鋼骨架增強複合聚合物管道接頭及其製造方法
2023-07-06 20:09:26 1
專利名稱：鋼骨架增強複合聚合物管道接頭及其製造方法
技術領域：
本發明與塑料管道接頭有關，特別與鋼骨架增強複合聚合物管道接頭及其製造方法有關。
背景技術：
以有孔洞的筒形鋼骨架作為管壁中的增強體生產的鋼骨架增強複合物管材，已在工程應用中成為重要的複合管道，這種管道比金屬管道有好的防腐性能和衛生性能及更高的輸送效率，比純聚合物管有更好的強度和耐壓能力，由於承壓能力要求高，不能使用方便熔融連接的純聚合物管件，必須使用鋼骨架增強複合聚合物管件，特別是有孔洞的鋼骨架增強的聚合物管件，這類管件既有較高承壓能力，又有與管材同等的內外防腐能力和方便的熔融連接性能，但以前的鋼骨架增強複合聚合物管件結構均是用帶孔洞的鋼板或鋼絲纏繞焊接形成與管體形狀相似的筒形鋼骨架後再放到注塑機複合擠出聚合物形成管壁，筒形鋼骨架焊接複雜，注塑複合後外露部分金屬定位釘易鏽蝕損壞，製造難度大，特別是製造大口徑管件，需投資配置大型注塑機和模具，生產成本很高，另外，由於骨架是鋼板和鋼絲焊接成形的骨架，不能再熱彎變形，製成的管道其鋼骨架更不可能隨聚合物連續體熱彎變形，所以大於φ315直徑的彎頭管件無法用連續體與有孔骨架來生產和成型，並且以往的鋼骨架增強複合聚合物管件與其它設備或管道連接是用結構複雜而龐大的有孔法蘭或有斜坡凸臺的法蘭，通過有孔法蘭或有凸臺的法蘭，實現與各種設備和管件甚至非標準件的連接。
發明內容
本發明的目的是為了克服以上不足，提供一種承壓能力高、能夠熱彎成型的由螺旋纏繞鋼絲增強複合塑料管材製成的並能用安全、可靠的電熱融熔方式與管材連接的鋼骨架增強複合聚合物管道接頭。
本發明的另一個目的是提供一種鋼骨架增強複合聚合物管道接頭的製造方法。
本發明的目的是這樣來實現的本發明鋼骨架增強複合聚合物管道接頭，包括管件體，管件體由聚合物內層壁、在聚合物內層壁上纏繞至少一層由左、右螺旋交叉纏繞形成網格的增加強度的鋼絲骨架和聚合物外層壁構成，左、右螺旋交叉纏繞鋼絲之間、鋼絲骨架與聚合物內、外層壁之間通過對聚烯烴與金屬表面有特別粘結性能的粘結劑或粘結劑與聚合物的共混物相互牢固粘結在一起，埠內壁周向布設有螺旋環狀的電加熱絲，電加熱絲有正極和負極以軸向或徑向的方式引出與管件體上的接線柱連接，鋼絲層之間不焊接，增加鋼絲層數，可提高管道接頭承壓能力，鋼絲骨架內外表面有粘結劑層或粘結劑與聚合物的共混物的複合物層，鋼絲骨架表面通過粘結劑或粘結劑與聚合物的共混物增加了複合物層，可以使鋼絲骨架表面與聚合物表面牢牢複合在一起成為真正意義上的複合材料，可以更加增強管件的承壓能力，特別是管件的軸向抗拉力強度的提高，也可以增加與管材的連接強度，管件埠內壁周向布設有螺旋環狀的電加熱絲，使該管件與管材的連接更方便和可靠。該管件中鋼絲骨架沒有焊接結構，在聚合物連續體內通過粘結劑相互牢固粘結，因此通過加熱可將其任意變形彎曲形成各種角度的彎頭，聚合物連續管件體為交聯聚乙烯或矽烷交聯聚乙烯或非交聯耐高溫聚乙烯製成，採用交聯聚乙烯或矽烷交聯聚乙烯或非交聯耐高溫聚乙烯，可以將此類管道用於較高溫度領域和更寬的工程領域，有更高價值的應用。
上述的管件體聚合物內、外層壁之間通過粘結劑或粘結劑與聚合物的共混物相互牢固粘結或熔融複合在一起.，使鋼絲骨架、內、外層聚合物牢牢複合在一起成為真正意義上的複合管件。
上述的管件體埠內壁周向布設的螺旋環狀的電加熱絲外周包覆有對聚烯烴與金屬表面有特別粘結性能的粘結劑層或粘結劑與聚合物的共混物的複合層，電熱絲有此複合層可以將電熱絲與聚合物連續體和管材的連續體更好的熔接為一體，可以防止腐蝕性介質在高壓力時隨電熱絲與聚合物複合的界面滲漏，若管材與管件的聚合物材料有差異時，可以通過選擇粘結劑與聚合物混合物來實現和改善熔接性能，可以擴大鋼骨架增強複合管的工程應用範圍。
