专利名称：双增强塑料复合输水管及其制造方法和装置，及制造其的异型带材的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种复合输水管，具体地说是一种由钢带和钢网或金属孔板双增强的复合输水管，本发明还涉及制造该输水管的方法和装置，以及制造其的异型带材。
背景技术：
给水输水管道为压力管道，纯塑料原料制造的管道常用于压力输水。为保证其同时具有适宜的强度和环刚度必须有足够的管材壁厚，制造时其单位长度的原材料用量就比较多。小直径压力管道在满足强度要求情况下，其环刚度(抵抗外部载荷能力)同时自然满足要求，但大直径压力管道，在其满足内压强度时，其抵抗外部压力的能力(环刚度)远远不足。如果要使大直径压力管同时具有满足要求的抗内外压力能力(强度与环刚度)，其壁厚则需大幅度增加，从而使其制造成本难以被市场接受。尽管近几年开发了级别更高、性能更好的塑料材料，也开发出现了节省塑料原材料、性能更优的复合增强的结构壁塑料压力管产品，但常见的纯塑料管道产品规格仅限730毫米以下，而有代表性的钢骨架塑料复合管(ZL94104509. 9)作为纯塑料管的升级产品，也只能生产直径600毫米以下的规格。其它大直径的钢塑复合管道结构还包括例如C拟882985Y，其为具有钢带加强的竖直加强肋的缠绕管，但其只能增强环刚度；又例如CN101943^7A，其在C拟882985Y 的基础上做了改进，即在加强肋之间的管壁内设置不连续的丝状或带状的加强物，但其也只是进一步增强了环强度，两者都不能增强轴向强度，从而不能提供完整的承载内压的能力。因此，这两种管道结构虽然可以形成大直径的管道，但只能作为排水管使用，而不能像 ZL94104509. 9作为压力管道使用；又例如CN2020079^U的管道结构是在ZL94104509. 9结构的管道外面缠绕C拟882985Y结构的管道，这种管道虽然环刚度和轴向强度都获得加强， 但由于受ZL94104509.9结构的限制无法制造大直径的管道；另外，CN10226^98A提出了一种在C拟882985Y结构的管道内壁缠绕粘结纤维增强带的结构，以此结构加强环强度和轴向强度，但这种结构一方面内外两层不是一体成型的，存在相互脱离的风险，另一方面在 CN2882985Y结构的管道内壁缠绕粘结纤维增强带增加了生产过程的复杂性，生产效率相对较低。
发明内容
为解决上述问题，提出本发明。本发明的第一个目的是提供一种消耗材料少、大口径、具有足够的环刚度和强度， 可承载内压的输水管。本发明的第二个目的是提供一种制造上述输水管的双增强塑料复合异型带材。本发明的第三个目的是提供一种制造上述输水管的方法。本发明的第四个目的是提供一种制造上述输水管的装置。
为实现上述第一个目的，本发明提供的输水管，包括一个由钢网或金属孔板增强的塑料管体和与管体成一体的竖直加强肋，加强肋内复合有增
