一種壓力管結構及其制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種壓力管結構及其制造方法，結構的管壁包括內層、中間層和外層，內層為聚乙烯層，中間層為聚乙烯與玻璃纖維混合層，玻璃纖維含量為20％～40％，外層為聚乙烯層；中間層和外層由帶材螺旋纏繞而成，或內層、中間層和外層由帶材螺旋纏繞而成。方法包括安裝纏繞模具、內層涂覆、中間層涂覆、外層涂覆等步驟。本發明壓力管管壁采用三層結構，內外層增加管道柔性，中間層采用聚乙烯加玻璃纖維材料增加管道強度，滿足壓力管強度要求，可減小管道壁厚，降低制管材料消耗；壓力管中間層的玻璃纖維走向同時沿管道周向和軸向分布，對管道軸向和周向進行加強，特別是管道周向強度的加強，對增強壓力管道強度具有重要意義。
【專利說明】一種壓力管結構及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種壓力管結構，還涉及該壓力管結構的制造方法。
【背景技術】
[0002]現有飲用水壓力輸送管道主要采用混凝土管道和球墨鑄鐵管道。混凝土管道和球墨鑄鐵管道抗腐蝕性差，在腐蝕性環境下(如沿海高鹽份土壤)，使用壽命短，并且影響水質。同時，混凝土管道和球墨鑄鐵管道剛度大、柔性低，難以滿足我國大部分城市抗震設計6度以上“抗震設防烈度”的要求。
[0003]為了提高飲用水輸送管道抗腐蝕和抗震要求，出現了給水用聚乙烯管，按照國家標準GB/T 13663-2000要求，給水用聚乙烯管采用擠出成型，給水壓力l.0MPa、直徑為100mm的給水管管壁厚度為59.3mm。目前國家標準對PE給水管生產只限定在100mm以下，在現有技術條件下，PE實壁壓力管目前只做到直徑為1600_。現有壓力管結構難以滿足大口徑管或高壓管的要求。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題之一在于，提供一種壓力管結構，克服現有壓力管結構難以滿足大口徑管或高壓管的要求的缺陷。
[0005]本發明要解決的技術問題之二在于，提供一種壓力管結構制造方法，克服現有壓力管結構難以滿足大口徑管或高壓管的要求的缺陷。
[0006]本發明解決其技術問題之一所采用的技術方案是:構造一種壓力管結構，其特征在于，其管壁包括內層、中間層和外層，內層為聚乙烯層，中間層為聚乙烯與玻璃纖維混合層，玻璃纖維含量為20 %?40 %，外層為聚乙烯層；中間層和外層由帶材螺旋纏繞而成，或內層、中間層和外層由帶材螺旋纏繞而成。
[0007]在本發明的壓力管結構中，中間層由帶材多層螺旋纏繞而成，中間層中相鄰兩層的螺旋方向相反。
[0008]在本發明的壓力管結構中，所述內層厚度為I?5毫米和/或所述外層厚度為I?5暈米。
[0009]在本發明的壓力管結構中，所述中間層包括沿管道軸向和管道周向分布的玻璃纖維。
[0010]在本發明的壓力管結構中，所述玻璃纖維長度大于等于3毫米。
[0011 ] 在本發明的壓力管結構中，所述中間層玻璃纖維含量為30 %，玻璃纖維長度為4毫米。
[0012]本發明解決其技術問題之二所采用的技術方案是:提供一種壓力管結構制造方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0013]S1、根據制作管材直徑和壓力等級規格，調整涂覆纏繞加工臺兩個滾輪之間距離，選擇纏繞模具并吊裝至涂覆纏繞加工臺上，通過電機控制兩個滾輪中的主動輪旋轉，驅動纏繞模具旋轉；
