專利名稱：輸水管，制造輸水管的帶材和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種輸水管，具體的說是一種具有螺旋纏繞的外管和由增強(qiáng)復(fù)合塑料帶材沿外管內(nèi)壁螺旋纏繞形成內(nèi)襯管的金屬增強(qiáng)塑料輸水管。本發(fā)明還涉及制造該內(nèi)襯管的帶材和裝置。
背景技術(shù)：
在用于排水管制造的金屬增強(qiáng)結(jié)構(gòu)壁管的專利ZL2005100^911. 4和 ZL100320114847. X中公開了兩種鋼帶增強(qiáng)塑料排水管道的制造方法，利用上述專利都可以制造直徑大于1000mm、環(huán)剛度> 8KN/m2的大口徑、高環(huán)剛度塑料排水管道?，F(xiàn)有塑料排水管道多為無壓結(jié)構(gòu)壁管道，都具有足夠的環(huán)剛度能支承土壤作用的外部載荷并保證長期安全使用，但只允許承受較小的內(nèi)部壓力，不能作為有壓輸水管道使用。上述發(fā)明的排水管由于承受內(nèi)壓能力低而無法用于液體壓力輸送的壓力管道領(lǐng)域。有壓輸水塑料管道為壓力管道，常見的是純塑料原料制造的管道。為保證其使用壓力和環(huán)剛度必須具有足夠的管材壁厚，其單位長度上管道消耗的原材料用量就比較多。 小直徑壓力管道通常在滿足內(nèi)壓時，其環(huán)鋼度(抵抗外部載荷能力)自然滿足。但大直徑壓力管道，在其滿足內(nèi)壓強(qiáng)度時，其抵抗外部壓力的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，如果要使大直徑壓力管同時具有抵抗內(nèi)外壓力能力，其壁厚要大幅度增加，從而使其制造成本難以被市場接受。盡管近幾年開發(fā)出了級別更高、性能更好的塑料材料，也開發(fā)了為節(jié)省塑料原材料、性能更優(yōu)的復(fù)合增強(qiáng)的壓力管產(chǎn)品，但常見純塑管道也只有規(guī)格730毫米及以下的產(chǎn)品。有代表性的鋼骨架塑料復(fù)合管(ZL94104509. 9)做為純塑料管的升級產(chǎn)品，也只能生產(chǎn)直徑600毫米及以下的鋼塑復(fù)合壓力管道。

實用新型內(nèi)容本實用新型的第一個目的是提供一種消耗材料少、口徑大、具有足夠的環(huán)剛度，又可承載內(nèi)壓的輸水管。本實用新型的第二個目的是提供一種制造上述輸水管的內(nèi)襯管的增強(qiáng)復(fù)合塑料帶材。本實用新型的第三個目的是提供一種制造上述輸水管的內(nèi)襯管的裝置。為實現(xiàn)上述第一個目的，本實用新型提供的輸水管包括螺旋纏繞形成的增強(qiáng)復(fù)合外管，和由纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合帶材螺旋纏繞形成的增強(qiáng)復(fù)合內(nèi)襯管。進(jìn)一步，所述的外管為金屬增強(qiáng)塑料復(fù)合的波紋管結(jié)構(gòu)或具有金屬增強(qiáng)塑料復(fù)合豎直肋的管結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，所述內(nèi)襯管由至少二層纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合的帶材沿著所述外管內(nèi)壁連續(xù)螺旋纏繞并貼合在外管內(nèi)壁上形成，所述內(nèi)襯管覆蓋所述外管的螺旋纏繞接縫。進(jìn)一步，所述帶材的寬度是外管螺旋纏繞接縫之間寬度的整數(shù)倍。[0012]上述輸水管，其外管主要用于保證輸水管具有足夠的環(huán)剛度；內(nèi)襯管主要用于承載內(nèi)壓；纏繞結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)大口徑制造；復(fù)合結(jié)構(gòu)可在保證環(huán)剛度和承載內(nèi)壓的功能下，節(jié)省材料；至少兩層帶材可增加軸向抗拉強(qiáng)度；帶材的寬度是外管螺旋纏繞接縫之間寬度的整數(shù)倍可保證對輸水管全長實現(xiàn)內(nèi)襯管覆蓋外管的螺旋纏繞接縫。為實現(xiàn)上述第二個目的，本實用新型提供的制造上述輸水管的內(nèi)襯管的帶材，包括塑料帶材基層和與帶材基層復(fù)合的纖維增強(qiáng)層，纖維增強(qiáng)層是金屬網(wǎng)或非金屬纖維編織物。進(jìn)一步，所述的纖維增強(qiáng)層鑲嵌在帶材基層內(nèi)部，或鑲嵌在帶材基層表面。