备下制作成型的塑料弧顶三角板带，经卷曲机螺旋缠绕制作成型。
7.根据权利要求1所述的连续纤维玻纤板箍筋管复合弧顶三角形波纹管道，其特征在于：还包括弧顶波纹管接头(2)和热熔管道接口(3),所述弧顶波纹管接头(2)的两端通过热熔管道接口(3)与相对应的所述弧顶波纹管(1)连通；所述弧顶波纹管接头(2)的结构与所述弧顶波纹管(1)的结构相同。
8.一种连续纤维玻纤板箍筋管复合弧顶三角形波纹管道的制造设备，其特征在于：包括按加工顺序依次布置的管道挤出机(4)、真空喷淋水箱(5)、异形板材牵引机(6)、波纹管材卷曲机(7)、管材连接缝熔合机(8)、纤维板管成型压模装置(9)和冷却水喷嘴(10)；
所述管道挤出机(4)的挤出端上安装有熔体泵(401)和三角形板材模具(402)；
所述管材连接缝熔合机(8)的一侧设置有接缝熔合挤出机(801)；
所述管材连接缝熔合机(8)与纤维板管成型压模装置(9)之间设置有用于衔接的管道支架(802)；
所述纤维板管成型压模装置(9)的一侧依次设置有纤维带放卷架(901)、纤维板支架(902)和纤维板加热装置(903)。
9.一种连续纤维玻纤板箍筋管复合弧顶三角形波纹管道的制造方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
第一步，将热塑材料导入管道挤出机(4)和接缝熔合挤出机(801)料筒内，对热塑材料加热至70℃，烘干30分钟；
第二步，开启管道挤出机(4)、熔体泵(401)、三角形板材模具(402)、接缝熔合挤出机(801)和管材连接缝熔合机(8)的加热部位，加热温度到设定160～230℃；
第三步，启动管道挤出机(4)和熔体泵(401)，挤出的塑料熔体进入三角形板材模具(402)后成型为弧形三角异形板熔体；在异形板材牵引机(6)的作用下，弧形三角异形板熔体被带入真空喷淋水箱(5)内冷却定型为弧形三角异形板体(11)；
第四步，异形板材牵引机(6)继续带动弧形三角异形板体(11)进入波纹管材卷曲机(7)，启动波纹管材卷曲机(4)，波纹管材卷曲机(4)旋转缠绕并卷曲弧形三角异形板体(11)制造出塑料承压内层管(101)和塑料增强体(102)；
第五步，启动接缝熔合挤出机(801)和管材连接缝熔合机(8)，在波纹管材卷曲机(4)的作用下，将塑料熔体涂覆在弧形三角异形板体(11)的螺旋缝隙内，经冷却制成一体结构的塑料承压内层管(101)；
第六步，开启纤维板加热装置(903)，加热纤维板并熔贴在塑料承压内层管(101)管体的外层壁上，在纤维板管成型压模装置(9)的作用下，制成连续纤维预浸箍筋管(103)；
第七步，开启冷却水喷嘴(10)喷淋冷却水，对弧顶波纹管(1)进行冷却定型。
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