CN113719672B - 一种煤矿用复合管的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿用复合管的生产工艺，所述复合管从其管体内向管体外依次具有内衬层、增强层及外包覆层，其中，所述内衬层和外包覆层均具有抗静电和抗阻燃性，所述增强层包括多层结构相同的缠绕层，每个缠绕层均采用有捻工业长丝缠绕成型，其具有重量轻、耐腐蚀等优良性能，极大地减小了管体的重量以及延长管体的使用周期，并且成型的复合管具有较高的形变特性，适用于井下复杂的管线走向，避免了采用高强度钢丝成型的管体在弯曲后容易断裂的问题。同时通过该煤矿复合管的生产工艺，实现通过采用有捻工业长丝缠绕成型时的紧固性，并同时保障管体不同结构层的材质具有较高的自身特性。

Description

一种煤矿用复合管的生产工艺

技术领域

本发明涉及煤矿用管技术领域，尤其涉及一种煤矿用复合管的生产工艺。

背景技术

煤炭作为经济发展的主要能源被誉为黑色金子，煤炭的开发、开采对经济的发展、社会的进步提供了巨大的动力。在早期煤炭的开采中，没有瓦斯抽放装置，也没有通风装置，仅仅依靠自然通风。随着开采的深入，自然通风已经不能满足安全生产需要，继而出现强制通风装置，为避免开采过程中和输送过程中出现粉尘浓度过高产生尘暴，在煤矿井下使用给水及排水装置，至此出现煤矿用管道。目前煤矿用管以包覆处理过得高强度钢丝连续缠绕的芯管为增强骨架，该高强度钢丝在井下复杂的环境中导致其耐腐蚀性较差，并使得整体管道的质量较重，不利于井下作业。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种煤矿用复合管，该复合管采用有捻工业长丝缠绕成型，其具有重量轻、耐腐蚀等优良性能，极大地减小了管体的重量以及延长管体的使用周期。同时通过该煤矿复合管的生产工艺，实现通过采用有捻工业长丝缠绕成型时的紧固性，并同时保障管体不同结构层的材质具有较高的自身特性。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种煤矿用复合管，所述复合管从其管体内向管体外依次具有内衬层、增强层及外包覆层，其中，所述内衬层和外包覆层均具有抗静电和抗阻燃性，所述增强层包括多层结构相同的缠绕层，并且在相邻所述缠绕层之间设有用于该相邻所述缠绕层相互紧固的粘接层。

优选的，在靠近所述外包覆层的所述缠绕层与所述外包覆层之间设有至少两层所述粘接层。

优选的，每个所述缠绕层均包括沿管体圆周面顺时针缠绕的正缠绕层、及逆时针缠绕的反缠绕层。

优选的，所述内衬层和外包覆层均由聚乙烯和双抗专用料混合而成。

优选的，所述缠绕层选用有捻工业长丝缠绕成型。

优选的，所述粘接层为粘接树脂。

一种煤矿用复合管的生产工艺，其包括以下工艺步骤：

1)通过螺旋挤出机将聚乙烯和双抗专用料按比例混合后，挤出成型所述内衬层的管体；

2)将成型的所述内衬层管体通过放卷机使该管体沿直线行进，在管体行进的过程中依次通过不同的缠绕机进行所述正缠绕层和反缠绕层的缠绕包覆，并且在每个正缠绕层和反缠绕层的缠绕之前均设有用于对该管体的第一加热装置；在完成正缠绕层和反缠绕层的缠绕之后，设有第二加热装置对缠绕后的管体进行加热，随后包覆所述粘接层，包覆完后，循环前述单层所述缠绕层的正缠绕层和反缠绕层的缠绕，直至缠绕所需的缠绕层数、及包覆相应所需层数的所述粘接层为止，成型中间管体；

3)在中间管体上通过外包覆设备包覆所述外包覆层，包覆完成后通过风冷装置进行风冷冷却，成型所述复合管。

优选的，在步骤2)中，所述第一加热装置为电灯烤箱，包括具有中空穿孔的筒体，所述筒体沿管体的行进方向依次分割为预热段、加热段及保温段，并且所述加热段的宽度大于预热段和保温段的宽度，在该预热段、加热段及保温段内均沿周向在所述筒体内壁间距布设有可调温的水平加热管。

