高环刚度强抗拉伸大挠曲度结构壁缠绕管的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种高环刚度强抗拉伸大挠曲度结构壁缠绕管，解决了现有的缠绕结构壁管不能同时满足径向的高环刚度、轴向的强抗拉伸、管体的大挠曲度的缺陷，缠绕单元为中空结构，缠绕单元包括缠绕内壁和缠绕外壁及采用插接方式连接缠绕内壁和缠绕外壁的直立肋和插接槽，直立肋与插接槽之间通过热熔料填充粘接，直立肋内部穿设有直立钢带，插接槽由两平行的包裹着直立钢带的立边组成。直立肋内部穿有钢带，通过钢带提高管材的环刚度，也能提高缠绕管的整体的刚性；通过缠绕外壁与缠绕内壁钢带的错位插接，提高了管材的抗拉伸强度；插接后的间隙提高了管材的抗弯曲性能，增强了管材的挠曲度。
【专利说明】高环刚度强抗拉伸大挠曲度结构壁缠绕管
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种钢塑复合管，尤其是一种保持径向高环刚度、轴向强抗拉伸、管体大挠曲度的前提下降低原材料用量的高环刚度强抗拉伸大挠曲度结构壁缠绕管。
【背景技术】
[0002]高纯密度聚乙烯(HDPE)缠绕结构壁管材早已经是国内外都已经普遍使用的埋地雨、污排水管，具有使用年限长、质量稳定可靠、连接方便、密闭性好等优势。
[0003]随着城市人口数的增加，在埋地管道的设计要求中口径在不断的加大，同时随着口径的加大，也需要更大的埋地深度，这些条件都要求管材具备更加高的环刚度指标，防止使用过程中出现压溃等现象。
[0004]作为埋地管道的重要指标环刚度，与管材生产原材料的弹性模量及管材轴向转动惯量成正比，与管材直径的3次方成反比。为了满足高环刚度要求，同时又想法尽量减少原材料用量，只有通过提高所用原材料的弹性模量和在一定用料量的情况下尽量增大管壁转动惯量的途径来实施改良。由于钢材的弹性模量远远大于高密度聚乙烯，但是钢材易被腐蚀且柔性不足，所以让其与高密度聚乙烯结合，设计出特定的结构壁，是比较理想的途径。目前国内、外市场上已经采用了几种钢带与高密度聚乙烯复合缠绕的结构壁管材，但其复合结构壁的设计不尽合理，有结构上存在非常严重的抗压薄弱点而导致管材整体不是一个高强度的整体结构，也有钢带与塑料没有组合在一起对环刚度起不了作用的，也有钢带外包覆的塑料体没有组成自封闭而导致钢带被腐蚀并与塑料分离的，这些因素都破坏了结构的稳定性，使管材结构强度大受影响。
[0005]随着城市化步伐的加快，老城市人口密度及建设密度也正逐步的加大，城市老地下管网使用年限也逐步到期，城市地下管网的新铺设及老改造施工越来越频繁，随之而来给城市居民生活带来的不便也越来越突出，因此采用非开挖牵引技术来进行管网施工的先进方式也就越来越多的被采用，对于用来牵引的管材除了需要满足开挖铺设用的管材产品的国家标准外，对管材的几个特别指标就有了更高的要求，具体是指:管材径向的高环刚度、轴向的强抗拉伸、管体的大挠曲度，需要同时满足这些性能指标，这对管材的生产技术带来了非常大的难度。目前使用的牵引管材一般是普通HDPE中空壁缠绕管与给水用的实壁PE管，这两类管材都各有优缺点，普通HDPE中空壁缠绕管有好的环刚度，但是没有很好的抗拉伸强度与挠曲度，施工中往往容易断裂，也难以抗弯曲，给水用的实壁PE管有好的抗拉伸强度与挠曲度，但是没有比较高的环刚度，且产品成本非常高，施工中往往容易造成失稳压屈变形，造成管网不能正常运行。现在没有一个理想的产品用于非开挖牵引管网的施工。
