CN1276206C - 钢骨架增强复合聚合物管道接头及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钢骨架增强复合聚合物管道接头，包括管件体，管件体由聚合物内层壁、在聚合物内层壁上缠绕至少一层由左、右螺旋交叉缠绕形成网格的增加强度的钢丝骨架和聚合物外层壁构成，左、右螺旋交叉缠绕钢丝之间、钢丝骨架与聚合物内、外层壁之间通过对聚烯烃与金属表面有特别粘结性能的粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物相互牢固粘结在一起，聚合物内、外层壁之间通过粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物相互牢固粘结或熔融复合在一起，端口内壁周向布设有螺旋环状的电加热丝，电加热丝有正极和负极以轴向或径向的方式引出与基体上的接线柱连接，管道接头弯曲角度在0～180°之间，管道接头总长度为0.1～10米。该管道接头承压能力高，制造容易，生产成本低，与管材连接方便可靠。本发明还提供了这种管道接头的制造方法。

Description

钢骨架增强复合聚合物管道接头及其制造方法

技术领域：

本发明与塑料管道接头有关，特别与钢骨架增强复合聚合物管道接头及其制造方法有关。

背景技术：

以有孔洞的筒形钢骨架作为管壁中的增强体生产的钢骨架增强复合物管材，已在工程应用中成为重要的复合管道，这种管道比金属管道有好的防腐性能和卫生性能及更高的输送效率，比纯聚合物管有更好的强度和耐压能力，由于承压能力要求高，不能使用方便熔融连接的纯聚合物管件，必须使用钢骨架增强复合聚合物管件，特别是有孔洞的钢骨架增强的聚合物管件，这类管件既有较高承压能力，又有与管材同等的内外防腐能力和方便的熔融连接性能，但以前的钢骨架增强复合聚合物管件结构均是用带孔洞的钢板或钢丝缠绕焊接形成与管体形状相似的筒形钢骨架后再放到注塑机复合挤出聚合物形成管壁，筒形钢骨架焊接复杂，注塑复合后外露部分金属定位钉易锈蚀损坏，制造难度大，特别是制造大口径管件，需投资配置大型注塑机和模具，生产成本很高，另外，由于骨架是钢板和钢丝焊接成形的骨架，不能再热弯变形，制成的管道其钢骨架更不可能随聚合物连续体热弯变形，所以大于φ315直径的弯头管件无法用连续体与有孔骨架来生产和成型，并且以往的钢骨架增强复合聚合物管件与其它设备或管道连接是用结构复杂而庞大的有孔法兰或有斜坡凸台的法兰，通过有孔法兰或有凸台的法兰，实现与各种设备和管件甚至非标准件的连接。

发明内容：

本发明的目的是为了克服以上不足，提供一种承压能力高、能够热弯成型的由螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材制成的并能用安全、可靠的电热融熔方式与管材连接的钢骨架增强复合聚合物管道接头。

本发明的另一个目的是提供一种钢骨架增强复合聚合物管道接头的制造方法。

本发明的目的是这样来实现的：

本发明钢骨架增强复合聚合物管道接头，包括管件体，管件体由聚合物内层壁、在聚合物内层壁上缠绕至少一层由左、右螺旋交叉缠绕形成网格的增加强度的钢丝骨架和聚合物外层壁构成，左、右螺旋交叉缠绕钢丝之间、钢丝骨架与聚合物内、外层壁之间通过对聚烯烃与金属表面有特别粘结性能的粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物相互牢固粘结在一起，端口内壁周向布设有螺旋环状的电加热丝，电加热丝有正极和负极以轴向或径向的方式引出与管件体上的接线柱连接，钢丝层之间不焊接，增加钢丝层数，可提高管道接头承压能力，钢丝骨架内外表面有粘结剂层或粘结剂与聚合物的共混物的复合物层，钢丝骨架表面通过粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物增加了复合物层，可以使钢丝骨架表面与聚合物表面牢牢复合在一起成为真正意义上的复合材料，可以更加增强管件的承压能力，特别是管件的轴向抗拉力强度的提高，也可以增加与管材的连接强度，管件端口内壁周向布设有螺旋环状的电加热丝，使该管件与管材的连接更方便和可靠。该管件中钢丝骨架没有焊接结构，在聚合物连续体内通过粘结剂相互牢固粘结，因此通过加热可将其任意变形弯曲形成各种角度的弯头，聚合物连续管件体为交联聚乙烯或硅烷交联聚乙烯或非交联耐高温聚乙烯制成，采用交联聚乙烯或硅烷交联聚乙烯或非交联耐高温聚乙烯，可以将此类管道用于较高温度领域和更宽的工程领域，有更高价值的应用。

