專利名稱：雙增強塑料復合輸水管及其制造方法和裝置，及制造其的異型帶材的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種復合輸水管，具體地說是一種由鋼帶和鋼網或金屬孔板雙增強的復合輸水管，本發明還涉及制造該輸水管的方法和裝置，以及制造其的異型帶材。
背景技術：
給水輸水管道為壓力管道，純塑料原料制造的管道常用于壓力輸水。為保證其同時具有適宜的強度和環剛度必須有足夠的管材壁厚，制造時其單位長度的原材料用量就比較多。小直徑壓力管道在滿足強度要求情況下，其環剛度(抵抗外部載荷能力)同時自然滿足要求，但大直徑壓力管道，在其滿足內壓強度時，其抵抗外部壓力的能力(環剛度)遠遠不足。如果要使大直徑壓力管同時具有滿足要求的抗內外壓力能力(強度與環剛度)，其壁厚則需大幅度增加，從而使其制造成本難以被市場接受。盡管近幾年開發了級別更高、性能更好的塑料材料，也開發出現了節省塑料原材料、性能更優的復合增強的結構壁塑料壓力管產品，但常見的純塑料管道產品規格僅限730毫米以下，而有代表性的鋼骨架塑料復合管(ZL94104509. 9)作為純塑料管的升級產品，也只能生產直徑600毫米以下的規格。其它大直徑的鋼塑復合管道結構還包括例如C擬882985Y，其為具有鋼帶加強的豎直加強肋的纏繞管，但其只能增強環剛度；又例如CN101943^7A，其在C擬882985Y 的基礎上做了改進，即在加強肋之間的管壁內設置不連續的絲狀或帶狀的加強物，但其也只是進一步增強了環強度，兩者都不能增強軸向強度，從而不能提供完整的承載內壓的能力。因此，這兩種管道結構雖然可以形成大直徑的管道，但只能作為排水管使用，而不能像 ZL94104509. 9作為壓力管道使用；又例如CN2020079^U的管道結構是在ZL94104509. 9結構的管道外面纏繞C擬882985Y結構的管道，這種管道雖然環剛度和軸向強度都獲得加強， 但由于受ZL94104509.9結構的限制無法制造大直徑的管道；另外，CN10226^98A提出了一種在C擬882985Y結構的管道內壁纏繞粘結纖維增強帶的結構，以此結構加強環強度和軸向強度，但這種結構一方面內外兩層不是一體成型的，存在相互脫離的風險，另一方面在 CN2882985Y結構的管道內壁纏繞粘結纖維增強帶增加了生產過程的復雜性，生產效率相對較低。

發明內容
為解決上述問題，提出本發明。本發明的第一個目的是提供一種消耗材料少、大口徑、具有足夠的環剛度和強度， 可承載內壓的輸水管。本發明的第二個目的是提供一種制造上述輸水管的雙增強塑料復合異型帶材。本發明的第三個目的是提供一種制造上述輸水管的方法。本發明的第四個目的是提供一種制造上述輸水管的裝置。
為實現上述第一個目的，本發明提供的輸水管，包括一個由鋼網或金屬孔板增強的塑料管體和與管體成一體的豎直加強肋，加強肋內復合有增
強鋼帶。上述輸水管的復合結構使得制造的大直徑壓力管道，在具有高環剛度和承載內壓的功能下節省原材料。為實現上述第二個目的，本發明提供的制造上述輸水管的雙增強復合塑料異型帶材，包括成一體的帶材基層和豎直加強肋部分，帶材基層內復合連續的鋼網或金屬孔板增強層，豎直加強肋內復合有鋼帶。進一步，帶材基層包括成一體的上帶材基層部分和下帶材基層部分，其中上帶材基層部分具有與其成一體的豎直加強肋部分。