本發(fā)明屬于管材連接技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種增強(qiáng)型管材彎頭及其制備方法，特別是一種適用于大口徑管材的耐高壓彎頭及其制備方法。

背景技術(shù)：
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彎頭是管路系統(tǒng)中改變管路方向的管件，常用于連接兩根公稱通徑相同或者不同的管子，使管路做一定角度轉(zhuǎn)彎，現(xiàn)有的彎頭材質(zhì)有金屬和非金屬的，金屬材質(zhì)彎頭在使用過程中容易生銹和腐蝕，而且管體重量大，不便于運(yùn)輸和安裝；非金屬材質(zhì)的彎頭普遍強(qiáng)度低，尤其是大口徑管道彎頭的強(qiáng)度很低，而且加工生產(chǎn)也不方便。因此，尋求設(shè)計(jì)一種增強(qiáng)型管材彎頭及其制備方法，加入玻璃纖維增強(qiáng)材料，增強(qiáng)耐腐蝕性，強(qiáng)度高，重量輕，便于運(yùn)輸和安裝；生產(chǎn)過程簡單，容易操作，便于大口徑管道彎管生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提出設(shè)計(jì)一種增強(qiáng)型管材彎頭及其制備方法，以解決現(xiàn)有金屬材質(zhì)彎頭易腐蝕、管體重、運(yùn)輸及安裝不方便的問題，克服非金屬材質(zhì)的彎頭強(qiáng)度低的缺陷，解決大口徑管道彎頭加工不便的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的增強(qiáng)型管材彎頭，其主體結(jié)構(gòu)包括：內(nèi)層管、增強(qiáng)層、外層和法蘭；內(nèi)層管為壁厚13～23mm的聚乙烯層，其采用聚乙烯原料通過擠壓機(jī)擠出成型，其長度根據(jù)需求切割；增強(qiáng)層包覆在內(nèi)層管的外面，增強(qiáng)層為1～6層的連續(xù)玻璃纖維復(fù)合帶或連續(xù)玻璃纖維復(fù)合繩，其層數(shù)根據(jù)彎頭耐壓強(qiáng)度要求確定；經(jīng)過加熱后，增強(qiáng)層與內(nèi)層管之間熔融在一起；外層和法蘭為聚乙烯材料注塑成型結(jié)構(gòu)，外層包覆在增強(qiáng)層的外面；法蘭設(shè)置在彎管的兩端，其高度為20～90mm，厚度為5～30mm。

所述的聚乙烯層為高密度聚乙烯或者低密度聚乙烯。

所述連續(xù)玻璃纖維復(fù)合帶是采用活化劑對連續(xù)玻璃纖維進(jìn)行表面處理，然后將處理后的玻璃纖維與聚合物進(jìn)行復(fù)合，拉制成厚度為0.2～0.8mm、寬度為50～100mm、長度為1000～2000m的復(fù)合帶；制成的玻璃纖維復(fù)合帶中含有10～20根玻璃纖維無捻粗紗，玻璃纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60～70％，體積分?jǐn)?shù)為45～55％，承受拉力為2500～20000N,玻璃纖維拉力保留率為70～80％。

所述的連續(xù)玻璃纖維復(fù)合繩采用活化劑對連續(xù)玻璃纖維進(jìn)行表面處理，然后將處理后的玻璃纖維與聚合物進(jìn)行復(fù)合，再拉制成連續(xù)玻璃纖維復(fù)合繩；所述玻璃纖維為1200-3600TEX的無捻粗紗。

本發(fā)明涉及的增強(qiáng)型管材彎頭的制備方法，其包括內(nèi)層管擠出、內(nèi)層管真空定徑、內(nèi)層管冷卻定型、內(nèi)層管彎曲定型、纏繞增強(qiáng)層、加熱、定長切斷、注塑成型八個(gè)工藝步驟：

(1)內(nèi)層管擠出：將高密度聚乙烯或者低密度聚乙烯等聚乙烯層原料裝入擠出機(jī)中，將擠出機(jī)的擠出速度設(shè)定為0.1～1m/min；擠出機(jī)均勻擠出內(nèi)層管；

