CN106764201B - 一种增强型管材弯头及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于管材连接技术领域，涉及一种增强型管材弯头及其制备方法，包括内层管、增强层、外层和法兰，内层管为壁厚13～23mm的聚乙烯层，增强层包覆在内层管的外面，增强层为1～6层的连续玻璃纤维复合带或连续玻璃纤维复合绳，增强层与内层管之间熔融在一起，外层包覆在增强层的外面，法兰设置在弯管的两端；增强型管材弯头的制备方法包括内层管挤出、内层管真空定径、内层管冷却定型、内层管弯曲定型、缠绕增强层、加热、定长切断、注塑成型八个工艺步骤；耐腐蚀，重量轻，便于运输和安装，增加玻璃纤维增强层，强度高，其结构设计简单，生产便捷，成本低，便于应用推广和普及，应用环境友好。
Description
技术领域：
本发明属于管材连接技术领域，涉及一种增强型管材弯头及其制备方法，特别是一种适用于大口径管材的耐高压弯头及其制备方法。
背景技术：
弯头是管路***中改变管路方向的管件，常用于连接两根公称通径相同或者不同的管子，使管路做一定角度转弯，现有的弯头材质有金属和非金属的，金属材质弯头在使用过程中容易生锈和腐蚀，而且管体重量大，不便于运输和安装；非金属材质的弯头普遍强度低，尤其是大口径管道弯头的强度很低，而且加工生产也不方便。因此，寻求设计一种增强型管材弯头及其制备方法，加入玻璃纤维增强材料，增强耐腐蚀性，强度高，重量轻，便于运输和安装；生产过程简单，容易操作，便于大口径管道弯管生产。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提出设计一种增强型管材弯头及其制备方法，以解决现有金属材质弯头易腐蚀、管体重、运输及安装不方便的问题，克服非金属材质的弯头强度低的缺陷，解决大口径管道弯头加工不便的问题。
为了实现上述目的，本发明涉及的增强型管材弯头，其主体结构包括：内层管、增强层、外层和法兰；内层管为壁厚13～23mm的聚乙烯层，其采用聚乙烯原料通过挤压机挤出成型，其长度根据需求切割；增强层包覆在内层管的外面，增强层为1～6层的连续玻璃纤维复合带或连续玻璃纤维复合绳，其层数根据弯头耐压强度要求确定；经过加热后，增强层与内层管之间熔融在一起；外层和法兰为聚乙烯材料注塑成型结构，外层包覆在增强层的外面；法兰设置在弯管的两端，其高度为20～90mm，厚度为5～30mm。
所述的聚乙烯层为高密度聚乙烯或者低密度聚乙烯。
所述连续玻璃纤维复合带是采用活化剂对连续玻璃纤维进行表面处理，然后将处理后的玻璃纤维与聚合物进行复合，拉制成厚度为0.2～0.8mm、宽度为50～100mm、长度为1000～2000m的复合带；制成的玻璃纤维复合带中含有10～20根玻璃纤维无捻粗纱，玻璃纤维的质量分数为60～70％，体积分数为45～55％，承受拉力为2500～20000N,玻璃纤维拉力保留率为70～80％。
所述的连续玻璃纤维复合绳采用活化剂对连续玻璃纤维进行表面处理，然后将处理后的玻璃纤维与聚合物进行复合，再拉制成连续玻璃纤维复合绳；所述玻璃纤维为1200-3600TEX的无捻粗纱。
本发明涉及的增强型管材弯头的制备方法，其包括内层管挤出、内层管真空定径、内层管冷却定型、内层管弯曲定型、缠绕增强层、加热、定长切断、注塑成型八个工艺步骤：
(1)内层管挤出：将高密度聚乙烯或者低密度聚乙烯等聚乙烯层原料装入挤出机中，将挤出机的挤出速度设定为0.1～1m/min；挤出机均匀挤出内层管；
(2)内层管真空定径：步骤(1)挤出的内层管进入真空机内，内层管在充满真空的真空机内定径；
