一种竹缠绕变径管的制作方法

本实用新型属于管道连接技术领域，具体涉及一种竹缠绕变径管。

背景技术：

在众多技术领域中，管道的应用均十分广泛，且其应用形式也十分多样。传统的管道因其材质的不同往往可分为金属管道、塑料管道、水泥管道以及玻璃管道等，它们各自具备不同的性能特点，也呈现不同的优缺点：如金属管道的承压能力往往较高，耐高温，易加工，但往往重量较大、易腐蚀，施工困难且使用寿命一般；塑料管道的重量往往较轻、耐腐蚀，便于加工，但耐温性能和承压能力较差、刚度小且容易老化，使用寿命较短；玻璃管道的强度往往较高、耐腐蚀，摩擦系数较小，但在大口径情况下承压能力有限、长期使用可能析出玻璃纤维，也不利于回收利用，等等。

有鉴于此，人们开始研究区别于上述传统管道的新式管道，其中便包括竹缠绕管道，其通常利用竹纤维作为主要增强材料，以缠绕粘结的形式加工成型，得到新型的生物基管道，这在本申请人的在先申请CN 105715882 A和CN 107696592 A中有相关记载，竹缠绕管道与传统的各类管道相比，不仅在耐压强度、刚度、重量、防腐和绝缘性能等多项主要指标方面均表现优良，而且原材料为可再生资源，生产过程基本无三废排放，具备低碳环保、节能减排等特点，基于上述特点，竹缠绕管道的应用范围已经越来广泛。

在竹缠绕管道的使用过程中，通常是同管径的管道进行相互对接，且管道的管径也一般为标准尺寸，使得管道的连接密封性较高；但是，在实际应用过程中，经常会遇到两不同管径管道来进行对接的情况，即异径管道对接，在现有技术中，针对异径管道对接的处理方式通常是采用专用接头来实现，专用接头的两端往往设置有不同管径的接口，以其分别对应连接不同管径的管道，这种处理方式虽然能一定程度上实现异径管道对接，但是，上述处理方式中的专用接头需要根据实际情况进行定制，其制备过程复杂，使用成本较高，间接增加了竹缠绕管道的应用成本，且专用接头的使用会使得管道连接的连接点增多，这不仅会使得施工工序变复杂，施工强度增大，还容易产生连接密封性较差从而产生泄漏的隐患，因而使得竹缠绕管道的应用存在一定的局限性。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种竹缠绕变径管，其通过在呈圆管状的管道本体一端外周上沿环向设置封口段，在封口段背离匹配连接端端面的一侧依次设置多个单元层和位于最外侧的外接层，组成匹配连接端外周上的异径部，由异径部对应匹配连接内径大于管道本体外径的外部管道，有效实现了管道本体与内径较大的外部管道的匹配连通，减少了专用接头的使用数量和管道连接过程中连接点的数量，从而降低了两异径管道的连接成本，简化了施工工序，提升了管道连接的密封性和安全性，且在各单元层中设置由轻质材料组成的填充层，进一步降低异径部的重量，提升竹缠绕变径管的应用便捷性。

为实现上述目的，本实用新型提供一种竹缠绕变径管，包括由一定厚度竹篾层缠绕粘结而成并呈圆管结构的管道本体，其特征在于，

所述管道本体的一端为匹配连接端，其外周上设置有异径部，通过所述异径部使得所述管道本体可与内径大于该管道本体外径的外部管道同轴匹配连接；且

所述异径部包括设置在所述匹配连接端端部的封口段和在该封口段背离所述匹配连接端端面一侧由内及外依次缠绕设置的第一单元层与第二单元层，各单元层分别包括一侧紧贴所述封口段侧面的填充层和厚度与所述填充层厚度相等且设置在该填充层另一侧的缠绕层，并在所述第二单元层和/或所述封口段的外周上沿环向缠绕粘结设置有外接层；以及