【发明内容】
[0006]本实用新型解决了现有的缠绕结构壁管不能同时满足径向的高环刚度、轴向的强抗拉伸、管体的大挠曲度的缺陷，提供一种高环刚度强抗拉伸大挠曲度结构壁缠绕管，缠绕单元内部设置有钢带，并通过插接的方式连接，经螺旋缠绕制成，满足径向的高环刚度、轴向的强抗拉伸、管体的大挠曲度。
[0007]本实用新型还解决了现有的缠绕结构壁管适用于开挖式埋地，不适用于非开挖牵引施工中使用的缺陷，提供一种高环刚度强抗拉伸大挠曲度结构壁缠绕管，缠绕单元的内壁与外壁之间通过直立钢带的错位插接并经热熔料复合，使管材具备了非常大的轴向抗拉伸强度，适合在非开挖牵引施工中使用。
[0008]本实用新型还解决了现有技术中钢带与塑料组合在一起时影响了管材使用稳定性的缺陷，提供一种高环刚度强抗拉伸大挠曲度结构壁缠绕管，使钢带处在一个塑料的自封闭结构内，既提高了管材的环刚度，又具备了塑料管材的所有优点，且保证了管材结构的稳定性。
[0009]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种高环刚度强抗拉伸大挠曲度结构壁缠绕管，由缠绕单元螺旋缠绕而成，相邻的缠绕单元的对接边通过热熔料填充封闭，缠绕单元为中空结构，缠绕单元包括缠绕内壁和缠绕外壁及采用插接方式连接缠绕内壁和缠绕外壁的直立肋和插接槽，直立肋与插接槽之间通过热熔料填充粘接，直立肋内部穿设有直立钢带，插接槽由两平行的包裹着直立钢带的立边组成。缠绕单元螺旋形缠绕后，缠绕外壁相互粘接，缠绕内壁相互粘接，粘接接处采用热熔胶填充粘接，直立肋与直立肋隔成中空壁；缠绕外壁和缠绕内壁相互平行，螺旋缠绕后分别形成管材的外壁和内壁，直立肋成为支撑缠绕内壁和缠绕外壁的支撑件，而且直立肋内部穿有钢带，通过钢带提高管材的环刚度，直立肋内部穿设钢带的结构在保持相同的环刚度的前提下可以降低塑管的要求，减薄内外壁厚度，从而节省PE材料的使用量，可以大大降低制作成本，而且也能节省加工时的能源；管材环刚度的调整可通过单条直立肋及两条里边中包裹的钢带的宽度和高度来调节，也可以通过钢带缠绕后的螺距来调节；缠绕内壁与缠绕外壁之间通过直立肋与插接槽插接的方式连接，插接处通过热熔料填充粘接，使管材保证足够强的抗拉伸强度；直立肋与插接槽插接的方式使得管材具有弯曲性能，从而能实现非开挖牵引的施工方式，同时能适应复杂的地形。
[0010]作为优选，直立肋的间隔距离与插接槽的间隔距离相等，直立肋一体式设置在缠绕内壁或者缠绕外壁上，插接槽一体式设置在缠绕外壁或缠绕内壁上。
[0011]作为优选，插接槽的宽度大于直立肋的厚度，直立肋与插接槽插接配合时为间隙配合，间隙处填充热熔料。管材的抗拉伸强度除了与缠绕内壁和缠绕外壁的厚度因素有关系外，也可通过两条里边构成的凹槽深度，即钢带相互插入的深度来调节；管材的抗弯曲性能即挠曲度大小可通过两条立边构成的凹槽深度及凹槽宽度，即钢带相互插入的深度和宽度来调节。