金屬網(wǎng)為鋼絲網(wǎng)，非金屬纖維編織物包括尼龍纖維、碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維的一種或它們的組合。進(jìn)一步，纖維增強(qiáng)層的經(jīng)線數(shù)是緯線數(shù)的一至兩倍，其纖維抗拉強(qiáng)度為所使用的塑料的5倍以上。所用的塑料是PE、PP、PVC。上述帶材結(jié)構(gòu)完全是針對滿足輸水管功能而選擇的，特別是經(jīng)線數(shù)和緯線數(shù)的關(guān)系，及纖維與塑料的強(qiáng)度關(guān)系尤為重要。為實現(xiàn)上述第三個目的，本實用新型提供的制造上述輸水管內(nèi)襯管的裝置包括螺旋纏繞形成外管的裝置，還包括釋放形成所述內(nèi)襯管的帶材的裝置；沿著外管內(nèi)壁螺旋纏繞所述帶材的纏繞裝置；將帶材加熱焊接到外管內(nèi)壁的加熱焊接裝置；使帶材均勻加熱緊密焊接到外管內(nèi)壁上的壓合裝置；切割平頭裝置。進(jìn)一步，纏繞裝置包括帶動外管旋轉(zhuǎn)的裝置和使外管軸向移動的裝置。進(jìn)一步，纏繞裝置包括帶動外管旋轉(zhuǎn)的裝置和使帶材軸向移動的裝置。進(jìn)一步，帶動外管旋轉(zhuǎn)的裝置是一組承托外管并可旋轉(zhuǎn)的摩擦托輥；使外管軸向移動的裝置是一個固定摩擦托輥并沿外管軸向移動的托架。進(jìn)一步，帶動外管旋轉(zhuǎn)的裝置是一組承托外管并可旋轉(zhuǎn)的摩擦托輥；使帶材軸向移動的裝置是其上設(shè)置有釋放形成所述內(nèi)襯管帶材的裝置及一個沿外管軸向移動的支架。進(jìn)一步，釋放形成所述內(nèi)襯管帶材的裝置包括儲帶盤、懸臂支架和設(shè)置在懸臂支架上的導(dǎo)帶輥組。進(jìn)一步，加熱焊接裝置是設(shè)置在懸臂支架上的火焰加熱器、熱風(fēng)加熱器及擠出焊機(jī)。進(jìn)一步，壓合裝置是設(shè)置在懸臂支架上的可調(diào)整壓力的壓輥裝置。本發(fā)明的輸水管是通過在專用的纏繞機(jī)上，經(jīng)過纏繞、熔接將上述纖維編織物與塑料復(fù)合成的增強(qiáng)復(fù)合帶材貼合在公知的金屬肋增強(qiáng)塑料復(fù)合管(如ZL20050112528. 4)， 或金屬增強(qiáng)的波紋管(如ZL100320114847.X)的內(nèi)壁上，形成內(nèi)壁光滑、可承載內(nèi)壓負(fù)荷和滿足外部環(huán)剛度要求、可作為輸水管道的大口徑增強(qiáng)復(fù)合塑料壓力管。

下面將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。圖1是本實用新型的輸水管的截面圖；圖2是形成圖1的輸水管的內(nèi)襯管的帶材截面圖；圖3是形成圖1的輸水管內(nèi)襯管的另一種形式的帶材截面圖；[0030]圖4是圖2和3的帶材內(nèi)編織物經(jīng)緯線的示意圖；圖5是本實用新型的一種實施方式的示意圖；圖6表示從圖5所示裝置中管端A向觀察纏繞過程的示意圖；圖7是本實用新型的另一種實施方式的示意圖；圖8表示從圖7所示裝置中管端A向觀察纏繞過程的示意圖。
具體實施方式
圖1所示的輸水管10包括螺旋纏繞形成的增強(qiáng)復(fù)合外管11，和螺旋纏繞形成的增強(qiáng)復(fù)合內(nèi)襯管12。所述外管11為金屬增強(qiáng)的塑料復(fù)合波紋管結(jié)構(gòu)或具有金屬增強(qiáng)塑料復(fù)合豎直肋的管結(jié)構(gòu)。所述內(nèi)襯管12由至少二層纖維增強(qiáng)的塑料復(fù)合帶材沿著所述外管內(nèi)壁連續(xù)螺旋纏繞并貼合在外管內(nèi)壁上形成，所述內(nèi)襯管覆蓋所述外管的螺旋纏繞接縫13。當(dāng)內(nèi)襯管 12由多層纖維增強(qiáng)的塑料復(fù)合帶材復(fù)合形成時，各層帶材的纏繞接縫14由相鄰層帶材覆
至