[0014]S2、開啟熱風槍對纏繞模具表面進行預熱，內外層擠出機對聚乙烯料進行塑化，通過管材模具擠出聚乙烯管，然后用刀具割開，形成聚乙烯片材；調整壓輥裝置使片材粘合在預熱的纏繞模具表面進行內層涂覆，至內層需要厚度；涂覆時，內外層擠出機固定，纏繞模具在涂覆加工臺上旋轉同時作水平移動，纏繞模具每旋轉一圈水平移動一個等于片材寬度的纏繞螺距，熱風槍固定在內外層塑化擠出機機架上、與纏繞模具保持一定距離并位于涂覆片材前面；
[0015]S3、混料機混合好的聚乙烯料經自動上料機送到平行同向雙螺桿嚙合擠出機料斗中，經平行同向雙螺桿嚙合擠出機混煉塑化，玻璃纖維從側向強制輸送入料口中，按比例輸送到平行同向雙螺桿嚙合擠出機內，與塑化好的聚乙烯料熔體進行混合，保證玻璃纖維含量為20 %?40 %，玻璃纖維長度大于等于3毫米；
[0016]混合料塑化混煉好后，熔體經口模擠出管狀料，管狀料被刀具剖開，通過壓輥機構壓平，形成片材；或混合料塑化混煉好后，熔體進入單螺桿擠出機穩定擠出，經口模擠出管狀料，管狀料被刀具剖開，通過壓輥機構壓平，形成片材；
[0017]將涂覆纏繞加工臺水平移動到單螺桿擠出機旁，將片材貼合在壓力管的內層上進行涂覆纏繞，至中間層需要厚度；中間層相鄰兩涂覆層之間的螺旋方向相反；
[0018]S4、將涂覆纏繞加工臺水平移動到內外層擠出機旁，與涂覆內層相同，調整壓輥裝置使聚乙烯片材粘合在中間層表面進行外層的涂覆，至外層需要厚度。
[0019]在本發明的壓力管結構制造方法中，所述內層厚度為I?5毫米和/或所述外層厚度為I?5毫米。
[0020]在本發明的壓力管結構制造方法中，步驟S3中，所述混合料塑化混煉好后，熔體經旋轉模具擠出管狀料，管狀料被刀具剖開，通過壓輥機構壓平，形成片材；或混合料塑化混煉好后，熔體進入單螺桿擠出機穩定擠出，經旋轉模具擠出管狀料，管狀料被刀具剖開，通過壓輥機構壓平，形成片材；所述旋轉模具包括旋轉口模和旋轉芯棒、連接旋轉口模的鏈輪和連接旋轉芯棒的鏈輪。
[0021]在本發明的壓力管結構制造方法中，所述中間層玻璃纖維含量為30%，玻璃纖維長度為4暈米。
[0022]實施本發明的壓力管結構及其制造方法，與現有技術比較，其有益效果是:
[0023]1、壓力管管壁采用三層結構，內外層增加管道柔性，中間層采用聚乙烯加玻璃纖維材料增加管道強度，滿足壓力管強度要求，可減小管道壁厚，降低制管材料消耗；
[0024]2、壓力管中間層的玻璃纖維走向同時沿管道周向和軸向分布，對管道軸向和周向進行加強，特別是管道周向強度的加強，對增強壓力管道強度具有重要意義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明壓力管結構的剖面圖。
[0026]圖2是本發明壓力管結構的局部剖面圖。
[0027]圖3是本發明壓力管結構制造方法中旋轉模具的立體圖。
[0028]圖4是本發明壓力管結構制造方法中平行同向雙螺桿嚙合擠出機的主視圖。
[0029]圖5是本發明壓力管結構制造方法中中間層的涂敷示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
[0031]如圖1、圖2所示，本發明的壓力管結構10為管壁包括內層13、中間層12和外層11，內層13為聚乙稀層(PE(Polyethylene)層)，中間層12為聚乙稀與玻璃纖維混合層(PE+GF (Polyethylene+Glassfiber)層)，其中，玻璃纖維的含量為20 %?40 %，外層11為聚乙烯層(PE層)；中間層12和外層11采用帶材螺旋纏繞而成，內層13可以采用帶材螺旋纏繞而成，也可以采用模具擠出成型而成。
[0032]內層13與外層11主要為管道提供柔性，滿足抗震要求，并保證所輸送水的質量，通常內層13的厚度取I?5毫米，外層11的厚度取I?5毫米。在其他實施例中，內層13與外層11的厚度也可根據需要在上述取值范圍之外確定。