上述的管件体聚合物内、外层壁之间通过粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物相互牢固粘结或熔融复合在一起.，使钢丝骨架、内、外层聚合物牢牢复合在一起成为真正意义上的复合管件。

上述的管件体端口内壁周向布设的螺旋环状的电加热丝外周包覆有对聚烯烃与金属表面有特别粘结性能的粘结剂层或粘结剂与聚合物的共混物的复合层，电热丝有此复合层可以将电热丝与聚合物连续体和管材的连续体更好的熔接为一体，可以防止腐蚀性介质在高压力时随电热丝与聚合物复合的界面渗漏，若管材与管件的聚合物材料有差异时，可以通过选择粘结剂与聚合物混合物来实现和改善熔接性能，可以扩大钢骨架增强复合管的工程应用范围。

上述的管件体形状为弯头，管件体是由螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材加热后至使聚合物可以热变形且未焊接的钢丝网格可以在连续体中滑动变形弯曲后冷却定型而成，弯曲后外侧钢丝交叉网格间隔大于内侧的钢丝交叉网格间隔。

上述的管道接头弯曲角度在0～180°之间，管道接头总长为0.1～10米，10米长的管道弯头是过去传统的钢骨架增强复合聚合物管道接头根本做不到的，并可根据施工现场需要而弯曲，弯曲后外侧钢丝交叉网格间隔较大、而内侧的钢丝交叉网格间隔较小。

上述的粘结剂是乙烯-马来酸酐接枝共聚物或丙烯-马来酸酐接枝共聚物。

上述的粘结剂是乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)或乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物(EMAA)。

本发明钢骨架增强复合聚合物管道接头的制造方法是在挤出机挤出的管道接头的聚合物内层壁上用钢丝缠绕机构螺旋缠绕由至少一层左、右螺旋交叉缠绕形成网格的增加强度的钢丝骨架，在钢丝骨架表面涂覆一层粘结剂，用另至少一台挤出机机构在缠有钢丝的内层壁上挤出复合聚合物形成管道接头的外层壁，两端切割平整，可用聚合物封闭切割的断面，再用电加热丝布线装置先对接头端口内孔修圆，用切槽刀头在修圆的内孔表面作螺旋翻槽运动，电加热丝随刀头的运动被埋入槽底，再用切槽刀头的后角圆凸部分将翻起的塑料压平整，将电加热丝盖上，电加热丝的两端与基体上的接线柱连接，从而制得带有电热丝的钢骨架增强复合聚合物管道接头。

上述的方法中，在缠有钢丝的内层壁上挤出复合聚合物形成管道接头的外层壁，外层壁是由两层构成，其内层是粘结剂层，将钢丝骨架包覆并粘结，同时将外层壁与内层壁外表面粘结或熔接在一起，粘结剂层是乙烯-马来酸酐接枝共聚物或丙烯-马来酸酐接枝共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)或乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物(EMAA)或EVA及其与聚合物的共混物。

上述的方法中，为了保证钢丝与内外层壁的连续体有很好的结合强度，钢丝缠绕前对其表面用乙烯-马来酸酐接枝共聚物或丙烯-马来酸酐接枝共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)或乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物(EMAA)组成的乳化液或粘结膜或粘结粉浸涂或喷涂或涂覆一层粘结剂。

