波纹管及其制造方法和设备的制作方法

专利名称：波纹管及其制造方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种波纹管，一种制造该波纹管的方法和一种制造该波纹管的设备，这种波纹管用于敷设电力线、通讯线之类的电缆。
就这种类型的波纹管的制造方法而言，在例如公开号为No.141387/1987的未经审查的日本专利中揭示了一种方法。其中，将一两表面均涂有合成树脂涂层的条状金属材料的中部沿其轴向弯曲，使其横截面大体呈U形，再将该条状材料弯成螺旋形，然后，连接该螺旋状缠绕的条状材料的相邻的边缘而制成一波纹管。然而，在上述制造方法中，在螺旋状缠绕的条状材料的相邻边缘之间难以得到坚固的连接，这是因为相邻边缘的连接仅仅是使两个边缘互相接触或者将两边缘彼此互相重叠，然后将熔融的合成树脂涂覆在条状金属材料的正反表面上。因此，当波纹管受到轴向(拉)力或弯力时，它很容易在连接部位发生破裂。
在上述公开的专利中，还提出了一种制造方法，其中，将螺旋状缠绕的条状材料的相对边缘弯成钩状，以便使它们啮合在一起。但是，使这些带钩的边缘啮合的操作是很费事的，而且制作这些钩状边缘的工艺也很复杂。
另一方面，当将两表面均涂有合成树脂涂层的条状金属材料弯曲成螺旋状时，如果合成树脂涂层涂得厚，涂层就容易从条状金属材料的表面剥落或者使条状材料难以弯曲。因此，在现有的制造方法中，涂覆波纹管的合成树脂涂层一直涂得较薄，这样，波纹管的耐腐蚀性就较差。所以，当波纹管铺设在地下时，其外表面很容易被地下水腐蚀。
本发明的目的是提供一种波纹管，制造该波纹管的方法和设备。制造出来的波纹管具有很好的耐腐蚀性，柔软性，并且有良好的抗轴向拉力和弯曲力的耐久性。
按照本发明的第一发明方面，提供一种用缠绕成螺旋状的扁平条状金属材料制造的波纹管，其特征在于，该条状材料全部由第一合成树脂涂层覆盖，并且，沿该条状材料的纵向，其中部的横截面大体呈U形凹入，条状材料的两边缘有环状凸起，在螺旋状缠绕的条状材料的具有环状凸起的相邻边缘的结合(连接)部位的外圆周面上涂有第二层合成树脂涂层;在凹入部分的反面涂有第三层合成树脂涂层，在凹入部分的正面涂有第四层合成树脂涂层。
按照本发明的第二发明方面，提供一种制造波纹管的方法，其中，通过将两表面涂有合成树脂涂层的扁平条状金属材料缠绕成螺旋形而形成波纹管，其特征在于它包括使条状金属材料通过多对上压辊和下压辊，以便沿条状材料的纵向，使其中部形成横截面大体呈U形的凹入部分，并使条状材料的两边缘形成环状凸起，并使条状材料相继通过一对控制压辊、一第一弯曲压辊和第二弯曲压辊，从而使其形成具有预定曲率且凹入部分面朝外的螺旋状缠绕的条状材料的步骤;
用输送装置对螺旋状缠绕的条状材料进行输送和滚压，在此过程中，用第一挤压机将熔融树脂挤到条状材料凹入部分的反面上，与此同时，用一压辊对凹入部分反面上的熔融树脂的表面进行滚压，以形成一具有预定厚度的合成树脂涂层的步骤，和使螺旋状缠绕的条状材料的相邻边缘互相接触;将来自第二挤压机的熔融树脂涂覆到互相接触的相邻边缘的外圆周面上;用一压辊对该熔融树脂的表面进行滚压;用第三挤压机将熔融树脂涂覆到凹入部分的外表面上和其上已由第二挤压机涂覆了树脂涂层的相邻边缘的外圆周部分上;用一压辊对该熔融树脂的表面进行滚压的步骤。
