一种热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材及其制造设备、制造方法
【专利摘要】本发明提出了一种热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材，其管壁是由异形条状塑料型材以中心线为轴线作螺旋缠绕而成的螺旋圆周，各相邻异形条状塑料型材边缘相互搭接融合形成连续实壁管状结构；异形单壁波纹管经过模具包覆PE后形成复合材料的异形管坯，异形管坯做同样螺旋缠绕形式跨压于所述异形条状片材搭接缝之上；相邻两条异形管坯中间空隙处插入复合材料片材形成加强立筋，并经压轮机构与所述管壁相粘接。管材的螺旋增强部分结构提高了波峰的稳定性，同时由于所有材料都是刚挤出的，所以熔接效果好；通过对异形单壁波纹管、形成加强立筋的片材的改性，增加弹性模量，提高管材的抗压性以及增强管材的环刚度。
【专利说明】一种热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材及其制造设备、制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材，还涉及该管材的制造设备、制造方法。
【背景技术】
[0002]在城市的下水管和各种排污管中，各种形式的塑料管材的使用越来越多。由于其管内通常不存在有压力，为提高其抵抗外来压力或冲击的性能，在管壁外周设置有不同形式的加强筋结构。目前这种结构形式的塑料管材及相应的制备方法可有如下几种:
[0003]一种是采用直接挤出成型的塑料管材，最具代表性的是直接挤出成型的双壁波纹管和环向加筋管，其内壁层都是连续平顺的表面，这两种管材管壁的轴向局部剖面结构分别如图1的(a)和(b)所示，双壁波纹管的外壁层是中空的波形结构，环向加筋管的外壁层是实心的环状肋型结构。制造时，这类管材的内壁层是由熔融状态下的塑料挤出形成的连续管材；作为加强筋结构的外壁层，则是在管内壁层的塑料还没有完全冷却的情况下，将另一具有中空波形或环肋等适当结构形式的连续加强筋结构层的相应“波谷”部位熔接在管壁的外周面上。该管材外壁层的中空波形或环肋等形式的加强结构虽然能有效的增强管材的刚性，但其制造设备的价格非常昂贵，推广应用难度很大。
[0004]另一种类型是以螺旋缠绕成型的塑料管材，其中最具有代表性的是双重壁管和螺旋波纹管。
[0005]双重壁管的管壁轴向局部剖面结构如图2所示，双重壁管的制造，是先由第一挤塑机挤出断面为矩形的管坯，经冷却定型后成为矩形管，然后使该矩形管连续有规律的并排螺旋缠绕在装有多只可主动旋转小滚筒的大圆筒上；与此同时，再由第二挤塑机不断地向并排螺旋缠绕的该矩形管的相邻侧面间隙中挤出熔融的塑料条，并在使矩形管产生侧向压力的情况下，将相邻的矩形管相互溶解在一起，随着主动小滚筒的不断旋转，即形成为连续的双重壁管材。
[0006]螺旋波纹管的管壁轴向局部剖面结构如图3所示，螺旋波纹管的制造方法与双重壁管的制造方法类似，不同的是由第一挤塑机挤出的不是普通形状的矩形管，而是在底部两侧各带有一个相互熔接用的适当形状翼片异形矩形管。该带有两侧翼片的矩形管经定径冷却后，先用火焰把将作相互熔接的相邻两矩形管的相邻翼片的相应两侧加热至熔融状态，然后再缠绕在大圆筒上，并使各相邻两矩形管的相邻翼片相互搭接，并经内外相对设置的压轮碾压，使相互搭接的两侧翼片熔接在一起，冷却后即形成为连续的管壁。
[0007]由上述双重壁管和螺旋波纹管的制造过程可以看出，这类管材都是在普通形式或是带有翼片的异形矩形管被挤出并彻底冷却定型后，再经过二次加热至熔融状态，使相邻矩形管间的侧壁或是相邻的翼片相互熔接形成相应管材的管壁。因此这些管材的管壁结构中，通过二次加热并形成的熔接缝都是贯穿于其整个管壁内外层的。因而，这些管材的质量完全取决于该二次加热后所形成的熔接缝的质量。由于这些贯穿于整个管壁内外间的熔接缝很长，例如直径500毫米排水管上，每100米管材的熔接缝长度可达5000米，一旦这些贯穿于整个管壁结构的熔接缝的某一局部出现开裂，必然导致了整个管材失效。
