CN207195865U - 带互嵌式承插口的缠绕双结构壁塑料排水管 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带互嵌式承插口的缠绕双结构壁塑料排水管，由内壁、肋管、外壁组成。内壁构成管材基本的过水断面和支撑结构壁的骨架，螺旋状肋管和波纹状外壁共同组成用于增强管材强度的结构壁，内壁、肋管、外壁之间塑料熔融为一体，限制了受力时内壁和外壁之间的位移，构成一个整体圆环框架结构的组合截面。通过合理设置管道管壁结构，提高了管材的环刚度和抗弯性能，制作相同的环刚度管材使用的塑料材料更少，减低管材成本。承插接口采用互嵌式结构，插口的锚榫勾住承口的锚固环，承口和插口相互卡住锁死，有效地保证接口的密闭性能。

Description

带互嵌式承插口的缠绕双结构壁塑料排水管

技术领域

本实用新型涉及一种带互嵌式承插口的缠绕双结构壁塑料排水管，特别涉及一种增强型塑料排水管。

背景技术

埋地塑料排水管具有内壁光滑摩阻力小、接口严密不渗漏、耐腐蚀性能好等优点，广泛应用在排水管道工程中。目前应用较多的管材结构形式有双壁波纹管、钢带增强管、缠绕结构壁管、钢塑复合管等，从管材的材料分有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯，市政工程中应用较多的是聚乙烯PE排水管。排水管道设计中，是按照管道在正常使用极限状态下，组合荷载作用下管道最大竖向变形不超过5%的计算管径，竖向变形量与管道覆土厚度、地面荷载、管材的环刚度等参数有关。塑料管材一个主要参数就是环刚度，是管道抵抗环向变形的能力，是管材的一项主要力学指标。管材的环刚度S_P=EI/D₀ ³，E为材料的弹性模量，I为管壁单位长度的截面惯性矩，D₀为圆形管材计算直径。从公式可以看出，管径一定时，E和I与环刚度成正比，在材料确定后，截面惯性矩就是影响环刚度的唯一因素。截面惯性矩指截面各微元面积与各微元至截面上某一指定轴线距离二次方乘积的积分。截面惯性矩是衡量截面抗弯能力的一个几何参数，排水管材可视为一个圆环，圆环的截面惯性矩公式为：I=πD⁴-d⁴/64，D为管外径，d为管内径，增加壁厚可以提高管材的截面惯性矩，但使用的材料较多，成本增加。通过改变单一的截面形式，采用组合截面提高管材的截面惯性矩是一种有效的办法。双壁波纹管、内肋增强结构壁管、克拉管等都是通过增加波纹壁或者肋管提高管材的截面惯性矩，从而达到增强管材环刚度的目的。但这些结构壁的设置并未充分发挥增加的材料对截面惯性矩应有的作用，以聚乙烯螺旋缠绕的中空圆形结构壁克拉管为例，结构壁高度是指管道内壁至螺旋波峰的距离，螺旋结构壁缠绕时，圆形结构壁内的PP波纹管是用作内膜的，对截面惯性矩作用忽略不计，中空圆形结构壁的截面惯性矩可以等效为：结构壁的PP波纹管外裹塑料的面积，这个面积可以等效为宽为结构壁的外径，厚为面积除以宽度的矩形实心壁，矩形实心壁位于空圆形结构壁的中心中心以外的半圆面积与中心以内的半圆面积平均，以该面积乘以圆形结构壁中心到管道中心距离的平方，即为中空圆形结构壁的截面惯性矩，中空圆形结构壁是间隔螺旋缠绕的，结构壁的宽度占螺距的比例折算每延长米的圆形结构壁的截面惯性矩，才是圆形结构壁对管材环刚度起作用的截面惯性矩。从这一分析可以看出等效的圆形结构壁的塑料面积，并没有放置在发挥作用的管道最外层，因此，外壁为波纹的缠绕结构壁B型管外壁为波峰波谷的螺旋状，存在没有充分利用材料提高环刚度的缺陷。