按照本发明的第三发明方面，提供一种生产波纹管的设备，它包括一用于将两表面覆盖有合成树脂涂层的扁平条状金属材料弯成螺旋形的弯曲机，一对螺旋状缠绕的条状材料进行输送和滚压的输送装置，提供熔融树脂的第一、第二和第三挤压机，对来自每一个挤压机的熔融树脂的表面进行滚压的第一、第二和第三压辊，其中，弯曲机具有多对上压辊和下压辊，它们安装成可将通过这些压辊的条状材料进行弯曲，从而沿该条状材料的纵向，使其中部形成横截面大体呈U形的凹入部分，并使该条状材料的两边缘形成环状凸起，一对上下控制压辊，一第一弯曲压辊和一与之配合的第二弯曲压辊，它们支承条状材料并将它弯成凹入部分面向外的螺旋形;将熔融树脂挤出并加到螺旋状缠绕的条状材料的凹入部分的反面上的第一挤压机;对熔融树脂的表面进行滚压，使其粘结在凹入部分反面上的第一压辊;在使条状材料向前移动的同时，使螺旋状缠绕的条状材料的相邻边缘互相接触的输送装置;将熔融树脂挤压到螺旋状缠绕的条状材料的相邻边缘的外圆周面上的第二挤压机;对该熔融树脂的表面进行滚压的第二压辊;将熔融树脂挤压到螺旋状缠绕的条状材料的凹入部分外表面和相邻边缘的外圆周部分上的第三挤压机;对凹入部分和相邻边缘上的熔融树脂的表面进行滚压的第三压辊。


图1是表示本发明的波纹管制造设备的一个实施例的示意图;
图2a到2e和图3是表示将扁平条状金属材料弯成螺旋形的一个例子的示意图;
图4是表示将合成树脂涂层涂覆到波纹管的外圆周表面上的步骤的示意图;
图5是用本发明的方法制造的波纹管的部分剖开、部分剖视的正视图;
图6是表示使两波纹管连接的一个实施例的纵向部分剖视正视图;
图7是表示使一波纹管与一直管连接的一个实施例的纵向部分剖视正视图;
图8是表示将一喇叭口与一波纹管的一端相连接的一个实施例的纵向剖视图。
下面将参照附图对本发明的几个实施例进行说明。
参见图1，图中编号1表示一扁平条状金属材料，它包括钢或不锈钢之类的长的金属板10和涂在该金属板正反表面上的聚乙烯或聚氯乙烯之类的合成树脂涂层11，合成树脂涂层11和所用金属板10的厚度可以根据使用条件和波纹管P的直径加以选择。例如，当需要制备外径为150-200毫米的波纹管时，可以采用宽度为80毫米、厚度为0.2-1毫米的长金属板和厚度为0.1-0.5毫米的合成树脂涂层11的条状材料。
在本发明中，首先，将条状材料1从输送绕辊2上输送到滚压机3，而条状金属1的两侧边缘则由一对压辊30控制，滚压机3由多对上压辊和下压辊31-36组成。当条状材料通过各成对压辊31-36时，扁平条状材料，逐步弯曲，从而沿该条状材料的纵向，使其中部形成横截面大体呈U形的凹入部分12，与此同时，两边缘弯成环形，从而形成环状凸起13。
图2a至2c示出了一系列弯曲操作步骤，如图2a所示，条状材料1在通过成对的扁压辊31之间以前为扁平状。另一方面，在扁压辊31下游的每一对压辊中，上压辊具有凸出形状的弯曲表面，下压辊具有凹入形状的弯曲表面。沿条状材料1的移动方向，这一系列上压辊和下压辊的弯曲表面的弯曲变化逐渐增加。因此，当条状材料1通过成对的上下压辊32a、32b，34a、34b和36a、36b时，它就逐步弯曲，如图2b-2d所示。最后，沿该条状材料的纵向，其中部形成了横截面大体呈U形的凹入部分12，与此同时，在其两侧边缘形成环状凸起13，如图2e所示。凸起13不一定非要完全闭合的环状不可，也可以是带有一开口的半环形。
然后，条状材料1通过一对上下控制压辊37a、37b之间，随后通过第一弯曲压辊38和第二弯曲压辊39之间，这样，条状材料被弯成具有预定的曲率，由此，条状材料形成螺旋状，其中，凹入部分12面向外。这里，通过调整第一和第二弯曲压辊38、39的位置，可以决定条状材料1的曲率。在上述成形步骤中，诸压辊31-39由一驱动马达(未画出)带动以恒速旋转。一水平安装的输送装置5和多个安装在该输送装置5下方的输送压辊(未画出)将螺旋状缠绕的条状材料1托住，同时使其向前移动。输送装置5由一对水平安装的组件构成，每一个组件包括一根轴51和多个以预定向隔装在该轴上的导向辊52，该轴由驱动马达(未画出)带动以恒速旋转，这样，当螺旋状缠绕的条状材料1受到与其凹入部分配合的诸导向辊52的滚动运动的作用时，它就向前移动。诸导向辊52之间的间距可以改变以配合螺旋状缠绕的条状材料1的凹入部分的间距。
