增强热塑复合结构壁管管材、 带材及其成套生产装置 技术领域 本发明涉及增强热塑复合结构壁管技术领域， 特别涉及一种增强热塑复合结构壁 管管材、 带材及其成套生产装置。
背景技术 水资源的保护是保护生态环境的重要组成部分。目前， 造成地下水污染的主要原 因是城市或工业排污管道的渗漏， 为此传统的铸铁管、 钢筋混凝土管已逐渐或正在被各种 类型的埋地用塑料结构壁管材所替代。
塑料结构壁管有两种主要工艺 ： 直接挤出成型和缠绕成型。缠绕成型的塑料结构 壁管是由塑料中空带材或塑料异型带材连续缠绕而成， 这种工艺既适用于较大口径， 也适 用于全尺寸规格系列的塑料结构壁管的制造。
推广这种塑料结构壁缠绕管的最大难点在于不能保证铺设施工的质量。 由于种种 条件的限制， 并不是所有的工程都能够保证管道周围的回填材料达到规定的压实程度， 比 如铺设场地的土壤条件较差、 承受的负载较重， 或者虽然能够达到但是工程费用太高， 例如
需要从外地购买和运进全部回填材料， 在这种情况下采用较高环刚度的管道常常是必须的 或者是更经济的。
全塑料结构壁管由于材料弹性模量比较低， 需要耗用较多的材料才能达到要求的 环刚度。例如 ： 内径 2000mm， 环刚度 SN8 的全塑料缠绕结构壁管米重达到 499 公斤。无论 塑料结构壁管有多少优点， 如果价格太高， 用户也很难接受。 发明内容 有鉴于此， 本发明的第一个目的是提供一种增强热塑复合结构壁管带材， 该带材 能够被缠绕成型为增强热塑复合结构壁管管材。
本发明的第二个目的是提供一种增强热塑复合结构壁管管材， 其特点是可以在提 高管材环刚度的同时使原材料的消耗量显著减少。
本发明的第三个目的是提供一种增强热塑复合结构壁管成套生产装置， 能够同步 实现增强热塑复合结构壁管带材和增强热塑复合结构壁管管材的连续生产， 提高生产效 率。
为实现上述目的， 本发明提供如下技术方案 ：
一种增强热塑复合结构壁管带材， 包括基板和与所述基板成一体的加强肋， 以及 与所述加强肋或同时与所述基板和所述加强肋成一体的增强型材， 所述基板、 加强肋和增 强型材沿带材长度方向延伸设置 ；
所述增强型材与所述加强肋， 或同时与所述基板和所述加强肋的热塑材料层挤出 复合为一体， 且被所述热塑材料层完全包覆， 所述增强型材为弹性模量大于所述热塑材料 层的弹性模量的型材， 所述增强型材为至少一个条形型材。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管带材中， 所述加强肋可为多条， 所述多条加
强肋之间或顶端可设置连接筋。所述多条加强肋中， 至少沿带材宽度方向两侧的两个加强 肋的至少一个外侧面设置了可沿带材宽度方向挤靠的横向受力面。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管带材中， 所述加强肋由所述基板一侧向同 一方向直立并沿带材的长度方向延伸， 与所述加强肋挤出复合为一体的所述增强型材总体 成间隔排列的 “I” 形、 “L” 形、 “Γ” 形、 “T” 形、 “⊥” 形、 “工” 型或沿直立方向增强的树形截 面结构， 所述基板的另一侧为连续表面， 并沿带材的长度方向延伸。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管带材中， 所述增强型材包括支撑板和与所 述支撑板光滑过渡连接的第一增强板和 / 或第二增强板 ；
所述支撑板位于所述加强肋内， 或同时位于所述基板和所述加强肋内， 并与所述 加强肋， 或同时与所述基板和所述加强肋的热塑材料层挤出复合为一体， 且被加强肋的热 塑材料层完全包覆 ；
所述第一增强板位于所述基板内， 并与所述基板的热塑材料层挤出复合为一体， 且被所述基板的热塑材料层完全包覆 ；
所述第二增强板位于所述支撑板的任一侧端部， 并与所述加强肋， 或同时与所述 加强肋和 / 或所述连接筋的热塑材料层挤出复合为一体， 且被所述热塑材料层完全包覆。 多个所述加强肋内的所述支撑板与所述第一增强板和 / 或所述第二增强板， 可成 组或通过所述连接筋构成总体成梯形或波纹形状的组合截面结构。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管带材中， 各个所述增强型材的第一增强板 和 / 或第二增强板沿所述支撑板的外伸方向相同或相反。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管带材中， 所述增强型材的支撑板以至少两 个为一组集束设置， 每组所述加强肋的至少两个所述增强型材的支撑板与第一增强板和 / 或第二增强板总体排列成沿从所述基板外伸的直立方向增强的树形截面结构 ；
在所述加强肋顶端相背排列的所述第二增强板之间的凹陷处被所述加强肋的包 覆塑料层填充为平面 ；
所述集束设置的两个支撑板之间可从一端光滑连接成一体、 或通过结合层连接为 一体， 或分别被挤出成一体的塑料分隔。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管带材中， 所述增强型材包括条形型材的支 撑件和增强件 ；
所述支撑件位于所述加强肋内， 或同时位于所述基板和所述加强肋内， 总体沿从 所述基板外伸的直立方向单个设置、 集束设置或间隔设置， 并与所述加强肋， 或同时与所述 基板和所述加强肋的热塑材料层挤出复合为一体， 且被所述热塑材料层完全包覆 ；
所述增强件位于所述基板、 所述加强肋或所述连接筋内， 或同时位于所述基板和 所述加强肋内， 或同时位于所述加强肋和所述连接筋内， 沿所述支撑件两侧单个设置、 集束 设置或间隔设置， 并与所述支撑件组合排列成， 总体沿从所述基板外伸的直立方向增强的 树形截面结构 ；
所述增强件与所述加强肋， 或同时与所述基板和所述加强肋或所述加强肋和所述 连接筋的热塑材料层挤出复合为一体， 且被所述热塑材料层完全包覆 ；
多个所述加强肋内的所述支撑件与增强件， 成组或通过所述连接筋构成总体成梯 形或波纹形状的组合截面结构 ；
集束设置的支撑件和增强件之间通过结合层连接为一体， 或分别被挤出成一体的 塑料分隔。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管带材中， 所述增强型材为增强金属带。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管带材中， 所述增强金属带为钢带或铝带。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管带材中， 所述热塑材料层为聚乙烯层、 聚氯 乙烯层或聚丙烯层。
一种增强热塑复合结构壁管管材， 其为由如上任一项所述的增强热塑复合结构壁 管带材螺旋缠绕成型的增强热塑复合结构壁管管材。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管管材中， 螺旋缠绕成所述增强热塑复合结 构壁管管材的所述增强热塑复合结构壁管带材的相邻边之间设置相同或相容材质的挤出 塑料焊条或粘合剂层。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管管材中， 螺旋缠绕成所述增强热塑复合结 构壁管管材的所述增强热塑复合结构壁管带材之间的相邻边表面设置挤出焊条或粘合剂 层， 且相邻边成相互搭接或榫合搭接结构。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管管材中， 其具有光滑平整的内壁和有间距 螺旋环绕的增强热塑复合加强结构的外壁。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管管材中， 其两端的切断端面设置有与所述 带材的挤出包覆塑料相同或相容的补焊塑料包覆层， 且所述补焊塑料包覆层的两端端面与 管材轴线垂直。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管管材中， 其管端连接部位的螺旋槽以及中 空腔内分别设置挤出、 焊接、 粘接或填充的螺旋槽密封件和中空腔密封件， 所述螺旋槽密封 件与所述加强肋之间的螺旋槽底部和侧壁表面熔接、 粘接或连接成一体， 所述螺旋槽密封 件的顶面与所述加强肋的顶面在同一圆周表面上， 并与所述加强肋一起形成至少一圈能用 于密封的完整的圆周外表面， 所述中空腔密封件与所述加强肋和所述连接筋的中空腔顶 部、 底部和侧壁表面熔接、 粘接或连接成一体， 所述螺旋槽密封件和中空腔密封件的材料与 带材的挤出包覆塑料相同或相容。
