一種壓力管結(jié)構(gòu)及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種壓力管結(jié)構(gòu)及其制造方法，結(jié)構(gòu)的管壁包括內(nèi)層、中間層和外層，內(nèi)層為聚乙烯層，中間層為聚乙烯與玻璃纖維混合層，玻璃纖維含量為20％～40％，外層為聚乙烯層；中間層和外層由帶材螺旋纏繞而成，或內(nèi)層、中間層和外層由帶材螺旋纏繞而成。方法包括安裝纏繞模具、內(nèi)層涂覆、中間層涂覆、外層涂覆等步驟。本發(fā)明壓力管管壁采用三層結(jié)構(gòu)，內(nèi)外層增加管道柔性，中間層采用聚乙烯加玻璃纖維材料增加管道強(qiáng)度，滿足壓力管強(qiáng)度要求，可減小管道壁厚，降低制管材料消耗；壓力管中間層的玻璃纖維走向同時(shí)沿管道周向和軸向分布，對(duì)管道軸向和周向進(jìn)行加強(qiáng)，特別是管道周向強(qiáng)度的加強(qiáng)，對(duì)增強(qiáng)壓力管道強(qiáng)度具有重要意義。
【專利說明】一種壓力管結(jié)構(gòu)及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種壓力管結(jié)構(gòu)，還涉及該壓力管結(jié)構(gòu)的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有飲用水壓力輸送管道主要采用混凝土管道和球墨鑄鐵管道?；炷凉艿篮颓蚰T鐵管道抗腐蝕性差，在腐蝕性環(huán)境下(如沿海高鹽份土壤)，使用壽命短，并且影響水質(zhì)。同時(shí)，混凝土管道和球墨鑄鐵管道剛度大、柔性低，難以滿足我國大部分城市抗震設(shè)計(jì)6度以上“抗震設(shè)防烈度”的要求。
[0003]為了提高飲用水輸送管道抗腐蝕和抗震要求，出現(xiàn)了給水用聚乙烯管，按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13663-2000要求，給水用聚乙烯管采用擠出成型，給水壓力l.0MPa、直徑為100mm的給水管管壁厚度為59.3mm。目前國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)PE給水管生產(chǎn)只限定在100mm以下，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，PE實(shí)壁壓力管目前只做到直徑為1600_。現(xiàn)有壓力管結(jié)構(gòu)難以滿足大口徑管或高壓管的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之一在于，提供一種壓力管結(jié)構(gòu)，克服現(xiàn)有壓力管結(jié)構(gòu)難以滿足大口徑管或高壓管的要求的缺陷。
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之二在于，提供一種壓力管結(jié)構(gòu)制造方法，克服現(xiàn)有壓力管結(jié)構(gòu)難以滿足大口徑管或高壓管的要求的缺陷。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題之一所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種壓力管結(jié)構(gòu)，其特征在于，其管壁包括內(nèi)層、中間層和外層，內(nèi)層為聚乙烯層，中間層為聚乙烯與玻璃纖維混合層，玻璃纖維含量為20 %?40 %，外層為聚乙烯層；中間層和外層由帶材螺旋纏繞而成，或內(nèi)層、中間層和外層由帶材螺旋纏繞而成。
[0007]在本發(fā)明的壓力管結(jié)構(gòu)中，中間層由帶材多層螺旋纏繞而成，中間層中相鄰兩層的螺旋方向相反。
[0008]在本發(fā)明的壓力管結(jié)構(gòu)中，所述內(nèi)層厚度為I?5毫米和/或所述外層厚度為I?5暈米。
[0009]在本發(fā)明的壓力管結(jié)構(gòu)中，所述中間層包括沿管道軸向和管道周向分布的玻璃纖維。
[0010]在本發(fā)明的壓力管結(jié)構(gòu)中，所述玻璃纖維長度大于等于3毫米。