[0008]众所周知，使管材的熔接部位能尽量保持与母材等强度和等寿命是保证其质量的关键因素。通过采用二次加热方式将两个常温下的塑料制品熔接成一个整体，并要使其熔接缝处的强度和寿命与母材一致，在工艺上的要求是很高的。首先对加热温度的控制必须在一个很窄的范围内；其次是对熔接面施加的正压力大小的要求范围也很窄，加压时间较长，在有一定正压力下对熔接面的冷却时间要求很长。这些条件和要求在制造管材的过程中常常不能得到保证。无论是在制造工艺温度上有变化，还是受到外界环境温度变化的影响(如在有极大温差的冬夏两季)，或是对熔接缝施加正压力的大小或时间的变化等，都对熔接缝处的质量与母材等强度和等寿命有较大影响。特别是在上述螺旋波纹管的制造过程中，为熔接而对该异形矩形管两侧的翼片加热时，通常都采用的是高于1000°c的火焰直接烧烤。火焰所到之处的翼片表面虽熔融了，但高温同时也极易造成塑料大分子的分解和断裂，其熔接缝部位的质量就更难以保证。因此在实际使用中可见到这些管材在装卸、运输或施工过程中受到摔碰或局部受到挤压时，常易造成管材的熔接缝部位开裂，或是呈螺旋弹簧状散开而破坏的现象。
【发明内容】
[0009]为解决上述问题，本发明提供了一种热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材，本发明还提供了对该热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材的制造设备及其制造方法。
[0010]本发明的技术方案是这样实现的:
[0011]一种热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材，其管壁是由异形条状塑料型材以中心线为轴线作螺旋缠绕而成的螺旋圆周，各相邻异形条状塑料型材边缘相互搭接融合形成连续实壁管状结构；异形单壁波纹管包覆PE后形成复合材料的异形管坯，异形管坯做同样螺旋缠绕形式跨压于所述异形条状塑料型材搭接缝之上。
[0012]可选地，所述异形单壁波纹管的数量为多条，经过模具包覆PE后形成复合材料的异形管坯，相邻两条异形管坯中间空隙处插入复合材料片材形成加强立筋，加强立筋与所述管壁相粘接，形成所述加强立筋的片材材料为高弹性模量材料。
[0013]可选地，所述异形单壁波纹管的形状为圆形、方形或者三角形，材料为高弹性模量材料。
[0014]本发明还提供了一种热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材的制造方法，包括以下步骤:
[0015]步骤(a)，将熔融状异形条状塑料型材相邻边缘依次相互搭接且以中心线为轴线作螺旋缠绕，将各相邻搭接边缘压紧熔接形成管壁；
[0016]步骤(b)，将异形单壁波纹管经过模具包覆PE后形成复合材料的异形管坯；
[0017]步骤(C)，将与步骤(a)同步螺旋缠绕的异形管坯跨压于步骤(a)中相邻异形条状塑料型材搭接融合缝所在部位之上。
[0018]可选地，所述步骤(C)中，将与步骤(a)同步螺旋缠绕的多条异形管坯跨压于步骤(a)中相邻异形条状塑料型材搭接融合缝所在部位之上，相邻两条异形管坯中间空隙处插入复合材料片材形成加强立筋，并经压轮机构与所述管壁相粘接。
[0019]可选地，所述步骤(C)中，形成加强立筋的步骤具体为:用设置于成型机辊轴外周对应部位处带相应凹槽结构的压轮对复合材料片材进行碾压，形成相应弯曲形状，逐渐过渡到需要的弯曲程度，插入到异形管坯中间的缝隙中，并经过相应压轮对异形管坯再次辗压，形成一体。