[0012]作为优选，直立肋的截面呈矩形，直立肋内部的钢带的截面呈矩形，钢带两侧包裹的厚度相同；插接槽的立边截面呈矩形，立边内部的钢带的截面呈矩形，钢带两侧包裹的厚度相问。
[0013]作为优选，缠绕单元中缠绕外壁的两侧边分别设置有下搭接边和上搭接边，缠绕单元缠绕后相邻缠绕外壁的上搭接边搭接到下搭接边上，热熔胶填充到搭接处；缠绕内壁的两侧边分别设置有下搭接边和上搭接边，缠绕单元缠绕后相邻缠绕内壁的上搭接边搭接到下搭接边上，热熔胶填充到搭接处；缠绕单元螺旋形缠绕后形成的管材的内壁和外壁保持平整。上搭接边与下搭接边相互搭接，搭接后通过热熔胶填充，连接比较方便，搭接的方式更容易保持缠绕管外壁和内壁平整；采用搭接的方式使热熔胶更加方便停留。
[0014]作为优选，上搭接边相对下搭接边的表面上及下搭接边相对上搭接边的表面上均设置有相互吻合的齿形。设置齿形能提高搭接部位热熔胶的搭接面积，同时能加强搭接部位的强度。
[0015]作为优选，缠绕外壁两侧的上搭接边为平直状，下搭接边经过折弯部连接正好与上搭接边所在的平面相错开；缠绕内壁两侧的下搭接边为平直状，上搭接边经过折弯部连接正好与下搭接边所在的平面相错开。平直状表示缠绕外壁的上搭接边与缠绕外壁共处于一个平面内或者缠绕内壁的下搭接边与缠绕内壁共处于一个平面内，为保持缠绕管内壁和外壁的平整，则缠绕外壁的下搭接边和缠绕内壁的上搭接边要错开一个距离，该错开的位置就是为了给对应的上搭接边及下搭接边留出位置。
[0016]作为优选，缠绕单元中的缠绕外壁与缠绕内壁相错开，缠绕单元螺旋缠绕后同一缠绕单元中的直立肋插接于相邻的两圈缠绕单元上对应的插接槽内。
[0017]作为优选，缠绕单元具有两支直立肋及两个插接槽或者四支直立肋及四个插接槽，缠绕单元螺旋缠绕后直立肋之间的间隔相等。直立肋的数量根据需要来选择，比如管材的直径大，则需要的直立肋的数量也多，直立肋的数量多，缠绕单元的宽度就大。
[0018]作为优选，缠绕单元螺旋缠绕后，缠绕内壁相互粘接成管材的内壁，缠绕外壁相互粘接成管材的外壁，管材的内壁的内表面和外壁的外表面为平整表面。
[0019]本实用新型的有益效果是:缠绕外壁和缠绕内壁相互平行，螺旋缠绕后分别形成管材的外壁和内壁，直立肋成为支撑缠绕内壁和缠绕外壁的支撑件，而且直立肋内部穿有钢带，通过钢带提高管材的环刚度，也能提高缠绕管的整体的刚性；通过缠绕外壁与缠绕内壁钢带的错位插接，提高了管材的抗拉伸强度；插接后的间隙提高了管材的抗弯曲性能，增强了管材的挠曲度；直立肋内部穿设钢带，缠绕管在保持相同的环刚度的前提下可以降低塑管的要求，减薄内外壁厚度，从而节省PE材料的使用量，可以大大降低制作成本，而且也能节省加工时的能源。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型一种结构示意图；
[0021]图2是本实用新型一种轴向剖视图；
[0022]图3是本实用新型一种分解示意图；
[0023]图4是本实用新型一种管壁轴向剖视图；
[0024]图5是本实用新型另一种轴向剖视图；
[0025]图中:1、缠绕单元，2、热熔胶，3、缠绕外壁，4、上搭接边，5、直立肋，6、直立肋插脚，
7、钢带，8、折弯部，9、下搭接边，10、缠绕内壁，11、插接槽,12、立边。
【具体实施方式】