上述的方法中，为了保证内外层壁之间有很好的结合强度，在挤出管道接头的聚合物内层壁时同时在其表面共挤出一层由乙烯-马来酸酐接枝共聚物或丙烯-马来酸酐接枝共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)或乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物(EMAA)或EVA及其与聚合物的共混物组成的粘结剂，并在挤出复合外层壁同时在外层壁的内表面共挤出一层粘结剂，使内、外层之间更易熔接或粘结成为一体。

上述的方法中，电加热丝布线装置中的刀头是在电机或手动手摇手轮以及丝杆螺母的带动下作螺旋进给运动，刀头上有电加热丝的过线孔。

上述的方法中，将管件体在热油浴中或热介质中加热至聚合物管的粘流态以下、玻璃化态以上的温度，特别是在未焊接钢丝网格可以随聚合物连续体热变形并在连续体中可以滑动的温度区间，对管件体进行热弯变形，再经冷却定型成为弯头管件，这种制造方法使生产大口径带钢骨架增强的弯头管件成为可行，而采用钢板孔网复合塑料管材或径向钢丝加纬向钢丝焊接为筒形骨架后用挤出机制成的复合塑料管材用本发明方法只能生产直通管接头，因为骨架是钢板和钢丝焊接成形的骨架，不能再热弯变形，制成的管道其钢骨架更不可能随聚合物连续体热弯变形，

本发明钢骨架增强复合聚合物管道接头承压能力高，可利用螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材制备，加热后弯曲而成弯头，管道接头弯曲角度在0～180°之间，管道接头总长度为0.1～10米。该管道接头承压能力高，制造容易，生产成本低，与管材连接方便可靠，不用单独制造结构复杂的筒形焊接钢骨架，也不用大型注塑机和模具，生产成本很低。采用本发明方法可制造出上述的钢骨架增强复合聚合物管道接头。

附图说明：

图1为本发明形状为直通接头结构示意图。

图2为图1中管件体内、外层壁间的局部放大图。

图3为图1中管件体内、外层壁间的另一局部放大图。

图4为图1中螺旋缠绕钢丝增强体的交叉缠绕示意图。

图5为螺旋缠绕钢丝表面有粘结剂层的钢丝骨架结构示意图。

图6为本发明形状为直通接头另一结构示意图。

图7为本发明形状为直通接头再一结构示意图。

图8为图7中管件体内、外壁间的局部放大图。

图9为图7中管件体内、外壁间的另一局部放大图。

图10为利用螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材加热后弯曲而成弯头接头结构示意图。

图11为本发明利用螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材加热后弯曲而成180°(U字形)弯头形状结构示意图。

图12为本发明钢骨架增强复合聚合物管道接头的制造设备示意图。

图13为在管件体端头埋入电热丝的装置示意图。

图14为图13中的局部放大图。

图15为埋入电热丝过程图1。

图16为埋入电热丝过程图2。

图17为本发明利用螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材加热后弯曲而成弯头的制造方法示意图。

具体实施方式：

实施例1：

图1-图5给出了本发明实施例1结构示意图。参见图1、图2，在直通管件体1中有外层壁2和内层壁3，有由左、右螺旋缠绕钢丝增强体4形成的有孔网格的钢丝骨架5，有被埋设于端口内壁周向的螺旋环状的电加热丝7，两个电加热丝7以径向的方式引出与管件体上的两个正极和负极接线柱6连接，钢丝层之间、钢丝骨架与聚合物内、外层壁之间是通过粘结剂8粘结而成。也可如图3所示在内层壁外表面有能与外层壁牢固粘结的粘结剂层9。

图4是管件体内部左右螺旋缠绕钢丝增强体5的交叉缠绕结构示意图。如图5所示，螺旋缠绕钢丝表面有粘结剂8。

实施例2：

图6给出了本实施例2图。本实施例2基本与实施例1同，不同处是用聚合物11封闭切割的断面，一个电加热丝7以径向的方式引出分别与基体上两端的正极和负极接线柱6连接。

实施例3：

图7～图9给出了本实施例3图。本实施例3基本与实施例1同，不同处是如图8所示在外层壁2的内表面共挤出一层粘结剂层10将钢丝骨架包覆，也可如图9所示在内层壁外表面还有能与外层壁牢固粘结的粘结剂层9。

