一種熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材及其制造設(shè)備、制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出了一種熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材，其管壁是由異形條狀塑料型材以中心線為軸線作螺旋纏繞而成的螺旋圓周，各相鄰異形條狀塑料型材邊緣相互搭接融合形成連續(xù)實(shí)壁管狀結(jié)構(gòu)；異形單壁波紋管經(jīng)過(guò)模具包覆PE后形成復(fù)合材料的異形管坯，異形管坯做同樣螺旋纏繞形式跨壓于所述異形條狀片材搭接縫之上；相鄰兩條異形管坯中間空隙處插入復(fù)合材料片材形成加強(qiáng)立筋，并經(jīng)壓輪機(jī)構(gòu)與所述管壁相粘接。管材的螺旋增強(qiáng)部分結(jié)構(gòu)提高了波峰的穩(wěn)定性，同時(shí)由于所有材料都是剛擠出的，所以熔接效果好；通過(guò)對(duì)異形單壁波紋管、形成加強(qiáng)立筋的片材的改性，增加彈性模量，提高管材的抗壓性以及增強(qiáng)管材的環(huán)剛度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材及其制造設(shè)備、制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材，還涉及該管材的制造設(shè)備、制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在城市的下水管和各種排污管中，各種形式的塑料管材的使用越來(lái)越多。由于其管內(nèi)通常不存在有壓力，為提高其抵抗外來(lái)壓力或沖擊的性能，在管壁外周設(shè)置有不同形式的加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)。目前這種結(jié)構(gòu)形式的塑料管材及相應(yīng)的制備方法可有如下幾種:
[0003]一種是采用直接擠出成型的塑料管材，最具代表性的是直接擠出成型的雙壁波紋管和環(huán)向加筋管，其內(nèi)壁層都是連續(xù)平順的表面，這兩種管材管壁的軸向局部剖面結(jié)構(gòu)分別如圖1的(a)和(b)所示，雙壁波紋管的外壁層是中空的波形結(jié)構(gòu)，環(huán)向加筋管的外壁層是實(shí)心的環(huán)狀肋型結(jié)構(gòu)。制造時(shí)，這類(lèi)管材的內(nèi)壁層是由熔融狀態(tài)下的塑料擠出形成的連續(xù)管材；作為加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)的外壁層，則是在管內(nèi)壁層的塑料還沒(méi)有完全冷卻的情況下，將另一具有中空波形或環(huán)肋等適當(dāng)結(jié)構(gòu)形式的連續(xù)加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)層的相應(yīng)“波谷”部位熔接在管壁的外周面上。該管材外壁層的中空波形或環(huán)肋等形式的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)雖然能有效的增強(qiáng)管材的剛性，但其制造設(shè)備的價(jià)格非常昂貴，推廣應(yīng)用難度很大。
[0004]另一種類(lèi)型是以螺旋纏繞成型的塑料管材，其中最具有代表性的是雙重壁管和螺旋波紋管。
[0005]雙重壁管的管壁軸向局部剖面結(jié)構(gòu)如圖2所示，雙重壁管的制造，是先由第一擠塑機(jī)擠出斷面為矩形的管坯，經(jīng)冷卻定型后成為矩形管，然后使該矩形管連續(xù)有規(guī)律的并排螺旋纏繞在裝有多只可主動(dòng)旋轉(zhuǎn)小滾筒的大圓筒上；與此同時(shí)，再由第二擠塑機(jī)不斷地向并排螺旋纏繞的該矩形管的相鄰側(cè)面間隙中擠出熔融的塑料條，并在使矩形管產(chǎn)生側(cè)向壓力的情況下，將相鄰的矩形管相互溶解在一起，隨著主動(dòng)小滾筒的不斷旋轉(zhuǎn)，即形成為連續(xù)的雙重壁管材。
[0006]螺旋波紋管的管壁軸向局部剖面結(jié)構(gòu)如圖3所示，螺旋波紋管的制造方法與雙重壁管的制造方法類(lèi)似，不同的是由第一擠塑機(jī)擠出的不是普通形狀的矩形管，而是在底部?jī)蓚?cè)各帶有一個(gè)相互熔接用的適當(dāng)形狀翼片異形矩形管。該帶有兩側(cè)翼片的矩形管經(jīng)定徑冷卻后，先用火焰把將作相互熔接的相鄰兩矩形管的相鄰翼片的相應(yīng)兩側(cè)加熱至熔融狀態(tài)，然后再纏繞在大圓筒上，并使各相鄰兩矩形管的相鄰翼片相互搭接，并經(jīng)內(nèi)外相對(duì)設(shè)置的壓輪碾壓，使相互搭接的兩側(cè)翼片熔接在一起，冷卻后即形成為連續(xù)的管壁。
[0007]由上述雙重壁管和螺旋波紋管的制造過(guò)程可以看出，這類(lèi)管材都是在普通形式或是帶有翼片的異形矩形管被擠出并徹底冷卻定型后，再經(jīng)過(guò)二次加熱至熔融狀態(tài)，使相鄰矩形管間的側(cè)壁或是相鄰的翼片相互熔接形成相應(yīng)管材的管壁。因此這些管材的管壁結(jié)構(gòu)中，通過(guò)二次加熱并形成的熔接縫都是貫穿于其整個(gè)管壁內(nèi)外層的。因而，這些管材的質(zhì)量完全取決于該二次加熱后所形成的熔接縫的質(zhì)量。由于這些貫穿于整個(gè)管壁內(nèi)外間的熔接縫很長(zhǎng)，例如直徑500毫米排水管上，每100米管材的熔接縫長(zhǎng)度可達(dá)5000米，一旦這些貫穿于整個(gè)管壁結(jié)構(gòu)的熔接縫的某一局部出現(xiàn)開(kāi)裂，必然導(dǎo)致了整個(gè)管材失效。
