螺旋纏繞式管及其製造方法

2023-07-08 04:49:16

專利名稱：螺旋纏繞式管及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種螺旋纏繞式熱塑性管及其製造方法和設備。
現有技術已知的方法有利用繞成螺旋線狀並且彼此重疊起來的型材製造螺旋纏繞式熱塑性管。已知的方法還有利用螺旋形空心型面(profiles)來製造螺旋纏繞式熱塑性管。
排水用的螺旋纏繞式管或此處所述的這種熱塑性管可以方便地用作例如大型管道系統的檢修孔，或者用作例如停車場和機場的通風管。
螺旋纏繞式熱塑性管的一個優點是，它們的製造方法所需的投資成本比其它製造方法低，因此這種管子可以進行小批量生產而仍可以保持贏利。
歐洲專利說明書EP-0 429 506 B1中描述了一種利用熱塑性空心型面製造的螺旋纏繞式管，通過加入型面之間的某種材料而將其焊接在一起形成管子。專利EP-0 429 506 B1中的螺旋纏繞式管存在的一個問題是，從洩漏方面來看，它對焊縫中的缺陷非常敏感。只要焊縫的一個位置處有毛孔或者其它缺陷，就會發生洩漏。由於焊縫只有在管子投入使用時產生的應力作用下才可會破裂，因而焊縫中的這些缺陷也難以在交付前進行的密封試驗中進行檢測。
一種解決專利EP-0 429 506 B1中所述這種管子中存在的上述密封問題的已知方法如歐洲專利說明書EP-0 333 061 B1中所述。根據該專利說明書，空心型面成螺旋形地纏繞在一個常規非螺旋纏繞式熱塑性管上。由於熱塑性內管中沒有任何焊縫，因此所製得的密封管能夠保持密封性，而不管螺旋纏繞式空心型面之間的焊縫中存在的任何微小缺陷。然而，專利EP-0 333 061 B1的管子的一個缺點是，由於增加了為取得良好的利潤率本身就需要進行大批量生產的常規型內管，因此螺旋纏繞式熱塑性管所實現的低投資成本的所帶來的利益就會部分損失。
一種用於製造此處所討論的這種螺旋纏繞式熱塑性管的方法如芬蘭專利申請No.921967中所述。在該專利申請書中描述了一種焊接方法，利用這種方法，在用熱空氣將待要焊接在一起的型面表面加熱至所需溫度的同時，將矩形橫截面的熱塑性空心型面成螺旋形地纏繞在一個焊接鼓筒上，然後通過位於緊靠焊接位置附近的擠壓機噴嘴將焊接材料沿著沿型面表面的每個邊緣的兩個焊道擠壓至加熱過的型面表面上。隨後，利用位於焊接鼓筒附近的壓輥將覆蓋著焊接材料的空心型面型材壓在一起，從而在鄰接的空心型面圈之間形成雙層縫。芬蘭專利申請No.921967的方法的一個缺點是它需要一個結構複雜因而價格昂貴的擠壓機噴嘴，以便能夠在緊靠於將型面焊接在一起的焊接位置之前的狹小空間內將所需的焊接材料噴放至恰當的位置上。這種方法的另一個缺點是，由於彼此靠著的型面表面並沒有全部相互焊接在一起，因而在鄰接的空心型面圈之間形成的雙層縫增大了管子中發生洩漏的危險性。
在本發明的一個有利的實施方案中，擠壓臺與所述鼓筒隔開一定距離。有利的是，管子型面是橫截面為矩形或菱形的擠壓空心型面。
根據本發明的方法的另一個有利的實施方案，將一層熱塑性材料的帶狀密封薄膜成螺旋形地纏繞在鼓筒與螺旋纏繞式型面之間，從而使得密封薄膜覆蓋著在螺旋纏繞過程中在型面之間形成的焊縫。
優選地，多層所述密封薄膜成螺旋形地纏繞在鼓筒與螺旋纏繞式型面之間。層數可以在兩層到六層之間，優選為四層。
有利的是，在螺旋纏繞過程中，通過利用緊靠在所述鼓筒附近的加熱設備將密封薄膜加熱到焊接溫度，從而將密封薄膜焊接到型面型材的朝向管子中心的這些表面上。本發明還包括一種用於根據上述本發明的方法生產螺旋纏繞式熱塑性管的設備。特別是，這種設備的特徵在於擠壓臺包括一個擠壓機和一個十字頭，其中擠壓機的進給方向相對於型面的進給方向成一定角度，而十字頭包括一個適用於將材料覆蓋於型面的整個外表面上的擠壓工具。在本發明的一個有利的實施方案中，擠壓機的進給方向基本與型面的進給方向成直角。
