带金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管及其制造方法.pdf

本发明提供了一种带金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管，包括圆形内管壁、外凸螺旋形外管壁，外凸螺旋形外管壁中包覆有金属芯体，金属芯体表面有粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物层，在圆形内管壁上或管壁之中连续螺旋缠绕有表面有粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物层的钢带，钢带两边沿与外凸螺旋形外管壁中金属体芯层的两边沿相互重叠或相互弯曲啮合，钢带和金属体芯可采用不锈钢或表面镀铬或表面进行了化学防锈处理的钢板制成。波纹管耐应力、抗撕裂能力强，具有管壁薄、环刚度高的优点。本发明还提供了这种缠绕成型双壁波纹管的制造方法，该方法生产稳定、可靠，效率高。

1、  带金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管，包括螺旋缠绕并将相邻边沿相互融熔搭接所形成的圆形内管壁和将外凸筋状加强结构体以同样螺旋缠绕方式在圆形内管壁上的塑料板材相邻搭接缝上连续螺旋缠绕所形成的外凸螺旋形外管壁，外凸螺旋形外管壁中包覆有金属芯体，金属芯体表面有粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物层，其特征在于圆形内管壁表面上或内管壁之中或金属芯体两边沿之上连续螺旋缠绕有表面有粘结剂和/或粘结剂与聚合物的共混物或表面有粘结剂和聚合物层的钢带，钢带两边沿与外凸螺旋形外管壁中金属芯体的两边沿相互重叠或相互弯曲啮合，钢带处于两个金属芯体之间的外管壁聚合物层融熔结合之处。

2、  如权利要求1所述的带金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管，其特征在于螺旋缠绕在圆形内管壁表面上或管壁之中的钢带是带孔口的金属板板材，板材两面的塑料层通过孔口相互牢固地结合在一起形成一个整体。

3、  如权利要求1或2所述的带金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管，其特征在于外凸螺旋形外管壁内的金属体芯层是带孔口的金属板板材，板材两面的塑料外层通过孔口相互牢固地结合在一起，与金属板形成一个整体。

4、  如权利要求1或2或3所述的带金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管，其特征在于钢带和金属体芯是采用不锈钢或表面镀铬或表面进行了化学防锈处理的钢板制成。

5、  制造如权利要求1所述的带金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管的方法，其特征在于将从挤出机挤出的塑料板材或包覆有钢带的塑料板材在由多根周向分布倾斜于内管壁轴心线的滚筒组成的螺旋缠绕成型机构上螺旋缠绕，将板材相邻边沿连续依次相互融熔搭接而形成圆形内管壁，在圆形内管壁上连续螺旋缠绕表面有粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物层的钢带，将带有粘结剂层的外凸筋状金属芯体以同样螺旋缠绕方式在圆形内管壁上跨压塑料板材相邻搭接缝上连续螺旋缠绕，并使金属芯体的两边沿压在钢带两边沿之上，或在圆形内管壁上连续螺旋缠绕外凸筋状金属芯体，在金属芯体的两边沿上面螺旋缠绕钢带，使钢带压在金属芯体的两边沿之上，钢带两边沿与金属芯体的两边沿相互重叠或相互弯曲啮合，使钢带处于金属芯体波峰之间，从挤出机挤出的塑料将金属芯体包覆，在碾压辊的作用下将金属芯体螺旋缠绕压接于仍处于融熔状态的内管壁上而形成外凸螺旋形外管壁。

6.  如权利要求4所述的带金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管的制造方法，其特征在于利用一台挤出机从两个流道和模头中分别挤出形成圆形内管壁的塑料板材和将金属芯体包覆的形成外凸螺旋形外管壁的外层塑料，或利用两台挤出机分别从两个流道和模头中挤出形成圆形内管壁的塑料板材和将金属芯体包覆的形成外凸螺旋形外管壁的外层塑料。

7.  如权利要求4所述的带金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管的制造方法，其特征在于采用一台挤出机和一个模头，将金属芯体穿过模头同时成型内管壁和带金属芯体的外管壁，使内、外管壁形成一个整体，将其相邻边沿连续依次相互融熔搭接并压在表面有粘结剂和聚合物层的钢带之上并相互融熔搭接而形成带金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管。

8.  如权利要求4所述的带金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管的制造方法，其特征在于在将钢带或金属芯体冲孔后在其内、外表面涂覆一层粘结剂层。