沿条状材料1的输送方向依次还装有加热装置4，第一挤压机6，第二挤压机7，第三挤压机8及接收部分9。
在树脂涂覆过程中，将螺旋状缠绕的条状材料1放入加热装置4，使整个条状材料加热。该加热装置可以是电加热器，气体燃烧器，或任何其他能将该螺旋状缠绕的条状材料加热到50℃-80℃的合适的装置。
当螺旋状缠绕的条状材料从加热装置4中出来时，用热空气鼓风机41将热空气吹向条状材料1的凹入部分12的周围，使其局部加热到90℃-130℃。然后，将熔融的树脂从第一挤压机6挤到螺旋状缠绕的条状材料的凹入部分的反面，即，螺旋状缠绕的条状材料中朝内凸的内圆周部分上，从而将熔融树脂涂覆在凹入部分12的反面，接着用第一压辊56对熔融树脂的表面进行滚压。第一压辊56的外圆周表面为与凹入部分12的内圆周表面有相同曲面的凹入表面。因此，经第一压辊56滚压后的熔融树脂牢固地涂覆在凹入部分12的反面上，这样，具有预定厚度的合成树脂涂层14便以连续的方式形成。
在涂覆树脂步骤中，将熔融的树脂从第一挤压机6经过螺旋状缠绕的条状材料的空间涂覆到凹入部分12的反面上是比较容易的，因为输送装置5的诸导向辊52的间距安排成能让熔融的树脂经过上述空间进行涂覆。
然后，将冷空气从冷空气鼓风机6A吹向螺旋状缠绕的条状材料1的外圆周表面，使条状材料冷却到约70℃，从而使合成树脂涂层14固化到一定程度。另一方面，由输送装置5支承并向前移动的螺旋状缠绕的条状材料的相邻的边缘彼此互相接触。螺旋状缠绕的条状材料的相邻的边缘是由于诸导向辊52之间的间距安排成逐渐减小而互相接触的，这样，就获得了具有波纹形的外圆周表面的管体。在下一个步骤中，将热空气从热空气鼓风机42吹向管体的相邻边缘部分的外圆周表面，使其加热到约90℃，然后，将从第二挤压机7挤出的熔融树脂涂覆在相邻边缘的外圆周部分上，随后用第二压辊57对该熔融树脂的表面进行滚压。此后，用冷空气鼓风机7A对管体的外圆周表面吹冷空气，使熔融树脂冷却到50℃-65℃，由此，通过熔融树脂的固化而形成的合成树脂涂层15可以使螺旋状缠绕的条状材料的相邻边缘牢固地连接在一起。
最后，用热空气鼓风机43对管体的外圆周表面吹热空气，使其加热到70℃-90℃。然后，将熔融树脂从第三挤压机8挤出，用它们涂覆外圆周表面。这里，熔融树脂是从具有一扁喷嘴的挤压机8以平片状挤出的，由此，如图4所示，对波纹管上一个凹入部分12及其两侧的隆起(脊)部分同时涂覆上熔融的树脂。然后，用第三压辊58对熔融树脂进行滚压，使其紧贴凹入部分12周围的外圆周表面，然后，用第四压辊59对覆盖在隆起(脊)部分外圆周表面上的熔融树脂进行滚压，随后用冷空气鼓风机8A对管体外圆周表面吹冷风，使熔融树脂固化。
在图1中，第四压辊59安装在输送装置5的轴51上。不过，第四压辊59也可以独立于输送装置5而配置。这样，就制成了外圆周表面完全涂上合成树脂涂层16的波纹管P，它被送往接收部分9。
在上述的成形步骤中，螺旋状缠绕的条状材料的外径尺寸可如下地进行控制。即，在加热装置4和热空气鼓风机41之间安装一传感器50，以检测波纹管的外径尺寸。按预定时间间隔测得的数值以其平均值输入一控制装置(未画出)，以便将该平均值与先期输入控制装置的预定值作比较，这样就能得到差值。通过控制输送装置5的滚压速度消除平均值与预定值之间的差值，就能制造出具有所需外径的波纹管P。
