CN208859095U - 复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管，包括塑胶管体、金属带和石墨烯层；所述金属带嵌在所述塑胶管体上，所述石墨烯层覆盖在所述塑胶管体内壁和/或外周。本实用新型公开的复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管兼具实壁塑料管和金属管的优点，环刚度高、抗压性能优异、抗蠕变能力强的性能，且造价低廉、施工简易，适合普及应用。

Description

复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管

技术领域

本实用新型涉及到管材领域，具体涉及到一种复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管。

背景技术

管材的应用已经深入到人们生活的方方面面，随着社会的发展，人们也根据需要研制出了各种不同类型的管材。目前我国应用于带压输水系统的管材大多是实壁塑料管或者金属管，其中实壁塑料管以重量轻、施工方便深受欢迎，但是塑料管材的环刚度相对较低，抗压和抗蠕变能力差，当管网需要承受较大的压力时塑料管材就难以达到应用要求，此外，为了使管材可以任意方向弯曲，实壁塑料管往往被做成具有波纹状褶皱的管壁，这种设计的管材，其波纹状褶皱会大大增加管材流经的流体的阻力，降低输送效率，而且褶皱内也很容易积纳污垢，滋生有害的微生物；金属管具有很好的环刚度和优良的抗压抗蠕变性能，而且通常内壁是平壁结构，输送效率比较高，但是目前的金属管一般为钢管，全钢钢管造价比较高，而且重量重，不能任意方向弯曲，只能借助弯曲管接头达到转弯的目的，施工较不方便，此外，钢管的抗腐蚀能力很差，钢管的壁厚会因为流体的腐蚀不断减小，导致其使用安全性降低，尽管人们采用了很多技术诸如表面镀锌，喷涂涂层等方式加强钢管的抗腐蚀性，由于阴极剥离等因素，效果仍然不尽理想。

为了解决上述问题，人们研制出了芳纶增强塑料管，这种管材具有实壁塑料管和钢管的优点，而且极大改善了上述的缺点，但是，由于芳纶造价昂贵，芳纶增强塑料管的成本也很高，难以普及应用。

此外，在施工过程中发现，管材在经过暴晒后，容易发生开裂；在埋管作业中，一些尖锐物，如石块、金属片，容易划伤管材表面，影响管材寿命。

实用新型内容

本实用新型提供了一种复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管，以塑胶管道为主体，内嵌有金属带，具有环刚度高、抗蠕变性能强、耐磨耐热、施工难度低、自愈合修复、等特点，具有良好的经济型和实用性。

相应的，本实用新型实施例提供了一种复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管，其特征在于，包括塑胶管体、金属带和石墨烯层；

所述金属带嵌在所述塑胶管体上，所述石墨烯层覆盖在所述塑胶管体内壁和/或外周。

可选的实施方式，所述金属带呈螺旋状的嵌在所述塑胶管体上。

可选的实施方式，所述塑胶管体由塑胶胶带沿螺旋线轨迹缠绕制成。

可选的实施方式，所述塑胶胶带沿轴向设置有通孔；

所述塑胶胶带经缠绕制成所述塑胶管体后，所述通孔在所述塑胶管体管壁内形成轴线为螺旋线的通道；

所述金属带设置在所述通道中。

可选的实施方式，所述塑胶胶带截面的形状为工字型，所述工字型的塑胶胶带截面的顶边长度小于底边长度；

在所述塑胶胶带缠绕制成塑胶管体时，相邻两段塑胶胶带的塑胶胶带工字型截面的底边无间隙接触，顶边设置有间隙；

所述塑胶胶带经缠绕制成所述塑胶管体后，所述塑胶管体表面形成螺旋状的开口方向背离轴线的开口槽；

所述金属带基于所述间隙设置在所述开口槽中。

可选的实施方式，所述塑胶胶带的工字型截面顶边和底边的两侧分别设置有关于所述工字型截面中轴左右对称的台阶；

所述塑胶胶带经缠绕制成所述塑胶管体后，相邻两段塑胶胶带工字型截面顶边相对的台阶形成外壁凹槽，相邻两段塑胶胶带工字型截面底边相对的台阶形成内壁凹槽；

所述外壁凹槽和内壁凹槽开口方向背离所述塑胶管体轴线方向。

可选的实施方式，所述复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管还包括用于固定所述内壁凹槽和封闭所述外壁凹槽的封口胶带；所述封口胶带缠绕在所述内壁凹槽和外壁凹槽上，尺寸分别适配于所述内壁凹槽和外壁凹槽。

