CN1329539A - 螺旋缠绕式管及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种螺旋缠绕式热塑性管及其制造方法和设备。本发明的方法的特征在于以下步骤:通过一个挤压台(20)送进柔性的、细长的型面(2),在所述挤压台(20)中,型面沿其整个周边(4)覆盖有一个可焊的热塑性材料外层(3);随后,将型面(2)按螺旋圈(5、6)缠绕在一个转筒(30)上以便形成管子(1),同时来自挤压台的所述外层(3)保持着使热塑性材料可焊的温度,最后缠绕的螺旋圈(5)的型面(2)被焊接到下一个螺旋圈(6)的型面(2)上,从而使得沿型面(2)的所有邻接边缘表面(8)都形成焊缝(7)。

Description

螺旋缠绕式管及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种螺旋缠绕式热塑性管及其制造方法和设备。
现有技术
已知的方法有利用绕成螺旋线状并且彼此重叠起来的型材制造螺旋缠绕式热塑性管。已知的方法还有利用螺旋形空心型面(profiles)来制造螺旋缠绕式热塑性管。
排水用的螺旋缠绕式管或此处所述的这种热塑性管可以方便地用作例如大型管道系统的检修孔，或者用作例如停车场和机场的通风管。
螺旋缠绕式热塑性管的一个优点是，它们的制造方法所需的投资成本比其它制造方法低，因此这种管子可以进行小批量生产而仍可以保持赢利。
欧洲专利说明书EP-0 429 506 B1中描述了一种利用热塑性空心型面制造的螺旋缠绕式管，通过加入型面之间的某种材料而将其焊接在一起形成管子。专利EP-0 429 506 B1中的螺旋缠绕式管存在的一个问题是，从泄漏方面来看，它对焊缝中的缺陷非常敏感。只要焊缝的一个位置处有毛孔或者其它缺陷，就会发生泄漏。由于焊缝只有在管子投入使用时产生的应力作用下才可会破裂，因而焊缝中的这些缺陷也难以在交付前进行的密封试验中进行检测。
一种解决专利EP-0 429 506 B1中所述这种管子中存在的上述密封问题的已知方法如欧洲专利说明书EP-0 333 061 B1中所述。根据该专利说明书，空心型面成螺旋形地缠绕在一个常规非螺旋缠绕式热塑性管上。由于热塑性内管中没有任何焊缝，因此所制得的密封管能够保持密封性，而不管螺旋缠绕式空心型面之间的焊缝中存在的任何微小缺陷。然而，专利EP-0 333 061 B1的管子的一个缺点是，由于增加了为取得良好的利润率本身就需要进行大批量生产的常规型内管，因此螺旋缠绕式热塑性管所实现的低投资成本的所带来的利益就会部分损失。
一种用于制造此处所讨论的这种螺旋缠绕式热塑性管的方法如芬兰专利申请No.921967中所述。在该专利申请书中描述了一种焊接方法，利用这种方法，在用热空气将待要焊接在一起的型面表面加热至所需温度的同时，将矩形横截面的热塑性空心型面成螺旋形地缠绕在一个焊接鼓筒上，然后通过位于紧靠焊接位置附近的挤压机喷嘴将焊接材料沿着沿型面表面的每个边缘的两个焊道挤压至加热过的型面表面上。随后，利用位于焊接鼓筒附近的压辊将覆盖着焊接材料的空心型面型材压在一起，从而在邻接的空心型面圈之间形成双层缝。芬兰专利申请No.921967的方法的一个缺点是它需要一个结构复杂因而价格昂贵的挤压机喷嘴，以便能够在紧靠于将型面焊接在一起的焊接位置之前的狭小空间内将所需的焊接材料喷放至恰当的位置上。这种方法的另一个缺点是，由于彼此靠着的型面表面并没有全部相互焊接在一起，因而在邻接的空心型面圈之间形成的双层缝增大了管子中发生泄漏的危险性。