涂覆波纹管内外圆周表面的合成树脂可以是聚乙烯或聚氯乙烯树脂之类的热塑性树脂。
图6表示了使本发明的波纹管P1、P2相连接的一个例子。在图6中，编号P1、P2是用本发明的方法制造的波纹管，编号66是带有法兰67的短管，它们分别安装在波纹管P1、P2的边缘。还有一密封垫71，盖住两短管66的外圆周表面。一管状体70安装在密封垫71的外表面上。该管状体70包括两个可用螺钉72和螺母73连接的半圆柱体。管状体70的两端分别设有向内凸的法蓝74。法蓝74与波纹管P1、P2的凹入部分63相配合，以防止纹管P1、P2互相分开。编号65是硅树脂之类的密封材料，编号64是波纹管的隆起部(脊)。
图7是一波纹管P与一直管连接的例子。在图7中，波纹管P具有隆起部(脊)81和凹入部82。编号83表示了一橡胶或塑料密封块，该密封块封住凹入部，以防止水进入波纹管P内，编号84是一圆柱形密封垫，编号85表示了一圆住体，它包括两个可用螺钉和螺母连接的半圆柱体。一环形橡胶密封垫88安装在将与波纹管P连接的直管87的外圆周表面上使橡胶密封垫88的外径与波纹管P的隆起部(脊)81的外径相同。
接着，安装圆柱形密封垫84，将波纹管P和直管87的两端桥接。然后，将两个半圆柱体85固定在一起，覆盖住圆柱形密封垫84。
图8表示了将一喇叭口90与波纹管P连接的一个例子。在图8中，编号110表示一具有一开口111的人孔(检查孔)。具有一螺旋形隆起部(脊)的波纹管P的一端采用灰浆112与人孔110连接。喇叭口90包括一直径比波纹管P的内径略小的线性管部分91，一较大的漏斗状(喇叭状)开口部分92，其外径大于波纹管P的外径，一个与波纹管P的螺旋形部分相配合的螺旋形凸起部93，和另一个与波纹管P的螺旋形部分相配合的螺旋形部分95。转动该喇叭口90，使螺旋形部分93和95与波纹管P的相应的螺旋形部分相啮合，可使该喇叭口90与波纹管相啮合。安装在喇叭口90开口处的帽盖120是一有底的圆柱体，其外径比喇叭口90的内径略小，帽盖120外圆周表面上的环形凸起121将一环形密封垫124保持在喇叭口90的内壁上，帽盖120外圆周表面上的一凸起123与喇叭口90的螺旋形凸起93啮合，帽盖120开口处的法兰122朝外延伸，并与喇叭口的较大的开口部分92相接触。通过将帽盖120置于喇叭口内并将其转动，使凸起123与喇叭口90的螺旋形凸起93相啮合，可以使帽盖120牢固地与喇叭口90相啮合。不过，也可以省略凸起123。
因此，按照本发明的制造波纹管的方法，即，将扁平条状金属材料弯成螺旋状，使该螺旋状缠绕的条状材料的相邻的边缘互相接触，随后用熔融树脂覆盖这些相邻的边缘的外圆周部分。这里，由于在条状材料的两侧边缘形成了环状凸起，所以采用合成树脂涂层能进一步增强连接强度。即使对波纹管施加轴向拉力或弯力，也能够避免在波纹管的结合部位发生破裂。
条状材料两边缘处的环状凸起大大增加了波纹管抗拉平的耐久性。因此，当将本发明的波纹管敷设于地下时，它不会被压扁。
在本发明的波纹管中，是在条状金属材料制成螺旋形后，在管子的外圆周表面上涂覆合成树脂涂层的，因此，其外圆周表面上全部覆盖了耐腐蚀的合成树脂涂层。所以，本波纹管具有抗地下水腐蚀的耐久性。
由于波纹管的内圆周表面上涂了合成树脂涂层，因此就能更方便地将例如电力线、通讯线之类的电缆插入波纹管，这是因为涂层降低了波纹管与电缆之间的摩擦力，同时提高了波纹管的耐磨损性能，此外还可能避免波纹管内圆周表面的损伤。