[0026]下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
[0027]实施例1:一种高环刚度强抗拉伸大挠曲度缠绕结构壁管(参见附图1附图2)，由缠绕单元I螺旋形缠绕而成，相邻缠绕单元之间通过热熔胶2填充封闭。缠绕单元包括PE制成的平行的缠绕外壁3和缠绕内壁10，缠绕内外壁的厚度取决于产品设计标准要求。缠绕外壁的内表面上一体式连接有直立肋5，缠绕内壁的外表面上一体式设置有插接槽11，直立肋内部穿设有直立钢带，插接槽由两平行的包裹着直立钢带的立边12组成。缠绕单元螺旋缠绕后，直立肋与直立肋之间隔成中空壁，中空壁的宽度相等。插接槽的宽度大于直立肋的厚度，直立肋与插接槽插接配合时为间隙配合，间隙处填充热熔料。
[0028]直立肋的截面呈矩形，直立肋内部的钢带的截面呈矩形，钢带两侧边包覆的PE层的厚度相同(参见附图3)。缠绕单元中缠绕外壁与缠绕内壁之间的直立肋为四组，四组直立肋插接后相互平行。缠绕外壁的两侧边分别设置有下搭接边9和上搭接边4，缠绕单元缠绕后相邻缠绕外壁的上搭接边搭接到下搭接边上，热熔胶填充到搭接处；缠绕内壁的两侧边分别设置有下搭接边和上搭接边，缠绕单元缠绕后相邻缠绕内壁的上搭接边搭接到下搭接边上，热熔胶填充到搭接处；缠绕单元螺旋形缠绕后形成的管材的内壁和外壁保持平整。缠绕外壁两侧的上搭接边为平直状，下搭接边经过折弯部8连接正好与上搭接边所在的平面相错开；缠绕内壁两侧的下搭接边为平直状，上搭接边经过折弯部8连接正好与下搭接边所在的平面相错开。上搭接边相对下搭接边的表面上及下搭接边相对上搭接边的表面上均设置有相互吻合的齿形，搭接后在搭接的部位填充热熔胶。
[0029]缠绕外壁上的直立肋为四支，缠绕内壁上的插接槽为四支。缠绕时先缠绕缠绕内壁，待缠绕内壁缠绕出一定长度后，再把缠绕外壁复合缠绕到缠绕内壁上，此时，缠绕外壁和缠绕内壁相互错开，同一缠绕单元中的直立肋插接于相邻的两圈缠绕单元上对应的插接槽内(参见附图4)。
[0030]缠绕外壁的直立肋插脚6插入到缠绕内壁的插接槽11中，并在粘接部位经过加温并以高温热熔胶填充粘接，使缠绕内壁和缠绕外壁复合成一个牢固的整体，共同组成管材的内壁和外壁，反复螺旋缠绕后形成缠绕管，形成的管材的内壁和外壁保持平整且平行。
[0031]实施例2:—种高环刚度强抗拉伸大挠曲度缠绕结构壁管(参见附图5)，与实施例1中的不同之处在于缠绕内壁的外表面一体式设置有直立肋5,缠绕外壁的内表面上一体式设置有插接槽11。缠绕成型工艺都一样，好处是管壁结构截面上材料质量分布不一样，导致结构惯性矩不一样，而使管材环刚度不一样，此案例在相同材料消耗的情况下，环刚度比实施例1略高一点。其余结构参照实施例1。
[0032]实施例3:—种高环刚度强抗拉伸大挠曲度缠绕结构壁管，与实施例1的不同之处在于，缠绕外壁的内表面一体式设置有两支直立肋5和两支插接槽11,缠绕内壁的外表面上一体式设置有两支插接槽11和两支直立肋5，螺旋缠绕时，缠绕外壁上的直立肋正好插接到缠绕内壁的插接槽内，相邻缠绕内壁上的直立肋正好插接到同一缠绕外壁上的插接槽内。
[0033]管材缠绕加工中，可以相复合出需要的缠绕单元，接着将缠绕单元螺旋缠绕而成管材。