缠绕结构壁B型管还存在一个缺陷，管道抵抗环向变形时，依靠内壁和缠绕结构壁共同抵抗变形。波谷位置的管内壁依靠塑料材料的抗弯抵抗变形，塑料书柔性材料，抗弯强度较低，抗变形能力有限，管道受力缠绕结构壁也在变形，圆形结构壁向波谷方向扩张变扁，实心肋板结构壁产生扭曲变形，螺旋缠绕的结构壁之间的波谷没有材料限制，缠绕结构壁向波谷方向的扩张力没有受到抵御，失去一定的增强作用。缠绕结构壁犹如一根弹簧缠绕在管内壁外侧，管道的抗弯仅靠管内壁的塑料抗弯强度抵抗，但塑料属于柔性材料，抗弯性能差，在受到集中力作用在管道上时，也是因为螺旋缠绕的结构壁之间没有材料限制，受力点结构壁向波谷方向位移，管材容易产生扰度变形。一根管子两头支起，自重都会产生较大的扰度变形，因此，缠绕结构壁B型管抗地基不均匀沉降能力较差。

埋地塑料排水管道是柔性管道，按照柔性管道设计理论，管土共同作用原理承担外部荷载。外部荷载主要包括土体重量和地面产生的静荷载以及车辆行驶产生的动荷载。管土共同作用是管材和周围土体回填材料共同承受外部荷载。管道基层、管道基层与管道之间的三角区、管道两侧胸腔的回填材料和压实度对管道受力状态和变形影响很大，《埋地塑料排水管道工程技术规范》CJJ143-2010，对管道的基层、基层与管道之间的三角区、管道两侧胸腔的压实度要求95%以上。塑料排水管采用土弧基层，一般采用砂石垫层，管道铺设在基层上，结构壁的波峰支撑在基层上，波谷很难填实，基层与管道之间的三角区、管道两侧胸腔即使使用夯实工具紧贴管外壁夯实，达到要求的95%以上压实度，波谷部分的回填材料也难以压实。在管道受到上部荷载作用时，管道中心位置的管壁向水平方向两侧变形，缠绕结构壁的波峰与压实土的接触面积很小，压强较大，即使回填土达到设计压实度要求，波谷没有足够的压实度，管道胸腔两侧的回填土提供不了足够的抵抗力，管道竖向变形加大。

现有技术的塑料排水管，大多数采用承插接口，采用胶圈或者是电热熔密封，接口密闭性能好，这也是塑料排水管的优点之一。但在实际施工操作时，需要将管道插口用力插入承口，采用胶圈的承插口，有时插口未插到底，胶圈挤压回弹，承口出现滑动现象。采用电热熔接口，通电连接时，电热丝熔化承口和插口的塑料，如果此时没有用了顶住插口，也容易造成滑动错位，接口冷却固化后，影响接口的密封。

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种带互嵌式承插口的缠绕双结构壁塑料排水管，克服了现有技术缠绕结构壁管存在的缺陷，优化了管材的结构壁的设置，内壁构成管材基本的过水断面和支撑结构壁的骨架，螺旋状肋管和波纹状外壁共同组成用于增强管材强度的结构壁。提高管材的环刚度和抗弯性能。承插接口采用互嵌式结构，防止热熔连接是接口错动，有效地有效地保证接口的密闭性能。有益效果是：通过合理设置管道管壁结构，提高管材的环刚度，制作相同的环刚度管材使用的塑料材料更少，减低管材成本。采用互嵌式承插口接口，提高接口的密闭性能。

本实用新型是通过以下技术实现的：带互嵌式承插口的缠绕双结构壁塑料排水管，主要包括内壁、结构壁和承插口。所述的内壁1由热塑状态的带状聚乙烯螺旋缠绕构成的管状基体，所述的结构壁包括肋管2和外壁3，肋管2螺旋缠绕在内壁1的外侧，外壁3由热塑状态的带状聚乙烯螺旋缠绕在肋管2的外侧，外壁3外表面呈螺旋状微起伏波纹，所述的承插口为互嵌式结构，内壁1的一段设置承口4，另一端设置插口5，肋管2将内壁1和外壁3热熔连接为一体，构成由平整的内壁1组成过水断面的管基，外侧为肋管2和外壁3共同组成用于增强管材强度的结构壁。