上述的管件體形狀為彎頭，管件體是由螺旋纏繞鋼絲增強複合塑料管材加熱後至使聚合物可以熱變形且未焊接的鋼絲網格可以在連續體中滑動變形彎曲後冷卻定型而成，彎曲後外側鋼絲交叉網格間隔大於內側的鋼絲交叉網格間隔。
上述的管道接頭彎曲角度在0～180°之間，管道接頭總長為0.1～10米，10米長的管道彎頭是過去傳統的鋼骨架增強複合聚合物管道接頭根本做不到的，並可根據施工現場需要而彎曲，彎曲後外側鋼絲交叉網格間隔較大、而內側的鋼絲交叉網格間隔較小。
上述的粘結劑是乙烯-馬來酸酐接枝共聚物或丙烯-馬來酸酐接枝共聚物。
上述的粘結劑是乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)或乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物(EMAA)。
本發明鋼骨架增強複合聚合物管道接頭的製造方法是在擠出機擠出的管道接頭的聚合物內層壁上用鋼絲纏繞機構螺旋纏繞由至少一層左、右螺旋交叉纏繞形成網格的增加強度的鋼絲骨架，在鋼絲骨架表面塗覆一層粘結劑，用另至少一臺擠出機機構在纏有鋼絲的內層壁上擠出複合聚合物形成管道接頭的外層壁，兩端切割平整，可用聚合物封閉切割的斷面，再用電加熱絲布線裝置先對接頭埠內孔修圓，用切槽刀頭在修圓的內孔表面作螺旋翻槽運動，電加熱絲隨刀頭的運動被埋入槽底，再用切槽刀頭的后角圓凸部分將翻起的塑料壓平整，將電加熱絲蓋上，電加熱絲的兩端與基體上的接線柱連接，從而製得帶有電熱絲的鋼骨架增強複合聚合物管道接頭。
上述的方法中，在纏有鋼絲的內層壁上擠出複合聚合物形成管道接頭的外層壁，外層壁是由兩層構成，其內層是粘結劑層，將鋼絲骨架包覆並粘結，同時將外層壁與內層壁外表面粘結或熔接在一起，粘結劑層是乙烯-馬來酸酐接枝共聚物或丙烯-馬來酸酐接枝共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)或乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物(EMAA)或EVA及其與聚合物的共混物。
上述的方法中，為了保證鋼絲與內外層壁的連續體有很好的結合強度，鋼絲纏繞前對其表面用乙烯-馬來酸酐接枝共聚物或丙烯-馬來酸酐接枝共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)或乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物(EMAA)組成的乳化液或粘結膜或粘結粉浸塗或噴塗或塗覆一層粘結劑。
上述的方法中，為了保證內外層壁之間有很好的結合強度，在擠出管道接頭的聚合物內層壁時同時在其表面共擠出一層由乙烯-馬來酸酐接枝共聚物或丙烯-馬來酸酐接枝共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)或乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物(EMAA)或EVA及其與聚合物的共混物組成的粘結劑，並在擠出複合外層壁同時在外層壁的內表面共擠出一層粘結劑，使內、外層之間更易熔接或粘結成為一體。
上述的方法中，電加熱絲布線裝置中的刀頭是在電機或手動手搖手輪以及絲杆螺母的帶動下作螺旋進給運動，刀頭上有電加熱絲的過線孔。
