阅读说明：本技术 一种耐高压hdpe水管的加工工艺 (Processing technology of high-pressure-resistant HDPE (high-density polyethylene) water pipe ) 是由 季琨 舒琳 钱海波 马利军 韦平 马刚 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种耐高压HDPE水管的加工工艺,该耐高压HDPE水管包括内管层、内钢丝层,内管层外表面包覆有内钢丝层,内钢丝层外表面设有中间管层,中间管层外表面包覆有外钢丝层,外钢丝层外表面设有外管层；通过将单层HDPE水管改制成五层复合结构的HDPE水管,通过水管原料提高了水管的化学性能,设置的内钢丝层、外钢丝层对水管内壁和外壁均进行了保护,增加了HDPE水管耐压强度,使得HDPE水管不易发生破裂,具有良好的抗冲击性能,延长了HDPE水管的使用寿命；用来制作内钢丝层、外钢丝层的绕线装置通过第二绕线机构、第一绕线机构可以同时进行两个方向的钢丝缠绕过程,节省了绕线的时间,提高了工作效率。(The invention discloses a processing technology of a high-pressure-resistant HDPE water pipe, which comprises an inner pipe layer and an inner steel wire layer, wherein the outer surface of the inner pipe layer is coated with the inner steel wire layer; by changing a single-layer HDPE water pipe into a five-layer HDPE water pipe with a composite structure, the chemical performance of the water pipe is improved through the raw materials of the water pipe, the inner steel wire layer and the outer steel wire layer protect the inner wall and the outer wall of the water pipe, the compressive strength of the HDPE water pipe is increased, the HDPE water pipe is not easy to break, the HDPE water pipe has good impact resistance, and the service life of the HDPE water pipe is prolonged; the winding device for manufacturing the inner steel wire layer and the outer steel wire layer can simultaneously perform the steel wire winding process in two directions through the second winding mechanism and the first winding mechanism, so that the winding time is saved, and the working efficiency is improved.)

一种耐高压HDPE水管的加工工艺

技术领域

本发明涉及HDPE水管的生产工艺领域，具体涉及一种耐高压HDPE水管的加工工艺。

背景技术

HDPE(high density Polyethylene)管目前供应中国的市政管材市场，塑料管道正在稳步发展，PE管、PP-R管、UPVC管都占有一席之地，其中PE管强劲的发展势头最为令人瞩目，PE管的使用领域广泛，其中给水管和燃气管是其两个最大的应用市场。

申请号为CN201720811755.9专利公开了一种耐腐蚀增强型HDPE给水管，该给水管的中间段从内到外依此包括防腐蚀层、PE层、增强层和HDPE层，左、右段从内到外依此包括防腐蚀层、PE层、增强层、HDPE层和钢圈层，给水管的左段和右段上均设置有一个环槽，增强层由右螺旋缠绕层和左螺旋缠绕层经双向交叉缠绕构成，给水管一端在其外表面上设有两个滑槽，两个滑槽为沿轴向对称分布，给水管另一端在其内表面上设有两个与所述滑槽相匹配的密封块，该给水管设置有防腐蚀层，提高了给水管整体的防腐蚀效果，设置有增强层，延长了给水管整体的寿命，设置有滑槽和密封块，使得管与管之间连接时密封性能更好，但是仍然存在以下不足之处：(1)该管道容易腐蚀生锈、抗冲击性能差、耐压强度不高，使用寿命短；(2)如果对管道进行缠绕金属丝进行保护，现有的绕线装置只能进行单一方向的绕线，进行保护力度差，如果两个方向均需要缠绕金属丝需要使用两台机器分两步进行，耗费时间大，工作效率低。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种耐高压HDPE水管的加工工艺：(1)通过将单层HDPE水管改制成五层复合结构的HDPE水管，通过水管原料提高了水管的化学性能，而且设置的内钢丝层、外钢丝层对水管内壁和外壁均进行了保护，解决了现有的管道容易腐蚀生锈、抗冲击性能差、耐压强度不高，使用寿命短的问题；(2)启动伺服电机，使得旋转筒做逆时针圆周运动，使得通过牵引机拉动向前运动的水管外壁时针缠绕钢丝，通过第二绕线机构、第一绕线机构将水管外壁顺时针、逆时针缠绕钢丝，编织出钢丝层，将水管进行了保护，绕线装置可以同时进行两个方向的钢丝缠绕过程，解决了现有的绕线装置只能进行单一方向的绕线，进行保护力度差，如果两个方向均需要缠绕金属丝需要使用两台机器分两步进行，耗费时间大，工作效率低的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种耐高压HDPE水管的加工工艺,该耐高压HDPE水管包括内管层、内钢丝层，所述内管层外表面包覆有内钢丝层，所述内钢丝层外表面设有中间管层，所述中间管层外表面包覆有外钢丝层，所述外钢丝层外表面设有外管层；

