一种基于异型带材缠绕增强的管材

技术领域

本发明涉及塑料管道技术，尤其是塑料结构壁管，具体是一种基于异型带材缠绕增强的波纹管材。

背景技术

塑料缠绕结构壁管是通过挤出的热熔塑料带材，于缠绕设备上螺旋缠绕而成形的管道，大量的运用在埋地排水、排污等工程项目中。因为这类管道需要埋于地下深层，因此，管道的承压环刚度（抗外压强度）对于管道而言十分重要，而提高塑料管材环刚度的最经济的方式是在管材外壁形成外凸的加强筋，诸如波纹管、内肋管等，正是由于具有在经济的材料成本下提高环刚度而得以非常广泛的运用。

综上，如何形成管材外壁的加强筋，是本技术领域中的创新热点，现有技术中有诸多成熟技术，但这些技术大多主要存在以下技术上的问题，主要是：1、加强筋的内部结构主要是单空腔或双空腔，极少有稳定三空腔或三角形内撑肋的，这主要受限于塑料成形技术中的冷却问题，因为加强筋是由带材或带材经熔结而成，而带材是由塑料经热熔挤出后冷却定形而成，冷却定形一般是熔融状态下的带材在水箱中通过真空吸附模对带材外壁的吸附定形下由水带走高温热量而完成。因此，带材不能存在有分割两个空腔的内壁面，即所谓的内肋，内肋因无法接触真空吸附模和流动的冷却水而无法快速冷却，因此在制造上存在不可逾越的障碍。2、现有技术中的大多数加强筋内部的支撑结构基本为单壁支撑内肋，此支撑内肋一般是由带材的两个外壁缠绕时熔合形成，这种单壁结构的支撑内肋在受压过大时容易倒伏，稳定性大不如三角形支撑，但要在加强筋内部形成三角形支撑，又会出现前述1的带材难以冷却的问题。本发明意在通过设计出新型的异型带材之结构，能够易于冷却成形，同时还能在使用时巧妙的利用物理力学原理成形出三角形内撑，别出心裁的解决目前现有技术中的前述问题。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种具有结构易于冷却成形且能够在缠绕冷弯时自然倾斜形成稳定三角形支撑中空加强筋的管材。

为实现该技术目的，本发明的方案是：一种基于异型带材缠绕增强的管材，包括采用热熔塑料扁平带材经由缠绕设备缠绕搭接成形的内外壁光滑的管材本体，所述管材本体的外壁具有由异型带材缠绕形成的中空加强筋；所述异型带材具有纵向延伸的底带，位于底带上的横向左右两侧分别构设有纵向延伸的中空框带，左右两侧的中空框带相互隔离；每一中空框带都具有内侧壁、外侧壁和顶壁；所述两中空框带的内侧壁的高度之和大于两内侧壁之间的最大间距；其中每一中空框带内外侧壁都以朝向另一中空框带的方向倾斜而与底带锐角相交，或每一中空框带内外侧壁中的其一侧壁与底带垂直相交而另一侧壁以朝向另一中空框带的方向倾斜而与底带锐角相交。

作为优选的，所述异型带材整体包裹一层热熔塑料后缠绕至所述管材本体上；所述异型带材在缠绕时，两侧的中空框带在缠绕弯曲应力作用下相互倾斜进而使得两内侧壁靠近，热熔塑料将异型带材与管材本体外壁熔合的同时还熔合相互靠近的两内侧壁顶部，冷却后形成横截面具有三封闭空腔的中空加强筋，其中中间空腔的横截面为稳定三角结构。

作为优选的，在所述异型带材两中空框带相隔的中间部位注入热熔塑料后，再将异型带材整体包裹一层热熔塑料后缠绕至所述管材本体上；所述异型带材在缠绕时，两侧的中空框带在缠绕弯曲应力作用下相互倾斜进而使得两内侧壁靠近，热熔塑料将异型带材与管材本体外壁熔合的同时还熔合相互靠近的两内侧壁，冷却后形成横截面具有左右两封闭空腔且中间为稳定三角支撑肋的中空加强筋。