[0020]上述的热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材的制造方法，步骤(a)具体为:通过挤塑机挤出熔融状异形条状塑料型材，异形条状塑料型材相邻边缘依次相互搭接且以中心线为轴线作螺旋缠绕，经压轮将各相邻搭接边缘压紧熔接形成管壁；
[0021]步骤(b)具体为:将异形单壁波纹管通过挤塑机及相应送管机构、包覆模具形成异形管还;
[0022]步骤(c)，将与步骤(a)同步螺旋缠绕的异形管坯跨压于步骤(a)中相邻异形条状塑料型材搭接融合缝所在部位之上；
[0023]还包括:
[0024]当管材生产到规定长度后，成型机的辊轴螺旋角度通过控制电机使角度变小，单壁波纹管送管机构停止送管并切断，形成加强立筋复合材料片材停止送料并切断，挤塑机挤出的型材在辊轴上不断缠绕堆积形成承插口毛坯，辊轴不断旋转的过程中，承插口尺寸变长，当长度为标准承口加标准插口长度时，辊轴的螺旋角度再变大，单壁波纹管送管机构继续送管，形成加强立筋复合材料片材继续送料，继续在辊轴上生产管材；承插口生产完毕，通过铣刀切削外边面，形成合适外径的插口 ；定长切割机在承插口的中间位置切断，当承口切断后，通过铣刀切削内边面，形成合适内径的承口。
[0025]本发明还提供了一种热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材的制造设备，包括:
[0026]第一挤出机，经与其配套的型材模具，挤出熔融状异形条状塑料型材；
[0027]成型机，熔融状异形条状塑料型材螺旋缠绕在成型机的辊轴上，经压轮碾压定型形成圆柱面管壁；
[0028]第二挤塑机，异形单壁波纹管通过第二挤塑机与其相应的包覆模具、送管机构形成异形管坯，异形管坯做同样螺旋缠绕形式跨压于所述异形条状片材搭接缝之上。
[0029]可选地，所述异形单壁波纹管数量为多个，多条异形单壁波纹管通过第二挤塑机与其相应的包覆模具、送管机构形成多条异形管坯，多条异形管坯做同样螺旋缠绕形式跨压于所述异形条状片材搭接缝之上；
[0030]还包括:第三挤塑机，形成复合材料片材，用设置于成型机辊轴外周对应部位处带相应凹槽结构的压轮对复合材料片材进行碾压，形成相应弯曲形状，逐渐过渡到需要的弯曲程度，插入到异形管坯中间的缝隙中，并经过相应压轮对异形管坯再次辗压，形成一体，形成加强立筋。
[0031]可选地，本发明的热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材的制造设备，还包括:
[0032]电动调节机构，包括电机和保护开关，根据工艺需要由电机和保护开关确定缠绕辊轴的螺旋角度；
[0033]外铣刀，位于切削管材插口外边面，形成合适外径的插口 ；
[0034]定长切割机，在承插口的中间位置切断；
[0035]内铣刀，切削承口内边面，形成合适内径的承口。
[0036]本发明的有益效果是:
[0037](I)本发明的管材的结构形式具有的外波纹，提高了管材外表面积，其使用时形成的管土共同作用优越于聚乙烯缠绕结构壁管材A型管；而且，由于其结构壁高度大，使得管土共同作用也较普通双壁波纹管好；
[0038](2)由于本发明的管材的结构形式为热塑成型，所有熔接部位都为熔融状态，因此溶接效果好；
[0039](3)本发明的管材的结构形式具有的外波纹提高了管材的结构壁厚度，波峰高度可以达到成型管材直径的10%以上，超过双壁波纹管；而且，管材用等量的材料时能获得更大的惯性矩，从而节省了材料；
[0040](4)管材的螺旋增强部分结构提高了波峰的稳定性，同时由于所有材料都是刚挤出的，所以熔接效果好；
[0041](5)可以只通过对异形单壁波纹管、形成加强立筋的片材的改性，适当增加弹性模量的方法，提高管材的抗压性以及增强管材的环刚度，而不会影响管材整体的抗冲击性；
[0042](6)异形单壁波纹管包覆PE后形成异形管坯，异形管坯做同样螺旋缠绕形式跨压于异形条状塑料型材搭接缝之上，这种跨压结构简单，异形管坯跨压在搭接缝之后无需再通过其他型材在异形管坯外层进行额外的熔接碾压的操作；而且熔融状态的PE材料能够与异形条状塑料型材搭接缝良好的结合，提高管材的抗压性，管材的使用寿命更长；