优选的，在步骤2)中，所述第二加热装置为沿管体周向表面间距布设的热风机，每个所述热风机均具有接近于管体表面的管口，并且所有所述热风机的所述管口整体大致形成圆周加热面。

优选的，所述风冷装置包括用于所述复合管穿设、且具有内部储风腔的风冷环，所述风冷环内壁环绕开设有与所述储风腔贯通、且作用于所述复合管径向圆周环绕面的环形风槽，所述风冷环一侧设有与所述储风腔贯通的进风管。

本发明的有益效果是：本发明提供的煤矿用复合管采用有捻工业长丝缠绕成型，其具有重量轻、耐腐蚀等优良性能，极大地减小了管体的重量以及延长管体的使用周期，并且成型的复合管具有较高的形变特性，适用于井下复杂的管线走向，避免了采用高强度钢丝成型的管体在弯曲后容易断裂的问题。同时通过该煤矿复合管的生产工艺，实现通过采用有捻工业长丝缠绕成型时的紧固性，并同时保障管体不同结构层的材质具有较高的自身特性。

附图说明

图1为本发明煤矿用复合管结构层图。

图2为本发明电灯烤箱示意图。

图3为本发明图2截面图。

图4为本发明热风机对管体加热示意图。

图5为本发明热风机管口侧视加热示意图。

图6为本发明粘接口模粘接示意图。

图7为本发明风冷环风冷示意图。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。

参照附图1所示的一种煤矿用复合管，所述复合管1从其管体内向管体外依次具有内衬层11、增强层12及外包覆层13，其中，所述内衬层11和外包覆层13均具有抗静电和抗阻燃性，优选的，两者均由聚乙烯和双抗专用料按比例混合组成，以提高复合管2的内壁和外壁的抗静电和抗阻燃性。所述增强层12包括多层结构相同的缠绕层a，并且在相邻所述缠绕层a之间设有用于该相邻所述缠绕层a相互紧固的粘接层b。该缠绕层a是将缠绕材料螺旋缠绕在管体表面，在缠绕时通过缠绕机将缠绕材料拉紧并压紧缠绕在管体表面，该方式能将管体有效的包裹裹紧，与管体能形成一个紧固的整体结构，能有效的增强管体的强度。根据实际使用环境的要求，可选择合适的缠绕层数进行缠绕。粘接层b则是为了增强相邻缠绕层a之间相接的紧固性，以使得整个增强层12具有紧固的整体结构。在缠绕合适的缠绕层a后，将外包覆层13包覆在缠绕后的管体外壁，以形成所述复合管1成品。

为提高外包覆层13与最外侧的缠绕层a之间的紧固性，在靠近所述外包覆层13的所述缠绕层a与所述外包覆层13之间设有至少两层所述粘接层b。粘接时，通过两层及以上的粘接层b分别对最外侧的缠绕层a的外表面和外包覆层13内壁进行粘接，在通过粘接层b之间相同材料的粘接，使得外包覆层13与最外层的缠绕层a粘接更加紧固，以形成整体强度较高、结构更加紧固的复合管1的本体。

为了进一步提高单层缠绕层a本体的紧固性，较佳的，每个所述缠绕层a均包括沿管体圆周面顺时针缠绕的正缠绕层a1、及逆时针缠绕的反缠绕层a2。优选的，所述缠绕层为采用有捻工业长丝缠绕而成，实际缠绕时，将该缠绕丝前后同步进行顺时针和逆时针的缠绕，正缠绕层a1和反缠绕层a2相互接触并相互约束，能有效避免单层缠绕时缠绕松散的问题，进而提高单层缠绕层a的紧固性。

较佳的，所述粘接层为粘接树脂，实际粘接方式是将该粘接树脂热熔后包覆粘接在缠绕层a的缠绕丝上，并且该粘接树脂热熔后的流体能穿过正缠绕层a1和反缠绕层a2的缠绕丝之间的缝隙，能将该两层缠绕时粘接紧固，同时该粘接层热熔穿过该缝隙后能接触到单层缠绕层a相邻两侧的粘接层b，使得多层缠绕层a能相互之间进行粘接紧固，而形成整体性较高、及强度较高的增强层12，并且靠近内衬层11的缠绕层a通过其缝隙将粘接层熔流穿过后能将该缠绕层a与内衬层11进行粘接，以实现增强层12与内衬层11的粘接紧固作用。

