智能模块管道、智能模块螺旋管道缠绕机及其缠绕方法

摘要

一种模块化智能化管道、智能模块螺旋管道缠绕机及其缠绕方法，管道的横截面由若干块智能模块(1)之间首尾卡合螺旋缠绕而形成圆形管道，智能模块是通过注塑或者压塑成型的拱形模块，每个智能模块内设置有加强筋结构，智能模块的侧面设置有用于左右相互固定卡合的固定装置，智能模块的边缘处设置有用于首尾相互固定卡合的卡合装置。缠绕机的工作面板的正面设置有弧形滑槽轨道，在弧形滑槽轨道上设置有至少一对送料滚柱(107)，其还设置有锁紧装置(108)及平行扭动装置(106)，在弧形滑槽轨道上放置头尾相接的相同智能模块单元，通过锁紧装置时将头尾相接的智能模块单元进行锁紧，通过送料滚柱形成半圆环管径，然后通过平行扭动装置将半圆环管径进行平行扭动改变缠绕轨道，错位缠绕形成螺旋缠绕管道。

说明书

技术领域

本发明属于塑料管道特别是大型塑料管道的制作设备领域，具体涉及一种智能模块管道、智能模块螺旋管道缠绕机及其缠绕方法。

背景技术

在现有技术领域中，埋地塑料管道种类繁多，大口径螺旋缠绕管、PVC、PE管等全世界塑料管道均是采用挤塑成型，在运输上、施工上都很麻烦，特别是大口径管道，环刚度难以提高，在本申请中管道实现了模块化，在工厂注塑或者压塑成型，现场通过搭建积木组装，手动或者自动的方式形成管道，且在现有的管道中，管道埋入土壤中，哪里出现漏水问题，不能实现快速检查，因此提供一种能够实现漏水报警的管道及模块化组装的管道就显得非常迫切了；正如《中央城镇化工作会议》中提出，城市排水系统设计时要优先考虑把有限的雨水留下来，优先考虑更多利用自然力量排水，建设自然存积、自然渗透自然净化的海绵城市，海绵城市是新一代城市雨洪管理概念，国际通用语言，是低影响开发雨水系统构建，是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的弹性，针对下暴雨时容易造成局部公路积水，公路两旁的排水管道孔面积有限，排放雨水量小，全世界范围内城市的内涝现象都是一个难题，本专利申请正是在针对以上问题的基础上，在保证管道功能的基础上，管道两侧面上模块通过设置海绵孔，在下雨时开启，吸收雨水的收集，从管道内两侧墙面流入管道底部雨水收集槽，当超过一定量时，就流入专用雨水池，节约大量水资源。与本专利为同一申请人的专利申请号为201621090609.3的PVC模块化高环刚度螺旋缠绕管以及之前所有的管道，均是采用挤塑成型，模块需要二次加工，没有形成整体，用边框来缠绕才形成管道，不能人工组装， 边框需要板材缠绕，成本较高。

在现有技术领域中，埋地塑料管道种类繁多，大口径螺旋缠绕管、PVC、PE管等全世界塑料管道均是采用挤塑成型，在运输上、施工上都很麻烦，特别是大口径管道，环刚度难以提高，在本申请中管道实现了模块化，并提供了一种模块化螺旋管道缠绕机。

本申请人之前发明的多功能螺旋管缠绕机，申请号为CN02133755.1的专利，依靠圆弧轨道来确定管径，本发明用注塑或者压塑成型的智能模块弧形组合成圆弧(申请2017101921765，申请时间2017.3.28，名称为模块化智能化管道)，代替原有的轨道，本发明通过模块头尾相连形成圆弧代替机器上圆的轨道，使得缠绕机，一个辊筒既可缠绕管道，实现了管道的终极目标，即通过互联网按照图纸像搭建积木一样实现模块化缠绕管道，在目前现有技术中没有实现该管道生产的类似机器，智能模块螺旋管缠绕机体积小、成本低，且现场施工方便，提高了生产效率和生产成本。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种大口径高环刚度管道、降低成本、智能化测控的、提高了生产效率和生产成本的智能模块螺旋管道缠绕机及缠绕方法。

为实现本发明的目的之一而采用的技术方案如下：

一种模块化智能化管道，所述管道为由若干智能模块单元之间首尾相互卡合、并在螺旋缠绕中通过智能模块单元侧边之间相互卡合而形成的圆柱形管道，其中智能模块单元沿管道轴向错位排列；所述智能模块单元是通过注塑或者压塑成型的拱形模块，其中每个智能模块单元内设置有加强筋结构，所述智能模块单元的侧边设置有用于左右相互固定的固定装置，所述智能模块单元)的两端处设置有用于首尾相互卡合的卡合装置。