本發明還包括一種根據所述的方法生產的螺旋纏繞式熱塑性管。這種管子包括一個成螺旋形纏繞的型面(優選橫截面為矩形或菱形的擠壓製得的空心型面)，其中管子的型面的螺旋圈通過焊縫連接在一起。另外，特別是，這種管子的特徵在於焊縫覆蓋著型面的全部鄰接邊緣表面，並且一個成螺旋形纏繞的帶狀密封薄膜貼靠在型面的朝向管子中心的那些表面上，從而密封薄膜覆蓋著型面之間的焊縫。
密封薄膜優選地焊接於型面的朝向管子中心的那些表面上。在螺旋纏繞式管的縱向上，密封薄膜的寬度優選地大於或等於型面的寬度。
本發明的其它實施方案和特徵在對優選實施方案的以下描述中和所附權利要求中進行描述。
總之，本發明使得可以比已知的現有技術以更加節省成本的方式生產螺旋纏繞式熱塑性管。
圖8所示為與圖7相似的剖面圖，但是其中有四層密封薄膜覆蓋在型面上。
型面2利用一個牽拉裝置27從存儲捲筒25上拉出，在所示的實例中，牽拉裝置27包括兩個傳送帶28、29，型面2從這兩個傳送帶28、29之間沿進給方向24送進至擠壓臺20。擠壓臺20包括一個常規型擠壓機22，根據本發明，擠壓機22的進給方向23基本上與型面2的進給方向24成直角。擠壓機22帶有一個十字頭25。圖3示出了包括於所述十字頭25中的擠壓工具26。圖3中所示的視圖為沿

圖1中的直線III-III剖開的擠壓工具26的概略剖面圖。擠壓工具26具有一個通道32，型面2沿進給方向24通過該通道32。通道32的尺寸大小使得當型面2通過工具26時，在型面2周圍形成一個槽道33。
型面2在工具通道32中的位置通過定位裝置(圖中未示出)按照已知的方法非常精確地進行調節，從而使得槽道33的寬度、即型面2的外表面14與通道32的壁34之間的距離在環繞著型面2的方向上保持相同。在型面2通過工具26送進時，熱塑性塑料沿箭頭36所指的方向從擠壓機22中擠出，通過輸送管道37進入環繞著型面2形成的槽道33，從而使得型面2的整個外表面14即其整個周邊4覆蓋有一個可焊熱塑性材料外層。因此這個外層的寬度與圖3中的槽道33的寬度一致，在圖5至8中用參考數字3標明，可以看得非常清楚。外層3可以包括與型面2相同種類的熱塑性材料，或者可以包括具有適用性能的其它熱塑性塑料。例如，外層3的材料可以根據可焊性和耐磨性最佳的角度來選擇，而型面2的材料則可以根據使得管子1的環向剛性最佳的角度來選擇。從圖2中可以看出，擠壓機22的進給方向23相對於型面2的進給方向24成一定角度。在圖中所示的優選實施方案中，擠壓機22的進給方向23也是基本上與型面2的進給方向24成直角。
在擠壓臺20中的型面2已經覆蓋上可焊熱塑性材料外層3之後，它就按螺旋圈5、6纏繞在轉筒30上以便形成管子1。當型面2到達鼓筒30時，它仍然保持著從擠壓臺20中帶來的溫度，從而使熱塑性材料保持可焊。型面2的剛剛纏繞在鼓筒30上的那部分、即最新纏繞的螺旋圈5焊接到處於型面2的最靠近所述最新纏繞的螺旋圈5的螺旋圈6的那部分上，並使得沿著型面2的整個鄰接邊緣表面上都會形成焊縫7。應當指出，在接觸時，螺旋圈5、6之間的焊縫7在邊緣表面8之間就會直接產生，因為上文中已經提到，型面2的外層3仍然保持著從擠壓臺20帶來的焊接溫度。因此就不需向焊縫7中加入焊接材料。
圖4所示為本發明的一個螺旋纏繞式熱塑性管。管子被剖開以便示出型面2的橫截面。
從圖1和圖2中可以看出，擠壓臺20與所述鼓筒30隔開一定距離。從圖1中可以看出，鼓筒30沿著箭頭39所示的方向繞軸38轉動。
在本發明的一個優選實施方案中，一層熱塑性材料的帶狀密封薄膜9成螺旋形地纏繞在鼓筒30與螺旋纏繞式型面2之間，從而使得密封薄膜9覆蓋著在螺旋纏繞過程中在型面2之間形成的焊縫7。密封薄膜從一個繞軸41轉動的存儲捲筒40送進到鼓筒30。然而，在另一個實施方案中(圖中未示出)，密封薄膜9可以直接從生產它的工作檯上送進。密封薄膜9的材料優選採用針對型面2提到的熱塑性材料中的一種。