進一步，雙增強復合塑料異型帶材距離其一側邊緣一段距離僅與下帶材基層部分復合的鋼網或金屬孔板部分的上表面部分形成不與塑料復合的第一不復合部分，距離其另一側邊緣一段距離僅與上帶材基層部分復合的鋼網或金屬孔板部分的下表面部分形成不與塑料復合的第二不復合部分，異型帶材纏繞形成雙增強塑料復合輸水管時第一不復合部分和第二不復合部分的鋼網或金屬孔板相互直接搭接。進一步，鋼網或金屬孔板的寬度等于整個帶材的寬度，下帶材基層部分的寬度與上帶材基層部分的寬度相等，且比鋼網或金屬孔板的寬度窄。下帶材基層部分的外邊緣與鋼網或金屬孔板的一邊緣對齊，上帶材基層部分的外邊緣與鋼網或金屬孔板的另一邊緣對齊。為實現上述第三個目的，本發明提供的制造上述輸水管的方法包括如下步驟1、 材料貯供步驟為下一步驟連續提供鋼帶，鋼網或金屬孔板和塑料三種材料；2、復合步驟 將鋼帶和鋼網或金屬孔板以相同的速度引入復合機頭，并在復合機頭內與來自擠出機的熔融的塑料復合，形成異型帶材毛坯引出；3、成型步驟經過定型，冷卻，牽引后形成豎直加強肋內具有鋼帶和帶材基層內具有連續鋼網或金屬孔板的雙增強塑料復合異型帶材；4、纏繞焊接步驟通過纏繞并焊接異型帶材形成鋼帶和鋼網或金屬孔板雙增強塑料復合輸水管；5、定長切割步驟；6、封口步驟。進一步，復合步驟包括向復合機頭的上成型腔擠塑與上成型腔內的鋼帶和中成型腔內的鋼網或金屬孔板復合，和向復合機頭的下成型腔擠塑與中成型腔內的鋼網或金屬孔板復合，來自上成型腔和下成型腔的熔融塑料在中成型腔內鋼網或金屬孔板處合流。復合時來自上成型腔的熔融塑料不與寬度方向距離鋼網或金屬孔板一側邊緣一段距離的鋼網或金屬孔板部分的上表面復合；來自下成型腔的熔融塑料不與寬度方向距離鋼網或金屬孔板另一側邊緣一段距離的鋼網或金屬孔板部分的下表面復合。進一步，纏繞焊接步驟包括用熱空氣和中頻感應對塑料和鋼網或金屬孔板雙重加熱。為了實現上述第四個目的，本發明提供的制造上述輸水管的裝置，包括貯供鋼帶， 鋼網或金屬孔板兩種增強原料的裝置；鋼帶、鋼網或金屬孔板與塑料復合成雙增強異型帶材的復合裝置；定型，冷卻，牽引裝置；由異型帶材纏繞焊接成輸水管的纏繞焊接裝置；定長切割裝置和封口裝置。進一步，復合裝置包括兩臺共擠擠出機或一臺雙通道擠出的擠出機和復合機頭，機頭包括容納鋼帶的上成型腔，容納鋼網或金屬孔板的中成型腔和形成下帶材基層的下成型腔。兩臺共擠擠出機分別向上下型腔擠塑，或一臺雙通道擠出的擠出機的兩通道分別向上下型腔擠塑。復合機頭的上、下成型腔的寬度相同且小于鋼網或金屬孔板的寬度，中成型腔的寬度與鋼網或金屬孔板的寬度相同，上成型腔的外邊緣與中成型腔一側邊緣對齊，下成型腔的外邊緣與中成型腔的另一側邊緣對齊。本發明的輸水管是將一次復合成型的鋼帶和鋼網或金屬孔板雙增強塑料復合異型帶材，通過在專用的纏繞機上經過纏繞，焊合，形成內壁光滑，可承載內壓負荷和滿足外部環剛度要求，可做為輸水管道的大口徑增強復合塑料壓力管。


下面將結合附圖詳細描述本發明圖1是本發明的輸水管的截面圖； 圖2是形成圖1輸水管的復合異型帶材截面圖； 圖3是制造圖1所示輸水管的裝置的示意圖； 圖4是復合裝置復合過程的示意圖； 圖5是圖4復合裝置B-B剖視圖，揭示了其內部結構； 圖6是纏繞裝置的示意圖； 圖7是圖6的纏繞裝置A-A剖視圖。