作为优选的，所述异型带材采用热熔塑料经由挤出模挤出后，再通过真空吸附水箱冷却定形。

为进一步增强强度，所述异型带材的底带中嵌设有钢丝，所述钢丝自挤出模中置入于异型带材的底带内。

作为进一步的改进，所述异型带材包裹热熔塑料层缠绕于管材本体之后，在热熔塑料冷却之前将钢丝缠绕至所述异型带材顶壁对应的热熔塑料中。

作为进一步的改进，所述异型带材的中空框带的内侧壁高度高于外侧壁高度，所述顶壁与底带为非平行构设。

本方案的有益效果是：将作为管材外壁形成中空加强筋的异型带材构设为两经过底带相连的中空框带，易冷却成形，利于生产制造，尤其是将每一中空框带的任一侧壁构设为非垂直的内倾锐角结构，而另一侧壁为相同的内倾锐角结构或垂直结构，异型带材在管材外壁缠绕时因冷弯形成的内应力，而使得左右两中空框带相互倾斜，两中空框带的内壁靠拢，进而巧妙形成稳定的三角支撑，极大的增强了加强筋的结构强度，同时相应抵消一定内应力，本发明能够有效提高生产效率，节约生产成本，结构更科学合理，可大幅提升管材性价比，市场前景广阔。

附图说明

图1为本发明中的异型带材的立体结构示意图；

图2为本发明中的异型带材的横截面示意图；

图3为本发明实施例一的塑料缠绕管之立体示意图；

图4为图3的轴向剖视示意图;

图5为图4中A部位的放大图；

图6为本发明实施例二的塑料缠绕管之立体示意图；

图7为图6的轴向剖视示意图;

图8为图7中B部位的放大图；

图9为本发明优选实施例中增加钢丝的示意图。

其中：1异型带材、2管材本体、3热熔塑料、4钢丝、11 底带、12外侧壁、13内侧壁、14顶壁、15锐角、16左空腔、17右空腔、18中间空腔、19三角支撑肋。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

本发明中涉及的塑料缠绕管、管材本体、异型带材、热熔塑料等主要使用塑料制成，可以是PE、PP、复合塑料等等，所述的熔合采用的是材料上具有热熔相互粘接性能的材质，具体使用的塑料材质由本领域技术人员根据现有技术和性能要求选定，这些皆为管道领域的公知技术，在此不做更多说明。

本发明的创新核心在于提供了一种用于增强管材的异型带材，如图1、2、3所示，所述带材用于缠绕在管材外壁形成增强管材环刚度的中空加强筋，这种异型带材本身并不用于直接形成管材本身，这与诸如201110121186.2号发明专利的内肋增强外波纹型中的带材所起的作用不同，该201110121186.2发明专利的带材形状上与本专利有接近，但其带材是经缠绕设备缠绕“并列侧向”粘合直接成形制造出自带中空加强筋的管材本体，其所形成的中空加强筋是由带材螺旋缠绕时相邻带材的空腔外侧壁熔合形成，此外，该带材冷却定形后并列侧向粘合所成形的管材内壁非常不光滑，具有明显的粘接痕迹，而且并列侧向粘合支撑的管材在轴向抗拉性能上始终存在隐患。

如图1、2所示的，本发明的异型带材具有纵向延伸的底带11，位于底带11上的横向左右两侧分别构设有左右两条纵向延伸的中空框带，左右两侧的中空框带相互隔离；每一中空框带都具有内侧壁13和外侧壁12以及顶壁14；其中，内侧壁是指位于底带11中部位置上的侧壁，外侧壁是指位于底带11边侧位置上的侧壁。

在本发明的方案中极为重要的是：每一中空框带的内侧壁和外侧壁中的其中任一侧壁以朝向另一中空框带的方向倾斜，而另一侧壁垂直于底带而不能是以远离另一中空框带的方向倾斜（否则会导致缠绕弯曲时中空框带倒伏的方向不确定）；也可以是每一中空框带的内侧壁和外侧壁都以朝向另一中空框带的方向倾斜。前面所述的倾斜在结构上体现为侧壁与底带呈锐角相交，具体锐角的角度大小由本领域技术人员根据异型带材需要弯曲的情况进行相应的选择调整，但必须为锐角范畴，这样的结构特征主要的作用是能够利用弯曲产生的应力引导两个中空框带相互倾斜而靠近，也就是说，这种结构的异型带材在缠绕时，两侧的中空框带在缠绕弯曲应力作用下相互倾斜进而使得两内侧壁靠近，使得异型带材在冷弯中自然而然地形成横截面具有高强度稳定三角结构，这样可以极大的增强加强筋的结构强度，利用这样的异型带材形成的加强筋难以被压垮塌或被碰损，同时还为在其顶部再叠加缠绕顶筋以进一步增高加强筋创造了稳定的基础。

为了确保两内侧壁13倾斜靠接而形成的中间腔的横截面为稳定的三角结构，就必须满足三角形两边长之和大于第三边的原则，因此，所述两中空框带的内侧壁13的高度之和必须大于两内侧壁之间的最大间距。

