一种特高筋结构壁缠绕管的制作方法

1.本实用新型涉及塑料管道技术，尤其是塑料结构壁管，具体是一种塑料缠绕成形的特高筋波纹管。


背景技术：

2.塑料缠绕结构壁管是通过挤出的塑料带材，于缠绕设备上螺旋缠绕而成形的管道，大量的运用在埋地排水、排污等工程项目中。因为这类管道需要埋于地下深层，因此，管道的承压环刚度(抗外压强度) 对于管道而言十分重要，而结构壁塑料管材(如波纹管、中空平壁管等)正是由于具有在经济的材料成本下提高环刚度而得以非常广泛的运用。但结构壁塑料管材存在以下技术上的问题：
3.1、对于结构壁塑料管材，要经济性地提高其抗外压强度，除提高材料力学性能外，从结构上说就是如何提高管材结构厚度，简单地说就是提高管材结构厚度和其半径的比值，达到一定的环刚度。塑料缠绕成形结构壁管材主要传统的成形方法，是用冷却成形好的结构壁带材经缠绕“并列侧向”粘合成形而制造出管材。这样制造出的管材，其结构高度实际上取决于带材弯曲方向上的厚度，而带材的厚度反过来又限制了带材的弯曲半径，也就是限制了带材能够弯曲缠绕的管道口径，所以传统方法制造的缠绕结构壁管材不能达到其材料理想的管材结构厚度和管材内径比，一般只能达到8％，而且这样制成的管材内应力很大，会加速材料的老化，缩短管材的寿命，因此传统的成形方法无法制造出具有高环刚度的大口径结构壁塑料管道。
4.2、结构壁塑料管材的制造必须要考虑制造的效率问题，而传统的成形方法中，结构壁带材经挤出机热熔挤出后的冷却速度和冷却效果直接影响到管道的生产效率，正是这种原因，在设计结构壁带材时，必须要充分考量横截面的结构越简单越好，如没有任何多余内肋的中空腔是最好的结构壁带材结构，带材需冷却的部分都能贴近真空定形水套，但这样也无法提高管材结构壁特高筋的稳定性，容易导致结构壁特高筋(如波纹加强筋)受压垮塌、被碰损等等。因此，传统的成形方法很难设计出具有力学强度更好支撑内肋(如y形内肋、十字形内肋等)。
5.本实用新型是针对上述现有技术中所存在的诸多问题，提供一种具有独特设计的塑料缠绕管，尤其是大口径的塑料缠绕管。


技术实现要素：

6.针对上述问题，本实用新型旨在提供一种可采用冷弯带材在有效弯曲半径内缠绕获得特高筋高环刚度的结构壁缠绕管。
7.本实用新型还提供了一种高效简易地于中空加强筋内形成高强度径向内肋的塑料缠绕结构壁管，在不影响制造效率的情况下大幅增强了高筋的结构强度。
8.为实现该技术目的，本实用新型的方案是：一种特高筋结构壁缠绕管，所述缠绕管由两种挤出并冷却定形的塑料中空异形带材螺旋缠绕而成，所述两种塑料中空异形带材分
别为基带材和异型单壁波纹管；螺旋缠绕的基带材经熔胶侧向粘合构成具有中空底筋的管材本体；具有热熔胶包覆的螺旋缠绕的异型单壁波纹管粘合于所述底筋之上构成缠绕于管材本体的中空特高筋；所述热熔胶与基带材采用相同塑料材质，所述异型单壁波纹管采用软化温度高于所述热熔胶的塑料材质。
9.作为优选的，所述基带材是横截面为底片连接两个具有中空凸起的中空异形带材；中空凸起包括内侧壁、外侧壁以及跨接内外侧壁顶部的顶壁；基带材缠绕时相邻的中空凸起外侧壁经熔胶粘合，粘合的中空凸起形成管材本体上的中空底筋，该底筋的中部具有由两外侧壁粘接而成的第一支撑内肋。
10.作为优选的，所述异型单壁波纹管的横截面为中空腔结构，其上部和下部为波纹结构，左右两侧于上部和下部相结合的部位平滑无波纹。