参照附图2-7所示，一种煤矿用复合管的生产工艺，其包括以下工艺步骤：

1)通过螺旋挤出机将聚乙烯和双抗专用料按比例混合后，挤出成型所述内衬层11的管体；

2)将成型的所述内衬层11管体通过放卷机(图中未示出)使该管体沿直线行进，在管体行进的过程中依次通过不同的缠绕机(图中未示出)进行所述正缠绕层a1和反缠绕层a2的缠绕包覆，并且在每个正缠绕层a1和反缠绕层a2的缠绕之前均设有用于对该管体的第一加热装置；在完成正缠绕层a1和反缠绕层a2的缠绕之后(成型单层所述缠绕层a)，设有第二加热装置对缠绕后的管体进行加热，随后包覆所述粘接层b，包覆完后，循环前述单层所述缠绕层a的正缠绕层a1和反缠绕层a2的缠绕，直至缠绕所需的缠绕层数、及包覆相应所需层数的所述粘接层b为止，成型中间管体。

具体的，如图6所示，粘接层b的包覆设备包括同步骤1)相同的螺旋挤出机，在该螺旋挤出机的挤出口100垂直连接有粘接口模6，该粘接口模6为中空环形状，具有与所述挤出口100贯通的环状内腔601，并且在所述粘接口模6位于管体移动方向的一侧将所述环状内腔601进行贯通并延伸至接近于管体表面的粘接腔602。该步骤中的螺旋挤出机将粘接树脂挤出后，(较佳的，所述环状内腔601内具有一定的真空度)，通过该真空环境将螺旋挤出机挤出的粘接层料吸入、并填充满整个环形空腔601，并通过粘接腔602将该粘接材料粘接到管体上形成粘接层b。

3)在中间管体上通过外包覆设备包覆所述外包覆层13，包覆完成后通过风冷装置进行风冷冷却，成型所述复合管1。

具体的，在步骤2)中，所述第一加热装置为电灯烤箱2，其包括具有中空穿孔的筒体21，所述筒体21沿管体的行进方向依次分割为预热段21a、加热段21b及保温段21c，并且所述加热段21b的宽度大于预热段21a和保温段21c的宽度，在预热段21a、加热段21b及保温段21c内均沿周向在所述筒体21内壁间距布设有可调温的水平加热管22。

该电灯烤箱2的加热作用为：当管体穿过电灯烤箱2时，首先通过预热段21a对管体表面进行预热，将该段内的水平加热管22的加热温度调节至低于加热段21b的正常加热温度，以减少管体表面温度的急剧升高，而对管体材质的性能造成影响的问题。通过预热段21a对管体表面预热后，管体进入到加热段21b进行所需温度的加热温升，将该段中的水平加热管22调节至管体所需的加热温度。当管体通过加热段21b达到所需温度后，通过保温段21c进行保温加热，将该段温度调至低于加热段21b的温度数值进行管体的保温处理，避免加热段21b对管体加热后出现温度骤降而同样引起对管体材质性能的影响问题。同时由于加热段21b的宽度均大于预热段21a和保温段21c的宽度(同理较佳的，加热段21b内的水平加热管22的长度大于预热段21a和保温段21c内水平加热管22的长度)，因此能有效减少预热段21a和保温段21c的整体温度过高的问题，进而增加加热段21b较高的加热强度，使得管体能快速的升温加热。因此通过该分段加热的电灯烤箱2使得对管体进行递增、稳定及递减式的加热方式，有效避免加热温度骤升和骤降对管体材质的性能造成的影响。优选的，在电灯烤箱2侧壁上间距均布有若干散热孔23，以避免电灯烤箱2内部温度聚集过高造成管体表面的损伤。

较佳的，所述预热段21a和保温段21c内的水平加热管22均设置为朝向电灯烤箱2两侧端口的倾斜状态，如图3所示，其作用是：当管体进入到预热段21a时，由于该段内的水平加热管22是倾斜设置，因此该段内的水平加热管22首先接触到管体的一端与管体表面的距离相较于靠近加热段21b一端与管体表面的距离更远，该距离差异使得管体在进入到预热段21a中、并行进至加热段21b之前，管体表面距离预热段21a内水平加热管22的距离逐渐减少，也就使得该段内的水平加热管22不同位置传递到管体表面的温度不同，形成逐渐递增的作用，同时也就使得预热段21a本身就具有对管体逐渐加热升温的作用，避免管体进入到预热段21a时温度瞬时升高的问题。同理保温段21c是通过其内倾斜设置的水平加热管22逐渐降低对管体表面的保温加热温度，进一步降低管体表面温度骤降的问题。