可选的实施方式，所述塑胶胶带沿螺旋线轨迹缠绕制成塑胶管体时，相邻两段塑胶胶带基于石墨烯愈合胶进行连接。

可选的实施方式，所述金属带截面形状为工字型，中轴线穿过所述塑胶管道轴线。

可选的实施方式，所述金属带截面形状为两个左右对称的空心梯形，所述空心梯形顶边延长线相接。

本实用新型提供了一种复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管，以塑胶管道为主体，内嵌有金属带，具有环刚度高、抗蠕变性能强、耐磨耐热、施工难度低、自愈合修复、等特点，具有良好的经济型和实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1示出了本实用新型实施例的钢塑嵌入式无缝管侧视图；

图2示出了本实用新型实施例一的塑胶管体三维结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例二的塑胶管体三维结构正视图；

图4示出了本实用新型实施例二的塑胶管体正视剖视图；

图5示出了本实用新型实施例四的金属带剖视图；

图6示出了本实用新型实施例五的金属带剖视图；

图7示出了本实用新型实施例六的金属带剖视图；

图8示出了本实用新型实施例七的金属带剖视图；

图9示出了石墨烯愈合胶的分子结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1示出了本实用新型实施例的复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管侧视图，本实用新型实施例的复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管，内壁和外周均为平滑表面，包括塑胶管体100、金属带200和石墨烯层300，所述金属带200环嵌在所述塑胶管体100上，所述石墨烯层300设置在所述塑胶管体内壁和/或外周。

由于金属带需要沿轴向较为均匀的分布在塑胶管体上，以提供足够的支撑力。具体实施中，金属带可以为环状，沿轴向等距的嵌入至塑胶管体上，一般的，为了环状的金属带与塑胶管体紧密接触，需要通过两个半环状的金属带进行焊接，形成环状的金属带，制作过程十分繁琐。

因此，金属带还可以设置为螺旋状的，以螺旋状轨迹嵌入在塑胶管体中；针对塑胶管体的制作方式的不同，本实用新型实施例提供了塑胶管体的两种实施方式。

实施例一：

图2示出了本实用新型实施例的塑胶管体三维结构示意图。具体的，本实用新型实施例的塑胶管体由一种塑胶胶带101缠绕制成。

该塑胶胶带101顶面和底面光滑，在缠绕成排水管后分别对应的是排水管的内壁和外周。所述塑胶胶带沿轴向设置有通孔102，所述塑胶胶带经缠绕制成所述塑胶管体后，所述通孔102在所述塑胶管体管壁内形成螺旋状的通道102。

一般的，首先将金属带设置在塑胶胶带的通孔中，然后将金属带和塑胶胶带同步的以螺旋线轨迹进行弯曲，相邻的两段塑胶胶带的侧面相互接触，通过热熔、胶接等方式进行密封。

进一步的，为了使相邻的两段塑胶胶带定位可靠，以保证塑胶管体内壁和外周的光滑和密封可靠，本实用新型实施例的塑胶胶带两侧分别设置有相互配合的配合凸起103和配合凹槽104。

具体的，配合凸起103和配合凹槽104分别设置在塑胶胶带的两侧面，其中一侧面中部向外凸起形成配合凸起103，另外一侧面中部向内凹陷形成配合凹槽104；配合凸起103和配合凹槽104的尺寸相互配合，使相邻两段塑胶胶带在缠绕成塑胶管体的过程中相互定位形成配合，避免相邻两端塑胶胶带在缠绕呈塑胶管体时发生错位，使塑胶管体的内壁和外周不平整。

