PVC模块化高环刚度螺旋缠绕管及其生产方法与流程

本发明涉及PVC型材螺旋管技术领域，具体涉及一种环刚度特别高、抗位移好、降低生产成本、运输方便并能实现现场生产的PVC模块化高环刚度缠绕管。

背景技术：

目前，在城市中排污、农业灌溉、引水、通信及建筑等城市基础建设中均会大量利用到大口径的管道，而现有技术中大口径管道的环刚度这一技术指标尤其重要。现有的大口径管道大多数利用型材与型材之间采用多层缠绕的形式来增加模量，多层缠绕并没有达到1+1=2的效果，即2层叠加后的环刚度小于原有环刚度的2倍，型材与型材之间的结构尺寸加大，来提高管道的环刚度，但是由于工艺不稳定，原有增强墩之间有距离，管体壁厚增加环刚度也不是很理想，有的采用钢带与塑料缠绕来提高管道的环刚度，但无法回避金属易腐蚀的特性，而且在塑料生产过程中有微小的破损也腐蚀钢带，特别是埋地管道的污水的高污染环境性导致腐蚀性极大，容易使钢带腐蚀造成垮塌危害极大，现在人们都是满足短期提高环刚度，但是没有考虑长期管道的寿命，因此需要提供一种既提高寿命又具有很高环刚度的管道，况且金属与塑料的收缩性质不一样，因此大口径管道市场高环刚度一直是管道行业的技术难题，而且目前的挤塑机也无法生产这么大口径的一次成型塑料管道。

本发明人发明的中国专利公布的ZL001330209，PCT，中国专利ZL20048004459.6及大口缠绕管及其缠绕方法CN 104534188A，都解决了大口径管道的生产，均采用多层堆积模量增加及结构模量加大来提高管道的环刚度，但该方法生产的大口径环刚度也只有3-4KN/m3，成本高且笨重，随着市场对高环刚度需求的增大，原有的管道就必须改进以提高环刚度。

技术实现要素：

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种环刚度特别高、抗位移好、降低生产成本、运输方便并能实现现场生产的PVC模块化高环刚度螺旋缠绕管及其生产方法。本发明的技术方案如下：

一种PVC模块化高环刚度螺旋缠绕管，包括由第一边框型材和第二边框型材螺旋缠绕为一体的管道，第一边框型材为管道外层，第二边框型材为管道内层，其所述第一边框型材和第二边框型材之间悬挂或者镶嵌有若干个环刚度加强模块，所述环刚度加强模块具有相互配合固定的凹槽和凸台，所述凹槽和凸台在第一边框型材、第二边框型材顺时针或者逆时针旋转时自动卡合在一起，所述第一边框型材、第二边框型材和环刚度加强模块融合在一起形成环刚度增强层，其中每个环刚度加强模块为扇形，所述环刚度增强层为圆环，所述环刚度增强层通过缠绕机螺旋相切缠绕形成大口径管道。

进一步的，所述环刚度加强模块的个数n，已知每个扇形的弧长位l，则弧度根据具体管道的外径R和内径r而预先设定，每个扇形的厚度为R-r， n= l / R，若干个扇形组合而形成360度的圆环，所述环刚度加强模块为实心或者带有空腔。

进一步的，所述环刚度加强模块采用防腐蚀类非金属材料。

进一步的，第一边框型材掺入高分子形状记忆材料，当通过缠绕机螺旋缠绕形成大口径管道后，缠绕机给管道第一边框型材加热时，使得第一边框型材收缩，使环刚度加强模块收缩箍紧。

进一步的，所述第一边框型材包括相互配合螺旋缠绕卡合的第一契榫扣及第二契榫槽，所述第二边框型材包括相互配合螺旋缠绕卡合的第三契榫扣及第四契榫槽。

进一步的，所述第一边框型材还包括第一挂钩和第二挂钩，所述环刚度加强模块还包括腰槽，所述第一挂钩和第二挂钩均位于腰槽上方，所述第二边框型材包括第三挂钩和第四挂钩，所述第三挂钩位于腰槽下方，第四挂钩位于腰槽下方，使得环刚度加强模块整齐悬空排列或者镶嵌排列。