11.作为优选的，所述热熔胶与基带材采用pe材质，所述异型单壁波纹管采用pp材质。
12.作为优选的，异型单壁波纹管为一条，具有热熔胶整体包覆，螺旋缠绕粘合于所述底筋之上的顶壁；；所述底筋顶部构造为横截面呈中部凹进或凸起的结构，该异型单壁波纹管的底部亦相应的构造为横截面呈中部凸起或凹进的结构用以匹配中空底筋的顶部。
13.作为优选的，异型单壁波纹管为相对称的两条，所述两条异型单壁波纹管经pp熔胶侧向相邻粘合成一整体，该整体具有热熔胶包覆，管螺旋缠绕粘合于所述中空底筋之上的顶壁。
14.作为优选的，所述两条异型单壁波纹管侧向相邻粘合面形成第二支撑内肋；所述底筋内的第一支撑内肋和该第二支撑内肋在一个平面上，形成特高筋内部的径向直立内肋。
15.作为优选的，为了便于叠加时的定位对位，所述底筋顶部构造为横截面呈中部凹进或凸起的结构，所述两条异型单壁波纹管相邻粘合后所形成的底部亦相应的构造为横截面呈中部凸起或凹进的结构用以匹配底筋的顶部。
16.本实用新型的有益效果是：采用基带材形成管材本体及底筋并采用异型单壁波纹管粘合于底筋合并形成特高筋，突破了单一带材的有效弯曲半径对加强筋高度的限制，进而可大幅提升加强筋高度与管道直径之比，相较于传统塑料缠绕结构壁管，本方案制造的同刚度管单位米重明显降低；此外，巧妙的制造方法及结构设计使得在管道成形中于特高筋内成形径向支撑内肋，极大的增强了特高筋的结构强度，使得高筋难以受压垮塌、被碰损；本方案的塑料缠绕结构壁管及制造方法能够有效提高了生产效率，节约生产成本；管材的结构科学合理，便于生产制造，性价比显而易见，具有巨大的市场前景。
附图说明
17.图1为本实用新型实施例一的塑料缠绕管之立体结构图；
18.图2为本实用新型实施例一的中空加强筋横截面示意图；
19.图3为本实用新型实施例二的塑料缠绕管之立体结构图；；
20.图4为本实用新型实施例二的中空加强筋横截面示意图；
21.图5本实用新型中异型单壁波纹管具体实施例的结构示意图；
22.图6本实用新型中基带材具体实施例的结构示意图。
23.其中：1.管材本体、11.基带材、12.pe熔胶、2.特高筋、21. 异型单壁波纹管、22.pe
包覆层、23.pp熔胶。
具体实施方式
24.下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
25.本实用新型为一种结构壁缠绕管，这类管道主要使用塑料制成，可以是pe、pp、复合塑料等等，具体使用的塑料材质由本领域技术人员根据现有技术和性能要求选定；本实用新型所涉的缠绕结构壁管是通过塑料挤出机经由挤出模头挤出带材，如图6所示出的，带材在冷却成形之后，再上管道成形缠绕设备进行弯曲缠绕，并粘合形成管材，这些皆为管道领域的公知技术，在此不展开叙述。
26.冷却定形后的中空带材，在弯曲缠绕时会产生内部应力，弯曲半径越小，内应力越大，材料应力的最大极限值限制了弯曲半径的最小极限值。一般聚乙烯(pe)带材的极限最小弯曲半径不能小于带材弯曲方向上结构厚度的6倍，这无形中限制了传统用冷却带材缠绕方式制造的缠绕结构壁管材的结构高度(厚度)，其结构高度一般不能超过管材内径的8％。而为了制造高环刚度的缠绕结构壁管道在经济的米重状态下实现，又必须提高结构壁管道的结构高度。如何在相对于缠绕带材弯曲方向上的结构厚度比较大的弯曲半径、缠绕带材内应力比较小的状态下，实现提高缠绕结构壁管结构高度的目的，正是本实用新型的方案要充分解决的技术难题。