具体的，在步骤2)中，所述第二加热装置为沿管体周向表面间距布设的热风机3，每个所述热风机3均具有接近于管体表面的管口31，并且所有所述热风机3的所述管口31整体大致形成圆周加热面301。热风机3的加热作用为：通过管口31将热风机3产生的热风吹到管体表面进行加热，同时通过管口31形成圆周加热面301对管体表面进行充分的加热，以提高对管体整个圆周面的充分加热作用，便于粘接层b的紧固粘接和与外包覆层13的紧固包覆粘接作用。

如图4所示，优选的，每个管口31的端口均设为以圆周方向的弧形口结构(图4中302所示)，以使整体热风机3的管口31的端口共同大致构成整个所述圆周加热面301，对管体圆周面进行充分的加热。而该弧形口结构的管口31能进一步贴近在管体表面，解决常规平口结构的管口因距离管体表面的距离过大，而使得相邻管口吹出的热风相互干扰，降低对管体的加热效率问题。

较佳的，每个所述管口31中均沿其出风端口向其出风通道内对称设有一定长度的弧形导风片32，该弧形导风片32将所述管口31的出风口分割为预热风道32a、加热风道32b及保温风道32c，并且所述加热风道32b的宽度大于预热风道32a和保温风道32c的宽度，所述预热风道32a和保温风道32c均使得管口31出风风道内的风向沿管体表面向两端吹散、加热风道32b使得风向朝向管体表面垂直吹散(如图5中箭头c1所示)。其作用是：将管口31内的热风通过上述三个风道进行分割，通过预热风道32a吹出的热风首先对管体表面进行预热，避免整个管口31内的热风全部且垂直吹向管体表面而使得管体表面瞬时承受的加热温度急剧升高造成对管体材质(包括内衬层11、缠绕层a及粘接层b，尤其是最外侧的粘接层b)的影响。并且预热风道32a吹出的热风是沿管体表面向管体端口两侧进行吹散的，其相对于垂直吹散能减少热风传递到管体表面的效率，并同时配合小于加热风道32b的出风宽度，使得预热风道32a传递到管体表面的热量较小，实现对管体表面预加热的作用。通过预加热后，管体表面具有一定的温升，再通过加热风道32b较宽加热口的垂直加热，使管口内较多的热风用于管体表面的快速加热，并使得管体表面温度较快速的升高，达到所需温度。最后通过保温风道32c对加热后的管体进行保温作用，避免从加热风道32b出来的管体温度骤降对管体材质性能的影响，同时由于保温风道32c同预热风道32a均是将热风沿管体表面吹散，因此保温风道32c吹出的热风能沿管体表面进行一定范围内的延长，使得其对管体表面的保温温度逐渐降低，使管体表面的温度能进行一定长度及时间内的维持，便于粘接层b的紧固粘接和与外包覆层13的紧固包覆作用。同理，预热通道32a也能在管体距离管口一定范围内就开始对管体进行逐渐升温预热的过程，实现对管体的缓慢预热的作用。较佳的，所述管口31的侧壁设置为同两侧对应的弧形导风片32相同弧度的弧面结构(图中320所示)，以使得预热风道32a和保温风道32c内的热风能以弧线方式吹扫到管体表面、并向管体两端吹出。

较佳的，在步骤3)中，外包覆设备同粘接层b的包覆设备结构相同。该步骤中的螺旋挤出机将聚乙烯和双抗专用料混合挤出后，通过环状内腔601内的真空环境将螺旋挤出机挤出的混合料吸入、并填充满整个环形空腔601，并通过粘接腔602将该粘接材料包覆粘接到管体上形成外包覆层13。

具体的，所述风冷装置包括用于所述复合管穿设、且具有内部储风腔401的风冷环4，所述风冷环4内壁环绕开设有与所述储风腔401贯通、且作用于所述复合管1径向圆周环绕面的环形风槽402，所述风冷环4一侧设有与所述储风腔401贯通的进风管5。风冷降温的作用为：在进风管5上连接风机(图中未示出)，为风冷环4的储风腔401内提供连续风源，储风腔401通过环形风槽402环绕吹扫在管体表面，对粘接后的外包覆层13及复合管1整体进行吹扫降温，使管体通过风冷环4后能尽快降低到常温状态，使复合管1能快速达到冷却后的强度，避免随后盘卷收集是管体相互之间的挤压变形问题。