(2)內(nèi)層管真空定徑：步驟(1)擠出的內(nèi)層管進(jìn)入真空機(jī)內(nèi)，內(nèi)層管在充滿真空的真空機(jī)內(nèi)定徑；

(3)內(nèi)層管冷卻定型：定徑后的內(nèi)層管進(jìn)入冷卻裝置，將冷卻裝置中的冷卻水溫度控制在60～80℃，將內(nèi)層管定型，同時(shí)使管體達(dá)到較高溫度，便于后續(xù)彎曲定型；

(4)內(nèi)層管彎曲定型：冷卻定型后的內(nèi)層管進(jìn)入彎曲定型軌道，在彎曲定型軌道兩側(cè)按規(guī)律排布壓輥，兩排壓輥間距與內(nèi)層管的外徑一致；所述壓輥與電機(jī)相連，在電機(jī)帶動下沿豎直軸轉(zhuǎn)動，為內(nèi)層管提供前進(jìn)的動力；所述壓輥在纏繞機(jī)之前排布緊密，利于內(nèi)層管彎曲定型；

(5)纏繞增強(qiáng)層：纏繞機(jī)將連續(xù)玻璃纖維復(fù)合帶或連續(xù)玻璃纖維復(fù)合繩纏繞在彎曲定型后的內(nèi)層管上；所述纏繞機(jī)上可放置1～6盤連續(xù)玻璃纖維復(fù)合帶卷或連續(xù)玻璃纖維復(fù)合繩卷，可以同時(shí)纏繞1～6層增強(qiáng)層；所述纏繞機(jī)的大盤下端外側(cè)有兩個(gè)與電機(jī)相連的尺盤，纏繞機(jī)的大盤和尺盤的外圓周上設(shè)有能相互咬合的齒槽，電機(jī)帶動尺盤轉(zhuǎn)動，從而帶動纏繞機(jī)旋轉(zhuǎn)，提供纏繞動力；所述纏繞機(jī)的兩側(cè)各有兩個(gè)壓輥，壓輥起固定大盤的作用；所述纏繞機(jī)的纏繞速度與內(nèi)層管的前進(jìn)速度匹配，使得內(nèi)層管的彎曲外側(cè)纏繞緊密，內(nèi)側(cè)可以重疊，保證增強(qiáng)效果；

(6)加熱：步驟(5)制得的內(nèi)層管與增強(qiáng)層的纏繞物穿過加熱器，在加熱器內(nèi)加熱；增強(qiáng)層在加熱下熔融，并均勻包覆在內(nèi)層管的外部，從而得到增強(qiáng)內(nèi)層管；加熱器設(shè)置為紅外加熱，加熱溫度為160～220℃；

(7)定長切斷：根據(jù)要求的長度在定長切割機(jī)內(nèi)設(shè)置切割長度的控制程序，設(shè)置切刀的切割角度，使定長切割機(jī)按一定的長度和角度切割，得到所需長度的增強(qiáng)內(nèi)層管；

(8)注塑成型：將定長切好的增強(qiáng)內(nèi)層管放入注塑模具中，利用注塑機(jī)在增強(qiáng)內(nèi)層管外注塑一層外層，外層的厚度為4～6mm，同時(shí)將彎頭兩端法蘭直接與外層一同注塑成型，得到增強(qiáng)彎頭。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，加入玻璃纖維增強(qiáng)材料，耐腐蝕，重量輕，便于運(yùn)輸和安裝；增加玻璃纖維增強(qiáng)層，強(qiáng)度高；其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，生產(chǎn)便捷，成本低，便于應(yīng)用推廣和普及，應(yīng)用環(huán)境友好。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的整體剖面結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖2是本發(fā)明的彎頭制備過程結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖3是本發(fā)明的制備過程中纏繞機(jī)部位的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

