CN103644394A - 一种钢塑缠绕复合管及其制造装置、制造工艺 - Google Patents

Abstract

一种钢塑缠绕复合管及其制造装置、制造工艺，它包括钢塑缠绕复合管基体，所述钢塑缠绕复合管基体是由钢塑带材缠绕并热融焊接形成的螺旋状，且在所述钢塑缠绕复合管基体的外表面设有立式加强肋，其特征在于，在所述钢塑缠绕复合管基体外表面两两加强肋之间的沟槽中设有经热塑填充并冷凝成型的螺旋状塑性填料。并同时提供了这种管材的制造装置和制造工艺，这管材具有强度高、易于制作和管道的承压能力成倍增加的优势。同时改造成本极低，具有较广的适用范围，可广泛的适用于各种类型的塑钢缠绕管材的升级改造。

Description

一种钢塑缠绕复合管及其制造装置、制造工艺

技术领域

本发明专利涉及一种钢塑缠绕复合管及其制造装置、制造工艺，是一种大直径的钢塑复合管，该管材主要用于液体输送领域。

背景技术

目前国内给水管道已广泛使用聚乙烯塑料管材，该管材的特点非常突出，具有长久的使用寿命和卓越的耐腐蚀性能，而且聚乙烯管道加工时不添加重金属盐稳定剂，材质无毒，此外它也不会促进藻类、细菌或真菌生长，较好地解决了城镇饮用水的二次污染问题，具有良好的卫生性能。由于其是全塑管材，因此在满足使用压力和抗外在压力（环刚度）时，管材一般壁厚较厚，用料大，在较大口径时管材的原料成本非常高，目前国内一般做到DN≦1200mm以下，只有个别厂家可以做到DN=1600mm，但是设备投资也相当大。由于采用全塑制造，大口径管材不圆度非常大，抵抗外压能力非常低，而且成本也特别高，很难被市场上接受，尽管近几年人们开发出了压力级别更高、性能更好、材料更省的复合增强压力管材，但生产口径一般也在直径800mm以下，最有代表性的就是钢丝网骨架复合结构壁管材，也只能生产直径630mm以下，而且这种管材的生产设备也随着生产管材口径的增大价格成倍增长。

聚乙烯钢塑缠绕复合管行业标准号CJ/T 270-2007，由于其具有外螺旋筋的独特结构，使其管材具有同类塑料排水管材中较高的环刚度，如图7所示。同时可以制造直径大于1200mm、环刚度≧8KN/㎡的大口径、高环刚度的排水管材。目前市场上大口径排水管材几乎均为钢塑复合产品，这些钢塑复合排水管道多为无压结构管道，都具有足够的环刚度能支承土壤作用的外部载荷并保证长期安全使用，但不能作为有压输送液体管道使用。

据申请人所了解，目前钢塑缠绕复合管只要包括两种样式，一种是具有外筋的缠绕管材和双平壁管，这两种管材各有优缺点。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种全新结构的实壁钢塑缠绕复合管，比传统的缠绕管材和双平壁管材的强度更高，尤其适用于高承压液体输送行业中，并公布了这种管材的制造装置和制造工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种钢塑缠绕复合管，包括钢塑缠绕复合管基体，所述钢塑缠绕复合管基体是由钢塑带材缠绕并热融焊接形成的螺旋状，且在所述钢塑缠绕复合管基体的外表面设有立式加强肋，其特征在于，在所述钢塑缠绕复合管基体外表面两两加强肋之间的沟槽中设有经热塑填充并冷凝成型的螺旋状塑性填料。

所述钢塑缠绕复合管外表面为平壁，即塑性填料的高度和加强肋的高度相等。

进一步地，还设有缠绕在所述钢塑缠绕复合管基体外侧沟槽中的且镶嵌于所述塑性填料中的空心型材，所述空心型材为金属型材或硬质塑料型材，进一步地提高刚度，减少塑性填料的用量，降低成本。

一种钢塑缠绕复合管制造装置，包括用于将钢塑带材缠绕成螺旋管材的缠绕机，在所述缠绕机的管材成型平台上设有托举管材的托轮，其特征在于，在所述管材成型平台上横向架设有一门形框架，且在所述框架的横梁上设有上下可调节位置的压轮组件，所述压轮组件中设有至少一根可以压紧在钢塑缠绕复合管表面上的压轮，所述压轮与钢塑缠绕复合管平行设置；

