专利名称：一种三壁波纹管材及其制造设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种塑料管材及其制造设备，特别涉及ー种适用于农业排灌、城市污水排放和低压输水等领域的三壁波纹管材及其制造设备。
背景技术：
塑料双壁波纹管是国际上二十世纪九十年代开发的新型塑料管材，它的中空环形结构，在力学上较为合理。因此，双壁波纹管具有质地轻，強度高，韧性好的特点；同时，还具有易敷设、阻力小、成本低、耐腐蚀等优点，其使用性能和经济效益远远超过普通规格的塑料管材、传统的鉄管和水泥管，是工程管材的更新换代产品，被广泛地应用在农业排灌、城市污水排放和低压输水等领域。但是，由于双壁波纹管的外壁是波纹形状的中空环形结构，也造成双壁波纹管在应用中存在一些问题，如不规则波纹形状的外壁造成双壁波纹管堆放和运输的不便，双壁波纹管在施工中不便于拖动及在拖动过程中波纹形状的外壁极易受外力作用造成外壁破 洞、波纹凹陷及管材强度下降，而且，波纹形状的结构，使得双壁波纹管在波谷位置的強度很低，双壁波纹管易发生翘曲变形，纵向抗折弯强度低，同时，不光滑的双壁波纹管外形也使得该管材不能用于拖拉和非开挖施工等领域。因此，特别需要一种三壁波纹管材及其制造设备，以解决上述现有存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三壁波纹管材及其制造设备，针对现有技术的不足，具有光滑的内外壁结构，能满足更高的使用要求和施工要求，具有更轻的重量，更高的强度。本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现一方面，本发明提供ー种三壁波纹管材，其特征在干，它包括管体，所述管体包括光滑的内壁层、波纹状中间层及光滑的外壁层，所述内壁层和外壁层与中间层的波峰处或者波谷处互相紧密连接，所述管体上设置有用于互相连接的连接端ロ。在本发明的一个实施例中，所述外壁层与所述中间层的波峰处在熔融状态下牢固合成。在本发明的一个实施例中，所述连接端ロ包括一承口和ー插ロ，所述插ロ的外径小于所述承ロ的内径；在所述插ロ的内侧设置有用于密封的弾性橡胶圈，所述承口和所述插ロ之间通过承插的连接方式互相固定连接。进一歩，所述承ロ为包含内壁层、中间层和外壁层的实壁钟形结构。 进一歩，所述插ロ为包含内壁层和中间层的双壁波纹结构。在本发明的一个实施例中，所述连接端ロ包括一承口和ー插ロ，所述插ロ的外径小于所述承ロ的内径，所述插ロ的外表面或者所述承ロ的内表面包覆有用于热熔连接的电阻丝，所述承口和插ロ之间通过热熔焊接的连接方式互相融合在一起并冷却定型。
进ー步，所述承ロ为包含内壁层、中间层和外壁层的实壁圆筒形结构。进ー步，所述插ロ为包含内壁层和中间层的实壁锥形结构，所述实壁锥形结构的锥度为2-5度。在本发明的一个实施例中，所述连接端ロ包括一第一连接端部和一第二连接端部，所述第一连接端部和第二连接端部的端面之间通过热熔对接焊的连接方式互相连接固定。进ー步，所述第一连接端部和第二连接端部为包含内壁层、中间层和外壁层的实壁结构。另ー方面，本发明提供一种三壁波纹管材制造设备，其特征在于，它包括一双壁波纹管成型机、一外壁层挤出机、ー挤出成型装置、一冷却定型装置和一冷却水箱，所述双壁波纹管成型机、挤出成型装置、冷却定型装置和冷却水箱依次设置，所述外壁层挤出机的输出端连接所述挤出成型装置的注入端。
在本发明的一个实施例中，所述挤出成型装置包括内模体和外模体，所述内模体和外模体为中空结构，所述内模体设置在所述外模体的外侧，所述内模体的内侧包覆在所述双壁波纹管成型机输出的双壁波纹管上，所述内模体与外模体互相连接并在其内部形成用于流通物料的第一流道，在所述外模体上设置有进料ロ，所述进料ロ与所述第一流道连通，所述内模体的前端设置有芯摸，所述外模体的前端设置有ロ摸，所述芯模与ロ模之间构成第二流道，所述第二流道与所述第一流道相连通，在所述外模体外侧设置有加热系统。进ー步，所述外模体、内模体、ロ模和芯模为圆形环状结构，所述外模体、内模体、ロ模和芯模的内径大于所述双壁波纹管的外径。