在這個優選實施方案中，在螺旋纏繞過程中，通過利用緊靠在所述鼓筒30附近的加熱裝置35將密封薄膜9加熱到焊接溫度，從而將密封薄膜9焊接到型面2的朝向管子1中心的那些表面13上。加熱裝置35如圖1中所示，在該實例中，它包括一個用於將熱空氣向外吹向密封薄膜9的噴嘴42。熱空氣在圖中用波狀線43示意性地標明。在所示的實例中，噴嘴42還將熱空氣吹向鼓筒30以便對鼓筒30進行預熱。在另外的實施方案(圖中未示出)中，加熱裝置35可以不用熱空氣來加熱密封薄膜9，而是利用微波、紅外加熱或常規加熱元件進行加熱。
圖5所示為管子1的壁的一部分的剖面圖。根據上文所述，密封薄膜9位於型面2的朝向管子1中心的那些表面13上。管子1的中心在圖中並未示出，但認為是處在圖的下邊緣的下方。從圖中還可以看出，優選實施方案中的密封薄膜9成螺旋形地纏繞在型面2的朝向管子1中心的那些表面13上，並且使得鄰接的螺旋圈11、12在一個重疊部分15處部分彼此重疊在一起。重疊部分提供了防止洩漏的雙重保證，因為如上所述，密封薄膜9還覆蓋在型面2之間的焊縫7上。
然而，圖6示出了另一個實施方案，其中密封薄膜9的鄰接螺旋圈11、12沿邊界線16彼此抵靠而沒有相互重疊。
帶狀密封薄膜9的厚度介於0.1毫米至0.5毫米之間，優選為0.2毫米。由於密封薄膜9與型面2沿管子1徑向的高度相比非常薄，因此在鼓筒30與螺旋纏繞式型面2之間優選地纏繞著所述密封薄膜9的多個層10。層10的數目優選地介於二到六層之間，在一個優選實施方案中，有四層10的密封薄膜9成螺旋形地纏繞在鼓筒30與型面2之間。圖8示出了帶有四層10的密封薄膜9的管子1。如圖中所示，密封薄膜9的不同螺旋圈之間的邊界線16的位置使得不同層10之間彼此重疊。
在螺旋纏繞式管1的縱向上，密封薄膜9的寬度大於或等於型面2的寬度。從圖5、6、7、和8中可以看出其比值。圖7所示為管壁的剖面圖，其中，在一個實施方案中，在螺旋纏繞式管1的縱向上，密封薄膜9的寬度為型面的寬度的四倍。
本發明並不限於上文中所述和附圖中所示的實施方案，而是可以在所附權利要求的範圍內進行各種變化。例如，型面2可以直接從製造它的擠壓臺上送進，而不是如圖1中所示的從存儲捲筒25上送進。當然也可以選用除了所述熱塑性材料之外的其它熱塑性材料。
權利要求
1.用於製造螺旋纏繞式熱塑性管(1)的方法，其特徵在於以下步驟-通過一個擠壓臺(20)送進柔性的、細長的型面(2)，在所述擠壓臺(20)中，在加熱該型面的同時，將一個可焊的熱塑性材料外層(3)沿其整個周邊(4)覆蓋於該型面(2)上；然後-將型面(2)按螺旋圈(5、6)纏繞在一個轉筒(30)上以便形成管子(1)，同時來自擠壓臺(20)的所述外層(3)保持著使熱塑性材料可焊的溫度，最後纏繞的螺旋圈(5)的型面(2)被焊接到下一個螺旋圈(6)的型面(2)上，從而使得沿型面(2)的所有鄰接邊緣表面(8)都形成焊縫(7)。
2.權利要求1的方法，其特徵在於擠壓臺(20)與所述鼓筒(30)隔開一定距離。
3.權利要求1或2的方法，其特徵在於型面(2)是橫截面為矩形或菱形的擠壓空心型面。
4.上述權利要求中一項或多項的方法，其特徵在於熱塑性材料的帶狀密封薄膜(9)成螺旋形地纏繞在鼓筒(30)與螺旋纏繞式型面(2)之間，從而使得密封薄膜(9)覆蓋著在螺旋纏繞過程中在型面(2)之間形成的焊縫(7)。
5.權利要求4的方法，其特徵在於多層(10)的所述密封薄膜(9)成螺旋形地纏繞在鼓筒(30)與螺旋纏繞式型面(2)之間。
6.權利要求5的方法，其特徵在於兩到六層(10)的密封薄膜(9)成螺旋形地纏繞在鼓筒(30)與螺旋纏繞式型面(2)之間。
7.權利要求5或6的方法，其特徵在於四層(10)的密封薄膜(9)成螺旋形地纏繞在鼓筒(30)與螺旋纏繞式型面(2)之間。