一种增强热塑复合结构壁管成套生产装置， 用于生产如上所述的增强热塑复合结 构壁管管材， 包括 ：
增强型材输送装置， 其包括增强型材连续输送装置和位于该增强型材连续输送装 置后端的增强型材储存装置 ；
增强热塑复合结构壁管带材挤出成型装置， 用于将热塑材料挤出至成型模具中， 并包覆于牵引至成型模具中的增强型材上， 以形成增强热塑复合结构壁管带材 ；
增强热塑复合结构壁管缠绕成型装置， 用于将所述增强热塑复合结构壁管带材缠 绕成增强热塑复合结构壁管管材。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管成套生产装置中， 所述增强型材连续输送 装置具体为 ：
若干挂带机， 其上可放置增强型材带卷。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管成套生产装置中， 所述增强型材连续输送 装置还包括 ：设置于所述挂带机和所述增强型材储存装置之间的剪焊机。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管成套生产装置中， 所述增强型材储存装置 包括若干储带槽和牵引增强型材进入所述储带槽的储带牵引装置， 所述储带牵引装置包括 相对设置的主动轮和压紧轮 ；
所述主动轮与转动驱动装置相连 ；
所述压紧轮设置于往复运动的位置调整装置上。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管成套生产装置中， 所述增强型材输送装置 还包括增强型材预处理装置， 所述增强型材预处理装置包括 ：
设置于所述增强型材储存装置后端， 用于对若干增强型材进行除油除锈的若干增 强型材除油除锈机 ；
设置于所述增强型材除油除锈机后端， 用于对若干增强型材进行连续加热的若干 增强型材加热装置。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管成套生产装置中， 所述增强型材预处理装 置还包括 ：
设置于所述增强型材储存装置和所述增强型材除油除锈机之间， 用于对若干增强 型材进行矫直的若干增强型材矫直机。 优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管成套生产装置中， 所述除油除锈机包括机 架、 设置于所述机架上的围绕所述增强型材表面的若干旋转钢丝刷和包覆所述旋转钢丝刷 且设有增强型材连续输送通道的集屑箱， 所述集屑箱还设有位于所述旋转钢丝刷下方的漏 斗收容腔体。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管成套生产装置中， 所述增强型材矫直机的 出口处设置有增强型材棱边毛刺刮除刀具。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管成套生产装置中， 所述增强型材输送装置 还包括 ：
设置于所述增强型材加热装置前端的增强型材成型机， 其包括若干将增强带材成 型为支撑板和与之相连的第一增强板和 / 或第二增强板， 以及组成沿从所述基板外伸的直 立方向增强的树形截面结构， 所需的成型截面的若干增强型材成型机。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管成套生产装置中， 所述增强型材成型机包 括相对布置的成对辊轮， 且所述成对辊轮形成有所需截面形状的轧制空间。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管成套生产装置中， 所述增强型材成型机的 成对辊轮由依次布置的若干组组成， 且由远离所述增强型材加热装置向靠近所述增强型材 加热装置的方向上， 所述成对辊轮的两侧壁之间的间距逐渐缩小。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管成套生产装置中， 所述增强型材输送装置 还包括 ：
设置于所述增强型材加热装置前端的， 用于将增强型材弯折成 “⊥” 形的增强型材 成型机， “⊥” 形增强型材包括两个集束设置的支撑板， 两个所述支撑板的一端光滑连接为 一体， 另一端分别连接有第一增强板， 且所述第一增强板从各自对应的支撑板外伸的指向 相背， 所述增强型材成型机包括若干依次布置的成对辊轮组， 所述成对辊轮组包括相对布 置的上辊轮和下辊轮， 所述下辊轮上设有轮槽 ；
由远离所述增强型材加热装置向靠近所述增强型材加热装置的方向上， 所述成对 辊轮组的下辊轮上的轮槽的两侧壁之间的间距逐渐缩小。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管成套生产装置中， 靠近所述增强型材加热 装置的所述成对辊轮组， 其下辊轮的轮槽两侧壁之间的间距为增强型材厚度的二倍 ；
除靠近所述增强型材加热装置的所述成对辊轮组外的其他成对辊轮组， 其上辊轮 上设有伸入所述下辊轮的轮槽内的挤压凸起。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管成套生产装置中， 所述增强型材预处理装 置还包括 ：
设置在增强型材加热装置和增强热塑复合结构壁管带材挤出成型装置挤出机连 接的挤出模之间， 用于向增强型材上挤出涂敷结合层的预处理挤出机和预处理挤出模。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管成套生产装置中， 所述预处理挤出模和所 述增强热塑复合结构壁管带材挤出成型装置的挤出模之间具有预设固化间隔。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管成套生产装置中， 所述增强热塑复合结构 壁管带材挤出成型装置， 包括 ：
设置于所述增强型材输送装置后端的挤出机， 该挤出机的出料口处设有挤出模 ； 所述挤出模设置有增强型材连续输送通道 ； 所述挤出模设置有增强热塑复合结构壁管带材 的基板和与基板成一体的加强肋的挤出通道 ； 所述增强型材连续输送通道与所述挤出通道 在所述挤出模的出料口处重合， 使增强型材通过所述挤出模与加强肋， 或同时与基板和加 强肋的塑料挤出复合为一体， 且被塑料完全包覆 ； 设置于所述挤出机后端的挤出增强热塑复合结构壁管带材滚压定型装置。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管成套生产装置中， 所述增强热塑复合结构 壁管带材挤出成型装置， 包括 ：
设置于所述增强型材输送装置后端的挤出机， 该挤出机的出料口处设有挤出模 ； 所述挤出模设置有增强型材连续输送通道 ； 所述挤出模设置有增强热塑复合结构壁管带材 的基板和与基板成一体的加强肋的挤出通道 ； 所述增强型材连续输送通道与所述挤出通道 在所述挤出模的出料口处重合， 使增强型材通过所述挤出模与加强肋， 或同时与基板和加 强肋的塑料挤出复合为一体， 且被塑料完全包覆 ；
设置于所述挤出机后端的多个定型模和与所述定型模成一体的定型台， 所述定型 模设置于所述定型台的前端， 第一个所述定型模的增强热塑复合结构壁管带材入口与所述 挤出模的增强热塑复合结构壁管带材出口平行， 各个所述定型模的增强热塑复合结构壁管 带材出口与增强热塑复合结构壁管带材入口相互衔接且中轴线相同。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管成套生产装置中， 所述挤出机为单螺杆挤 出机， 所述单螺杆挤出机的挤出机螺杆与无级调速装置相连。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管成套生产装置中， 还包括设置于所述定型 台后端的吹风装置。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管成套生产装置中， 还包括设置于所述定型 台后端的牵引机， 所述牵引机的牵引夹块的下夹块为 “凹” 形的结构， 所述牵引机的牵引动 力装置与无级调速装置相连。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管成套生产装置中， 所述增强热塑复合结构
壁管缠绕成型装置， 包括 ：
设置于所述牵引机后端的缠绕机， 其具有缠绕输送装置和管道成型辊轮， 所述缠 绕输送装置的下支撑轮为槽轮， 其管道外径成型辊轮为槽辊， 且其开始端设有挡块或台阶， 所述缠绕输送装置的驱动轮的驱动装置与无级调速装置相连 ；
设置于所述缠绕机后端的管材承接台 ；