ΓΤΠ ο圖2示出了形成輸水管內(nèi)襯管的帶材20，包括塑料帶材基層21和鑲嵌在帶材基層內(nèi)的纖維增強(qiáng)層22。圖3示出了另一種形式的帶材20，其中纖維增強(qiáng)層22鑲嵌在塑料帶材基層21的表面。圖4是帶材內(nèi)編織物的分布圖，其示意了經(jīng)線23與緯線M的關(guān)系。圖2-4的帶材20的纖維增強(qiáng)層22可以是非金屬纖維編織物，也可以是金屬網(wǎng)，特別是鋼絲網(wǎng)。借助纖維增強(qiáng)層22上的孔隙，纖維增強(qiáng)層22與塑料復(fù)合后形成的帶材是一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，不脫層的復(fù)合帶材。根據(jù)纏繞形成內(nèi)襯管的需要，增強(qiáng)復(fù)合塑料帶材20的寬度可以在150-500毫米之間選擇，并且為了覆蓋所有外管接縫，所選擇的寬度應(yīng)為外管接縫間寬度的整數(shù)倍；厚度以能實現(xiàn)復(fù)合性能最佳為標(biāo)準(zhǔn)，同時兼顧成卷和放帶的便利，以2-5毫米為好。帶材使用的塑料可以是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)。參見圖5和6，做為本實用新型的一種實施方式，沿著外管的內(nèi)壁螺旋纏繞帶材形成內(nèi)襯管的裝置30包括一個可移動的托架31，其上安裝了一組承托外管11并能旋轉(zhuǎn)的摩擦托輥32和驅(qū)動摩擦托輥32旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置33，摩擦托輥32的旋轉(zhuǎn)帶動外管11轉(zhuǎn)動；在托架31下面安裝若干可以在導(dǎo)軌34上軸向移動的支輪35，軸向移動驅(qū)動裝置39驅(qū)動支輪 35沿導(dǎo)軌34的移動使托架32帶動放置在其上的外管11沿軸向移動。一個固定的懸臂支架36，其上設(shè)置若干導(dǎo)帶輥38用于支撐和傳送來自儲帶盤37的帶材20 ；懸臂支架36上設(shè)置加熱器40和壓力可調(diào)節(jié)壓輥41。具體實施過程如下在軸向移動驅(qū)動裝置39驅(qū)動下托架31沿導(dǎo)軌34軸向移動，從而使放置在托架31上的外管11軸向移動；隨著外管11的軸向移動，固定的懸臂支架36帶著來自儲帶盤37的帶材20靠近外管11的端部；托架31停車，人工將帶材20的端部與外管11端部的內(nèi)壁以覆蓋內(nèi)壁接縫的方式焊合開始后，托架31 繼續(xù)軸向移動，當(dāng)帶材20從外管11的起始端向套入懸臂支架36的方向進(jìn)行內(nèi)壁焊合時， 托架31選擇軸向向前移動，同時旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置33驅(qū)動摩擦托輥32旋轉(zhuǎn)，從而帶動外管11 轉(zhuǎn)動。當(dāng)帶材20從外管11起始端向遠(yuǎn)離懸臂支架36的方向進(jìn)行內(nèi)壁焊合時，托架31選擇軸向向后移動，同時旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置33驅(qū)動托輥32旋轉(zhuǎn)，從而帶動外管11轉(zhuǎn)動。帶材20 開始沿著外管11的內(nèi)壁螺旋纏繞，同時加熱器40對外管內(nèi)壁和帶材的貼合面加熱，壓輥41 對帶材的非貼合面施壓，壓輥41具有壓力調(diào)節(jié)的功能。這樣增強(qiáng)復(fù)合塑料帶材20被纏繞并貼合在外管11的內(nèi)壁上，達(dá)到增強(qiáng)復(fù)合帶材12與金屬增強(qiáng)塑料復(fù)合外管11內(nèi)壁塑料粘接熔合成一體。根據(jù)選用的塑料不同，加熱器40采用電加熱器或火焰加熱器。這樣，通過懸臂支架36和儲帶盤37施放出定寬的增強(qiáng)復(fù)合帶材20，在金屬增強(qiáng)的復(fù)合外管11內(nèi)壁上的一端開始粘接熔合，然后隨著外管11的旋轉(zhuǎn)和移動，增強(qiáng)復(fù)合帶材20 連續(xù)不斷地從管11的一端復(fù)合到管11的另一端，完成第一層內(nèi)襯管貼合，然后根據(jù)需要再反方向軸向運(yùn)動，增強(qiáng)復(fù)合帶材20在外管11內(nèi)進(jìn)行第二層內(nèi)襯管貼合，直到所需要的層數(shù)和厚度，形成內(nèi)襯管12。第二層內(nèi)襯管貼合時，帶材可以與第一層同方向貼合，也可以與第一層交叉(反)方向貼合。多層內(nèi)襯粘合時，可以選擇復(fù)合疊加的內(nèi)襯粘合方式。參見圖7和8，作為本發(fā)明的另一種實施方式，沿著外管的內(nèi)壁螺旋纏繞帶材形成內(nèi)襯管的裝置50包括基座51，其上安裝了一組承托外管11并能旋轉(zhuǎn)的摩擦托輥52和驅(qū)動摩擦托輥52旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置53，摩擦托輥52的旋轉(zhuǎn)帶動外管11轉(zhuǎn)動；一個懸臂支架M 固定連接在一個可軸向移動的支架56上，支架56下面安裝若干可以在導(dǎo)軌57上軸向移動的支輪58，軸向移動驅(qū)動裝置59驅(qū)動支輪58沿導(dǎo)軌57的移動使支架56帶動固定連接在其上的懸臂支架M和儲帶盤37沿軸向移動；懸臂支架M上設(shè)置若干導(dǎo)帶輥55用于支撐和傳送來自儲帶盤37的帶材20 ；懸臂支架M上設(shè)置有擠出焊機(jī)42和壓力可調(diào)節(jié)壓輥 41。