进一步的，所述第一契榫扣、第二契榫槽、第三契榫扣及第四契榫槽均为带有钩的L型槽，第一挂钩和第二挂钩分别与带有沟的L型槽配合。

进一步的，当所述第二边框型材顺时针或者逆时针旋转180度时无序排列，超过180度时有序排列，凹槽和凸台自动卡合。

一种PVC模块化高环刚度螺旋缠绕管的生产方法，其包括以下步骤：

首先通过多功能螺旋管缠绕机新增加一个型材扩口装置，通过型材扩口装置使第二边框型材扩大挂钩距离，通过气动推进装置得环刚度加强模块进入第二边框型材悬空或者镶嵌，将一块一块的扇形环刚度加强模块添加进边框型材中，然后逆时针或者顺时针旋转后，准备进入缠绕机的第一对压紧滚柱，此时第一边框型材经过扩口嵌入腰槽下方，所述腰槽位于第二边框型材和环刚度加强模块的下方，第一边框型材和第二边框型材和环刚度加强模块组合为一体，并经过螺旋机缠绕，再压紧滚柱，通过导向块、导向环沿着螺旋轨迹上升，相切缠绕，使得第一边框型材和第二边框型材嵌合在一起，凸台和凹槽自动卡合压紧在一起，形成大口径管道，此时缠绕机风口加热使得第一边框型材收缩，再一次整体紧固第一边框型材、第二边框型材和环刚度加强模块。

本发明的优点及有益效果如下：

本发明创新点优点在于将原有的加强墩结构改进为若干个环刚度加强模块，所述环刚度加强模块在第一边框型材、第二边框型材顺时针旋转时自动卡合在一起形成环刚度增强层，这样的设置可以大大加强环刚度，其中每个环刚度加强模块为扇形，所述环刚度增强层为圆环，第一边框型材掺入可收缩材料，当外部给第一边框型材加热时，使得第一边框型材收缩。这样的扇形结构设置模仿了农业学中的‘套水桶’模式，通过将一片一片的扇形环刚度加强模块添加进边框型材中，并将第一边框型材加热时，使得第一边框型材收缩箍紧，而第二边框型材没有收缩材料，所述第一边框型材包括相互配合螺旋缠绕卡合的第一契榫槽及第二契榫槽，这样的结构更好的增强环刚度。

附图说明

图1是本发明提供优选实施例PVC模块化高强度缠绕管剖面图；

图2为本发明第一边框型材和第二边框型材旋转卡合时未加入环刚度加强模块的示意图；

图3为本发明第一边框型材和第二边框型材旋转卡合时加入了环刚度加强模块的示意图；

图4为环刚度加强模块的连接示意图；

图5为若干个环刚度加强模块连接在一起时的剖视图;

图6为带有腰槽的环刚度加强模块示意图；

图7所示为本装置形成大口径管道的示意图。

具体实施方式

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、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。

本发明的技术方案如下：

本装置主要采用了模仿了中国传统的‘箍水桶’模式，其原理是圆环受力均匀，环刚度高，我们的创新点是将圆环变成一块一块的扇形，通过将一块一块的扇形环刚度加强模块添加进边框型材中，再组合成圆环形，比原有的整体圆环环刚度更高；且原有技术是没办法将整体圆环放入其中，且没有办法变为无限长的管道，再将扇形模块旋转90度放入第一块型材中使扇形模块悬空，旋转180度后模块从无规则变成有规则（这是由于重力的作用），再放入第二块型材形成为一个整体，螺旋相切，形成PVC模块化高环刚度管道；通过本专利申请人发明的多功能螺旋管缠绕机新增加一个型材扩口装置，通过型材扩口装置使第二边框型材2扩大挂钩距离，通过气动推进装置得环刚度加强模块进入第二边框型材2悬空或者镶嵌，然后逆时针或者顺时针旋转后，准备进入缠绕机的第一对压紧滚柱，压紧后第一边框型材1经过扩口嵌入腰槽4下方，所述腰槽4位于第二边框型材2和环刚度加强模块的下方，第一边框型材1和第二边框型材2和环刚度加强模块组合为一体，并经过螺旋机缠绕相切缠绕，使得第一边框型材1和第二边框型材2嵌合在一起，凸台和凹槽自动卡合在一起，形成大口径管道，此时缠绕机加热使得第一边框型材1收缩，进一步使得管道箍紧，提高环刚度。

