專利名稱：加筋耐壓塑料管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬一種加筋耐壓塑料管。
熱塑性塑料管材可用來輸送流體，但由于其抗拉強度較低，如HDPE抗拉強度為5MPa，硬PVC為7MPa，所以只能在管徑較小，工作壓力較低的場合使用，若要加大管材耐壓能力，由于壓力管材的壁厚由環(huán)應(yīng)力確定，隨著直徑和壓力加大，塑料管壁厚增大很快，這樣塑料管投資增長比鋼管快得多，所以在需要大直徑，高壓力的情況下，一般不采用塑料管而采用鋼管。US3433696專利公開了一種在與管軸平行及橫切方向加玻璃粗紗配筋的塑料管，這種結(jié)構(gòu)可提高塑料管的強度，但效果還不能令人滿意。
本發(fā)明旨在提供一種加筋耐壓熱塑性塑料硬管，這種塑料管的配筋結(jié)構(gòu)能在不增加材料消耗的情況下進一步顯著提高管材的外剛度及抗內(nèi)壓能力。
本發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的在熱塑性塑料管的外壁設(shè)置有在管軸向有一定間距、環(huán)繞塑料管的環(huán)向筋材，筋材是由比塑料強度高得多的非金屬絲或金屬絲外包覆與管壁相同材質(zhì)的塑料組成，環(huán)筋在管材兩端接頭處設(shè)有能使筋材受載力過渡到0的錨固段。
設(shè)置在管材外壁的環(huán)向筋材能顯著增強管材的外剛度，而且管壁主要受力方式由環(huán)向均勻受拉變?yōu)檠毓茌S方向受筋材支撐的連續(xù)梁受彎，原來根據(jù)與管徑密切相關(guān)的環(huán)向應(yīng)力設(shè)計的壁厚，在這種情況下可與管徑無關(guān)，因此可在同等管徑和壓力的情況下減少壁厚20-90%，大大降低了管材成本，使之能代替金屬管和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管應(yīng)用于大管徑，大壓力的工作場合，而且本發(fā)明環(huán)筋在管兩端所設(shè)的錨固段，能保證最大限度地發(fā)揮筋材的作用，提高管材抗內(nèi)壓能力，如φ600mm的PVC管采用本發(fā)明結(jié)構(gòu)后，最大抗壓能力可達6MPa。


圖1本發(fā)明實施例1結(jié)構(gòu)示意圖。
1、塑料管體 2、環(huán)筋 3、金屬絲4、塑料包覆層 5、錨固段圖2本發(fā)明實施例2結(jié)構(gòu)示意圖。
6、縱向金屬絲圖3實施例2兩管接頭處結(jié)構(gòu)示意圖。
7、受力環(huán)筋 8、環(huán)筋并圈錨固A、管材接頭段 B、縱筋錨固段圖4本發(fā)明實施例3結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5本發(fā)明實施例4結(jié)構(gòu)示意圖。
現(xiàn)結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明實施例1在熱塑性塑料管外壁設(shè)有在軸向有一定間距的螺旋向環(huán)筋2，環(huán)筋由金屬絲3外包覆與管壁相同材質(zhì)的塑料包覆層4構(gòu)成，該塑料包覆層厚度應(yīng)滿足握裹、防銹、防腐的要求，環(huán)筋2在管體兩端接頭處以并圈密繞管材幾周的形式形成錨固段5，若是高密度聚乙烯管，一般錨固筋長度不應(yīng)少于150倍鋼絲直徑，亦不得少于一圈。
采用本結(jié)構(gòu)的PVC管當外徑×壁厚＝φ110×0.9mm時，配以φ0.45mm的冷撥低碳鋼絲，塑料包履層厚0.6mm，則其外剛度與同樣直徑但壁厚為2.5mm的PVC管外剛度相當，即同樣材質(zhì)、直徑、外剛度的PVC管，設(shè)置環(huán)筋的塑料管比不設(shè)環(huán)筋的塑料管壁厚減少了64%。
又如一種高密度聚乙烯管材，當其外徑×壁厚＝φ109.2×2.16mm時，若用φ1.6mm的冷撥低碳鋼絲組成前述那樣螺旋環(huán)筋布置于管材外壁，兩端加錨固段，環(huán)筋軸向間距15mm，則其爆破壓力可由0.8MPa增加到2.5MPa，工作壓力由0.16MPa增加到0.6MPa，管材每米價格為9.55元，而具有工作壓力0.6MPa的φ110mm的高密度聚乙烯管壁厚需6.5mm，管子每米價格16.64元，管材價格要高57%。