强钢带。上述输水管的复合结构使得制造的大直径压力管道，在具有高环刚度和承载内压的功能下节省原材料。为实现上述第二个目的，本发明提供的制造上述输水管的双增强复合塑料异型带材，包括成一体的带材基层和竖直加强肋部分，带材基层内复合连续的钢网或金属孔板增强层，竖直加强肋内复合有钢带。进一步，带材基层包括成一体的上带材基层部分和下带材基层部分，其中上带材基层部分具有与其成一体的竖直加强肋部分。进一步，双增强复合塑料异型带材距离其一侧边缘一段距离仅与下带材基层部分复合的钢网或金属孔板部分的上表面部分形成不与塑料复合的第一不复合部分，距离其另一侧边缘一段距离仅与上带材基层部分复合的钢网或金属孔板部分的下表面部分形成不与塑料复合的第二不复合部分，异型带材缠绕形成双增强塑料复合输水管时第一不复合部分和第二不复合部分的钢网或金属孔板相互直接搭接。进一步，钢网或金属孔板的宽度等于整个带材的宽度，下带材基层部分的宽度与上带材基层部分的宽度相等，且比钢网或金属孔板的宽度窄。下带材基层部分的外边缘与钢网或金属孔板的一边缘对齐，上带材基层部分的外边缘与钢网或金属孔板的另一边缘对齐。为实现上述第三个目的，本发明提供的制造上述输水管的方法包括如下步骤1、 材料贮供步骤为下一步骤连续提供钢带，钢网或金属孔板和塑料三种材料；2、复合步骤 将钢带和钢网或金属孔板以相同的速度引入复合机头，并在复合机头内与来自挤出机的熔融的塑料复合，形成异型带材毛坯引出；3、成型步骤经过定型，冷却，牵引后形成竖直加强肋内具有钢带和带材基层内具有连续钢网或金属孔板的双增强塑料复合异型带材；4、缠绕焊接步骤通过缠绕并焊接异型带材形成钢带和钢网或金属孔板双增强塑料复合输水管；5、定长切割步骤；6、封口步骤。进一步，复合步骤包括向复合机头的上成型腔挤塑与上成型腔内的钢带和中成型腔内的钢网或金属孔板复合，和向复合机头的下成型腔挤塑与中成型腔内的钢网或金属孔板复合，来自上成型腔和下成型腔的熔融塑料在中成型腔内钢网或金属孔板处合流。复合时来自上成型腔的熔融塑料不与宽度方向距离钢网或金属孔板一侧边缘一段距离的钢网或金属孔板部分的上表面复合；来自下成型腔的熔融塑料不与宽度方向距离钢网或金属孔板另一侧边缘一段距离的钢网或金属孔板部分的下表面复合。进一步，缠绕焊接步骤包括用热空气和中频感应对塑料和钢网或金属孔板双重加热。为了实现上述第四个目的，本发明提供的制造上述输水管的装置，包括贮供钢带， 钢网或金属孔板两种增强原料的装置；钢带、钢网或金属孔板与塑料复合成双增强异型带材的复合装置；定型，冷却，牵引装置；由异型带材缠绕焊接成输水管的缠绕焊接装置；定长切割装置和封口装置。进一步，复合装置包括两台共挤挤出机或一台双通道挤出的挤出机和复合机头，机头包括容纳钢带的上成型腔，容纳钢网或金属孔板的中成型腔和形成下带材基层的下成型腔。两台共挤挤出机分别向上下型腔挤塑，或一台双通道挤出的挤出机的两通道分别向上下型腔挤塑。复合机头的上、下成型腔的宽度相同且小于钢网或金属孔板的宽度，中成型腔的宽度与钢网或金属孔板的宽度相同，上成型腔的外边缘与中成型腔一侧边缘对齐，下成型腔的外边缘与中成型腔的另一侧边缘对齐。本发明的输水管是将一次复合成型的钢带和钢网或金属孔板双增强塑料复合异型带材，通过在专用的缠绕机上经过缠绕，焊合，形成内壁光滑，可承载内压负荷和满足外部环刚度要求，可做为输水管道的大口径增强复合塑料压力管。
下面将结合附图详细描述本发明图1是本发明的输水管的截面图； 图2是形成图1输水管的复合异型带材截面图； 图3是制造图1所示输水管的装置的示意图； 图4是复合装置复合过程的示意图； 图5是图4复合装置B-B剖视图，揭示了其内部结构； 图6是缠绕装置的示意图； 图7是图6的缠绕装置A-A剖视图。