还包括单螺杆挤出机，且在所述单螺杆挤出机出口设有可调节出口方位的挤出口模具，且在所述挤出口模具上设有电加热元件；

还设有热风装置，

所述挤出口模具中的挤出口和热风装置的吹风口依次设置在所述钢塑缠绕复合管压轮处的前下侧处。

进一步地，还包括前后顺序设置的钢带开卷机、裁焊机、展平机、电加热烘箱和冷轧机，所述冷轧机的型材出口正对着管材成型平台上的钢塑缠绕复合管的沟槽处。

进一步地，所述压轮组件包括固定在框架横梁上的油缸或气缸，在所述油缸或气缸的活塞上固定一平板，且在所述平板和横梁之间设有直线导向结构，在所述平板的下侧可转动的安装两个平行且对称设置的压轮。

一种钢塑缠绕复合管的制造工艺，

步骤一，首先生产钢塑带材；将冷轧钢带原材料依次经开卷、裁焊、展平、除锈、除油、加热后牵引至挤出机的复合挤出模具内，同时向复合挤出模具内通入熔融的聚烯烃塑料，经第一挤出机挤出后形成所述钢塑带材；所述钢塑带材向后运行经定型和冷却后形成成型的连续钢塑带材，完成钢塑带材的制备；

步骤二，利用钢塑带材生产钢塑缠绕管管材；连续的钢塑带材被牵引至缠绕机，经缠绕形成连续的管材；缠绕同时在钢塑带材两侧对接面用热风进行预热处理，然后再用小型挤出机向对接面挤出熔融的塑料，对钢塑带材的两个搭接面进行粘接，同时用一个可调压轮对粘结处内表面进行压实，进而形成一体的钢塑缠绕管管材，钢塑缠绕管管材成型后通过托架向后运动；

其特征在于，还包括步骤三和步骤四，

步骤三，增加一套单螺杆挤出机，与步骤二同步，通过所述单螺杆挤出机向第二挤出模具内连续注入熔融的聚烯烃塑料，待用；

步骤四，与步骤二同步进行，利用热风对钢塑缠绕管管材的待填充沟槽进行预热处理，然后将步骤三中制作的熔融的聚烯烃塑料通过第二挤出口模具送至步骤二制作的钢塑缠绕管管材的待填充沟槽处趁热进行均匀填充，最后使用压实轮对填充过的塑性填料进行压实。

在步骤三和步骤四之间，还包括一个预缠绕空心型材的步骤，首先将冷轧钢带原材料依次经开卷、裁焊、展平、除锈、除油、加热后牵引至冷轧机中经冷轧形成预定截面的空心型材，然后引至钢塑缠绕复合管管材沟槽中进行缠绕。

在步骤四中，对塑料带材加热的热风机为固定式，根据加热功率的需要，设置一台或两台加热机，但加热机的端口处为柔性连接。

在步骤四中，对钢塑缠绕复合管管材沟槽处进行预热的热风温度为300至400摄氏度。

本发明的有益效果是：该种结构的钢塑缠绕复合管具有如下优点：

1、强度高，由于是实壁管道，且在管道中设有钢肋和填料，相对于传统的缠绕管和双平壁管，管材的环刚度成倍增加。

2、易于制作，在传统钢塑缠绕复合管的基础上进行复合，工艺最优化，易于实现。

3、管道的承压能力成倍增加，由于在沟槽中增加了塑性填料，且可以对缠绕管的接缝处形成二次封堵，承压效果提高数倍。

4、改造成本极低，仅仅增加了一套单螺旋挤塑机、和相关的压轮组件。

5、适用范围广，可广泛的适用于各种类型的塑钢缠绕管材的升级改造。

附图说明

图1为本发明钢塑缠绕复合管的立体图（局部缠绕）。

图2 为钢塑缠绕复合管管壁部分示意图之一。

图3为钢塑缠绕复合管管壁部分示意图之二。

图4为钢塑带材的样式之一。

图5为钢塑带材的样式之二。

图6为钢塑带材的样式之三。

图7为制造装置中塑性填料部分局部示意图。

图8为图7的侧视图。

图9为图7中A--A处剖视图。

图10为工艺过程示意图之一。

图11为工艺过程示意图之二。

图中：1钢塑缠绕复合管，11立式加强肋，12沟槽，13螺旋状塑性填料，14空心型材，2管材成型平台，21框架，22横梁， 23气缸，24平板，25压轮，26导向柱，27托轮，3挤出口模具，31填充口，4热风口。

具体实施方式

如图1至图6所示，

一种钢塑缠绕复合管，至少包含以下两种基本样式。

样式一，由钢塑带材缠绕并热融焊接形成的螺旋状钢塑缠绕复合管，在钢塑缠绕复合管1的外表面设有立式加强肋11和沟槽12，在钢塑缠绕复合管基体外表面两两加强肋之间的沟槽12中设有经热塑填充并冷凝成型的螺旋状塑性填料13，如图1和图2所示这样在钢塑缠绕复合管的外表面形成了平壁结构，形成了实心的双平壁管材。

