專利名稱：一種包含鋼骨架－塑料復(fù)合管的管線及復(fù)合管的制造技術(shù)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管線，特別是包含鋼骨架-塑料復(fù)合管組成的管線，本發(fā)明還涉及這種鋼骨架-塑料復(fù)合管的制造方法和裝置。
背景技術(shù)：
管線一般包括管道和連接結(jié)構(gòu)，例如，WO9626380公開的管線就具有鋼骨架-塑料復(fù)合管和連接結(jié)構(gòu)。但是該技術(shù)連接部分過長的鋼骨架和裸露的電阻絲設(shè)置不能使管線獲得牢固可靠的連接。
鋼骨架-塑料復(fù)合管的制造方法和裝置是公知的。這種技術(shù)主要體現(xiàn)在SU1362645，WO94/09963，CN94104509，GB2277975等專利中。
其中SU1362645是一種分步擠出成型復(fù)合管的技術(shù)，其先成型內(nèi)層塑料管，在內(nèi)層塑料管內(nèi)具有軸向均勻分布的經(jīng)線鋼絲，其上纏繞的緯線鋼絲裸露在塑料的外面，而后在其上二次擠出成型塑料管的外層，由此制造出鋼骨架-塑料復(fù)合管。
WO94/09963采用的是一步擠出成型技術(shù)，其主要是增加了一個焊接裝置，首先采用該焊接裝置將經(jīng)線鋼絲與緯線鋼絲焊接在一起形成網(wǎng)狀鋼骨架，在圍繞著網(wǎng)狀鋼骨架擠出塑料形成鋼骨架-塑料復(fù)合管。
CN94104509與WO94/09963具有相同的技術(shù)原理，不同之處僅在于焊接裝置的結(jié)構(gòu)有所改變。
GB2277975與WO94/09963和CN94104509的原理相同，只是采用了兩根或兩根以上的緯線纏繞焊接在經(jīng)線上。
上述技術(shù)均存在一些缺陷1、塑料擠出復(fù)合機(jī)頭內(nèi)置在焊網(wǎng)成型機(jī)的腹腔中，塑料擠出機(jī)螺桿、料筒的中心線與管道生產(chǎn)設(shè)備的中心線重合(此種方法可稱為中心進(jìn)料擠出成型復(fù)合法)。此種復(fù)合機(jī)頭與鋼網(wǎng)焊接裝置重合在一起的結(jié)構(gòu)形式存有許多不足之處首先，小口徑管道(DN70以下)因受流道和定徑套尺寸的限制而無法實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；其次，制造大口徑管道(DN400以上)的裝置結(jié)構(gòu)龐大、復(fù)雜；第三，由于復(fù)合機(jī)頭內(nèi)置在焊網(wǎng)成型機(jī)的腹腔中，而使得對工藝的調(diào)整及設(shè)備維修都不方便，從而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量難以控制；第四，復(fù)合機(jī)構(gòu)中的承載軸承長期處于高溫條件下工作，會導(dǎo)致設(shè)備零件的使用壽命減少。2、在已有技術(shù)中，鋼骨架焊接成型機(jī)是雙支撐結(jié)構(gòu)，緯線盤套在主軸上，并可相對主軸旋轉(zhuǎn)，使用的緯線需要先纏繞在備用線盤上供生產(chǎn)時使用，而備用線盤同樣套在主軸上，這就使生產(chǎn)者只能預(yù)先纏繞一個備用線盤，且生產(chǎn)者要在鋼骨架-塑料復(fù)合管道生產(chǎn)裝置旁進(jìn)行纏繞工作，增加了勞動強(qiáng)度并降低了工作效率。3、在已有技術(shù)中采用傳統(tǒng)壓力電阻焊的技術(shù)，一個或多個焊輪在彈簧的壓力作用下壓著緯線在經(jīng)線、緯線的交點處進(jìn)行通電焊接，這樣的結(jié)構(gòu)原理使焊輪既受焊接時出現(xiàn)的電弧的燒蝕，同時也由于承受高溫的壓力載荷而磨損嚴(yán)重，影響了焊輪的使用壽命。并且一個焊輪用一個焊機(jī)供電，應(yīng)用多焊輪時必然要相應(yīng)增加焊機(jī)的數(shù)量。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個目的是通過提供一種具有與管材相同鋼骨架加強(qiáng)結(jié)構(gòu)且外表完全防腐的管道連接結(jié)構(gòu)及管件，來保證形成的管線具有可靠的連接及一致的防腐性能。
本發(fā)明的再一個目的是通過提供一種從外側(cè)面進(jìn)料擠出成型復(fù)合方法和裝置來克服已有技術(shù)的缺陷，改善設(shè)備結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