具体实施例方式图1所示的输水管10，包括具有钢网或金属孔板的塑料管壁13和具有钢带的竖直加强肋14，两者成一体，通过缠绕并搭接焊合塑料复合异型带材11形成。图2所示形成输水管的塑料复合异型带材11，包括塑料下带材基层21和具有成一体的钢带增强的竖直加强肋部分的上带材基层23，钢网或金属孔板22镶嵌在塑料下带材基层21和上带材基层23之间并通过熔融的塑料与两者复合形成完整的带材基层，其中钢网或金属孔板22的宽度即为整个带材11的宽度，带材11的具有竖直加强肋部分的上带材基层23的宽度小于钢网或金属孔板22的宽度，上带材基层部分的外边缘与钢网或金属孔板的一边缘对齐，这使得钢网或金属孔板22在宽度方向距离其一边缘一段距离的钢网或金属孔板部分M的上表面不被塑料复合，形成第一不复合部分。塑料下带材基层21的宽度同样小于钢网或金属孔板22的宽度，下带材基层部分的外边缘与钢网或金属孔板的另一边缘对齐，这使得钢网或金属孔板22在宽度方向距离其另一边缘一段距离的钢网或金属孔板部分25的下表面不被塑料复合，形成第二不复合部分。异型带材缠绕形成双增强塑料复合输水管时第一不复合部分和第二不复合部分的金属网或金属孔板相互直接搭接。具有竖直加强肋部分的上带材基层23和下带材基层21的宽度相同，且比钢网或金属孔板的宽度窄。图3中包括钢带开卷机32、钢网或金属孔板放卷机31、焊接机33、储带机34、挤出机35、复合机头36、定型模37、冷却水槽38、牵引机39、缠绕装置40、托架41、切割锯42、移动架43以及钢网或金属孔板22、钢带26。在图3中，首先通过牵引机39牵引来自钢带开卷机32和钢网或金属孔板放卷机 31的钢带沈和钢网或金属孔板22，使其进入复合机头36、复合机头36与两台挤出机(另一台未示)或一台双通道挤出的挤出机35相连接，在钢带沈和钢网或金属孔板22以相同的速度通过复合机头36的同时，塑料挤出机35向复合机头内挤入熔融的塑料，在复合机头内熔融塑料与钢带26和钢网或金属孔板22复合成异型带材11，经过定型模37的冷却定型和冷却水槽38的充分冷却至常温状态。然后将复合异型带材11引入缠绕装置40绕焊成管材10，通过托架41和移动架43向后输送，达到规定的长度时切割锯42定长切割，形成规定长度的管材后封口。参见图4和5，在复合机头36内熔融塑料与钢带沈和钢网或金属孔板22是这样复合成异型带材11 钢带26进入复合机头36的上成型腔36A，钢网或金属孔板22进入复合机头36的中成型腔36B，来自两台共挤挤出机之一台或来自一台双通道挤出的挤出机的通道之一的熔融塑料自复合机头36的上方入口挤入复合机头36，并进入上成型腔36A和中成型腔36B与钢带沈和钢网或金属孔板22复合，来自两台共挤挤出机之另一台或来自一台双通道挤出的挤出机之另一通道的熔融塑料自复合机头36的下方入口挤入复合机头 36，并进入下成型腔36C和中成型腔36B与钢网或金属孔板22复合，来自复合机头上、下入口的熔融塑料在钢网或金属孔板22合流。中成型腔36B的宽度与钢网或金属孔板22的宽度大体相同，上成型腔36A和下成型腔36C的宽度相等且小于钢网或金属孔板22的宽度， 上成型腔36A的一边缘与中成型腔36B的一边缘对齐，下成型腔36C的一边缘与中成型腔 36B的另一边缘对齐。这样，复合时，钢网或金属孔板22距离其一边缘一段距离的钢网或金属孔板部分的上表面不被塑料充分复合，其上最多有一层薄薄的塑料，形成第一不复合部分对，而钢网或金属孔板22距离其另一边缘一段距离的钢网或金属孔板部分的上表面也不被塑料充分复合，其上最多有一层薄薄的塑料，形成第二不复合部分25。