9.  如权利要求4所述的带金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管的制造方法，其特征在于将钢带和U形金属芯体螺旋缠绕之前有加热器对其进行加热处理。

带金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管及其制造方法
技术领域：
本发明与双壁波纹管有关，特别与带金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管及其制造方法有关。
背景技术：
由于双壁塑料波纹管以其独特的优势，被大量运用于城市污水回收、处理排放、以及农业、化工等管网中，目前制造双壁塑料波纹管的方法有两种：一种是人们熟知的在双壁塑料波纹管成型机上采用多对成型膜块将从模头中挤出的双层塑料连续成型，另一种是挤出塑料片材螺旋缠绕于圆筒上形成圆筒形内层壁后再将外凸加强结构体螺旋缠绕于圆筒形内层壁外表而形成双壁塑料波纹管，在后一种方法中，人们为了增强管材的环刚度和内外承压能力，如中国专利02134103所述，先将外凸加强金属带材螺旋缠绕于圆筒形内层壁外表上后，再用第二台挤出机挤出塑料围绕金属带成螺旋形地缠绕包覆外凸加强金属带，从而制造出外层壁中带有金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管，这种管材的螺旋外层壁中形成波峰的两个金属芯体之间、与圆形内管壁单薄的聚合物层融熔结合之处没有金属骨架支撑，仅有一层聚合物材料，形成薄弱环节，不但降低了管材的整体环刚度，也降低了管材此处的强度，在搬运和安装施工过程中以及使用中此处经常发生开裂，导致管材破损，更不可能将管材应用于输送有内压力介质的场合。另外，在日本专利4-352611(即相同专利美国专利5390704)中，为了使U形金属芯体在外部压力作用下不向两边沿分开，增加了一根两边沿带棱边的钢带，将U形金属芯体的两边沿啮合卡住，使原开口的U形金属芯体成为一个全封闭的O形金属芯体，提高了金属芯体的刚度，但是仍然没有在两个金属芯体之间、与圆形内管壁单薄的聚合物层融熔结合之处增加金属骨架支撑，同样有薄弱环节，没有提高管材的承压能力和抗断裂及撕裂能力。
发明内容：
本发明的目的是为了克服以上不足，提供一种耐应力、抗撕裂能力强、能输送压力介质的带金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管。
本发明的另一个目的是提供这种带金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管的制造方法。
本发明的目的是这样来实现的：
本发明带金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管，包括螺旋缠绕并将相邻边沿相互融熔搭接所形成的圆形内管壁和将外凸筋状加强结构体以同样螺旋缠绕方式在圆形内管壁上的塑料板材相邻搭接缝上连续螺旋缠绕所形成的外凸螺旋形外管壁，外凸螺旋形外管壁中包覆有金属芯体，金属芯体表面有粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物层，圆形内管壁表面上或管壁之中或金属芯体两边沿之上连续螺旋缠绕有表面有粘结剂和/或粘结剂与聚合物的共混物或表面有粘结剂和聚合物层的钢带，钢带两边沿与外凸螺旋形外管壁中金属芯体的两边沿相互重叠或相互弯曲啮合，钢带处于两个金属芯体之间的外管壁聚合物层融熔结合之处，钢带作为骨架增加了强度，同时填补了外层壁中的两个金属芯体与内管壁结合处之间无金属骨架的缺口，在原仅有一层单薄的聚合物内层壁处增加了金属骨架增强体，大大提高了管材的环刚度和承压能力，钢带两边沿与金属芯体的两边沿相互弯曲啮合，将进一步提高管材的环刚度和承压能力。另外，由于金属芯体和钢带被粘结剂全包覆，使金属与塑料二者紧密的复合为一体，大大提高了二者复合强度。外管壁中的金属芯体和圆形内管壁表面上或管壁之中或金属芯体两边沿之上、两个金属芯体之间的外管壁聚合物层融熔结合之处的钢带共同构成了缠绕成型双壁波纹管的金属骨架增强体。
