一种钢骨架钢塑复合管及其制造方法、生产线的制作方法
【专利摘要】一种钢骨架钢塑复合管及其制造方法、生产线，其中钢塑复合管包括芯管、钢丝缠绕层和外层，芯管是由钢塑复合带材螺旋缠绕并熔融粘接形成的且内壁为平壁结构，两排钢丝交叉缠绕在所述芯管的外表面形成钢丝网并使用聚乙烯热熔胶填充；所述外层是沿着螺旋路径铺设并固化在外表面的一聚乙烯防护层且外壁为平壁结构，并在所述钢塑复合管的两个端面上分别热合粘接有防腐层。同时公开了该复合管的制造方法和生产线。该复合管可承受内压，同时具有良好的卫生性能、使用寿命长、环刚度高，消耗材料少等特点。
【专利说明】一种钢骨架钢塑复合管及其制造方法、生产线
【技术领域】
[0001]本发明专利涉及一种金属加筋钢塑复合耐压输送液体的复合管，进一步地说，还包括一种金属加筋钢塑复合管及其制造方法和生产线，该管材主要用于液体输送领域尤其是给水领域。
【背景技术】
[0002]输送水管道一般分为有压管道和无压管道两种，有压管道在室外输送主要有球墨铸铁管、水泥管、钢管、涂塑钢管、聚烯烃类管道，现在国内国际在有压给水管道已广泛使用聚乙烯塑料管材，该管材对比其它几种管材来说特点非常突出，具有长久的使用寿命和卓越的耐腐蚀性能，安全无毒，具有良好的卫生性能。但由于其是全塑管材，因此在满足使用压力和抗外在压力(环刚度)时，管材一般壁厚较厚，用料大，在较大口径时管材的原料成本非常高，目前国内一般做到DN ^ 1200mm以下，只有个别厂家可以做到DN = 1600mm，但工作压力最大只能达到1.0MPa,由于采用全塑制造，大口径管材不圆度非常大，抵抗外压能力非常低，埋地深度受到限制，在很多场合使用受到限制，生产设备和安装设备投资也相当大，造成管材生产成本和施工成本特别高，很难被市场上接受，推广受到了限制。尽管近几年人们开发出了压力级别更高(工作压力可以达到2.5MPa)、性能更好、材料更省的复合增强压力管材，但生产口径一般也在直径800mm以下，最有代表性的就是钢丝网骨架复合结构壁管材，通常也只能生产直径630mm以下，而且这种管材的生产设备也随着生产管材口径的增大价格成倍增长，大口径管材的生产目前是空白。
[0003]目前在实心双平壁管产品中，综合性能更优的大尺寸复合管材的生产还是一个缺口，需要进行结构上和性能上的提升。
【发明内容】
[0004]本发明专利要解决的技术问题是提供一种可承受内压，同时具有良好的卫生性能、使用寿命长、环刚度高，消耗材料少的综合性能更好的液体输送管道，同时发明这种管材的制造方法及生产线。
[0005]本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:一种钢骨架钢塑复合管，该管材的管壁为实壁型，而且在管壁的塑料内嵌入立式钢带和交叉式钢丝网，形成一种双重复合的效果，这样既利用了塑料的防腐性能又利用了钢带的刚性，同时嵌入钢丝保证了埋地管材的耐内压性能和抗拉性能。同时由于管材的复合结构，降低了塑料的用量，大幅度提高了管材的性价比。同时这种方法能生产大口径的流体输送管道，解决了国内及国际大口径塑料管材生产难的问题。
[0006] 所用的钢塑复合带材中钢带宽度和厚度减少，塑料部分用量增加，使得钢带完全嵌入在塑料壁厚之内，塑料壁厚和螺旋凸起部分有一定的高度差，这样在保证环刚度的同时也减少了钢带的使用量，同时聚乙烯用量增加可保证钢筋部分不出现倒筋状况，使生产过程和质量更稳定。[0007]生产出来的钢塑复合带材由于独特的结构，其中壁厚较厚，钢带完全嵌在内部，并在外侧设有螺旋状的凸起，该凸起为芯管的前进提供导向，在缠绕成型时采用外置成型模具，管材缠绕成型过程中成型笼会提供相当大的剪切力，使生产更稳定，缠绕成型方便。
[0008]由于所生产的钢塑复合管材具有加强筋凸起，在钢丝网缠绕时缠绕更方便，而且缠绕更紧密。
[0009]由于有加强筋凸起，大大增加了两个面粘合时的接触面积，在涂覆热熔胶和外层塑料时，内、外层塑料结合面更大，更牢固，而且把钢丝网完全包裹在外层塑料和内层塑料当中，不会出现脱层现象，而内外层塑料皆是通过螺旋连续铺料并压紧的方式形成的。
[0010]由于管材为实壁结构，同时采用钢丝网增强，管材拉伸强度是同等壁厚塑料管材的5倍以上，保证了较高的拉伸强度，可以广泛应用在非开挖等工程当中，做拖拉管材使用。