[0033]中間層12是管道的加強層，厚度根據管道強度確定，通常較厚，一般由帶材多層螺旋纏繞而成。為了提高中間層12的強度，通常中間層12中相鄰兩層的螺旋方向取相反方向。當然，中間層12中相鄰兩層的螺旋方向取相同方向，也能夠實現本發明目的。
[0034]為了進一步提高管道強度，使中間層12中的玻璃纖維的纖維走向包括沿管道軸向和管道周向分布，這樣，可使管道在軸向和周向兩個方向均得到加強，特別是在管道周向方向，可大大提高管道的圓周周向強度。
[0035]為了保證玻璃纖維的加強效果，保證玻璃纖維長度大于等于3毫米。當然，不限定玻璃纖維的纖維長度，也能夠實現本發明目的。
[0036]中間層12優選玻璃纖維含量為30%，玻璃纖維長度為4毫米。
[0037]如圖3至圖5所示，本發明的壓力管結構制造方法包括如下步驟:
[0038]第一步，根據制作管材直徑和壓力等級規格，調整涂覆纏繞加工臺(圖中未示出)兩個滾輪之間距離，選擇纏繞模具100并吊裝至涂覆纏繞加工臺上，通過電機控制兩個滾輪中的主動輪旋轉，驅動纏繞模具100旋轉。
[0039]第二步，開啟熱風槍(圖中未示出)對纏繞模具100表面進行預熱，內外層擠出機(圖中未示出)對聚乙烯料進行塑化，通過管材模具(圖中未示出)擠出聚乙烯管，然后用刀具割開，形成聚乙烯片材；調整壓輥裝置使片材粘合在預熱的纏繞模具100表面進行內層13的涂覆，至內層需要厚度(根據需要，可單層涂覆也可多層涂覆)；涂覆時，內外層擠出機固定，纏繞模具100在涂覆加工臺上旋轉同時作水平移動，纏繞模具100每旋轉一圈水平移動一個等于片材寬度的纏繞螺距，熱風槍固定在內外層塑化擠出機機架(圖中未示出)上、與纏繞模具100保持一定距離并位于涂覆片材前面。
[0040]第三步，混料機(圖中未示出)混合好的聚乙烯料(包括粘合劑)經自動上料機(圖中未示出)送到平行同向雙螺桿嚙合擠出機30的料斗31中，經平行同向雙螺桿嚙合擠出機30混煉塑化，玻璃纖維從平行同向雙螺桿嚙合擠出機30的料斗32從側向強制輸送入料口中，按比例輸送到平行同向雙螺桿嚙合擠出機30內，與塑化好的聚乙烯料熔體進行混合，保證玻璃纖維含量為20 %?40 %，玻璃纖維長度大于等于3毫米；混合料塑化混煉好后，熔體進入單螺桿擠出機40，經口模擠出管狀料，管狀料被刀具剖開，通過壓輥機構壓平，形成片材；將涂覆纏繞加工臺水平移動到單螺桿擠出機40旁，將片材貼合在壓力管的內層13上進行涂覆纏繞，至中間層需要厚度；中間層12中相鄰兩涂覆層121、122之間的螺旋方向可以相反、也可以相同。用于擠出管狀料的口模是現有設備。
[0041 ] 在其他實施例中，混合料塑化混煉好后，熔體可以不經單螺桿擠出機，直接由平行同向雙螺桿嚙合擠出機30經口模擠出管狀料，管狀料被刀具剖開，通過壓輥機構壓平，形成片材，也能夠實現本發明目的。
[0042]第四步，將涂覆纏繞加工臺水平移動到內外層擠出機旁，與涂覆內層13相同，調整壓輥裝置使聚乙烯片材粘合在中間層12表面進行外層涂覆，至外層需要厚度(根據需要，可單層涂覆也可多層涂覆)。
[0043]壓力管結構的內層13厚度通常取I?5毫米、外層11厚度通常取I?5毫米。在其他實施例中，內層13與外層11的厚度也可根據需要在上述取值范圍之外確定。
[0044]在步驟三中，為了實現中間層12中的玻璃纖維的纖維走向包括沿管道軸向和管道周向分布的玻璃纖維，在熔體進入單螺桿擠出機擠出，再經旋轉模具20擠出管狀料。旋轉模具20為現有設備，包括旋轉口模23和旋轉芯棒22、連接旋轉口模23的鏈輪24和連接旋轉芯棒22的鏈輪21，鏈輪21、24受驅動帶動旋轉芯棒22和旋轉口模23相互轉動，使進入旋轉模具20的熔體既作旋轉運動又作軸向移動，從而使熔體內的玻璃纖維的纖維走向既產生沿管道周向的纖維走向分布、又產生沿管道軸向的纖維走向分布，對管道周向和軸向同時進行加強。