具體實施例方式圖1所示的輸水管10，包括具有鋼網或金屬孔板的塑料管壁13和具有鋼帶的豎直加強肋14，兩者成一體，通過纏繞并搭接焊合塑料復合異型帶材11形成。圖2所示形成輸水管的塑料復合異型帶材11，包括塑料下帶材基層21和具有成一體的鋼帶增強的豎直加強肋部分的上帶材基層23，鋼網或金屬孔板22鑲嵌在塑料下帶材基層21和上帶材基層23之間并通過熔融的塑料與兩者復合形成完整的帶材基層，其中鋼網或金屬孔板22的寬度即為整個帶材11的寬度，帶材11的具有豎直加強肋部分的上帶材基層23的寬度小于鋼網或金屬孔板22的寬度，上帶材基層部分的外邊緣與鋼網或金屬孔板的一邊緣對齊，這使得鋼網或金屬孔板22在寬度方向距離其一邊緣一段距離的鋼網或金屬孔板部分M的上表面不被塑料復合，形成第一不復合部分。塑料下帶材基層21的寬度同樣小于鋼網或金屬孔板22的寬度，下帶材基層部分的外邊緣與鋼網或金屬孔板的另一邊緣對齊，這使得鋼網或金屬孔板22在寬度方向距離其另一邊緣一段距離的鋼網或金屬孔板部分25的下表面不被塑料復合，形成第二不復合部分。異型帶材纏繞形成雙增強塑料復合輸水管時第一不復合部分和第二不復合部分的金屬網或金屬孔板相互直接搭接。具有豎直加強肋部分的上帶材基層23和下帶材基層21的寬度相同，且比鋼網或金屬孔板的寬度窄。圖3中包括鋼帶開卷機32、鋼網或金屬孔板放卷機31、焊接機33、儲帶機34、擠出機35、復合機頭36、定型模37、冷卻水槽38、牽引機39、纏繞裝置40、托架41、切割鋸42、移動架43以及鋼網或金屬孔板22、鋼帶26。在圖3中，首先通過牽引機39牽引來自鋼帶開卷機32和鋼網或金屬孔板放卷機 31的鋼帶沈和鋼網或金屬孔板22，使其進入復合機頭36、復合機頭36與兩臺擠出機(另一臺未示)或一臺雙通道擠出的擠出機35相連接，在鋼帶沈和鋼網或金屬孔板22以相同的速度通過復合機頭36的同時，塑料擠出機35向復合機頭內擠入熔融的塑料，在復合機頭內熔融塑料與鋼帶26和鋼網或金屬孔板22復合成異型帶材11，經過定型模37的冷卻定型和冷卻水槽38的充分冷卻至常溫狀態。然后將復合異型帶材11引入纏繞裝置40繞焊成管材10，通過托架41和移動架43向后輸送，達到規定的長度時切割鋸42定長切割，形成規定長度的管材后封口。參見圖4和5，在復合機頭36內熔融塑料與鋼帶沈和鋼網或金屬孔板22是這樣復合成異型帶材11 鋼帶26進入復合機頭36的上成型腔36A，鋼網或金屬孔板22進入復合機頭36的中成型腔36B，來自兩臺共擠擠出機之一臺或來自一臺雙通道擠出的擠出機的通道之一的熔融塑料自復合機頭36的上方入口擠入復合機頭36，并進入上成型腔36A和中成型腔36B與鋼帶沈和鋼網或金屬孔板22復合，來自兩臺共擠擠出機之另一臺或來自一臺雙通道擠出的擠出機之另一通道的熔融塑料自復合機頭36的下方入口擠入復合機頭 36，并進入下成型腔36C和中成型腔36B與鋼網或金屬孔板22復合，來自復合機頭上、下入口的熔融塑料在鋼網或金屬孔板22合流。中成型腔36B的寬度與鋼網或金屬孔板22的寬度大體相同，上成型腔36A和下成型腔36C的寬度相等且小于鋼網或金屬孔板22的寬度， 上成型腔36A的一邊緣與中成型腔36B的一邊緣對齊，下成型腔36C的一邊緣與中成型腔 36B的另一邊緣對齊。這樣，復合時，鋼網或金屬孔板22距離其一邊緣一段距離的鋼網或金屬孔板部分的上表面不被塑料充分復合，其上最多有一層薄薄的塑料，形成第一不復合部分對，而鋼網或金屬孔板22距離其另一邊緣一段距離的鋼網或金屬孔板部分的上表面也不被塑料充分復合，其上最多有一層薄薄的塑料，形成第二不復合部分25。