设置于所述管材承接台后端的管材切割锯， 所述管材切割锯设有与管材出管速度 同步的同步移动装置， 所述同步移动装置与无级调速装置相连。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管成套生产装置中， 所述缠绕机还包括设置 于靠近所述管道成型辊轮位置处的加热带材的热风加热器、 挤出焊条的焊条料挤出机和对 带材挤出焊接粘合处的压合装置， 所述焊条料挤出机的螺杆连接有无级调速装置。
优选地， 在上述增强热塑复合结构壁管成套生产装置中， 还包括设置于所述缠绕 机周围的管道成型冷却装置。
从上述的技术方案可以看出， 本发明提供的增强热塑复合结构壁管具有如下突出 优点 ：
一是可以提高管材环刚度， 以增强型材为钢带， 热塑材料以聚乙烯为例， 钢的弹性 模量是聚乙烯的 200 倍以上 ( 碳素钢的弹性模量在 190000Mpa 左右， 聚乙烯的弹性模量在 800Mpa 左右 )， 在大弹性模量钢材的作用下， 增强热塑复合结构壁管可轻易达到 SN16(kN/ 2 m ) 或以上的环刚度， 弥补了较大直径全塑料结构壁管一般环刚度较难达到 SN8 或以上的弱 点。因此在各种使用条件下的工程中都可以采用。例如在某些沿海地区， 由于土壤中含腐 蚀性物质， 如果使用混凝土管工作寿命会很短， 但是当地的土壤承载能力很差， 地下水位又 高， 过去因为没有高环刚度的塑料结构壁管产品无法满足设计要求， 现在就可以采用增强 热塑复合结构壁管。
二是原材料的消耗量显著较少， 上述增强热塑复合结构壁管最重要最突出的优点 就是在达到高性能的同时， 非常显著地节约原材料。 众所周知， 一项技术创新能够降低材料 消耗 10％通常就认为是重要成果。增强热塑复合结构壁管和全塑缠绕结构壁管相比在同 样直径同样环刚度下材料米重将减少近一半， 成本的降低将更多。原因就在钢的弹性模量 比聚乙烯大 200 倍， 钢塑复合加强结构达到的环刚度远超过多层厚实的聚乙烯结构层产生 的效果。适当设计增强型材复合加强结构的厚度和高度就可以轻易地达到要求的环刚度。 以环刚度 SN8 为例， 在全系列规格尺寸中增强热塑复合结构壁管和全塑缠绕结构壁管的米 重比在 0.35-0.61。值得注意的是在增强热塑复合结构壁管的米重内大约近一半是聚乙烯 的重量， 另一半是钢材的重量。钢材的价格大约是聚乙烯价格的一半。以内径 2000mm， 环 刚度 SN8 为例， 全塑料缠绕结构壁管米重高达到 499 公斤， 增强热塑复合结构壁管总的米 重为 170 公斤， 折合材料成本降低至全塑管的 25％， 消耗的聚乙烯为 85 公斤仅为全塑管的 17％。 在全系列规格尺寸中增强热塑复合结构壁管的材料成本不到全塑缠绕结构壁管的三 分之一， 消耗的聚乙烯材料不到全塑管的五分之一， 在塑料原材料价格爆涨的经济形势下 是非常有价值的应对措施。
增强热塑复合结构壁管既保留了塑料管材具有优良的水力特性， 极强的内外防腐 能力及适度的轴向柔韧性等优点， 又以大弹性模量增强材料优化支撑结构， 可使管材以较 低的材料成本， 具备抵抗土壤载荷的足够环刚度， 因此具有卓越的综合性能。附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以 根据这些附图获得其他的附图。
图 1 为本发明实施例提供的一种增强热塑复合结构壁管带材的结构示意图 ；
图 2 为图 1 中 B 的局部放大图 ；
图 3 为本发明实施例提供的另一种增强热塑复合结构壁管带材的结构示意图 ；
图 4 为本发明实施例提供的又一种增强热塑复合结构壁管带材的结构示意图 ；
图 5 为本发明实施例提供的一种 “⊥” 形增强热塑复合结构壁管带材的结构示意 图；
图 6 为本发明实施例提供的增强热塑复合结构壁管成套生产装置的主视结构示 意图 ；
图 7 为本发明实施例提供的增强热塑复合结构壁管成套生产装置的俯视结构示 意图 ；
图 8 为本发明实施例提供的挂带机的结构示意图 ；
图 9 为本发明实施例提供的剪焊机的结构示意图 ；
图 10 为本发明实施例提供的增强型材储存装置的结构示意图 ；
图 11 为本发明实施例提供的增强型材储存装置储带时的结构示意图 ；
图 12 为本发明实施提供的辊压成型机若干组前辊压成型轮组的结构示意图 ；
图 13 为对应的辊压后的增强型材示意图 ；
图 14 为本发明实施提供的最终的若干组将之前增强型材再次成型的后辊压成型 轮组 ；
图 15 为对应最终的增强型材示意图 ；
图 16 为本发明实施例提供的模具安装位置示意图 ；
图 17 为本发明实施例提供的模具的增强型材的连续输送通道的示意图 ；
图 18 为本发明实施例提供的定型台的机架结构的侧视示意图 ；
图 19 为本发明实施例提供的牵引机的结构示意图 ；
图 20 为本发明实施例提供的缠绕机的结构示意图 ；
图 21 为本发明实施例提供的管材切割锯的结构示意图。
具体实施方式
本发明的第一个核心在于公开一种增强热塑复合结构壁管带材， 该带材能够被缠 绕成型为增强热塑复合结构壁管管材。
本发明的第二个核心在于公开一种增强热塑复合结构壁管管材， 其特点是可以在 提高管材环刚度的同时使原材料的消耗量显著减少。
本发明的第三个核心在于公开一种增强热塑复合结构壁管成套生产装置， 能够同 步实现增强热塑复合结构壁管带材和增强热塑复合结构壁管管材的连续生产， 提高生产效率。 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例， 都属于本发明保护的范围。
请参阅图 1- 图 4， 图 1 为本发明实施例提供的一种增强热塑复合结构壁管带材的 结构示意图 ； 图 2 为图 1 中 B 的局部放大图 ； 图 3 为本发明实施例提供的另一种增强热塑复 合结构壁管带材的结构示意图 ； 图 4 为本发明实施例提供的又一种增强热塑复合结构壁管 带材的结构示意图。
本发明实施例提供的一种增强热塑复合结构壁管带材包括基板 111 和与基板 111 成一体的加强肋 112， 加强肋 112 优选为多条。在加强肋 112 内或在基板 111 和加强肋 112 内同时复合有增强型材 113， 基板 111、 加强肋 112 和增强型材 113 均沿带材长度方向延伸 设置。其中， 增强型材 113 与加强肋 112， 或同时与基板 111 和加强肋 112 的热塑材料层挤 出复合为一体， 且被热塑材料层完全包覆， 增强型材 113 为弹性模量大于热塑材料层的弹 性模量的型材。上述增强型材 113 可为至少一个， 或多个条形型材组成。
增强热塑复合结构壁管带材的加强肋 112 可由基板 111 一侧向同一方向直立并沿 带材的长度方向延伸， 基板的另一侧为连续表面 1103( 缠绕成管材后， 该侧表面为管材的 内壁 )， 并沿带材的长度方向延伸。 多条与加强肋 112 挤出复合为一体的增强型材总体成间 隔排列的 “I” 形、 “L” 形、 “Γ” 形、 “T” 形、 “⊥” 形、 “工” 型或其他沿所述直立方向增强的树 形截面结构。
在增强热塑复合结构壁管带材内复合弹性模量大于热塑材料层的增强型材 113， 能够显著提高管材的环刚度， 并且可以使原材料的消耗量显著较少。在大弹性模量增强型 材 113 的作用下， 由该增强热塑复合结构壁管带材缠绕成的增强热塑复合结构壁管可轻易 2 达到 SN16(kN/m ) 或以上的环刚度， 弥补了较大直径全塑料结构壁管一般环刚度较难达到 SN8 或以上的弱点， 因此在各种使用条件下的工程中都可以采用。 由该增强热塑复合结构壁 管带材缠绕成的增强热塑复合结构壁管最重要最突出的优点就是在达到高性能的同时， 非 常显著地节约原材料。 增强热塑复合结构壁管和全塑缠绕结构壁管相比在同样直径同样环 刚度下材料米重将减少近一半， 成本的降低将更多。
如图 3 所示， 本发明实施例提供的另一种增强热塑复合结构壁管带材的结构示意 图， 该示意图并非优选的典型带材结构， 而是用于表示本发明提供的带材结构的各个技术 特征。
在多条加强肋 112 中， 沿带材宽度方向两侧的一个加强肋的外侧面设置了可沿带 材宽度方向挤靠的凸块 114 构成的横向受力面。该凸块 114 构成的横向受力面用于在带材 缠绕成管材时， 与缠绕机上外径成型辊轮开始端设置的挡块或台阶挤靠， 并在多个上述挡 块或台阶的螺旋导向下， 使带材卷绕一周时向前旋进一个带材宽度， 同时也使已卷绕成型 的管材螺旋旋进一个带材宽度。 上述加强肋 112 之间或顶端还可设置连接筋 (115、 116)， 用 于上述带材和管材螺旋旋进时， 增强加强肋 112 对横向受力的承载能力 ； 并可在管材制造、 运输、 施工和使用过程， 对管材内壁提供保护， 防止管材内壁因意外受损造成泄漏。设置在 加强肋 112 顶端的连接筋 116 还可使螺旋卷绕成型的管材同时具有平整的内壁和外壁， 以