[0011 ] 在本發(fā)明的壓力管結(jié)構(gòu)中，所述中間層玻璃纖維含量為30 %，玻璃纖維長度為4毫米。
[0012]本發(fā)明解決其技術(shù)問題之二所采用的技術(shù)方案是:提供一種壓力管結(jié)構(gòu)制造方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0013]S1、根據(jù)制作管材直徑和壓力等級(jí)規(guī)格，調(diào)整涂覆纏繞加工臺(tái)兩個(gè)滾輪之間距離，選擇纏繞模具并吊裝至涂覆纏繞加工臺(tái)上，通過電機(jī)控制兩個(gè)滾輪中的主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)纏繞模具旋轉(zhuǎn)；
[0014]S2、開啟熱風(fēng)槍對(duì)纏繞模具表面進(jìn)行預(yù)熱，內(nèi)外層擠出機(jī)對(duì)聚乙烯料進(jìn)行塑化，通過管材模具擠出聚乙烯管，然后用刀具割開，形成聚乙烯片材；調(diào)整壓輥裝置使片材粘合在預(yù)熱的纏繞模具表面進(jìn)行內(nèi)層涂覆，至內(nèi)層需要厚度；涂覆時(shí)，內(nèi)外層擠出機(jī)固定，纏繞模具在涂覆加工臺(tái)上旋轉(zhuǎn)同時(shí)作水平移動(dòng)，纏繞模具每旋轉(zhuǎn)一圈水平移動(dòng)一個(gè)等于片材寬度的纏繞螺距，熱風(fēng)槍固定在內(nèi)外層塑化擠出機(jī)機(jī)架上、與纏繞模具保持一定距離并位于涂覆片材前面；
[0015]S3、混料機(jī)混合好的聚乙烯料經(jīng)自動(dòng)上料機(jī)送到平行同向雙螺桿嚙合擠出機(jī)料斗中，經(jīng)平行同向雙螺桿嚙合擠出機(jī)混煉塑化，玻璃纖維從側(cè)向強(qiáng)制輸送入料口中，按比例輸送到平行同向雙螺桿嚙合擠出機(jī)內(nèi)，與塑化好的聚乙烯料熔體進(jìn)行混合，保證玻璃纖維含量為20 %?40 %，玻璃纖維長度大于等于3毫米；
[0016]混合料塑化混煉好后，熔體經(jīng)口模擠出管狀料，管狀料被刀具剖開，通過壓輥機(jī)構(gòu)壓平，形成片材；或混合料塑化混煉好后，熔體進(jìn)入單螺桿擠出機(jī)穩(wěn)定擠出，經(jīng)口模擠出管狀料，管狀料被刀具剖開，通過壓輥機(jī)構(gòu)壓平，形成片材；
[0017]將涂覆纏繞加工臺(tái)水平移動(dòng)到單螺桿擠出機(jī)旁，將片材貼合在壓力管的內(nèi)層上進(jìn)行涂覆纏繞，至中間層需要厚度；中間層相鄰兩涂覆層之間的螺旋方向相反；
[0018]S4、將涂覆纏繞加工臺(tái)水平移動(dòng)到內(nèi)外層擠出機(jī)旁，與涂覆內(nèi)層相同，調(diào)整壓輥裝置使聚乙烯片材粘合在中間層表面進(jìn)行外層的涂覆，至外層需要厚度。
[0019]在本發(fā)明的壓力管結(jié)構(gòu)制造方法中，所述內(nèi)層厚度為I?5毫米和/或所述外層厚度為I?5毫米。
[0020]在本發(fā)明的壓力管結(jié)構(gòu)制造方法中，步驟S3中，所述混合料塑化混煉好后，熔體經(jīng)旋轉(zhuǎn)模具擠出管狀料，管狀料被刀具剖開，通過壓輥機(jī)構(gòu)壓平，形成片材；或混合料塑化混煉好后，熔體進(jìn)入單螺桿擠出機(jī)穩(wěn)定擠出，經(jīng)旋轉(zhuǎn)模具擠出管狀料，管狀料被刀具剖開，通過壓輥機(jī)構(gòu)壓平，形成片材；所述旋轉(zhuǎn)模具包括旋轉(zhuǎn)口模和旋轉(zhuǎn)芯棒、連接旋轉(zhuǎn)口模的鏈輪和連接旋轉(zhuǎn)芯棒的鏈輪。
[0021]在本發(fā)明的壓力管結(jié)構(gòu)制造方法中，所述中間層玻璃纖維含量為30%，玻璃纖維長度為4暈米。
[0022]實(shí)施本發(fā)明的壓力管結(jié)構(gòu)及其制造方法，與現(xiàn)有技術(shù)比較，其有益效果是:
[0023]1、壓力管管壁采用三層結(jié)構(gòu)，內(nèi)外層增加管道柔性，中間層采用聚乙烯加玻璃纖維材料增加管道強(qiáng)度，滿足壓力管強(qiáng)度要求，可減小管道壁厚，降低制管材料消耗；