进ー步，所述第二流道与所述挤出成型装置的挤出方向成一鋭角，所述锐角的角度为15-55度。进ー步，所述ロ模的前端设置有一延伸部，所述延伸部与所述双壁波纹管构成成型区域，使所述挤出成型装置挤出的管坯更容易的包覆于所述双壁波纹管的外周并粘合为一体，可以有效防止管坯发生熔垂及壁厚不均。进ー步，在所述内模体的内侧安装有用于矫正双壁波纹管外形的矫正环，所述矫正环的内径略大于所述双壁波纹管的外径，使双壁波纹管在包覆和定型前成为外径一致的规则的圆形。进一歩，在所述挤出成型装置上还安装有用于连通所述挤出成型装置内外侧的进气管路，在双壁波纹管和外壁层之间形成正压或负压，用于管材的成型。在本发明的一个实施例中，所述挤出成型装置上设置有一在双壁波纹管外周形成密封的密封装置，所述密封装置包括一金属圆环和ー气囊，所述金属圆环的侧面与所述挤出成型装置的后端连接，所述气囊连接在所述金属圆环的底部。进ー步，所述气囊为矩形气囊。在本发明的一个实施例中，所述冷却定型装置包括一内层体和一外层体，所述内层体与所述外层体之间互相紧固连接并两端密封，所述外层体的后端与所述挤出成型装置的前端连接，所述内层体的外侧设置有用于冷却水通过的螺旋形的冷却水流道，所述内层体的内侧设置有两端封闭的螺旋形的真空槽，所述外层体上设置有冷却水管和真空管，所述冷却水管与所述冷却水流道互相连通，所述真空管与所述真空槽互相连通。
进ー步,所述真空槽的深度为3_6mm。进ー步，所述真空管连接在所述真空槽的中间和结束位置。进ー步，所述外层体的后端与所述挤出成型装置的前端之间通过密封隔热垫互相连接。进ー步，所述外层体的后端设置有用干与调压阀及空气压缩机连接的气管。本发明的三壁波纹管材及其制造设备，与现有技术相比，具有光滑的外壁，在搬运和施工过程，可以很方便的拖拉和滚动，不会发生外壁波纹破裂和凹陷，从而影响管材的使用；同时，外壁层是在熔融状态下，包覆于双壁波纹管材外壁的，一方面増加了管材的波高和惯性矩，使管材具有更高的环刚度，可以生产強度要求更高的管材，另一方面使管材在纵 向抗折弯强度大幅増加，管材的环柔性性能也达到了极大的提高，实现本发明的目的。本发明的特点可參阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
图I为本发明的三壁波纹管材的结构示意图；图2为本发明的连接端ロ的结构示意图；图3为本发明的连接端ロ的另ー种结构的示意图；图4为本发明的连接端ロ的又一种结构的示意图；图5为本发明的三壁波纹管材制造设备的结构示意图；图6为本发明的挤出成型装置的结构示意图；图7为本发明的密封装置的结构示意图；图8为本发明的冷却定型装置的结构示意图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进ー步阐述本发明。如图I所示，本发明的三壁波纹管材，它包括管体100，所述管体100包括光滑的内壁层110、波纹状中间层120及光滑的外壁层130，所述内壁层110和外壁层130与中间层120的波峰处或者波谷处互相紧密连接，所述管体100上设置有用于互相连接的连接端n 140。所述外壁层130与所述中间层120的波峰处在熔融状态下牢固合成。所述外壁层130可以与内壁层110和中间层120为相同的材料，也可以为不同的材料，当选择不同的材料和配方时，可以根据技术需求，制得具有复合性能的管材，如可以在HDPE双壁管外周包覆ー层PP材料的外壁层130，以增加管材的强度、表面硬度及耐高温性能，也可以在PVC双壁管外周包覆ー层HDPE材料的外壁层130，以改善PVC管材的低温脆性与抗冲击性能。更进一歩，外壁层130、内壁层110和中间层120可以为1-3种相同或不同的材料、