[0008]眾所周知，使管材的熔接部位能盡量保持與母材等強(qiáng)度和等壽命是保證其質(zhì)量的關(guān)鍵因素。通過(guò)采用二次加熱方式將兩個(gè)常溫下的塑料制品熔接成一個(gè)整體，并要使其熔接縫處的強(qiáng)度和壽命與母材一致，在工藝上的要求是很高的。首先對(duì)加熱溫度的控制必須在一個(gè)很窄的范圍內(nèi)；其次是對(duì)熔接面施加的正壓力大小的要求范圍也很窄，加壓時(shí)間較長(zhǎng)，在有一定正壓力下對(duì)熔接面的冷卻時(shí)間要求很長(zhǎng)。這些條件和要求在制造管材的過(guò)程中常常不能得到保證。無(wú)論是在制造工藝溫度上有變化，還是受到外界環(huán)境溫度變化的影響(如在有極大溫差的冬夏兩季)，或是對(duì)熔接縫施加正壓力的大小或時(shí)間的變化等，都對(duì)熔接縫處的質(zhì)量與母材等強(qiáng)度和等壽命有較大影響。特別是在上述螺旋波紋管的制造過(guò)程中，為熔接而對(duì)該異形矩形管兩側(cè)的翼片加熱時(shí)，通常都采用的是高于1000°c的火焰直接燒烤。火焰所到之處的翼片表面雖熔融了，但高溫同時(shí)也極易造成塑料大分子的分解和斷裂，其熔接縫部位的質(zhì)量就更難以保證。因此在實(shí)際使用中可見(jiàn)到這些管材在裝卸、運(yùn)輸或施工過(guò)程中受到摔碰或局部受到擠壓時(shí)，常易造成管材的熔接縫部位開(kāi)裂，或是呈螺旋彈簧狀散開(kāi)而破壞的現(xiàn)象。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材，本發(fā)明還提供了對(duì)該熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材的制造設(shè)備及其制造方法。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0011]一種熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材，其管壁是由異形條狀塑料型材以中心線為軸線作螺旋纏繞而成的螺旋圓周，各相鄰異形條狀塑料型材邊緣相互搭接融合形成連續(xù)實(shí)壁管狀結(jié)構(gòu)；異形單壁波紋管包覆PE后形成復(fù)合材料的異形管坯，異形管坯做同樣螺旋纏繞形式跨壓于所述異形條狀塑料型材搭接縫之上。
[0012]可選地，所述異形單壁波紋管的數(shù)量為多條，經(jīng)過(guò)模具包覆PE后形成復(fù)合材料的異形管坯，相鄰兩條異形管坯中間空隙處插入復(fù)合材料片材形成加強(qiáng)立筋，加強(qiáng)立筋與所述管壁相粘接，形成所述加強(qiáng)立筋的片材材料為高彈性模量材料。
[0013]可選地，所述異形單壁波紋管的形狀為圓形、方形或者三角形，材料為高彈性模量材料。
[0014]本發(fā)明還提供了一種熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材的制造方法，包括以下步驟:
[0015]步驟(a)，將熔融狀異形條狀塑料型材相鄰邊緣依次相互搭接且以中心線為軸線作螺旋纏繞，將各相鄰搭接邊緣壓緊熔接形成管壁；
[0016]步驟(b)，將異形單壁波紋管經(jīng)過(guò)模具包覆PE后形成復(fù)合材料的異形管坯；
[0017]步驟(C)，將與步驟(a)同步螺旋纏繞的異形管坯跨壓于步驟(a)中相鄰異形條狀塑料型材搭接融合縫所在部位之上。
[0018]可選地，所述步驟(C)中，將與步驟(a)同步螺旋纏繞的多條異形管坯跨壓于步驟(a)中相鄰異形條狀塑料型材搭接融合縫所在部位之上，相鄰兩條異形管坯中間空隙處插入復(fù)合材料片材形成加強(qiáng)立筋，并經(jīng)壓輪機(jī)構(gòu)與所述管壁相粘接。
[0019]可選地，所述步驟(C)中，形成加強(qiáng)立筋的步驟具體為:用設(shè)置于成型機(jī)輥軸外周對(duì)應(yīng)部位處帶相應(yīng)凹槽結(jié)構(gòu)的壓輪對(duì)復(fù)合材料片材進(jìn)行碾壓，形成相應(yīng)彎曲形狀，逐漸過(guò)渡到需要的彎曲程度，插入到異形管坯中間的縫隙中，并經(jīng)過(guò)相應(yīng)壓輪對(duì)異形管坯再次輾壓，形成一體。
[0020]上述的熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材的制造方法，步驟(a)具體為:通過(guò)擠塑機(jī)擠出熔融狀異形條狀塑料型材，異形條狀塑料型材相鄰邊緣依次相互搭接且以中心線為軸線作螺旋纏繞，經(jīng)壓輪將各相鄰搭接邊緣壓緊熔接形成管壁；
[0021]步驟(b)具體為:將異形單壁波紋管通過(guò)擠塑機(jī)及相應(yīng)送管機(jī)構(gòu)、包覆模具形成異形管還;
[0022]步驟(c)，將與步驟(a)同步螺旋纏繞的異形管坯跨壓于步驟(a)中相鄰異形條狀塑料型材搭接融合縫所在部位之上；
[0023]還包括:
[0024]當(dāng)管材生產(chǎn)到規(guī)定長(zhǎng)度后，成型機(jī)的輥軸螺旋角度通過(guò)控制電機(jī)使角度變小，單壁波紋管送管機(jī)構(gòu)停止送管并切斷，形成加強(qiáng)立筋復(fù)合材料片材停止送料并切斷，擠塑機(jī)擠出的型材在輥軸上不斷纏繞堆積形成承插口毛坯，輥軸不斷旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，承插口尺寸變長(zhǎng)，當(dāng)長(zhǎng)度為標(biāo)準(zhǔn)承口加標(biāo)準(zhǔn)插口長(zhǎng)度時(shí)，輥軸的螺旋角度再變大，單壁波紋管送管機(jī)構(gòu)繼續(xù)送管，形成加強(qiáng)立筋復(fù)合材料片材繼續(xù)送料，繼續(xù)在輥軸上生產(chǎn)管材；承插口生產(chǎn)完畢，通過(guò)銑刀切削外邊面，形成合適外徑的插口 ；定長(zhǎng)切割機(jī)在承插口的中間位置切斷，當(dāng)承口切斷后，通過(guò)銑刀切削內(nèi)邊面，形成合適內(nèi)徑的承口。
[0025]本發(fā)明還提供了一種熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材的制造設(shè)備，包括:
[0026]第一擠出機(jī)，經(jīng)與其配套的型材模具，擠出熔融狀異形條狀塑料型材；
[0027]成型機(jī)，熔融狀異形條狀塑料型材螺旋纏繞在成型機(jī)的輥軸上，經(jīng)壓輪碾壓定型形成圓柱面管壁；
[0028]第二擠塑機(jī)，異形單壁波紋管通過(guò)第二擠塑機(jī)與其相應(yīng)的包覆模具、送管機(jī)構(gòu)形成異形管坯，異形管坯做同樣螺旋纏繞形式跨壓于所述異形條狀片材搭接縫之上。
[0029]可選地，所述異形單壁波紋管數(shù)量為多個(gè)，多條異形單壁波紋管通過(guò)第二擠塑機(jī)與其相應(yīng)的包覆模具、送管機(jī)構(gòu)形成多條異形管坯，多條異形管坯做同樣螺旋纏繞形式跨壓于所述異形條狀片材搭接縫之上；
[0030]還包括:第三擠塑機(jī)，形成復(fù)合材料片材，用設(shè)置于成型機(jī)輥軸外周對(duì)應(yīng)部位處帶相應(yīng)凹槽結(jié)構(gòu)的壓輪對(duì)復(fù)合材料片材進(jìn)行碾壓，形成相應(yīng)彎曲形狀，逐漸過(guò)渡到需要的彎曲程度，插入到異形管坯中間的縫隙中，并經(jīng)過(guò)相應(yīng)壓輪對(duì)異形管坯再次輾壓，形成一體，形成加強(qiáng)立筋。
[0031]可選地，本發(fā)明的熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材的制造設(shè)備，還包括:
[0032]電動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，包括電機(jī)和保護(hù)開(kāi)關(guān)，根據(jù)工藝需要由電機(jī)和保護(hù)開(kāi)關(guān)確定纏繞輥軸的螺旋角度；
[0033]外銑刀，位于切削管材插口外邊面，形成合適外徑的插口 ；
[0034]定長(zhǎng)切割機(jī)，在承插口的中間位置切斷；
[0035]內(nèi)銑刀，切削承口內(nèi)邊面，形成合適內(nèi)徑的承口。
[0036]本發(fā)明的有益效果是:
[0037](I)本發(fā)明的管材的結(jié)構(gòu)形式具有的外波紋，提高了管材外表面積，其使用時(shí)形成的管土共同作用優(yōu)越于聚乙烯纏繞結(jié)構(gòu)壁管材A型管；而且，由于其結(jié)構(gòu)壁高度大，使得管土共同作用也較普通雙壁波紋管好；
[0038](2)由于本發(fā)明的管材的結(jié)構(gòu)形式為熱塑成型，所有熔接部位都為熔融狀態(tài)，因此溶接效果好；
[0039](3)本發(fā)明的管材的結(jié)構(gòu)形式具有的外波紋提高了管材的結(jié)構(gòu)壁厚度，波峰高度可以達(dá)到成型管材直徑的10%以上，超過(guò)雙壁波紋管；而且，管材用等量的材料時(shí)能獲得更大的慣性矩，從而節(jié)省了材料；
[0040](4)管材的螺旋增強(qiáng)部分結(jié)構(gòu)提高了波峰的穩(wěn)定性，同時(shí)由于所有材料都是剛擠出的，所以熔接效果好；
[0041](5)可以只通過(guò)對(duì)異形單壁波紋管、形成加強(qiáng)立筋的片材的改性，適當(dāng)增加彈性模量的方法，提高管材的抗壓性以及增強(qiáng)管材的環(huán)剛度，而不會(huì)影響管材整體的抗沖擊性；
[0042](6)異形單壁波紋管包覆PE后形成異形管坯，異形管坯做同樣螺旋纏繞形式跨壓于異形條狀塑料型材搭接縫之上，這種跨壓結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，異形管坯跨壓在搭接縫之后無(wú)需再通過(guò)其他型材在異形管坯外層進(jìn)行額外的熔接碾壓的操作；而且熔融狀態(tài)的PE材料能夠與異形條狀塑料型材搭接縫良好的結(jié)合，提高管材的抗壓性，管材的使用壽命更長(zhǎng)；