该耐高压HDPE水管的加工工艺包括以下步骤：

步骤一：按重量份称取内管层、中间管层、外管层原料，将内管层原料放入一号挤出机，将中间管层原料放入二号挤出机，将外管层原料放入三号挤出机，原料均在挤出机中制成熔融塑料；

步骤二：制备内管层：一号挤出机挤出的熔融塑料进入一号塑料管成型机成型后，冷却定型后，得到内管层；

步骤三：制备内钢丝层：将内管层送入绕线装置的旋转筒，用牵引机拉动内管层向前运动，内管层在向前运动的过程中，绕线装置在内管层外壁上顺时针缠绕钢丝，然后再逆时针缠绕钢丝，得到含有内钢丝层的HDPE水管；

步骤四：制备中间管层：二号挤出机挤出的熔融塑料进入二号塑料管成型机，将含有内钢丝层的HDPE水管送入到二号塑料管成型机内，利用二号塑料管成型机对内管层加热至熔化，熔化温度为120℃-180℃，与此同时，二号塑料管成型机中的熔融塑料将内钢丝层上的空隙填满形成中间管层，得到含有中间管层的HDPE水管；

步骤五：制备外钢丝层：将含有中间管层的HDPE水管送入绕线装置的旋转筒，用牵引机拉动含有中间管层的HDPE水管向前运动，含有中间管层的HDPE水管在向前运动的过程中，绕线装置在中间管层外壁上顺时针缠绕钢丝，然后再逆时针缠绕钢丝，得到含有外钢丝层的HDPE水管；

步骤六：制备外管层：三号挤出机挤出的熔融塑料进入三号塑料管成型机，将含有外钢丝层的HDPE水管送入到三号塑料管成型机内，利用三号塑料管成型机对中间层加热至熔化，熔化温度为120℃-180℃，与此同时，三号塑料管成型机中的熔融塑料将外钢丝层上的空隙填满形成外管层，得到含有外管层的HDPE水管；

步骤七：将步骤六制得的含有外管层的HDPE水管用牵引机连续牵引拉出，制成无限长度的含有两层钢丝网复合管，即为耐高压HDPE水管。

作为本发明进一步的方案：所述外管层的厚度为0.5-2.0mm，所述内管层的厚度为0.3-1.5mm,所述中间管层的厚度为0.2-1.0mm。

作为本发明进一步的方案：所述内钢丝层、外钢丝层均由不锈钢钢丝组成，所述不锈钢钢丝的直径为0.1-0.5mm。

作为本发明进一步的方案：所述内管层包括以下按重量份的原料：HDPE树脂50-60份，二氧化硅3-6份，赤铁矿0.2-0.4份，硫酸钙晶须0.3-0.5份，硅灰石0.3-0.5份，方钠石0.2-0.5份，碳酸钙0.4-0.8份。

作为本发明进一步的方案：所述中间管层包括以下按重量份的原料：HDPE树脂30-40份，山梨醇0.2-1.1份，热塑性聚氨酯弹性体3-8份。

作为本发明进一步的方案：所述外管层包括以下按重量份的原料：HDPE树脂80-85份、碳酸钙5-10份、硬脂酸钙1-5份、纳米级二氧化钛2-3份、抗氧剂1-2份、邻羟基苯甲酸苯酯0.5-0.8份、聚乙烯蜡0.3-0.5份。

作为本发明进一步的方案：所述绕线装置制备内钢丝层的工作过程如下：

S1、制备内钢丝层的过程：内管层在向前运动的过程中，绕线装置通过第二绕线机构在内管层外壁上顺时针缠绕钢丝，然后再通过第一绕线机构逆时针缠绕钢丝，得到内钢丝层内钢丝层；