其中加强肋的样式可以为现有技术和现有市场上的任何样式，图4至图6中仅仅列举了三种常见的管材壁样式，通过在沟槽中填充塑料材料并压实即可形成实壁复合管材，图4至图6只是用于解释，并非限制。

样式二，与样式一的区别点在于，在钢塑缠绕复合管基体外侧沟槽中的且镶嵌于所述塑性填料中的空心型材14，在图3中，空心型材的断面为n形，这样就可以形成一个空腔，节省塑料原料用量，通过预先缠绕的方式形成加强结构。该空心型材的存在至少有如下好处，一是进一步地提高刚度，二是减少塑性填料的用量，降低用料成本。当然，相对于样式一，生产工艺也要对一个步骤，工艺相对较长。

生产上述复合管的一种装置及工艺，下面针对样式一进行说明，

如图7至图9中所示，首先需要对原有的生产线进行改造，缠绕机，管材成型平台 、托轮，托轮27位于管材成型平台2上，用于托举成型的缠绕管材。在原有缠绕机的管材成型平台2上横向架设有一门形框架21，该门形钢架为焊接式结构，为适应不同直径的管材需要，可以制作成不同尺寸系列的，或者制作成具有调节形成的。在框架21的横梁22上设有上下可调节位置的压轮组件，该压轮组件包括固定在框架横梁上的气缸23，气缸的缸体固定在横梁上，在气缸23的活塞上固定一平板24，且在平板24和横梁之间设有直线导向结构，该直线导向结构为两个导向柱26结构，可以是使得平板在竖直方向上具有升降的功能，通过气缸23可以驱动平板在上下方位上进行位移，在平板24的下侧可转动的安装两个平行且对称设置的压轮25，压轮25为刚性长轴轮，至少横跨待压实区域，这样通过调节压轮与填充部的结合强度就可以实现刚刚填充的物料的压实，如图7所示。

还包括单螺杆挤出机，用于熔融塑料并将熔融状态的原料挤出，用于填充塑料，在单螺杆挤出机出口设有可调节出口方位的第二挤出口模具3，且在第二挤出口模具上设有电加热元件，用于温度补偿，使得第二挤出口模具中的塑料始终处于熔融状态；挤出口模具上设有三个填充口31，可以同时对三个沟槽进行填充，且填充口位于压轮之前。

还设有热风装置，与热风装置直接相连的热风口4位于填充口之前，通过向复合管上吹热风的方式对其进行热风处理，用于填充前的预热，提高填料和沟槽的结合强度。

如图10所示流程图，针对样式一种的钢塑缠绕复合管的制造工艺如下：

步骤一，首先生产钢塑带材；将冷轧钢带原材料依次经开卷、裁焊、展平、除锈、除油、加热后牵引至挤出机的复合挤出模具内，同时向复合挤出模具内通入熔融的聚烯烃塑料，经第一挤出机挤出后形成所述钢塑带材；钢塑带材向后运行经定型和冷却后形成成型的连续钢塑带材，完成钢塑带材的制备；

步骤二，利用钢塑带材生产钢塑缠绕复合管管材；连续的钢塑带材被牵引至缠绕机，经缠绕形成连续的管材；缠绕同时在钢塑带材两侧对接面用热风进行预热处理，然后再用小型挤出机向对接面挤出熔融的塑料，对钢塑带材的两个搭接面进行粘接，同时用一个可调压轮对粘结处内表面进行压实，进而形成一体的钢塑缠绕复合管管材，钢塑缠绕复合管管材成型后通过托架向后运动；

步骤三，同时，向第二挤出模具内通入熔融的聚烯烃塑料，待用；

步骤四，首先利用热风对钢塑缠绕复合管管材的沟槽进行预热处理，使得钢塑缠绕复合管管材沟槽处表面产生热塑变化，其中对塑料带材加热的热风机为固定式，根据加热功率的需要，设置一台或两台加热机，但加热机的端口处为柔性连接，对钢塑缠绕复合管管材沟槽处进行预热的热风温度为300至400摄氏度。然后将步骤三中制作的熔融的聚烯烃塑料通过第二挤出口模具送至步骤二制作的钢塑缠绕复合管管材的沟槽处趁热进行均匀填充，最后使用压实轮对填充过的塑性填料进行压实，形成具有实壁结构的双平壁管材。