[0043](7)对于多个异形管坯的结构，在相邻两条异形管坯中间空隙处插入熔融状态的复合材料片材可以将相邻的异形管坯熔接在一起，提高多个异形管坯整体的结合力，而且加强立筋经压轮机构与所述管壁相粘接，进一步提高了异形管坯与管壁的结合力，进一步提高管材的抗压性；与传统的多波纹管管材的熔接方式相比，本发明的加强立筋形成后，相邻的异形管坯之间、异形管坯整体和管壁之间能够紧密结合，无需再通过其他型材在异形管坯外层进行额外的熔接碾压的操作，结构简单，节省了外层压覆的型材，同时节省了制造步骤；同时，由于形成加强立筋的片材是复合材料的，其可以用很少的材料形成很高的刚度，节省原料、降低管材成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0044]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]图1(a)是现有双壁波纹管的轴向局部剖面结构示意图；
[0046]图1(b)是现有环向加筋管的轴向局部剖面结构示意图；
[0047]图2是现有双重壁管材的轴向局部剖面结构示意图；
[0048]图3是现有螺旋波纹管的轴向局部剖面结构示意图；
[0049]图4是本发明热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材结构示意图；
[0050]图5是本发明热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材的异形条状塑料型材的结构不意图；
[0051]图6是本发明热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材的复合材料片材的结构示意图；
[0052]图7是本发明热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材在压轮碾压状态熔接剖面图；
[0053]图8a和图Sb是本发明热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材的整体结构示意图和局部结构不意图；
[0054]图9是本发明热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材制造设备的结构示意图。
【具体实施方式】
[0055]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0056]如图4、图5、图6、图7、图8和图9所示，本发明的一种热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材，其管壁是由异形条状塑料型材I以中心线为轴线作螺旋缠绕而成的螺旋圆周，各相邻异形条状塑料型材边缘相互搭接融合形成连续实壁管状结构；异形单壁波纹管2经过送管机构、模具包覆PE后形成复合材料的异形管坯3，异形管坯3做同样螺旋缠绕形式跨压于所述异形条状塑料型材I搭接缝之上。
[0057]异形单壁波纹管2包覆PE后形成异形管坯3，异形管坯3做同样螺旋缠绕形式跨压于异形条状塑料型材I搭接缝之上，这种跨压结构简单，PE材料能够与异形条状塑料型材3紧密熔接，结合处物理和化学特性稳定，二者的热胀冷缩系数相同，异形管坯3跨压在搭接缝之后无需再通过其他型材在异形管坯外层进行额外的熔接碾压的操作；而且熔融状态的PE材料能够与异形条状塑料型材I搭接缝良好的结合，提高管材的抗压性，管材的使用寿命更长。