[0024]2、壓力管中間層的玻璃纖維走向同時(shí)沿管道周向和軸向分布，對(duì)管道軸向和周向進(jìn)行加強(qiáng)，特別是管道周向強(qiáng)度的加強(qiáng)，對(duì)增強(qiáng)壓力管道強(qiáng)度具有重要意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明壓力管結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0026]圖2是本發(fā)明壓力管結(jié)構(gòu)的局部剖面圖。
[0027]圖3是本發(fā)明壓力管結(jié)構(gòu)制造方法中旋轉(zhuǎn)模具的立體圖。
[0028]圖4是本發(fā)明壓力管結(jié)構(gòu)制造方法中平行同向雙螺桿嚙合擠出機(jī)的主視圖。
[0029]圖5是本發(fā)明壓力管結(jié)構(gòu)制造方法中中間層的涂敷示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0031]如圖1、圖2所示，本發(fā)明的壓力管結(jié)構(gòu)10為管壁包括內(nèi)層13、中間層12和外層11，內(nèi)層13為聚乙稀層(PE(Polyethylene)層)，中間層12為聚乙稀與玻璃纖維混合層(PE+GF (Polyethylene+Glassfiber)層)，其中，玻璃纖維的含量為20 %?40 %，外層11為聚乙烯層(PE層)；中間層12和外層11采用帶材螺旋纏繞而成，內(nèi)層13可以采用帶材螺旋纏繞而成，也可以采用模具擠出成型而成。
[0032]內(nèi)層13與外層11主要為管道提供柔性，滿足抗震要求，并保證所輸送水的質(zhì)量，通常內(nèi)層13的厚度取I?5毫米，外層11的厚度取I?5毫米。在其他實(shí)施例中，內(nèi)層13與外層11的厚度也可根據(jù)需要在上述取值范圍之外確定。
[0033]中間層12是管道的加強(qiáng)層，厚度根據(jù)管道強(qiáng)度確定，通常較厚，一般由帶材多層螺旋纏繞而成。為了提高中間層12的強(qiáng)度，通常中間層12中相鄰兩層的螺旋方向取相反方向。當(dāng)然，中間層12中相鄰兩層的螺旋方向取相同方向，也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明目的。
[0034]為了進(jìn)一步提高管道強(qiáng)度，使中間層12中的玻璃纖維的纖維走向包括沿管道軸向和管道周向分布，這樣，可使管道在軸向和周向兩個(gè)方向均得到加強(qiáng)，特別是在管道周向方向，可大大提高管道的圓周周向強(qiáng)度。
[0035]為了保證玻璃纖維的加強(qiáng)效果，保證玻璃纖維長度大于等于3毫米。當(dāng)然，不限定玻璃纖維的纖維長度，也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明目的。
[0036]中間層12優(yōu)選玻璃纖維含量為30%，玻璃纖維長度為4毫米。
[0037]如圖3至圖5所示，本發(fā)明的壓力管結(jié)構(gòu)制造方法包括如下步驟:
[0038]第一步，根據(jù)制作管材直徑和壓力等級(jí)規(guī)格，調(diào)整涂覆纏繞加工臺(tái)(圖中未示出)兩個(gè)滾輪之間距離，選擇纏繞模具100并吊裝至涂覆纏繞加工臺(tái)上，通過電機(jī)控制兩個(gè)滾輪中的主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)纏繞模具100旋轉(zhuǎn)。
[0039]第二步，開啟熱風(fēng)槍(圖中未示出)對(duì)纏繞模具100表面進(jìn)行預(yù)熱，內(nèi)外層擠出機(jī)(圖中未示出)對(duì)聚乙烯料進(jìn)行塑化，通過管材模具(圖中未示出)擠出聚乙烯管，然后用刀具割開，形成聚乙烯片材；調(diào)整壓輥裝置使片材粘合在預(yù)熱的纏繞模具100表面進(jìn)行內(nèi)層13的涂覆，至內(nèi)層需要厚度(根據(jù)需要，可單層涂覆也可多層涂覆)；涂覆時(shí)，內(nèi)外層擠出機(jī)固定，纏繞模具100在涂覆加工臺(tái)上旋轉(zhuǎn)同時(shí)作水平移動(dòng)，纏繞模具100每旋轉(zhuǎn)一圈水平移動(dòng)一個(gè)等于片材寬度的纏繞螺距，熱風(fēng)槍固定在內(nèi)外層塑化擠出機(jī)機(jī)架(圖中未示出)上、與纏繞模具100保持一定距離并位于涂覆片材前面。