进一步的，所述卡合装置包括凸出部、凹槽及固定孔，所述凸出部设置于 智能模块的一端头侧面，所述凹槽相对的设置于智能模块的另一端头侧面，所述凹槽通过固定孔插入销钉固定所述凸出部。

进一步的，所述固定孔为上下两对，其通孔向内延伸至超过智能模块的二分之一长度。

进一步的，所述固定装置包括左上扣槽、左下扣槽、右上扣槽及右下扣槽，左上扣槽通过螺旋缠绕扣合在另一智能模块的右上扣槽上，左下扣槽通过螺旋缠绕扣合在另一智能模块的右下扣槽上进行智能模块之间的上下固定。

进一步的，所述智能模块呈拱形，通过n等份并加上大于或者等于1/2份的形式错位排列形成螺旋缠绕管；智能模块块数错位排列的个数包括：8.5个、16.5个及22.5个。

进一步的，所述加强筋结构从外至内包括以下几层：第一方格层、螺旋半弧形层、螺旋板带方槽层及第二方格层，所述螺旋弧形层和螺旋板带方槽层之间设置有可开关圆孔，第一方格层的侧面上设置有第一摩擦面，在第二方格层的侧面上设置有第二摩擦面，第一摩擦面和另一智能模块的第二摩擦面相贴紧以增大模块间的支撑力。

进一步的，所述圆形管道的直径为600mm-6000mm，当直径大于等于2500mm时所述管道即为人可以通行的管廊，所述管廊内还摆放有电缆、排水管道及支架，所述管廊底部可以蓄存雨水及排放雨水。

进一步的，所述管廊内的可开关圆孔外设置有用于吸收雨水的海绵，当下雨时，则打开开关控制所述可开关圆孔吸水流入管廊底部，不下雨时则关闭。

进一步的，所述每根圆形管道中部位置或者底部位置的智能模块内还放入有漏水检测芯片及潮湿诊断装置，当漏水时或者潮湿时将振动声音信号转化为电信号，传输至中控室，通过观测波形图变化即可判断是否有漏水。

进一步的，所述管道的若干块智能模块螺旋缠绕而形成圆形管道通过自动或者手动组装，当管道不埋地时，所述螺旋板带方槽层与另一个智能模块的螺 旋板带方槽层螺旋缠绕形成等距离轨迹，将PVC型材嵌入所述等距离轨迹中螺旋缠绕扣合，使得管道内外光滑；当管道用于养生房时，所述螺旋半弧形层可螺旋缠绕小管道，外可连接水泵加入磁流体，再将PVC型材嵌入所述等距离轨迹中螺旋缠绕扣合，使得管道内外光滑，管道中间具有循环动磁场。

为实现本发明的目的之二而采用的技术方案如下：

一种智能模块螺旋管道缠绕机，包括机架和竖直放置在机架上的工作面板，所述工作面板的正面设置有弧形滑槽轨道，在所述弧形滑槽轨道上设置有至少一对送料滚柱，其还设置有锁紧装置，所述工作面板的正面与背面之间设置有平行扭动装置，当缠绕智能模块管道时，在所述弧形滑槽轨道上放置头尾相接的相同智能模块单元，通过锁紧装置时将头尾相接的智能模块单元进行锁紧，通过送料滚柱形成半圆环管道，然后通过平行扭动装置将半圆环管道进行平行扭动改变缠绕轨道，错位缠绕形成螺旋缠绕管道。

进一步的，所述锁紧装置通过螺栓将两两头尾相接的智能模块单元上的通孔进行固定以锁紧。

进一步的，所述所述平行扭动装置的平行扭动采用气动/电动/手动装置以改变轨道。

进一步的，所述弧形滑槽轨道的轨道可根据智能模块单元的弧形大小进行调节，所述弧形滑槽轨道与工作面板背面的圆弧上的压紧滚柱等弧变动，所述弧形滑槽轨道的轨道弧形与工作面板背面的圆弧同中心轴。