S2、通过第一绕线机构逆时针缠绕钢丝过程：将内管层从第一绕线机构的旋转筒后端穿入，前段穿出，从钢丝出口拉出钢丝，通过螺丝固定在内管层端部，用牵引机拉动内管层向前运动，启动伺服电机带动第一皮带轮转动，第一皮带轮转动通过皮带带动第二皮带轮转动，带动了第一转动轴转动，使得第一辊筒转动，第一辊筒带动了旋转筒转动，使得旋转筒上的上壳体、下壳体围绕着内管层做逆时针圆周运动，使得向前运动的内管层外壁逆时针缠绕一层钢丝；

S3、通过第二绕线机构顺时针缠绕钢丝过程与第一绕线机构逆时针缠绕钢丝过程相同，区别在于第二绕线机构与第一绕线机构中的伺服电机转动方向相反；

S4、线圈骨架安装过程：将缠绕有钢丝的线圈骨架放在上壳体内部，将固定杆从一侧圆环板中部穿入，穿过线圈骨架，从另一侧的圆环板中部穿出，固定住固定杆，将线圈骨架上的钢丝头从下壳体上的钢丝出口拉出，扣合下壳体，通过螺栓将上壳体上的上安装板和下壳体上的下安装板连接起来。

本发明的有益效果：

(1)本发明的一种耐高压HDPE水管的加工工艺，通过将单层HDPE水管改制成五层复合结构的HDPE水管，水管原料的碳酸钙、硬脂酸钙使得水管可以耐酸、碱、盐及有机溶剂等各种腐蚀性介质的侵蚀，邻羟基苯甲酸苯酯增加水管的稳定性，防止水管老化，二氧化硅、纳米级二氧化钛、聚乙烯蜡提高水管的耐热性(标准编号GB/T 17391-1998)，提高了水管的化学性能，而且设置的内钢丝层、外钢丝层对水管内壁和外壁均进行了保护，增加了HDPE水管耐压强度(标准编号CB/T 3616-2017)，使得该HDPE水管不易发生破裂，具有良好的抗冲击性能(标准编号GB/T 19712-2005)，延长了HDPE水管的使用寿命；该HDPE水管可以达到的效果，在80℃，4.5MPa条件下进行液压试验，300h内未脆性破坏；200℃下可以稳定存在36-48h；***压力很高；

(2)本发明中的的绕线装置，通过将水管从第二绕线机构的旋转筒后端穿入，前段穿出，从第二绕线机构上的钢丝出口拉出钢丝，通过螺丝固定在水管端部，用牵引机拉动水管向前运动，启动伺服电机带动第一皮带轮转动，第一皮带轮转动通过皮带带动第二皮带轮转动，带动了第一转动轴转动，使得第一辊筒转动，第一辊筒带动了旋转筒转动，使得旋转筒上的上壳体、下壳体围绕着水管做顺时针圆周运动，使得向前运动的水管外壁顺时针缠绕一层钢丝；

将顺时针缠绕了一层钢丝的水管，经过滑道，将水管从第一绕线机构的旋转筒后端穿入，前段穿出，将第一绕线机构上的钢丝出口拉出的钢丝固定在水管端头，启动伺服电机，使得旋转筒做逆时针圆周运动，使得通过牵引机拉动向前运动的水管外壁逆时针缠绕一层钢丝，通过第二绕线机构、第一绕线机构将水管外壁顺时针、逆时针缠绕钢丝，编织出钢丝层，将水管进行了保护，绕线装置可以同时进行两个方向的钢丝缠绕过程，保护力度好，节省了绕线的时间，提高了工作效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明中绕线装置的结构示意图；

图2是本发明一种耐高压HDPE水管的结构示意图；

图3是本发明中第一绕线机构的结构示意图；

图4是本发明中立板、支撑台的装配示意图；

图5是本发明中上壳体、下壳体的装配示意图；

图6是本发明中上壳体、下壳体的内部结构示意图；

图7是本发明中旋转筒处的侧视图；

图8是本发明中旋转筒、第一辊筒、第二辊筒的装配示意图。

图中：101、内管层；102、内钢丝层；103、中间管层；104、外钢丝层；105、外管层；106、钢丝；1、第一绕线机构；100、第二绕线机构；2、上壳体；3、下壳体；4、第一支撑柱；5、第一轴承；6、第二支撑柱；7、旋转筒；8、第二轴承；9、立板；10、第一辊筒；11、伺服电机；12、第一皮带轮；13、支撑台；14、滑道；15、第二皮带轮；16、第一转动轴；17、第三轴承；18、第二辊筒；19、第二转动轴；20、上安装板；21、下安装板；22、钢丝出口；23、凹槽；24、铰链；25、固定杆；26、圆环板；27、线圈骨架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图1-8所示，一种耐高压HDPE水管的加工工艺,该耐高压HDPE水管包括内管层、内钢丝层，所述内管层外表面包覆有内钢丝层，所述内钢丝层外表面设有中间管层，所述中间管层外表面包覆有外钢丝层，所述外钢丝层外表面设有外管层；