实施例4：

图10给出了本实施例4图。本实施例2基本与实施例1同。不同处是聚合物连续管件体1是利用左、右螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材加热后弯曲而成弯头形状的结构。管道接头总长可达10米，这是过去传统的钢骨架增强复合聚合物管道接头根本做不到的，并可根据施工现场需要而弯曲，弯曲后外侧钢丝交叉网格间隔增大、而内侧的钢丝交叉网格间隔减小。该管件中钢丝骨架没有焊接结构，在聚合物连续体内通过粘结剂相互牢固粘结，因此通过加热可将其任意变形弯曲形成各种角度的弯头。

实施例5：

图11给出了本实施例5图。本实施例5基本与实施例4同，不同处是管件体1是利用螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材弯曲后成180°U字型弯头形状的结构。

图12～16为本发明钢骨架增强复合聚合物管道接头的制造设备示意图。

参见图12，从内层壁挤出机12中挤出并经过真空定径冷却机构13形成内层壁管，在挤出管道接头的聚合物内层壁时同时用一台粘结剂挤出机14在其表面共挤出一层由EVA或乙烯-马来酸酐接枝共聚物组成的粘结剂，用钢丝缠绕机构15在其外表面左右螺旋缠绕表面带有粘结剂层的钢丝，经外层壁复合装置16在其表面复合一层外层壁，并经过真空定径冷却装置17、牵引切割装置18将其切割成一段段所需管接头长度，将切割下来的接头胚管固定在夹19具上(参见图13)，利用电热丝布线装置11，修圆刀头26将管件体内孔修圆(参见图14)，刀杆20在刀杆转动电机21和进给电机22、丝杆23联动下在接头端口内表面作螺旋切槽运动，电热丝通过刀杆过线孔进入切槽刀头后部，切槽刀头将内孔表面塑料切槽翻开，电热丝跟随其后被埋在槽27底(参见图15)，利用刀后背园凸部份28将被翻开的塑料重新压下去将电热丝埋入塑料之中(参见图16)，电热丝两头与接线拉连好，制成钢骨架增强复合聚合物管道接头。

图12～图13中序号29、30、31、32、33、34、35分别为冷却水箱、内层壁牵引机、内层壁管、加热装置、传动箱、放线架、钢丝粘结剂涂覆装置。

图17为本发明利用螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材加热后弯曲而成弯头的制造方法示意图，将螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材放到热介质箱中用加热介质加热至聚合物管的粘流态以下、玻璃化态以上的温度，特别是在未焊接钢丝网格可以随聚合物连续体热变形并在连续体中可以滑动的温度区间，利用弯曲工装36对管体进行热弯变形，再经冷却定型成为弯头管件，再用电热丝布线装置在接头两端口内表面将电热丝埋入塑料之中，制成带电热丝的钢骨架增强复合聚合物弯头接头。图中序号37、38、39、分别为热介质箱、加热介质、被弯接头。

上述各实施例是对本发明的上述内容作进一步的说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。凡基于上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

Claims (13)

1、钢骨架增强复合聚合物管道接头，包括管件体，管件体由聚合物内层壁、在聚合物内层壁上缠绕至少一层由左、右螺旋交叉缠绕形成网格的增加强度的钢丝骨架和聚合物外层壁构成，其特征在于左、右螺旋交叉缠绕钢丝之间、钢丝骨架与聚合物内、外层壁之间通过粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物相互牢固粘结在一起，端口内壁周向布设有螺旋环状的电加热丝，电加热丝有正极和负极以轴向或径向的方式引出与基体上的接线柱连接。

2、如权利要求1所述的钢骨架增强复合聚合物管道接头，其特征在于聚合物内、外层壁之间通过粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物相互牢固粘结或熔融复合在一起.