[0034]以上所述的实施例只是本实用新型的几种较佳方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
【权利要求】
1.一种高环刚度强抗拉伸大挠曲度结构壁缠绕管，由缠绕单元螺旋缠绕而成，相邻的缠绕单元的对接边通过热熔料填充封闭，其特征在于缠绕单元为中空结构，缠绕单元包括缠绕内壁和缠绕外壁及采用插接方式连接缠绕内壁和缠绕外壁的直立肋和插接槽，直立肋与插接槽之间通过热熔料填充粘接，直立肋内部穿设有直立钢带，插接槽由两平行的包裹着直立钢带的立边组成。
2.根据权利要求1所述的高环刚度强抗拉伸大挠曲度结构壁缠绕管，其特征在于直立肋的间隔距离与插接槽的间隔距离相等，直立肋一体式设置在缠绕内壁或者缠绕外壁上，插接槽一体式设置在缠绕外壁或缠绕内壁上。
3.根据权利要求1所述的高环刚度强抗拉伸大挠曲度结构壁缠绕管，其特征在于插接槽的宽度大于直立肋的厚度，直立肋与插接槽插接配合时为间隙配合，间隙处填充热熔料。
4.根据权利要求1所述的高环刚度强抗拉伸大挠曲度结构壁缠绕管，其特征在于直立肋的截面呈矩形，直立肋内部的钢带的截面呈矩形，钢带两侧包裹的厚度相同；插接槽的立边截面呈矩形，立边内部的钢带的截面呈矩形，钢带两侧包裹的厚度相同。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的高环刚度强抗拉伸大挠曲度结构壁缠绕管，其特征在于缠绕单元中缠绕外壁的两侧边分别设置有下搭接边和上搭接边，缠绕单元缠绕后相邻缠绕外壁的上搭接边搭接到下搭接边上，热熔胶填充到搭接处；缠绕内壁的两侧边分别设置有下搭接边和上搭接边，缠绕单元缠绕后相邻缠绕内壁的上搭接边搭接到下搭接边上，热熔胶填充到搭接处；缠绕单元螺旋形缠绕后形成的管材的内壁和外壁保持平整。
6.根据权利要求5所述的高环刚度强抗拉伸大挠曲度结构壁缠绕管，其特征在于上搭接边相对下搭接边的表面上及下搭接边相对上搭接边的表面上均设置有相互吻合的齿形。
7.根据权利要求5所述的高环刚度强抗拉伸大挠曲度结构壁缠绕管，其特征在于缠绕外壁两侧的上搭接边为平直状，下搭接边经过折弯部连接正好与上搭接边所在的平面相错开；缠绕内壁两侧的下搭接边为平直状，上搭接边经过折弯部连接正好与下搭接边所在的平面相错开。
8.根据权利要求5所述的高环刚度强抗拉伸大挠曲度结构壁缠绕管，其特征在于缠绕单元中的缠绕外壁与缠绕内壁相错开，缠绕单元螺旋缠绕后同一缠绕单元中的直立肋插接于相邻的两圈缠绕单元上对应的插接槽内。
9.根据权利要求1或2或3或4所述的高环刚度强抗拉伸大挠曲度结构壁缠绕管，其特征在于缠绕单元具有两支直立肋及两个插接槽或者四支直立肋及四个插接槽，缠绕单元螺旋缠绕后直立肋之间的间隔相等。
10.根据权利要求1所述的高环刚度强抗拉伸大挠曲度结构壁缠绕管，其特征在于缠绕单元螺旋缠绕后，缠绕内壁相互粘接成管材的内壁，缠绕外壁相互粘接成管材的外壁，管材的内壁的内表面和外壁的外表面为平整表面。
【文档编号】F16L9/18GK203463811SQ201320363273
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年6月24日 优先权日:2013年6月24日
【发明者】何军 申请人:何军