本發(fā)明的另一個目的是通過提供一種外掛緯線盤的懸臂式鋼骨架焊網(wǎng)成型機(jī)來降低勞動強(qiáng)度和提高工作效率。
本發(fā)明的又一目的是通過提供一種電阻模糊焊接技術(shù)來克服已有技術(shù)的缺陷，提高焊輪壽命，減少鋼絲損傷。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種包括鋼骨架-塑料復(fù)合管和連接結(jié)構(gòu)的管線，其中一種永久性連接結(jié)構(gòu)包括一個電熔套筒和與電熔套筒內(nèi)表面緊密配合的具有鋼骨架的管端，管端具有錐形封口結(jié)構(gòu)，電熔套筒的內(nèi)表面有作為電熱元件與電源接線柱相連的涂塑的金屬銅線，電熔套筒壁中間鑲嵌著環(huán)形鋼板網(wǎng)骨架，鋼板網(wǎng)骨架的長度是電熔套筒全長的一半，電熔套筒一次注射成型時使用非金屬塑料釘或戴塑料帽的鋼支撐釘支撐鋼板網(wǎng)骨架。另外對于非永久性的管道連接結(jié)構(gòu)采取法蘭連接的方式。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種制造鋼骨架-塑料復(fù)合管的方法，包括采用外掛緯線盤的方式向焊網(wǎng)成型機(jī)提供緯線鋼絲，焊網(wǎng)成型機(jī)采用模糊電阻焊接將來自經(jīng)線配送裝置的經(jīng)線和緯線鋼筋焊接在一起形成網(wǎng)狀鋼骨架，將網(wǎng)狀鋼骨架連續(xù)地牽引通過復(fù)合機(jī)頭，復(fù)合機(jī)頭從外面包圍網(wǎng)狀鋼骨架并接受塑料擠出機(jī)從側(cè)面向復(fù)合機(jī)頭連續(xù)供給的熔融的熱塑性塑料，在復(fù)合機(jī)頭內(nèi)將熔融的熱塑性塑料與鋼骨架內(nèi)外復(fù)合形成管坯，牽引管坯通過冷卻裝置形成復(fù)合管。
為實現(xiàn)上述方法，本發(fā)明提出了一種制造鋼骨架-塑料復(fù)合管道的裝置，該裝置包括經(jīng)線配送裝置、焊網(wǎng)成型機(jī)、塑料擠出機(jī)、復(fù)合機(jī)頭、冷卻裝置、牽引機(jī)和切割機(jī)。其中，焊網(wǎng)成型機(jī)包括用懸臂結(jié)構(gòu)支撐的纏繞焊接機(jī)構(gòu)，纏繞焊接機(jī)構(gòu)具有一個焊輪離開經(jīng)線和緯線的焊點大于或等于60mm距離的模糊電阻焊接結(jié)構(gòu)、一個慣性循環(huán)自冷卻結(jié)構(gòu)和一個外掛緯線盤的隨纏繞焊接機(jī)構(gòu)一起旋轉(zhuǎn)的緯線支撐盤，復(fù)合機(jī)頭可調(diào)整地設(shè)置在從外面包圍網(wǎng)狀鋼骨架的位置，塑料擠出機(jī)從側(cè)面向復(fù)合機(jī)頭送料。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點將在下面結(jié)合附圖所做的對本發(fā)明的詳細(xì)描述中予以體現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明的鋼骨架-塑料復(fù)合管制造設(shè)備布置俯視圖；圖2是本發(fā)明的焊網(wǎng)成型機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖；圖3是圖2所示的焊網(wǎng)成型機(jī)實現(xiàn)模糊電阻焊接的結(jié)構(gòu)布置圖；圖4是本發(fā)明的外側(cè)進(jìn)料擠出機(jī)復(fù)合機(jī)頭的工作原理圖；圖5是圖4的K向視圖，進(jìn)一步表明了復(fù)合機(jī)頭的調(diào)節(jié)功能；圖6是示意性地表示連接復(fù)合管形成復(fù)合管道組件的視圖，其包含了電熔套筒連接和法蘭連接兩種形式；圖7是電熔套筒與法蘭管件連接的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例參見圖1和2，將沿圓周軸向均勻分布的經(jīng)線鋼絲從經(jīng)線配送裝置1經(jīng)過經(jīng)線通道送過焊網(wǎng)成型機(jī)2，并在復(fù)合機(jī)頭5處與牽引頭相連。