[0058]图4和图8所示为热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材一种实施例的结构，即两条异形管坯3的结构，相邻两条异形管坯中间空隙处插入复合材料片材4形成加强立筋，并经压轮机构与所述管壁相粘接。异形管坯的数量可以是一条也可以是多条，本领域技术人员根据本发明的教导，可以在实际生产和应用中进行选择。对于异形单壁波纹管2的数量为多条的实施例，经过模具包覆PE后形成复合材料的异形管坯3，异形管坯3做同样螺旋缠绕形式跨压于所述异形条状塑料型材I搭接缝之上，相邻两条异形管坯中间空隙处插入复合材料片材4形成加强立筋，并经压轮机构与所述管壁相粘接。
[0059]对于多个异形管坯的结构，在相邻两条异形管坯中间空隙处插入熔融状态的复合材料片材4可以将相邻的异形管坯熔接在一起，提高多个异形管坯整体的结合力，而且加强立筋经压轮机构与所述管壁相粘接，进一步提高了异形管坯与管壁的结合力，进一步提高管材的抗压性。与传统的多波纹管管材的熔接方式相比，本发明的加强立筋在异形管坯跨压之后形成，相邻的异形管坯之间被加强立筋充分填充，不会有空隙产生，相邻的异形管坯之间、异形管坯整体和管壁之间能够紧密结合，无需再通过其他型材在异形管坯外层进行额外的熔接碾压的操作，结构简单，节省了外层压覆的型材，同时节省了制造步骤。同时，由于形成加强立筋的片材是复合材料的，其可以用很少的材料形成很高的刚度，节省原料、降低管材成本。
[0060]上述异形条状塑料型材I可以是片材或其他任何形式，螺旋环绕成管材的管壁。
[0061]优选地，上述异形单壁波纹管2的形状为圆形、方形或者三角形或其他任意形状，材料为PP、玻纤等高弹性模量材料。
[0062]优选地，上述形成加强立筋的片材材料为PP、玻纤、钢材等高弹性模量材料,外层包覆PE。
[0063]图4和图8中异形单壁波纹管的数量为2条，本领域技术人员根据本发明的教导可以获得I条或2条以上的结构。
[0064]本发明还提供了一种上述热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材的制造方法，如图4至图9所示，包括以下步骤:
[0065]步骤(a)，通过挤塑机挤出熔融状异形条状塑料型材，异形条状塑料型材相邻边缘依次相互搭接且以中心线为轴线作螺旋缠绕，经压轮将各相邻搭接边缘压紧熔接形成管壁；
[0066]步骤(b)，异形单壁波纹管通过挤塑机及相应的送管机构、包覆模具形成异形管坯；
[0067]步骤(c)，将与步骤(a)同步螺旋缠绕的异形管坯跨压于步骤(a)中相邻异形条状塑料型材搭接融合缝所在部位之上。
[0068]根据本发明热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材中异形单壁波纹管的数量为多个的实施例，上述步骤(C)中，将与步骤(a)同步螺旋缠绕的多条异形管坯跨压于步骤(a)中相邻异形条状塑料型材搭接融合缝所在部位之上，通过挤塑机形成复合材料片材，用设置于成型机辊轴外周对应部位处带相应凹槽结构的压轮对复合材料片材进行碾压，形成相应弯曲形状，逐渐过渡到需要的弯曲程度，插入到异形管坯中间的缝隙中，并经过相应压轮对异形管坯再次辗压，形成一体，形成加强立筋。相比与传统的多条异形单壁波纹管的管材制造方法，本发明的制造方法步骤更少，加强立筋的制造步骤在异形管坯跨压步骤之后形成，相邻的异形管坯之间被加强立筋充分填充，不会有空隙产生，相邻的异形管坯之间、异形管坯整体和管壁之间能够紧密结合，无需再通过其他型材在异形管坯外层进行额外的熔接碾压的操作，结构简单，节省了外层压覆的型材，节省了制造步骤的同时，提高了生产效率。
[0069]下面结合图9所示的制造设备对上述热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材的制造方法进行详细说明，图9所示设备制造的管材为两条异形单壁波纹管结构，本领域技术人员可以根据本发明的教导对挤塑机的数量进行改进，以获得一条或者多条异形单壁波纹管结构。