(3)内层管冷却定型：定径后的内层管进入冷却装置，将冷却装置中的冷却水温度控制在60～80℃，将内层管定型，同时使管体达到较高温度，便于后续弯曲定型；
(4)内层管弯曲定型：冷却定型后的内层管进入弯曲定型轨道，在弯曲定型轨道两侧按规律排布压辊，两排压辊间距与内层管的外径一致；所述压辊与电机相连，在电机带动下沿竖直轴转动，为内层管提供前进的动力；所述压辊在缠绕机之前排布紧密，利于内层管弯曲定型；
(5)缠绕增强层：缠绕机将连续玻璃纤维复合带或连续玻璃纤维复合绳缠绕在弯曲定型后的内层管上；所述缠绕机上可放置1～6盘连续玻璃纤维复合带卷或连续玻璃纤维复合绳卷，可以同时缠绕1～6层增强层；所述缠绕机的大盘下端外侧有两个与电机相连的尺盘，缠绕机的大盘和尺盘的外圆周上设有能相互咬合的齿槽，电机带动尺盘转动，从而带动缠绕机旋转，提供缠绕动力；所述缠绕机的两侧各有两个压辊，压辊起固定大盘的作用；所述缠绕机的缠绕速度与内层管的前进速度匹配，使得内层管的弯曲外侧缠绕紧密，内侧可以重叠，保证增强效果；
(6)加热：步骤(5)制得的内层管与增强层的缠绕物穿过加热器，在加热器内加热；增强层在加热下熔融，并均匀包覆在内层管的外部，从而得到增强内层管；加热器设置为红外加热，加热温度为160～220℃；
(7)定长切断：根据要求的长度在定长切割机内设置切割长度的控制程序，设置切刀的切割角度，使定长切割机按一定的长度和角度切割，得到所需长度的增强内层管；
(8)注塑成型：将定长切好的增强内层管放入注塑模具中，利用注塑机在增强内层管外注塑一层外层，外层的厚度为4～6mm，同时将弯头两端法兰直接与外层一同注塑成型，得到增强弯头。
本发明与现有技术相比，加入玻璃纤维增强材料，耐腐蚀，重量轻，便于运输和安装；增加玻璃纤维增强层，强度高；其结构设计简单，生产便捷，成本低，便于应用推广和普及，应用环境友好。
附图说明：
图1是本发明的整体剖面结构原理示意图。
图2是本发明的弯头制备过程结构原理示意图。
图3是本发明的制备过程中缠绕机部位的结构原理示意图。
具体实施方式：
下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
本实施例涉及的增强型管材弯头，其主体结构包括：内层管1、增强层2、外层3、法兰4；内层管1为壁厚13～23mm的聚乙烯层，其采用聚乙烯原料通过挤压机挤出成型，其长度根据需求切割；增强层2包覆在内层管1的外面，增强层2为1～6层的连续玻璃纤维复合带或连续玻璃纤维复合绳，其层数根据弯头耐压强度要求确定；经过加热后，增强层2与内层管1之间熔融在一起；外层3和法兰4为聚乙烯材料注塑成型结构，外层3包覆在增强层2的外面；法兰4设置在弯管的两端，其高度为20～90mm，厚度为5～30mm。增强型管材弯头的公称外径为630～1000mm，公称压力0.4～1.25MPa，总壁厚为19～30mm。
所述的聚乙烯层为高密度聚乙烯或者低密度聚乙烯。
所述连续玻璃纤维复合带是采用活化剂对连续玻璃纤维进行表面处理，然后将处理后的玻璃纤维与聚合物进行复合，拉制成厚度为0.2～0.8mm、宽度为50～100mm、长度为1000～2000m的复合带；制成的玻璃纤维复合带中含有10～20根玻璃纤维无捻粗纱，玻璃纤维的质量分数为60～70％，体积分数为45～55％，承受拉力为2500～20000N,玻璃纤维拉力保留率为70～80％。
所述的连续玻璃纤维复合绳采用活化剂对连续玻璃纤维进行表面处理，然后将处理后的玻璃纤维与聚合物进行复合，再拉制成连续玻璃纤维复合绳；所述玻璃纤维为1200-3600TEX的无捻粗纱。