27.如图1
‑
6所示的，本实用新型的一种特高筋结构壁缠绕管是由两种挤出并冷却定形的塑料中空异形带材螺旋缠绕而成，其中一种为塑料中空异形带材为基带材11，另一种为异型单壁波纹管21；基带材 11螺旋缠绕并经熔胶12侧向粘合形成具有中空底筋的管材本体1；异型单壁波纹管21经由热熔胶整体包覆(热熔胶冷却后形成包覆层 22)后螺旋缠绕于所述底筋之上，同时经热熔胶粘合于底筋上形成缠绕于管材本体的中空特高筋2；所述热熔胶与基带材采用相同塑料材质，在最佳实施例中采用pe材质，所述异型单壁波纹管采用软化温度高于所述热熔胶的塑料材质，在最佳实施例中采用pp材质。pp材质的软化温度高于pe材质，因此pe在包覆pp异型单壁波纹管时不会导致异型单壁波纹管软化(确保pe包覆时始终得到未被软化的pp 异型单壁波纹管的支撑)，此外，之所以热熔胶与异型单壁波纹管必须是包覆结构，是因为材质不同并不必然产生粘合效果，因此只有通过包覆才能实现异型单壁波纹管与管材本体的结合，使得异型单壁波纹管通过包覆热熔胶(冷却之后即为pe熔胶包覆层4)得以通过pe 熔胶与管材本体之稳定结合，取得有效支撑环刚度的技术效果。
28.在本实用新型的具体实施例中，如图6所示出的，基带材11是横截面为底片连接两个具有中空凸起的中空异形带材；中空凸起包括内侧壁、外侧壁以及跨接内外侧壁顶部的顶壁；基带材缠绕时相邻的中空凸起外侧壁经熔胶粘合，粘合的中空凸起形成管材本体上的中空底筋，该底筋的中部具有由两外侧壁粘接而成的第一支撑内肋，该第一支撑内肋是在缠绕粘合中成形的，设计巧妙，生产效率高。。
29.在本实用新型的具体实施例中，如图5所示出的，异型单壁波纹管的横截面也是中空腔结构，其上部和下部为波纹结构，左右两侧于上部和下部相结合的部位平滑无波纹。这种结构的好处是具有定向弯曲的功能效果，而且被热熔胶包覆时，波纹部分能够与热熔胶形成更大面积的接触，可形成极为稳定的包覆关系。
30.在具体的运用实施中，至少有以下优选的实施例：
31.实施例一：如图1和2所示的，异型单壁波纹管21为一条，经由热熔胶整体包覆后螺旋缠绕于所述底筋之上通过热熔胶与所述顶壁相粘合；所述底筋顶部构造为横截面呈中部凹进的结构，该异型单壁波纹管的底部亦相应的构造为横截面呈中部凸起的结构用以匹配中空底筋的顶部。
32.实施例二：如图3和4所示的，异型单壁波纹管21为相对称的两条，所述两条异型单壁波纹管经pp熔胶23侧向相邻粘合后整体包覆热熔胶，经由热熔胶整体包覆后的两条异型单壁波纹管螺旋缠绕于所述底筋之上通过热熔胶与所述顶壁相粘合。两条异型单壁波纹管侧向相邻粘合面形成第二支撑内肋；所述底筋内的第一支撑内肋和该第二支撑内肋在一个平面上，形成特高筋内部的径向直立内肋。为了便于叠加时的定位对位，所述底筋顶部构造为横截面呈中部凹进或凸起的结构，所述两条异型单壁波纹管相邻粘合后所形成的底部亦相应的构造为横截面呈中部凸起或凹进的结构用以匹配底筋的顶部。
33.所述第一支撑内肋和第二支撑内肋形成特高筋2内部的径向直立内肋是在缠绕粘合中成形的，设计巧妙，生产效率高，如果是直接在中空带材中挤出出这种内肋，在实际生产中很难实现，带材的冷却散热问题必将严重影响加工的效率，而且结构复杂，本实用新型的方案用各带材的侧边经熔胶在粘合的过程中形成了特高筋内部的径向直立内肋，极大的增强了特高筋的结构强度，使得特高筋2在远超出普通加强筋的高度之情况下，也难以受压垮塌、被碰损，进一步有力的保障了管材本体的环刚度(即承压能力)。