具體實(shí)施方式：

下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例涉及的增強(qiáng)型管材彎頭，其主體結(jié)構(gòu)包括：內(nèi)層管1、增強(qiáng)層2、外層3、法蘭4；內(nèi)層管1為壁厚13～23mm的聚乙烯層，其采用聚乙烯原料通過擠壓機(jī)擠出成型，其長度根據(jù)需求切割；增強(qiáng)層2包覆在內(nèi)層管1的外面，增強(qiáng)層2為1～6層的連續(xù)玻璃纖維復(fù)合帶或連續(xù)玻璃纖維復(fù)合繩，其層數(shù)根據(jù)彎頭耐壓強(qiáng)度要求確定；經(jīng)過加熱后，增強(qiáng)層2與內(nèi)層管1之間熔融在一起；外層3和法蘭4為聚乙烯材料注塑成型結(jié)構(gòu)，外層3包覆在增強(qiáng)層2的外面；法蘭4設(shè)置在彎管的兩端，其高度為20～90mm，厚度為5～30mm。增強(qiáng)型管材彎頭的公稱外徑為630～1000mm，公稱壓力0.4～1.25MPa，總壁厚為19～30mm。

所述的聚乙烯層為高密度聚乙烯或者低密度聚乙烯。

所述連續(xù)玻璃纖維復(fù)合帶是采用活化劑對連續(xù)玻璃纖維進(jìn)行表面處理，然后將處理后的玻璃纖維與聚合物進(jìn)行復(fù)合，拉制成厚度為0.2～0.8mm、寬度為50～100mm、長度為1000～2000m的復(fù)合帶；制成的玻璃纖維復(fù)合帶中含有10～20根玻璃纖維無捻粗紗，玻璃纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60～70％，體積分?jǐn)?shù)為45～55％，承受拉力為2500～20000N,玻璃纖維拉力保留率為70～80％。

所述的連續(xù)玻璃纖維復(fù)合繩采用活化劑對連續(xù)玻璃纖維進(jìn)行表面處理，然后將處理后的玻璃纖維與聚合物進(jìn)行復(fù)合，再拉制成連續(xù)玻璃纖維復(fù)合繩；所述玻璃纖維為1200-3600TEX的無捻粗紗。

本實(shí)施例涉及的增強(qiáng)型管材彎頭的制備方法，其包括內(nèi)層管擠出、內(nèi)層管真空定徑、內(nèi)層管冷卻定型、內(nèi)層管彎曲定型、纏繞增強(qiáng)層、加熱、定長切斷、注塑成型八個(gè)工藝步驟：

(1)內(nèi)層管擠出：將高密度聚乙烯或者低密度聚乙烯等聚乙烯層原料裝入擠出機(jī)中，將擠出機(jī)的擠出速度設(shè)定為0.1～1m/min；擠出機(jī)均勻擠出內(nèi)層管1；

(2)內(nèi)層管真空定徑：步驟(1)擠出的內(nèi)層管1進(jìn)入真空機(jī)內(nèi)，內(nèi)層管1在充滿真空的真空機(jī)內(nèi)定徑；

(3)內(nèi)層管冷卻定型：定徑后的內(nèi)層管1進(jìn)入冷卻裝置，將冷卻裝置中的冷卻水溫度控制在60～80℃，將內(nèi)層管1定型，同時(shí)使管體達(dá)到較高溫度，便于后續(xù)彎曲定型；

(4)內(nèi)層管彎曲定型：冷卻定型后的內(nèi)層管1進(jìn)入彎曲定型軌道，在彎曲定型軌道兩側(cè)按規(guī)律排布壓輥11，兩排壓輥11間距與內(nèi)層管1的外徑一致；所述壓輥11與電機(jī)相連，在電機(jī)帶動下沿豎直軸轉(zhuǎn)動，為內(nèi)層管1提供前進(jìn)的動力；所述壓輥11在纏繞機(jī)5之前排布緊密，利于內(nèi)層管1彎曲定型；

