专利名称：增强型中空结构壁管材的制作方法
技术领域：
本实用新型属于工程部件之领域，尤其涉及一种用于输送流体的管材。
背景技术：
目前用于输送流体(气体或液体)的管材通常为实壁管，尤以实壁塑料管材为多。
但实壁塑料管材由于其构成管壁之材料的强度、管材整体的环刚度等结构方面的问题所限，其管壁不能做得太薄，这一点对于大口径(Φ＞200mm)的管材尤为突出，否则在管道受压(包括正压或负压)情况下会导致管材之管壁变形或破损，影响使用效果，给生产的安全、稳定进行带来隐患，对人身或设备安全造成危害。
如果增加实壁塑料管管壁的厚度，又带来了管材整体重量增加、安装使用不便、一次性投入费用过高、不易被用户所接受等等诸多问题。
管材的强度通常采用环刚度来表示。
国际标准ISO对于环刚度S的定义是(参见ISO9967Annex A)S=EID3]]>其中E—材料的弹性模量，I—惯性矩，D—管环的平均直径。
为了增强塑料管的环刚度，公告日为2004年10月20日，公告号为CN 2649902Y的中国专利中公开了一种“小口径方型塑料管及高强度大口径塑料管”，该小口径方型塑料管为中空结构，管壁中嵌有金属片或者金属网；该大口径塑料管由小口径方型塑料管螺旋缠绕并联结而成。其解决问题的思路是通过管壁中镶嵌金属片或者金属网，提高管材的抗压强度，通过增加管壁的弹性模量E来增大其环刚度S，进而达到提高管材抗压强度的目的。
但是，由于金属与塑料材料之间诸多性能参数的差异(如温度收缩系数、弹性模量等)，会导致其金属部分与塑料部分的结合强度以及接合强度之持久性出现问题；同时，金属材料的比重较大，增加了管材的单位长度重量；此外，由于其金属片或者金属网嵌在小口径方型塑料管的内边管壁中，即金属片或者金属网位于高强度大口径塑料管的内壁中，则一旦其内侧管壁发生破损，其金属材质的部件极易受到侵蚀而发生锈蚀，降低管材的整体强度，故其使用寿命较短，无法满足管材长期使用(通常使用寿命要求50年或更长)的要求，影响管材使用的安全性。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种增强型中空结构壁管材，在保证管材之环刚度的前提下，其管材单位长度的重量更轻，耐腐蚀性能好，管材使用寿命更长，原材料消耗量低，降低了生产成本，易于为用户所接受。
本实用新型的技术方案是提供一种增强型中空结构壁管材，包括由螺旋缠绕的方管状小口径管材和设置在两相邻方管状小口径管材管壁之间的粘结层构成的中空结构管壁，其方管状小口径管材之两相对的管壁构成中空结构管壁的外层壁和内层壁，其特征是在方管状小口径管材之管壁的至少一侧设置有非金属增强层；在所述的非金属增强层中混有、复合或设置有非金属短纤维、非金属长纤维丝、非金属纤维绳、非金属纤维网、非金属纤维布或非金属纤维板。
其所述的非金属增强层设置在方管状小口径管材之管壁的内侧、外侧或两侧。
进一步地，在所述之方管状小口径管材的管壁中混有、复合或设置有非金属短纤维。
在所述的粘结层中混有、复合或设置有非金属短纤维或非金属长纤维丝。
更进一步地，在所述中空结构管壁之外层壁的外侧还可设置有加强层，其所述的加强层中混有、复合或设置有非金属短纤维、非金属长纤维丝、非金属纤维绳、非金属纤维网、非金属纤维布或非金属纤维带。
与现有技术比较，本实用新型的优点是1.在中空结构壁管结构中参杂或设置非金属增强材料，不存在锈蚀问题，既可保证管材达到较高的环刚度，又可大幅度的提高管材之使用寿命；2.采用非金属增强材料，使得管材的弹性模量E增大，可以用较小的惯性矩I达到同等的环刚度，原材料的消耗量较少，生产成本较低，管材之单位长度的重量更轻；3.尽量使构成管材管壁的材料分布在远离管材截面形心的位置，进一步提高了管材的惯性矩和环刚度；4.避免了因受压力(正压或负压)影响或温度变化影响使增强层与塑料脱离或分离而影响管材的寿命；5.避免了因破损或密封不好使其透水、透气而被锈蚀，而影响强度和寿命；6.改善了抗拉伸强度等性能指标，使管材的承压能力得到加强。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是图1中A部之局部放大的结构示意图。
图中1为方管状小口径管材，2为粘结层，3为非金属增强层，4为非金属短纤维，5为加强层，6为加强层中的非金属增强材料，7为粘结层中的非金属短纤维或非金属长纤维丝。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