钢网或金属孔板的第一、第二不复合部分部分对、25，在缠绕形成复合管的过程相互直接搭接在一起，并由带材基层的塑料熔焊连接。图6、7所示的缠绕装置包括框架45、辊46、槽辊47、压辊48、送带装置49、加热装置50、小挤出机51、复合异型带材11、缠绕成型的钢带和钢网或金属孔板双增强塑料输水管10。图6、7中，形成钢带和钢网或金属孔板双增强塑料排水管10的基本缠绕过程如下复合异型带材11经过送料装置49和压辊48构成的输送机构被勻速送进由框架45、多个平辊46和多个槽辊47组成的“辊笼”内沿多个槽辊47上的槽连成的固定螺旋线做圆周运动，从而螺旋缠绕。由于缠绕形成钢带和钢网或金属孔板双增强塑料排水管10是一个连续的过程，因此复合异型带材11不断从“辊笼”下端的切线方向送入，并在与钢带和钢网或金属孔板双增强塑料排水管10的外沿表面搭接前由一个专用的加热装置50将复合在两个钢网或金属孔板搭接表面处的塑料用加热微微熔化，同时用小挤出机51向搭接表面挤出熔融的塑料，然后搭接两个搭接表面并用可调的压辊58压实，使相邻缠绕的复合异型带材 11焊合成一体，自然冷却后形成了钢带和钢网或金属孔板双增强塑料输水管。送料装置49是由多对棍组成，也可以有一队链轨组成。加热装置50是由中频感应器对钢网或金属孔板搭接面和该处的塑料双重加热， 也可以用热空气对钢网或金属孔板搭接面和该处的塑料双重加热，或上述两种方式的组合对钢网或金属孔板搭接面和该处的塑料双重加热，以充分保证搭接焊合的质量。上面描述了本发明的较佳实施例，根据上面的教导本领域的技术人员能进行各种改变和变化。例如，作为上述实施例的替换形式，可以在上述实施例中复合异型带材11的第一、第二不复合部分M、25的钢网或金属孔板的表面复合一层塑料，但该复合层比相应的上带材基层23、下带材基层21薄以便为两者留出搭接复合的空间。这样，相应的复合机头内部型腔也将相应地改变，即，上、下成型腔将与钢网或金属孔板等宽，但会出现一个台阶部分，该台阶部分与上述实施例的第一、第二不复合部分对应，从而使该处的钢网或金属孔板的表面复合一层比上、下带材基层薄的塑料。这样做将使产品、制造装置和方法变得复
ο此外，钢网或金属孔板也可以为由其它金属构成的金属网，或由带孔眼的钢板构成的钢孔板。因此，对于根据所公开的具体实施例取得的改变均包含在本发明的概念和精神内。
权利要求
1.一种双增强塑料复合输水管，其特征在于包括一个由钢网或金属孔板增强的塑料管体和与管体成一体的竖直加强肋，加强肋内复合有增强钢带。
2.制造权利要求1的输水管的双增强复合塑料异型带材，其特征在于包括成一体的带材基层和竖直加强肋部分，带材基层内复合连续的钢网或金属孔板增强层，竖直加强肋内复合钢带。
3.根据权利要求2的异型带材，其特征在于带材基层包括成一体的上带材基层部分和下带材基层部分，其中上带材基层部分具有与其成一体的竖直加强肋部分。
4.根据权利要求3的异型带材，其特征在于异型带材距离其一侧边缘一段距离仅与下带材基层部分复合的钢网或金属孔板部分的上表面部分形成不与塑料复合的第一不复合部分，距离其另一侧边缘一段距离仅与上带材基层部分复合的钢网或金属孔板部分的下表面部分形成不与塑料复合的第二不复合部分，异型带材缠绕形成双增强塑料复合输水管时第一不复合部分和第二不复合部分的钢网或金属孔板相互直接搭接。