创新点在于，将环刚度传递力很好，将圆环分割成若干个扇形；将型材1和型材2、扇形模块悬空，使得不规则排列旋转超过180度时变成有规则的排列；通过多功能缠绕机的震动使得模块排列更紧密，此时才可以顺利添加进第二层型材，通过缠绕机转动压紧滚柱、导向块、导向环螺旋上升契榫扣和契榫槽压紧扣合，此时管道才成型，又通过加热装置出风口使得外圈的第一边框型材受热压缩，紧固管道。

图1-图7为一种PVC模块化高强度缠绕管，一种PVC模块化高环刚度螺旋缠绕管，包括由第一边框型材1和第二边框型材2螺旋缠绕为一体的管道，第一边框型材1为管道外层，第二边框型材2为管道内层，所述第一边框型材1和第二边框型材2之间悬挂或者镶嵌有若干个环刚度加强模块3，所述环刚度加强模块3具有相互配合固定的凹槽和凸台，所述凹槽和凸台在第一边框型材1、第二边框型材2顺时针或者逆时针旋转时自动卡合在一起，所述第一边框型材1、第二边框型材2 和环刚度加强模块3融合在一起形成环刚度增强层，其中每个环刚度加强模块为扇形，所述环刚度增强层为圆环，所述环刚度增强层通过缠绕机螺旋相切缠绕形成大口径管道。

优选的，所述环刚度加强模块的个数n，已知每个扇形的弧长位l，则弧度根据具体管道的外径R和内径r而预先设定，每个扇形的厚度为R-r， n= l / R，若干个扇形组合而形成360度的圆环，所述环刚度加强模块为实心或者带有空腔。

优选的，所述环刚度加强模块采用防腐蚀类非金属材料。

优选的，第一边框型材1掺入高分子形状记忆材料，当通过缠绕机螺旋缠绕形成大口径管道后，缠绕机给管道第一边框型材1加热时，使得第一边框型材1收缩，使环刚度加强模块3收缩箍紧。

优选的，所述第一边框型材1包括相互配合螺旋缠绕卡合的第一契榫扣1-1及第二契榫槽1-2，所述第二边框型材2包括相互配合螺旋缠绕卡合的第三契榫扣2-1及第四契榫槽2-2。

优选的，所述第一边框型材1还包括第一挂钩1-3和第二挂钩1-4，所述环刚度加强模块3还包括腰槽5，所述第一挂钩1-3和第二挂钩1-4均位于腰槽5上方，所述第二边框型材2包括第三挂钩2-3和第四挂钩2-4，所述第三挂钩2-3位于腰槽5下方，第四挂钩2-4位于腰槽5下方，使得环刚度加强模块3整齐悬空排列或者镶嵌排列。

优选的，所述第一契榫扣1-1、第二契榫槽1-2、第三契榫扣2-1及第四契榫槽2-2均为带有钩的L型槽，第一挂钩1-3和第二挂钩1-4分别与带有沟的L型槽配合。

一种PVC模块化高环刚度螺旋缠绕管的生产方法，其包括以下步骤：

首先通过（申请人本人申请，申请号位02133755.1的发明专利 ）多功能螺旋管缠绕机新增加一个型材扩口装置，通过型材扩口装置使第二边框型材扩大挂钩距离，通过气动推进装置得环刚度加强模块进入第二边框型材悬空或者镶嵌，将一块一块的扇形环刚度加强模块添加进边框型材中，然后逆时针或者顺时针旋转后，准备进入缠绕机的第一对压紧滚柱，此时第一边框型材经过扩口嵌入腰槽下方，所述腰槽位于第二边框型材和环刚度加强模块的下方，第一边框型材和第二边框型材和环刚度加强模块组合为一体，并经过螺旋机缠绕，再压紧滚柱，通过导向块、导向环沿着螺旋轨迹上升，相切缠绕，使得第一边框型材和第二边框型材嵌合在一起，凸台和凹槽自动卡合压紧在一起，形成大口径管道，此时缠绕机风口加热使得第一边框型材收缩，再一次整体紧固第一边框型材、第二边框型材和环刚度加强模块。

经过实验，本装置的环刚度可以达到10-20KN/平方米，提高了两倍-五倍，大大提高了环刚度。

以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。