在图1和图2中，本增强型中空结构壁管材的管壁为由螺旋缠绕的方管状小口径管材1和设置在两相邻方管状小口径管材管壁之间的粘结层2构成的中空结构管壁，其方管状小口径管材之两相对的管壁构成中空结构管壁的外层壁和内层壁，在方管状小口径管材之管壁的至少一侧设置有非金属增强层3，在非金属增强层中混有、复合或设置有非金属短纤维、非金属长纤维丝、非金属纤维绳、非金属纤维网、非金属纤维布或非金属纤维板。
其非金属增强层可设置在方管状小口径管材之管壁的内侧、外侧或两侧(图中所示为设置在方管状小口径管材之管壁的外侧)。
为了进一步地增强管材的环刚度，在方管状小口径管材的管壁中还可混有、复合或设置有非金属短纤维4。
同样，在粘结层中还可混有、复合或设置有非金属短纤维或非金属长纤维丝7。
在中空结构管壁之外层壁的外侧还可设置有加强层5，其加强层中混有、复合或设置有非金属短纤维、非金属长纤维丝、非金属纤维绳、非金属纤维网、非金属纤维布或非金属纤维带(图中以非金属长纤维丝6为例)，以更进一步地提高管材的整体性能。
上述的非金属增强材料可以选用玻璃纤维、碳纤维、尼龙纤维、聚丙烯纤维等非金属纤维及其采用上述纤维制成的丝、绳、网、布、板或带。
当采用非金属短纤维时，其非金属短切纤维的长度可以在5μm～5mm之间，。
本实用新型通过在方管状小口径管材之管壁外侧设置复合有非金属增强材料的非金属增强层，以及在方管状小口径管材之管壁中复合非金属短纤维或非金属长纤维丝，较好地改善了构成大口径管材管壁的方管状小口径管材之力学性能和机械强度，其抗拉伸、抗压能力均有较大幅度提高；在方管状小口径管材之管壁中复合非金属短纤维或非金属长纤维丝，增强了其抗剪切强度和管材管壁的整体强度；设置在管材外层壁之外侧的加强层，亦进一步提高了大口径管材管壁的整体强度；在保证管材达到较高的环刚度的前提下，管材的抗拉伸强度、抗冲击强度以及抗断裂强度均得到大幅度提高，达到了既要保证管材环刚度，又要减轻管材单位长度重量、减少原材料消耗量、降低生产成本、耐腐蚀性能好、保证管材使用寿命和易于被用户接受的发明目的。
本实用新型可广泛用于输送各种流体的管材之领域。
权利要求1.一种增强型中空结构壁管材，包括由螺旋缠绕的方管状小口径管材和设置在两相邻方管状小口径管材管壁之间的粘结层构成的中空结构管壁，其方管状小口径管材之两相对的管壁构成中空结构管壁的外层壁和内层壁，其特征是在方管状小口径管材之管壁的至少一侧设置有非金属增强层；在所述的非金属增强层中混有、复合或设置有非金属短纤维、非金属长纤维丝、非金属纤维绳、非金属纤维网、非金属纤维布或非金属纤维板。
2.按照权利要求1所述的增强型中空结构壁管材，其特征是所述的非金属增强层设置在方管状小口径管材之管壁的内侧、外侧或两侧。
3.按照权利要求1所述的增强型中空结构壁管材，其特征是在所述之方管状小口径管材的管壁中混有、复合或设置有非金属短纤维。
4.按照权利要求1所述的增强型中空结构壁管材，其特征是在所述的粘结层中混有、复合或设置有非金属短纤维或非金属长纤维丝。
5.按照权利要求1所述的增强型中空结构壁管材，其特征是在所述中空结构管壁之外层壁的外侧设置有加强层。
6.按照权利要求5所述的增强型中空结构壁管材，其特征是所述的加强层中混有、复合或设置有非金属短纤维、非金属长纤维丝、非金属纤维绳、非金属纤维网、非金属纤维布或非金属纤维带。
专利摘要一种增强型中空结构壁管材，属工程部件之领域。包括由螺旋缠绕的方管状小口径管材和设置在两相邻方管状小口径管材管壁之间的粘结层构成的中空结构管壁，其方管状小口径管材之两相对的管壁构成中空结构管壁的外层壁和内层壁，其特征是在方管状小口径管材之管壁的至少一侧设置有非金属增强层；在所述的非金属增强层中混有、复合或设置有非金属短纤维、非金属长纤维丝、非金属纤维绳、非金属纤维网、非金属纤维布或非金属纤维板，在方管状小口径管材的管壁中亦混有、复合或设置有非金属短纤维。其管材单位长度的重量轻，耐腐蚀性能好，管材使用寿命更长，原材料消耗量低，降低了生产成本，易于为用户所接受。可广泛用于输送各种流体的管材之领域。
文档编号F16L9/18GK2867031SQ20062008071
公开日2007年2月7日 申请日期2006年1月25日 优先权日2006年1月25日
发明者李寿山, 李研 申请人:李寿山