所述异型带材1采用热熔塑料经由挤出模挤出后，再通过真空吸附水箱冷却定形。为进一步增强异型带材缠绕后对管材环刚度的提升，如图9所示的，可以在异型带材的底带11中嵌设加强用的钢丝4；所述钢丝4自挤出模中置入于异型带材的底带内。作为更进一步的优化，所述异型带材包裹热熔塑料层缠绕于管材本体之后，在热熔塑料冷却之前将钢丝4缠绕至所述异型带材顶壁对应的热熔塑料中。

作为发明的具体实施例一，如图3、4、5所示的，图示中的基于异型带材缠绕增强的管材，它包括采用热熔塑料扁平带材经由缠绕设备缠绕搭接成形的内外壁光滑的管材本体2，所述管材本体2的外壁具有由前述异型带材1缠绕形成的中空加强筋；异型带材1在整体包裹一层热熔塑料3后再缠绕至所述管材本体2上，一般都是在管材本体2也还是热熔状态时缠绕，这样能够很好的将管材本体2与异型带材1熔合（也即是粘合在一起）；基于异型带材1前述的侧壁锐角结构特点，使得所述异型带材1在缠绕时，两侧的中空框带在缠绕弯曲应力作用下就会自然而然地相互倾斜，这种倾斜会使得异型带材中相邻的两内侧壁会相互靠近（当然两顶壁也会因此相互靠近），热熔塑料3将异型带材与管材本体外壁熔合的同时还熔合相互靠近的两内侧壁顶部（即两顶壁接触的部位），热熔塑料3在冷却后形成横截面具有三封闭空腔的中空加强筋，即位于左右两边的左空腔16和右空腔17，还有位于中间的因冷弯曲倾斜而形成的中间空腔18，其中中间空腔18的横截面为稳定三角结构，如图5所示出的。在背景技术中有强调，如果是直接用模具挤压成型出这种三封闭空腔的带材，因为冷却问题，很难做到，即便是能做到，也会因冷却难题造成生产效率低，进而导致生产成本非常高，本专利利用这种新颖的带材结构巧妙的解决了这个问题并取得了三封闭空腔技术效果，尤其是，中间空腔还是稳定三角结构，可以极大的增强加强筋的结构强度，利用这样的异型带材形成的加强筋难以被压垮塌或被碰损，同时还为在其顶部再叠加缠绕顶筋以进一步增高加强筋创造了稳定的基础。

作为本发明的实施例二，如图6、7、8所示的，图示中的基于异型带材缠绕增强的管材，它包括采用热熔塑料扁平带材经由缠绕设备缠绕搭接成形的内外壁光滑的管材本体2，所述管材本体2的外壁具有由前述异型带材1缠绕形成的中空加强筋；在所述异型带材1两中空框带相隔的中间部位注入热熔塑料3后，再将异型带材1整体包裹一层热熔塑料3后缠绕至所述管材本体2上；一般都是在管材本体2也还是热熔状态时缠绕，这样能够很好的将管材本体2与异型带材1熔合（也即是粘合在一起）；基于异型带材1前述的侧壁锐角结构特点，使得所述异型带材1在缠绕时，两侧的中空框带在缠绕弯曲应力作用下就会自然而然地相互倾斜，这种倾斜会使得异型带材中相邻的两内侧壁会相互靠近（当然两顶壁也会因此相互靠近），热熔塑料将异型带材与管材本体外壁熔合的同时还熔合相互靠近的两内侧壁（基于热熔塑料的填充），热熔塑料在冷却后缠绕的异型带材1即形成横截面具有左右两封闭空腔和中间稳定三角支撑肋的中空加强筋，即位于左右两边的左空腔16和右空腔17，还有位于中间的因冷弯曲相互倾斜的内侧壁和热熔塑料熔结而形成稳定三角支撑肋19，其中稳定三角支撑肋19的横截面为稳定三角结构，如图8所示出的。在背景技术中有强调，如果是直接用模具挤压成型出这种内部结构的带材，因为冷却问题，很难做到，也会因冷却难题造成生产效率低，进而导致生产成本非常高，本专利利用这种新颖的带材结构巧妙的解决了这个问题，尤其是，中间是稳定三角结构，可以极大的增强加强筋的结构强度，利用这样的异型带材形成的加强筋难以被压垮塌或被碰损，同时还为在其顶部再叠加缠绕顶筋以进一步增高加强筋创造了稳定的基础。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。