所述的插口5端部设置有齿状的锚榫6，锚榫6上设置有凹槽7，齿状的锚榫6之间为齿槽8，锚榫6沿插口5圆周均布。

所述的承口4内壁的内侧设置有环状的锚固环9，承口4内壁的外侧设置有电热丝10。

所述的插口5插入承口4内，承口4的锚固环9嵌入插口5的凹槽7内。

所述的肋管2为中空圆管螺旋结构。

所述的肋管2为中空内肋增强螺旋结构。

具体的本实用新型是通过以下几个方面提高塑料管材的强度的。

改变缠绕结构壁管的几何形态组合，提高管材的截面惯性矩，从而提高管材的环刚度。内壁1由热塑状态的带状聚乙烯螺旋缠绕，构成管材基本的过水断面和支撑结构壁的骨架，肋管2呈螺旋状缠绕在内壁1外侧，外壁3由热塑状态的带状聚乙烯螺旋缠绕在肋管2的外侧，外壁3外表面呈螺旋状微起伏波纹，肋管2和外壁3共同组成用于增强管材强度的结构壁，形成双结构壁。相比现有技术的缠绕结构壁管，本实用新型增设了外壁3，外壁3设置在截面惯性矩最大的外侧，且外壁3外表面呈螺旋状微起伏波纹，抵抗变形的能力增强。内壁1、肋管2、外壁3之间塑料熔融为一体，限制了受力时内壁1和外壁3之间的位移，构成一个整体圆环框架结构的组合截面，从构造上提高了截面惯性矩。更具体的是将内壁1厚度适当减小，肋管2的厚度适当减小，增加了外壁3，充分利用截面惯性矩的受力面积与中性轴距离的平方乘积的原理，排水管中心轴为管道中心，外壁3位于管材的最外侧，截面惯性矩增大，环刚度随着增大。

从管材的结构上改变受力形式。现有技术的缠绕结构壁管，管内壁以塑料的抗弯强度抵抗管材的变形。本实用新型由于增加了外壁3，内壁1的受力工况改变，管顶和管底部位，受管道上部荷载作用时，外壁3受压，内壁1受拉；管道两侧部分，外壁3受拉，内壁1受压，管材的受力形式由抗弯变为抗压和抗拉，提高了管材的抵抗变形的能力。

从管道埋设管土共同作用机理减小管道的变形。本实用新型管外壁呈螺旋状微起伏波纹，波谷比波峰凹陷很小，管道沟槽回填时，紧贴管外壁分层回填压实，可以较好的填压密实，管道受到上部荷载作用时，管道中心向两侧变形受到回填土的限制，使得管顶的竖向力沿圆形的管道分解为管壁受压，减小了竖向变形量。

本实用新型对承插口连接构造进行了优化，在插口5上设置了锚榫6和凹槽7，在承口4上设置了锚固环9，锚榫6之间设置有齿槽8，插口5插入承口4内时，锚榫6通过锚固环9时，由于设置了齿槽8，锚榫6向圆心方向挤压收缩，越过锚固环9时，锚榫6在塑料的弹性下恢复原状，承口4的锚固环9嵌入插口5的凹槽7内，锚榫6勾住锚固环9，形成互嵌式结构，承口4和插口5相互卡住锁死，插口5与承口4不易滑动，有效地保证接口的密闭性能。

附图说明

图1为中空圆管肋管结构壁管材构造图；

图2为中空内肋增强肋管结构壁管材构造图；

图3为插口构造图；

图4为插口锚榫构造图；

图5为承口构造图；

图6为承插口连接构造图。

具体实施方式

本实用新型带互嵌式承插口的缠绕双结构壁塑料排水管，主要包括内壁、结构壁和承插口。内壁1由热塑状态的带状聚乙烯螺旋缠绕构成的管状基体，结构壁包括肋管2和外壁3，肋管2螺旋缠绕在内壁1的外侧，外壁3由热塑状态的带状聚乙烯螺旋缠绕在肋管2的外侧，外壁3外表面呈螺旋状微起伏波纹，肋管2将内壁1和外壁3热熔连接为一体，构成由平整的内壁1组成过水断面的管基，外侧为肋管2和外壁3共同组成用于增强管材强度的结构壁。

本实用新型的内壁1、肋管2、外壁3材料为热塑性聚乙烯，采用热塑缠绕工艺制作。内壁1构成管材基本的过水断面和支撑结构壁的骨架，先在制管设备的内膜上采用热塑状态的带状聚乙烯缠绕内壁1的平壁，管材的两端缠绕制作承口4和插口5，两端的承插口与内壁1连为一体。在承口5和插口6之间肋管2螺旋缠绕在内壁1的外侧。最后采用热塑状态的带状聚乙烯在肋管2的外侧螺旋缠绕外壁3。缠绕外壁3的带状聚乙烯的宽度略宽于肋管2的螺距。缠绕时从承口4的一侧向承口5缠绕，起始端带状聚乙烯的一边压在承口4上，另一端压在肋管2的波峰上，热熔状态的聚乙烯带与承口4和肋管2粘结在一起，带状聚乙烯以与肋管2相同的螺距缠绕，接缝处搭接粘结在肋管2的波峰处，缠绕至插口5的位置，带状热塑状态聚乙烯的一边与插口5热熔粘结。由于肋管2的波谷位置不能支撑带状聚乙烯，波谷的位置出现轻微凹陷，形成螺旋状微起伏波纹的外壁3。外壁3根据环刚度的要求可以缠绕一层，也可以缠绕多层。内壁1、肋管2、外壁3之间塑料熔融为一体，限制内壁1和外壁3之间的位移，构成一个整体圆环框架结构的组合截面，肋管2和外壁3共同组成用于增强管材强度的结构壁，即双结构壁，从构造上提高了管材的截面惯性矩。实施时内壁1厚度适当减小，肋管2的厚度适当减小，加大外壁3的厚度，用与现有技术等量的材料，在截面惯性矩最大的外侧增加了外壁3，制作相同环刚度的管材使用的塑料材料较少，降低了管材的成本。

