一种抗震轴向高强纤维管及其生产工艺的制作方法

本发明涉及一种管材结构及其生产工艺，尤其是涉及一种抗震轴向高强纤维管及其生产工艺。

背景技术：

随着城市建设的步伐加快，排水管的使用越来越广泛，对排水管的要求也越来越高。排水管质量的一个重要参数指标是环刚度，环刚度是排水管在地底下承受径向作用力的重要指标，环刚度高表示排水管埋地后径向承受力大幅提高，也就是说排水管埋地后安全性更高，压溃的可能性降低，因此各排水管生产商均在研究如何提高排水管的环刚度。尤其是波纹管埋地后波谷处容易受到挤压，波谷处的管体壁厚薄，容易成为管道薄弱部位。

但是排水管埋地之后，情况比较复杂，尤其是受到地质活动的影响，排水管除了受到径向的土壤压力之后，还会受到地震波的影响，因此排水管埋地还要考虑其合适的抗震性能。

地震波通常纵波先到、横波后到，管体容易受到挠曲及拉伸的作用力，因此，现有的管体连接结构及缠绕结构管均需要合理考虑抗震需求。

技术实现要素：

本发明提供一种抗震轴向高强纤维管，在管体外部套置实壁套管，这样管道外表为平壁，改善管道承受土壤挤压的受力情况，同时还能改善管道外部对管道的影响；在实壁套管内设置纤维加强结构，提高管材的挠度，从而提高管材的抗震性能。

本发明提供一种抗震轴向高强纤维管生产工艺，采用现制管体或者成品管体在工厂进行实壁套管套置，改善管道承受土壤挤压的受力情况，同时还能改善管道外部对管道的影响；或者采用成品管在铺设现场进行实壁套管套置，实现铺设管道外表一体化。

本发明的具体技术方案为：一种抗震轴向高强纤维管，包括管体、套置在管体外部整体挤出的实壁套管，实壁套管内设置加强纤维结构；实壁套管的外壁平整呈圆柱状，实壁套管内的加强纤维结构轴向延伸并在周向上形成包覆管体结构；加强纤维结构处于实壁套管的内表面，或者加强纤维结构处于实壁套管的内部；管体采用现制管或者成品管。

管体外部套置整体挤出的实壁套管，这样套置的实壁套管就是一种实壁管，周向上是一体、轴向上是一体，实壁套管的外表为平整的圆柱表面，埋入地下后，改善管道承受土壤挤压的受力情况，同时还能改善管道外部对管道的影响，尤其是管体具有凹凸起伏的外表，套置实壁套管后，改善管体外表凹部位置的受力；如果管体为螺旋缠绕粘接而成，则在外部套置实壁套管之后，可以保护管体的轴向粘接部位，改善管材轴向的受力；加强纤维结构在管道轴线方向上延伸、在周向上包覆管体，高管材的挠度，从而提高管材的抗震性能；实壁套管的套置可以是在工厂车间进行，这样管体可以在车间生产，管体冷却定型后进行实壁套管套置，这样也便于运输，比较适合管道生产厂操作，实壁套管也可以是在施工现场进行，这样管体可以是已经成型的成品管，在埋地之前进行实壁套管套置，此时实壁套管的长度可以与埋地管的总长相等，也就是说管体拼接后再进行实壁套管套置，实壁套管包覆住管体拼接部位，管道埋地后具有一个整体的实壁套管，不会出现局部裂缝；适合目前市面上所有的管体结构，套置实壁套管后均可以在现有的管体上提高环刚度和轴向抗力；加强纤维结构在实壁套管内表面，结构简单，成型也会比较方便；加强纤维结构在实壁套管内部，则相当于实壁套管具有內筋，实壁套管的性能提升。

进一步优选，加强纤维结构包括多根与管体的轴线相平行的轴向高强纤维束，多根轴向高强纤维束的轴线沿着实壁套管的轴线方向延伸并在实壁套管内的圆周方向上排列布置。轴向高强纤维束保持轴线方向并与管道轴线平行，提高管材的挠度，从而提高管材的抗震性能；轴向高强纤维束在管材的圆周方向上可以是均布，这样管材整个圆周上的轴向抗力比较均匀，或者轴向高强纤维束不均匀布置，有些轴向部位比较密，有些轴向部位比较疏，轴向高强纤维束布置较密的轴向部位在管道埋地时处于下侧位置；高强纤维可以采用玻璃纤维、或者是碳纤维。