发明描述
本发明通过提供一种根据权利要求11的螺旋缠绕式热塑性管、一种根据权利要求1的用于制造所述管子的方法、以及一种根据专利要求10的用于制造所述管子的设备，从而解决了上述问题。这样，就提供了一种用于制造螺旋缠绕式热塑性管的方法，这种方法的特征特别是在于：
-通过一个挤压台送进柔性的、细长的型面型材，在该挤压台中，在加热型面的同时，将一个可焊的热塑性材料外层沿型面的整个周边覆盖于该型面上；然后
-将型面成螺旋形地缠绕在一个转筒上以便形成管子，同时来自挤压台的所述外层保持着使热塑性材料可焊的温度，最后缠绕的一圈螺旋焊接到下一个螺旋圈的型面上，从而使得沿型面的所有邻接边缘表面都形成焊缝。
在本发明的一个有利的实施方案中，挤压台与所述鼓筒隔开一定距离。有利的是，管子型面是横截面为矩形或菱形的挤压空心型面。
根据本发明的方法的另一个有利的实施方案，将一层热塑性材料的带状密封薄膜成螺旋形地缠绕在鼓筒与螺旋缠绕式型面之间，从而使得密封薄膜覆盖着在螺旋缠绕过程中在型面之间形成的焊缝。
优选地，多层所述密封薄膜成螺旋形地缠绕在鼓筒与螺旋缠绕式型面之间。层数可以在两层到六层之间，优选为四层。
有利的是，在螺旋缠绕过程中，通过利用紧靠在所述鼓筒附近的加热设备将密封薄膜加热到焊接温度，从而将密封薄膜焊接到型面型材的朝向管子中心的这些表面上。本发明还包括一种用于根据上述本发明的方法生产螺旋缠绕式热塑性管的设备。特别是，这种设备的特征在于挤压台包括一个挤压机和一个十字头，其中挤压机的进给方向相对于型面的进给方向成一定角度，而十字头包括一个适用于将材料覆盖于型面的整个外表面上的挤压工具。在本发明的一个有利的实施方案中，挤压机的进给方向基本与型面的进给方向成直角。
本发明还包括一种根据所述的方法生产的螺旋缠绕式热塑性管。这种管子包括一个成螺旋形缠绕的型面(优选横截面为矩形或菱形的挤压制得的空心型面)，其中管子的型面的螺旋圈通过焊缝连接在一起。另外，特别是，这种管子的特征在于焊缝覆盖着型面的全部邻接边缘表面，并且一个成螺旋形缠绕的带状密封薄膜贴靠在型面的朝向管子中心的那些表面上，从而密封薄膜覆盖着型面之间的焊缝。
密封薄膜优选地焊接于型面的朝向管子中心的那些表面上。在螺旋缠绕式管的纵向上，密封薄膜的宽度优选地大于或等于型面的宽度。
本发明的其它实施方案和特征在对优选实施方案的以下描述中和所附权利要求中进行描述。
总之，本发明使得可以比已知的现有技术以更加节省成本的方式生产螺旋缠绕式热塑性管。
附图简述
在下文中参照附图根据示例性实施方案对本发明进行描述，图中：
图1所示为本发明的用于生产螺旋缠绕式热塑性管的设备的概略侧视图；
图2所示为图1中的设备的概略俯视图；
图3所示为沿挤压台的十字头剖开的概略剖面图；
图4所示为本发明的一个优选实施方案的螺旋缠绕式热塑性管剖开的剖面图；
图5所示为本发明的螺旋缠绕式热塑性管的壁部的断开剖面图，带状密封薄膜缠绕在其中并覆盖住自身；
图6所示为与图5相似的剖面图，示出了一个密封薄膜成螺旋形缠绕从而使薄膜的边缘相互贴靠而不相互覆盖；
图7所示为本发明的螺旋缠绕式热塑性管的壁部的剖面图，其中沿着螺旋缠绕式管的纵向上，密封薄膜的宽度为型面宽度的四倍；而
图8所示为与图7相似的剖面图，但是其中有四层密封薄膜覆盖在型面上。
优选实施方案描述