焊網(wǎng)成型機(jī)2為懸臂結(jié)構(gòu)，包括機(jī)座13、連接在機(jī)座13上的懸臂支撐軸3和纏繞焊接機(jī)構(gòu)4，其中機(jī)座13和懸臂支撐軸3固定不動，纏繞焊接機(jī)構(gòu)4通過軸承支撐在懸臂支撐軸3上，纏繞焊接機(jī)構(gòu)4的旋轉(zhuǎn)纏繞功能是這樣實現(xiàn)的電動機(jī)通過常規(guī)的傳動機(jī)構(gòu)(未示)驅(qū)動與傳動機(jī)構(gòu)嚙合的齒輪12，齒輪12固定連接在纏繞焊接機(jī)構(gòu)4的連接套筒14上，從而通過支撐在懸臂支撐軸3上的連接套筒14帶動纏繞焊接機(jī)構(gòu)4圍繞懸臂支撐軸3平穩(wěn)轉(zhuǎn)動，若干繞滿緯線的緯線盤11懸掛在緯線支撐盤10上，緯線支撐盤10固定連接在連接套筒14上并隨套筒14旋轉(zhuǎn)，從而帶動懸掛于其上的緯線盤11旋轉(zhuǎn)，當(dāng)緯線經(jīng)過導(dǎo)線輪24和焊輪21纏繞固定在經(jīng)線上時，旋轉(zhuǎn)的緯線盤11繼續(xù)保持向纏繞焊接機(jī)構(gòu)4的焊輪提供纏繞焊接用緯線鋼絲，緯線盤支撐軸與設(shè)備中心線平行。當(dāng)緯線盤上的緯線使用完畢需要更換緯線鋼絲時，可將空緯線盤11取下、換上繞滿緯線的緯線盤繼續(xù)生產(chǎn)，由于將緯線纏繞到緯線盤的工作可以不在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行，使本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比明顯具有降低勞動強(qiáng)度和提高工作效率的優(yōu)點。
參見圖2和3，本發(fā)明的纏繞焊接機(jī)構(gòu)4具有固定在連接套筒14上的繞焊支撐盤15、導(dǎo)電環(huán)17、導(dǎo)電瓦16、導(dǎo)電板20、焊輪21、支持電極26，它們是這樣實現(xiàn)模糊電阻焊接功能的首先將經(jīng)線鋼絲25布置于支持電極26的經(jīng)線槽內(nèi)并與牽引頭相連，然后將來自引線導(dǎo)輪24的緯線22經(jīng)焊輪21纏繞到經(jīng)線鋼絲上，繞焊機(jī)構(gòu)4旋轉(zhuǎn)的同時緯線盤11的阻尼器10a通過對緯線盤的支撐軸產(chǎn)生阻力來影響緯線盤的轉(zhuǎn)動，并借助焊輪對緯線的約束對緯線施加作用力使緯線22產(chǎn)生張緊力同時對經(jīng)線產(chǎn)生壓力。電源經(jīng)導(dǎo)電瓦16、導(dǎo)電環(huán)17、導(dǎo)線23、導(dǎo)電板20將電流傳送到焊輪21，焊接時，依靠緯線22的張緊力在緯線22與經(jīng)線25的若干接觸焊點處產(chǎn)生壓力，同時緯線22起著傳送焊接電流的導(dǎo)線作用，這樣無須焊輪直接壓在緯線與經(jīng)線的接觸焊點處，就可實現(xiàn)經(jīng)線和緯線的焊接，此時焊輪離開焊點的距離S≥60mm。這就是本發(fā)明所稱的模糊電阻焊接，它不預(yù)先確定對那個接觸焊點焊接，而是選擇這些接觸焊點中電阻值較小的進(jìn)行焊接，一般在距焊輪較近且回路的電阻值較小的接觸焊點處發(fā)生焊接，通常采用模糊電阻焊接一次觸發(fā)電流最少焊接兩處焊點。這種模糊焊接技術(shù)既能保證對管材強(qiáng)度起主要加強(qiáng)作用的緯線鋼絲受焊接損傷較小，又能保證鋼絲網(wǎng)具有足夠的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時單位時間內(nèi)焊點的數(shù)量比已有技術(shù)高出一倍。焊輪與焊點分離使得焊輪只起導(dǎo)通電流和約束緯線的作用，這樣焊輪不直接吸收焊接熱，因此避免了電燒蝕現(xiàn)象，降低了焊輪的溫升，與現(xiàn)有技術(shù)相比非常顯著地延長了焊輪的使用壽命。另外，在焊輪布置上不同于已有技術(shù)，本發(fā)明的焊輪數(shù)量采用偶數(shù)設(shè)置，正常焊網(wǎng)工作時，一對相鄰的焊輪共用一個電源供電，既從電源箱一個電極輸出的電流通過導(dǎo)電瓦16、導(dǎo)電環(huán)17及焊輪21傳導(dǎo)給緯線22，再同時通過幾個經(jīng)緯線的交點和經(jīng)線下面的支持電極26經(jīng)與相鄰的一組焊輪21a、導(dǎo)電板20a、導(dǎo)線23a及對應(yīng)的導(dǎo)電環(huán)17a流回到電源箱的另一個電極形成焊接回路。這樣相臨兩個焊輪可以共用一個焊機(jī)，取消了零線環(huán)，使設(shè)備的結(jié)構(gòu)更簡單適用。