需要说明的是，金属带在图2中未示出，在后文针对金属带具体结构进行介绍。

实施例二：

图3示出了本实用新型实施例的塑胶管体三维结构示意图，图4示出了本实用新型实施例的塑胶管体正视剖视图。具体的，本实用新型实施例的塑胶管体100由一种塑胶胶带缠绕制成。本实用新型实施例的塑胶胶带的截面形状为“工”字形，在所述塑胶胶带缠绕制成塑胶管体时，相邻两段塑胶胶带的工字型截面的底边无间隙接触，顶边设置有间隙；塑胶胶带顶边、底边以及相邻两段塑胶胶带的相对面共同形成开口槽。

进一步的，为了便于固定和密封相邻两段塑胶胶带，所述塑胶胶带的工字型截面顶边和底边的两侧分别设置有关于所述工字型截面中轴左右对称的台阶，为了便于介绍，顶边设置的台阶命名为外台阶202，底边设置的台阶命名为内台阶201；所述塑胶胶带经缠绕制成所述塑胶管体后，相邻两段塑胶胶带工字型截面相对的两个外台阶202形成外壁凹槽，相邻两段塑胶胶带工字型截面相对的两个内台阶201形成内壁凹槽。

所述复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管还包括用于固定所述内壁凹槽和封闭所述外壁凹槽的封口胶带203；所述封口胶带203缠绕在所述内壁凹槽和外壁凹槽上，尺寸分别适配于所述内壁凹槽和外壁凹槽。

本实用新型实施例的塑胶管体100制作时，先将所述塑胶胶带用机器螺旋缠绕成塑胶管体，然后使用封口胶带203通过热熔、胶接等方式密封所述内壁凹槽；接着将金属带弯曲并同步嵌入至塑胶管体100的开口槽上；金属带嵌入完成后，使用封口胶带203通过热熔、胶接等方式密封所述外壁凹槽，以达到密封开口槽、平滑塑胶管体外周的目的。

需要说明的是，金属带在图3中未示出，在后文针对金属带具体结构进行介绍。

结合实施例一和实施例二的介绍可知，塑胶管体内部呈螺旋状的设置有通道供金属带进行安装，以下分别针对金属带的不同结构进行介绍。

实施例三：

实施例一和实施例二分别介绍了两种塑胶管体的体结构和制作方法。具体的，金属带的结构也会对排水管的环刚性造成影响。

本实用新型实施例的金属带呈螺旋状的嵌入至塑胶管体中，可以为排水管提高良好的径向支撑力，防止地下埋管使发生变形。

图4示出了本实用新型实施例的金属带剖面示意图。具体的，本实用新型实施例的金属带截面为圆形，可通过市面上现有的圆条钢材螺旋弯曲制成，加工成本较低。

实施例四：

图5示出了本实用新型实施例的金属带剖面示意图。具体的，本实用新型实施例的金属带截面形状为两个左右对称，顶边的延长边相接的空心梯形。

本实用新型实施例的金属带当顶面受压时，底面可朝两侧轻微变形，以产生一定的反作用了，对冲击性压力具有良好的抵抗性。

实施例五：

图6示出了本实用新型实施例的金属带剖面示意图。本实用新型实施例提供了一种金属带结构，具体的，本实用新型实施例的金属带截面形状为M型。

本实用新型实施例的金属带与塑胶管体的内部通道的三个侧壁相接，接触面积较大；当受到竖直方向压(即塑胶管体径向方向)力时，两底面可朝两侧轻微变形，产生一定的反作用力；当受到水平方向(即塑胶管体轴线方向)力时，两侧边可相中部弯曲变形，产生一定的反作用力，尤其适合用于弯曲较多的塑胶管体。