[0040]第三步，混料機(jī)(圖中未示出)混合好的聚乙烯料(包括粘合劑)經(jīng)自動(dòng)上料機(jī)(圖中未示出)送到平行同向雙螺桿嚙合擠出機(jī)30的料斗31中，經(jīng)平行同向雙螺桿嚙合擠出機(jī)30混煉塑化，玻璃纖維從平行同向雙螺桿嚙合擠出機(jī)30的料斗32從側(cè)向強(qiáng)制輸送入料口中，按比例輸送到平行同向雙螺桿嚙合擠出機(jī)30內(nèi)，與塑化好的聚乙烯料熔體進(jìn)行混合，保證玻璃纖維含量為20 %?40 %，玻璃纖維長度大于等于3毫米；混合料塑化混煉好后，熔體進(jìn)入單螺桿擠出機(jī)40，經(jīng)口模擠出管狀料，管狀料被刀具剖開，通過壓輥機(jī)構(gòu)壓平，形成片材；將涂覆纏繞加工臺(tái)水平移動(dòng)到單螺桿擠出機(jī)40旁，將片材貼合在壓力管的內(nèi)層13上進(jìn)行涂覆纏繞，至中間層需要厚度；中間層12中相鄰兩涂覆層121、122之間的螺旋方向可以相反、也可以相同。用于擠出管狀料的口模是現(xiàn)有設(shè)備。
[0041 ] 在其他實(shí)施例中，混合料塑化混煉好后，熔體可以不經(jīng)單螺桿擠出機(jī)，直接由平行同向雙螺桿嚙合擠出機(jī)30經(jīng)口模擠出管狀料，管狀料被刀具剖開，通過壓輥機(jī)構(gòu)壓平，形成片材，也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明目的。
[0042]第四步，將涂覆纏繞加工臺(tái)水平移動(dòng)到內(nèi)外層擠出機(jī)旁，與涂覆內(nèi)層13相同，調(diào)整壓輥裝置使聚乙烯片材粘合在中間層12表面進(jìn)行外層涂覆，至外層需要厚度(根據(jù)需要，可單層涂覆也可多層涂覆)。
[0043]壓力管結(jié)構(gòu)的內(nèi)層13厚度通常取I?5毫米、外層11厚度通常取I?5毫米。在其他實(shí)施例中，內(nèi)層13與外層11的厚度也可根據(jù)需要在上述取值范圍之外確定。
[0044]在步驟三中，為了實(shí)現(xiàn)中間層12中的玻璃纖維的纖維走向包括沿管道軸向和管道周向分布的玻璃纖維，在熔體進(jìn)入單螺桿擠出機(jī)擠出，再經(jīng)旋轉(zhuǎn)模具20擠出管狀料。旋轉(zhuǎn)模具20為現(xiàn)有設(shè)備，包括旋轉(zhuǎn)口模23和旋轉(zhuǎn)芯棒22、連接旋轉(zhuǎn)口模23的鏈輪24和連接旋轉(zhuǎn)芯棒22的鏈輪21，鏈輪21、24受驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)芯棒22和旋轉(zhuǎn)口模23相互轉(zhuǎn)動(dòng)，使進(jìn)入旋轉(zhuǎn)模具20的熔體既作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又作軸向移動(dòng)，從而使熔體內(nèi)的玻璃纖維的纖維走向既產(chǎn)生沿管道周向的纖維走向分布、又產(chǎn)生沿管道軸向的纖維走向分布，對(duì)管道周向和軸向同時(shí)進(jìn)行加強(qiáng)。
[0045]優(yōu)選中間層玻璃纖維含量為30%，玻璃纖維長度為4毫米。
【權(quán)利要求】
1.一種壓力管結(jié)構(gòu)，其特征在于，其管壁包括內(nèi)層、中間層和外層，內(nèi)層為聚乙烯層，中間層為聚乙烯與玻璃纖維混合層，玻璃纖維含量為20%?40%，外層為聚乙烯層；中間層和外層由帶材螺旋纏繞而成，或內(nèi)層、中間層和外層由帶材螺旋纏繞而成。
2.如權(quán)利要求1所述的壓力管結(jié)構(gòu)，其特征在于，中間層由帶材多層螺旋纏繞而成，中間層中相鄰兩層的螺旋方向相反。
3.如權(quán)利要求1所述的壓力管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述內(nèi)層厚度為I?5毫米和/或所述外層厚度為I?5毫米。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的壓力管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述中間層包括沿管道軸向和管道周向分布的玻璃纖維。