上述的螺旋缠绕在圆形内管壁搭接缝上的钢带是带孔口的金属板板材，板材两面的塑料层通过孔口相互牢固地结合在一起形成一个整体，与金属板更为紧密地形成一个整体，能更好的抵御外部的静压力和震动压力，能有效地防止金属板与塑料之间脱层。
上述的外凸螺旋形外管壁内的金属体芯层是带孔口的金属板板材，板材两面的塑料外层通过孔口相互牢固地结合在一起，与金属板形成一个整体，能有效地防止金属板与塑料之间脱层。
上述的带金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管，其特征在于钢带和金属体芯是采用不锈钢或表面镀铬或表面进行了化学防锈处理的钢板制成。保证了金属骨架和管材长期使用寿命。
本发明制造带金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管的方法，包括将从挤出机挤出的塑料板材或包覆有钢带的塑料板材在由多根周向分布倾斜于内管壁轴心线角度的滚筒组成的螺旋缠绕成型机构上螺旋缠绕，将板材相邻边沿连续依次相互融熔搭接而形成圆形内管壁，在圆形内管壁上连续螺旋缠绕表面有粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物层的钢带，将带有粘结剂层的外凸筋状金属芯体以同样螺旋缠绕方式在圆形内管壁上跨压塑料板材相邻搭接缝上连续螺旋缠绕，并使金属芯体地两边沿压在钢带两边沿之上，或在圆形内管壁上连续缠绕外凸筋状金属芯体，在金属芯体的两边沿上面螺旋缠绕钢带，使钢带压在金属芯体的两边沿之上，钢带两边沿与金属芯体的两边沿相互重叠或相互弯曲啮合，使钢带处于金属芯体波峰之间，从挤出机挤出的塑料将金属芯体包覆，在碾压辊的作用下将金属芯体螺旋缠绕压接于仍处于融熔状态的内管壁上而形成外凸螺旋形外管壁。
制造方法包括以下几个步骤：
a.将要螺旋缠绕在圆形内管壁上的钢带或打孔的钢带和外层壁用的金属芯体板材除锈处理后在其内外表面全包覆一层由粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物形成的薄膜层，或用挤出复合机构在金属板内、外表面同时都挤出粘附粘结剂，或采用静电喷粉装置在金属板内、外表面同时喷涂一层粘结剂，或采用乙烯-马来酸酐接枝共聚物或丙烯-马来酸酐接枝共聚物组成的乳化液或粘结膜在金属板内、外表面同时浸涂、涂覆一层粘结剂；还可将上述带粘结剂层的金属板通过挤出复合机构在金属板内、外表面同时都挤出复合一层聚合物，将金属板全包覆在内形成金属复合板；(可直接外购已涂覆一层粘结剂和挤出复合一层聚合物的钢带或打孔的钢带)。
b.在螺旋缠绕成型复合生产线上，挤出机挤出塑料板材在由多根周向分布并成一定倾斜角度的滚筒组成的螺旋缠绕成型机构上螺旋缠绕，将板材相邻边沿连续依次相互融熔搭接而形成圆形内管壁，在圆形内管壁上连续螺旋缠绕钢带，利用滚轮成型机构将带有粘结剂层或粘结剂层和聚合物层的金属复合板碾压成型为外凸筋状金属芯体，复合板两边沿保持平面形状，将金属芯体以同样螺旋缠绕方式在圆形内管壁上的塑料板材相邻搭接融熔接缝上连续螺旋缠绕，并使金属芯体的两边沿压在钢带两边沿之上，钢带两边沿与金属芯体的两边沿相互重叠或相互弯曲啮合，使钢带处于两个金属芯体波峰之间，并与圆形内管壁单薄的聚合物层融熔复合在一起，从挤出机挤出的塑料将金属芯体包覆，在碾压辊的作用下将外金属芯体螺旋缠绕压接于仍处于融熔状态的内管壁上而形成外凸螺旋形外管壁，此时钢带可以压在金属芯体两边沿之上与圆形内管壁单薄的聚合物层融熔复合在一起，也可使金属芯体的两边沿压在钢带两边沿之上与圆形内管壁单薄的聚合物层融熔复合在一起。
上述的带金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管的制造方法是利用一台挤出机从两个流道和模头中分别挤出形成圆形内管壁的塑料板材和将金属芯体包覆的形成外凸螺旋形外管壁的外层塑料，或利用两台挤出机分别从两个流道和模头中挤出形成圆形内管壁的塑料板材和将金属芯体包覆的形成外凸螺旋形外管壁的外层塑料。