该耐高压HDPE水管的加工工艺包括以下步骤：

步骤一：按重量份称取内管层、中间管层、外管层原料，将内管层原料放入一号挤出机，将中间管层原料放入二号挤出机，将外管层原料放入三号挤出机，原料均在挤出机中制成熔融塑料；

步骤二：制备内管层：一号挤出机挤出的熔融塑料进入一号塑料管成型机成型后，冷却定型后，得到内管层；

步骤三：制备内钢丝层：将内管层送入绕线装置的旋转筒，用牵引机拉动内管层向前运动，内管层在向前运动的过程中，绕线装置在内管层外壁上顺时针缠绕钢丝，然后再逆时针缠绕钢丝，得到含有内钢丝层的HDPE水管；

步骤四：制备中间管层：二号挤出机挤出的熔融塑料进入二号塑料管成型机，将含有内钢丝层的HDPE水管送入到二号塑料管成型机内，利用二号塑料管成型机对内管层加热至熔化，熔化温度为120℃-180℃，与此同时，二号塑料管成型机中的熔融塑料将内钢丝层上的空隙填满形成中间管层，得到含有中间管层的HDPE水管；

步骤五：制备外钢丝层：将含有中间管层的HDPE水管送入绕线装置的旋转筒，用牵引机拉动含有中间管层的HDPE水管向前运动，含有中间管层的HDPE水管在向前运动的过程中，绕线装置在中间管层外壁上顺时针缠绕钢丝，然后再逆时针缠绕钢丝，得到含有外钢丝层的HDPE水管；

步骤六：制备外管层：三号挤出机挤出的熔融塑料进入三号塑料管成型机，将含有外钢丝层的HDPE水管送入到三号塑料管成型机内，利用三号塑料管成型机对中间层加热至熔化，熔化温度为120℃-180℃，与此同时，三号塑料管成型机中的熔融塑料将外钢丝层上的空隙填满形成外管层，得到含有外管层的HDPE水管；

步骤七：将步骤六制得的含有外管层的HDPE水管用牵引机连续牵引拉出，制成无限长度的含有两层钢丝网复合管，即为耐高压HDPE水管。

所述外管层的厚度为0.5mm，所述内管层的厚度为0.3mm,所述中间管层的厚度为0.2mm。

所述内钢丝层、外钢丝层均由不锈钢钢丝组成，所述不锈钢钢丝的直径为0.1mm。

所述内管层包括以下按重量份的原料：HDPE树脂50份，二氧化硅3份，赤铁矿0.2份，硫酸钙晶须0.3份，硅灰石0.3份，方钠石0.2份，碳酸钙0.4份。

所述中间管层包括以下按重量份的原料：HDPE树脂30份，山梨醇0.2份，热塑性聚氨酯弹性体3份。

所述外管层包括以下按重量份的原料：HDPE树脂80份、碳酸钙5份、硬脂酸钙1份、纳米级二氧化钛2、抗氧剂1份、邻羟基苯甲酸苯酯0.5份、聚乙烯蜡0.3份。

实施例1的HDPE水管在80℃，4.5MPa条件下进行液压试验，300h内未脆性破坏；200℃下可以稳定存在36h；***压力很高。

实施例2：

请参阅图1-8所示，一种耐高压HDPE水管的加工工艺,该耐高压HDPE水管包括内管层、内钢丝层，所述内管层外表面包覆有内钢丝层，所述内钢丝层外表面设有中间管层，所述中间管层外表面包覆有外钢丝层，所述外钢丝层外表面设有外管层；