所述封口段的回转半径不大于所述外接层的回转半径，且所述外接层靠近所述匹配连接端端面一侧的回转半径小于另一侧的回转半径，并在所述外接层的外周上形成具有环形台阶面的环形台阶结构，以及所述外接层上较小的回转半径刚好与所述外部管道的内径相对应，继而所述异径部回转半径较小的一端可同轴套嵌进所述外部管道的一端，并以该异径部外周上的所述环形台阶面抵接该外部管道的端面，从而完成所述管道本体与所述外部管道的同轴匹配连接。

作为本实用新型的进一步改进，在所述第一单元层和所述第二单元层之间沿环向缠绕粘结设置有至少一个具有所述填充层和所述缠绕层的单元层。

作为本实用新型的进一步改进，所述封口段背离所述单元层的一侧端面与所述匹配连接端的端面平齐或者不平齐。

作为本实用新型的进一步改进，所述封口段的回转半径不大于所述第二单元层的回转半径，且所述外接层和所述封口段背离所述单元层的两端面平齐或者不平齐。

作为本实用新型的进一步改进，在所述外接层回转半径较小一端的外周面上沿环向开设有至少一个呈环形的密封槽，且对应所述密封槽设置有可套嵌其中的密封圈。

作为本实用新型的进一步改进，所述封口段的回转半径等于所述外接层上较小的回转半径，即所述外接层设置在所述封口段顶部的一侧，且所述封口段和所述外接层在交界处的外周面平齐。

作为本实用新型的进一步改进，各所述单元层中的所述缠绕层长度相等，且随着各所述单元层回转半径的增大，各所述单元层中的所述填充层长度依次减小，从而使得所述异径部在背离所述匹配连接端端面的一侧形成多层台阶结构。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本实用新型的竹缠绕变径管，其通过在呈圆管状的管道本体一端外周上沿环向设置封口段，在封口段背离匹配连接端端面的一侧依次设置多个单元层和位于最外侧的外接层，组成匹配连接端外周上的异径部，由异径部对应匹配连接内径大于管道本体外径的外部管道，有效实现了管道本体与内径较大的外部管道的匹配连通，减少了专用接头的使用数量和管道连接过程中连接点的数量，降低了两异径管道的连接成本，简化了施工工序，提升了管道连接的密封性和安全性；

(2)本实用新型的竹缠绕变径管，其通过在各单元层中设置一定长度的填充层，减轻异径部的重量，增加竹缠绕变径管的使用便捷性，且在异径部最外侧的外接层上设置呈环形的台阶结构，即与外部管道对应连接的一端回转半径较小，使得异径部与外部管道同轴连接后，外接层上的环形台阶面可抵接外部管道的端面，实现两管道连接的有效限位，从而进一步提升连接的密封性，减少泄漏隐患的产生；

(3)本实用新型的竹缠绕变径管，其通过在外接层回转半径较小的外周面上开设至少一个呈圆环形的密封槽，并对应该密封槽设置密封圈，使得密封圈可对应匹配嵌入密封槽中，从而由多个密封圈进一步提升两管道连接的密封性，保证管道应用的安全性；

(4)本实用新型的竹缠绕变径管，其结构简单，制作简便，可控性和可调性强，能有效实现竹缠绕管道与内径较大的外部管道匹配连接，减少专用接头的应用，从而大大减少两异径管道连接的成本，简化施工的工序，降低施工的强度，保证两异径管道连接的密封性和稳定性，具有较好的应用推广价值。

附图说明

图1是本实用新型实施例中竹缠绕变径管的成型方法的步骤流程示意图；

图2是本实用新型优选实施例一中成型的竹缠绕变径管的管道结构示意图；

图3是本实用新型优选实施例二中成型的竹缠绕变径管的管道结构示意图；

图4是本实用新型优选实施例三中成型的竹缠绕变径管的管道结构示意图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1.异径部，101.第一缠绕层，102.第二缠绕层，103.第三缠绕层，104.外接层，105.封口段，106.密封槽， 107.第一填充层，108.第二填充层，109.第三填充层，2.管道本体。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型优选实施例中的竹缠绕变径管如图2～4中所示，其中，竹缠绕变径管包括异径部1和管道本体2。