[0043](7)對(duì)于多個(gè)異形管坯的結(jié)構(gòu)，在相鄰兩條異形管坯中間空隙處插入熔融狀態(tài)的復(fù)合材料片材可以將相鄰的異形管坯熔接在一起，提高多個(gè)異形管坯整體的結(jié)合力，而且加強(qiáng)立筋經(jīng)壓輪機(jī)構(gòu)與所述管壁相粘接，進(jìn)一步提高了異形管坯與管壁的結(jié)合力，進(jìn)一步提高管材的抗壓性；與傳統(tǒng)的多波紋管管材的熔接方式相比，本發(fā)明的加強(qiáng)立筋形成后，相鄰的異形管坯之間、異形管坯整體和管壁之間能夠緊密結(jié)合，無(wú)需再通過(guò)其他型材在異形管坯外層進(jìn)行額外的熔接碾壓的操作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)省了外層壓覆的型材，同時(shí)節(jié)省了制造步驟；同時(shí)，由于形成加強(qiáng)立筋的片材是復(fù)合材料的，其可以用很少的材料形成很高的剛度，節(jié)省原料、降低管材成本。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0044]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0045]圖1(a)是現(xiàn)有雙壁波紋管的軸向局部剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖1(b)是現(xiàn)有環(huán)向加筋管的軸向局部剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖2是現(xiàn)有雙重壁管材的軸向局部剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖3是現(xiàn)有螺旋波紋管的軸向局部剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖4是本發(fā)明熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050]圖5是本發(fā)明熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材的異形條狀塑料型材的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0051]圖6是本發(fā)明熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材的復(fù)合材料片材的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052]圖7是本發(fā)明熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材在壓輪碾壓狀態(tài)熔接剖面圖；
[0053]圖8a和圖Sb是本發(fā)明熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材的整體結(jié)構(gòu)示意圖和局部結(jié)構(gòu)不意圖；
[0054]圖9是本發(fā)明熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材制造設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0055]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0056]如圖4、圖5、圖6、圖7、圖8和圖9所示，本發(fā)明的一種熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材，其管壁是由異形條狀塑料型材I以中心線為軸線作螺旋纏繞而成的螺旋圓周，各相鄰異形條狀塑料型材邊緣相互搭接融合形成連續(xù)實(shí)壁管狀結(jié)構(gòu)；異形單壁波紋管2經(jīng)過(guò)送管機(jī)構(gòu)、模具包覆PE后形成復(fù)合材料的異形管坯3，異形管坯3做同樣螺旋纏繞形式跨壓于所述異形條狀塑料型材I搭接縫之上。
[0057]異形單壁波紋管2包覆PE后形成異形管坯3，異形管坯3做同樣螺旋纏繞形式跨壓于異形條狀塑料型材I搭接縫之上，這種跨壓結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，PE材料能夠與異形條狀塑料型材3緊密熔接，結(jié)合處物理和化學(xué)特性穩(wěn)定，二者的熱脹冷縮系數(shù)相同，異形管坯3跨壓在搭接縫之后無(wú)需再通過(guò)其他型材在異形管坯外層進(jìn)行額外的熔接碾壓的操作；而且熔融狀態(tài)的PE材料能夠與異形條狀塑料型材I搭接縫良好的結(jié)合，提高管材的抗壓性，管材的使用壽命更長(zhǎng)。
[0058]圖4和圖8所示為熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，即兩條異形管坯3的結(jié)構(gòu)，相鄰兩條異形管坯中間空隙處插入復(fù)合材料片材4形成加強(qiáng)立筋，并經(jīng)壓輪機(jī)構(gòu)與所述管壁相粘接。異形管坯的數(shù)量可以是一條也可以是多條，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，可以在實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用中進(jìn)行選擇。對(duì)于異形單壁波紋管2的數(shù)量為多條的實(shí)施例，經(jīng)過(guò)模具包覆PE后形成復(fù)合材料的異形管坯3，異形管坯3做同樣螺旋纏繞形式跨壓于所述異形條狀塑料型材I搭接縫之上，相鄰兩條異形管坯中間空隙處插入復(fù)合材料片材4形成加強(qiáng)立筋，并經(jīng)壓輪機(jī)構(gòu)與所述管壁相粘接。