便于管道之间的连接。
增强型材 113 可包括支撑板 1131， 或支撑板 1131、 第一增强板 1132 和 / 或第二增 强板 1133， 支撑板 1131 与第一增强板 1132 和 / 或第二增强板 1133 光滑过渡连接。
其中， 支撑板 1131 位于加强肋 112 内， 或同时位于基板 111 和加强肋 112 内， 并与 加强肋 112， 或同时与基板 111 和加强肋 112 的热塑材料层挤出复合为一体， 且被所述热塑 材料层完全包覆。其作用是提高管材的环刚度的同时使塑料的消耗量显著减少。
第一增强板 1132 位于基板 111 内， 并与基板 111 的热塑材料层挤出复合为一体， 且被基板 111 的热塑材料层完全包覆。其作用是保持支撑板 1131 的结构稳定和增强带材 缠绕成管材时， 加强肋 112 对横向受力的承载能力， 防止因加强肋的歪斜或倒伏造成管材 的环刚度下降。
优选第一增强板 1132 的宽度超出支撑板 1131 为 2 ～ 5mm， 第一增强板 1132 埋入 基板 111 的深度为 1/2 ～ 1/3 处。
第二增强板 1133 可设置于支撑板 1131 的任一侧端部， 并与加强肋 112， 或同时与 加强肋 112 和 / 或连接筋 115、 116 的热塑材料层挤出复合为一体， 且被所述热塑材料层完 全包覆。其作用一是以较少的材料成本提高管材的环刚度， 二是保持支撑板 1131 的结构稳 定和增强带材缠绕成管材时， 加强肋 112 对横向受力的承载能力。调整第二增强板 1133 超 出支撑板 1131 的宽度和形状， 还可在不改变带材外形尺寸规格的条件下， 调整、 改变管材 的环刚度。 上述多个加强肋 112 的支撑板 1131 与第一增强板 1132 和 / 或第二增强板 1133， 可成组或通过连接筋 (115、 116) 总体构成梯形、 波纹或其他有利于带材制成管材后， 承受 径向压力载荷的组合截面结构。
上述多个加强肋 112 的各个增强型材 113 的第一增强板 1132 和 / 或第二增强板 1133 从支撑板 1131 的外伸方向可相同或相反。
增强型材 113 的支撑板 1131 可以至少两个为一组集束设置， 每组加强肋 112 的至 少两个增强型材 113 的支撑板 1131 与第一增强板 1132 和 / 或第二增强板 1133 从支撑板 1131 外伸的指向可相背排列成 “L” 形、 “Γ” 形、 “T” 型、 “⊥” 形、 “工” 型或总体排列成其他 沿从所述基板外伸的直立方向增强的树形截面结构。
加强肋 112 顶端相背排列的第二增强板 1133 之间的凹陷处可被所述加强肋的包 覆塑料层填充为平面， 以增加结构的稳定性和外壁的防护， 并可用于带材的上、 下面压紧， 以利于带材的稳定牵引和输送。
上述集束设置的两个支撑板 1131 之间可从一端光滑连接成一体、 或通过结合层 连接为一体， 或分别被挤出成一体的塑料分隔。
增强型材 113 的最小外覆塑胶层大于 0.8mm。
上述增强型材 113 的树形截面结构具有如下作用 ：
一是可采用同一套生产装置兼容不同环刚度的管材生产。 全塑缠绕结构壁管采用 多层厚实的聚乙烯结构层产生较高的环刚度， 对不同环刚度的管材， 带材的结构层高度差 异很大， 造成其成套生产装置的结构变化较大， 不能通用。 本发明采用弹性模量远大于塑料 的增强材料和树形截面的增强结构， 可在带材结构高度基本不变的条件下， 以材料成本的 最小化为目标， 通过优化增强型材的树形截面结构来调整管材的环刚度， 以满足不同土壤
条件和回填土变形模量的条件下的管材环刚度要求。 因此可采用同一套生产装置兼容不同 环刚度的管材生产。
二是兼容特大管径与通用管径的管材生产。 对于采用单一结构模式的增强热塑复 合结构壁管， 特大管径管材的增强型材的结构变化较大， 造成其成套生产装置的结构变化 较大， 不能通用。 本发明采用弹性模量远大于塑料的增强材料和树形截面的增强结构， 可在 带材结构尺寸和增强型材的结构尺寸基本不变的条件下， 通过改变增强型材的树形截面结 构和增强型材的数量， 并以材料成本的最小化为目标进行带材结构的优化设计， 兼容特大 管径与通用管径的管材生产。
三是可对全尺寸规格系列的管材进行结构最优化设计。 本发明采用弹性模量远大 于塑料的增强材料和树形截面的增强结构， 可以材料成本的最小化为目标， 在带材结构尺 寸和增强型材的结构尺寸基本不变的条件下， 对全尺寸规格系列和不同管材环刚度要求的 管材进行优化设计， 实现全尺寸规格系列和不同管材环刚度要求的管材结构最优化和成本 最小化， 以及成套生产装置的总体最优化设计。
将现有的塑料直肋缠绕管、 塑料波纹缠绕管、 塑料双平壁缠绕管等单一结构设计 模式的产品合并为统一标准、 工艺和设备生产， 可使产品在较高的技术水平上起步， 促进塑 料结构壁管材产品的系列化和产品品种的合理发展， 并将有助于迅速提高塑料结构壁管材 的生产技术水平。 通过统一埋地用结构壁管产品的型式、 尺寸、 化学成分、 物理性能、 功能等要求、 并 采用统一的成套生产装置生产各种管径和环刚度的埋地用结构壁管材， 可保证产品质量的 可靠性和互换性， 使埋地用结构壁管有关产品间得到充分的协调、 配合、 衔接， 尽量减少不 必要的重复劳动和物质损耗， 为专业化生产创造条件。
通过统一标准和设备生产， 规范了埋地用结构壁管的生产技术、 试验方法、 检验规 则、 操作程序、 工作方法、 工艺规程等， 统一了埋地用结构壁管的生产和施工的程序和要求。 保证了每项工作的质量， 可使有关生产、 经营、 管理工作走上正常轨道。
通过统一的埋地用结构壁管的标准术语、 符号、 代号， 消除技术语言障碍， 可加速 产品技术的合作与交流。
通过统一标准和设备生产， 并传播技术信息， 介绍新的技术研究成果， 可加速新技 术、 新成果的应用和推广， 促使相关生产企业实施标准， 依据标准建立全面的质量管理制 度， 并推行产品的质量认证， 健全企业管理制度， 提高和发展企业的科学管理水平， 鼓励和 支持技术创新。
如图 4 所示， 本发明实施例提供的又一种增强热塑复合结构壁管带材的结构示意 图， 该示意图并非优选的典型带材结构， 而是用于表示本发明提供的带材结构的各个技术 特征。
增强型材 113 可包括条形型材的的支撑件 1134 和增强件 1135。
支撑件 1134 位于加强肋 112 内， 或同时位于基板 111 和加强肋 112 内， 沿从基板 111 外伸的直立方向单个设置、 集束设置或间隔设置， 并与加强肋 112， 或同时与基板 111 和 加强肋 112 的热塑材料层挤出复合为一体， 且被所述热塑材料层完全包覆。
增强件 1135 位于基板 111 内、 加强肋 112 内， 连接筋 115、 116 内， 或设置于上述结 构的结合部位并同时向两种结构内延伸。增强件 1135 沿支撑件 1134 两侧单个设置、 集束
设置或间隔设置， 并与支撑件 1134 组合排列成， 总体沿从基板 111 外伸的直立方向增强的 树形截面结构。
增强件 1135 与加强肋 112， 或同时与基板 111 和加强肋 112 或加强肋 112 和连接 筋 115 和 / 或 116 的热塑材料层挤出复合为一体， 且被所述热塑材料层完全包覆。
集束设置的支撑件 1134、 增强件 1135 之间可通过结合层连接为一体， 或分别被挤 出成一体的塑料分隔。
如图 5 所示， 本发明实施例提供的一种 “⊥” 形增强热塑复合结构壁管的带材包括 基板 111 和与基板 111 成一体的加强肋 112， 基板 111 和加强肋 112 内同时复合有增强型 材 113 ； 其中， 该增强型材 113 包括两个集束设置的支撑板 1131， 两个支撑板 1131 的一端光 滑连接为一体， 另一端分别与第一增强板 1132 连接， 且两个第一增强板 1132 从各自对应的 支撑板 1131 外伸的指向相背并且与支撑板 1131 光滑连接， 使得增强型材 113 总体成 “⊥” 形。增强型材 113 同时与基板 111 和加强肋 112 的塑料挤出复合为一体， 且被塑料完全包 覆。
增强型材 113 可优选为增强金属带， 增强金属带的弹性模量较大， 环刚度较好。增 强金属带可为钢带、 铝带等适用的金属材料。组成基板 111 和加强肋 112 的热塑材料层为 聚乙烯层、 聚氯乙烯层或聚丙烯层等塑料层。
在其他实施例中， 将上述带材的中空腔结构制成实心结构， 或将上述带材的包覆 塑料层改为使用喷塑、 涂敷等适用工艺的塑料层亦在本发明的保护范围之内。