进一步地，优选实施例中竹缠绕变径管的管道本体2如图2～4中所示，为具有一定尺寸内径和外径的通管结构，其由竹材料缠绕粘结而成，优选实施例中的管道本体2可以是缠绕单层竹篾材料形成的圆管形结构，也可以是竹篾材料缠绕多层后粘结形成的圆管形结构，且以竹篾材料为主体的缠绕层厚度可根据实际情况进行优选，在此不做赘述；进一步优选地，优选实施例中的管道本体2可以是多层材料缠绕粘结而成，如竹篾材料为主体的基础层，基础层外周以稻草、秸秆为主的填充层，填充层外周的外防护层或者外保护层等，通过多层材料的粘结稳固而成，从而形成多层的管道本体结构，此并非本专利的研究重点，故而在此不做赘述。

此外，根据管道本体2应用场景的不同，其内外层可对应设置相应的结构层，如在作为管廊、管道时，可优选在管道本体2的内周面上设置内衬层和/或在管道本体2的外周面上设置外防护层，上述功能层的设置可在管道本体2的制备过程中实现，即先沿环向缠绕粘结设置一个由一定厚度兜纱布、纤维毡或者无纺布缠绕粘结而成内衬层，再在内衬层的基础上缠绕粘结设置一定厚度的竹篾层，形成管道本体2的主体结构，继而还可在主体结构的外周上缠绕粘结设置一定厚度的无纺布或者兜纱布作为粘附层，并在该粘附层外表面上涂刷一定厚度的防水涂料、防火涂料和防腐涂料，形成主体结构外周的外防护层，此亦并非本实用新型的研究重点，故而在此也不做赘述。

进一步地，优选实施例中的管道本体2的一端需要与内径较大的管道进行匹配连接，将该侧端部称之为管道本体2的匹配连接端；进一步地，为实现两异径管道的直接连接，在优选实施例中管道本体2的匹配连接端上设置有异径部1，通过异径部1与内径较大的外部管道同轴匹配连接，本实用新型优选实施例中的异径部1通过多层材料紧密缠绕粘结而成。

在优选实施例一中，竹缠绕变径管的异径部1如图2中所示，其设置在管道本体2 的匹配连接端外周上；进一步地，优选实施例中的异径部1包括封口段105和设置在封口段105背离匹配连接端端面一侧的多个单元层，其中，封口段105沿环向设置在匹配连接端的端部，其优选由竹篾材料缠绕粘结而成，并在管道本体2的径向上具有一定的厚度，而在封口段105背离匹配连接端端面的一侧设置的单元层优选包括填充层和缠绕层。

进一步具体地，单元层依次设置在匹配连接端的外周上，其包括紧贴匹配连接端外周的第一单元层，第一单元层中又包括紧贴封口段105侧面设置的第一填充层107和设置在第一填充层107背离封口段105一侧的第一缠绕层101，优选实施例中的第一缠绕层101和第一填充层107的厚度相同，但其厚度的大小和第一填充层107、第一缠绕层 101的长度均在此不作具体限定，其可根据实际情况进行优选；进一步地，在第一单元层的外周上缠绕粘结设置有第二单元层，其包括设置在第一填充层107外周上的第二填充层108，且第二填充层108背离封口段105的一侧设置有第二缠绕层102，优选实施例中的第二单元层设置后其外周表面与封口段105的外周表面平齐，即第二单元层和封口段105的回转半径相同，继而在第二单元层和封口段105的外周上设置外接层104，外接层104的两端分别设置在封口段105的外周上和第二缠绕层102的外周上，即将第二填充层108包覆在外接层104的内周，第二填充层108的外周壁面紧贴外接层104的内周壁面。

进一步优选地，第一单元层和第二单元层的厚度和优选小于封口段104的厚度，并在第一单元层和第二单元层之间优选设置由第三填充层109和第三缠绕层103组成的第三单元层，以使得第二单元层的回转半径与封口段105的回转半径相等；当然，在控制各单元层厚度较小的情况下，可在第一单元层和第二单元层之间依次设置第三单元层直至第N单元层，以实现第二单元层的回转半径与封口段105的回转半径相等，各单元层在匹配连接端的外周上依次缠绕粘结设置；进一步优选地，各单元层中的缠绕层长度分别相等，且各单元层中的填充层长度随着填充层回转半径的增大而缩短，即各单元层在匹配连接端的外周上形成连续的环形阶梯状结构，如图2中所示。