[0070]步骤(a)具体为:通过第一挤塑机11挤出熔融状异形条状塑料型材1，异形条状塑料型材相邻边缘依次相互搭接且以中心线为轴线作螺旋缠绕，经压轮将各相邻搭接边缘压紧熔接形成管壁；
[0071]步骤(b)具体为:两条异形单壁波纹管3通过第二挤塑机21、第三挤塑机31及其相应包覆模具22、32和送波纹管机23、33形成异形管坯3 ；
[0072]步骤(c)，将与步骤(a)同步螺旋缠绕的异形管坯3跨压于步骤(a)中相邻异形条状塑料型材搭接融合缝所在部位之上；
[0073]形成加强立筋的过程具体为:通过第四挤塑机41及配套设备模具42、送带机43形成复合材料片材4，用设置于成型机辊轴外周对应部位处带相应凹槽结构的压轮51对复合材料片材4进行碾压，形成相应弯曲形状，逐渐过渡到需要的弯曲程度，插入到异形管坯3中间的缝隙中，并经过相应压轮52对异形管坯再次辗压，形成一体，形成加强立筋。
[0074]完成上述步骤(a)、(b)、(C)之后还包括以下步骤:
[0075]当管材生产到规定长度后，成型机01的辊轴02螺旋角度通过控制电机使角度变小，单壁波纹管送管机构23、33停止送管并切断，形成加强立筋复合材料片材4停止送料并切断，第一挤塑机11、第二挤塑机21、第三挤塑机31挤出的型材在辊轴02上不断缠绕堆积形成承插口毛坯71，辊轴02不断旋转的过程中，承插口尺寸变长，当长度为标准承口加插口长度时，辊轴02的螺旋角度变大，单壁波纹管送管机构23、33继续送管，形成加强立筋复合材料片材继续送料，继续在辊轴上生产管材；承插口生产完毕，通过铣刀62切削外边面，形成合适外径的插口 ；定长切割机61在承插口的中间位置切断，当承插口切断后，通过铣刀63切削内边面，形成合适内径的承口。
[0076]上述加工步骤中，异形条状塑料型材可以是片材或其他任何形式，螺旋环绕成管材的管壁；上述异形单壁波纹管的结构可以是圆形、方形、三角形或其他任何形式，优选异形单壁波纹管为聚丙烯材质。形成加强立筋的片材材料为PP、玻纤、钢材等高弹性模量材料，外部包覆PE。
[0077]本发明还提供了一种上述热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材的制造设备，如图9所示，第一塑料挤出机11经与其配套的型材模具12，挤出熔融状异形条状塑料型材1，熔融状异形条状塑料型材I螺旋缠绕在成型机01上的辊轴02上，经压轮碾压定型形成圆柱面管壁；两条异形单壁波纹管2通过第二挤塑机21、第三挤塑机31及其相应送管机构23、33、包覆模具22、32形成异形管坯3 ;异形管坯3做同样螺旋缠绕形式跨压于所述异形条状片材搭接缝之上；第四挤塑机形成复合材料片材4，用设置于成型机辊轴02外周对应部位处带相应凹槽结构的压轮对复合材料片材进行碾压，形成相应弯曲形状，逐渐过渡到需要的弯曲程度，插入到异形管坯中间的缝隙中，并经过相应压轮对异形管坯再次辗压，形成一体，形成加强立筋。
[0078]对于热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材包括多条异形单壁波纹管的实施例，制造设备还包括第四挤出机41，第四挤出机41经与其配套设备模具42、送带机43形成复合材料片材用于立筋部分。
[0079]图9所示设备制造的管材为两条异形单壁波纹管结构，本领域技术人员可以根据本发明的教导对挤塑机的数量进行改进，以获得一条或者多条异形单壁波纹管结构，以上改进均应包含在本发明的保护范围之内。
[0080]上述异形条状塑料型材I可以是片材或其他任何形式，螺旋环绕成管材的管壁。上述异形单壁波纹管结构可以是圆形、方形、三角形或其他任何形式，其材质是聚丙烯。形成加强立筋的片材材料为PP、玻纤、钢材等高弹性模量材料，外部包覆PE。