因此，采用本发明的方法和设备制造的波纹管具有极好的耐腐蚀性，柔软性和抗弯力及拉伸力的耐久性。
权利要求
1.一种由绕成螺旋形的条状金属材料制成的波纹管，其特征在于，所述的条状材料被第一层合成树脂涂层整体覆盖，并且沿该条状材料的纵向，其中部横截面具有大体呈U形的凹入部分，其两边缘构成环状凸起，其中，在该螺旋状缠绕的条状材料的具有环状突起的相邻边缘的结合部位的外圆周上有第二层合成树脂涂层；在凹入部分的反面上有第三层合成树脂涂层，在凹入部分的正面上覆盖了第四层合成树脂涂层。
2.一种通过将两表面覆盖有合成树脂涂层的条状金属材料绕成螺旋形制造波纹管的方法，其特征在于包括使条状金属材料通过多对上压辊和下压辊，使其沿条状材料的纵向，在中部形成横截面大体呈U形的凹入部分，并使条状材料的两边缘形成环状凸起，和相继使条状材料通过一对控制压辊、一第一弯曲压辊和第二弯曲压辊，以形成具有预定曲率且凹入部分面朝外的螺旋状缠绕的条状材料的步骤;用输送装置对螺旋状缠绕的条状材料进行输送和滚压，在此过程中，用第一挤压机将熔融的树脂挤到条状材料凹入部分的反面上，与此同时，用一压辊对凹入部分反面上的熔融树脂的表面进行滚压，从而形成一具有预定厚度的合成树脂涂层的步骤，和使螺旋状缠绕的条状材料的相邻边缘相互接触;将来自第二挤压机的熔融树脂涂覆到互相接触的相邻边缘的外圆周表面上;用一压辊对该熔融树脂的表面进行滚压的步骤;用第三挤压机将熔融树脂涂覆到凹入部分的外表面上和其上已由第二挤压机涂覆了树脂涂层的相邻边缘的外圆周部位上;用一压辊对该熔融树脂的表面进行滚压的步骤。
3.一种制造波纹管的设备，其特征在于包括一用于将两表面覆盖有合成树脂涂层的扁平条状金属材料弯成螺旋形的弯曲机，一对螺旋状缠绕的条状材料进行输送和滚压的输送装置，提供熔融树脂的第一、第二和第三挤压机，对来自每一个挤压机的熔融树脂的表面进行滚压的第一、第二和第三压辊，其中，弯曲机具有多对上压辊和下压辊，它们安装成可对通过这些压辊的条状材料进行弯曲，从而沿着条状材料的纵向，使其中部形成横截面大体呈U形的凹入部份并使该条状材料的两边缘形成环状凸起，一对上下控制压辊，一第一弯曲压辊和一与之配合的第二弯曲压辊，它们支承条状材料并将它弯成凹入部分面向外的螺旋形;将熔融树脂挤出并加到螺旋状缠绕的条状材料的凹入部分的反面上的第一挤压机;对熔融树脂的表面进行滚压，使其粘结在凹入部分反面上的第一压辊;在使条状材料向前移动的同时，使螺旋状缠绕的条状材料的相邻边缘互相接触的输送装置;将熔融树脂挤压到螺旋状缠绕的条状材料的相邻边缘的外圆周表面上的第二挤压机;对该熔融树脂的表面进行滚压的第二压辊;将熔融树脂挤压到螺旋状缠绕的条状材料的凹入部分外表面和相邻边缘的外圆周部位上的第三挤压机;对凹入部分和相邻边缘上的熔融树脂的表面进行滚压的第三和第四压辊。
全文摘要
使一两表面涂有第一合成树脂涂层的扁平条状金属材料通过多对上下压辊；从而沿着该条状材料的纵向，使其中部表成U形凹入部分，并使该条状材料的两边缘形成环状凸起。然后，将该条状材料弯成螺旋形。将第二层合成树脂涂层涂覆在螺旋状缠绕的条状材料的相邻边缘的外圆周部位上，将第三层合成树脂涂层涂覆在该材料的凹人部分的反面上，及将第四层合成树脂涂层涂覆在螺旋状缠绕的条状材料的凹入部分和相邻边缘的外圆周表面上。
文档编号F16L25/00GK1039096SQ89103548
公开日1990年1月24日 申请日期1989年5月30日 优先权日1988年7月5日
发明者梅森昇, 甲田治, 堀居行雄 申请人:三菱树脂株式会社