本实施例涉及的增强型管材弯头的制备方法，其包括内层管挤出、内层管真空定径、内层管冷却定型、内层管弯曲定型、缠绕增强层、加热、定长切断、注塑成型八个工艺步骤：
(1)内层管挤出：将高密度聚乙烯或者低密度聚乙烯等聚乙烯层原料装入挤出机中，将挤出机的挤出速度设定为0.1～1m/min；挤出机均匀挤出内层管1；
(2)内层管真空定径：步骤(1)挤出的内层管1进入真空机内，内层管1在充满真空的真空机内定径；
(3)内层管冷却定型：定径后的内层管1进入冷却装置，将冷却装置中的冷却水温度控制在60～80℃，将内层管1定型，同时使管体达到较高温度，便于后续弯曲定型；
(4)内层管弯曲定型：冷却定型后的内层管1进入弯曲定型轨道，在弯曲定型轨道两侧按规律排布压辊11，两排压辊11间距与内层管1的外径一致；所述压辊11与电机相连，在电机带动下沿竖直轴转动，为内层管1提供前进的动力；所述压辊11在缠绕机5之前排布紧密，利于内层管1弯曲定型；
(5)缠绕增强层：缠绕机5将连续玻璃纤维复合带或连续玻璃纤维复合绳缠绕在弯曲定型后的内层管1上；所述缠绕机5上可放置1～6盘连续玻璃纤维复合带卷或连续玻璃纤维复合绳卷6，可以同时缠绕1～6层增强层2；所述缠绕机5的大盘下端外侧有两个与电机相连的尺盘8，缠绕机5的大盘和尺盘8的外圆周上设有能相互咬合的齿槽，电机带动尺盘8转动，从而带动缠绕机5旋转，提供缠绕动力；所述缠绕机5的两侧各有两个压辊7，压辊7起固定大盘的作用；所述缠绕机5的缠绕速度与内层管1的前进速度匹配，使得内层管1的弯曲外侧缠绕紧密，内侧可以重叠，保证增强效果；
(6)加热：步骤(5)制得的内层管1与增强层2的缠绕物穿过加热器9，在加热器9内加热；增强层2在加热下熔融，并均匀包覆在内层管1的外部，从而得到增强内层管；加热器9设置为红外加热，加热温度为160～220℃；
(7)定长切断：根据要求的长度在定长切割机10内设置切割长度的控制程序，设置切刀的切割角度，使定长切割机10按一定的长度和角度切割，得到所需长度的增强内层管；
(8)注塑成型：将定长切好的增强内层管放入注塑模具中，利用注塑机在增强内层管外注塑一层外层3，外层3的厚度为4～6mm，同时将弯头两端法兰4直接与外层3一同注塑成型，得到增强弯头。
制备的增强弯头公称外径为630～1000mm，公称压力为0.4～1.25MPa，增强弯头的总壁厚为19～30mm。
实施例2：
内层管1和外层3的聚乙烯层为低密度聚乙烯，外层3的厚度为4mm，增强层2为3层连续玻璃纤维复合带，所述连续玻璃纤维复合带的厚度为0.2mm，宽度为50mm，长度为1000m，玻璃纤维复合带中含有10根玻璃纤维无捻粗纱，玻璃纤维的质量分数为60％，体积分数为45％，承受拉力为2500N,玻璃纤维拉力保留率为70％；挤出机的挤出速度设定为0.1m/min，冷却装置中的冷却水温度控制在60℃，加热器9的加热温度为160℃；制备的增强弯头公称外径为630mm，公称压力为0.4MPa，增强弯头的总壁厚为19mm。
实施例3：
内层管1和外层3的聚乙烯层为高密度聚乙烯，外层3的厚度为6mm，增强层2为6层连续玻璃纤维复合带，所述连续玻璃纤维复合带的厚度为0.8mm，宽度为100mm，长度为2000m，玻璃纤维复合带中含有20根玻璃纤维无捻粗纱，玻璃纤维的质量分数为70％，体积分数为55％，承受拉力为20000N,玻璃纤维拉力保留率为80％；挤出机的挤出速度设定为1m/min，冷却装置中的冷却水温度控制在80℃，加热器9的加热温度为220℃；制备的增强弯头公称外径为1000mm，公称压力为1.25MPa，增强弯头的总壁厚为30mm。