實施例2本實施例除設(shè)置有螺旋向環(huán)筋外，還在管壁內(nèi)設(shè)置有與管軸平行的金屬或比塑料強度高得多的非金屬縱向筋6，使之承受軸向拉力?？v筋在管接頭處也設(shè)有錨固段，其結(jié)構(gòu)為在設(shè)計的受力斷面之外的端頭延伸縱筋的長度形成錨固段B，延伸的錨固段縱筋置于管接頭部位的壁內(nèi)，錨固段筋材承擔的負載可視為從全載到零沿長度線性變化，兩管接頭部位結(jié)構(gòu)如圖3所示。
實施例2設(shè)置的環(huán)、縱筋將管壁分成若干小塊，并成為小塊的支座，此時管壁厚度與管徑無關(guān)，而由管壁小塊的承載能力來確定，從而可減小壁厚，提高耐壓能力，降低管材成本。
實施例3，本實施例環(huán)筋2內(nèi)包覆的金屬絲3部分嵌入塑料管體1的管壁內(nèi)。
本實施例的金屬縱筋設(shè)置在管壁內(nèi)靠近外表面的位置并與環(huán)筋包覆的金屬絲結(jié)成整體筋架，也可使縱，環(huán)筋處于分離狀態(tài)。
實施例4，本實施例與管軸平行的金屬或非金屬縱筋6設(shè)置于管壁外緊貼環(huán)筋的外表面位置，其外部同樣包覆有與管壁相同材質(zhì)的包覆層，縱筋為金屬絲時，可與環(huán)筋金屬絲從交叉處結(jié)成整體筋架。
本發(fā)明諸實施例中的環(huán)、縱筋的金屬絲均可采用刻痕、彎鉤、曲折、或者采用每根金屬筋材由數(shù)根小直徑金屬絲擰為一股、在管接頭處分散開排布等措施來縮短錨固段長度。
當本發(fā)明的環(huán)筋為在軸向有一定間距的閉環(huán)筋時，管兩端的閉環(huán)筋本身即起到錨固作用。
為使本管材能承受更大的壓力，管壁還可采用纖維增強塑料。
當管材連接采用另加接頭時，亦可將縱筋通過鉚、焊、鐓頭等方式錨固于接頭上。
權(quán)利要求
1.一種加筋耐壓塑料管，其特征在于在熱塑性塑料硬管外壁設(shè)置有在管軸向有一定間距、環(huán)繞塑料管的環(huán)向筋材，筋材是由比塑料強度高得多的非金屬絲或金屬絲外包覆與管壁相同材質(zhì)的塑料組成，環(huán)筋在管材兩端接頭處設(shè)有能使筋材受載力過渡到零的錨固段。
2.如權(quán)利要求1所述的加筋耐壓塑料管，其特征在于所述的環(huán)向筋材為在管軸向有一定間距的螺旋狀排布，所述的錨固段為螺旋向環(huán)筋在管體兩端接頭處以并圈密繞管材幾周的形式構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的加筋耐壓塑料管，其特征在于所述的塑料管設(shè)置有與管軸平行的比塑料強度高得多的非金屬或金屬縱向筋材。
4.如權(quán)利要求3所述的加筋耐壓塑料管，其特征在于所述的縱向筋位于塑料管壁內(nèi)，將該縱筋設(shè)計的承載斷面之外的端頭延伸長度形成錨固段，延伸的錨固段縱筋置于管接頭部位的壁內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的加筋耐壓塑料管，其特征在于所述的縱向筋為金屬絲，位于靠近塑料管外壁的部位，所述的環(huán)向筋材內(nèi)包覆的是金屬絲，金屬絲部分嵌入管壁內(nèi)并與縱向筋結(jié)成整體筋架。
6.如權(quán)利要求3所述的加筋耐壓塑料管，其特征在于所述的縱向筋設(shè)置于管壁外緊貼環(huán)筋的外表面位置，其外部包覆有與管壁相同材質(zhì)的塑料包覆層。
7.如權(quán)利要求6所述的加筋耐壓塑料管，其特征在于所述的縱向筋為金屬絲，環(huán)向筋包覆的也是金屬絲，縱筋金屬絲與環(huán)筋金屬絲結(jié)成整體筋架。
8.如權(quán)利要求1或2所述的加筋耐壓塑料管，其特征在于所述的環(huán)向筋材包覆的高強度非金屬絲或金屬絲部分嵌入管壁內(nèi)。
全文摘要
一種加筋耐壓塑料管，現(xiàn)有的熱塑性塑料硬管抗拉強度較低，在大直徑、大壓力的情況下，壁厚需增加很多，所以成本比金屬管高，本發(fā)明在塑料管外壁設(shè)置包覆有高強度非金屬或金屬絲的環(huán)向筋材，并在管接頭處設(shè)有環(huán)筋錨固段，加之設(shè)置縱向筋，從而大大提高了管材外剛度及抗內(nèi)壓強度，可在同等管徑和壓力情況下減少壁厚20—90％，降低了管材成本，使之能代替金屬管和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管應(yīng)用于大壓力的工作場合。
文檔編號F16L9/12GK1075447SQ9310074
公開日1993年8月25日 申請日期1993年1月1日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月1日
發(fā)明者張國祥, 傅敬娥, 杜茂林 申請人:張國祥, 傅敬娥, 杜茂林