一种中空壁缠绕管及其生产设备的制作方法

本实用新型涉及一种大口径管材，尤其是涉及一种新型结构壁的中空壁缠绕管及其生产设备。

背景技术：

中空壁缠绕管广泛使用于市政排污、高速公路、雨水排放、农田灌溉，也可作为埋地电缆套管。管材运输装卸便利，施工简易方便，连接密封性好，是水泥管、铸铁管、玻璃钢管的理想替代产品。

现国内的大口径中空壁缠绕管，其结构壁多采用截面为正方形（如申请号为02209239.0的实用新型专利《中空壁管》）的中空管螺旋缠绕而成，但是由于中空管匝间是通过熔接胶连接，往往粘接的部分都是材料的弱部，这种正方形结构壁的中空壁缠绕管存在大量使用熔接胶粘接的部分，因此具有抗剪强度较低、米重相对较重、生产效率低等缺点。

申请号为201510706558.6的发明专利《一种覆塑带增强中空壁缠绕管及其制造方法》公开了一种中空壁缠绕管，通过在中空方管的两侧设置覆塑带，加强中空壁管的径向承受能力，增强了缠绕管的环刚度的。这种方法虽然能增强缠绕管的环刚度，但并不能解决缠绕管由于大量使用熔接胶而造成的抗剪强度低的问题。

申请号为201520573731.5的实用新型专利《一种PE大口径中空壁缠绕管》公开了一种PE大口径中空壁缠绕管，其中空壁管外壁采用等腰梯形或者直角梯形，这种结构更方便加工时熔接胶进入中空管之间的缝隙，可增大缝隙中熔接胶的填充量，增强熔接胶的粘接效果，提高管材的拉伸强度及环刚度。虽然能够通过增强熔接胶的粘接效果在一定程度上提高管材的抗剪强度，但是该方案并未减少缠绕管中熔接胶的使用量，因此其对环刚度的提高效果并不好。

申请号为200520124955.4的实用新型专利《钢增强中空壁缠绕管》和申请号为201120232590.2的实用新型专利《一种增强中空壁缠绕管》采用在中空管中嵌入相同长度的钢带材的方法以增强缠绕管的刚性和强度。这种方式能够有效提高缠绕管的环刚度，但是该方法成本太高，所得制品的米重重，且生产方法复杂。

技术实现要素：

为克服现有的技术缺陷，本实用新型提供了抗剪强度高、米重轻，生产效率更高的中空壁缠绕管及其生产设备。

为达到上述的目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种中空壁缠绕管，包括管壁和内腔，所述管壁由沿所述内腔螺旋缠绕的中空壁管和在匝间用于密封粘接的熔接胶构成，且所述中空壁管的横截面为长方形。

相比于结构壁采用正方形截面，采用横截面为长方形的中空壁管增大了缠绕螺距，减少熔接胶的使用，不仅能有效降低中空壁缠绕管的重量，提高中空壁缠绕管的抗剪能力，同时还提高了生产速度，是一种性价比较高的产品。

另外，中空壁管的横截面可以是近似的长方形，如圆角长方形或有倒角的长方形，使得匝间可形成工字型间隙，使熔接胶与中空壁管接触面积增大，粘接更牢固。

进一步地，所述中空壁管横截面的长宽比为2~5。对于等壁厚的中空壁缠绕管（即中空壁管宽度一定），中空壁管横截面的长宽比越大，匝间所需的熔接胶的用量越少，中空壁缠绕管的抗剪能力越好，且制品的重量减轻得也越多。但当长宽比过大时，制造中空壁管的设备体积越大，不仅设备的生产成本增大，设备占用厂房的面积也增大，从而会导致制品的生产成本的增加。

进一步地，所述中空壁管的管内设有加强筋。由于本实用新型所采用的中空壁管的截面的长宽比较大，容易使制品的内外表面凹陷，而当在其管内增加加强筋时，则能顺利解决这一问题。另外，在中空壁管的管内设加强筋能有效提高管材的环刚度，提高中空壁缠绕管的外压负载能力。

进一步地，所述加强筋是与中空壁缠绕管的内外管壁垂直的直加强筋。

作为本实用新型的一种优选方案，所述加强筋与中空壁管的管壁相接呈I型。

进一步地，所述加强筋是与中空壁缠绕管的内外管壁斜相交的斜加强筋。

作为本实用新型的一种优选方案，相邻的所述加强筋两两相交，呈X型。

作为本实用新型的一种优选方案，所述加强筋与中空壁管的管壁相接呈M型。

作为本实用新型的一种优选方案，所述加强筋与中空壁管的管壁相接呈波浪型。

作为本实用新型的一种优选方案，所述加强筋与中空壁管相接呈W型。

对于上述方案，各斜加强筋或两两相交或与管壁相接，形成若干个三角形，三角形本身所具备的稳定性质能够有效提高中空壁缠绕管的强度及环刚度。

进一步地，所述加强筋包括与中空壁管的内外管壁垂直的直加强筋和与中空壁管的内外管壁斜相交的斜加强筋。

作为本实用新型的一种优选方案，所述加强筋与中空壁管相接呈N型。

作为本实用新型的一种优选方案，所述加强筋与内管壁的接触部分的数量大于或者等于加强筋与外管壁的接触部分的数量。由于中空缠绕管的内管壁所承受的力较之外管壁所承受的力的更为复杂多样，因此，设置加强筋与内管壁的接触部分数量更多有利于提高中空缠绕管的耐久性。