3、如权利要求1或2所述的钢骨架增强复合聚合物管道接头，其特征在于端口内壁周向布设的螺旋环状的电加热丝外周包覆有对聚烯烃与金属表面有特别粘结性能的粘结剂层或粘结剂与聚合物的共混物的复合层。

4、如权利要求1或2所述的钢骨架增强复合聚合物管道接头，其特征在于管件体的形状为弯头的管件体是由螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材加热后至使聚合物热变形且钢丝网格在连续体中滑动变形弯曲后冷却定型而成，弯曲后外侧钢丝交叉网格间隔大于内侧的钢丝交叉网格间隔。

5、如权利要求4所述的钢骨架增强复合聚合物管道接头，其特征在于管道接头弯曲角度在0～180。之间，管道接头总长度为0.1～10米。

6、如权利要求1和2所述的钢骨架增强复合聚合物管道接头，其特征在于所述粘结剂是乙烯-马来酸酐接枝共聚物或丙烯-马来酸酐接枝共聚物。

7、如权利要求1和2所述的钢骨架增强复合聚合物管道接头，其特征在于所述粘结剂是乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物。

8、如权利要求1所述的钢骨架增强复合聚合物管道接头的制造方法，其特征在于在挤出机挤出的管道接头的聚合物内层壁上用钢丝缠绕机构螺旋缠绕由至少-层左、右螺旋交叉缠绕形成网格的增加强度的钢丝骨架，其交叉缠绕接触点不经焊接，在钢丝骨架表面涂覆一层粘结剂，用另至少一台挤出机机构在缠有钢丝的内层壁上挤出复合聚合物形成管道接头的外层壁，两端切割平整，再用电加热丝布线装置先对接头端口内孔修圆，再用切槽刀头在修圆的内孔表面作螺旋翻槽运动，电加热丝随刀头的运动被埋入槽底，再用切槽刀头的后角圆凸部分将翻起的塑料压平整，将电加热丝盖上，电加热丝的两端与管件体上的接线柱连接，从而制得带有电热丝的钢骨架增强复合聚合物管道接头。

9、如权利要求8所述的钢骨架增强复合聚合物管道接头的制造方法，其特征在于在缠有钢丝的内层壁上挤出复合聚合物形成管道接头的外层壁，外层壁是由两层构成，其内层是粘结剂层，将钢丝骨架包覆并粘结，同时将外层壁与内层壁外表面粘结或熔接在一起，粘结剂层是乙烯-马来酸酐接枝共聚物或丙烯-马来酸酐接枝共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物或马来酸酐接枝共聚物及其与聚合物的共混物。

10、如权利要求8所述的钢骨架增强复合聚合物管道接头的制造方法，其特征在于钢丝缠绕前对其表面用乙烯-马来酸酐接枝共聚物或丙烯-马来酸酐接枝共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物组成的乳化液或粘结膜或粘结粉浸涂或喷涂或涂覆一层粘结剂。

11、如权利要求8所述的钢骨架增强复合聚合物管道接头的制造方法，其特征在于在挤出管道接头的聚合物内层壁时同时在其表面共挤出一层由乙烯-马来酸酐接枝共聚物或丙烯-马来酸酐接枝共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物或马来酸酐接枝共聚物及其与聚合物的共混物组成的粘结剂，并在挤出复合外层壁同时在外层壁的内表面共挤出一层粘结剂，使内、外层之间更易熔接或粘结成为一体。

12、如权利要求8所述的钢骨架增强复合聚合物管道接头的制造方法，其特征在于电加热丝布线装置中的刀头是在电机或手动手摇手轮以及丝杆螺母的带动下作螺旋进给运动，刀头上有电加热丝的过线孔，管接头以机械夹紧的方式固定。

13、如权利要求8所述的钢骨架增强复合聚合物管道接头的制造方法，其特征在于将管件体在热油浴中或热介质中加热至聚合物管的粘流态以下、玻璃化态以上的温度，特别是在未焊接钢丝网格随聚合物连续体热变形并在连续体中滑动的温度区间，对管体进行热弯变形，再经冷却定型成为弯头管件。

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