34.需要强调的是，本实用新型中的底筋的高度因弯曲半径的限制不能做到足够的高度，故不足以给到管材本体足够的环刚度，因此需要对底筋进行增高，故而需要粘合异型单壁波纹管进行增高，形成足够高度的特高筋，以满足管材所需的环刚度。这种通过多带材粘合增高的方式来解决弯曲半径对结构壁厚(加强筋高度)的限制，是本实用新型的核心贡献之一，其结构巧妙，科学合理，尤其是极容易在生产制造中实施，不降低生产制造效率，这在本技术领域是所产生的有益效果显而易见。
35.为了更便于制造，优化制造工艺，本实用新型的具体实施例中，如图6所示的，基带材11在缠绕时，将挤入相邻中空凸起外侧壁之间的pe熔胶12溢出于凹进槽内，异型单壁波纹管4的底部v形凸起跨压于底筋的凹进槽上时，溢出的熔胶刚好将异型单壁波纹管的pe 包裹层22粘合与基带材形成的底筋上部，形成缠绕于管材本体1的特高筋2；这样的做法减少了加工的复杂度，无需再另行挤注熔胶，一次注胶便可实现全部的粘合成形工艺，大大提升了生产效率。
36.本实用新型还提供了两种制造方法，其中，方法一是针对仅有一条异型单壁波纹管之制造方法，方法二是针对有两条对称的异型单壁波纹管之制造方法。
37.方法一：
38.一种特高筋结构壁缠绕管的制造方法，采用一条异型单壁波纹管，具体以如下方法制造：先制备带材，利用pp异型单壁波纹管制备设备制备出一条异型单壁波纹管冷却定
形备用；通过pe塑料挤出设备的挤出模头挤出高温柔性的中空异形基带材后送入水箱进行带材真空冷却定形备用；再将冷却定形后的基带材经由管材成形设备螺旋缠绕，在相邻基带材之间挤入热熔pe熔胶，再经由夹轮将相邻基带材夹拢粘合，形成具有底筋的管材本体；于此同时，在管材成形设备旁逐步将异型单壁波纹管用热熔pe进行整体包覆，在用于包覆的热熔pe和粘合基带材的热熔pe熔胶均尚未冷却之前，将包覆好的异型单壁波纹管于同一管材成形设备上螺旋缠绕于管材本体所形成的底筋上相粘合。
39.方法二：
40.一种特高筋结构壁缠绕管的制造方法，采用两条异型单壁波纹管，具体以如下方法制造：先制备带材，利用pp异型单壁波纹管制备设备制备出两条相对称的异型单壁波纹管备用；通过pe塑料挤出设备的挤出模头挤出高温柔性的中空异形基带材后送入水箱进行带材真空冷却定形备用；再将冷却定形后的基带材经由管材成形设备螺旋缠绕，在相邻基带材之间挤入热熔pe熔胶，再经由夹轮将相邻基带材夹拢粘合，形成具有底筋的管材本体；于此同时，在管材成形设备旁逐步将两条异型单壁波纹管通过热熔pp胶侧向粘合后再用热熔 pe进行整体包覆，在用于包覆的热熔pe、粘合基带材的热熔pe熔胶以及热熔pp胶均尚未冷却之前，将包覆好的两条异型单壁波纹管于同一管材成形设备上螺旋缠绕于管材本体所形成的底筋上相粘合。
41.尽管以上方法所针对的异型单壁波纹管采用的是pp材质，热熔胶和基带材采用的是pe材质，但本领域普通技术人员都很容易想到采用类似的材质对上述的pp和pe材质进行替换，这种替换并不改变整个制造方法以及所产出管材的结构，亦属于本实用新型所保护的范围。
42.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。