上述的方法中，將管件體在熱油浴中或熱介質中加熱至聚合物管的粘流態以下、玻璃化態以上的溫度，特別是在未焊接鋼絲網格可以隨聚合物連續體熱變形並在連續體中可以滑動的溫度區間，對管件體進行熱彎變形，再經冷卻定型成為彎頭管件，這種製造方法使生產大口徑帶鋼骨架增強的彎頭管件成為可行，而採用鋼板孔網複合塑料管材或徑向鋼絲加緯向鋼絲焊接為筒形骨架後用擠出機製成的複合塑料管材用本發明方法只能生產直通管接頭，因為骨架是鋼板和鋼絲焊接成形的骨架，不能再熱彎變形，製成的管道其鋼骨架更不可能隨聚合物連續體熱彎變形，本發明鋼骨架增強複合聚合物管道接頭承壓能力高，可利用螺旋纏繞鋼絲增強複合塑料管材製備，加熱後彎曲而成彎頭，管道接頭彎曲角度在0～180°之間，管道接頭總長度為0.1～10米。該管道接頭承壓能力高，製造容易，生產成本低，與管材連接方便可靠，不用單獨製造結構複雜的筒形焊接鋼骨架，也不用大型注塑機和模具，生產成本很低。採用本發明方法可製造出上述的鋼骨架增強複合聚合物管道接頭。
圖1為本發明形狀為直通接頭結構示意圖。
圖2為圖1中管件體內、外層壁間的局部放大圖。
圖3為圖1中管件體內、外層壁間的另一局部放大圖。
圖4為圖1中螺旋纏繞鋼絲增強體的交叉纏繞示意圖。
圖5為螺旋纏繞鋼絲表面有粘結劑層的鋼絲骨架結構示意圖。
圖6為本發明形狀為直通接頭另一結構示意圖。
圖7為本發明形狀為直通接頭再一結構示意圖。
圖8為圖7中管件體內、外壁間的局部放大圖。
圖9為圖7中管件體內、外壁間的另一局部放大圖。
圖10為利用螺旋纏繞鋼絲增強複合塑料管材加熱後彎曲而成彎頭接頭結構示意圖。
圖11為本發明利用螺旋纏繞鋼絲增強複合塑料管材加熱後彎曲而成180°(U字形)彎頭形狀結構示意圖。
圖12為本發明鋼骨架增強複合聚合物管道接頭的製造設備示意圖。
圖13為在管件體端頭埋入電熱絲的裝置示意圖。
圖14為圖13中的局部放大圖。
圖15為埋入電熱絲過程圖1。
圖16為埋入電熱絲過程圖2。
圖17為本發明利用螺旋纏繞鋼絲增強複合塑料管材加熱後彎曲而成彎頭的製造方法示意圖。
具體實施例方式實施例1圖1-圖5給出了本發明實施例1結構示意圖。參見圖1、圖2，在直通管件體1中有外層壁2和內層壁3，有由左、右螺旋纏繞鋼絲增強體4形成的有孔網格的鋼絲骨架5，有被埋設於埠內壁周向的螺旋環狀的電加熱絲7，兩個電加熱絲7以徑向的方式引出與管件體上的兩個正極和負極接線柱6連接，鋼絲層之間、鋼絲骨架與聚合物內、外層壁之間是通過粘結劑8粘結而成。也可如圖3所示在內層壁外表面有能與外層壁牢固粘結的粘結劑層9。
圖4是管件體內部左右螺旋纏繞鋼絲增強體5的交叉纏繞結構示意圖。如圖5所示，螺旋纏繞鋼絲表面有粘結劑8。
實施例2圖6給出了本實施例2圖。本實施例2基本與實施例1同，不同處是用聚合物11封閉切割的斷面，一個電加熱絲7以徑向的方式引出分別與基體上兩端的正極和負極接線柱6連接。
實施例3圖7～圖9給出了本實施例3圖。本實施例3基本與實施例1同，不同處是如圖8所示在外層壁2的內表面共擠出一層粘結劑層10將鋼絲骨架包覆，也可如圖9所示在內層壁外表面還有能與外層壁牢固粘結的粘結劑層9。
實施例4圖10給出了本實施例4圖。本實施例2基本與實施例1同。不同處是聚合物連續管件體1是利用左、右螺旋纏繞鋼絲增強複合塑料管材加熱後彎曲而成彎頭形狀的結構。管道接頭總長可達10米，這是過去傳統的鋼骨架增強複合聚合物管道接頭根本做不到的，並可根據施工現場需要而彎曲，彎曲後外側鋼絲交叉網格間隔增大、而內側的鋼絲交叉網格間隔減小。該管件中鋼絲骨架沒有焊接結構，在聚合物連續體內通過粘結劑相互牢固粘結，因此通過加熱可將其任意變形彎曲形成各種角度的彎頭。
實施例5
圖11給出了本實施例5圖。本實施例5基本與實施例4同，不同處是管件體1是利用螺旋纏繞鋼絲增強複合塑料管材彎曲後成180°U字型彎頭形狀的結構。
圖12～16為本發明鋼骨架增強複合聚合物管道接頭的製造設備示意圖。