為了保證焊接系統(tǒng)能長時間正常工作，本發(fā)明的纏繞焊接機(jī)構(gòu)4還設(shè)置了獨特的冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)采取慣性循環(huán)自冷卻的方式(見圖2)對焊接系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。慣性循環(huán)自冷卻結(jié)構(gòu)包括固定在纏繞焊接機(jī)構(gòu)4的繞焊轉(zhuǎn)盤15上的環(huán)型散熱器18，并將其用軟管19a與注水閥19、導(dǎo)電板20和20a相連接。工作前由注水閥19向循環(huán)管路注滿冷卻液后，將注水閥關(guān)閉。設(shè)備啟動工作時，轉(zhuǎn)盤15旋轉(zhuǎn)帶動環(huán)型散熱器18一起旋轉(zhuǎn)，而內(nèi)裝的冷卻液由于慣性作用在相當(dāng)長的時間內(nèi)并不隨環(huán)型散熱器18同步旋轉(zhuǎn)，而是相對于環(huán)型散熱器18的管壁有方向相反的相對運動，這個相對運動構(gòu)成了冷卻液的循環(huán)，將焊接系統(tǒng)的熱量帶到散熱器18散出，從而實現(xiàn)自循環(huán)冷卻效果。此種自循環(huán)冷卻系統(tǒng)不需要安裝同步旋轉(zhuǎn)的冷卻液循環(huán)泵，而是通過周期性的換緯線停機(jī)，提供持續(xù)不斷的循環(huán)動力。
這樣在上述焊網(wǎng)成型機(jī)2完成經(jīng)線鋼絲和緯線鋼絲的焊接形成網(wǎng)狀鋼骨架后，由牽引機(jī)7將鋼骨架牽引入復(fù)合機(jī)頭5。參見圖1和圖4、5，替代已有技術(shù)的中心進(jìn)料復(fù)合機(jī)頭，本發(fā)明的復(fù)合機(jī)頭5設(shè)置成從外面包圍網(wǎng)狀鋼骨架，擠出機(jī)9布置在復(fù)合機(jī)頭的外側(cè)，從外側(cè)向復(fù)合機(jī)頭進(jìn)料，由于本發(fā)明不像已有技術(shù)那樣將復(fù)合機(jī)頭設(shè)置在焊網(wǎng)成型機(jī)腹腔內(nèi)，而是設(shè)置在從外面包圍網(wǎng)狀鋼骨架的外部位置，這就可以根據(jù)復(fù)合管的復(fù)合狀況方便地調(diào)整復(fù)合機(jī)頭，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量。除了復(fù)合機(jī)頭的位置布置與已有技術(shù)不同外，本發(fā)明的復(fù)合機(jī)頭在結(jié)構(gòu)上也與已有技術(shù)不同。參見圖4和5，本發(fā)明的復(fù)合機(jī)頭5包括圓柱形外殼29和附有燕尾形阻尼板的均料套26，形成外殼29和均料套26之間的均化流道②，位于外殼29上且可旋入均化流道③的阻尼螺釘27，在復(fù)合區(qū)域④設(shè)置有篩孔套28和口模31、32。復(fù)合機(jī)頭5通過調(diào)整螺釘35a、35b和壓緊螺釘36安裝在調(diào)整平臺37上。工作時，塑料擠出機(jī)9從位于復(fù)合機(jī)頭側(cè)面的進(jìn)料孔的流道①將熔融塑料送入復(fù)合機(jī)頭的均化流道②，復(fù)合機(jī)頭在均化流道②內(nèi)將擠出機(jī)9擠入的熔融塑料均勻地分布在均化流道③的圓周上并擠過篩孔套28進(jìn)入與網(wǎng)狀鋼骨架的復(fù)合區(qū)域④。一個圓柱形的成型內(nèi)套30位于網(wǎng)狀鋼骨架的內(nèi)腔與復(fù)合機(jī)頭相配合對網(wǎng)狀鋼骨架內(nèi)外同步進(jìn)行塑料復(fù)合。之后，牽引機(jī)7將復(fù)合后形成的軟的管坯拉出復(fù)合區(qū)④，進(jìn)入內(nèi)定徑套34和帶有冷卻水槽33的外口模31及整形環(huán)32之間的環(huán)形空間定徑、整形和冷卻，得到內(nèi)、外壁光滑平整的管材。而后經(jīng)過切割機(jī)8進(jìn)行定長切割，得到截面裸露鋼絲的復(fù)合管半成品。