[0011]具体的，该钢塑复合管包括芯管、钢丝缠绕层和外层，其特征在于，所述芯管是由钢塑复合带材螺旋缠绕并熔融粘接形成的且内壁为平壁结构，在搭接处为直角梯形面结构、或斜面结构、或梯形面与斜面组合式结构，两排钢丝交叉缠绕在所述芯管的外表面形成钢丝网并使用聚乙烯热熔胶填充形成；所述外层是沿着螺旋路径铺设并固化在外表面的一聚乙烯防护层且外壁为平壁结构，并在所述钢塑复合管的两个端面上分别热合粘接有防腐层。
[0012]进一步地，在所述搭接面上设有密封凹槽。
[0013]进一步地，在所述芯管上靠近钢带处的所述外表面设有螺旋状的凸起，且在所述凸起上设有凹槽。
[0014]进一步地，所述芯管的外表面为平壁。
[0015]进一步地，所述防腐层采用热收缩、或PE薄片材、或塑料焊条通过加热后粘结在管材的端面上形成的一封边结构。
[0016]这种新的管材主要分七步法一次成型，1、先生产钢塑带材或型材，2、再通过专用缠绕成型笼生产出具有独特结构的塑钢缠绕管管材即芯管，3、通过专用钢丝架在所生产的缠绕管上交叉缠绕钢丝网，同时对芯管管材外表面及钢丝网进行加热处理，4、在芯管外表面和钢丝表面涂覆专用聚乙烯热熔胶，5、再用一台挤出机挤出塑料(聚乙烯、聚丙烯或者其它塑料)将钢丝网包裹在管材中间。6、冷却定长切割后形成专用钢塑钢丝网骨架增强复合管材，7、管材断面防腐处理。具体地，
[0017]一种连续制造钢塑复合管的方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0018]步骤一，将碳钢冷轧钢带原材料依次经开卷、裁焊、展平、除锈、除油、加热后牵引至挤出机的复合挤出模具内，同时向复合挤出模具内通入熔融的聚烯烃塑料，经挤出机挤出后形成所述钢塑带材；由于钢塑带材生产采用的是连续复合挤出的生产方式，而使用的钢带则是采用一定长度的钢带卷绕成钢带盘的供应方式，所以在生产过程中钢带需要连接才能保证带材生产的连续和稳定；
[0019]步骤二，所述钢塑带材向后运行经定型和冷却后形成成型的连续钢塑带材，完成钢塑带材的制备；
[0020]步骤三，连续的所述钢塑带材被牵引至缠绕机，经缠绕形成连续的芯管管材；缠绕同时在钢塑带材两侧对接面用高强度热风进行预热处理，然后再用小型挤出机向搭接面挤出熔融的塑料，对钢塑带材的两个搭接面进行粘接，同时用一个可调压轮对内表面进行压实，进而形成整体芯管管材；
[0021]步骤四，使用带有加热功能的热辊对芯管外表面上的螺旋凸起处进行热压，形成交叉设置的凹槽，在所述连续的管材外表面通过一个专用设备缠绕上交叉钢丝网，所述钢丝网在通过螺旋凸起处时恰好落在凹槽内，防止钢丝网滑动变形；
[0022]步骤五，通过一台或两台加热风机或高频加热装置对管材的外表面及钢丝网进行加热处理；
[0023]步骤六，通过一台专用聚乙烯热熔胶挤出机挤出聚乙烯热熔胶涂覆在所形成的管材外表面；
[0024]步骤七，再通过一台设置在芯管侧面的复合挤出机向芯管挤出带材，然后直接贴合粘接在芯管和钢丝网上再用压平机压平，在基础带材包覆的过程中芯管处于螺旋前进状态；
[0025]步骤八，对所生成的管材进行冷却和切割形成螺旋输送管道；
[0026]步骤九，对所生成的管材进行的两个端面进行防腐处理。
[0027]进一步地，在步骤一中，所述的开卷、裁焊、展平和加热工艺中要使用放卷机、钢带剪焊机、平带机和高频加热器，将碳钢冷轧钢带盘安装在放卷机的支撑轴上，并由N台放卷机开卷后分别引出一根钢带，共N根；开卷后的钢带经钢带剪焊机和储带机后进入平带机，并在储带机上设置表面除锈装置、除油装置及表面磨砂装置，经平带机展平后的钢带再经过高频加热器后对钢带表面进行二次除油及加热处理，进行热处理后的钢带进入复合挤出模具内与挤出机熔融的聚烯烃塑料进行复合挤出，形成所述钢塑带材；复合挤出模具的结构与所生产的带材的形状相对应。
[0028]进一步地，在步骤二中，所述钢塑带材经过定型台来进行定型和水冷却后形成连续的钢塑带材。
[0029]进一步地，为了满足带材的成型需要和水温要求，配置有冷水机组对定型台中的循环水进行制冷以提闻生广效率。
[0030]进一步地，在步骤三中，冷却成型后的钢塑带材8连续不断地在牵引机9和牵引机11的共同牵引下进入缠绕机12中，对于不合格的带材可以用带材切割锯10进行切割，为了防止带材过长造成拖地现象，在两台牵引机中间可以设置一个带材托架装置，在缠绕机12中有一台小型挤出机和缠绕成型笼；在缠绕成型笼约束及压合机构的联合作用下，钢塑带材被缠绕成连续的圆管状管材，缠绕同时在带材对接面的上下两侧用热风进行预热处理，然后再用小型挤出机向对接面处挤出熔融的塑料，钢塑带材的两个对接面进行粘接同时用一个可调压轮对内表面进行压实，进而形成整体管材。