鋼網或金屬孔板的第一、第二不復合部分部分對、25，在纏繞形成復合管的過程相互直接搭接在一起，并由帶材基層的塑料熔焊連接。圖6、7所示的纏繞裝置包括框架45、輥46、槽輥47、壓輥48、送帶裝置49、加熱裝置50、小擠出機51、復合異型帶材11、纏繞成型的鋼帶和鋼網或金屬孔板雙增強塑料輸水管10。圖6、7中，形成鋼帶和鋼網或金屬孔板雙增強塑料排水管10的基本纏繞過程如下復合異型帶材11經過送料裝置49和壓輥48構成的輸送機構被勻速送進由框架45、多個平輥46和多個槽輥47組成的“輥籠”內沿多個槽輥47上的槽連成的固定螺旋線做圓周運動，從而螺旋纏繞。由于纏繞形成鋼帶和鋼網或金屬孔板雙增強塑料排水管10是一個連續的過程，因此復合異型帶材11不斷從“輥籠”下端的切線方向送入，并在與鋼帶和鋼網或金屬孔板雙增強塑料排水管10的外沿表面搭接前由一個專用的加熱裝置50將復合在兩個鋼網或金屬孔板搭接表面處的塑料用加熱微微熔化，同時用小擠出機51向搭接表面擠出熔融的塑料，然后搭接兩個搭接表面并用可調的壓輥58壓實，使相鄰纏繞的復合異型帶材 11焊合成一體，自然冷卻后形成了鋼帶和鋼網或金屬孔板雙增強塑料輸水管。送料裝置49是由多對棍組成，也可以有一隊鏈軌組成。加熱裝置50是由中頻感應器對鋼網或金屬孔板搭接面和該處的塑料雙重加熱， 也可以用熱空氣對鋼網或金屬孔板搭接面和該處的塑料雙重加熱，或上述兩種方式的組合對鋼網或金屬孔板搭接面和該處的塑料雙重加熱，以充分保證搭接焊合的質量。上面描述了本發明的較佳實施例，根據上面的教導本領域的技術人員能進行各種改變和變化。例如，作為上述實施例的替換形式，可以在上述實施例中復合異型帶材11的第一、第二不復合部分M、25的鋼網或金屬孔板的表面復合一層塑料，但該復合層比相應的上帶材基層23、下帶材基層21薄以便為兩者留出搭接復合的空間。這樣，相應的復合機頭內部型腔也將相應地改變，即，上、下成型腔將與鋼網或金屬孔板等寬，但會出現一個臺階部分，該臺階部分與上述實施例的第一、第二不復合部分對應，從而使該處的鋼網或金屬孔板的表面復合一層比上、下帶材基層薄的塑料。這樣做將使產品、制造裝置和方法變得復
ο此外，鋼網或金屬孔板也可以為由其它金屬構成的金屬網，或由帶孔眼的鋼板構成的鋼孔板。因此，對于根據所公開的具體實施例取得的改變均包含在本發明的概念和精神內。
權利要求
1.一種雙增強塑料復合輸水管，其特征在于包括一個由鋼網或金屬孔板增強的塑料管體和與管體成一體的豎直加強肋，加強肋內復合有增強鋼帶。
2.制造權利要求1的輸水管的雙增強復合塑料異型帶材，其特征在于包括成一體的帶材基層和豎直加強肋部分，帶材基層內復合連續的鋼網或金屬孔板增強層，豎直加強肋內復合鋼帶。
3.根據權利要求2的異型帶材，其特征在于帶材基層包括成一體的上帶材基層部分和下帶材基層部分，其中上帶材基層部分具有與其成一體的豎直加強肋部分。
4.根據權利要求3的異型帶材，其特征在于異型帶材距離其一側邊緣一段距離僅與下帶材基層部分復合的鋼網或金屬孔板部分的上表面部分形成不與塑料復合的第一不復合部分，距離其另一側邊緣一段距離僅與上帶材基層部分復合的鋼網或金屬孔板部分的下表面部分形成不與塑料復合的第二不復合部分，異型帶材纏繞形成雙增強塑料復合輸水管時第一不復合部分和第二不復合部分的鋼網或金屬孔板相互直接搭接。