[0059]對(duì)于多個(gè)異形管坯的結(jié)構(gòu)，在相鄰兩條異形管坯中間空隙處插入熔融狀態(tài)的復(fù)合材料片材4可以將相鄰的異形管坯熔接在一起，提高多個(gè)異形管坯整體的結(jié)合力，而且加強(qiáng)立筋經(jīng)壓輪機(jī)構(gòu)與所述管壁相粘接，進(jìn)一步提高了異形管坯與管壁的結(jié)合力，進(jìn)一步提高管材的抗壓性。與傳統(tǒng)的多波紋管管材的熔接方式相比，本發(fā)明的加強(qiáng)立筋在異形管坯跨壓之后形成，相鄰的異形管坯之間被加強(qiáng)立筋充分填充，不會(huì)有空隙產(chǎn)生，相鄰的異形管坯之間、異形管坯整體和管壁之間能夠緊密結(jié)合，無(wú)需再通過(guò)其他型材在異形管坯外層進(jìn)行額外的熔接碾壓的操作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)省了外層壓覆的型材，同時(shí)節(jié)省了制造步驟。同時(shí)，由于形成加強(qiáng)立筋的片材是復(fù)合材料的，其可以用很少的材料形成很高的剛度，節(jié)省原料、降低管材成本。
[0060]上述異形條狀塑料型材I可以是片材或其他任何形式，螺旋環(huán)繞成管材的管壁。
[0061]優(yōu)選地，上述異形單壁波紋管2的形狀為圓形、方形或者三角形或其他任意形狀，材料為PP、玻纖等高彈性模量材料。
[0062]優(yōu)選地，上述形成加強(qiáng)立筋的片材材料為PP、玻纖、鋼材等高彈性模量材料,外層包覆PE。
[0063]圖4和圖8中異形單壁波紋管的數(shù)量為2條，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)可以獲得I條或2條以上的結(jié)構(gòu)。
[0064]本發(fā)明還提供了一種上述熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材的制造方法，如圖4至圖9所示，包括以下步驟:
[0065]步驟(a)，通過(guò)擠塑機(jī)擠出熔融狀異形條狀塑料型材，異形條狀塑料型材相鄰邊緣依次相互搭接且以中心線為軸線作螺旋纏繞，經(jīng)壓輪將各相鄰搭接邊緣壓緊熔接形成管壁；
[0066]步驟(b)，異形單壁波紋管通過(guò)擠塑機(jī)及相應(yīng)的送管機(jī)構(gòu)、包覆模具形成異形管坯；
[0067]步驟(c)，將與步驟(a)同步螺旋纏繞的異形管坯跨壓于步驟(a)中相鄰異形條狀塑料型材搭接融合縫所在部位之上。
[0068]根據(jù)本發(fā)明熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材中異形單壁波紋管的數(shù)量為多個(gè)的實(shí)施例，上述步驟(C)中，將與步驟(a)同步螺旋纏繞的多條異形管坯跨壓于步驟(a)中相鄰異形條狀塑料型材搭接融合縫所在部位之上，通過(guò)擠塑機(jī)形成復(fù)合材料片材，用設(shè)置于成型機(jī)輥軸外周對(duì)應(yīng)部位處帶相應(yīng)凹槽結(jié)構(gòu)的壓輪對(duì)復(fù)合材料片材進(jìn)行碾壓，形成相應(yīng)彎曲形狀，逐漸過(guò)渡到需要的彎曲程度，插入到異形管坯中間的縫隙中，并經(jīng)過(guò)相應(yīng)壓輪對(duì)異形管坯再次輾壓，形成一體，形成加強(qiáng)立筋。相比與傳統(tǒng)的多條異形單壁波紋管的管材制造方法，本發(fā)明的制造方法步驟更少，加強(qiáng)立筋的制造步驟在異形管坯跨壓步驟之后形成，相鄰的異形管坯之間被加強(qiáng)立筋充分填充，不會(huì)有空隙產(chǎn)生，相鄰的異形管坯之間、異形管坯整體和管壁之間能夠緊密結(jié)合，無(wú)需再通過(guò)其他型材在異形管坯外層進(jìn)行額外的熔接碾壓的操作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)省了外層壓覆的型材，節(jié)省了制造步驟的同時(shí)，提高了生產(chǎn)效率。
[0069]下面結(jié)合圖9所示的制造設(shè)備對(duì)上述熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材的制造方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，圖9所示設(shè)備制造的管材為兩條異形單壁波紋管結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)對(duì)擠塑機(jī)的數(shù)量進(jìn)行改進(jìn)，以獲得一條或者多條異形單壁波紋管結(jié)構(gòu)。
[0070]步驟(a)具體為:通過(guò)第一擠塑機(jī)11擠出熔融狀異形條狀塑料型材1，異形條狀塑料型材相鄰邊緣依次相互搭接且以中心線為軸線作螺旋纏繞，經(jīng)壓輪將各相鄰搭接邊緣壓緊熔接形成管壁；