在图1中概略示出了本发明的用于生产螺旋缠绕式热塑性管的一种设备。管子概括地用参考数字1来标明。图2为图1的设备的俯视图。在此处所示的本发明的设备的优选实施方案中，横截面为矩形或菱形的挤压而成的空心型面2通过一个安装在轴26上的存储卷筒25来送进。如前所述，型面2由适用于此用途的热塑性材料制成，如聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯或聚乙烯。所述的热塑性材料中可与纤维掺合剂或其它添加剂一起使用或者单独使用。塑料中的聚合体链可以取向为某个特定方向，或者也可以为交联聚合体链，如交联聚乙烯(PEX)。型面具有足够大的柔性从而使其可以缠绕在鼓筒上。
型面2利用一个牵拉装置27从存储卷筒25上拉出，在所示的实例中，牵拉装置27包括两个传送带28、29，型面2从这两个传送带28、29之间沿进给方向24送进至挤压台20。挤压台20包括一个常规型挤压机22，根据本发明，挤压机22的进给方向23基本上与型面2的进给方向24成直角。挤压机22带有一个十字头25。图3示出了包括于所述十字头25中的挤压工具26。图3中所示的视图为沿图1中的直线III-III剖开的挤压工具26的概略剖面图。挤压工具26具有一个通道32，型面2沿进给方向24通过该通道32。通道32的尺寸大小使得当型面2通过工具26时，在型面2周围形成一个槽道33。
型面2在工具通道32中的位置通过定位装置(图中未示出)按照已知的方法非常精确地进行调节，从而使得槽道33的宽度、即型面2的外表面14与通道32的壁34之间的距离在环绕着型面2的方向上保持相同。在型面2通过工具26送进时，热塑性塑料沿箭头36所指的方向从挤压机22中挤出，通过输送管道37进入环绕着型面2形成的槽道33，从而使得型面2的整个外表面14即其整个周边4覆盖有一个可焊热塑性材料外层。因此这个外层的宽度与图3中的槽道33的宽度一致，在图5至8中用参考数字3标明，可以看得非常清楚。外层3可以包括与型面2相同种类的热塑性材料，或者可以包括具有适用性能的其它热塑性塑料。例如，外层3的材料可以根据可焊性和耐磨性最佳的角度来选择，而型面2的材料则可以根据使得管子1的环向刚性最佳的角度来选择。从图2中可以看出，挤压机22的进给方向23相对于型面2的进给方向24成一定角度。在图中所示的优选实施方案中，挤压机22的进给方向23也是基本上与型面2的进给方向24成直角。
在挤压台20中的型面2已经覆盖上可焊热塑性材料外层3之后，它就按螺旋圈5、6缠绕在转筒30上以便形成管子1。当型面2到达鼓筒30时，它仍然保持着从挤压台20中带来的温度，从而使热塑性材料保持可焊。型面2的刚刚缠绕在鼓筒30上的那部分、即最新缠绕的螺旋圈5焊接到处于型面2的最靠近所述最新缠绕的螺旋圈5的螺旋圈6的那部分上，并使得沿着型面2的整个邻接边缘表面上都会形成焊缝7。应当指出，在接触时，螺旋圈5、6之间的焊缝7在边缘表面8之间就会直接产生，因为上文中已经提到，型面2的外层3仍然保持着从挤压台20带来的焊接温度。因此就不需向焊缝7中加入焊接材料。
图4所示为本发明的一个螺旋缠绕式热塑性管。管子被剖开以便示出型面2的横截面。
从图1和图2中可以看出，挤压台20与所述鼓筒30隔开一定距离。从图1中可以看出，鼓筒30沿着箭头39所示的方向绕轴38转动。
在本发明的一个优选实施方案中，一层热塑性材料的带状密封薄膜9成螺旋形地缠绕在鼓筒30与螺旋缠绕式型面2之间，从而使得密封薄膜9覆盖着在螺旋缠绕过程中在型面2之间形成的焊缝7。密封薄膜从一个绕轴41转动的存储卷筒40送进到鼓筒30。然而，在另一个实施方案中(图中未示出)，密封薄膜9可以直接从生产它的工作台上送进。密封薄膜9的材料优选采用针对型面2提到的热塑性材料中的一种。