进一步的，所述平行扭动装置设置有气缸，通过对半圆环管道的顶部施加外力以改变轨道。

进一步的，所述工作面板的背面设置有至少一对压紧滚柱，用于将智能模块单元压紧。

进一步的，所述压紧滚柱上设置有将智能模块单元定位的定位环。

进一步的，还包括用于给压紧滚柱提供动力的动力装置。

为实现本发明的目的之三而采用的技术方案如下：

一种智能模块螺旋管道缠绕方法，其包括以下步骤：当缠绕智能模块管道时，在弧形滑槽轨道上放置头尾相接的相同智能模块单元，通过锁紧装置时将头尾相接的智能模块单元进行锁紧，通过送料滚柱形成半圆环管径，然后通过平行扭动装置将半圆环管径进行平行扭动改变缠绕轨道，错位缠绕形成螺旋缠绕管道。

本发明的优点及有益效果如下：

本发明管道模块采用拱形受压的有限元软件建模与实践分析，不同的管道环刚度的高低由不同的拱形模块大小决定，本申请中智能化模块在工厂标准化注塑或者压塑成型，材质采用塑料或抗压性高的材料，在智能化模块的两侧面设置暗条纹摩擦面，增大了接触面的摩擦力，且通过在模块两端设置凸出部、凹槽及固定孔进行铆接固定；且通过n等份并加上大于等于二分之一个智能模块在每一层实现螺旋缠绕错位连接，在模块的侧面上下设置弧形扣槽结构进行上下固定，实现管道整体固定，克服拱形受压产生一个向外的推力，使得管道能承载很大的重量，大大提高管道的环刚度，管道内壁光滑管道外方格与土壤结合，形成管土共存，使得管道的抗位移性好，将各种智能化模块包装运输到施工现场，根据图纸进行模块的顺序排列，手动或者自动螺旋缠绕，可以大大降低运输费高的问题，并且寿命更长，本装置能够适合大型管廊和小型管道，模块化标准注塑或压塑成型，现场进行组装。并通过设置智能化模块，通过设置漏水检测芯片，通过对声音信号进行检测并将声音信号变成电信号，远程传输给中控室，通过观测波形图变化即可判断是否有漏水，解决了埋藏地下管道出现故障时难发现的问题，率先将智能检测装置应用于地下管道的检测、还实现了海绵城市的雨水收集。

本发明的机器结构简单，通过在弧形滑槽轨道上放置头尾相接的相同智能模块单元，智能模块单元上设置有通孔，然后通过锁紧装置穿过所述头尾相接的智能模块单元的通孔，实现两相邻智能模块的固定，进而形成半圆环管道，然后通过平行扭动装置进行平行变轨，这里尤为关键，不像传统靠圆弧轨道形成圆环，而是利用了智能模块的弧形，实现圆代替传统机械上圆弧轨道，实现管道的缠绕，而且本发明中每个智能模块的弧长大小根据管径求得，公式为，弧长＝管径/n+y，其中ny大于等于管径/2n，其中n表示管径的等分模块数，管径为已知，y表示弧长错位添加值。这里弧长错位添加值尤为关键，因为实验证明，如果不采用错位添加值，只采用n等分管径，并不能实现错位缠绕，经过发明人无意间发现，添加一个弧长错位值即可实现错位缠绕，且管道环刚度大大提高。而且本发明还设置弧形滑槽轨道为可变圆弧，克服圆环受压向外的推力，可以在现场加工不同大小的管径，实现了管道的模块化、智能化，可现场搭积木一样，实现多种管道的生产。

附图说明

图1是本发明提供优选实施例的智能模块螺旋管道缠绕机正面结构示意图图；

图2是本发明优选实施例的智能模块螺旋管道缠绕机背面结构示意图；

图3是本发明优选实施例的智能模块螺旋管道缠绕机侧面结构示意图；

图4是本发明优选实施例采用的智能模块单元结构示意图；

图5是本发明智能化模块组装成圆管的横截面示意图；

图6是本发明提供优选实施例智能化模块组装示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

参照图4-6所示为一种模块化智能化管道，其所述管道的横截面由若干块智能模块1之间首尾卡合螺旋缠绕而形成圆形管道，所述智能模块1是通过注塑或者压塑成型的拱形模块，通过若干智能模块轴向间的错位螺旋缠绕而形成圆柱形管道，其中每个智能模块1内设置有加强筋结构，所述智能模块1的侧面设置有用于左右相互固定的固定装置，所述智能模块1的边缘处设置有用于上下相互卡合的卡合装置。

优选的，所述卡合装置包括凸出部31、凹槽32及固定孔9，所述凸出部31设置于智能模块1的一端头侧面，所述凹槽32相对的设置于智能模块1的另一端头侧面，所述凹槽32通过固定孔9插入销钉固定所述凸出部31。