[0081]当管材生产到规定长度后，成型机01的辊轴02螺旋角度通过控制电机使角度变小，具体地，本发明的制造设备包括电动调节机构，电动调节机构包括电机和保护开关，根据工艺需要由电机和保护开关确定缠绕辊轴的螺旋角度；单壁波纹管送管机构23、33停止送管并切断，形成加强立筋复合材料片材4停止送料并切断，第一挤塑机11、第二挤塑机21、第三挤塑机31挤出的型材在辊轴02上不断缠绕堆积形成承插口毛坯71，辊轴02不断旋转的过程中，承插口尺寸变长，当长度为标准承口加插口长度时，辊轴02的螺旋角度变大，单壁波纹管送管机构23、33继续送管，形成加强立筋复合材料片材继续送料，继续在辊轴上生产管材；承插口生产完毕，通过铣刀62切削外边面，形成合适外径的插口 ；定长切割机61在承插口的中间位置切断，当承插口切断后，通过铣刀63切削内边面，形成合适内径的承口。
[0082]设置于成型机辊轴外周对应部位的压轮机构根据需要可以是两个或两个以上，可以通过改变压轮上凹槽结构形式，逐步压紧螺旋加强管材，使中间增强粘接型材在挤压过程中与圆柱面本体和增强管材更加紧密粘接在一起。同时可以用设置于成型机辊轴外周对应部位处带相应凹槽结构的压轮对复合材料片材进行碾压，形成相应弯曲形状，逐渐过渡到需要的弯曲程度，插入到异形管坯中间的缝隙中，并经过相应压轮对异形管坯再次辗压，形成一体，形成加强立筋。
[0083]本发明的热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材，其结构形式具有的外波纹，提高了管材外表面积，其使用时形成的管土共同作用优越于聚乙烯缠绕结构壁管材A型管；而且，由于其结构壁高度大，使得管土共同作用也较普通双壁波纹管好；由于本发明的结构形式熔接面增加了便于粘接的增强部分，因此熔接效果好；本发明的结构形式具有的外波纹提高了管材的结构壁厚度，波峰高度可以达到成型管材直径的10%以上，超过双壁波纹管；而且，管材用等量的材料时能获得更大的惯性矩，从而节省了材料；管材的螺旋增强部分结构提高了波峰的稳定性，同时由于增强粘接片材是刚挤出的，所以熔接效果好；可以只通过对熔胶材料的改性，适当增加熔胶的弹性模量的方法，提高管材的抗压性以及增强管材的环刚度，而不会影响管材整体的抗冲击性。
[0084]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材，其特征在于，其管壁是由异形条状塑料型材以中心线为轴线作螺旋缠绕而成的螺旋圆周，各相邻异形条状塑料型材边缘相互搭接融合形成连续实壁管状结构；异形单壁波纹管包覆PE后形成复合材料的异形管坯，异形管坯做同样螺旋缠绕形式跨压于所述异形条状塑料型材搭接缝之上。
2.如权利要求1所述的热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材，其特征在于，所述异形单壁波纹管的数量为多条，经过模具包覆PE后形成复合材料的异形管坯，相邻两条异形管坯中间空隙处插入复合材料片材形成加强立筋，加强立筋与所述管壁相粘接，形成所述加强立筋的片材材料为高弹性模量材料。
3.如权利要求1所述的热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材，其特征在于，所述异形单壁波纹管的形状为圆形、方形或者三角形，材料为高弹性模量材料。
4.一种热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材的制造方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤(a)，将熔融状异形条状塑料型材相邻边缘依次相互搭接且以中心线为轴线作螺旋缠绕，将各相邻搭接边缘压紧熔接形成管壁； 步骤(b)，将异形单壁波纹管经过模具包覆PE后形成复合材料的异形管坯； 步骤(C)，将与步骤(a)同步螺旋缠绕的异形管坯跨压于步骤(a)中相邻异形条状塑料型材搭接融合缝所在部位之上。