在这个优选实施方案中，在螺旋缠绕过程中，通过利用紧靠在所述鼓筒30附近的加热装置35将密封薄膜9加热到焊接温度，从而将密封薄膜9焊接到型面2的朝向管子1中心的那些表面13上。加热装置35如图1中所示，在该实例中，它包括一个用于将热空气向外吹向密封薄膜9的喷嘴42。热空气在图中用波状线43示意性地标明。在所示的实例中，喷嘴42还将热空气吹向鼓筒30以便对鼓筒30进行预热。在另外的实施方案(图中未示出)中，加热装置35可以不用热空气来加热密封薄膜9，而是利用微波、红外加热或常规加热元件进行加热。
图5所示为管子1的壁的一部分的剖面图。根据上文所述，密封薄膜9位于型面2的朝向管子1中心的那些表面13上。管子1的中心在图中并未示出，但认为是处在图的下边缘的下方。从图中还可以看出，优选实施方案中的密封薄膜9成螺旋形地缠绕在型面2的朝向管子1中心的那些表面13上，并且使得邻接的螺旋圈11、12在一个重叠部分15处部分彼此重叠在一起。重叠部分提供了防止泄漏的双重保证，因为如上所述，密封薄膜9还覆盖在型面2之间的焊缝7上。
然而，图6示出了另一个实施方案，其中密封薄膜9的邻接螺旋圈11、12沿边界线16彼此抵靠而没有相互重叠。
带状密封薄膜9的厚度介于0.1毫米至0.5毫米之间，优选为0.2毫米。由于密封薄膜9与型面2沿管子1径向的高度相比非常薄，因此在鼓筒30与螺旋缠绕式型面2之间优选地缠绕着所述密封薄膜9的多个层10。层10的数目优选地介于二到六层之间，在一个优选实施方案中，有四层10的密封薄膜9成螺旋形地缠绕在鼓筒30与型面2之间。图8示出了带有四层10的密封薄膜9的管子1。如图中所示，密封薄膜9的不同螺旋圈之间的边界线16的位置使得不同层10之间彼此重叠。
在螺旋缠绕式管1的纵向上，密封薄膜9的宽度大于或等于型面2的宽度。从图5、6、7、和8中可以看出其比值。图7所示为管壁的剖面图，其中，在一个实施方案中，在螺旋缠绕式管1的纵向上，密封薄膜9的宽度为型面的宽度的四倍。
本发明并不限于上文中所述和附图中所示的实施方案，而是可以在所附权利要求的范围内进行各种变化。例如，型面2可以直接从制造它的挤压台上送进，而不是如图1中所示的从存储卷筒25上送进。当然也可以选用除了所述热塑性材料之外的其它热塑性材料。

Claims (22)

1.用于制造螺旋缠绕式热塑性管(1)的方法，其特征在于以下步骤：
-通过一个挤压台(20)送进柔性的、细长的型面(2)，在所述挤压台(20)中，在加热该型面的同时，将一个可焊的热塑性材料外层(3)沿其整个周边(4)覆盖于该型面(2)上；然后
-将型面(2)按螺旋圈(5、6)缠绕在一个转筒(30)上以便形成管子(1)，同时来自挤压台(20)的所述外层(3)保持着使热塑性材料可焊的温度，最后缠绕的螺旋圈(5)的型面(2)被焊接到下一个螺旋圈(6)的型面(2)上，从而使得沿型面(2)的所有邻接边缘表面(8)都形成焊缝(7)。
2.权利要求1的方法，其特征在于挤压台(20)与所述鼓筒(30)隔开一定距离。
3.权利要求1或2的方法，其特征在于型面(2)是横截面为矩形或菱形的挤压空心型面。
4.上述权利要求中一项或多项的方法，其特征在于热塑性材料的带状密封薄膜(9)成螺旋形地缠绕在鼓筒(30)与螺旋缠绕式型面(2)之间，从而使得密封薄膜(9)覆盖着在螺旋缠绕过程中在型面(2)之间形成的焊缝(7)。