5.根據權利要求4的異型帶材，其特征在于鋼網或金屬孔板的寬度等于整個帶材的寬度，下帶材基層部分的寬度與上帶材基層部分的寬度相等，且比鋼網或金屬孔板的寬度窄， 下帶材基層部分的外邊緣與鋼網或金屬孔板的一邊緣對齊，上帶材基層部分的外邊緣與鋼網或金屬孔板的另一邊緣對齊。
6.制造權利要求1的輸水管的方法，包括如下步驟1、材料貯供步驟為下一步驟連續提供鋼帶，鋼網或金屬孔板和塑料三種材料；2、復合步驟將鋼帶和鋼網或金屬孔板以相同的速度引入復合機頭，并在復合機頭內與來自擠出機的熔融的塑料復合；3、成型步驟 經過定型、冷卻、牽引后形成豎直加強肋內具有鋼帶和帶材基層內具有連續鋼網或金屬孔板的增強塑料復合異型帶材；4、纏繞焊接步驟通過纏繞并焊接異型帶材形成鋼帶和鋼網或金屬孔板雙增強塑料復合輸水管；5、定長切割步驟；6、封口步驟。
7.根據權利要求6的方法，其中復合步驟包括向復合機頭的上成型腔擠入熔融塑料與上成型腔內的鋼帶和中成型腔內的鋼網或金屬孔板復合，和向復合機頭的下成型腔擠入熔融塑料與中成型腔內的鋼網或金屬孔板復合，來自上成型腔和下成型腔的熔融塑料在中成型腔內鋼網或金屬孔板處合流；來自上成型腔的熔融塑料不與距離鋼網或金屬孔板一側邊緣一段距離的鋼網或金屬孔板部分的上表面復合；來自下成型腔的熔融塑料不與距離鋼網或金屬孔板另一側邊緣一段距離的鋼網或金屬孔板部分的下表面復合。
8.根據權利要求6的方法，其中纏繞焊接步驟包括用熱空氣和中頻感應對塑料和鋼網或金屬孔板雙重加熱。
9.制造權利要求1的輸水管的裝置，其特征在于包括貯供鋼帶，鋼網或金屬孔板兩種增強原料的裝置；鋼帶，鋼網或金屬孔板與塑料復合形成增強異型帶材的復合裝置；定型， 冷卻，牽引裝置；由異型帶材纏繞焊接成輸水管的纏繞焊接裝置；定長切割裝置和封口裝置。
10.根據權利要求9的裝置，其特征在于復合裝置包括兩臺共擠擠出機或一臺雙通道擠出的擠出機和復合機頭，兩臺共擠擠出機之一或一臺雙通道擠出的擠出機之一通道用于向上成型腔擠塑，兩臺共擠擠出機之另一臺或一臺雙通道擠出的擠出機之另一通道用于向下成型腔擠塑。復合機頭包括容納鋼帶的上成型腔、容納鋼網或金屬孔板的中成型腔和形成下帶材基層的下成型腔，復合機頭的上、下成型腔的寬度相同且小于鋼網或金屬孔板的寬度，中成型腔的寬度與鋼網或金屬孔板的寬度相同，上成型腔的外邊緣與中成型腔的一側邊緣對齊，下成型腔的外邊緣與中成型腔的另一側邊緣對齊。
全文摘要
輸水管，包括一個由鋼網或金屬孔板增強的塑料管體和與管體成一體的豎直加強肋，加強肋內復合有增強鋼帶。制造輸水管的異型帶材，包括成一體的帶材基層和豎直加強肋部分，帶材基層內復合連續的鋼網或金屬孔板增強層，豎直加強肋內復合鋼帶。制造輸水管的方法包括向復合機頭的上成型腔擠入熔融塑料與上成型腔內的鋼帶和中成型腔內的鋼網或金屬孔板復合，和向復合機頭的下成型腔擠入熔融塑料與中成型腔內的鋼網或金屬孔板復合。制造輸水管的裝置，其復合機頭包括容納鋼帶的上成型腔、容納鋼網或金屬孔板的中成型腔和形成帶材基層的下成型腔，復合機頭的上、下成型腔的寬度相同且小于鋼網或金屬孔板的寬度，中成型腔的寬度與鋼網或金屬孔板的寬度相同。
文檔編號F16L9/16GK102563231SQ20121000658
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月10日 優先權日2012年1月10日
發明者何軼良 申請人:哈爾濱斯達維機械制造有限公司