[0031]进一步地，在步骤四中，采用一种制备金属丝复合缠绕装置15，该装置包括滚动支承设置在上贯通型回转单元。在回转单元外径固连的支撑结构设置有金属丝贮放结构和金属丝施放结构及相应的金属丝张紧结构，金属丝为为双层双向缠绕。
[0032]进一步地，在步骤五中，对芯管外表面加热的热风机为固定式，根据加热功率的需要，设置一台或两台加热机，但加热机的端口处为柔性连接，可调整加热区域或大小。
[0033]进一步地，在步骤六中，为了增加芯管和外层塑料的粘结强度，在该步骤里设置有塑料专用热熔胶挤出机16，使挤出的热熔胶挂在钢丝网表面上和芯管的外表面，厚度以完全覆盖住钢丝网为准。
[0034]进一步地，在步骤七中，通过一台塑料挤出机17，挤出外层塑料，在该处还有一个压辊，把挤出机挤出的熔融塑料压入到钢丝网内，并使外壁平整。
[0035]进一步地，在步骤八中，为提高管材的生产效率，管材的冷却采用水冷方式对管材表面进行冷却；管材连续不断地生产时在固定架14上沿管材轴向方向前进，对于要求一定长度的管材用管材切割锯18进行定长切割，形成螺旋增强管成品，切割后的管材暂时放在一个可沿管材轴向运动的移动架19上。
[0036]进一步地，在步骤九中，为了防止管材两端中裸露的钢带和钢丝生锈以影响水质，进行端面防腐处理。
[0037]一种制造钢塑复合管的生产线，其特征在于，包括以下设备及安装关系:
[0038]钢塑带材成型部分:包括前后顺次布置用于放置钢带的放卷机、以及钢带依次经过的钢带剪焊机、平带机和高频加热器，并由牵引机牵引至挤出机的复合挤出模具内，同时与钢带呈90度夹角设置的向复合挤出模具内通入熔融的聚烯烃塑料挤出机，经挤出机挤出后形成所述钢塑带材；在所述复合挤出模具后侧安装定型台和带材切割锯；
[0039]芯管成型部分:包括前后依次设置的缠绕机、吹热风装置、涂胶主机、压轮机构和热压机，所述钢塑带材依次经过上述装置后形成螺旋状的芯管，
[0040]钢丝缠绕部分:包括前后设置的热风机、金属丝复合缠绕装置和热熔胶挤出机；金属丝复合缠绕装置包括滚动支承设置在机架上的贯通型回转单元，在与贯通型回转单元外径固连的支撑结构上设置有金属丝贮放结构和金属丝施放结构及相应的金属丝张紧结构，金属丝为为双层双向缠绕；
[0041]外层复合部分:包括前后布置的塑料挤出机和压辊机，所述塑料挤出机与管材成90度布置；
[0042]切断与防腐处理部分，包括前后设置的切割锯以及收缩套套置装置。
[0043]进一步地，在所述钢带剪焊机和平带机之间还设有一个储带机。
[0044]本发明的有益效果是:
[0045]1、管材中采用立式加筋结构及钢丝网骨架增强结构，既保证了管材的环刚度最大化，又可承载内压，通过调整钢丝网的粗细、数量以及钢带的规格尺寸，塑料的厚度可以生产不同环刚度、承受不同内压力的管材；
[0046]2、保证环刚度和承载内压的同时，可以很大程度的节省塑料原材料，使管材成本更低；
[0047]3、独特的芯管成型原理，解决了大口径生产难的问题，设备投资高的问题，采用独特的加筋缠绕结构和钢丝网骨架增强，可以生产大口径的输送液体管道；
[0048]4、带材采用独特结构，钢带完全隐于厚壁内，在生产过程中，避免了传统立式钢带很容易出现倒筋的状况，从而保证了管材的环刚度，同时降低钢带的使用量；
[0049]5、由于外壁为平壁结构，管材强度高，堆放高度可以适当放高，可以减少管材堆放时占用的场地面积；
[0050]6、由于钢丝网骨架复合结构，使管材的断裂强度大大增强，抗拉强度高，可广泛应用于多种场合；在户外存放时，可以避免风吹日晒造成管材出现倒筋或者管材开裂的情况；[0051]7、由于外表面为平壁结构，管材运输时可以采用套装方式，从而减少运输成本；
[0052]8、管材外壁为平壁结构，且塑料的特点是摩擦阻力小，可广泛应用于非开挖工程，增加了钢丝网层，并在螺旋凸起中设置凹槽与钢丝形成锁扣结构，结合更牢靠，也可做为拖拉管使用，对于提高现场作业效率及保护路面起到了相当大的作用；
[0053]9、由于管材的外表面为平壁结构，可采用外电热熔连接方式及其它多种连接方式，比如法兰连接，不需要用专用的支承工装，连接非常方便而且牢靠，且焊接材料和管材的材料相同，焊接后形成完美的整体，保证管材的密闭性能，永不渗漏；