一种中空壁缠绕管的生产设备，包含中空壁管成型设备和缠绕成型设备；所述中空壁管成型设备包括挤出机、型材挤塑机头、冷却定型部分和牵引装置依次连接；所述缠绕成型设备包括辊筒模具、压轮、挤压挡板和熔接胶挤出咀，所述辊筒模具用于将中空壁管螺旋缠绕成中空壁缠绕管，所述熔接胶挤出咀用于将熔接胶添加至两中空壁管之间，所述压轮用于将两中空壁管之间的熔接胶压平，所述挤压挡板用于外沿中空壁管向内挤压使提高中空壁管粘接效果。其中，所述型材挤塑机头包含挤出模头芯，所述挤出模头芯设有加强筋流道，所述加强筋流道用于形成所述中空壁缠绕管的加强筋。所述中空壁管成型设备生产的中空壁管的的管壁和加强筋一体挤出成型，不仅能够提高生产效率，降低成本，而且一体成型有利于提高中空壁管的强度及中空壁缠绕管的环刚度。

与现有技术比较，本实用新型的有益效果为：在长方形结构壁的基础上，进一步加大中空壁管的长宽比，并且在中空壁管内辅以加强筋，不仅解决了中空壁内、外表面凹陷问题，同时还降低制品的重量，提高了生产速度。另外，在中空壁管的管内设加强筋能有效提高管材的环刚度，提高中空壁缠绕管的外压负载能力。因此，本实用新型所提供的中空壁缠绕管是一种性价比较高的产品。

附图说明

图1为对比例的结构示意图；

图2为对比例的A处的局部放大图；

图3为实施例1的结构示意图；

图4为实施例1的B处的局部放大图；

图5为实施例2的结构示意图；

图6为实施例2的C处的局部放大图；

图7为实施例3的结构示意图；

图8为实施例3的D处的局部放大图；

图9为实施例4的结构示意图；

图10为实施例4的E处的局部放大图；

图11为实施例5的结构示意图；

图12为实施例5的F处的局部放大图；

图13为本实用新型的中空壁管的挤出成型设备的示意图；

图14为本实用新型的中空壁缠绕管的缠绕成型设备的主视图；

图15为本实用新型的中空壁缠绕管的缠绕成型设备的右视图。

附图说明：1.熔接胶；2.中空壁管；3.外管壁；4.内管壁；5. 熔接胶挤出咀；6. 挤压挡板；7. 辊筒模具；8. 压轮；10. 型材挤塑机头；101.挤出机连接法兰；102. 模芯冷却进水管；103. 模芯冷却出水管；104. 挤出模头；105. 挤出模头芯；106. 隔热板；107. 挤出模头发热板；108.定型套冷却进水管；109. 定型套冷却出水管；110. 定型套；20. 真空定型水箱；201. 喷水环；202. 真空定型套。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型实施方式作进一步详细地说明。

对比例

如图1所示，一种中空壁缠绕管，包括管壁和内腔，所述管壁由以沿所述内腔螺旋缠绕的中空壁管和在匝间用于密封粘接的熔接胶构成，所述中空壁管截面为正方形。该对比例的所述的中空壁缠绕管使用了大量熔接胶粘接，导致缠绕管存在大量的弱部，粘接处能承受剪切强度较低，从而缠绕管抗剪能力较低。

实施例1

如图2所示，一种中空壁缠绕管，包括管壁和内腔，所述管壁由以沿所述内腔螺旋缠绕的中空壁管和在匝间用于密封粘接的熔接胶构成，所述中空壁管和与之并排的熔接胶组成所述管壁的外层管壁、内层管壁及加在之间的螺旋相同的空心夹层。其中，所述中空壁管的横截面为长宽比为2的圆角长方形，且设有两斜加强筋，且两加强筋在中点相交形成一个X型。

本实施例所公开的中空壁缠绕管在长方形结构壁的基础上，加大中空壁管的长宽比，在相同壁厚的基础上可以有效减少熔接胶的使用量，减少缠绕管的弱部，从而增大缠绕管的承受剪切应力的能力。同时，本实施例在结构壁管内辅以不同方向的加强筋，如此可以抵抗来自不同方向的压力，增加缠绕管的环刚度。另外，两加强筋相交形成上下两个等腰三角形，能够有效提高中空壁管的强度。