由于塑料加工成型過程中的熱不均勻性導(dǎo)致料流的不均勻流動，進(jìn)而產(chǎn)生管材壁厚不均勻的現(xiàn)象，因此必須調(diào)整復(fù)合機(jī)頭使所成型的管材壁厚均勻。在已有技術(shù)中都采用中心進(jìn)料擠出復(fù)合方式，由于復(fù)合機(jī)頭在鋼網(wǎng)焊接裝置的內(nèi)部，從而導(dǎo)致管材在離開復(fù)合機(jī)頭時難以觀察和測量制品的變化。特別是在運行狀態(tài)下無法通過調(diào)整復(fù)合機(jī)頭來控制壁厚，只能在停機(jī)的靜態(tài)情況下完成操作，且操作較為復(fù)雜。而按照本發(fā)明，在生產(chǎn)過程中根據(jù)管材壁厚偏差的具體情況，可以利用調(diào)整平臺37進(jìn)行粗調(diào)整，既利用調(diào)整平臺上的調(diào)整螺釘35a、35b進(jìn)行上、下、左、右移動，從而帶動復(fù)合機(jī)頭5移動，可以改變復(fù)合機(jī)頭外口模31、整形環(huán)32與成型內(nèi)套30之間的間隙從而改變料流量，達(dá)到調(diào)整管材壁厚的目的；或利用阻尼螺釘27精細(xì)調(diào)整，調(diào)整阻尼螺釘27的升降改變了料流的阻力，也就改變了料流的速度，從而達(dá)到減小管材壁厚差的目的。本發(fā)明還可以將兩種調(diào)整方式結(jié)合起來進(jìn)行調(diào)整。
通過上面所述的改進(jìn)，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，無論在生產(chǎn)速度和產(chǎn)品質(zhì)量都有明顯的優(yōu)勢。下表列出的數(shù)據(jù)就能表現(xiàn)出本發(fā)明的優(yōu)勢表一

本發(fā)明不但在生產(chǎn)速度上具有優(yōu)勢，而且由于采取側(cè)進(jìn)料的生產(chǎn)方式，可通過對生產(chǎn)狀況的隨時觀察，及時調(diào)整生產(chǎn)設(shè)備，確保產(chǎn)品質(zhì)量，極大地提高了產(chǎn)品合格率。
實際應(yīng)用中管材必須組成管線，為了確保根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備制造的復(fù)合管能夠獲得可靠的連接，本發(fā)明通過提供與管材具有相同鋼骨架加強(qiáng)結(jié)構(gòu)和相同防腐性能的管道連接結(jié)構(gòu)及管件來保證形成的管線，具有方便、可靠的連接及一致的防腐性能。為此發(fā)明人提出了用于該復(fù)合管的連接設(shè)計?，F(xiàn)在參見圖6和7，圖6示意性地表示連接復(fù)合管形成復(fù)合管道組件的兩種連接形式，包含電熔套筒連接和法蘭連接。圖7是電熔套筒與兩種法蘭連接的結(jié)構(gòu)圖。
當(dāng)用于管線永久性連接時，通常采用電熔套筒連接結(jié)構(gòu)為主。如圖7所示。在電熔套筒連接結(jié)構(gòu)中，由一個鋼板網(wǎng)骨架增強(qiáng)的熱塑性塑料電熱熔套筒39及由套筒兩端插入的錐形管端45所組成。管端45與電熔套筒39內(nèi)園的錐形配合結(jié)構(gòu)的目的是使結(jié)合面配合緊密、間隙小。管端45的錐形結(jié)構(gòu)是采用注塑的方式制成的，具有塑封管端裸露鋼絲的防腐作用。注塑成形的管端45錐形結(jié)構(gòu)與注塑成型的電熔套筒39配合保證了產(chǎn)品尺寸及管線裝配尺寸的一致性。電熱熔套筒39是由與管材相同的熱塑性塑料及鑲嵌在塑料壁厚中間的環(huán)形鋼板網(wǎng)骨架52以注塑的方式復(fù)合而成的。鋼板網(wǎng)骨架52的長度約是電熔套筒39全長的一半，居中設(shè)置。為了即能保證在電熔套筒注塑成型過程中，鋼板網(wǎng)骨架52在模腔中的正確位置，又能保證電熔套筒外表面沒有金屬裸露與管材有相同的防腐性能，在鋼板網(wǎng)骨架52外表面上均勻布置有起支撐作用的塑料釘56或戴塑料帽54的金屬釘55，而且56、54所用的塑料須與電熔套筒本體塑料具有相融性。電熔套筒39內(nèi)表面設(shè)有均勻纏繞布置的包塑的金屬導(dǎo)線51，導(dǎo)線51的始未端分別與鑲嵌在電熔套筒兩端的接線柱57相連。電熔套筒39與錐形封口接頭45裝配連接后，在電熔套筒兩端的接線柱57間通過規(guī)定的電流，電流通過電熱元件51后就能將套筒39內(nèi)表面和錐形封口接頭45表面塑料熔融，熔融的塑料經(jīng)過冷卻凝固后就能將直管40之間或與管件38、三通41、彎頭42、46之間連接起來。該結(jié)構(gòu)中管端45與電熔套筒39的錐形配合設(shè)計保證了兩者貼合緊密、間隙小而均勻，使通電焊接時加熱快而均勻。采用注塑成形方法生產(chǎn)錐形管端45與電熔套筒39，最大限度地保證了產(chǎn)品及安裝配合尺寸的一致性，從而保證了管線的所有接頭都有相同的質(zhì)量。WO96/26380公開過此種錐形配合結(jié)構(gòu)，但其提出的管端加工方式是在原管端上車削，車削必然是在采用某種方法對管端進(jìn)行塑封之后進(jìn)行，因而是通過兩道工序制成錐形管端，效率低。另外采用車削的方法加工的管端的尺寸一致性及與套筒配合質(zhì)量的一致性顯然不如本發(fā)明提出的方法，因而其管線連接的系統(tǒng)質(zhì)量自然也不如本發(fā)明。