进一步优选，轴向高强纤维束的横截面为矩形或者圆形，每一根轴向高强纤维束包括多股高强纤维丝。

进一步优选，加强纤维结构为具有网格的纤维网，纤维网整体为高强纤维束织成的呈周向封闭的筒子结构，高强纤维束的横截面为圆形，一根高强纤维束包括多股高强纤维丝。纤维网呈筒子结构，在周向上不存在断口，在轴向上随实壁套管轴向长度延伸，提高管材的挠度，从而提高管材的抗震性能。

进一步优选，纤维网是集圈组织结构，纤维网在实壁套管套置现场采用经编法现织而成并套置在管体外。

进一步优选，纤维网是网格状结构，纤维网在实壁套管套置现场采用打结法现织而成并套置在管体外。

进一步优选，管体为挤出管或者是缠绕管，管体的外形为平壁管或者是波纹管或者是加筋管；管体内复合有钢带或者管体为纯塑管；管体为现场成型并当场冷却定型的现场制管或者管体为现有的已经成型的成品管。缠绕管是带材螺旋缠绕熔接而成，在外部套置实壁套管结合加强纤维结构之后，对缠绕管的缠绕熔接部位起到较好的保护作用，整体管道不会出现薄弱部位。

一种抗震轴向高强纤维管的生产工艺，包括如下步骤：a、根据管体的外径，选择合适的实壁套管成型设备，实壁套管成型设备的成型出口尺寸要大于管体的外径；

b、管体外表设置围绕管体外周的加强纤维结构，加强纤维结构和管体共同进入实壁套管成型设备并向前牵引移动；

c、向实壁套管成型设备注塑并经成型出口挤出实壁套管，加强纤维结构处于实壁套管内，挤出的实壁套管套置于管体外并随管体同步向前移动；

d、对实壁套管冷却定型。

进一步优选，生产在车间进行，管体由管体生产设备在车间直接生产并冷却定型，管体冷却定型之后再经过实壁套管成型设备生产出抗震轴向高强纤维管；或者，管体为成品管，管体在车间或者管道铺设现场经过实壁套管成型设备生产出抗震轴向高强纤维管。

进一步优选，在管道铺设现场生产时，管体时以相互连接的方式经过实壁套管成型设备，实壁套管除了套置于管体外表外，还套置于相邻管体连接部位的外表；加强纤维结构由放卷机构直接进行轴向高强纤维束放卷，或者将高强纤维束通过织机直接在管体外表织成。

本发明的有益效果是：在管体外部套置实壁套管，这样管道外表为平壁，改善管道承受土壤挤压的受力情况，同时还能改善管道外部对管道的影响；在实壁套管内设置纤维加强结构，提高管材的挠度，从而提高管材的抗震性能。

附图说明

图1是本发明一种结构示意图；

图2是本发明一种管体连接示意图；

图3是本发明一种实壁套管结构示意图；

图4是本发明一种生产工艺路线示意图；

图5是本发明一种生产状态示意图；

图6是本发明第二种结构示意图；

图7是本发明第三种结构示意图；

图8是本发明第四种结构示意图；

图9是本发明一种轴向高强纤维束布置示意图；

图10是本发明一种集圈纤维网结构示意图；

图11是本发明一种网格纤维网结构示意图；

图中：1、挤出波纹管，2、实壁套管，3、加强纤维结构，4、承口，5、实壁套管成型设备，6、加强纤维结构成型设备，7、转动辊，8、放卷装置，9、缠绕中空加筋管，10、熔接部位，11、立筋，12、中空缠绕管，13、中空腔，14、双平壁缠绕管，15、轴向高强纤维束，16、集圈纤维网，17、网格纤维网。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例1：

如图1所示图3，一种抗震轴向高强纤维管，包括管体、套置在管体外部整体挤出的实壁套管，实壁套管的外壁平整呈圆柱状，实壁套管内设置加强纤维结构3。

管体为挤出波纹管1，管体的外表具有波峰和波谷间隔的凹凸结构，波峰的横截面形状为中空的凸起结构。实壁套管的外壁平整呈圆柱状，实壁套管内的加强纤维结构轴向延伸并在周向上形成包覆管体结构。加强纤维结构处于实壁套管的内表面，或者加强纤维结构处于实壁套管的内部。本实施例中，加强纤维结构处于实壁套管的内表面。

管体为现场制作成型，当场冷却定型后就进入设备进行实壁套管套置，管体沿着轴线方向向前移动，实壁套管经挤出后套置于管体外并随管体同步向前移动，移动过程中逐渐冷却收缩定型包裹住管体。