上述的带金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管的制造方法是利用一台挤出机和一个挤出模头，将金属芯体穿过模头同时成型内管壁和带金属芯体的外管壁，使内、外管壁形成一个整体，将其相邻边沿连续依次相互融熔搭接而形成双壁波纹管，这种只用一台挤出机和一个模头直接挤出带U形金属芯体的中空双壁塑料型材螺旋缠绕成带金属骨架增强体的双壁波纹管的方法可节省设备，至少减少一台挤出机和一个模头。
上述的带金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管的制造方法，将钢带和U形金属芯体螺旋缠绕之前有加热器对其进行加热处理，能使钢带和U形金属芯体更好地与塑料融熔复合在一起。
用本发明的制造方法生产带金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管，在螺旋外层壁中的两个金属芯体之间、与圆形内管壁单薄的聚合物层融熔结合之处加有金属钢带支撑，提高了管材的环刚度和承压能力，波纹管耐应力、抗撕裂能力强，强度高，具有管壁薄、环刚度高的优点。
图1为本发明带金属骨架增强体的缠绕成型双壁波纹管的结构示意图。
图2为图1中管壁局部放大结构示意图。
图3为钢带压在两个U形金属芯体之间两边沿上的管壁局部放大结构示意图。
图4为钢带处于内管壁之中的管壁局部放大结构示意图。
图5为钢带处于内管壁之中的另一管壁局部放大结构示意图。
图6为钢带处于内管壁表面之上的管壁局部放大结构示意图。
图7为涂有粘结剂层和聚合物层的钢带被压在管壁之下的管壁局部放大结构示意图。
图8为包覆有U形金属芯体的中空双壁塑料型材螺旋缠绕成型双壁波纹管、涂有粘结剂层和聚合物层的钢带被压在管壁接缝处之下的结构示意图。
图9为带孔口的U形金属芯体被塑料所包覆的外管壁局部放大结构示意图。
图10为钢带和U形金属芯体两边沿被弯曲成弯钩形相互啮合的管壁局部放大结构示意图。
图11为钢带和U形金属芯体两边沿被弯曲成弯钩形相互啮合的另一管壁局部放大结构示意图。
图12为生产方法流程图。
图13为图12生产方法流程俯视图。
图14为连续生产方法流程图。
图15为连续生产另一方法流程图。
图16为在螺旋缠绕成型机构上用一台挤出机实现内管壁和外管壁的挤出成型生产方法流程图。
图17为图16生产方法流程俯视图。
图18为U形金属芯体穿过模头生产方法流程图。
图19为图18生产方法流程腑视图。
图20为U形金属芯体穿过模头生产方法局部放大示意图。
图21为U形金属芯体穿过模头生产方法A-A剖面局部放大示意图。
图22为U形金属芯体和钢带从螺旋缠绕成型机构下面往上螺旋缠绕生产方法流程图。
实施例1：
图1、图2给出了本发明实施例1结构示意图。参见图1、图2，双壁波纹管材1由外凸螺旋形外管壁2和圆形内管壁3组成，外管壁2跨压于内管壁3螺旋缠绕搭接缝4上，在外管壁2波峰之间接缝处5埋设有螺旋缠绕接缝钢带6，钢带6的两边被外管壁2中的U形金属芯体8的边沿压住，两边沿相互重叠，增加了此处薄弱环节的强度，U形金属芯体8通过粘结剂层9被塑料层7所包覆，钢带6两面均有粘结剂层10，两面的塑料通过孔口11与钢带6相互牢固地结合在一起。钢带6和金属体芯8是采用不锈钢板制成
实施例2：
图3给出了本实施例2图。本实施例2基本与实施例1同。不同处是钢带6压在两个U形金属芯体之间的两边沿之上。钢带6和金属体芯8是采用表面镀铬钢板制成。
实施例3：
图4给出了本实施例3图。本实施例3基本与实施例1同。不同处是钢带6处在内管壁3之中。
实施例4：
图5给出了本实施例4图。本实施例4基本与实施例3同。不同处是处在内管壁3之中的钢带6更宽，甚至形成钢带6之间紧靠在一起，进一步提高管材的环刚度和承压能力。
实施例5：
图6给出了本实施例5图。本实施例5基本与实施例4同。不同处是钢带6处在内管壁3表面之上。
实施例6：
图7给出了本实施例6图。本实施例6基本与实施例5同，不同处是涂有粘结剂层10和聚合物层12的钢带6被压在管壁接缝5之下。