本发明提供的增强热塑复合结构壁管管材， 其为由如上实施例公开的增强热塑复 合结构壁管带材螺旋缠绕成型的增强热塑复合结构壁管管材。 螺旋缠绕成增强热塑复合结 构壁管管材的增强热塑复合结构壁管带材之间的相邻边之间设置相同或相容材质的挤出 塑料焊条或粘合剂层。 螺旋缠绕成增强热塑复合结构壁管管材的增强热塑复合结构壁管带 材之间的相邻边表面设置挤出焊条或粘合剂层， 且相邻边成相互搭接或榫合搭接结构。增 强热塑复合结构壁管管材具有光滑平整的内壁和有间距螺旋环绕的增强热塑复合加强结 构的外壁。
如图 1-2 所示， 带材之间的相邻边表面设置相同或相容材质的挤出塑料焊条 1102， 基板 111 一端与相邻带材的基板一端的凸起边 1101 成相互搭接， 使相邻带材的基板 挤出焊接为一体。上述增强热塑复合结构壁管管材， 包括光滑平整的内壁 1103 和有间距螺 旋环绕的增强热塑复合加强肋 112 的外壁。
增强热塑复合加强结构两端的切断端面设置有与带材的挤出包覆塑料相同或相 容的补焊塑料包覆层， 且补焊塑料包覆层的两端端面与管材轴线垂直。其管端连接部位的 螺旋槽以及中空腔内设置挤出、 焊接、 粘接或填充的密封件， 螺旋槽密封件与波纹加强肋之 间的螺旋槽底部和侧壁表面熔接、 粘接或连接成一体， 螺旋槽密封件的顶面与波纹加强肋 的顶面在同一圆周表面上， 并与波纹加强肋一起形成至少一圈能用于密封的完整的圆周外 表面。中空腔密封件与波纹加强肋的中空腔顶部、 底部和侧壁表面熔接、 粘接或连接成一 体， 并可用于密封。上述密封件的材料与上述带材的挤出包覆塑料相同或相容。
本发明提供的增强热塑复合结构壁管具有如下突出优点 ：
一是可以提高管材环刚度， 以增强型材为钢带， 热塑材料以聚乙烯为例， 钢的弹性 模量是聚乙烯的 200 倍以上 ( 碳素钢的弹性模量在 190000Mpa 左右， 聚乙烯的弹性模量在800Mpa 左右 )， 在大弹性模量钢材的作用下， 增强热塑复合结构壁管可轻易达到 SN16(kN/ 2 m ) 或以上的环刚度， 弥补了较大直径全塑料结构壁管一般环刚度较难达到 SN8 或以上的弱 点。因此在各种使用条件下的工程中都可以采用。例如在某些沿海地区， 由于土壤中含腐 蚀性物质， 如果使用混凝土管工作寿命会很短， 但是当地的土壤承载能力很差， 地下水位又 高， 过去因为没有高环刚度的塑料结构壁管产品无法满足设计要求， 现在就可以采用增强 热塑复合结构壁管。
二是原材料的消耗量显著较少， 上述增强热塑复合结构壁管最重要最突出的优点 就是在达到高性能的同时， 非常显著地节约原材料。 众所周知， 一项技术创新能够降低材料 消耗 10％通常就认为是重要成果。增强热塑复合结构壁管和全塑缠绕结构壁管相比在同 样直径同样环刚度下材料米重将减少近一半， 成本的降低将更多。原因就在钢的弹性模量 比聚乙烯大 200 倍， 钢塑复合加强结构达到的环刚度远超过多层厚实的聚乙烯结构层产生 的效果。适当设计增强型材复合加强结构的厚度和高度就可以轻易地达到要求的环刚度。 以环刚度 SN8 为例， 在全系列规格尺寸中增强热塑复合结构壁管和全塑缠绕结构壁管的米 重比在 0.35-0.61。值得注意的是在增强热塑复合结构壁管的米重内大约近一半是聚乙烯 的重量， 另一半是钢材的重量。钢材的价格大约是聚乙烯价格的一半。以内径 2000mm， 环 刚度 SN8 为例， 全塑料缠绕结构壁管米重高达到 499 公斤， 增强热塑复合结构壁管总的米 重为 170 公斤， 折合材料成本降低至全塑管的 25％， 消耗的聚乙烯为 85 公斤仅为全塑管的 17％。 在全系列规格尺寸中增强热塑复合结构壁管的材料成本不到全塑缠绕结构壁管的三 分之一， 消耗的聚乙烯材料不到全塑管的五分之一， 在塑料原材料价格爆涨的经济形势下 是非常有价值的应对措施。
增强热塑复合结构壁管既保留了塑料管材具有优良的水力特性， 极强的内外防腐 能力及适度的轴向柔韧性等优点， 又以大弹性模量增强材料优化支撑结构， 可使管材以较 低的材料成本， 具备抵抗土壤载荷的足够环刚度， 因此具有卓越的综合性能。
请参阅图 6 和图 7， 图 6 为本发明实施例提供的增强热塑复合结构壁管成套生产装 置的主视结构示意图 ； 图 7 为本发明实施例提供的增强热塑复合结构壁管成套生产装置的 俯视结构示意图。
本发明提供的增强热塑复合结构壁管成套生产装置， 用于生产上述实施例公开的 增强热塑复合结构壁管管材， 包括增强型材输送装置、 增强热塑复合结构壁管带材挤出成 型装置和增强热塑复合结构壁管缠绕成型装置。
其中， 增强型材输送装置包括增强型材连续输送装置和位于该增强型材连续输送 装置后端的增强型材储存装置， 通过增强型材连续输送装置实现增强型材的连续输送， 并 且在增强型材连续输送装置上的增强型材卷临近用尽时， 可预先将增强型材牵引至增强型 材储存装置内， 此时的增强型材供应由增强型材储存装置提供， 此时可快速更换和连接下 一卷增强型材卷以备使用。
增强热塑复合结构壁管带材挤出成型装置用于将热塑材料挤出至成型模具中， 并 包覆于牵引至成型模具中的增强型材上， 以形成增强热塑复合结构壁管带材。增强热塑复 合结构壁管缠绕成型装置用于将所述增强热塑复合结构壁管带材缠绕成增强热塑复合结 构壁管管材。
本发明通过上述增强热塑复合结构壁管成套生产装置， 可连续的将增强热塑复合结构壁管带材和增强热塑复合结构壁管管材先后生产出来。
上述增强型材输送装置可具体包括挂带机 1、 剪焊机 2、 储带机 3( 即增强型材储存 装置 ) 和增强型材预处理装置 4。 本领域技术人员可以理解的是， 增强热塑复合结构壁管成 套生产装置可具备上述增强型材输送装置一种或多种。
其中， 挂带机 1 为若干个， 具体数量与增强热塑复合结构壁管带材上的增强型材 数量相同， 挂带机 1 上可放置增强型材带卷 ( 增强型材一般为成卷设置的， 牵引增强型材的 头部可使增强型材带卷在挂带机 1， 以连续不断的供应增强型材 )。剪焊机 2 设置于挂带机 1 的后端， 用于对挂带机 1 上的上一个增强型材带卷与下一个增强型材带卷之间的带头与 带尾进行剪切和焊接， 确保增强型材的连续输送， 以免生产中断造成废管。接带时， 先用剪 焊机 2 的剪带装置剪除带头与带尾不合格的带材， 并将两端的头尾接口剪齐， 然后用其压 紧装置将两端带材分别压紧， 并使接口平齐 ； 再用其焊机接带并将接口焊缝打磨平整。
储带机 3 设置于剪焊机 2 的后端， 储带机 3 可储存一定长度的增强型材， 在带材 连续生产过程中， 为了使生产人员拥有足够的焊接和将增强型材的带卷接口打磨平整的时 间， 在每一盘增强型材快用完时， 可预先将剩余部分一定长度的增强型材打入储带机 3， 在 增强型材打入储带机 3 后， 增强热塑复合结构壁管带材生产所需的增强型材由储带机 3 内 储存的增强型材供应， 生产人员可利用这段时间进行增强型材焊接和接口打磨。
设置在储带机 3 后端的增强型材预处理装置 4 用于在增强型材与塑料材料复合 前， 对增强型材进行预处理。在本实施例中增强型材预处理装置 4 可包括除油除锈机、 增强 型材成型机、 增强型材高频加热装置， 并共用同一个机架来调整增强型材高度至与挤出模 增强型材通道高度基本一致。
除油除锈机包括机架、 设置于机架上围绕所述增强型材表面的若干旋转钢丝刷和 包覆所述旋转钢丝刷且设有增强型材连续输送通道的集屑箱， 集屑箱设有位于旋转钢丝刷 下方的漏斗收容腔体。 其作用是采用旋转钢丝刷除去每一条增强型材表面锈蚀及其他沉积 在增强型材表面的物质， 除去的杂质通过漏斗落入收容腔体内。
增强型材成型机设置于挂带机 1 后端， 在设有除油除锈机时， 该增强型材成型机 设置于除油除锈机的后端， 用于将平直增强型材轧制成所需要的 “L” 形截面。高频加热机 设置于增强型材成型机的后端， 其主要作用是对增强型材进行加热， 使增强型材从室温提 升到与熔融的塑料温度接近， 以利于塑钢之间更好结合。
增强型材成型机可包括若干将增强带材成型为支撑板和与之相连的第一增强板 和 / 或第二增强板的增强型材成型机， 以及其他组成沿从基板外伸的直立方向增强的树形 截面结构， 所需的成型截面的若干增强型材成型机。 。
在其他的实施例中， 设置在储带机 3 后端的增强型材预处理装置 4 包括除油除锈 机、 矫直机、 增强型材成型机和增强型材高频加热装置， 并各自采用独立机架， 分体式设置。 设置矫直机的作用是将增强型材制造或输送时因轻微翻转、 扭曲造成表面不平整的增强型 材整平， 使增强型材能够顺利通过增强型材成型机、 增强型材高频加热装置和挤出机连接 的挤出模 7 的增强型材输送通道， 以确保生产过程的连续。矫直机的出口处可设置有增强 型材棱边毛刺刮除刀具， 以刮掉增强型材棱边毛刺， 使其边缘更加光滑。 增强型材成型机的 入口处也可设置有增强型材棱边毛刺刮除刀具。