8.權利要求5、6或7的方法，其特徵在於密封薄膜(9)成螺旋形纏繞，從而使得鄰接的螺旋圈(11、12)部分相互重疊在一起。
9.權利要求4的方法，其特徵在於通過利用緊靠在所述鼓筒(30)附近的加熱設備(35)將密封薄膜(9)加熱到焊接溫度，從而將所述密封薄膜(9)焊接到型面(2)的朝向管子(1)中心的那些表面上。
10.用於根據上述權利要求中的一項或多項的方法生產螺旋纏繞式熱塑性管(1)的設備，其特徵在於所述擠壓臺(20)包括一個擠壓機(20)和一個十字頭(25)，其中擠壓機(22)的進給方向(23)相對於型面(2)的進給方向(24)成一定角度，而十字頭(25)包括一個適用於將材料覆蓋於型面的整個外表面(14)上的擠壓工具(26)。
11.權利要求10的用於生產螺旋纏繞式熱塑性管的設備，其特徵在於擠壓機(22)的進給方向(23)基本上與型面(2)的進給方向(24)成直角。
12.包括一個螺旋纏繞式型面的螺旋纏繞式熱塑性管(2)，其中管子型面(2)的螺旋圈(5、6)通過焊縫(7)連接在一起，其特徵在於-所述焊縫(7)覆蓋著型面(2)的全部鄰接邊緣表面(15)；-一個成螺旋形纏繞的帶狀密封薄膜(9)貼靠在型面(2)的朝向管子(1)中心的那些表面(13)上，從而使密封薄膜(9)覆蓋在型面(2)之間的焊縫(7)上。
13.權利要求12的螺旋纏繞式熱塑性管(2)，其特徵在於密封薄膜(9)焊接於型面(2)的朝向管子(1)中心的那些表面(13)上。
14.權利要求12的螺旋纏繞式熱塑性管(1)，其特徵在於在螺旋纏繞式管的縱向上，帶狀密封薄膜(9)的寬度大於或等於型面(2)的寬度。
15.權利要求12的螺旋纏繞式熱塑性管(1)，其特徵在於在螺旋纏繞式管(1)的縱向上，帶狀密封薄膜(9)的寬度為型面(2)寬度的四倍。
16.權利要求12至15中一項或多項的螺旋纏繞式熱塑性管(1)，其特徵在於多層(10)的所述密封薄膜(9)成螺旋形地纏繞在鼓筒(30)與螺旋纏繞式型面(2)之間。
17.權利要求16的螺旋纏繞式熱塑性管(1)，其特徵在於兩到六層(10)的密封薄膜(9)成螺旋形地纏繞在鼓筒(30)與螺旋纏繞式型面(2)之間。
18.權利要求16或17的螺旋纏繞式熱塑性管(1)，其特徵在於四層(10)的密封薄膜(9)成螺旋形地纏繞在鼓筒(30)與螺旋纏繞式型面(2)之間。
19.權利要求12至18中的一項或多項的螺旋纏繞式熱塑性管(1)，其特徵在於帶狀密封薄膜(9)成螺旋形地纏繞，從而使得鄰接的螺旋圈(11、12)部分相互重疊在一起。
20.權利要求12至19中一項或多項的螺旋纏繞式熱塑性管(1)，其特徵在於帶狀密封薄膜(9)的厚度介於0.1毫米至0.5毫米之間。
21.權利要求20的螺旋纏繞式熱塑性管(1)，其特徵在於帶狀密封薄膜(9)的厚度為0.2毫米。
22.權利要求12至21中一項或多項的螺旋纏繞式熱塑性管(1)，其特徵在於型面(2)包括橫截面為矩形或菱形的擠壓空心型面。
全文摘要
本發明涉及一種螺旋纏繞式熱塑性管及其製造方法和設備。本發明的方法的特徵在於以下步驟:通過一個擠壓臺(20)送進柔性的、細長的型面(2),在所述擠壓臺(20)中,型面沿其整個周邊(4)覆蓋有一個可焊的熱塑性材料外層(3);隨後,將型面(2)按螺旋圈(5、6)纏繞在一個轉筒(30)上以便形成管子(1),同時來自擠壓臺的所述外層(3)保持著使熱塑性材料可焊的溫度,最後纏繞的螺旋圈(5)的型面(2)被焊接到下一個螺旋圈(6)的型面(2)上,從而使得沿型面(2)的所有鄰接邊緣表面(8)都形成焊縫(7)。
文檔編號B29L9/00GK1329539SQ9981397
公開日2002年1月2日 申請日期1999年11月29日 優先權日1998年12月1日
發明者F·福塞爾, E·赫爾瑟, J·耶爾文基萊 申請人:尤波諾爾創新公司