进一步地，外接层104的长度可根据实际情况进行优选，在此不做限定，而其厚度的选择与外部管道的内径相对应，优选实施例一中的外接层104设置后其回转半径略大于外部管道的内径，继而在外接层104靠近匹配连接端端面的端部外周壁面上沿环向切割、打磨掉一定厚度，形成具有环状台阶结构的搭接台，且打磨后的外接层104的回转半径最小值刚好对应外部管道的内径，以及搭接台上沿管道本体2径向的环形台阶面可在外接层104对应匹配连接外部管道后抵接外部管道的连接端端面，从而起到限位的作用；进一步优选地，在外接层104打磨一定厚度后的外周壁面上沿环向开设有至少一个密封槽106，当密封槽106为多个时，其在外接层104的外周上沿轴向间隔布置，如图 2中所示，相应地，可对应设置密封圈分别套嵌进密封槽106中，从而辅助提升异径部 1与外部管道的连接密封性。

进一步地，本实用新型优选实施例二中的竹缠绕变径管如图3中所示，其与优选实施例一中的竹缠绕变径管最大的差异在于，优选实施例二中封口段105的回转半径略大于外部管道的内径，且外接层104设置在封口段104背离匹配连接端端面一侧的第二单元层的外周，外接层104的一侧与封口段105的侧面紧贴设置，以及外接层104的内周壁面与第二单元层的外壁面紧密贴合；进一步地，外接层104设置在第二单元层的外周上后，其外周壁面的回转半径等于封口段105的回转半径，即外接层104的外周壁面与封口段105的外周壁面平齐，继而在封口段105的外周壁面上和靠近封口段105一侧的外接层104的外周壁面上切割、打磨一定的厚度，形成具有环形台阶结构的搭接台，搭接台的回转半径最小值刚好与外部管道的内径相对应，从而使得优选实施例二中的竹缠绕变径管可对应匹配连接外部管道。

进一步地，本实用新型优选实施例三中的竹缠绕变径管如图4中所示，其与上述两优选实施例中的竹缠绕变径管最大的差异在于，优选实施例三中的异径部1在背离匹配连接端端面一侧的端面平齐，即外接层104背离封口段105的一端和各单元层中缠绕层背离封口段105的一端平齐，从而形成如图4中所示的异径部1；当然，在优选实施例三的异径部1上，外接层104可覆盖缠绕粘结在第二单元层和封口段105的外周上，即第二单元层的外周面与封口段105的外周面平齐，继而在外接层104的外周壁面上加工搭接台结构和/或密封槽，此过程在优选实施例一中已有相关记载，因而不再赘述，而外接层104的外周面也可与封口段105的外周壁面平齐，即外接层104覆盖缠绕在第二单元层的外周上，并在封口段105和靠近封口段105的外接层104外周壁面上设置搭接台结构和/或密封槽，此过程在优选实施例二中已有相关记载，因而也不做赘述。

进一步优选地，本实用新型各优选实施例中的缠绕层、外接层104和封口段105分别优选为竹篾层，其通过编织、缠绕和粘结成竹缠绕变径管结构，各缠绕层的厚度和长度可根据实际情况进行优选，在此不做赘述；而各填充层优选为稻草、秸秆、或者泡沫材料等轻质材料，从而可减轻异径部1的重量。