上述实施例公开的增强型材预处理装置， 还可包括设置在增强型材高频加热装置和挤出机连接的挤出模 7 之间的小型挤出机和挤出模， 用于挤出涂敷结合层 ； 结合层的作 用是对增强型材及塑料均具有较强的附着能力， 并与增强型材和塑料的化学特性相容。当 增强热塑复合结构壁管带材的塑料包覆层采用聚乙烯制作时， 结合层可以选用聚乙烯， 也 可以选用乙烯丙烯酸共聚物、 环氧聚酰胺或线性低密度聚乙烯等材料。 挤出涂敷的结合层， 在增强型材连续输送， 进入挤出机连接的挤出模 7 之前， 暴露在室温下的空气中一段距离， 以具有一定的表面冷却固化间隔。挤出低密度聚乙烯结合层的厚度为 0.1 ～ 0.25mm， 加强 增强型材加热至 90℃ -110℃。
上述增强热塑复合结构壁管带材挤出成型装置， 包括挤出机 6、 挤出模 7、 定型模 8、 定型台 9、 牵引机 11、 带材操作控制柜 21。其中， 挤出机 6 设置于增强型材预处理装置 4 的后端， 该挤出机 6 的出料口处设有挤出模 7。 增强热塑复合结构壁管带材采用一次挤出成 型生产工艺， 挤出模 7 设置了增强型材连续输送通道， 以及基板和与基板成一体的加强肋 挤出通道， 增强型材连续输送通道与上述基板和与基板成一体的加强肋挤出通道在挤出模 出料口处重合， 挤出机 6 内熔融的热塑材料被挤入到挤出模 7 内， 使增强型材与基板和加强 肋的塑料挤出复合为一体， 且被塑料完全包覆， 完成两种材料的结构复合， 形成质地较软的 增强热塑复合结构壁管带材。生产增强热塑复合结构壁管带材时， 塑胶原料需按工艺要求 的比例混料， 以聚乙烯材料为例， 高密度聚乙烯∶改性料∶色母＝ 40 ∶ 10 ∶ 1。混料后的 塑胶原料经塑胶供料装置送入挤出机 6。
挤出机 6 可为单螺杆挤出机， 其螺杆轴向方向与增强型材的连续输送通道方向在 本实施例中成 30° -60°的夹角， 在其他实施例中亦可同向或平行， 本发明不做限制。单螺 杆挤出机的挤出机螺杆与无级调速 ( 无级调速即为转速平滑连续的变化， 而且可以在整个 转速的调节范围内的任意一点都可以稳定运行。) 装置相连， 可实现螺杆转速平稳无级可 调。
定型台 9 设置于挤出机 6 的后端， 设置在定型台 9 的前端且与定型台 9 成一体的定 型模 8 设置在上述挤出机 6 的挤出模 7 的后端。 上述定型模 8 为多个， 其中第一定型模的增 强热塑复合结构壁管带材入口与挤出模 7 的增强热塑复合结构壁管带材出口平行。各定型 模 8 的增强热塑复合结构壁管带材出口与入口相互衔接、 相互平行且中轴线相同。温度较 高且质地较软的增强热塑复合结构壁管带材经过定型模 8、 定型台 9 完成带材的冷却定型， 可使增强热塑复合结构壁管带材的冷却定型充分、 可靠， 具有结构尺寸稳定、 包覆均匀平整 的特点， 以确保增强热塑复合结构壁管材的产品质量。
上述定型台 9 还可由增强热塑复合结构壁管带材滚压定型装置替换， 增强热塑复 合结构壁管带材滚压定型装置同样具有增强热塑复合结构壁管带材定型冷却的作用。
牵引机 11 设置于定型台 9 的后端， 用于增强热塑复合结构壁管带材以及增强型材 的牵引传送， 是带材生产的动力设备。牵引机 11 的牵引动力装置与无级调速装置相连， 可 实现带材牵引速度的平稳无级可调， 并与挤出机 6 的带材挤出速度同步， 防止带材变形。
带材操作控制柜 21 用于控制增强热塑复合结构壁管带材挤出成型装置的运行、 电器保护、 及各系统供配电。该带材操作控制柜 21 主要由电器、 仪表和执行机构组成， 主要 作用为 ： 1) 控制主、 辅机的拖动电机， 满足工艺要求所需的转速和功率， 并保证主、 辅机能 协调地运行 ； 可自动调节增强型材输送、 塑料挤出、 成品牵引速度的协调一致。2) 控制主、 辅机的温度、 压力、 流量和制品的质量。3) 实现整个机组的自动控制。带材操作控制柜 21的核心部分由 PLC、 触摸屏、 D/A 数模转换模块组成。配有防水、 防油的触摸式薄膜面板， 操 作简单方便。
在其他的实施例中， 从挤出机 6 的挤出模 7 挤出的质地较软的增强热塑复合结构 壁管带材， 可用增强热塑复合结构壁管带材滚压定型装置定型， 上述增强热塑复合结构壁 管带材滚压定型装置包括驱动辊和压紧辊， 还兼具增强热塑复合结构壁管带材以及管材缠 绕成型的牵引和传送作用， 并将内部尚未完全固化的增强热塑复合结构壁管带材送入管材 缠绕成型装置， 以提高生产效率， 节约增强热塑复合结构壁管材成套生产装置的设备投资。
上述增强热塑复合结构壁管缠绕成型装置， 包括缠绕机、 管材切割锯 19、 管材承接 台 20、 管材操作控制柜 22。 缠绕机包括送带机 12、 焊条料挤出机 14、 热风加热器 15、 管材缠 绕笼 17。设置于牵引机 11 后端的缠绕机用于将增强热塑复合结构壁管带材缠绕成增强热 塑复合结构壁管材， 用于将管材定长切断的管材切割锯 19 设置于缠绕机的后端。沿缠绕机 出管方向的 2 个管材承接台 20 分别设置在缠绕机与管材切割锯 19 之间， 以及管材切割锯 19 的后端。送带机 12 设置在牵引机 11 与管材缠绕笼 17 之间。
增强热塑复合结构壁管带材通过牵引机 11 后进入缠绕机中的送带机 12， 送带机 12 的作用是将带材输送至设置在其后端的管材缠绕笼 17 内， 并为带材的缠绕过程提供动 力。送带机 12 驱动轮的驱动装置与无级调速装置相连， 可实现带材缠绕输送速度的平稳无 级可调， 并与牵引机 11 的带材牵引速度同步， 以实现带材的同步输送， 防止带材变形。在牵 引机 11 和送带机 12 的共同作用下， 带材连续不断地进入管材缠绕笼 17 中， 卷绕一周时， 沿 带材宽度方向的一个加强肋的外侧面设置的横向受力面与缠绕机上外径成型辊轮开始端 设置的挡块或台阶挤靠， 并在多个上述挡块或台阶的螺旋导向下， 使带材卷绕一周时向前 旋进一个带材宽度， 同时也使已卷绕成型的管材螺旋旋进一个带材宽度。相邻带材的贴合 面同时被热风加热器 15 加热， 以提高带材贴合处的粘接强度。平直带材的贴合面被焊条料 挤出机 14 连续挤出焊条料， 并与卷绕一周后的相邻带材的相邻边或搭接面贴合在一起， 贴 合面被管材缠绕笼 17 上的压合装置挤压贴合或压紧贴合， 并被卷绕成有间距螺旋增强结 构的连续圆管状增强热塑复合结构壁管材。焊条料挤出机 14 的螺杆与无级调速装置相连， 可实现螺杆转速 ( 即焊条料的挤出速度 ) 平稳无级可调， 并与带材缠绕输送速度的同步， 以 实现管材的同步焊接成型。增强热塑复合结构壁管材沿管材承接台 20 螺旋旋进， 向外延伸 出管， 再经管材切割锯切断等工序成为一定长度的增强热塑复合结构壁管管材。管材切割 锯 19 设有与管材出管速度同步的同步移动装置， 同步移动装置与无级调速装置相连。可实 现管材切割锯的前进速度的平稳无级可调， 并与管材螺旋旋进的速度同步， 以实现管材的 同步切断。
管材操作控制柜 22 用于控制增强热塑复合结构壁管缠绕成型装置的运行、 电器 保护、 及各系统供配电。 其主要作用为控制主、 辅机的拖动电机能协调地运行 ； 控制主、 辅机 的温度、 压力、 流量和制品的质量 ； 实现整个机组的自动控制。其触摸式面板， 操作简单方 便。
请参阅图 8， 图 8 为本发明实施例提供的挂带机的结构示意图。
挂带机 1 用来支撑和回转增强型材带卷挂盘， 增强型材带卷挂盘用于放置增强型 材带卷， 它采用被动式工作原理， 本身无动力， 借助于牵引机牵引增强型材带卷转动放卷。 增强型材带卷挂盘包括胀缩卷筒 105、 增强型材档座 107、 增强型材带盘挡板 110、 支撑臂130、 主轴 108、 阻尼器 109。 胀缩套筒 105 的作用是防止带盘内径与卷筒打滑， 并能产生足够 的摩擦力矩与增强型材张力所引起力矩平衡。使用专用手柄 120， 旋转移动丝母 102， 带动 移动套 104 轴向运动， 可使支撑臂 130 的倾斜角变化产生筒径的胀缩。增强型材对中调节 依靠增强型材档座 107 滑移将增强型材带卷贴紧在增强型材带盘挡板 110 上。阻尼器 109 为机械抱闸式， 调节阻尼器 109 上的张力调节螺母， 可使增强型材的张力处于合适状态。阻 尼器 109 的作用是通过摩擦力矩使增强型材实现张力放卷， 并能防止断带时胀缩卷筒 105 继续转动造成松卷， 或者在放卷速度变慢时， 增强型材带卷在惯性作用下被甩散。
在本实施例中， 每台挂带机 1 一次可输出一条增强型材， 设置两套相互独立的增 强型材带卷挂盘， 两套增强型材带卷挂盘可以各挂一盘增强型材带卷， 通过主轴 108 一左 一右架设于支架 101 上， 增强型材引出头的方向相反。换卷时， 通过 180°旋转限位机构围 绕支架 101 旋转， 交替工作， 以保证向增强热塑复合结构壁管带材挤出成型装置连续提供 增强型材。