5.如權(quán)利要求4所述的壓力管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述玻璃纖維長度大于等于3毫米。
6.如權(quán)利要求5所述的壓力管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述中間層玻璃纖維含量為30%，玻璃纖維長度為4毫米。
7.—種壓力管結(jié)構(gòu)制造方法，其特征在于，包括如下步驟: 51、根據(jù)制作管材直徑和壓力等級(jí)規(guī)格，調(diào)整涂覆纏繞加工臺(tái)兩個(gè)滾輪之間距離，選擇纏繞模具并吊裝至涂覆纏繞加工臺(tái)上，通過電機(jī)控制兩個(gè)滾輪中的主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)纏繞模具旋轉(zhuǎn)； 52、開啟熱風(fēng)槍對(duì)纏繞模具表面進(jìn)行預(yù)熱，內(nèi)外層擠出機(jī)對(duì)聚乙烯料進(jìn)行塑化，通過管材模具擠出聚乙烯管，然后用刀具割開，形成聚乙烯片材；調(diào)整壓輥裝置使片材粘合在預(yù)熱的纏繞模具表面進(jìn)行內(nèi)層涂覆，至內(nèi)層需要厚度；涂覆時(shí)，內(nèi)外層擠出機(jī)固定，纏繞模具在涂覆加工臺(tái)上旋轉(zhuǎn)同時(shí)作水平移動(dòng)，纏繞模具每旋轉(zhuǎn)一圈水平移動(dòng)一個(gè)等于片材寬度的纏繞螺距，熱風(fēng)槍固定在內(nèi)外層塑化擠出機(jī)機(jī)架上、與纏繞模具保持一定距離并位于涂覆片材前面； 53、混料機(jī)混合好的聚乙烯料經(jīng)自動(dòng)上料機(jī)送到平行同向雙螺桿嚙合擠出機(jī)料斗中，經(jīng)平行同向雙螺桿嚙合擠出機(jī)混煉塑化，玻璃纖維從側(cè)向強(qiáng)制輸送入料口中，按比例輸送到平行同向雙螺桿嚙合擠出機(jī)內(nèi)，與塑化好的聚乙烯料熔體進(jìn)行混合，保證玻璃纖維含量為20 %?40 %，玻璃纖維長度大于等于3毫米； 混合料塑化混煉好后，熔體經(jīng)口模擠出管狀料，管狀料被刀具剖開，通過壓輥機(jī)構(gòu)壓平，形成片材；或混合料塑化混煉好后，熔體進(jìn)入單螺桿擠出機(jī)穩(wěn)定擠出，經(jīng)口模擠出管狀料，管狀料被刀具剖開，通過壓輥機(jī)構(gòu)壓平，形成片材； 將涂覆纏繞加工臺(tái)水平移動(dòng)到單螺桿擠出機(jī)旁，將片材貼合在壓力管的內(nèi)層上進(jìn)行涂覆纏繞，至中間層需要厚度；中間層相鄰兩涂覆層之間的螺旋方向相反； 54、將涂覆纏繞加工臺(tái)水平移動(dòng)到內(nèi)外層擠出機(jī)旁，與涂覆內(nèi)層相同，調(diào)整壓輥裝置使聚乙烯片材粘合在中間層表面進(jìn)行外層的涂覆，至外層需要厚度。
8.如權(quán)利要求7所述的壓力管結(jié)構(gòu)方法，其特征在于，所述內(nèi)層厚度為I?5毫米和/或所述外層厚度為I?5毫米。
9.如權(quán)利要求7或8所述的壓力管結(jié)構(gòu)方法，其特征在于，步驟S3中，所述混合料塑化混煉好后，熔體經(jīng)旋轉(zhuǎn)模具擠出管狀料，管狀料被刀具剖開，通過壓輥機(jī)構(gòu)壓平，形成片材；或混合料塑化混煉好后，熔體進(jìn)入單螺桿擠出機(jī)穩(wěn)定擠出，經(jīng)旋轉(zhuǎn)模具擠出管狀料，管狀料被刀具剖開，通過壓輥機(jī)構(gòu)壓平，形成片材；所述旋轉(zhuǎn)模具包括旋轉(zhuǎn)口模和旋轉(zhuǎn)芯棒、連接旋轉(zhuǎn)口模的鏈輪和連接旋轉(zhuǎn)芯棒的鏈輪。
10.如權(quán)利要求9所述的壓力管結(jié)構(gòu)方法，其特征在于，所述中間層玻璃纖維含量為30%，玻璃纖維長度為4毫米。
【文檔編號(hào)】F16L9/16GK104500867SQ201410749253
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】鄭能歡, 王亞輝, 占國榮, 許佳潤, 劉金龍, 朱曙光 申請(qǐng)人:華瀚管道系統(tǒng)科技有限公司