[0071]步驟(b)具體為:兩條異形單壁波紋管3通過(guò)第二擠塑機(jī)21、第三擠塑機(jī)31及其相應(yīng)包覆模具22、32和送波紋管機(jī)23、33形成異形管坯3 ；
[0072]步驟(c)，將與步驟(a)同步螺旋纏繞的異形管坯3跨壓于步驟(a)中相鄰異形條狀塑料型材搭接融合縫所在部位之上；
[0073]形成加強(qiáng)立筋的過(guò)程具體為:通過(guò)第四擠塑機(jī)41及配套設(shè)備模具42、送帶機(jī)43形成復(fù)合材料片材4，用設(shè)置于成型機(jī)輥軸外周對(duì)應(yīng)部位處帶相應(yīng)凹槽結(jié)構(gòu)的壓輪51對(duì)復(fù)合材料片材4進(jìn)行碾壓，形成相應(yīng)彎曲形狀，逐漸過(guò)渡到需要的彎曲程度，插入到異形管坯3中間的縫隙中，并經(jīng)過(guò)相應(yīng)壓輪52對(duì)異形管坯再次輾壓，形成一體，形成加強(qiáng)立筋。
[0074]完成上述步驟(a)、(b)、(C)之后還包括以下步驟:
[0075]當(dāng)管材生產(chǎn)到規(guī)定長(zhǎng)度后，成型機(jī)01的輥軸02螺旋角度通過(guò)控制電機(jī)使角度變小，單壁波紋管送管機(jī)構(gòu)23、33停止送管并切斷，形成加強(qiáng)立筋復(fù)合材料片材4停止送料并切斷，第一擠塑機(jī)11、第二擠塑機(jī)21、第三擠塑機(jī)31擠出的型材在輥軸02上不斷纏繞堆積形成承插口毛坯71，輥軸02不斷旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，承插口尺寸變長(zhǎng)，當(dāng)長(zhǎng)度為標(biāo)準(zhǔn)承口加插口長(zhǎng)度時(shí)，輥軸02的螺旋角度變大，單壁波紋管送管機(jī)構(gòu)23、33繼續(xù)送管，形成加強(qiáng)立筋復(fù)合材料片材繼續(xù)送料，繼續(xù)在輥軸上生產(chǎn)管材；承插口生產(chǎn)完畢，通過(guò)銑刀62切削外邊面，形成合適外徑的插口 ；定長(zhǎng)切割機(jī)61在承插口的中間位置切斷，當(dāng)承插口切斷后，通過(guò)銑刀63切削內(nèi)邊面，形成合適內(nèi)徑的承口。
[0076]上述加工步驟中，異形條狀塑料型材可以是片材或其他任何形式，螺旋環(huán)繞成管材的管壁；上述異形單壁波紋管的結(jié)構(gòu)可以是圓形、方形、三角形或其他任何形式，優(yōu)選異形單壁波紋管為聚丙烯材質(zhì)。形成加強(qiáng)立筋的片材材料為PP、玻纖、鋼材等高彈性模量材料，外部包覆PE。
[0077]本發(fā)明還提供了一種上述熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材的制造設(shè)備，如圖9所示，第一塑料擠出機(jī)11經(jīng)與其配套的型材模具12，擠出熔融狀異形條狀塑料型材1，熔融狀異形條狀塑料型材I螺旋纏繞在成型機(jī)01上的輥軸02上，經(jīng)壓輪碾壓定型形成圓柱面管壁；兩條異形單壁波紋管2通過(guò)第二擠塑機(jī)21、第三擠塑機(jī)31及其相應(yīng)送管機(jī)構(gòu)23、33、包覆模具22、32形成異形管坯3 ;異形管坯3做同樣螺旋纏繞形式跨壓于所述異形條狀片材搭接縫之上；第四擠塑機(jī)形成復(fù)合材料片材4，用設(shè)置于成型機(jī)輥軸02外周對(duì)應(yīng)部位處帶相應(yīng)凹槽結(jié)構(gòu)的壓輪對(duì)復(fù)合材料片材進(jìn)行碾壓，形成相應(yīng)彎曲形狀，逐漸過(guò)渡到需要的彎曲程度，插入到異形管坯中間的縫隙中，并經(jīng)過(guò)相應(yīng)壓輪對(duì)異形管坯再次輾壓，形成一體，形成加強(qiáng)立筋。
[0078]對(duì)于熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材包括多條異形單壁波紋管的實(shí)施例，制造設(shè)備還包括第四擠出機(jī)41，第四擠出機(jī)41經(jīng)與其配套設(shè)備模具42、送帶機(jī)43形成復(fù)合材料片材用于立筋部分。
[0079]圖9所示設(shè)備制造的管材為兩條異形單壁波紋管結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)對(duì)擠塑機(jī)的數(shù)量進(jìn)行改進(jìn)，以獲得一條或者多條異形單壁波紋管結(jié)構(gòu)，以上改進(jìn)均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0080]上述異形條狀塑料型材I可以是片材或其他任何形式，螺旋環(huán)繞成管材的管壁。上述異形單壁波紋管結(jié)構(gòu)可以是圓形、方形、三角形或其他任何形式，其材質(zhì)是聚丙烯。形成加強(qiáng)立筋的片材材料為PP、玻纖、鋼材等高彈性模量材料，外部包覆PE。