[0054]10、由于主体管材采用缠绕结构方式，设备模具体积小，投资少，且模具种类少，带材及管材冷却采用水浴冷却方式，不再使用传统的真空定型冷却方式，总体设备投资成本小，设备占用面积也非常小；
[0055]11、带材、芯管和管材在一条生产线中完成，效率高，且前后辅助采用PLC模块控制，同步性好，调整生产速度极其方便。
[0056]12、断面进行了防腐处理，防腐不是全部用热收缩带端面防腐，还有PE薄片材或者焊条进行加热后粘结在管材的端面上，防止裸露在外面被水和空气腐蚀污染。。
【专利附图】
【附图说明】
[0057]图1为构成芯管的带材的样式一。
[0058]图2为构成芯管的带材的样式二(平壁结构)。
[0059]图3为构成芯管的带材的样式三。
[0060]图4为构成芯管的带材的样式四。
[0061]图5为本发明管材的全剖视图。
[0062]图6为复合管材断面防腐处理示意图。
[0063]图7为本发明制造工艺流程图及装置。
[0064]图8为放卷机的主视图。
[0065]图9为钢带剪焊机的主视图。
[0066]图10为储带机的主视图。
[0067]图11为平带机的主视图。
[0068]图12为定型台的俯视图。
[0069]图13为缠绕机的主视图。
[0070]图14为缠绕机缠绕动力示意图。
[0071]图15为金属丝复合缠绕装置原理图。
[0072]图16为聚乙烯防护层在芯管上的成型示意图。
【具体实施方式】
[0073]如图1至5所示，一种钢塑带材，包括挤塑成型的带材本体201，且在带材本体的内部肋内镶嵌有钢带202 ;这样既利用了塑料的防腐性能又利用了钢带的刚性，保证了埋地管材环刚度。
[0074]同时在带材本体201的侧面结合处采用搭接结构203，并在搭接面处设置密封凹槽205，该搭接结构最佳的结构是梯形结构加斜面的样式如图2，这种结构在缠绕过程中具有很好的自动找平功能，能有效的解决现有的带材缠绕过程中出现的偏离现象，这种结构比图1中的结构更方便缠绕。当然图3和图4中的带材样式也可以实现基本的缠绕功能。这样在相邻的带材本体结合时，大大增加了两个侧面粘合时的接触面积，使管材粘接时更牢固，大大提高了管材的接缝强度。密封凹槽205的存在使得搭接处的密封效果进一步的得到提闻。
[0075]关于带材的表面形式，有两种，一种是外侧为平壁，如图2所不，另一种是外侧有凸起，如图1所示。但无论采用哪种样式，最后都会被覆盖掉，形成一个整体的双平壁实心管材。
[0076]通过缠绕机将平壁的带材缠绕形成芯管结构比较简单，此处不再赘述，下面以表面设有凸起的带材为例，对其结构和缠绕过程进行说明。通过上述带材的缠绕形成芯管，然后在所述芯管上靠近钢带处的所述外表面设有螺旋状的凸起204，该凸起的高度为带材本体厚度的五分之一左右，通过热塑压合的方式在凸起上形成多个凹槽，两排钢丝交叉缠绕在所述芯管的外表面形成钢丝网208并使用熔融聚乙烯填充；所述外层206是沿着螺旋路径铺设并固化在外表面的一聚乙烯防护层，为便于成型，外层也采用螺旋式铺设的方式进行，并作压实处理。全剖面如图5所示的样式。
[0077]如图6所示，缠绕形成的管材的两端经过切割后，钢带和钢丝网会裸露在外面，形成刺状的毛边，此处需要防腐处理，具体地，可以采用热收缩带207进行端面防腐，或者可以采用PE薄片材或者塑料焊条进行加热后粘结在管材的端面上，防止裸露在外面被水和空气腐蚀污染。端面防腐层保证了水不被二次污染，更环保。形成所需要的钢骨架钢塑复合管结构。
[0078]如图5所示，该种利用钢塑带材制造螺旋排水管的方法，包括以下步骤:
[0079]步骤一，将碳钢冷轧钢带原材料依次经开卷、裁焊、展平、除锈、除油、加热后牵引至挤出机的复合挤出模具内，同时向复合挤出模具内通入熔融的聚烯烃塑料，经挤出机挤出后形成所述钢塑带材；由于钢塑带材生产采用的是连续复合挤出的生产方式，而使用的钢带则是采用一定长度的钢带卷绕成钢带盘的供应方式，所以在生产过程中钢带需要连接才能保证带材生产的连续和稳定。进一步地，在步骤一中，所述的开卷、裁焊、展平和加热工艺中要使用放卷机、钢带剪焊机、平带机和高频加热器，连接关系是这样的，将碳钢冷轧钢带盘安装在放卷机I的支撑轴上，并由N台放卷机开卷后分别引出一根钢带，共N根，其中放卷机的结构如图7所示，工作原理:每台放卷机由机架底盘111、回转工作台112和安装在工作台上左右两套相互独立的带盘悬挂系统113组成。一台放卷机设计了两套带盘悬挂系统用来安装、固定钢带盘，可以同时各挂一盘钢带。注意:在带盘悬挂系统上安装钢带盘时，要求钢带引出头的方向相反。放卷机的带盘悬挂系统113安装在回转工作台上，回转工作台112带着带盘悬挂系统可以围绕机架底盘旋转。在放卷机上设计了两个带盘工位，其中一个工位是引出带材的工作位置，另一个工位是带盘的预备工位。当工作位置上的钢带用尽时，踩下定位销踏板，人工使回转工作台旋转将备用带盘转至工作位置上，继续为生产线供应钢带。放卷机上的两套带盘系统交替工作，保证源源不断地向带材生产线供给钢带。