參見圖12，從內層壁擠出機12中擠出並經過真空定徑冷卻機構13形成內層壁管，在擠出管道接頭的聚合物內層壁時同時用一臺粘結劑擠出機14在其表面共擠出一層由EVA或乙烯-馬來酸酐接枝共聚物組成的粘結劑，用鋼絲纏繞機構15在其外表面左右螺旋纏繞表面帶有粘結劑層的鋼絲，經外層壁複合裝置16在其表面複合一層外層壁，並經過真空定徑冷卻裝置17、牽引切割裝置18將其切割成一段段所需管接頭長度，將切割下來的接頭胚管固定在夾19具上(參見圖13)，利用電熱絲布線裝置11，修圓刀頭26將管件體內孔修圓(參見圖14)，刀杆20在刀杆轉動電機21和進給電機22、絲杆23聯動下在接頭埠內表面作螺旋切槽運動，電熱絲通過刀杆過線孔進入切槽刀頭後部，切槽刀頭將內孔表麵塑料切槽翻開，電熱絲跟隨其後被埋在槽27底(參見圖15)，利用刀後背園凸部份28將被翻開的塑料重新壓下去將電熱絲埋入塑料之中(參見圖16)，電熱絲兩頭與接線拉連好，製成鋼骨架增強複合聚合物管道接頭。
圖12～圖13中序號29、30、31、32、33、34、35分別為冷卻水箱、內層壁牽引機、內層壁管、加熱裝置、傳動箱、放線架、鋼絲粘結劑塗覆裝置。
圖17為本發明利用螺旋纏繞鋼絲增強複合塑料管材加熱後彎曲而成彎頭的製造方法示意圖，將螺旋纏繞鋼絲增強複合塑料管材放到熱介質箱中用加熱介質加熱至聚合物管的粘流態以下、玻璃化態以上的溫度，特別是在未焊接鋼絲網格可以隨聚合物連續體熱變形並在連續體中可以滑動的溫度區間，利用彎曲工裝36對管體進行熱彎變形，再經冷卻定型成為彎頭管件，再用電熱絲布線裝置在接頭兩埠內表面將電熱絲埋入塑料之中，製成帶電熱絲的鋼骨架增強複合聚合物彎頭接頭。圖中序號37、38、39分別為熱介質箱、加熱介質、被彎接頭。
上述各實施例是對本發明的上述內容作進一步的說明，但不應將此理解為本發明上述主題的範圍僅限於上述實施例。凡基於上述內容所實現的技術均屬於本發明的範圍。
權利要求
1.鋼骨架增強複合聚合物管道接頭，包括管件體，其特徵在於管件體由聚合物內層壁、在聚合物內層壁上纏繞至少一層由左、右螺旋交叉纏繞形成網格的增加強度的鋼絲骨架和聚合物外層壁構成，左、右螺旋交叉纏繞鋼絲之間、鋼絲骨架與聚合物內、外層壁之間通過粘結劑或粘結劑與聚合物的共混物相互牢固粘結在一起，埠內壁周向布設有螺旋環狀的電加熱絲，電加熱絲有正極和負極以軸向或徑向的方式引出與基體上的接線柱連接。
2.如權利要求1所述的鋼骨架增強複合聚合物管道接頭，其特徵在於聚合物內、外層壁之間通過粘結劑或粘結劑與聚合物的共混物相互牢固粘結或熔融複合在一起。
3.如權利要求1或2所述的鋼骨架增強複合聚合物管道接頭，其特徵在於埠內壁周向布設的螺旋環狀的電加熱絲外周包覆有對聚烯烴與金屬表面有特別粘結性能的粘結劑層或粘結劑與聚合物的共混物的複合層。
4.如權利要求1或2所述的鋼骨架增強複合聚合物管道接頭，其特徵在於管件體的形狀為彎頭的管件體是由螺旋纏繞鋼絲增強複合塑料管材加熱後至使聚合物熱變形且鋼絲網格在連續體中滑動變形彎曲後冷卻定型而成，彎曲後外側鋼絲交叉網格間隔大於內側的鋼絲交叉網格間隔。
5.如權利要求4所述的鋼骨架增強複合聚合物管道接頭，其特徵在於管道接頭彎曲角度在0～180°之間，管道接頭總長度為0.1～10米。
6.如權利要求1和2所述的鋼骨架增強複合聚合物管道接頭，其特徵在於所述粘結劑是乙烯-馬來酸酐接枝共聚物或丙烯-馬來酸酐接枝共聚物。
7.如權利要求1和2所述的鋼骨架增強複合聚合物管道接頭，其特徵在於所述粘結劑是乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物。