[0081]當(dāng)管材生產(chǎn)到規(guī)定長(zhǎng)度后，成型機(jī)01的輥軸02螺旋角度通過(guò)控制電機(jī)使角度變小，具體地，本發(fā)明的制造設(shè)備包括電動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，電動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)和保護(hù)開(kāi)關(guān)，根據(jù)工藝需要由電機(jī)和保護(hù)開(kāi)關(guān)確定纏繞輥軸的螺旋角度；單壁波紋管送管機(jī)構(gòu)23、33停止送管并切斷，形成加強(qiáng)立筋復(fù)合材料片材4停止送料并切斷，第一擠塑機(jī)11、第二擠塑機(jī)21、第三擠塑機(jī)31擠出的型材在輥軸02上不斷纏繞堆積形成承插口毛坯71，輥軸02不斷旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，承插口尺寸變長(zhǎng)，當(dāng)長(zhǎng)度為標(biāo)準(zhǔn)承口加插口長(zhǎng)度時(shí)，輥軸02的螺旋角度變大，單壁波紋管送管機(jī)構(gòu)23、33繼續(xù)送管，形成加強(qiáng)立筋復(fù)合材料片材繼續(xù)送料，繼續(xù)在輥軸上生產(chǎn)管材；承插口生產(chǎn)完畢，通過(guò)銑刀62切削外邊面，形成合適外徑的插口 ；定長(zhǎng)切割機(jī)61在承插口的中間位置切斷，當(dāng)承插口切斷后，通過(guò)銑刀63切削內(nèi)邊面，形成合適內(nèi)徑的承口。
[0082]設(shè)置于成型機(jī)輥軸外周對(duì)應(yīng)部位的壓輪機(jī)構(gòu)根據(jù)需要可以是兩個(gè)或兩個(gè)以上，可以通過(guò)改變壓輪上凹槽結(jié)構(gòu)形式，逐步壓緊螺旋加強(qiáng)管材，使中間增強(qiáng)粘接型材在擠壓過(guò)程中與圓柱面本體和增強(qiáng)管材更加緊密粘接在一起。同時(shí)可以用設(shè)置于成型機(jī)輥軸外周對(duì)應(yīng)部位處帶相應(yīng)凹槽結(jié)構(gòu)的壓輪對(duì)復(fù)合材料片材進(jìn)行碾壓，形成相應(yīng)彎曲形狀，逐漸過(guò)渡到需要的彎曲程度，插入到異形管坯中間的縫隙中，并經(jīng)過(guò)相應(yīng)壓輪對(duì)異形管坯再次輾壓，形成一體，形成加強(qiáng)立筋。
[0083]本發(fā)明的熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材，其結(jié)構(gòu)形式具有的外波紋，提高了管材外表面積，其使用時(shí)形成的管土共同作用優(yōu)越于聚乙烯纏繞結(jié)構(gòu)壁管材A型管；而且，由于其結(jié)構(gòu)壁高度大，使得管土共同作用也較普通雙壁波紋管好；由于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)形式熔接面增加了便于粘接的增強(qiáng)部分，因此熔接效果好；本發(fā)明的結(jié)構(gòu)形式具有的外波紋提高了管材的結(jié)構(gòu)壁厚度，波峰高度可以達(dá)到成型管材直徑的10%以上，超過(guò)雙壁波紋管；而且，管材用等量的材料時(shí)能獲得更大的慣性矩，從而節(jié)省了材料；管材的螺旋增強(qiáng)部分結(jié)構(gòu)提高了波峰的穩(wěn)定性，同時(shí)由于增強(qiáng)粘接片材是剛擠出的，所以熔接效果好；可以只通過(guò)對(duì)熔膠材料的改性，適當(dāng)增加熔膠的彈性模量的方法，提高管材的抗壓性以及增強(qiáng)管材的環(huán)剛度，而不會(huì)影響管材整體的抗沖擊性。
[0084]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材，其特征在于，其管壁是由異形條狀塑料型材以中心線為軸線作螺旋纏繞而成的螺旋圓周，各相鄰異形條狀塑料型材邊緣相互搭接融合形成連續(xù)實(shí)壁管狀結(jié)構(gòu)；異形單壁波紋管包覆PE后形成復(fù)合材料的異形管坯，異形管坯做同樣螺旋纏繞形式跨壓于所述異形條狀塑料型材搭接縫之上。
2.如權(quán)利要求1所述的熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材，其特征在于，所述異形單壁波紋管的數(shù)量為多條，經(jīng)過(guò)模具包覆PE后形成復(fù)合材料的異形管坯，相鄰兩條異形管坯中間空隙處插入復(fù)合材料片材形成加強(qiáng)立筋，加強(qiáng)立筋與所述管壁相粘接，形成所述加強(qiáng)立筋的片材材料為高彈性模量材料。
3.如權(quán)利要求1所述的熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材，其特征在于，所述異形單壁波紋管的形狀為圓形、方形或者三角形，材料為高彈性模量材料。
4.一種熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材的制造方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟(a)，將熔融狀異形條狀塑料型材相鄰邊緣依次相互搭接且以中心線為軸線作螺旋纏繞，將各相鄰搭接邊緣壓緊熔接形成管壁； 步驟(b)，將異形單壁波紋管經(jīng)過(guò)模具包覆PE后形成復(fù)合材料的異形管坯； 步驟(C)，將與步驟(a)同步螺旋纏繞的異形管坯跨壓于步驟(a)中相鄰異形條狀塑料型材搭接融合縫所在部位之上。
