專利名稱：增強型中空結構壁管材的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于工程部件之領域，尤其涉及一種用于輸送流體的管材。
背景技術：
目前用于輸送流體(氣體或液體)的管材通常為實壁管，尤以實壁塑料管材為多。
但實壁塑料管材由于其構成管壁之材料的強度、管材整體的環剛度等結構方面的問題所限，其管壁不能做得太薄，這一點對于大口徑(Φ＞200mm)的管材尤為突出，否則在管道受壓(包括正壓或負壓)情況下會導致管材之管壁變形或破損，影響使用效果，給生產的安全、穩定進行帶來隱患，對人身或設備安全造成危害。
如果增加實壁塑料管管壁的厚度，又帶來了管材整體重量增加、安裝使用不便、一次性投入費用過高、不易被用戶所接受等等諸多問題。
管材的強度通常采用環剛度來表示。
國際標準ISO對于環剛度S的定義是(參見ISO9967Annex A)S=EID3]]>其中E—材料的彈性模量，I—慣性矩，D—管環的平均直徑。
為了增強塑料管的環剛度，公告日為2004年10月20日，公告號為CN 2649902Y的中國專利中公開了一種“小口徑方型塑料管及高強度大口徑塑料管”，該小口徑方型塑料管為中空結構，管壁中嵌有金屬片或者金屬網；該大口徑塑料管由小口徑方型塑料管螺旋纏繞并聯結而成。其解決問題的思路是通過管壁中鑲嵌金屬片或者金屬網，提高管材的抗壓強度，通過增加管壁的彈性模量E來增大其環剛度S，進而達到提高管材抗壓強度的目的。
但是，由于金屬與塑料材料之間諸多性能參數的差異(如溫度收縮系數、彈性模量等)，會導致其金屬部分與塑料部分的結合強度以及接合強度之持久性出現問題；同時，金屬材料的比重較大，增加了管材的單位長度重量；此外，由于其金屬片或者金屬網嵌在小口徑方型塑料管的內邊管壁中，即金屬片或者金屬網位于高強度大口徑塑料管的內壁中，則一旦其內側管壁發生破損，其金屬材質的部件極易受到侵蝕而發生銹蝕，降低管材的整體強度，故其使用壽命較短，無法滿足管材長期使用(通常使用壽命要求50年或更長)的要求，影響管材使用的安全性。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種增強型中空結構壁管材，在保證管材之環剛度的前提下，其管材單位長度的重量更輕，耐腐蝕性能好，管材使用壽命更長，原材料消耗量低，降低了生產成本，易于為用戶所接受。
本實用新型的技術方案是提供一種增強型中空結構壁管材，包括由螺旋纏繞的方管狀小口徑管材和設置在兩相鄰方管狀小口徑管材管壁之間的粘結層構成的中空結構管壁，其方管狀小口徑管材之兩相對的管壁構成中空結構管壁的外層壁和內層壁，其特征是在方管狀小口徑管材之管壁的至少一側設置有非金屬增強層；在所述的非金屬增強層中混有、復合或設置有非金屬短纖維、非金屬長纖維絲、非金屬纖維繩、非金屬纖維網、非金屬纖維布或非金屬纖維板。
其所述的非金屬增強層設置在方管狀小口徑管材之管壁的內側、外側或兩側。
進一步地，在所述之方管狀小口徑管材的管壁中混有、復合或設置有非金屬短纖維。
在所述的粘結層中混有、復合或設置有非金屬短纖維或非金屬長纖維絲。
更進一步地，在所述中空結構管壁之外層壁的外側還可設置有加強層，其所述的加強層中混有、復合或設置有非金屬短纖維、非金屬長纖維絲、非金屬纖維繩、非金屬纖維網、非金屬纖維布或非金屬纖維帶。
與現有技術比較，本實用新型的優點是1.在中空結構壁管結構中參雜或設置非金屬增強材料，不存在銹蝕問題，既可保證管材達到較高的環剛度，又可大幅度的提高管材之使用壽命；2.采用非金屬增強材料，使得管材的彈性模量E增大，可以用較小的慣性矩I達到同等的環剛度，原材料的消耗量較少，生產成本較低，管材之單位長度的重量更輕；3.盡量使構成管材管壁的材料分布在遠離管材截面形心的位置，進一步提高了管材的慣性矩和環剛度；4.避免了因受壓力(正壓或負壓)影響或溫度變化影響使增強層與塑料脫離或分離而影響管材的壽命；5.避免了因破損或密封不好使其透水、透氣而被銹蝕，而影響強度和壽命；6.改善了抗拉伸強度等性能指標，使管材的承壓能力得到加強。
圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是圖1中A部之局部放大的結構示意圖。
圖中1為方管狀小口徑管材，2為粘結層，3為非金屬增強層，4為非金屬短纖維，5為加強層，6為加強層中的非金屬增強材料，7為粘結層中的非金屬短纖維或非金屬長纖維絲。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。