8.如權利要求1所述的鋼骨架增強複合聚合物管道接頭的製造方法，其特徵在於在擠出機擠出的管道接頭的聚合物內層壁上用鋼絲纏繞機構螺旋纏繞由至少一層左、右螺旋交叉纏繞形成網格的增加強度的鋼絲骨架，其交叉纏繞接觸點不經焊接，在鋼絲骨架表面塗覆一層粘結劑，用另至少一臺擠出機機構在纏有鋼絲的內層壁上擠出複合聚合物形成管道接頭的外層壁，兩端切割平整，再用電加熱絲布線裝置先對接頭埠內孔修圓，再用切槽刀頭在修圓的內孔表面作螺旋翻槽運動，電加熱絲隨刀頭的運動被埋入槽底，再用切槽刀頭的后角圓凸部分將翻起的塑料壓平整，將電加熱絲蓋上，電加熱絲的兩端與管件體上的接線柱連接，從而製得帶有電熱絲的鋼骨架增強複合聚合物管道接頭。
9.如權利要求8所述的鋼骨架增強複合聚合物管道接頭的製造方法，其特徵在於在纏有鋼絲的內層壁上擠出複合聚合物形成管道接頭的外層壁，外層壁是由兩層構成，其內層是粘結劑層，將鋼絲骨架包覆並粘結，同時將外層壁與內層壁外表面粘結或熔接在一起，粘結劑層是乙烯-馬來酸酐接枝共聚物或丙烯-馬來酸酐接枝共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)或乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物(EMAA)或EVA及其與聚合物的共混物。
10.如權利要求8所述的鋼骨架增強複合聚合物管道接頭的製造方法，其特徵在於鋼絲纏繞前對其表面用乙烯-馬來酸酐接枝共聚物或丙烯-馬來酸酐接枝共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)或乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物(EMAA)組成的乳化液或粘結膜或粘結粉浸塗或噴塗或塗覆一層粘結劑。
11.如權利要求8所述的鋼骨架增強複合聚合物管道接頭的製造方法，其特徵在於在擠出管道接頭的聚合物內層壁時同時在其表面共擠出一層由乙烯-馬來酸酐接枝共聚物或丙烯-馬來酸酐接枝共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)或乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物(EMAA)或EVA及其與聚合物的共混物組成的粘結劑，並在擠出複合外層壁同時在外層壁的內表面共擠出一層粘結劑，使內、外層之間更易熔接或粘結成為一體。
12.如權利要求8所述的鋼骨架增強複合聚合物管道接頭的製造方法，其特徵在於電加熱絲布線裝置中的刀頭是在電機或手動手搖手輪以及絲杆螺母的帶動下作螺旋進給運動，刀頭上有電加熱絲的過線孔，管接頭以機械夾緊的方式固定。
13.如權利要求8所述的鋼骨架增強複合聚合物管道接頭的製造方法，其特徵在於將管件體在熱油浴中或熱介質中加熱至聚合物管的粘流態以下、玻璃化態以上的溫度，特別是在未焊接鋼絲網格隨聚合物連續體熱變形並在連續體中滑動的溫度區間，對管體進行熱彎變形，再經冷卻定型成為彎頭管件。
全文摘要
本發明提供了一種鋼骨架增強複合聚合物管道接頭，包括管件體，管件體由聚合物內層壁、在聚合物內層壁上纏繞至少一層由左、右螺旋交叉纏繞形成網格的增加強度的鋼絲骨架和聚合物外層壁構成，左、右螺旋交叉纏繞鋼絲之間、鋼絲骨架與聚合物內、外層壁之間通過對聚烯烴與金屬表面有特別粘結性能的粘結劑或粘結劑與聚合物的共混物相互牢固粘結在一起，聚合物內、外層壁之間通過粘結劑或粘結劑與聚合物的共混物相互牢固粘結或熔融複合在一起，埠內壁周向布設有螺旋環狀的電加熱絲，電加熱絲有正極和負極以軸向或徑向的方式引出與基體上的接線柱連接，管道接頭彎曲角度在0°～180°之間，管道接頭總長度為0.1～10米。該管道接頭承壓能力高，製造容易，生產成本低，與管材連接方便可靠。本發明還提供了這種管道接頭的製造方法。
文檔編號F16L47/02GK1598388SQ20041004036
公開日2005年3月23日 申請日期2004年8月4日 優先權日2004年8月4日
發明者甘國工 申請人:甘國工