[0080]开卷后的钢带经钢带剪焊机2和储带机3后进入平带机4，并在储带机3上设置表面除锈装置、除油装置及表面磨砂装置，经平带机4展平后的钢带再经过高频加热器5后对钢带表面进行二次除油及加热处理，进行热处理后的钢带进入复合挤出模具6内与挤出机13熔融的聚烯烃塑料进行复合挤出，形成钢塑带材；复合挤出模具的结构与所生产的带材的形状相对应。
[0081]其中，由于带材生产采用的是连续复合挤出的生产方式，而使用的钢带则是采用一定长度的钢带卷绕成钢带盘的供应方式，所以在生产过程中钢带需要连接才能保证带材生产的连续和稳定。设置钢带剪焊机的作用如下:一是对钢带盘的带头与带尾不平直的部分进行剪切，保证焊接钢带处平和直，或者剪切去掉钢带盘中的不合格钢带。二是对正并固定钢带盘的带头与带尾于焊接平台上，采用人工氩弧焊接的方法使钢带连接成起来，保证向生产线连续供应钢带。钢带剪焊机的结构示意图如图8所示，钢带剪焊机由气动系统、剪刀、氩弧焊机和机架及导轨组成。气动系统、剪刀、氩弧焊机安装在机架上，并可以在导轨上移动至需要剪切焊接的钢带处。转阀22’控制剪切气缸22，带动剪刀上下运动，用来剪断钢带。转阀23控制压紧气缸24，用于钢带焊接时的压紧和松开。氩弧焊机25为人工焊接钢带提供能源。将需要切断的一根钢带穿过剪口并使钢带的侧面紧靠工作台面上的剪切定位螺钉，用一只手扶住钢带，另一只手转动转阀22’，剪切气缸推动剪刀26将钢带齐口剪断，切断钢带后再转动转阀22’使剪口张开回到原来等待状态。剪切另一根钢带也如前述的方法一样进行操作。然后将需要连接钢带的两头固定在焊接平台上。固定钢带时，先将一条钢带头的侧面紧靠工作台面上的夹紧定位螺钉，该钢带头摆正后转动一侧的转阀23，压紧气缸推动压板27将第一个钢带对齐夹紧在工作台面上。再将需要对接的第二条钢带头的侧面紧靠工作台面上的夹紧定位螺钉并要将两条焊接的端口对正，再转动一侧的转阀23，压紧气缸推动压板将第二条钢带对齐夹紧在工作台面上。人工使用氩弧焊机的焊枪对准钢带接头处施焊。钢带焊接并连成一条后，转动两侧的转阀23，压紧气缸推动压板松开夹紧的钢带。取出钢带并对焊接部位进行检查焊接质量，必要时用角磨机整形打磨焊口，保证钢带能顺利通过复合模头。
[0082]在复合带材连续生产过程中，为了使生产人员拥有足够的焊接、打磨钢带的时间，在每一盘钢带快用完时，预先将剩余部分一定长度的钢带快速送入储带机，带材生产所需的钢带暂由储带机内储存的钢带供应。储带机的作用就是可以储存一定长度的钢带，保证带材在连续生产过程中，生产人员有充裕的时间对每一盘钢带的头尾焊接及打磨进行处理。储带机由机架31、移动架32、进带导轮33、电机、主动轮34、压紧轮35、限位轮36、后导轮37、出带导轮38及操作按钮、调节手柄等部件组成。如图9所示。复合带材生产准备时，钢带从放卷机放出后首先穿过储带机，钢带经进带导轮、主动轮和压紧轮之间、限位轮、后导轮、出带导轮后穿出。在储带机工作时，启动电机带动主动轮旋转，按下压紧轮的驱动气缸供气电磁阀按钮，压紧轮升起将钢带紧压在主动轮上，利用钢带和主动轮之间的摩擦力将钢带送入储带机的移动架形成的储带仓中。在本生产工艺中储钢带机就是为了保证生产的连续性，用的一种自动储钢带设备，根据现场配置的需要可以省略该设备，即改用人工的方式进行操作，具体的说，就是用人把钢带拉出来10米或者20米长，然后再焊钢带。
[0083]其中，平带机又称七辊平带机。作用是将从储带机中出来的钢带由水平走向方式变为垂直走向方式，同时将钢带卷中不平整的钢带整平以便能够顺利通过复合机头。平带机主要由机架、机箱、定辊41、动辊42、手轮43、钢带高度调整丝杆44等组成。如10所示。在本生产线中所平整的钢带数量为3条。