在本發(fā)明的電熔套筒連接結(jié)構(gòu)中，鋼板網(wǎng)骨架53居中布置，長度約為套筒長度一半，同時采用包塑金屬電熱絲51等設(shè)計使得該連接結(jié)構(gòu)即具有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度又具有良好的焊接工藝性能，可確保根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備制造的復(fù)合管能夠獲得可靠的連接。作為公知技術(shù)被廣泛采用的純塑料管的電熔套筒連接結(jié)構(gòu)，其電熔套筒內(nèi)由于沒有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，在徑向強(qiáng)度上不如本發(fā)明結(jié)構(gòu)及WO96/26380所公開的相應(yīng)結(jié)構(gòu)，但其焊接工藝性卻十分優(yōu)良。當(dāng)純塑料管用電熔套筒通電焊接時，加熱區(qū)域內(nèi)的塑料熔化后，體積要膨脹30％左右使熔池內(nèi)壓力增大，但由于塑料具有良好的熱膨脹性及較低的彈性模量，熱膨脹性使套筒與管端間隙增大，緩解了熔池內(nèi)壓力的增高，而壓力過大時，套筒與管材又都可以產(chǎn)生一定的變形，從而使壓力保持在一個即能使熔體在環(huán)向及軸均勻分布，又不至于過高而導(dǎo)致熔體從套筒兩端及管端對接面上向外或向內(nèi)溢出，從而使焊縫均勻、飽滿、密度高、殘余應(yīng)力低。WO96/26380所公開電熔套筒連接結(jié)構(gòu)，電熔套筒壁內(nèi)有接近于貫穿全長的鋼骨架加強(qiáng)，管材內(nèi)也有鋼絲骨架的加強(qiáng)，兩者強(qiáng)度與鋼性都很高。但在焊接時，由于鋼材的熱膨脹性比塑料小得多，當(dāng)熔池內(nèi)熔體膨脹后，套筒由于鋼骨架的約束作用，而不能有效膨脹，使得熔體的膨脹受到制約而使熔池壓力過高導(dǎo)致熔融的塑料易從套筒兩端及管端對接面處向外或向內(nèi)溢出，而熔體溢出時的軸向流動又易使其裸露的電熱線堆積接觸，造成短路。塑料熔體的溢出會導(dǎo)致焊縫存在缺陷，電熱絲短路則會造成焊接電流過高，使熔體過熱而降解碳化，并產(chǎn)生氣體形成氣泡。缺陷、碳化及氣泡的存在則使焊縫喪失了良好的強(qiáng)度及密封性。因此WO96/26380所公開的電熔連接結(jié)構(gòu)，雖然零件都具有良好的強(qiáng)度，但組裝連接起來的整體強(qiáng)度及密封性并不高，形不成可靠連接的管線。本發(fā)明的電熔套筒連接結(jié)構(gòu)集上述兩種公知的電熔連接結(jié)構(gòu)的優(yōu)點于一身。鋼骨架居中布置，且長度為套筒總長的一半使電熔套筒具有足夠的強(qiáng)度。而占電熔套筒另一半長度的純塑部分在焊接時可以充分膨脹變形來緩解熔池熔體壓力的升高，保證熔體不致溢出。采用涂塑電熱銅絲結(jié)構(gòu)可保證焊接過程不發(fā)生短路現(xiàn)象。相配的套筒和管端結(jié)構(gòu)可以保證管線的電熔連接是牢固可靠的。
另外，法蘭連接也是鋼骨架塑料復(fù)合管的連接方式之一。當(dāng)用于小直徑管線非永久性連接時，可采用在直管的管頭上一次注射成型塑料法蘭頭的連接結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)就是采用注塑的方法在管端注射成型塑料凸緣43、再由金屬半開環(huán)48、活套法蘭49、橡膠密封墊圈44、連接螺栓50、連接螺母47組成。塑料凸緣43的一個端面為對接平面，另一端是一個坡面，是法蘭連接予緊力的作用面。該結(jié)構(gòu)組裝連接順序是將活套法蘭49套入管端43，把橡膠密封墊圈44放置于兩管端凸緣對接面之間，將半開環(huán)48合扣在凸緣的坡面上，將活套法蘭49套在合扣的金屬半開環(huán)48上，串上螺栓、戴上螺母。組裝結(jié)構(gòu)見圖6。該結(jié)構(gòu)的特點是在對小直徑鋼骨架塑料復(fù)合管之間、復(fù)合管與金屬管之間、復(fù)合管與泵閥等設(shè)備之間進(jìn)行非永久性連接時，使用非常方便，且可保證管線系統(tǒng)具有一致的強(qiáng)度。