配方和颜色。由于连接端ロ 140的结构变化，本发明的三壁波纹管材可以有多种连接方式供选择如图2所示，所述连接端ロ 140包括一承ロ 141和ー插ロ 142，所述插ロ 142的外径小于所述承ロ 141的内径；在所述插ロ 142的内侧设置有用于密封的弹性橡胶圈143，所述承ロ 141和所述插ロ 142之间通过承插的连接方式互相固定连接。所述承ロ 141为包含内壁层110、中间层120和外壁层130的实壁钟形结构；所述插ロ 142为包含内壁层110和中间层120的双壁波纹结构。如图3所示，所述连接端ロ 140包括一承ロ 141’和ー插ロ 142’，所述插ロ 142’的外径小于所述承ロ 141’的内径，所述插ロ 142’的外表面或者所述承ロ 141’的内表面包覆有用于热熔连接的电阻丝144，所述承ロ 141’和插ロ 142’之间通过热熔焊接的连接方式互相融合在一起并冷却定型。
所述承ロ 141’为包含内壁层110、中间层120和外壁层130的实壁圆筒形结构；所述插ロ 142’为包含内壁层110和中间层120的实壁锥形结构，所述实壁锥形结构的锥度为2-5度。连接时，将插ロ 142’插入承ロ 141’后，将电阻丝144连接电源加热熔化插ロ 142’和承ロ 141’接触的内、外表面，其后断去电源，使熔化的插ロ 142’外表面和承ロ 141’内表面融合在一起并冷却定型为一体。如图4所示，所述连接端ロ 140包括一第一连接端部145和一第二连接端部146，所述第一连接端部145和第二连接端部146的端面之间通过热熔对接焊的连接方式互相连接固定。所述第一连接端部145和第二连接端部146为包含内壁层110、中间层120和外壁层130的实壁结构。如图5所示，本发明的三壁波纹管材制造设备，它包括一双壁波纹管成型机200、一外壁层挤出机300、ー挤出成型装置400、一冷却定型装置500和一冷却水箱600，所述双壁波纹管成型机200、挤出成型装置400、冷却定型装置500和冷却水箱600依次设置，所述外壁层挤出机300的输出端连接所述挤出成型装置400的注入端。在双壁波纹管10离开双壁波纹管成型机200后且未进入冷却水箱600的位置，依次安装有外壁层挤出机300、挤出成型装置400和冷却定型装置500。当经由双壁波纹管成型机200成型的双壁波纹管10离开双壁波纹管成型机200后，再进入挤出成型装置400，经过预热、矫正、包覆粘合和冷却定型的エ序，在双壁波纹管10的外表面包覆外壁层130，以形成三壁波纹管材。外壁层130是通过外壁层挤出机300塑化挤出，进入挤出成型装置400，模压成型为圆形的管坯20，在熔融状态下包覆于双壁波纹管10的外表面，并与双壁波纹管10的波峰顶部沾合，形成三壁结构，其后再进入冷却定型装置500，冷却定型为三壁波纹管材。如图6所示，所述挤出成型装置400包括内模体410和外模体420，所述内模体410和外模体420为中空结构，所述内模体410设置在所述外模体420的外侧，所述内模体410的内侧包覆在所述双壁波纹管成型机200输出的双壁波纹管10上，所述内模体410与外模体420互相连接并在其内部形成用于流通物料的第一流道430，在所述外模体420上设置有进料ロ 440，所述进料ロ 440与所述第一流道430连通，所述内模体410的前端设置有芯模450，所述外模体420的前端设置有ロ模460，所述芯模450与ロ模460之间构成第二流道470，所述第二流道470与所述第一流道430相连通，在所述外模体420外侧设置有加热系统480。所述外模体420、内模体410、ロ模460和芯模450为圆形环状结构，所述外模体420、内模体410、ロ模460和芯模450的内径大于所述双壁波纹管10的外径。所述第二流道470与所述挤出成型装置400的挤出方向成一鋭角，所述锐角的角度为15-55度。所述ロ模460的前端设置有一延伸部461，所述延伸部461与所述双壁波纹管10构成成型区域11，使所述挤出成型装置400挤出的管坯20更容易的包覆于所述双壁波纹管10的外周并粘合为一体，可以有效防止管坯20发生熔垂及壁厚不均。在所述内模体410的内侧安装有用于矫正双壁波纹管10外形的矫正环490，所述矫正环490的内径略大于所述双壁波纹管10的外径，使双壁波纹管10在包覆和定型前成为外径一致的规则的圆形。在所述挤出成型装置400上还安装有用于连通所述挤出成型装置400内外侧的进 气管路401，在双壁波纹管10和外壁层130之间形成正压或负压，用于管材的成型。