在其他实施例中， 每台挂带机 1 一次可输出多条增强型材， 每条输出增强型材各 设置两套相互独立的增强型材带卷挂盘， 两套增强型材带卷挂盘可以各挂一盘增强型材带 卷交替工作， 增强型材引出头的方向相同。 请参阅图 9， 图 9 为本发明实施例提供的剪焊机的结构示意图。
本发明提供的剪焊机 2 包括工作平台 204、 两套平齐并间隔一定距离的压紧装置 201、 焊机 203 和剪带装置 206。 由于带材生产为连续生产方式， 而增强型材的供应方式则为 卷盘式， 在带材连续生产过程中， 每一卷增强型材的头尾之间均须焊接并打磨平整。 所以剪 焊机 2 的作用如下 ： 其一是对增强型材卷的带头与带尾进行连接， 其二是可剪去增强型材 卷的卷头或卷尾中的不合格增强型材。 接带时， 先用剪带装置 206( 其由剪切气缸 205 驱动 ) 剪除不合格的增强型材， 并将两端一头一尾的增强型材接口剪齐， 然后用压紧装置 202( 其 由压紧气缸 201 驱动 ) 将两端带材分别压紧， 并使接口平齐 ； 再用焊机 203 接带并将接缝打 磨平整。
请参阅图 10、 图 11， 图 10 为本发明实施例提供的增强型材储存装置的结构示意 图。图 11 为本发明实施例提供的增强型材储存装置的储带示意图。
本实施例提供的储带机 3( 即增强型材储存装置 ) 包括机架 330、 移动架 320、 进带 导轮 310、 电机 308、 主动轮 309、 压紧轮 307、 限位轮 303、 后导轮 302、 出带导轮 301。每台储 带机 3 可同时对多条增强型材进行储带， 为了防止增强型材出现翻转、 扭曲， 对每条增强型 材设置单独的储带槽， 每个储带槽由 2 个移动架 320 组成， 储带空间的宽度可调至约为增强 型材宽度的 1.5 倍。对每条增强型材设置单独的储带牵引装置， 储带牵引装置包括相对设 置的主动轮 309 和压紧轮 307， 主动轮 309 与转动驱动装置相连， 其作用是驱动增强型材进 入储带槽。压紧轮 307 设置于往复运动的位置调整装置上， 其作用是调整储带时的增强型 材摩擦力。在储带时， 电机 308( 即转动驱动装置 ) 带动主动轮 309 旋转， 压紧轮 307 由汽 缸 ( 即往复运动的位置调整装置 ) 驱动将增强型材 340 紧压在主动轮 309 上， 利用增强型 材 340 和主动轮 309 之间的摩擦力将增强型材 340 打入储带机 3 的储带槽内， 进带导轮 310 和出带导轮 301 对增强型材具有导向作用。本实施例提供的储带机 3 可储存一定长度的增 强型材 340， 如图 10 所示。在增强型材 340 打入储带机 3 后， 增强型材带卷之间接带时， 带 材生产所需的增强型材由储带机 3 内储存的增强型材 340 供应， 生产人员可利用这段时间
进行增强型材焊接和打磨。
请参阅图 11- 图 15， 图 11 为本发明实施提供的 “⊥” 形增强型材辊压成型机若干 组前辊压成型轮组的结构示意图 ； 图 13 为对应的辊压后的增强型材示意图 ； 图 14 为本发 明实施提供的最终的若干组将之前增强型材再次成型的后辊压成型轮组 ； 图 15 为对应最 终的增强型材示意图。
增强型材成型机包括相对布置的成对辊轮， 且成对辊轮形成有槽形、 “L” 形、 及其 他所需截面形状的轧制空间。上述成对辊轮由依次布置的若干组组成， 且由远离增强型材 加热装置向靠近增强型材加热装置的方向上， 成对辊轮的两侧壁之间的间距逐渐缩小。
针对 “⊥” 型增强型材的轧制， 本发明还可包括设置于增强型材加热装置前端的， 用于将增强型材弯折成 “⊥” 形的增强型材成型机。参阅图 5， 上述 “⊥” 形增强型材包括两 个集束设置的支撑板 1131， 两个支撑板 1131 的一端光滑连接为一体， 另一端分别与第一增 强板 1132 连接， 且第一增强板 1132 从各自对应的支撑板 1131 外伸的指向相背， 并且与支 撑板 1131 光滑连接。增强型材成型机包括若干依次布置的辊压成型轮组， 辊压成型轮组包 括相对布置的上辊轮和下辊轮， 下辊轮上设有轮槽。由远离增强型材加热装置向靠近增强 型材加热装置的方向上， 辊压成型轮组的下辊轮上的轮槽的两侧壁之间的间距逐渐缩小， 以逐渐将 “I” 形增强型材轧制成 “⊥” 形的增强型材。
增强型材成型机的辊压成型轮上有动力输入， 当增强型材进入时会由于摩擦力的 作用而被推动向前移动。当增强型材在经过增强型材成型机时， 增强型材经过若干组前辊 压成型轮组 ( 其由上辊轮 401 和下辊轮 402 组成 ) 时， 由平直的 “I” 形增强型材逐渐成型 为如图 13 所示的增强型材的结构形式。
靠近增强型材加热装置的后辊压成型轮组 ( 其由上辊轮 403 和下辊轮 404 组成 )， 其下辊轮 404 的轮槽两侧壁之间的间距为增强型材厚度的二倍 ； 除靠近增强型材加热装 置的辊压成型轮组外的其他辊压成型轮组， 其上辊轮上设有伸入下辊轮的轮槽内的挤压凸 起。
初步成型后的增强型材继续辊压， 由于后辊压成型轮组的下轮 404 的槽间距比前 辊压成型轮组的下辊轮 402 的槽小， 增强型材会被再次挤压， 开口的部位被挤压而贴合在 一起， 最终形成如图 15 所示的所需要的增强型材结构。
请参阅图 16 和图 17， 图 16 为本发明实施例提供的模具安装位置示意图 ； 图 17 为 本发明实施例提供的模具的增强型材的连续输送通道的示意图。
每种规格的增强热塑复合结构壁管带材各配备挤出模和数付定型模具， 模具安装 位置如图 16 所示。挤出机 6 的料道 86 的出料口处设有挤出模 7。挤出成型模具是模块化 的组合式模具， 其中大多数部件是通用的， 只需更换某些零件便可生产不环刚度、 不同规格 的增强热塑复合结构壁管带材。挤出模 7 根据增强热塑复合结构壁管带材结构， 设置了多 条增强型材 340 的连续输送通道， 以及基板和与基板成一体的加强肋挤出通道， 增强型材 连续输送通道与上述基板和与基板成一体的加强肋挤出通道在挤出模 7 的出料口处重合。 输送通道如图 17 所示， 输送通道结构与经过辊压成型后的增强型材相匹配。增强热塑复合 结构壁管带材采用一次挤出成型生产工艺， 挤出机 6 内熔融的热塑材料通过连接体 85 和料 道 86 被挤入到挤出模 7 内， 使 “I” 型增强型材与加强肋， 或 “L” 型、 “⊥” 型同时与基板和加 强肋的塑料挤出复合为一体， 且被塑料完全包覆， 完成两种材料的结构复合， 形成质地较软的增强热塑复合结构壁管带材。 设置在定型台 9 的前端， 且与定型台 9 成一体的多付定型模 设置在上述挤出机 6 的挤出模 7 的后端。其中第一定型模 81 的增强热塑复合结构壁管带 材入口与挤出模 7 的增强热塑复合结构壁管带材出口平行。其余各定型模 82 的增强热塑 复合结构壁管带材出口与入口相互衔接、 相互平行且中轴线相同。温度较高且质地较软的 增强热塑复合结构壁管带材经过各定型模、 定型台 9 的冷却水槽 83 完成带材的冷却定型， 使增强热塑复合结构壁管带材的冷却定型充分、 可靠， 并具有结构尺寸稳定、 包覆均匀平整 的特点， 以确保增强热塑复合结构壁管材的产品质量。
请参阅图 6、 图 16 和图 18， 图 18 为本发明实施例提供的定型台的机架结构的侧视 示意图。
本实施例提供的定型台 9 可由机架 901、 冷却水槽 83、 水箱 902、 前后移动装置 905、 上下移动装置 909、 左右调整装置及喷水泵 903、 真空泵 904、 水气分离装置 907、 补水装 置 906、 分离泵 908 等组成。上述定型台 9 的上下、 前后、 左右位置可调， 以确保增强热塑复 合结构壁管带材在挤出模 7 与定型模 8 之间的传输平稳、 结构尺寸的稳定定型、 以及包覆塑 料的均匀平整。在带材的冷却定型过程中， 水箱 902 加液位控制， 控制备用给水接口， 向水 箱 902 内补水的补水装置 906 为用自动电磁阀进行补水控制的水泵。冷却水槽 83 通过喷 水泵 903 以对冷却定型过程中的增强热塑复合结构壁管带材表面进行喷淋的方式供水， 冷 却水槽 83 内热回水不进水箱 902， 直接向大循环回水系统排水。定型模内的冷却水亦通过 喷水泵 903 供水并排入冷却水槽 83。真空泵 904、 水气分离装置 907、 分离泵 908 用于向定 型模的定型表面， 提供真空负压力 ； 定型台 9 的后端设有吹风装置， 用于吹干带材表面残留 的水渍。