[0045]優選中間層玻璃纖維含量為30%，玻璃纖維長度為4毫米。
【權利要求】
1.一種壓力管結構，其特征在于，其管壁包括內層、中間層和外層，內層為聚乙烯層，中間層為聚乙烯與玻璃纖維混合層，玻璃纖維含量為20%?40%，外層為聚乙烯層；中間層和外層由帶材螺旋纏繞而成，或內層、中間層和外層由帶材螺旋纏繞而成。
2.如權利要求1所述的壓力管結構，其特征在于，中間層由帶材多層螺旋纏繞而成，中間層中相鄰兩層的螺旋方向相反。
3.如權利要求1所述的壓力管結構，其特征在于，所述內層厚度為I?5毫米和/或所述外層厚度為I?5毫米。
4.如權利要求1至3之一所述的壓力管結構，其特征在于，所述中間層包括沿管道軸向和管道周向分布的玻璃纖維。
5.如權利要求4所述的壓力管結構，其特征在于，所述玻璃纖維長度大于等于3毫米。
6.如權利要求5所述的壓力管結構，其特征在于，所述中間層玻璃纖維含量為30%，玻璃纖維長度為4毫米。
7.—種壓力管結構制造方法，其特征在于，包括如下步驟: 51、根據制作管材直徑和壓力等級規格，調整涂覆纏繞加工臺兩個滾輪之間距離，選擇纏繞模具并吊裝至涂覆纏繞加工臺上，通過電機控制兩個滾輪中的主動輪旋轉，驅動纏繞模具旋轉； 52、開啟熱風槍對纏繞模具表面進行預熱，內外層擠出機對聚乙烯料進行塑化，通過管材模具擠出聚乙烯管，然后用刀具割開，形成聚乙烯片材；調整壓輥裝置使片材粘合在預熱的纏繞模具表面進行內層涂覆，至內層需要厚度；涂覆時，內外層擠出機固定，纏繞模具在涂覆加工臺上旋轉同時作水平移動，纏繞模具每旋轉一圈水平移動一個等于片材寬度的纏繞螺距，熱風槍固定在內外層塑化擠出機機架上、與纏繞模具保持一定距離并位于涂覆片材前面； 53、混料機混合好的聚乙烯料經自動上料機送到平行同向雙螺桿嚙合擠出機料斗中，經平行同向雙螺桿嚙合擠出機混煉塑化，玻璃纖維從側向強制輸送入料口中，按比例輸送到平行同向雙螺桿嚙合擠出機內，與塑化好的聚乙烯料熔體進行混合，保證玻璃纖維含量為20 %?40 %，玻璃纖維長度大于等于3毫米； 混合料塑化混煉好后，熔體經口模擠出管狀料，管狀料被刀具剖開，通過壓輥機構壓平，形成片材；或混合料塑化混煉好后，熔體進入單螺桿擠出機穩定擠出，經口模擠出管狀料，管狀料被刀具剖開，通過壓輥機構壓平，形成片材； 將涂覆纏繞加工臺水平移動到單螺桿擠出機旁，將片材貼合在壓力管的內層上進行涂覆纏繞，至中間層需要厚度；中間層相鄰兩涂覆層之間的螺旋方向相反； 54、將涂覆纏繞加工臺水平移動到內外層擠出機旁，與涂覆內層相同，調整壓輥裝置使聚乙烯片材粘合在中間層表面進行外層的涂覆，至外層需要厚度。
8.如權利要求7所述的壓力管結構方法，其特征在于，所述內層厚度為I?5毫米和/或所述外層厚度為I?5毫米。
9.如權利要求7或8所述的壓力管結構方法，其特征在于，步驟S3中，所述混合料塑化混煉好后，熔體經旋轉模具擠出管狀料，管狀料被刀具剖開，通過壓輥機構壓平，形成片材；或混合料塑化混煉好后，熔體進入單螺桿擠出機穩定擠出，經旋轉模具擠出管狀料，管狀料被刀具剖開，通過壓輥機構壓平，形成片材；所述旋轉模具包括旋轉口模和旋轉芯棒、連接旋轉口模的鏈輪和連接旋轉芯棒的鏈輪。
10.如權利要求9所述的壓力管結構方法，其特征在于，所述中間層玻璃纖維含量為30%，玻璃纖維長度為4毫米。
【文檔編號】F16L9/16GK104500867SQ201410749253
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月9日 優先權日:2014年12月9日
【發明者】鄭能歡, 王亞輝, 占國榮, 許佳潤, 劉金龍, 朱曙光 申請人:華瀚管道系統科技有限公司