(5)纏繞增強(qiáng)層：纏繞機(jī)5將連續(xù)玻璃纖維復(fù)合帶或連續(xù)玻璃纖維復(fù)合繩纏繞在彎曲定型后的內(nèi)層管1上；所述纏繞機(jī)5上可放置1～6盤連續(xù)玻璃纖維復(fù)合帶卷或連續(xù)玻璃纖維復(fù)合繩卷6，可以同時(shí)纏繞1～6層增強(qiáng)層2；所述纏繞機(jī)5的大盤下端外側(cè)有兩個(gè)與電機(jī)相連的尺盤8，纏繞機(jī)5的大盤和尺盤8的外圓周上設(shè)有能相互咬合的齒槽，電機(jī)帶動尺盤8轉(zhuǎn)動，從而帶動纏繞機(jī)5旋轉(zhuǎn)，提供纏繞動力；所述纏繞機(jī)5的兩側(cè)各有兩個(gè)壓輥7，壓輥7起固定大盤的作用；所述纏繞機(jī)5的纏繞速度與內(nèi)層管1的前進(jìn)速度匹配，使得內(nèi)層管1的彎曲外側(cè)纏繞緊密，內(nèi)側(cè)可以重疊，保證增強(qiáng)效果；

(6)加熱：步驟(5)制得的內(nèi)層管1與增強(qiáng)層2的纏繞物穿過加熱器9，在加熱器9內(nèi)加熱；增強(qiáng)層2在加熱下熔融，并均勻包覆在內(nèi)層管1的外部，從而得到增強(qiáng)內(nèi)層管；加熱器9設(shè)置為紅外加熱，加熱溫度為160～220℃；

(7)定長切斷：根據(jù)要求的長度在定長切割機(jī)10內(nèi)設(shè)置切割長度的控制程序，設(shè)置切刀的切割角度，使定長切割機(jī)10按一定的長度和角度切割，得到所需長度的增強(qiáng)內(nèi)層管；

(8)注塑成型：將定長切好的增強(qiáng)內(nèi)層管放入注塑模具中，利用注塑機(jī)在增強(qiáng)內(nèi)層管外注塑一層外層3，外層3的厚度為4～6mm，同時(shí)將彎頭兩端法蘭4直接與外層3一同注塑成型，得到增強(qiáng)彎頭。

制備的增強(qiáng)彎頭公稱外徑為630～1000mm，公稱壓力為0.4～1.25MPa，增強(qiáng)彎頭的總壁厚為19～30mm。

實(shí)施例2：

內(nèi)層管1和外層3的聚乙烯層為低密度聚乙烯，外層3的厚度為4mm，增強(qiáng)層2為3層連續(xù)玻璃纖維復(fù)合帶，所述連續(xù)玻璃纖維復(fù)合帶的厚度為0.2mm，寬度為50mm，長度為1000m，玻璃纖維復(fù)合帶中含有10根玻璃纖維無捻粗紗，玻璃纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60％，體積分?jǐn)?shù)為45％，承受拉力為2500N,玻璃纖維拉力保留率為70％；擠出機(jī)的擠出速度設(shè)定為0.1m/min，冷卻裝置中的冷卻水溫度控制在60℃，加熱器9的加熱溫度為160℃；制備的增強(qiáng)彎頭公稱外徑為630mm，公稱壓力為0.4MPa，增強(qiáng)彎頭的總壁厚為19mm。

實(shí)施例3：

內(nèi)層管1和外層3的聚乙烯層為高密度聚乙烯，外層3的厚度為6mm，增強(qiáng)層2為6層連續(xù)玻璃纖維復(fù)合帶，所述連續(xù)玻璃纖維復(fù)合帶的厚度為0.8mm，寬度為100mm，長度為2000m，玻璃纖維復(fù)合帶中含有20根玻璃纖維無捻粗紗，玻璃纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70％，體積分?jǐn)?shù)為55％，承受拉力為20000N,玻璃纖維拉力保留率為80％；擠出機(jī)的擠出速度設(shè)定為1m/min，冷卻裝置中的冷卻水溫度控制在80℃，加熱器9的加熱溫度為220℃；制備的增強(qiáng)彎頭公稱外徑為1000mm，公稱壓力為1.25MPa，增強(qiáng)彎頭的總壁厚為30mm。