[0084]步骤二，所述钢塑带材向后运行经定型和冷却后形成成型的连续钢塑带材，完成钢塑带材的制备；进一步地，在步骤二中，钢塑带材经过定型台来进行定型和水冷却后形成连续的钢塑带材。在夏天或者生产任务多时，如果水温过高，为了满足带材的成型需要和水温要求，车间外的循环水池或者车间现场应配有冷水机组对定型台7中的循环水进行制冷以提闻生广效率。
[0085]其中，定型台由机架71、冷却水槽、前后接水盘、水箱72、前后移动装置73、上下调整装置74、左右调整装置及水泵75、真空泵76、气水分离装置77、供水管路等组成。定型台的结构如图11所示。在带复合带材的生产过程中，定型台将与定型模一起完成带材产品的冷却、定型。
[0086]步骤三，所述连续的钢塑带材被牵引至缠绕机，经缠绕形成连续的管材；缠绕同时在钢塑带材两侧对接面用热风进行预热处理，然后再用小型挤出机向对接面挤出熔融的塑料，对钢塑带材的两个对接面进行粘接，同时用一个可调压轮对内表面进行压实，进而形成整体管材；进一步地，在步骤三中，冷却成型后的钢塑带材8连续不断地在牵引机9和牵引机11的共同牵引下进入缠绕机12中，对于不合格的带材可以用带材切割锯10进行切割，为了防止带材过长造成拖地现象，在切割锯10和牵引机11中间可以增加一个带材托架，在缠绕机12中有一台小型挤出机和缠绕成型笼，缠绕成型笼是一种滚筒状的模具；在缠绕成型笼约束及压合机构的联合作用下，钢塑带材被缠绕成连续的圆管状管材，缠绕同时在带材对接面的左右两侧用热风进行预热处理，然后再用小型挤出机向对接面处挤出熔融的塑料，钢塑带材的两个对接面进行粘接同时用一个可调压轮对内表面进行压实，进而形成整体管材，过程如图。
[0087]其中，缠绕机是缠绕管生产的主要设备，针对不同的芯管，在结构上具有微小的差另|J。针对带有螺旋凸起的芯管，它由机架121、送料带机构122、托导机构123、缠绕成型笼124、压合机构125、挤出机126和风加热系统127等部件组成。缠绕机的主要组成如图12所示。塑钢复合带材经过送料带机构122进入缠绕成型笼、在压合机构共同作用下缠绕成管状，并经从挤出机中挤出的熔融塑料进行粘接、压合后，形成完整的管材。缠绕成型笼124是缠绕机的主要部件，它由侧辐板、数组平辊及槽辊128和悬臂辊组成，其中槽辊用于带有螺旋凸起的芯管，平辊用于外表面光滑的情况，如图13。在缠绕成型笼与压合机构共同作用下，才可以将平直的带材卷绕成管状。一台缠绕机在通过更换缠绕笼和压合机构后可以生产多种规格的缠绕管材。
[0088]针对外平壁的芯管，也可以生产平壁的，用来缠绕。如果外表面是平的，缠绕笼就不一定要带沟槽。缠绕笼的辊子在边缘处有一个台阶，并且这些辊子依次向出管方向有个错位，如图13所示，这些辊子中没有设置环形的凹槽，为平辊，他们把管材向一侧推进。且每一个辊子都会有一些错位，依次向左错一些，带材转一圈后正好偏离了一组带材的宽度，从而使两种带材搭接在一起，有一个压实的辊子，称之为压辊或压合机构125，因为有钢带，它的越深，钢带变形越大，带材的弯度也越大，它弯的越厉害，管材的内径越小，成管直径的大小就靠它和另外辊子的共同作用来形成的，没有它还不行，带材不是按直线行走了，就不能成圆了。
[0089]其中，
[0090]压合机构125在缠绕过程中的作用主要有两个，一是与缠绕笼共同作用将平直带材缠绕成管状，即使得塑钢带材变形形成弧状；其次是对已涂敷了熔融塑料的管材两个粘合面进行滚压，以加强管材粘合面间的粘接强度。
[0091]挤出机的作用是挤出条状的熔融塑料，并涂敷在被送入带材的粘结合面上。
[0092]送带机构的主要作用是将带材输送至缠绕笼和压合机构内，并为带材的缠绕过程提供动力，在推送力的作用下，成型的芯管转动，并在拖导组件的作用下向后序工艺退让。
[0093]托导组件的作用:当每次带材的引头进入缠绕笼时，在压合机构的压辊处于工作位置的情况下，确保带材引头能够顺利地进入缠绕笼的第一个槽辊或者平辊中中，从而保证缠绕过程连续地进行。一般来说托辊采用钢辊即可，由于复合管的直径尺寸较大，需要增加在托辊组件中增加具有动力的动力辊，动力辊表面设置橡胶层，增加摩擦力。
[0094]风加热系统的主要作用:在缠绕过程中对带材粘合面进行适当的加热，以提高成管后带材之间的粘接强度。风加热系统配有两个独立的热风加热装置，每个热风加热装置配有加热枪和风管通道，其中一个风管的风口对料带平直部位进行加热，另一个风管的风口则对已经卷绕呈管状的料带圆弧部位进行加热。