进一步地，成型制备本实用新型优选实施例中的竹缠绕变径管优选借助圆筒状的模具来完成，其步骤流程示意图如图1中所示，具体地，竹缠绕变径管的成型方法优选如下所示：

S1：模具准备：准备呈圆筒状的模具，保证模具的外周壁面清洁，并在模具的外周壁面上缠绕至少一层脱模薄膜，以用于竹缠绕变径管的脱模；

S2：管道本体2的制备：在模具的脱模薄膜外周上缠绕粘结一定厚度的竹篾层，形成竹缠绕变径管的管道本体；当然，根据管道本体2应用场景的不同，如作为管廊、管道等，可优选在管道本体2的内周面上设置内衬层和/或在管道本体2的外周面上设置外防护层，上述功能层的设置可在管道本体2的制备过程中实现，如在步骤S1的基础上，先缠绕一层内衬层，再在内衬层的基础上缠绕粘结设置竹篾层，形成管道本体2的主体结构，并在主体结构的外周上缠绕粘结设置一定厚度的外防护层，此并非本实用新型的研究重点，故而在此不做赘述；

S3：根据外部管道的内径确定异径部1的尺寸和位置，继而确定封口段105的厚度和单元层的厚度及层数；

S4：异径部1的制备：在管道本体2用于连接外部管道的匹配连接端端部外周壁面上沿环向缠绕粘结具有一定厚度的封口段105，在封口段105背离匹配连接端端面一侧的管道本体2外周壁面上缠绕粘结设置第一缠绕层101，第一缠绕层101和封口段105 之间间隔一定距离，继而在两者之间缠绕粘结设置第一填充层107，第一缠绕层101和第一填充层107的厚度相同，且该厚度小于封口段105的厚度，继而两者组成匹配连接端外周面上的第一单元层；

S5：在第一单元层的外周壁面上依次缠绕粘结设置至少一个由缠绕层和填充层组合而成的单元层，且最外侧的单元层外周面优选与封口段105的外周面平齐，即第二单元层的外周面与封口段105的外周面平齐，并在第二单元层和/或封口段105的外周上缠绕设置外接层104，使得外接层104的回转半径略大于外部管道的内径，从而形成匹配连接端外周面上的异径部1；当然，封口段105的回转半径也可以大于第二单元层的回转半径，但其回转半径优选不大于外接层104的回转半径，以免后续切割打磨的厚度太大；

S6：将管道本体2和异径部1进行烘干固化成型，继而在异径部1靠近匹配连接端端面一侧的外周壁面上沿环向切割、打磨一定的厚度，形成具有环形台阶结构的搭接台，并使得搭接台的回转半径最小值与外部管道的内径对应，从而使得管道本体2可以异径部1同轴连接外部管道，且外接层104打磨的端部外周壁面可紧贴外部管道连接端的内周壁面；

S7：优选实施例中在外接层104与外部管道匹配连接的端部外周壁面上开设有至少一个呈环形的密封槽105，当其为多个时，多个密封槽105在搭接台回转半径最小一端的外周壁面上沿轴向间隔设置，各密封槽105中可对应设置密封圈，最后将成型完的竹缠绕变径管从模具上取下，从而完成竹缠绕变径管的制备。

本实用新型中的竹缠绕变径管，通过在圆管状的管道本体2的一端设置由环形的封口段105和其一侧的多个环状单元层缠绕粘结而成的异径部1，并在该异径部1的最外侧，即第二单元层的外周壁面上的外接层104，在外接层104靠近管道本体2端部的外周上沿环向切割打磨一定厚度，形成具有环状台阶结构的搭接台，且切割打磨后的外接层104的回转半径最小值与外部管道的内径相匹配，从而可通过异径部1上的外接层104 实现管道本体2和外部管道的同轴匹配连接，而搭接台结构的设置可以进一步提升管道匹配的密封性，且每个单元层中设置有填充层103，进一步减轻了异径部1的质量，提升了管道应用的便捷性。

本实用新型中的竹缠绕变径管，其成型方法简单，加工便捷，能通过在管道本体的匹配连接端上设置异径部，由异径部与外部管道匹配连接，从而可在不借助专用接头的情况下，有效实现两异径管道的匹配连接，不仅大大缩减了异径管道连接的成本，还有效减少了异径管道连接过程中的连接点数量，简化了施工的工序，降低了施工的强度，有效保证了异径管道连接的密封性和稳定性，具有较好的应用推广价值。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。