Claims (1)
1.一种增强型管材弯头，其特征在于主体结构包括内层管、增强层、外层和法兰；内层管为壁厚13～23mm的聚乙烯层，其采用聚乙烯原料通过挤压机挤出成型，其长度根据需求切割；增强层包覆在内层管的外面，增强层为1～6层的连续玻璃纤维复合带或连续玻璃纤维复合绳，其层数根据弯头耐压强度要求确定；经过加热后，增强层与内层管之间熔融在一起；外层和法兰为聚乙烯材料注塑成型结构，外层包覆在增强层的外面；法兰设置在弯管的两端，其高度为20～90mm，厚度为5～30mm；
所述的聚乙烯层为高密度聚乙烯或者低密度聚乙烯；
所述的连续玻璃纤维复合带是采用活化剂对连续玻璃纤维进行表面处理，然后将处理后的玻璃纤维与聚合物进行复合，拉制成厚度为0.2～0.8mm、宽度为50～100mm、长度为1000～2000m的复合带；制成的玻璃纤维复合带中含有10～20根玻璃纤维无捻粗纱，玻璃纤维的质量分数为60～70％，体积分数为45～55％，承受拉力为2500～20000N,玻璃纤维拉力保留率为70～80％；
所述的连续玻璃纤维复合绳采用活化剂对连续玻璃纤维进行表面处理，然后将处理后的玻璃纤维与聚合物进行复合，再拉制成连续玻璃纤维复合绳；所述玻璃纤维为1200-3600TEX的无捻粗纱；
所述的一种增强型管材弯头的制备方法包括内层管挤出、内层管真空定径、内层管冷却定型、内层管弯曲定型、缠绕增强层、加热、定长切断、注塑成型八个工艺步骤：
(1)内层管挤出：将高密度聚乙烯或者低密度聚乙烯等聚乙烯层原料装入挤出机中，将挤出机的挤出速度设定为0.1～1m/min；挤出机均匀挤出内层管；
(2)内层管真空定径：步骤(1)挤出的内层管进入真空机内，内层管在充满真空的真空机内定径；
(3)内层管冷却定型：定径后的内层管进入冷却装置，将冷却装置中的冷却水温度控制在60～80℃，将内层管定型，同时使管体达到较高温度，便于后续弯曲定型；
(4)内层管弯曲定型：冷却定型后的内层管进入弯曲定型轨道，在弯曲定型轨道两侧按规律排布压辊，两排压辊间距与内层管的外径一致；所述压辊与电机相连，在电机带动下沿竖直轴转动，为内层管提供前进的动力；所述压辊在缠绕机之前排布紧密，利于内层管弯曲定型；
(5)缠绕增强层：缠绕机将连续玻璃纤维复合带或连续玻璃纤维复合绳缠绕在弯曲定型后的内层管上；所述缠绕机上可放置1～6盘连续玻璃纤维复合带卷或连续玻璃纤维复合绳卷，可以同时缠绕1～6层增强层；所述缠绕机的大盘下端外侧有两个与电机相连的尺盘，缠绕机的大盘和尺盘的外圆周上设有能相互咬合的齿槽，电机带动尺盘转动，从而带动缠绕机旋转，提供缠绕动力；所述缠绕机的两侧各有两个压辊，压辊起固定大盘的作用；所述缠绕机的缠绕速度与内层管的前进速度匹配，使得内层管的弯曲外侧缠绕紧密，内侧可以重叠，保证增强效果；
(6)加热：步骤(5)制得的内层管与增强层的缠绕物穿过加热器，在加热器内加热；增强层在加热下熔融，并均匀包覆在内层管的外部，从而得到增强内层管；加热器设置为红外加热，加热温度为160～220℃；
(7)定长切断：根据要求的长度在定长切割机内设置切割长度的控制程序，设置切刀的切割角度，使定长切割机按一定的长度和角度切割，得到所需长度的增强内层管；
(8)注塑成型：将定长切好的增强内层管放入注塑模具中，利用注塑机在增强内层管外注塑一层外层，外层的厚度为4～6mm，同时将弯头两端法兰直接与外层一同注塑成型，得到增强弯头。
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