[0095]在步骤四中，首先采用热合装置对成型后的芯管表面进行处理，具体地，针对螺旋状的凸起部分，采用加热的压合刀具在其外表面形成一个个十字状的凹槽，以便于下一步工艺中钢丝缠绕的进行，并与钢丝形成锁扣结构，采用一种制备金属丝复合缠绕装置15，该装置包括滚动支承设置在机架上的贯通型回转单元151，如图14。在回转单元外径固连的支撑结构设置有金属丝贮放结构152和金属丝施放结构153及相应的金属丝张紧结构，金属丝为双层双向缠绕，并采用热风机154进行吹风处理。对于外表面为光滑的芯管，则不需要对表面进行处理，直接缠绕钢丝即可。
[0096]在步骤五中，对芯管外表面加热的热风机为固定式，根据加热功率的需要，设置一台或两台加热机，但加热机的端口处为柔性连接，可调整加热区域或大小。
[0097]在步骤六中，为了增加芯管和外层塑料的粘结强度，在该步骤里设置有塑料专用热熔胶挤出机16，使挤出的热熔胶挂在钢丝网表面上。
[0098]在步骤七中，如图16，通过一台塑料挤出机17，挤出外层塑料，在该处还有一个压辊，把挤出机挤出的熔融塑料压入到钢丝网内，其中塑料挤出机17出料口模具为矩形的，挤出的料为矩形平的板材，可以使外壁平整，如图16，在这一过程中，挤出机挤出的为片状的熔融塑料，配合芯管的转动可以实现将融融塑料铺设在芯管的外表面，并通过压辊将外表面压平，形成聚乙烯防护层，从外观上看就是一个双平壁管。
[0099]在步骤八中，为提高管材的生产效率，管材的冷却采用水冷方式对管材表面进行冷却；管材连续不断地生产时在固定架14上沿管材轴向方向前进，对于要求一定长度的管材用管材切割锯18进行定长切割，形成螺旋增强管成品，切割后的管材暂时放在一个可沿管材轴向运动的移动架19上。
[0100]在步骤九中，采用热收缩带或者聚乙烯焊条对端面进行加热焊接，将裸露在外面的钢带和钢丝网完全包裹在塑料当中，防止对水造成污染。
[0101]如果为了生产更高强度的管材，可以在生产带材时在带材的下部内衬钢丝网，以提闻耐内压能力。
[0102]除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
【权利要求】
1.一种钢骨架钢塑复合管，包括芯管、钢丝缠绕层和外层，其特征在于，所述芯管是由钢塑复合带材螺旋缠绕并熔融粘接形成的且内壁为平壁结构，在搭接处为直角梯形面结构、或斜面结构、或梯形面与斜面组合式结构，两排钢丝交叉缠绕在所述芯管的外表面形成钢丝网并使用聚乙烯热熔胶填充；所述外层是沿着螺旋路径铺设并固化在外表面的一聚乙烯防护层且外壁为平壁结构，并在所述钢塑复合管的两个端面上分别热合粘接有防腐层。
2.根据权利要求1所述的一种钢骨架钢塑复合管，其特征在于，在所述搭接面上设有密封凹槽。
3.根据权利要求1或2所述的一种钢骨架钢塑复合管，其特征在于，在所述芯管上靠近钢带处的所述外表面设有螺旋状的凸起，且在所述凸起上设有凹槽。
4.根据权利要求1或2所述的一种钢骨架钢塑复合管，其特征在于，所述芯管的外表面为平壁。
5.根据权利要求2所述的一种钢骨架钢塑复合管，其特征在于，所述防腐层为采用热收缩、或PE薄片材、或塑料焊条通过加热后粘结在管材的端面上形成的一封边结构。
6.一种连续制造权利要求1至5中任意一项所述钢骨架钢塑复合管的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一，将碳钢冷轧钢带原材料依次经开卷、裁焊、展平、除锈、除油、加热后牵引至挤出机的复合挤出模具内，同时向复合挤出模具内通入熔融的聚烯烃塑料，经挤出机挤出后形成所述钢塑带材； 步骤二，所述钢塑带材 向后运行经定型和冷却后形成成型的连续钢塑带材，完成钢塑带材的制备； 步骤三，连续的所述钢塑带材被牵引至缠绕机，经缠绕形成连续的芯管管材；缠绕同时在钢塑带材两侧对接面用高强度热风进行预热处理，然后再用小型挤出机向搭接面挤出熔融的塑料，对钢塑带材的两个搭接面进行粘接，同时用一个可调压轮对内表面进行压实，进而形成整体芯管管材； 步骤四，使用带有加热功能的热辊对芯管外表面上的螺旋凸起处进行热压，形成交叉设置的凹槽，在所述连续的管材外表面通过一个专用设备缠绕上交叉钢丝网，所述钢丝网在通过螺旋凸起处时恰好落在所述凹槽内； 步骤五，通过一台或两台加热风机或高频加热装置对管材的外表面及钢丝网进行加热处理； 步骤六，通过一台专用聚乙烯热熔胶挤出机挤出聚乙烯热熔胶涂覆在所形成的管材外表面； 步骤七，再通过一台设置在芯管侧面的复合挤出机向芯管挤出带材，然后直接贴合粘接在芯管和钢丝网上再用压平机压平，在基础带材包覆的过程中芯管处于螺旋前进状态； 步骤八，对所生成的管材进行冷却和切割形成螺旋输送管道； 步骤九，对所生成的管材进行的两个端面进行防腐处理。