实施例2

如图3所示，一种中空壁缠绕管，包括管壁和内腔，所述管壁由以沿所述内腔螺旋缠绕的中空壁管和在匝间用于密封粘接的熔接胶构成，所述中空壁管和与之并排的熔接胶组成所述管壁的外层管壁、内层管壁及加在之间的螺旋相同的空心夹层。其中，所述中空壁管的横截面为长宽比为4的有倒角的长方形，且在管内均匀设有3个直加强筋。

相比实施例1，本实施例所公开的中空壁缠绕管在长方形结构壁的基础上，进一步加大了中空壁管的长宽比，在相同壁厚的基础上进一步有效减少熔接胶的使用量，减少缠绕管的弱部，从而增大缠绕管的承受剪切应力的能力。同时，本实施例也在结构壁管内辅以加强筋，增大缠绕管的环刚度。

实施例3

如图4所示，一种中空壁缠绕管，包括管壁和内腔，所述管壁由以沿所述内腔螺旋缠绕的中空壁管和在匝间用于密封粘接的熔接胶构成，所述中空壁管和与之并排的熔接胶组成所述管壁的外层管壁、内层管壁及加在之间的螺旋相同的空心夹层。其中，所述中空壁管的横截面为长宽比为3的圆角长方形，且在中空管中间设有2个直加强筋和1个斜加强筋，相邻加强筋的端点相接，形成一个N型。

相比实施例2，本实施例所公开的中空壁缠绕管同时采用垂直和倾斜方向的加强筋，能更好地抵抗来自多个方向的应力。同时，加强筋相接形成两直角三角形也能够有效提高中空壁管的强度。

实施例4

如图5所示，一种中空壁缠绕管，包括管壁和内腔，所述管壁由以沿所述内腔螺旋缠绕的中空壁管和在匝间用于密封粘接的熔接胶构成，所述中空壁管和与之并排的熔接胶组成所述管壁的外层管壁、内层管壁及加在之间的螺旋相同的空心夹层。其中，所述中空壁管的横截面为长宽比为4的圆角长方形，且在管内设有4个斜加强筋，相邻强筋端点相接，且相邻的两加强筋垂直，形成一个M型。

相比实施例3，本实施例所公开的中空壁缠绕管的加强筋设置于整个中空管内部，加强筋与管壁形成多个直角或者等腰三角形，三角形具有非常优秀的稳定性，本结构能更好地抵抗来自多个方向的应力，从而增大缠绕管的环刚度。

实施例5

如图6所示，一种中空壁缠绕管，包括管壁和内腔，所述管壁由以沿所述内腔螺旋缠绕的中空壁管和在匝间用于密封粘接的熔接胶构成，所述中空壁管和与之并排的熔接胶组成所述管壁的外层管壁、内层管壁及加在之间的螺旋相同的空心夹层。其中，所述中空壁管的横截面为长宽比为4的圆角长方形，且在管内设有6个斜加强筋，相邻加强筋之间端点相接，形成一个波浪形。

与实施例4对比，本实施例所公开的中空壁缠绕管同时增大了加强筋的设置密度，能更好地抵抗来自多个方向的应力，提高中空壁管及缠绕管的强度和环刚度。

实施例6

本实施例为生产实施例1所述中空壁缠绕管的设备，包含中空管成型设备（如图7）和缠绕成型设备（如图8-9）。

所述中空管成型设备包括挤出机、型材挤塑机头10和真空冷却水箱20。型材挤塑机头10包括与挤出机相连的挤出机连接法兰101、模芯冷却进水管102、模芯冷却出水管103、挤出模头104、挤出模头芯105、隔热板106、挤出模头发热板107、定型套冷却进水管108、定型套冷却出水管109、定型套110。其中挤出模头芯105还设有X型加强筋的流道。真空定型水箱20包括喷水环201和真空定型套202。

所述缠绕成型设备包括熔接胶挤出咀5、挤压挡板6、辊筒模具7和压轮8，其中，辊筒模具7用于将中空壁管2螺旋缠绕成中空壁缠绕管，熔接胶挤出咀5用于将熔接胶1添加至两中空壁管2之间，压轮8用于将两中空壁管2之间的熔接胶1压平，挤压挡板6用于外沿中空壁管2向内挤压使提高中空壁管粘接效果。

一种中空壁缠绕管的生产方法，包括如下步骤：

S1：由挤出机通过挤出模头104挤出中空壁管2，然后经过定型套110时，通过冷却循环水给定型套110降温使中空壁管2初步定型，最后经过真空定型水箱20进一步冷却定型，得到管内带有X型加强筋的中空壁管2；

S2：首先，中空壁管2经过牵引通过加热箱进行预热，然后缠绕于辊筒模具7上；同时，另一台挤出机通过熔接胶挤出咀5在两相邻中空壁管2之间填入熔融的熔接胶1，经过挤压挡板6、压轮8的滚压成型，将中空壁管2与熔接胶1粘接为一个整体，喷水冷却后，得到中空壁缠绕管。