实施例六：

图7示出了本实用新型实施例的金属带剖面示意图。本实用新型实施例提供了一种金属带结构，具体的，本实用新型实施例的金属带截面形状为工字型。

由排水管的受力可知，当排水管深埋时，主要受到径向方向的作用力。因此，本实用新型实施例截面形状为工字型的金属带可提供足够的径向支撑。

实施例七：

进一步的，还可以在排水管中设置多种金属带，在实施例一和实施例二的基础上，可以使用设置有多个通孔或开口槽的塑胶胶带缠绕制成塑胶管道，多个通孔或多个开口槽分别形成多条沿轴向并列的螺旋状通道供金属带安装。

实施例八：

在实施例一至实施例六的基础上，塑胶胶带和金属带一同经缠绕制成排水管后，在外周和/或内壁设置石墨烯层。

石墨烯具有很多实用的特性，例如，石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，可以进行弯曲；石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸强度为130GPa；石墨烯具有良好的热传导性能；纯的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是目前为止导热系数最高的碳材料；将单层石墨烯与橡胶聚合物膜结合在了一起，可以使加入了石墨烯的塑料防水性提升显著，实现了将水汽含量每天控制在0.000030g/㎡以内，具有良好的防水性能；石墨烯还具有一定的修复特性，空穴边缘的碳原子在

本实用新型实施例在排水管外周设置石墨烯层，主要应用到石墨烯的高热传导性和高韧性性质。

传统钢塑嵌入式无缝排水管常用于室外作业，不可避免的受到太阳暴晒；塑胶管体的受热不均和吸收热量太高都容易导致橡胶开裂。因此，位于排水管外周的石墨烯层将塑胶管体阳光暴晒一面的热量均匀转移至塑胶管体的所有表面，避免了热量在塑胶管体的局部位置堆积产生较大的温度差导致变形量差异过大，塑胶出现裂缝；同时可增大散热面积，有利于减少热量在塑胶管道的堆积。

此外，考虑到金属带可为排水管提供较好的整体环支撑力，使排水管整体能够深埋地下而排水管内壁不会因受压变形，但局部位置上，橡胶容易给尖锐物划开，对排水管造成破损。位于排水管外周的石墨烯层可提供较高的局部韧性，使尖锐物不能透过石墨烯层，石墨烯层通过局部的变形增大尖锐物的接触面积，减少尖锐物对橡胶施加的压强，保护橡胶表层。

需要说明的是，石墨烯层的高强度性也可以减少橡胶表层受外界尖锐物刺穿或划穿所造成的风险。

橡胶因自身材料分子结构影响，水分子容易透过橡胶间隙发生渗漏，一般的，橡胶的水渗透在日常生活中并不明显，但在高压排水管中，长期的水渗透会造成水资源大量浪费；此外，水中的杂质容易划伤橡胶内壁，造成损伤。

因此，本实用新型实施例还在排水管内壁设置石墨烯层，在排水管内壁设置石墨烯层主要是利用石墨烯层的高防水性能、高韧性和自修复性能。

最理想的情况，纯净石墨烯直接覆盖在与橡胶管体的表层和内壁形成覆膜产生作用。

基于经济型考虑，纯石墨烯的制备成本较高，具体实施中，石墨烯层一般采用的材料为还原氧化石墨烯(RGO)；氧化石墨烯(GO)是氧化还原法制备石墨烯的中间体，RGO时通过氧化石墨烯(GO)还原得出的石墨烯材料，但由于还原得出的石墨烯材料中残留有部分含氧基团，一般称该石墨烯材料为RGO；RGO中残留的含氧基团，使得RGO和PVA有一定的相容性。

此外，由于石墨烯是疏水物质，不容易通过传统的溶液覆膜方法进行处理。因此，必须对石墨烯表面改性，使其由表面疏水变为表面亲水，从而在橡胶管体上覆膜。具体的，可通过以下方法实现：

将GO和PVA溶于溶剂水中，分别得到GP－PVA溶液；将其搅拌混合后，PVA和GO在溶剂水中可以达到分子水平的共混；在共混溶液中加入还原剂将将GO还原为RGO，然后将PVA与RGO的共混液体浇注在橡胶管体表面，热处理橡胶表面，使所述橡胶表面呈融化状态并蒸发掉溶剂水，冷却后可在橡胶表层形成石墨烯层。