7.根据权利要求6所述的一种连续制造钢骨架钢塑复合管的方法，在步骤一中，所述的开卷、裁焊、展平和加热工艺中要使用放卷机、钢带剪焊机、平带机和高频加热器，将碳钢冷轧钢带盘安装在放卷机的支撑轴上，并由N台放卷机开卷后分别引出一根钢带，共N根；开卷后的钢带经钢带剪焊机和储带机后进入平带机，并在储带机上设置表面除锈装置、除油装置及表面磨砂装置，经平带机展平后的钢带再经过高频加热器后对钢带表面进行二次除油及加热处理，进行热处理后的钢带进入复合挤出模具内与挤出机熔融的聚烯烃塑料进行复合挤出，形成所述钢塑带材；复合挤出模具的结构与所生产的钢塑带材的形状相对应。
8.根据权利要求6所述的一种连续制造钢骨架钢塑复合管的方法，其特征在于，在步骤三中，冷却成型后的钢塑带材连续不断地在牵引机(9、11)的牵引下进入缠绕机(12)中，对于不合格的带材可以用带材切割锯(10)进行切割，为了防止带材过长造成拖地现象，可以在两台牵引机中间设置有一个带材托架，在缠绕机(12)中有一台小型挤出机和缠绕成型笼；在缠绕成型笼约束及压合机构的联合作用下，钢塑带材被缠绕成连续的圆管状管材，缠绕同时在带材对接面的上下两侧用热风进行预热处理，然后再用小型挤出机向对接面处挤出熔融的塑料，钢塑带材的两个对接面进行粘接同时用一个可调压轮对内表面进行压实，进而形成整体管材。
9.根据权利要求6所述的一种连续制造钢骨架钢塑复合管的方法，其特征在于，在步骤四中，采用一种制备金属丝复合缠绕装置(15)，该装置包括滚动支承设置在上贯通型回转单元。在回转单元外径固连的支撑结构设置有金属丝贮放结构和金属丝施放结构及相应的金属丝张紧结构，金属丝为为双层双向缠绕。
10.根据权利要求6所述的一种连续制造钢骨架钢塑复合管的方法，其特征在于，在步骤五中，对芯管外表面加热的热风机为固定式，根据加热功率的需要，设置一台或两台加热机，但加热机的端口处为柔性连接，可调整加热区域或大小。
11.根据权利要求6所述的一种连续制造钢骨架钢塑复合管的方法，其特征在于，在步骤六中，为了增加芯管和外层塑料的粘结强度，在该步骤里设置有塑料专用热熔胶挤出机(16)，使挤出的聚乙烯热熔胶挂在钢丝网表面上和芯管的外表面，厚度以完全覆盖住钢丝网为准。
12.根据权利要求6所述的一种连续制造钢骨架钢塑复合管的方法，其特征在于，在步骤八中，为提高管材的生产效率，管材的冷却采用水冷方式对管材表面进行冷却；管材连续不断地生产时在固定架(14)上沿管材轴向方向前进，对于要求一定长度的管材用管材切割锯(18)进行定长切割，形成螺旋增强管成品，切割后的管材暂时放在一个可沿管材轴向运动的移动架(19)上。
13.—种制造权利要求1至5中任意一项所述钢骨架钢塑复合管的生产线，其特征在于，包括以下设备及安装关系: 钢塑带材成型部分:包括前后顺次布置用于放置钢带的放卷机、以及钢带依次经过的钢带剪焊机、平带机和高频加热器，并由牵引机牵引至挤出机的复合挤出模具内，同时与钢带呈90度夹角设置的向复合挤出模具内通入熔融的聚烯烃塑料挤出机，经挤出机挤出后形成所述钢塑带材；在所述复合挤出模具后侧安装定型台和带材切割锯； 芯管成型部分:包括前后依次设置的缠绕机、吹热风装置、涂胶主机、压轮机构和热压机，所述钢塑带材依次经过上述装置后形成螺旋状的芯管， 钢丝缠绕部分:包括前后设置的热风机、金属丝复合缠绕装置和热熔胶挤出机；金属丝复合缠绕装置包括滚动支承设置在机架上的贯通型回转单元，在与贯通型回转单元外径固连的支撑结构上设置有金属丝贮放结构和金属丝施放结构及相应的金属丝张紧结构，金属丝为为双层双向缠绕；外层复合部分:包括前后布置的塑料挤出机和压辊机，所述塑料挤出机与管材成90度布置； 切断与防腐处理部分，包括前后设置的切割锯以及收缩套套置装置。
14.根据权利要求13所述的一种制造钢骨架钢塑复合管的生产线，其特征在于，在所述钢带剪焊机和平带机之间还设有一个储带机。
【文档编号】F16L9/16GK104019295SQ201410253246
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】张永杰 申请人:张永杰