在圖1和圖2中，本增強型中空結構壁管材的管壁為由螺旋纏繞的方管狀小口徑管材1和設置在兩相鄰方管狀小口徑管材管壁之間的粘結層2構成的中空結構管壁，其方管狀小口徑管材之兩相對的管壁構成中空結構管壁的外層壁和內層壁，在方管狀小口徑管材之管壁的至少一側設置有非金屬增強層3，在非金屬增強層中混有、復合或設置有非金屬短纖維、非金屬長纖維絲、非金屬纖維繩、非金屬纖維網、非金屬纖維布或非金屬纖維板。
其非金屬增強層可設置在方管狀小口徑管材之管壁的內側、外側或兩側(圖中所示為設置在方管狀小口徑管材之管壁的外側)。
為了進一步地增強管材的環剛度，在方管狀小口徑管材的管壁中還可混有、復合或設置有非金屬短纖維4。
同樣，在粘結層中還可混有、復合或設置有非金屬短纖維或非金屬長纖維絲7。
在中空結構管壁之外層壁的外側還可設置有加強層5，其加強層中混有、復合或設置有非金屬短纖維、非金屬長纖維絲、非金屬纖維繩、非金屬纖維網、非金屬纖維布或非金屬纖維帶(圖中以非金屬長纖維絲6為例)，以更進一步地提高管材的整體性能。
上述的非金屬增強材料可以選用玻璃纖維、碳纖維、尼龍纖維、聚丙烯纖維等非金屬纖維及其采用上述纖維制成的絲、繩、網、布、板或帶。
當采用非金屬短纖維時，其非金屬短切纖維的長度可以在5μm～5mm之間，。
本實用新型通過在方管狀小口徑管材之管壁外側設置復合有非金屬增強材料的非金屬增強層，以及在方管狀小口徑管材之管壁中復合非金屬短纖維或非金屬長纖維絲，較好地改善了構成大口徑管材管壁的方管狀小口徑管材之力學性能和機械強度，其抗拉伸、抗壓能力均有較大幅度提高；在方管狀小口徑管材之管壁中復合非金屬短纖維或非金屬長纖維絲，增強了其抗剪切強度和管材管壁的整體強度；設置在管材外層壁之外側的加強層，亦進一步提高了大口徑管材管壁的整體強度；在保證管材達到較高的環剛度的前提下，管材的抗拉伸強度、抗沖擊強度以及抗斷裂強度均得到大幅度提高，達到了既要保證管材環剛度，又要減輕管材單位長度重量、減少原材料消耗量、降低生產成本、耐腐蝕性能好、保證管材使用壽命和易于被用戶接受的發明目的。
本實用新型可廣泛用于輸送各種流體的管材之領域。
權利要求1.一種增強型中空結構壁管材，包括由螺旋纏繞的方管狀小口徑管材和設置在兩相鄰方管狀小口徑管材管壁之間的粘結層構成的中空結構管壁，其方管狀小口徑管材之兩相對的管壁構成中空結構管壁的外層壁和內層壁，其特征是在方管狀小口徑管材之管壁的至少一側設置有非金屬增強層；在所述的非金屬增強層中混有、復合或設置有非金屬短纖維、非金屬長纖維絲、非金屬纖維繩、非金屬纖維網、非金屬纖維布或非金屬纖維板。
2.按照權利要求1所述的增強型中空結構壁管材，其特征是所述的非金屬增強層設置在方管狀小口徑管材之管壁的內側、外側或兩側。
3.按照權利要求1所述的增強型中空結構壁管材，其特征是在所述之方管狀小口徑管材的管壁中混有、復合或設置有非金屬短纖維。
4.按照權利要求1所述的增強型中空結構壁管材，其特征是在所述的粘結層中混有、復合或設置有非金屬短纖維或非金屬長纖維絲。
5.按照權利要求1所述的增強型中空結構壁管材，其特征是在所述中空結構管壁之外層壁的外側設置有加強層。
6.按照權利要求5所述的增強型中空結構壁管材，其特征是所述的加強層中混有、復合或設置有非金屬短纖維、非金屬長纖維絲、非金屬纖維繩、非金屬纖維網、非金屬纖維布或非金屬纖維帶。
專利摘要一種增強型中空結構壁管材，屬工程部件之領域。包括由螺旋纏繞的方管狀小口徑管材和設置在兩相鄰方管狀小口徑管材管壁之間的粘結層構成的中空結構管壁，其方管狀小口徑管材之兩相對的管壁構成中空結構管壁的外層壁和內層壁，其特征是在方管狀小口徑管材之管壁的至少一側設置有非金屬增強層；在所述的非金屬增強層中混有、復合或設置有非金屬短纖維、非金屬長纖維絲、非金屬纖維繩、非金屬纖維網、非金屬纖維布或非金屬纖維板，在方管狀小口徑管材的管壁中亦混有、復合或設置有非金屬短纖維。其管材單位長度的重量輕，耐腐蝕性能好，管材使用壽命更長，原材料消耗量低，降低了生產成本，易于為用戶所接受。可廣泛用于輸送各種流體的管材之領域。
文檔編號F16L9/18GK2867031SQ20062008071
公開日2007年2月7日 申請日期2006年1月25日 優先權日2006年1月25日
發明者李壽山, 李研 申請人:李壽山