较佳的，所述环形风槽402由将所述风冷环4内壁分割为依次朝向所述复合管1行进方向的第一环板4a和第二环板4b之间的空隙构成，所述第一环板4a相较于第二环板4b更靠近于所述风冷环4的外壁。其目的是：由于第一环板4a和第二环板4b存在高度落差，储风腔401中的风源通过环形风槽402吹出后，沿第一环板4a外表面朝向管体行进方向的反方向一侧吹出(如图7所示)，使风源能更有效的接触到管体表面，将管体的热量快速带走，达到快速降温的作用。

较佳的，所述第一环板4a设为朝向管体表面的弧形状结构，其目的是：将风源以弧线的方向吹出，在于管体表面接触后，将管体的热量朝向管体径向外侧吹出，实现将管体表面的热量能快速脱离管体(如图7中箭头d1所示)，避免管体表面的热量在通过风源吹扫时仍沿管体表面停留而不能将管体热量带走的问题，进而达到快速降温的作用。

本发明的原理是：本发明提供的煤矿用复合管采用有捻工业长丝缠绕成型，其具有重量轻、耐腐蚀等优良性能，极大地减小了管体的重量以及延长管体的使用周期，并且成型的复合管具有较高的形变特性，适用于井下复杂的管线走向，避免了采用高强度钢丝成型的管体在弯曲后容易断裂的问题。同时通过该煤矿复合管的生产工艺，实现通过采用有捻工业长丝缠绕成型时的紧固性，并同时保障管体不同结构层的材质具有较高的自身特性。

注：图中200所述均为相应状态下的管体。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种煤矿用复合管的生产工艺，所述复合管(1)从其管体内向管体外依次具有内衬层(11)、增强层(12)及外包覆层(13)，所述增强层(12)包括多层结构相同的缠绕层(a)，并且在相邻所述缠绕层(a)之间设有用于该相邻所述缠绕层(a)相互紧固的粘接层(b)，其中，所述生产工艺包括以下步骤：

1)通过螺旋挤出机将聚乙烯和双抗专用料按比例混合后，挤出成型所述内衬层(11)的管体；

2)将成型的所述内衬层(11)管体通过放卷机使该管体沿直线行进，在管体行进的过程中依次对每层所述缠绕层(a)缠绕之前均设有用于对该管体的第一加热装置；在完成每层所述缠绕层(a)缠绕之后，设有第二加热装置对缠绕后的管体进行加热，随后包覆所述粘接层(b)，包覆完后，循环前述缠绕所述缠绕层(a)，直至缠绕所需的缠绕层数、及包覆相应所需层数的所述粘接层(b)为止，成型中间管体；

所述第一加热装置为电灯烤箱(2)，包括具有中空穿孔的筒体(21)，所述筒体(21)沿管体的行进方向依次分割为预热段(21a)、加热段(21b)及保温段(21c)，并且所述加热段(21b)的宽度大于预热段(21a)和保温段(21c)的宽度，在该预热段(21a)、加热段(21b)及保温段(21c)内均沿周向在所述筒体(21)内壁间距布设有可调温的水平加热管(22)；

3)在中间管体上通过外包覆设备包覆所述外包覆层(13)，包覆完成后通过风冷装置进行风冷冷却，成型所述复合管(1)。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿用复合管的生产工艺，其特征在于：在步骤2)中，所述第二加热装置为沿管体周向表面间距布设的热风机(3)，每个所述热风机(3)均具有接近于管体表面的管口(31)，并且所有所述热风机(3)的所述管口(31)整体大致形成圆周加热面(301)。

3.根据权利要求2所述的一种煤矿用复合管的生产工艺，其特征在于：所述风冷装置包括用于所述复合管穿设、且具有内部储风腔(401)的风冷环(4)，所述风冷环(4)内壁环绕开设有与所述储风腔(401)贯通、且作用于所述复合管(1)径向圆周环绕面的环形风槽(402)，所述风冷环(4)一侧设有与所述储风腔(401)贯通的进风管(5)。

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