對于大直徑鋼骨架塑料復(fù)合管的非永久性連接，采用的是另一種法蘭連接的結(jié)構(gòu)。對于大直徑鋼骨架塑料復(fù)合管而言，由于輸送介質(zhì)的壓力作用，管線所承受的軸向力較大，且管線的環(huán)鋼度相對也比較低。采用小直徑管線非永久性連接的法蘭結(jié)構(gòu)已不適宜，因為管端純塑法蘭凸緣已不能提供足夠抗軸向剪切能力，鋼法蘭作用在凸緣坡面上所產(chǎn)生的徑向分力的長期作用也極易使管道變形而使法蘭連接喪失密封性。為此本發(fā)明提出了采用鋼骨架加強(qiáng)的法蘭接頭管件38連接的結(jié)構(gòu)。法蘭接頭短管38是采用注塑的方法成型的，內(nèi)外層塑料中間鑲嵌著鋼骨架53。法蘭管件38的一端為法蘭盤，另一端是與電熱熔套筒39相配的錐形端頭。管線需要進(jìn)行法蘭連接時，先將法蘭管件用電熔套筒與管材連接起來，然后即可實施法蘭連接。與WO96/26380所公開的法蘭連接結(jié)構(gòu)相比該結(jié)構(gòu)由于鋼骨架完全包覆在塑料內(nèi)，因而有更好的防腐性能及整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度且使用也更加方便。如圖7所示，該結(jié)構(gòu)可以用于鋼骨架塑料復(fù)合管之間及復(fù)合管與鋼管及泵閥等設(shè)備的非永久性連接，可以使所連接的管線具用一致的強(qiáng)度。
鋼骨架增強(qiáng)塑料復(fù)合管道的連接也需要各種各樣的管件，例如三通41、90°彎頭46、45°彎頭42是必不可少的。這些管件內(nèi)都采用等強(qiáng)度的鋼板網(wǎng)骨架增強(qiáng)，內(nèi)外用熱塑性塑料復(fù)合，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式與鋼骨架塑料復(fù)合管的結(jié)構(gòu)相一致，并同樣采用一次注射成型的方式生產(chǎn)。為了保證注射成型時鋼骨架不偏移，管件的骨架上也鑲嵌了足夠量的塑料支撐釘或在金屬釘上加戴一定厚度的塑料帽，并采用同等塑料材料支撐可保證與注射材料的良好熔接，例如聚乙烯或與聚乙烯有融和性的材料。
權(quán)利要求
1.一種管線，包括鋼骨架-塑料復(fù)合管和連接結(jié)構(gòu)，其特征在于連接結(jié)構(gòu)包括一個電熔套筒和與電熔套筒內(nèi)表面以一定錐度緊密配合的具有鋼骨架的管端，管端具有的錐形結(jié)構(gòu)是在管材端部外表面上以注塑方式制成的，電熔套筒的內(nèi)表面有作為電熱元件的與電源接線柱相連的涂覆塑料的金屬銅線，套筒壁中間鑲嵌著環(huán)形鋼板網(wǎng)骨架，鋼板網(wǎng)骨架的長度是電熔套筒全長的一半，位置在套筒長度上的中部，骨架上有一次注射成型時支撐用的塑料釘或戴塑料帽的鋼支撐釘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管線，其特征在于電熔套筒體的塑料采用聚乙烯或聚丙烯等熱塑性塑料，而涂覆金屬銅線的塑料和用于支撐鋼骨架的塑料釘、塑料帽的塑料與成型電熔套筒的塑料有相近的性能和融合性。
3.一種管線，包括鋼骨架-塑料復(fù)合管和連接結(jié)構(gòu)，其特征在于連接結(jié)構(gòu)具有在鋼骨架塑料復(fù)合管端部上有以注塑成型方式制成的塑料法蘭頭結(jié)構(gòu)，注塑所用塑料與管材所用塑料相同，通過固定在塑料法蘭頭上的兩對金屬半開環(huán)和帶有螺栓的一對活套法蘭將一對管法蘭頭連接在一起。
4.一種管線，包括鋼骨架塑料復(fù)合管和連接結(jié)構(gòu)，其特征在于連接結(jié)構(gòu)是通過一個法蘭管件將管線連接起來，法蘭管件是采用注塑成型方式制成的，其內(nèi)部鑲嵌有與其輪廓相同的完整的鋼板網(wǎng)骨架，注塑所用塑料與管材完全相同，法蘭管件的一端是法蘭盤，另一端是可與電熔套筒相配的錐形端頭。
5.一種制造權(quán)利要求1或3或4所述管線中的鋼骨架-塑料復(fù)合管的方法，包括采用外掛緯線盤的方式向焊網(wǎng)成型機(jī)提供緯線鋼絲，焊網(wǎng)成型機(jī)采用模糊電阻焊接將來自經(jīng)線配送裝置的經(jīng)線鋼絲和緯線鋼絲焊接在一起形成網(wǎng)狀鋼骨架，將網(wǎng)狀鋼骨架連續(xù)地牽引通過復(fù)合機(jī)頭，復(fù)合機(jī)頭從外面包圍網(wǎng)狀鋼骨架并接受塑料擠出機(jī)從側(cè)面向復(fù)合機(jī)頭連續(xù)供給的熔融的熱塑性塑料，在復(fù)合機(jī)頭內(nèi)將熔融的熱塑性塑料與鋼骨架內(nèi)外復(fù)合形成管坯，牽引管坯通過冷卻裝置形成復(fù)合管。