5.如权利要求4所述的热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材的制造方法，其特征在于，所述步骤(C)中，将与步骤(a)同步螺旋缠绕的多条异形管坯跨压于步骤(a)中相邻异形条状塑料型材搭接融合缝所在部位之上，相邻两条异形管坯中间空隙处插入复合材料片材形成加强立筋，并经压轮机构与所述管壁相粘接。
6.如权利要求5所述的热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材的制造方法，其特征在于，所述步骤(C)中，形成加强立筋的步骤具体为:用设置于成型机辊轴外周对应部位处带相应凹槽结构的压轮对复合材料片材进行碾压，形成相应弯曲形状，逐渐过渡到需要的弯曲程度，插入到异形管坯中间的缝隙中，并经过相应压轮对异形管坯再次辗压，形成一体。
7.如权利要求4、5或6任一项所述的热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材的制造方法，其特征在于， 步骤(a)具体为:通过挤塑机挤出熔融状异形条状塑料型材，异形条状塑料型材相邻边缘依次相互搭接且以中心线为轴线作螺旋缠绕，经压轮将各相邻搭接边缘压紧熔接形成管壁； 步骤(b)具体为:将异形单壁波纹管通过挤塑机及相应送管机构、包覆模具形成异形管坯； 步骤(C)，将与步骤(a)同步螺旋缠绕的异形管坯跨压于步骤(a)中相邻异形条状塑料型材搭接融合缝所在部位之上； 还包括: 当管材生产到规定长度后，成型机的辊轴螺旋角度通过控制电机使角度变小，单壁波纹管送管机构停止送管并切断,形成加强立筋复合材料片材停止送料并切断,挤塑机挤出的型材在辊轴上不断缠绕堆积形成承插口毛坯，辊轴不断旋转的过程中，承插口尺寸变长，当长度为标准承口加标准插口长度时，辊轴的螺旋角度再变大，单壁波纹管送管机构继续送管，形成加强立筋复合材料片材继续送料，继续在辊轴上生产管材；承插口生产完毕，通过铣刀切削外边面，形成合适外径的插口 ；定长切割机在承插口的中间位置切断，当承口切断后，通过铣刀切削内边面，形成合适内径的承口。
8.一种热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材的制造设备，其特征在于，包括: 第一挤出机，经与其配套的型材模具，挤出熔融状异形条状塑料型材； 成型机，熔融状异形条状塑料型材螺旋缠绕在成型机的辊轴上，经压轮碾压定型形成圆柱面管壁； 第二挤塑机，异形单壁波纹管通过第二挤塑机与其相应的包覆模具、送管机构形成异形管坯，异形管坯做同样螺旋缠绕形式跨压于所述异形条状片材搭接缝之上。
9.如权利要求8所述的热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材的制造设备，其特征在于，所述异形单壁波纹管数量为多个，多条异形单壁波纹管通过第二挤塑机与其相应的包覆模具、送管机构形成多条异形管坯，多条异形管坯做同样螺旋缠绕形式跨压于所述异形条状片材搭接缝之上； 还包括:第三挤塑机，形成复合材料片材，用设置于成型机辊轴外周对应部位处带相应凹槽结构的压轮对复合材料片材进行碾压，形成相应弯曲形状，逐渐过渡到需要的弯曲程度，插入到异形管坯中间的缝隙中，并经过相应压轮对异形管坯再次辗压，形成一体，形成加强立筋。
10.如权利要求8或9所述的热塑成型连续缠绕复合材料增强结构壁管材的制造设备，其特征在于，还包括: 电动调节机构，包括电机和保护开关，根据工艺需要由电机和保护开关确定缠绕辊轴的螺旋角度； 外铣刀,位于切削管材插口外边面,形成合适外径的插口 ； 定长切IllJ机，在承插口的中间位直切断； 内铣刀,切削承口内边面,形成合适内径的承口。
【文档编号】F16L9/128GK104390070SQ201410612991
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】张娟 申请人:张娟