如图7所示，所述挤出成型装置400上设置有一在双壁波纹管10外周形成密封的密封装置700，所述密封装置700包括一金属圆环710和ー气囊720，所述金属圆环710的侧面与所述挤出成型装置400的后端连接，所述气囊720连接在所述金属圆环710的底部。所述气囊720为矩形气囊。气囊720与挤出成型装置400在双壁波纹管10上形成密封区域730。如图8所示，所述冷却定型装置500包括一内层体510和一外层体520，所述内层体510与所述外层体520之间互相紧固连接并两端密封，所述外层体520的后端与所述挤出成型装置400的前端连接，所述内层体510的外侧设置有用于冷却水通过的螺旋形的冷却水流道530，所述内层体510的内侧设置有两端封闭的螺旋形的真空槽540，所述外层体520上设置有冷却水管550和真空管560，所述冷却水管550与所述冷却水流道530互相连通，所述真空管560与所述真空槽540互相连通。所述真空槽540的深度为3_6mm ;所述真空管560连接在所述真空槽540的中间和结束位置。所述外层体520的后端与所述挤出成型装置400的前端之间通过密封隔热垫570
互相连接。所述外层体520的后端设置有用干与调压阀及空气压缩机连接的气管580。生产时，首先，在双壁波纹管成型机200上，正常生产用于包覆的双壁波纹管10，并保持エ艺稳定，所生产的双壁波纹管10离开双壁波纹管成型机200后，需从中空的挤出成型装置400中心通过。然后，启动用于生产外壁层130的外壁层挤出机300，将物料塑化挤出，通过挤出成型装置400模压成型为均匀的管坯20，将熔融状态的管坯20搭接于双壁波纹管10表面，此时管坯20附着于双壁波纹管10外周并与双壁波纹管10同步沿挤出方向移动，进入冷却定型装置500，冷却定型装置500 —方面提供一定的力将管坯20包覆于双壁波纹管10外周并与波峰部分粘合，一方面吸附管坯20使管坯20成型为光滑的圆形。最后，再进入冷却水箱600，进ー步冷却定型至常温，此后的エ序还有牵引、定长切割等，与通常的双壁管生产エ序相同。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本 发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.一种三壁波纹管材，其特征在于，它包括管体，所述管体包括光滑的内壁层、波纹状中间层及光滑的外壁层，所述内壁层和外壁层与中间层的波峰处或者波谷处互相紧密连接，所述管体上设置有用于互相连接的连接端口。
2.如权利要求I所述的三壁波纹管材，其特征在于，所述外壁层与所述中间层的波峰处在熔融状态下牢固合成。
3.如权利要求I所述的三壁波纹管材，其特征在于，所述连接端口包括一承口和一插口，所述插口的外径小于所述承口的内径；在所述插口的内侧设置有用于密封的弹性橡胶圈，所述承口和所述插口之间通过承插的连接方式互相固定连接。
4.如权利要求3所述的三壁波纹管材，其特征在于，所述承口为包含内壁层、中间层和外壁层的实壁钟形结构。
5.如权利要求3所述的三壁波纹管材，其特征在于，所述插口为包含内壁层和中间层的双壁波纹结构。
6.如权利要求I所述的三壁波纹管材，其特征在于，所述连接端口包括一承口和一插口，所述插口的外径小于所述承口的内径，所述插口的外表面或者所述承口的内表面包覆有用于热熔连接的电阻丝，所述承口和插口之间通过热熔焊接的连接方式互相融合在一起并冷却定型。
7.如权利要求6所述的三壁波纹管材，其特征在于，所述承口为包含内壁层、中间层和外壁层的实壁圆筒形结构。
8.如权利要求6所述的三壁波纹管材，其特征在于，所述插口为包含内壁层和中间层的实壁锥形结构，所述实壁锥形结构的锥度为2-5度。
9.如权利要求I所述的三壁波纹管材，其特征在于，所述连接端口包括一第一连接端部和一第二连接端部，所述第一连接端部和第二连接端部的端面之间通过热熔对接焊的连接方式互相连接固定。
10.如权利要求9所述的三壁波纹管材，其特征在于，所述第一连接端部和第二连接端部为包含内壁层、中间层和外壁层的实壁结构。