实施例2的一种耐高压HDPE水管的加工工艺的步骤与实施例1中步骤相同。

所述外管层的厚度为2.0mm，所述内管层的厚度为1.5mm,所述中间管层的厚度为1.0mm。

所述内钢丝层、外钢丝层均由不锈钢钢丝组成，所述不锈钢钢丝的直径为0.5mm。

所述内管层包括以下按重量份的原料：HDPE树脂60份，二氧化硅6份，赤铁矿0.4份，硫酸钙晶须0.5份，硅灰石0.5份，方钠石0.5份，碳酸钙0.8份。

所述中间管层包括以下按重量份的原料：HDPE树脂40份，山梨醇1.1份，热塑性聚氨酯弹性体8份。

所述外管层包括以下按重量份的原料：HDPE树脂85份、碳酸钙10份、硬脂酸钙5份、纳米级二氧化钛3份、抗氧剂2份、邻羟基苯甲酸苯酯0.8份、聚乙烯蜡0.5份。

实施例2的HDPE水管在80℃，4.5MPa条件下进行液压试验，300h内未脆性破坏；200℃下可以稳定存在48h；***压力很高。

请参阅图1-8所示，所述绕线装置包括第一绕线机构1、第二绕线机构100，所述第一绕线机构1、第二绕线机构100结构相同，所述第一绕线机构1包括旋转筒7、伺服电机11，所述旋转筒7顶部安装有第二支撑柱6，所述第二支撑柱6顶端套接在第一轴承5上，所述第一轴承5顶端中心处套接有第一支撑柱4，所述第一支撑柱4顶端安装有下壳体3，所述下壳体3上设有上壳体2；

所述旋转筒7底部安装有第一辊筒10和第二辊筒18，所述第一辊筒10、第二辊筒18半径相同，所述第一辊筒10和第二辊筒18关于旋转筒7的圆心镜像对称，所述第一辊筒10和第二辊筒18均由橡胶材质构成，所述第一辊筒10套接在第一转动轴16上，所述第二辊筒18套接在第二转动轴19上，所述第一转动轴16一端设有立板9，所述第一转动轴16远离立板9一端设有支撑台13，所述支撑台13顶部安装有滑道14，所述立板9、支撑台13上均安装有第二轴承8和第三轴承17，所述第二轴承8套接在第一转动轴16两端，所述第三轴承17套接在第二转动轴19两端，所述第一转动轴16接近支撑台13一端套接有第二皮带轮15，所述第二皮带轮15通过皮带连接有第一皮带轮12，所述第一皮带轮12套接在伺服电机11的输出轴上；

所述下壳体3一端通过铰链24与上壳体2一端连接，所述下壳体3远离铰链24一端安装有下安装板21，所述上壳体2远离铰链24一端安装有上安装板20，所述上安装板20、下安装板21通过螺栓连接，所述下壳体3远离铰链24一侧开设有钢丝出口22，所述上壳体2、下壳体3均呈半圆形切半径相同，所述上壳体2两侧圆心处均设有圆环板26，所述下壳体3两侧圆心处均开设有凹槽23，所述圆环板26与凹槽23为配合构件，两侧所述圆环板26套接在固定杆25两端，所述上壳体2、下壳体3内部设有线圈骨架27，所述线圈骨架27套接在固定杆25上，所述线圈骨架27上缠绕有钢丝106。

请参阅图1-8所示，所述绕线装置制备内钢丝层的工作过程如下：

S1、制备内钢丝层的过程：内管层在向前运动的过程中，绕线装置通过第二绕线机构在内管层外壁上顺时针缠绕钢丝，然后再通过第一绕线机构逆时针缠绕钢丝，得到内钢丝层内钢丝层；

S2、通过第一绕线机构逆时针缠绕钢丝过程：将内管层从第一绕线机构的旋转筒后端穿入，前段穿出，从钢丝出口拉出钢丝，通过螺丝固定在内管层端部，用牵引机拉动内管层向前运动，启动伺服电机带动第一皮带轮转动，第一皮带轮转动通过皮带带动第二皮带轮转动，带动了第一转动轴转动，使得第一辊筒转动，第一辊筒带动了旋转筒转动，使得旋转筒上的上壳体、下壳体围绕着内管层做逆时针圆周运动，使得向前运动的内管层外壁逆时针缠绕一层钢丝；

S3、通过第二绕线机构顺时针缠绕钢丝过程与第一绕线机构逆时针缠绕钢丝过程相同，区别在于第二绕线机构与第一绕线机构中的伺服电机转动方向相反；

S4、线圈骨架安装过程：将缠绕有钢丝的线圈骨架放在上壳体内部，将固定杆从一侧圆环板中部穿入，穿过线圈骨架，从另一侧的圆环板中部穿出，固定住固定杆，将线圈骨架上的钢丝头从下壳体上的钢丝出口拉出，扣合下壳体，通过螺栓将上壳体上的上安装板和下壳体上的下安装板连接起来。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。