请参阅图 19， 图 19 为本发明实施例提供的牵引机的结构示意图。
牵引机 11 是增强热塑复合结构壁管带材生产的动力设备。增强型材经放卷、 预处 理进入挤出模 7 与塑料复合， 并经过定型、 冷却而得到合格的带材， 均由牵引机 11 提供一定 的牵引动力和牵引速度， 均匀地拉动。
本实施例提供的牵引机 11 包括 ： 机架 1111 和牵引装置 1112。 上述机架 1111 用于 支撑牵引装置 1112， 上述牵引装置 1112 为履带式牵引装置， 包括压紧履带 1116、 驱动履带 1117。牵引电机 1115 属于牵引装置 1112 的一部分， 采用的是无级调速电机， 可实现带材的 牵引速度平稳无级可调。 牵引驱动的动作流程是由与摆线针轮减速机连接的牵引电机 1115 通过链轮、 链条 1114、 将动力传至齿轮传动箱， 再由齿轮箱通过万向联轴器将动力传至履带 上的链轮， 形成牵引机 11 的动力源。 牵引机 11 的压紧履带 1116 为牵引装置 1112 的上梁由 气缸 1118 推动， 起到压紧带材制品的作用， 调节气缸 1118 的进气压力可改变压紧履带 1116 和驱动履带 1117 对带材的夹持力， 以保证足够的牵引力。驱动履带 1117 由手轮调节两端 的高低调整丝杠， 可使链轨橡胶块平面的水平度及中心高符合要求。上述驱动履带 1117 还 可进行反转， 使带材后退以完成断带、 接带等工作要求。下牵引块为 “凹形” ， 使得带材加强 肋在下牵引块中很好的受力， 防止对带材的变形破坏。
请参阅图 20， 图 20 为本发明实施例提供的缠绕机的结构示意图。
本实施例提供的缠绕机包括送带机 12、 焊条料挤出机 14、 热风加热器 15、 管材缠 绕笼 17。设置于牵引机 11 后端的缠绕机用于将增强热塑复合结构壁管带材缠绕成增强热 塑复合结构壁管材。其中送带机 12 设置在牵引机 11 与管材缠绕笼 17 之间。缠绕机还可包括设置在靠近管材缠绕笼 17 位置处的加热带材的热风加热器 15 和挤出焊条的焊条料挤 出机 14。
送带机 12 包括送料辊 121 和压辊 122， 送料辊 121 与压辊 122 上下一一对应， 形 成多对。压辊 122 为槽辊， 通过开槽容纳增强热塑复合结构壁管带材 23 的加强结构， 并通 过往复调整机构调整与送料辊 121 的相对位置， 使送料辊 121 与压辊 122 间距减小， 对带材 23 产生适当的压紧力。电机 123 通过减速机和链条带动送料辊 121 运动， 多个送料辊 121 之间通过链条传动保持同步驱动。带材靠与送料辊 121 之间的摩擦力向前运动。送带机处 槽轮形状与牵引块的原理相同， 压辊 122 的 “凹形” 槽与带材的加强肋一致， 保证带材在送 带机中很好的受力， 防止对带材的变形破坏。上述电机 123 包括无级调速装置， 可实现带材 的送带速度平稳无级可调， 并与带材的牵引速度保持同步。
送带机 12 的作用是将带材 23 输送至设置在其后端的管材缠绕笼 17 内， 并为带材 23 的缠绕过程提供动力。 增强热塑复合结构壁管带材 23 通过牵引机 11 后进入缠绕机中的 送带机 12， 在牵引机 11 和送带机 12 的共同作用下， 带材 23 连续不断地进入管材缠绕笼 17 中。
管材缠绕笼 17 是增强热塑复合结构壁管生产的主要设备， 它包括机架、 由压合外 辊 171、 压合内辊 172、 压合外定径辊 173、 以及以压合外定径辊 173 为起点， 沿缠绕管外圆 周导向的一组间隔布置的外定径辊 174 组成的卷绕机构。卷绕机构的作用是使平直带材弯 成一定弧度。压合外辊 171 与压合内辊 172 位于带材 23 进入管材缠绕笼 17 的入口。压合 外定径辊 173 设置在压合外辊 171 和压合内辊 172 之后。压合内辊 172 设置了位置调整机 构， 其作用是调整平直带材的压弯弧度。
在本实施例中， 压合内辊 172 为主动辊， 它通过链条传动机构由电机 123 带动与送 带机 12 的送料辊 121 同步驱动。
在其他实施例中， 压合外辊 171 与压合内辊 172 同时为主动辊， 其中压合外辊 171 通过链条传动机构由电机 123 带动与送带机 12 的送料辊 121 同步驱动。压合内辊 172 与 送带机 12 的送料辊 121 之间通过链条传动保持同步驱动。
压合外辊 171、 压合外定径辊 173、 间隔布置的多个外定径辊 174 为槽辊， 其开槽 不仅容纳增强热塑复合结构壁管带材 23 的加强肋， 辊轮开始端设置的挡块或台阶还作为 缠绕成管材过程中的螺旋导向槽， 按螺旋升程的展开图间隔布置， 以压合外定径辊为起点， 沿带材宽度方向两侧的加强肋的外侧面设置的可沿带材宽度方向挤靠的横向受力面， 与缠 绕机上外径成型辊轮开始端设置的挡块或台阶挤靠， 并在多个上述挡块或台阶的螺旋导向 下， 使带材卷绕一周时向前旋进一个带材宽度， 同时也使已卷绕成型的管材螺旋旋进一个 带材宽度。
在本实施例中， 一台缠绕机通过更换管材缠绕笼 17 后可以生产多种管径和环刚 度规格的增强热塑复合结构壁管材。在其他实施例中， 通过给压合外定径辊和间隔布置的 外定径辊增加往复位置调整机构， 不需要更换管材缠绕笼 17 也可以生产多种管径和环刚 度规格的增强热塑复合结构壁管材。
在本实施例中， 压合内辊 172 还作为带材挤出焊接搭接处的压合辊， 相邻带材的 基板搭接处同时被热风加热器 15 加热， 以提高带材基板搭接处的粘接强度 ； 平直带材的基 板搭接处被焊条料挤出机 14 连续挤出焊条料， 并与卷绕一周后的相邻带材的基板搭接在一起， 搭接面被压合内辊 172 的延伸部分进行滚压， 以加强管材粘合面间的粘接强度， 压合 并被卷绕成有间距螺旋加强结构的连续圆管状增强热塑复合结构壁管材。 焊条料挤出机 14 的螺杆与无级调速装置相连， 可实现螺杆转速 ( 即焊条料的挤出速度 ) 平稳无级可调， 并与 带材缠绕输送速度的同步， 以实现管材的同步焊接成型。
请参阅图 21， 图 21 为本发明实施例提供的管材切割锯的结构示意图。
管材切割锯 19 包括机架、 切割装置 191、 缠绕管支撑架 192 和移动装置 193。移 动装置 193 可沿管材螺旋旋进方向在机架上往复运动， 前进速度与管材螺旋旋进的速度同 步， 以实现管材的同步切断。切割装置 191 可沿管材切断方向在移动装置 193 的移动部分 上往复运动 ； 与移动装置 193 的移动部分连接的缠绕管支撑架 192 的支持轮杆的转轮 194 可随管材同步旋转。管材切割锯移动装置 193 包括无级调速装置， 可实现移动装置前进速 度平稳无级可调。切割装置 191 中设置了位置调整机构， 使其与缠绕管支撑架 192 两者之 间的相对位置手动调节。两列间隔对称布置的缠绕管支撑架 192 之间的相对位置可调， 以 适应不同的管径。
管材切割锯 19 的作用是把缠绕成型的管材按规定的长度锯断， 要求管材长度一 致、 切口平整。缠绕成型的增强热塑复合结构壁管沿管材承接台 20、 管材切割锯 19 上的缠 绕管支撑架螺旋旋行， 当管材达到所需要的长度时， 按下起动按钮， 管材切割锯 19 的三台 电机同时启动， 切割装置 191、 移动装置 193 同时进给， 锯片开始工作 ； 移动装置 193 保持与 管材水平轴向移动速度相同的速度作水平移动。切割装置 191 进给一定距离至切割锯片将 管材壁切入一定深度后， 切割装置 191 停止进给， 并保持一定时间 ( 可调 )， 管材继续旋转前 行， 锯片保持对管材的切割， 直至管材旋转完整的一周， 将管材切割一圈 ； 切割装置 191 继 续以前一次的进给深度进给， 再次将管材切割一定的深度。切割装置 191 分多次进给后直 至将管材完全切断后返回到原位置 ； 移动装置 193 前行到锯断限位后也停止进给， 并快速 返回到原位置， 完成一个切割循环。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述， 每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处， 各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明， 使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的， 本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。 因此， 本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。