实施例7：
图8给出了本实施例7图。本实施例8基本与实施例7同，涂有粘结剂层10和聚合物层12的钢带6被压在管壁接缝5之下，不同处是内、外管壁是由挤出机一次性挤出包覆有U形金属芯体的中空双壁塑料型材在螺旋缠绕成型机构上螺旋缠绕并将型材相邻边沿连续依次相互融熔搭接而形成双壁波纹管，这种只用一台挤出机和一个模头直接挤出带U形金属芯体的中空双壁塑料型材螺旋缠绕成带金属骨架增强体的双壁波纹管的方法可节省设备，至少减少一台挤出机和一个模头。
实施例8：
图9给出了本实施例8图。本实施例8基本与实施例1同。不同处是带孔口的U形金属芯体8通过孔口47被塑料7所包覆。
实施例9：
图10给出了本实施例9图。本实施例9基本与实施例8同。不同处是钢带6两边沿被弯曲成弯钩形13，与U形金属芯体8两边沿的弯钩形14相互弯曲啮合，进一步提高了强度。
实施例10：
图11给出了本实施例10图。本实施例10基本与实施例9同。不同处是被弯曲成弯钩形13的钢带6压在两个带弯钩形14的U形金属芯体8之间的两边沿之上。
实施例11：
图12、图13给出了本实施例11图。图12、图13为生产方法流程示意图，
图中A、B、C、D分别表示接缝钢带打孔处理工序、接缝钢带涂覆粘结剂层工序、芯层钢带涂覆粘结剂层工序、螺旋缠绕成型带金属骨架增强体的双壁波纹管工序。
制造方法包括以下几个步骤：
A.将要螺旋缠绕在圆形内管壁3上的钢带6从放带机15放送到打孔机16上打孔后由收卷机17收卷；
B.将钢带6从放带机15放送到清洗机18、粘结剂喷涂装置19包覆一层粘结剂后由收卷机17收卷；
C、将要作为金属芯体8的钢板从放带机15放送到清洗机18、粘结剂喷涂装置19包覆一层粘结剂后，再由挤出机20、复合模头21包覆一层塑料并经冷却定型箱22冷却后由收卷机17收卷；
D.在螺旋缠绕成型复合生产线上，由内管壁挤出机23和内管壁挤出模头24挤出形成圆形内管壁3，在多根周向分布并倾斜于内管壁轴心的滚筒25组成的螺旋缠绕成型机构上螺旋缠绕，在滚筒25推动下内管壁3向前作螺旋运动，钢带6从接缝钢带放卷机15放送到内管壁3上螺旋缠绕运动，将钢带6螺旋缠绕在内管壁3上，作为金属芯体8的钢板从芯层钢带放卷机17放送到滚轮成型机26上碾压成型为外凸筋状U形金属芯体8，两边沿保持平面形状，经加热器27加热后，在碾压轮28的作用下以同样螺旋缠绕方式在圆形内管壁3上的塑料板材相邻搭接缝上连续螺旋缠绕，并使U形金属芯体8的两边沿压在钢带两边沿之上，从外管壁挤出机29挤出的塑料将U形金属芯体8包覆，将U形金属芯体8螺旋缠绕压接于仍处于融熔状态的内管壁3上而形成外凸螺旋形外管壁2。
实施例12：
图14给出了本实施例12图。本实施例12基本与实施例11同。不同处是将实施例11中的分段生产方法连续起来，在一条生产线上完成。
实施例13：
图15给出了本实施例1 3图。本实施例13基本与实施例12同。不同处是将钢带6从接缝钢带放卷机15放送到已螺旋缠绕到内管壁之上的U形金属芯体8之间，使钢带6压在两个U形金属芯体8的两边沿之上，从外管壁挤出机29挤出的塑料将其包覆，将钢带6和U形金属芯体8螺旋缠绕压接于仍处于融熔状态的内管壁3上而形成图3所示的管壁结构。
实施例14：
图16～图17给出了本实施例14图。本实施例14基本与实施例13同。不同处是只用一台挤出机30挤出的塑料分别通过外壁塑料包覆层用流道31和内壁塑料层用流道32进入外壁挤出模头33和内管壁挤出模头24，同时挤出形成外壁和内管壁。
实施例15：
图18～图21给出了本实施例15图。在本实施例中，U形金属芯体8穿过模头34，一台塑料包覆层挤出机35挤出的塑料进入模头34，在芯模36配合下，一次性挤出成型如图21所示的带U形金属芯体8中空双壁塑料型材，再在螺旋缠绕成型机构上螺旋缠绕，并将型材相邻边沿连续依次相互融熔搭接而形成如图8所示的双壁波纹管。
实施例16：
图22给出了本实施例16图。本实施例16基本与实施例15同。不同处是将U形金属芯体和钢带从螺旋缠绕成型机构下面往上螺旋缠绕进行生产。