5.如權(quán)利要求4所述的熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材的制造方法，其特征在于，所述步驟(C)中，將與步驟(a)同步螺旋纏繞的多條異形管坯跨壓于步驟(a)中相鄰異形條狀塑料型材搭接融合縫所在部位之上，相鄰兩條異形管坯中間空隙處插入復(fù)合材料片材形成加強(qiáng)立筋，并經(jīng)壓輪機(jī)構(gòu)與所述管壁相粘接。
6.如權(quán)利要求5所述的熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材的制造方法，其特征在于，所述步驟(C)中，形成加強(qiáng)立筋的步驟具體為:用設(shè)置于成型機(jī)輥軸外周對(duì)應(yīng)部位處帶相應(yīng)凹槽結(jié)構(gòu)的壓輪對(duì)復(fù)合材料片材進(jìn)行碾壓，形成相應(yīng)彎曲形狀，逐漸過(guò)渡到需要的彎曲程度，插入到異形管坯中間的縫隙中，并經(jīng)過(guò)相應(yīng)壓輪對(duì)異形管坯再次輾壓，形成一體。
7.如權(quán)利要求4、5或6任一項(xiàng)所述的熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材的制造方法，其特征在于， 步驟(a)具體為:通過(guò)擠塑機(jī)擠出熔融狀異形條狀塑料型材，異形條狀塑料型材相鄰邊緣依次相互搭接且以中心線為軸線作螺旋纏繞，經(jīng)壓輪將各相鄰搭接邊緣壓緊熔接形成管壁； 步驟(b)具體為:將異形單壁波紋管通過(guò)擠塑機(jī)及相應(yīng)送管機(jī)構(gòu)、包覆模具形成異形管坯； 步驟(C)，將與步驟(a)同步螺旋纏繞的異形管坯跨壓于步驟(a)中相鄰異形條狀塑料型材搭接融合縫所在部位之上； 還包括: 當(dāng)管材生產(chǎn)到規(guī)定長(zhǎng)度后，成型機(jī)的輥軸螺旋角度通過(guò)控制電機(jī)使角度變小，單壁波紋管送管機(jī)構(gòu)停止送管并切斷,形成加強(qiáng)立筋復(fù)合材料片材停止送料并切斷,擠塑機(jī)擠出的型材在輥軸上不斷纏繞堆積形成承插口毛坯，輥軸不斷旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，承插口尺寸變長(zhǎng)，當(dāng)長(zhǎng)度為標(biāo)準(zhǔn)承口加標(biāo)準(zhǔn)插口長(zhǎng)度時(shí)，輥軸的螺旋角度再變大，單壁波紋管送管機(jī)構(gòu)繼續(xù)送管，形成加強(qiáng)立筋復(fù)合材料片材繼續(xù)送料，繼續(xù)在輥軸上生產(chǎn)管材；承插口生產(chǎn)完畢，通過(guò)銑刀切削外邊面，形成合適外徑的插口 ；定長(zhǎng)切割機(jī)在承插口的中間位置切斷，當(dāng)承口切斷后，通過(guò)銑刀切削內(nèi)邊面，形成合適內(nèi)徑的承口。
8.一種熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材的制造設(shè)備，其特征在于，包括: 第一擠出機(jī)，經(jīng)與其配套的型材模具，擠出熔融狀異形條狀塑料型材； 成型機(jī)，熔融狀異形條狀塑料型材螺旋纏繞在成型機(jī)的輥軸上，經(jīng)壓輪碾壓定型形成圓柱面管壁； 第二擠塑機(jī)，異形單壁波紋管通過(guò)第二擠塑機(jī)與其相應(yīng)的包覆模具、送管機(jī)構(gòu)形成異形管坯，異形管坯做同樣螺旋纏繞形式跨壓于所述異形條狀片材搭接縫之上。
9.如權(quán)利要求8所述的熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材的制造設(shè)備，其特征在于，所述異形單壁波紋管數(shù)量為多個(gè)，多條異形單壁波紋管通過(guò)第二擠塑機(jī)與其相應(yīng)的包覆模具、送管機(jī)構(gòu)形成多條異形管坯，多條異形管坯做同樣螺旋纏繞形式跨壓于所述異形條狀片材搭接縫之上； 還包括:第三擠塑機(jī)，形成復(fù)合材料片材，用設(shè)置于成型機(jī)輥軸外周對(duì)應(yīng)部位處帶相應(yīng)凹槽結(jié)構(gòu)的壓輪對(duì)復(fù)合材料片材進(jìn)行碾壓，形成相應(yīng)彎曲形狀，逐漸過(guò)渡到需要的彎曲程度，插入到異形管坯中間的縫隙中，并經(jīng)過(guò)相應(yīng)壓輪對(duì)異形管坯再次輾壓，形成一體，形成加強(qiáng)立筋。
10.如權(quán)利要求8或9所述的熱塑成型連續(xù)纏繞復(fù)合材料增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管材的制造設(shè)備，其特征在于，還包括: 電動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，包括電機(jī)和保護(hù)開(kāi)關(guān)，根據(jù)工藝需要由電機(jī)和保護(hù)開(kāi)關(guān)確定纏繞輥軸的螺旋角度； 外銑刀,位于切削管材插口外邊面,形成合適外徑的插口 ； 定長(zhǎng)切IllJ機(jī)，在承插口的中間位直切斷； 內(nèi)銑刀,切削承口內(nèi)邊面,形成合適內(nèi)徑的承口。
【文檔編號(hào)】F16L9/128GK104390070SQ201410612991
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】張娟 申請(qǐng)人:張娟