肋管2可以是中空圆管螺旋结构，中空圆管肋管螺旋缠绕结构壁管材构造图见图1。肋管2或者是中空内肋增强螺旋结构，中空内肋增强肋管螺旋缠绕结构壁管材构造图见图2。 本实用新型对承插口连接构造进行了优化，采用互嵌式承插口。插口5端部设置有齿状的锚榫6，锚榫6上设置有凹槽7，锚榫6和凹槽7是在缠绕好插口5冷却后车削出来的，插口构造图见图3。再在锚榫6的端部铣削出齿槽8，锚榫6沿插口5圆周均布。插口锚榫构造图见图4，为了清溪地显示锚榫6和齿槽8，图4仅绘出局部的锚榫6和齿槽8。承口4内壁的内侧设置有环状的锚固环9，锚固环9的成型是制管机内膜凸起，缠绕承口4时即形成，承口构造图见图5。管材脱模后，承口4内壁的外侧安装电热丝10。

排水管道施工时，管道插口5插入承口4内时，锚榫6通过锚固环9时，由于设置了齿槽8，锚榫6向圆心方向挤压收缩，越过锚固环9时，锚榫6在塑料的弹性下恢复原状，承口4的锚固环9嵌入插口5的凹槽7内，锚榫6勾住锚固环9，形成互嵌式结构，承口4和插口5相互卡住锁死，插口5与承口4不易滑动，接通电热丝10的电源，承口4和插口5的塑料熔为一体，形成热熔环11，有效地保证接口的密闭性能。承插口连接构造图见图6。

本申请的实施方式和附图仅是本实用新型的实施例，凡是在螺旋结构壁外侧缠绕波纹结构壁的塑料排水管，均在本申请的保护范围内。

Claims (6)

1.一种带互嵌式承插口的缠绕双结构壁塑料排水管，主要包括内壁、结构壁和承插口，其特征是：所述的内壁（1）由热塑状态的带状聚乙烯螺旋缠绕构成的管状基体，所述的结构壁包括肋管（2）和外壁（3），肋管（2）螺旋缠绕在内壁（1）的外侧，外壁（3）由热塑状态的带状聚乙烯螺旋缠绕在肋管（2）的外侧，外壁（3）外表面呈螺旋状微起伏波纹，所述的承插口为互嵌式结构，内壁（1）的一段设置承口（4），另一端设置插口（5），肋管（2）将内壁（1）和外壁（3）热熔连接为一体，构成由平整的内壁（1）组成过水断面的管基，外侧为肋管（2）和外壁（3）共同组成用于增强管材强度的结构壁。

2.根据权利要求1所述的带互嵌式承插口的缠绕双结构壁塑料排水管，其特征是：所述的插口（5）端部设置有齿状的锚榫（6），锚榫（6）上设置有凹槽（7），齿状的锚榫（6）之间为齿槽（8），锚榫（6）沿插口（5）圆周均布。

3.根据权利要求1所述的带互嵌式承插口的缠绕双结构壁塑料排水管，其特征是：所述的承口（4）内壁的内侧设置有环状的锚固环（9），承口（4）内壁的外侧设置有电热丝（10）。

4.根据权利要求2或3所述的带互嵌式承插口的缠绕双结构壁塑料排水管，其特征是：所述的插口（5）插入承口（4）内，承口（4）的锚固环（9）嵌入插口（5）的凹槽（7）内。

5.根据权利要求1所述的带互嵌式承插口的缠绕双结构壁塑料排水管，其特征是：所述的肋管（2）为中空圆管螺旋结构。

6.根据权利要求1所述的带互嵌式承插口的缠绕双结构壁塑料排水管，其特征是：所述的肋管（2）为中空内肋增强螺旋结构。