6.一種制造權(quán)利要求1或3或4所述管線中的鋼骨架-塑料復(fù)合管道的裝置，包括經(jīng)線配送裝置、焊網(wǎng)成型機(jī)、塑料擠出機(jī)、復(fù)合機(jī)頭、冷卻裝置、牽引機(jī)、切割機(jī)和專用注射機(jī)及模具。其特征在于焊網(wǎng)成型機(jī)包括用懸臂結(jié)構(gòu)支撐的纏繞焊接機(jī)構(gòu)，纏繞焊接機(jī)構(gòu)具有一個焊輪離開經(jīng)線和緯線的焊點大于或等于60mm距離的模糊電阻焊接結(jié)構(gòu)、一個慣性循環(huán)自冷卻結(jié)構(gòu)和一個外掛緯線盤的隨纏繞焊接機(jī)構(gòu)一起旋轉(zhuǎn)的緯線支撐盤，復(fù)合機(jī)頭可調(diào)整地設(shè)置在從外面包圍網(wǎng)狀鋼骨架的位置，塑料擠出機(jī)從側(cè)面向復(fù)合機(jī)頭送料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于慣性循環(huán)自冷卻結(jié)構(gòu)包括固定在纏繞焊接機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)盤上的環(huán)型散熱器，該環(huán)型散熱器通過軟管與注水閥、導(dǎo)電板相連接，環(huán)型散熱器內(nèi)裝有不隨其同步旋轉(zhuǎn)的冷卻液。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于在模糊電阻焊接結(jié)構(gòu)中經(jīng)線和緯線的焊點處的壓力是通過緯線盤的阻尼器對緯線盤施加的阻力并借助焊輪對緯線的約束而產(chǎn)生的張緊力施加的，電流經(jīng)焊輪和緯線向焊點處傳導(dǎo)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的裝置，其特征在于焊輪數(shù)量為偶數(shù)，一對或相鄰的一對焊輪共用一個電源，從電源箱的一個電極輸出的電流通過導(dǎo)電環(huán)及對應(yīng)的焊輪傳導(dǎo)給緯線，再同時通過幾個經(jīng)緯線的交點和經(jīng)線下面的支持電極與相鄰的一組焊輪和對應(yīng)的導(dǎo)電環(huán)回到電源箱的另一個電極形成焊接回路。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于復(fù)合機(jī)頭包括外殼和阻尼均料套，位于外殼和阻尼均料套之間的均化流道，安置在外殼上且可旋入均化流道的阻尼螺釘和設(shè)置在復(fù)合區(qū)域的篩孔套和口模并與之對應(yīng)的成型內(nèi)套和內(nèi)定徑套，復(fù)合機(jī)頭通過調(diào)整螺釘安裝在調(diào)整平臺上。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種制造鋼骨架－塑料復(fù)合管的方法，包括采用外掛緯線盤的方式向焊網(wǎng)成型機(jī)提供緯線鋼絲，焊網(wǎng)成型機(jī)采用模糊電阻焊接將來自經(jīng)線配送裝置的經(jīng)線和緯線鋼絲焊接在一起形成網(wǎng)狀鋼骨架，將網(wǎng)狀鋼骨架連續(xù)地牽引通過復(fù)合機(jī)頭，復(fù)合機(jī)頭從外面包圍網(wǎng)狀鋼骨架并接受塑料擠出機(jī)從側(cè)面向復(fù)合機(jī)頭連續(xù)供給的熔融的熱塑性塑料，在復(fù)合機(jī)頭內(nèi)將熔融的熱塑性塑料與鋼骨架內(nèi)外復(fù)合形成管坯，牽引管坯通過冷卻裝置形成復(fù)合管。本發(fā)明還涉及制造這種復(fù)合管的裝置及連接復(fù)合管形成的管線。
文檔編號B29C47/20GK1562617SQ200410008648
公開日2005年1月12日 申請日期2004年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月16日
發(fā)明者何軼良 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)星河實業(yè)有限公司