5.权利要求4的方法，其特征在于多层(10)的所述密封薄膜(9)成螺旋形地缠绕在鼓筒(30)与螺旋缠绕式型面(2)之间。
6.权利要求5的方法，其特征在于两到六层(10)的密封薄膜(9)成螺旋形地缠绕在鼓筒(30)与螺旋缠绕式型面(2)之间。
7.权利要求5或6的方法，其特征在于四层(10)的密封薄膜(9)成螺旋形地缠绕在鼓筒(30)与螺旋缠绕式型面(2)之间。
8.权利要求5、6或7的方法，其特征在于密封薄膜(9)成螺旋形缠绕，从而使得邻接的螺旋圈(11、12)部分相互重叠在一起。
9.权利要求4的方法，其特征在于通过利用紧靠在所述鼓筒(30)附近的加热设备(35)将密封薄膜(9)加热到焊接温度，从而将所述密封薄膜(9)焊接到型面(2)的朝向管子(1)中心的那些表面上。
10.用于根据上述权利要求中的一项或多项的方法生产螺旋缠绕式热塑性管(1)的设备，其特征在于所述挤压台(20)包括一个挤压机(20)和一个十字头(25)，其中挤压机(22)的进给方向(23)相对于型面(2)的进给方向(24)成一定角度，而十字头(25)包括一个适用于将材料覆盖于型面的整个外表面(14)上的挤压工具(26)。
11.权利要求10的用于生产螺旋缠绕式热塑性管的设备，其特征在于挤压机(22)的进给方向(23)基本上与型面(2)的进给方向(24)成直角。
12.包括一个螺旋缠绕式型面的螺旋缠绕式热塑性管(2)，其中管子型面(2)的螺旋圈(5、6)通过焊缝(7)连接在一起，其特征在于
-所述焊缝(7)覆盖着型面(2)的全部邻接边缘表面(15)；
-一个成螺旋形缠绕的带状密封薄膜(9)贴靠在型面(2)的朝向管子(1)中心的那些表面(13)上，从而使密封薄膜(9)覆盖在型面(2)之间的焊缝(7)上。
13.权利要求12的螺旋缠绕式热塑性管(2)，其特征在于密封薄膜(9)焊接于型面(2)的朝向管子(1)中心的那些表面(13)上。
14.权利要求12的螺旋缠绕式热塑性管(1)，其特征在于在螺旋缠绕式管的纵向上，带状密封薄膜(9)的宽度大于或等于型面(2)的宽度。
15.权利要求12的螺旋缠绕式热塑性管(1)，其特征在于在螺旋缠绕式管(1)的纵向上，带状密封薄膜(9)的宽度为型面(2)宽度的四倍。
16.权利要求12至15中一项或多项的螺旋缠绕式热塑性管(1)，其特征在于多层(10)的所述密封薄膜(9)成螺旋形地缠绕在鼓筒(30)与螺旋缠绕式型面(2)之间。
17.权利要求16的螺旋缠绕式热塑性管(1)，其特征在于两到六层(10)的密封薄膜(9)成螺旋形地缠绕在鼓筒(30)与螺旋缠绕式型面(2)之间。
18.权利要求16或17的螺旋缠绕式热塑性管(1)，其特征在于四层(10)的密封薄膜(9)成螺旋形地缠绕在鼓筒(30)与螺旋缠绕式型面(2)之间。
19.权利要求12至18中的一项或多项的螺旋缠绕式热塑性管(1)，其特征在于带状密封薄膜(9)成螺旋形地缠绕，从而使得邻接的螺旋圈(11、12)部分相互重叠在一起。
20.权利要求12至19中一项或多项的螺旋缠绕式热塑性管(1)，其特征在于带状密封薄膜(9)的厚度介于0.1毫米至0.5毫米之间。
21.权利要求20的螺旋缠绕式热塑性管(1)，其特征在于带状密封薄膜(9)的厚度为0.2毫米。
22.权利要求12至21中一项或多项的螺旋缠绕式热塑性管(1)，其特征在于型面(2)包括横截面为矩形或菱形的挤压空心型面。
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