如图11所示，针对样式二的管材，还需要增加一套重新型材成型线。它包括前后顺序设置的钢带开卷机、裁焊机、展平机、电加热烘箱和冷轧机，其中冷轧机用于将钢带轧制形成符合要求的空心型材，并让冷轧机的型材出口正对着管材成型平台上的钢塑缠绕复合管的沟槽处，以便快速缠绕，形成如图3所示的样式。首先将冷轧钢带原材料依次经开卷、裁焊、展平、除锈、除油、加热后牵引至冷轧机中经冷轧折弯形成预定截面的空心型材，然后引至钢塑缠绕复合管管材沟槽中进行缠绕。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩如本发明权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1. 一种钢塑缠绕复合管，包括钢塑缠绕管基体，所述钢塑缠绕管基体是由钢塑带材缠绕并热融焊接形成的螺旋状，且在所述钢塑缠绕管基体的外表面设有立式加强肋，其特征在于，在所述钢塑缠绕管基体外表面两两加强肋之间的沟槽中设有经热塑填充并冷凝成型的螺旋状塑性填料。

2.根据权利要求1所述的一种钢塑缠绕复合管，其特征在于，所述钢塑缠绕复合管外表面为平壁。

3.根据权利要求1所述的一种钢塑缠绕复合管，其特征在于，还设有缠绕在所述钢塑缠绕管基体外侧沟槽中的且镶嵌于所述塑性填料中的空心型材。

4.一种用于生产权利要求1至3中任一所述钢塑缠绕复合管的制造装置，包括用于将钢塑带材缠绕成螺旋管材的缠绕机，在所述缠绕机的管材成型平台上设有托举管材的托轮，其特征在于，在所述管材成型平台上横跨架设有一门形框架，且在所述框架的横梁上设有上下可调节位置的压轮组件，所述压轮组件中设有至少一根可以压紧在钢塑缠绕管表面上的压轮，所述压轮与钢塑缠绕管平行设置；

还包括单螺杆挤出机，且在所述单螺杆挤出机出口设有可调节出口方位的挤出口模具，且在所述挤出口模具上设有电加热元件；

还设有热风装置，

所述挤出口模具中的挤出口和热风装置的吹风口依次设置在所述钢塑缠绕管压轮处的前下侧处。

5.根据权利要求4所述的一种钢塑缠绕复合管的制造装置，其特征在于，还包括前后顺序设置的钢带开卷机、裁焊机、展平机、电加热烘箱和冷轧机，所述冷轧机的型材出口正对着管材成型平台上的钢塑缠绕管的沟槽处。

6.根据权利要求4所述的一种钢塑缠绕复合管的制造装置，其特征在于，所述压轮组件包括固定在框架横梁上的油缸或气缸，在所述油缸或气缸的活塞上固定一平板，且在所述平板和横梁之间设有直线导向结构，在所述平板的下侧可转动的安装两个平行且对称设置的压轮。

7.一种用于生产权利要求1至3中任一所述钢塑缠绕复合管的制造工艺，

步骤一，首先生产钢塑带材；将冷轧钢带原材料依次经开卷、裁焊、展平、除锈、除油、加热后牵引至挤出机的复合挤出模具内，同时向复合挤出模具内通入熔融的聚烯烃塑料，经第一挤出机挤出后形成所述钢塑带材；所述钢塑带材向后运行经定型和冷却后形成成型的连续钢塑带材，完成钢塑带材的制备；

步骤二，利用钢塑带材生产钢塑缠绕管管材；连续的钢塑带材被牵引至缠绕机，经缠绕形成连续的管材；缠绕同时在钢塑带材两侧对接面用热风进行预热处理，然后再用小型挤出机向对接面挤出熔融的塑料，对钢塑带材的两个搭接面进行粘接，同时用一个可调压轮对粘结处内表面进行压实，进而形成一体的钢塑缠绕管管材，钢塑缠绕管管材成型后通过托架向后运动；

其特征在于，还包括步骤三和步骤四，

步骤三，增加一套单螺杆挤出机，与步骤二同步，通过所述单螺杆挤出机向第二挤出模具内连续注入熔融的聚烯烃塑料，待用；

步骤四，与步骤二同步进行，利用热风对钢塑缠绕管管材的待填充沟槽进行预热处理，然后将步骤三中制作的熔融的聚烯烃塑料通过第二挤出口模具送至步骤二制作的钢塑缠绕管管材的待填充沟槽处趁热进行均匀填充，最后使用压实轮对填充过的塑性填料进行压实。

8.根据权利要求7所述的一种钢塑缠绕复合管的制造工艺，其特征在于，在步骤三和步骤四之间，还包括一个预缠绕空心型材的步骤，首先将冷轧钢带原材料依次经开卷、裁焊、展平、除锈、除油、加热后牵引至冷轧机中经冷轧折弯形成预定截面的空心型材，然后引至钢塑缠绕管管材沟槽中进行缠绕。

9.根据权利要求7所述的一种钢塑缠绕复合管的制造工艺，其特征在于，在步骤四中，对钢塑缠绕管管材待填充沟槽处进行预热的热风温度为300至400摄氏度。

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