具體實施過程如下在軸向移動驅(qū)動裝置59驅(qū)動下支架56沿導(dǎo)軌57軸向移動，從而使固定連接在其上的懸臂支架M和儲帶盤37沿軸向移動；隨著懸臂支架M的軸向移動， 懸臂支架M帶著來自儲帶盤37的帶材20靠進(jìn)外管11的端部；支架56停車，人工將帶材 20的端部與外管11端部的內(nèi)壁以覆蓋內(nèi)壁接縫的方式焊合后，支架56繼續(xù)軸向移動，當(dāng)帶材20從外管11的起始端向套入懸臂支架M的方向進(jìn)行內(nèi)壁焊合時，支架56選擇軸向向前移動，同時旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置53驅(qū)動摩擦托輥52旋轉(zhuǎn)，從而帶動外管11轉(zhuǎn)動；當(dāng)帶材20從外管11起始端向遠(yuǎn)離懸臂支架M的方向進(jìn)行內(nèi)壁焊合時，支架56選擇軸向向后移動，同時旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置53驅(qū)動托輥52旋轉(zhuǎn)，從而帶動外管11轉(zhuǎn)動；帶材20開始沿著外管11的內(nèi)壁螺旋纏繞，同時擠出焊機(jī)42對外管內(nèi)壁和帶材的粘合面之間擠出塑料融料，壓輥41對帶材的非貼合面施壓，壓輥41具有壓力調(diào)節(jié)的功能。這樣增強(qiáng)復(fù)合塑料帶材20被纏繞并貼合在外管11的內(nèi)壁上，達(dá)到增強(qiáng)復(fù)合帶材20與鋼帶增強(qiáng)塑料復(fù)合外管11內(nèi)壁塑料粘接熔合成一體。通過懸臂支架M和儲帶盤37釋放出定寬的增強(qiáng)復(fù)合帶材20，在鋼骨架增強(qiáng)的復(fù)合外管11內(nèi)壁上的一端開始粘接熔合，然后隨著外管11的旋轉(zhuǎn)和懸臂支架M軸向移動， 增強(qiáng)復(fù)合帶材20連續(xù)不斷地從管11的一端復(fù)合到管11的另一端，完成第一層內(nèi)襯管貼合，然后根據(jù)需要再反方向軸向運(yùn)動，增強(qiáng)復(fù)合帶材20在外管11內(nèi)進(jìn)行第二層內(nèi)襯管貼合，直到所需要的層數(shù)和厚度，形成內(nèi)襯管12。第二層內(nèi)襯管粘合時，帶材可以與第一層同方向的貼合，也可以與第一層交叉(反)方向貼合。多層內(nèi)襯管貼合時，可以選擇復(fù)合疊加的內(nèi)襯管貼合方式。上述實施例僅僅是用于解釋本發(fā)明，并不對本實用新型的實施方式形成限制，根據(jù)本實用新型的概念可以對實施方式進(jìn)行改變，例如，本實用新型中提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的摩擦托輥也可以由旋轉(zhuǎn)卡盤替換，這些替換將落在本實用新型概念的范疇內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種螺旋纏繞形成的增強(qiáng)復(fù)合輸水管，包括螺旋纏繞形成的增強(qiáng)復(fù)合外管，其特征在于還包括由纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合帶材螺旋纏繞形成的增強(qiáng)復(fù)合內(nèi)襯管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸水管，其特征在于所述的外管為金屬增強(qiáng)塑料復(fù)合的波紋管結(jié)構(gòu)或具有金屬增強(qiáng)塑料復(fù)合豎直肋的管結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸水管，其特征在于所述內(nèi)襯管由至少二層纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合的帶材沿著所述外管內(nèi)壁連續(xù)螺旋纏繞并貼合在外管內(nèi)壁上形成，所述內(nèi)襯管覆蓋所述外管的螺旋纏繞接縫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輸水管，其特征在于所述帶材的寬度是外管螺旋纏繞接縫之間寬度的整數(shù)倍。