进一步的，可以以PVA作为塑胶管体的制作材料，在塑胶管体外直接浇注PVA和RGO的共混液体，形成石墨烯层。

此外，石墨烯层的形成还有直接剥离、接枝改性等方法，本实用新型实施例不一一介绍。

实施例九：

图8示出了石墨烯愈合胶的分子结构示意图，目前市场上有一种石墨烯愈合胶，将自愈合催化剂接枝到石墨烯表面，在一定的条件(光、热、水汽)下，使石墨烯分子链通过反应连接在一起，可以修复基体的裂纹。

考虑到排水管的破损有可能发生在相邻两段塑胶胶带的接缝处，因此，可以使用石墨烯愈合胶进行塑胶胶带的连接，当检测到排水管轻微破损时，通过环加热等方式对石墨烯愈合胶进行催化，修补裂缝，而不是对管道进行更换，具有良好的经济性。

本实用新型提供了一种复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管，以塑胶管道为主体，内嵌有金属带，环承载压力高，不易发生变形；在排水管内壁和外周设置石墨烯层，散热性能、耐磨性能较强；以石墨烯愈合胶填充缝隙，排水管的轻微破损修复简易，具有良好的经济型与实用性。

以上对本实用新型实施例所提供的一种复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管，其特征在于，包括塑胶管体、金属带和石墨烯层；

所述金属带嵌在所述塑胶管体上，所述石墨烯层覆盖在所述塑胶管体内壁和/或外周。

2.如权利要求1所述的复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管，其特征在于，所述金属带呈螺旋状的嵌在所述塑胶管体上。

3.如权利要求2所述的复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管，其特征在于，所述塑胶管体由塑胶胶带沿螺旋线轨迹缠绕制成。

4.如权利要求3所述的复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管，其特征在于，所述塑胶胶带沿轴向设置有通孔；

所述塑胶胶带经缠绕制成所述塑胶管体后，所述通孔在所述塑胶管体管壁内形成轴线为螺旋线的通道；

所述金属带设置在所述通道中。

5.如权利要求3所述的复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管，其特征在于，所述塑胶胶带截面的形状为工字型，所述工字型的塑胶胶带截面的顶边长度小于底边长度；

在所述塑胶胶带缠绕制成塑胶管体时，相邻两段塑胶胶带的塑胶胶带工字型截面的底边无间隙接触，顶边设置有间隙；

所述塑胶胶带经缠绕制成所述塑胶管体后，所述塑胶管体表面形成螺旋状的开口方向背离轴线的开口槽；

所述金属带基于所述间隙设置在所述开口槽中。

6.如权利要求5所述的复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管，其特征在于，所述塑胶胶带的工字型截面顶边和底边的两侧分别设置有关于所述工字型截面中轴左右对称的台阶；

所述塑胶胶带经缠绕制成所述塑胶管体后，相邻两段塑胶胶带工字型截面顶边相对的台阶形成外壁凹槽，相邻两段塑胶胶带工字型截面底边相对的台阶形成内壁凹槽；

所述外壁凹槽和内壁凹槽开口方向背离所述塑胶管体轴线方向。

7.如权利要求6所述的复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管，其特征在于，所述复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管还包括用于固定所述内壁凹槽和封闭所述外壁凹槽的封口胶带；所述封口胶带缠绕在所述内壁凹槽和外壁凹槽上，尺寸分别适配于所述内壁凹槽和外壁凹槽。

8.如权利要求3所述的复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管，其特征在于，所述塑胶胶带沿螺旋线轨迹缠绕制成塑胶管体时，相邻两段塑胶胶带基于石墨烯愈合胶进行连接。

9.如权利要求1至8任意一项所述的复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管，其特征在于，所述金属带截面形状为工字型，中轴线穿过所述塑胶管道轴线。

10.如权利要求1至8任意一项所述的复合平壁钢塑嵌入式无缝排水管，其特征在于，所述金属带截面形状为两个左右对称的空心梯形，所述空心梯形顶边延长线相接。