11.一种三壁波纹管材制造设备，其特征在于，它包括一双壁波纹管成型机、一外壁层挤出机、一挤出成型装置、一冷却定型装置和一冷却水箱，所述双壁波纹管成型机、挤出成型装置、冷却定型装置和冷却水箱依次设置，所述外壁层挤出机的输出端连接所述挤出成型装置的注入端。
12.如权利要求11所述的三壁波纹管材制造设备，其特征在于，所述挤出成型装置包括内模体和外模体，所述内模体和外模体为中空结构，所述内模体设置在所述外模体的外侦牝所述内模体的内侧包覆在所述双壁波纹管成型机输出的双壁波纹管上，所述内模体与外模体互相连接并在其内部形成用于流通物料的第一流道，在所述外模体上设置有进料口，所述进料口与所述第一流道连通，所述内模体的前端设置有芯模，所述外模体的前端设置有口模，所述芯模与口模之间构成第二流道，所述第二流道与所述第一流道相连通，在所述外模体外侧设置有加热系统。
13.如权利要求12所述的三壁波纹管材制造设备，其特征在于，所述外模体、内模体、口模和芯模为圆形环状结构，所述外模体、内模体、口模和芯模的内径大于所述双壁波纹管的外径。
14.如权利要求12所述的三壁波纹管材制造设备，其特征在于，所述第二流道与所述挤出成型装置的挤出方向成一锐角，所述锐角的角度为15-55度。
15.如权利要求12所述的三壁波纹管材制造设备，其特征在于，所述口模的前端设置有一延伸部，所述延伸部与所述双壁波纹管构成成型区域。
16.如权利要求12所述的三壁波纹管材制造设备，其特征在于，在所述内模体的内侧安装有用于矫正双壁波纹管外形的矫正环，所述矫正环的内径略大于所述双壁波纹管的外径。
17.如权利要求12所述的三壁波纹管材制造设备，其特征在于，在所述挤出成型装置上还安装有用于连通所述挤出成型装置内外侧的进气管路。
18.如权利要求11所述的三壁波纹管材制造设备，其特征在于，所述挤出成型装置上设置有一在双壁波纹管外周形成密封的密封装置，所述密封装置包括一金属圆环和一气囊，所述金属圆环的侧面与所述挤出成型装置的后端连接，所述气囊连接在所述金属圆环的底部。
19.如权利要求18所述的三壁波纹管材制造设备，其特征在于，所述气囊为矩形气囊。
20.如权利要求11所述的三壁波纹管材制造设备，其特征在于，所述冷却定型装置包括一内层体和一外层体，所述内层体与所述外层体之间互相紧固连接并两端密封，所述外层体的后端与所述挤出成型装置的前端连接，所述内层体的外侧设置有用于冷却水通过的螺旋形的冷却水流道，所述内层体的内侧设置有两端封闭的螺旋形的真空槽，所述外层体上设置有冷却水管和真空管，所述冷却水管与所述冷却水流道互相连通，所述真空管与所述真空槽互相连通。
21.如权利要求20所述的三壁波纹管材制造设备，其特征在于，所述真空槽的深度为3-6mm。
22.如权利要求20所述的三壁波纹管材制造设备，其特征在于，所述真空管连接在所述真空槽的中间和结束位置。
23.如权利要求20所述的三壁波纹管材制造设备，其特征在于，所述外层体的后端与所述挤出成型装置的前端之间通过密封隔热垫互相连接。
24.如权利要求20所述的三壁波纹管材制造设备，其特征在于，所述外层体的后端设置有用于与调压阀及空气压缩机连接的气管。
全文摘要
本发明的目的在于公开一种三壁波纹管材及其制造设备，它包括管体，所述管体包括光滑的内壁层、波纹状中间层及光滑的外壁层，所述内壁层和外壁层与中间层的波峰处或者波谷处互相紧密连接，所述管体上设置有用于互相连接的连接端口；与现有技术相比，具有光滑的外壁，在搬运和施工过程，可以很方便的拖拉和滚动，不会发生外壁波纹破裂和凹陷，从而影响管材的使用；同时，外壁层是在熔融状态下，包覆于双壁波纹管材外壁的，一方面增加了管材的波高和惯性矩，使管材具有更高的环刚度，可以生产强度要求更高的管材，另一方面使管材在纵向抗折弯强度大幅增加，管材的环柔性性能也达到了极大的提高，实现本发明的目的。
文档编号F16L9/18GK102767651SQ20121025850
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月25日 优先权日2012年7月25日
发明者刘良斌, 张建均, 徐亦炯 申请人:上海公元建材发展有限公司