5.一種用于形成權(quán)利要求1的輸水管的內(nèi)襯管的帶材，其特征在于包括塑料帶材基層和與帶材基層復(fù)合的纖維增強(qiáng)層，纖維增強(qiáng)層是金屬網(wǎng)或非金屬纖維編織物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶材，其特征在于所述的纖維增強(qiáng)層鑲嵌在帶材基層內(nèi)部， 或鑲嵌在帶材基層表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶材，其特征在于所述的金屬網(wǎng)為鋼絲網(wǎng)，所述的非金屬纖維編織物包括尼龍纖維、碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維的一種或它們的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶材，其特征在于所述的纖維增強(qiáng)層的經(jīng)線數(shù)是緯線數(shù)的一至兩倍，其纖維抗拉強(qiáng)度為所使用的基層塑料的5倍以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶材，其特征在于所用的塑料是PE、PP、PVC。
10.制造權(quán)利要求1所述輸水管的裝置，包括螺旋纏繞形成外管的裝置，其特征在于還包括釋放形成所述內(nèi)襯管的帶材的裝置；沿著外管內(nèi)壁螺旋纏繞所述帶材的纏繞裝置； 將帶材加熱焊接到外管內(nèi)壁的加熱焊接裝置；使帶材均勻加熱緊密焊接到外管內(nèi)壁上的壓合裝置；切割平頭裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于纏繞裝置包括帶動外管旋轉(zhuǎn)的裝置和使外管軸向移動的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于纏繞裝置包括帶動外管旋轉(zhuǎn)的裝置和使帶材軸向移動的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于帶動外管旋轉(zhuǎn)的裝置是一組承托外管并可旋轉(zhuǎn)的摩擦托輥；使外管軸向移動的裝置是一個固定摩擦托輥并沿外管軸向移動的托^K O
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于帶動外管旋轉(zhuǎn)的裝置是一組承托外管并可旋轉(zhuǎn)的摩擦托輥；使帶材軸向移動的裝置是一個沿外管軸向移動的支架，其上設(shè)置有釋放形成所述內(nèi)襯管帶材的裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求10或14所述的裝置，其特征在于釋放形成所述內(nèi)襯管的帶材的裝置包括儲帶盤、懸臂支架和設(shè)置在懸臂支架上的導(dǎo)帶輥組。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于加熱焊接裝置是設(shè)置在懸臂支架上的火焰加熱器，熱風(fēng)加熱器及擠出焊機(jī)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于壓合裝置是設(shè)置在懸臂支架上的可調(diào)整壓力的壓輥裝置。
專利摘要一種輸水管包括螺旋纏繞形成的復(fù)合增強(qiáng)外管，還包括螺旋纏繞形成的復(fù)合增強(qiáng)內(nèi)襯管。所述的外管為金屬增強(qiáng)塑料復(fù)合的波紋管結(jié)構(gòu)或具有金屬增強(qiáng)塑料復(fù)合豎直肋的管結(jié)構(gòu)。所述內(nèi)襯管由至少二層纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合的帶材沿著所述外管內(nèi)壁連續(xù)螺旋纏繞并貼合在外管內(nèi)壁上形成，所述內(nèi)襯管覆蓋所述外管的螺旋纏繞接縫。本實用新型還提供了制造上述輸水管內(nèi)襯管的帶材和裝置。該管道可作為大中型輸水管在城市水廠水源長輸中使用。
文檔編號F16L9/16GK202140701SQ201120259080
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月21日
發(fā)明者何軼良 申請人:哈爾濱斯達(dá)維機(jī)械制造有限公司