5.根据权利要求4的异型带材，其特征在于钢网或金属孔板的宽度等于整个带材的宽度，下带材基层部分的宽度与上带材基层部分的宽度相等，且比钢网或金属孔板的宽度窄， 下带材基层部分的外边缘与钢网或金属孔板的一边缘对齐，上带材基层部分的外边缘与钢网或金属孔板的另一边缘对齐。
6.制造权利要求1的输水管的方法，包括如下步骤1、材料贮供步骤为下一步骤连续提供钢带，钢网或金属孔板和塑料三种材料；2、复合步骤将钢带和钢网或金属孔板以相同的速度引入复合机头，并在复合机头内与来自挤出机的熔融的塑料复合；3、成型步骤 经过定型、冷却、牵引后形成竖直加强肋内具有钢带和带材基层内具有连续钢网或金属孔板的增强塑料复合异型带材；4、缠绕焊接步骤通过缠绕并焊接异型带材形成钢带和钢网或金属孔板双增强塑料复合输水管；5、定长切割步骤；6、封口步骤。
7.根据权利要求6的方法，其中复合步骤包括向复合机头的上成型腔挤入熔融塑料与上成型腔内的钢带和中成型腔内的钢网或金属孔板复合，和向复合机头的下成型腔挤入熔融塑料与中成型腔内的钢网或金属孔板复合，来自上成型腔和下成型腔的熔融塑料在中成型腔内钢网或金属孔板处合流；来自上成型腔的熔融塑料不与距离钢网或金属孔板一侧边缘一段距离的钢网或金属孔板部分的上表面复合；来自下成型腔的熔融塑料不与距离钢网或金属孔板另一侧边缘一段距离的钢网或金属孔板部分的下表面复合。
8.根据权利要求6的方法，其中缠绕焊接步骤包括用热空气和中频感应对塑料和钢网或金属孔板双重加热。
9.制造权利要求1的输水管的装置，其特征在于包括贮供钢带，钢网或金属孔板两种增强原料的装置；钢带，钢网或金属孔板与塑料复合形成增强异型带材的复合装置；定型， 冷却，牵引装置；由异型带材缠绕焊接成输水管的缠绕焊接装置；定长切割装置和封口装置。
10.根据权利要求9的装置，其特征在于复合装置包括两台共挤挤出机或一台双通道挤出的挤出机和复合机头，两台共挤挤出机之一或一台双通道挤出的挤出机之一通道用于向上成型腔挤塑，两台共挤挤出机之另一台或一台双通道挤出的挤出机之另一通道用于向下成型腔挤塑。复合机头包括容纳钢带的上成型腔、容纳钢网或金属孔板的中成型腔和形成下带材基层的下成型腔，复合机头的上、下成型腔的宽度相同且小于钢网或金属孔板的宽度，中成型腔的宽度与钢网或金属孔板的宽度相同，上成型腔的外边缘与中成型腔的一侧边缘对齐，下成型腔的外边缘与中成型腔的另一侧边缘对齐。
全文摘要
输水管，包括一个由钢网或金属孔板增强的塑料管体和与管体成一体的竖直加强肋，加强肋内复合有增强钢带。制造输水管的异型带材，包括成一体的带材基层和竖直加强肋部分，带材基层内复合连续的钢网或金属孔板增强层，竖直加强肋内复合钢带。制造输水管的方法包括向复合机头的上成型腔挤入熔融塑料与上成型腔内的钢带和中成型腔内的钢网或金属孔板复合，和向复合机头的下成型腔挤入熔融塑料与中成型腔内的钢网或金属孔板复合。制造输水管的装置，其复合机头包括容纳钢带的上成型腔、容纳钢网或金属孔板的中成型腔和形成带材基层的下成型腔，复合机头的上、下成型腔的宽度相同且小于钢网或金属孔板的宽度，中成型腔的宽度与钢网或金属孔板的宽度相同。
文档编号F16L9/16GK102563231SQ20121000658
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者何轶良 申请人:哈尔滨斯达维机械制造有限公司