加强纤维结构包括多根与管体的轴线相平行的轴向高强纤维束15（参见附图9），多根轴向高强纤维束的轴线沿着实壁套管的轴线方向延伸并在实壁套管内的圆周方向上排列布置。

轴向高强纤维束处于实壁套管的内表面。轴向高强纤维束的横截面为矩形，每一根轴向高强纤维束包括多股纤维丝，纤维丝采用玻璃纤维丝。

或者，管体为挤出波纹管1，该挤出波纹管是现有的成品管，管体的外表具有波峰和波谷间隔的凹凸结构，波峰的横截面形状为中空的凸起结构，管体的波峰的顶部涂覆粘胶后进入设备进行实壁套管套置。

或者，实壁套管为两层相融而成，轴向高强纤维束处于两层之间。

如图4图5所示，一种抗震轴向高强纤维管的生产工艺，包括如下步骤：a、根据管体的外径，选择合适的实壁套管成型设备6，实壁套管成型设备的成型出口尺寸要大于管体的外径；

b、在实壁套管成型设备侧边设置加强纤维结构成型设备6，管体外表设置围绕管体外周的加强纤维结构，加强纤维结构和管体共同进入实壁套管成型设备并向前牵引移动；本实施例中，加强纤维结构成型设备内沿着管体周向布置有多个放卷装置8，对应每一个放卷装置设置有转动辊7，加强纤维束经放卷装置放卷之后由转动辊将加强纤维束贴合于管体外表并随管体同步向前移动；

c、向实壁套管成型设备注塑并经成型出口挤出实壁套管，加强纤维结构处于实壁套管内表面，挤出的实壁套管套置于管体外并随管体同步向前移动；

d、对实壁套管冷却定型，本实施例中采用风冷，实壁套管挤出之后有定型装置支撑，定型装置包括多个围合的定型辊，定型辊表面具有轴向呈圆弧形的回转凹面，多个定型辊围合之后，回转凹面围合呈一个圆形。

实施例2：

如图2所示，一种抗震轴向高强纤维管，管体为挤出波纹管1，管体的端部连接承口4，管体为现有的成品管，实壁套管2为管体在现场拼接埋地时套置成型，现场套置冷却并定型。

管体在现场通过承插的方式拼接，管体的一端连接承口4，承口的内径大于管体的外径，管体的另一端作为插口，拼接时，相邻管体的插口插入到承口内，拼接后波峰的顶部涂覆粘胶（参见图4，在管体外表涂胶，提供加强纤维束与管体外表、实壁套管与管体外表之间的结合力），进入设备进行实壁套管套置，聚乙烯经熔融挤出后套置于管体外并随管体同步向前移动，移动过程中逐渐冷却收缩定型包裹住管体。随着向前移动，实壁套管逐渐成型并与管体结合为一体，此时可以将纤维管直接埋入到预先挖好的埋管槽内。

实施例3：

如图6所示，一种抗震轴向高强纤维管，不同之处在于，管体为缠绕中空加筋管9，管体是由中间带中空腔的带材螺旋缠绕熔接而成，中空腔内设置有径向的立筋11，熔接部位10的位置处于管体的波谷管壁的位置。管体外部套置整体挤出的实壁套管2，实壁套管的内设置有加强纤维结构3。其余结构参照上述其他实施例。

实施例4：

如图7所示，一种抗震轴向高强纤维管，不同之处在于，管体为中空缠绕管12，管体是由两侧带中空腔13的带材螺旋缠绕熔接而成，熔接部位的位置在带材的两侧位置，拼接处形成管体的加强内肋。管体外部套置整体挤出的实壁套管2，实壁套管内设置有加强纤维结构3。其余结构参照上述其他实施例。

实施例5：

如图8所示，一种抗震轴向高强纤维管，不同之处在于，管体为双平壁缠绕管14，管体是由截面为中空矩形的带材螺旋缠绕拼接而成，拼接处在管体的径向位置，拼接处呈螺旋状延伸。管体外部套置整体挤出的实壁套管2，实壁套管内设置有周向均布的轴向纤维束3。其余结构参照实施例。

实施例6：

如图10所示，一种加强纤维结构，加强纤维结构为具有网格的纤维网，纤维网整体为高强纤维束织成的呈周向封闭的筒子结构，高强纤维束的横截面为圆形，一根高强纤维束包括多股高强纤维丝。纤维网是集圈组织结构的集圈纤维网16，集圈纤维网在实壁套管套置现场采用经编法现织而成并套置在管体外。

实施例7：

如图11所示，一种加强纤维结构，加强纤维结构为具有网格的纤维网，纤维网整体为高强纤维束织成的呈周向封闭的筒子结构，高强纤维束的横截面为圆形，一根高强纤维束包括多股高强纤维丝。纤维网是网格状结构的网格纤维网17，网格纤维网在实壁套管套置现场采用打结法现织而成并套置在管体外。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。