优选的，所述固定孔9为上下两对，其通孔向内延伸至超过智能模块1的二分之一长度。

优选的，所述固定装置包括左上扣槽41、左下扣槽42、右上扣槽43及右下扣槽44，左上扣槽41通过螺旋缠绕扣合在另一智能模块的右上扣槽44上，左下扣槽42通过螺旋缠绕扣合在另一智能模块的右下扣槽44上进行智能模块1之间的上下固定。

优选的，所述智能模块1呈拱形，智能模块1块数错位排列的个数包括：8.5个、16.5个及22.5个，通过n等份并加上大于或者等于1/2份的形式错位排列形成螺旋缠绕管。值得注意的是，大于等于1/2块智能模块时才能实现模块之间的错位螺旋缠绕。

优选的，所述加强筋结构从外至内包括以下几层：第一方格层5、螺旋半弧形层6、螺旋板带方槽层8及第二方格层10，所述螺旋弧形层6和螺旋板带方槽层8之间设置有可开关圆孔7，第一方格层5的侧面上设置有第一摩擦面21，在第二方格层10的侧面上设置有第二摩擦面22，第一摩擦面21和另一智能模块的第二摩擦面22相贴紧以增大模块间的支撑力。

优选的，所述圆形管道的直径为600mm-6000mm，当直径大于等于2500mm时 所述管道即为人可以通行的管廊，所述管廊内还摆放有电缆、排水管道及支架，所述管廊底部可以蓄存雨水及排放雨水。

优选的，所述管廊内的可开关圆孔7外设置有用于吸收雨水的海绵，当下雨时，则打开开关控制所述可开关圆孔7吸水流入管廊底部，不下雨时则关闭。

优选的，所述每根圆形管道中部位置或者底部位置的智能模块1内还放入有漏水检测芯片及潮湿诊断装置，当漏水时或者潮湿时将振动声音信号转化为电信号，传输至中控室，通过观测波形图变化即可判断是否有漏水。

优选的，所述管道的若干块智能模块1螺旋缠绕而形成圆形管道通过自动或者手动组装，当管道不埋地时，所述螺旋板带方槽层8与另一个智能模块1的螺旋板带方槽层8螺旋缠绕形成等距离轨迹，将PVC型材嵌入所述等距离轨迹中螺旋缠绕扣合，使得管道内外光滑；当管道用于养生房时，所述螺旋半弧形层6可螺旋缠绕小管道，外可连接水泵加入磁流体，再将PVC型材嵌入所述等距离轨迹中螺旋缠绕扣合，使得管道内外光滑，管道中间具有循环动磁场。

工作原理：本发明管道模块采用拱形受压的有限元软件建模与实践分析，不同的管道环刚度的高低由不同的拱形模块大小决定，本申请中智能化模块在工厂标准化注塑或者压塑成型，材质采用塑料或抗压性高的材料，在智能化模块的两侧面设置暗条纹摩擦面，增大了接触面的摩擦力，且通过在模块两端设置凸出部、凹槽及固定孔进行铆接固定；且通过n等份并加上大于等于二分之一个智能模块在每一层实现螺旋缠绕错位连接，在模块的侧面上下设置弧形扣槽结构进行上下固定，实现管道整体固定，克服拱形受压产生一个向外的推力，是的管道能承载很大的重量，大大提高管道的环刚度，管道内壁光滑管道外方格与土壤结合，形成管土共存，使得管道的抗位移性好，将各种智能化模块包装运输到施工现场，根据图纸进行模块的顺序排列，手动或者自动螺旋缠绕，可以大大降低运输费高的问题，并且寿命更长，本装置能够适合大型管廊和小型管道，模块化标准注塑或压塑成型，现场进行组装。并通过设置智能化模块， 通过设置漏水检测芯片，通过对声音信号进行检测并将声音信号变成电信号，远程传输给中控室，通过观测波形图变化即可判断是否有漏水，解决了埋藏地下管道出现故障时难发现的问题，率先将智能检测装置应用于地下管道的检测、还实现了海绵城市的雨水收集。

参照图1-3所示为一种智能模块螺旋管道缠绕机，包括机架和竖直放置的工作面板101，所述工作面板101的正面设置有弧形滑槽轨道105，在所述弧形滑槽轨道105上设置有至少一对送料滚柱107，其特征在于，还设置有锁紧装置108，所述工作面板101的顶上设置有平行扭动装置106，在所述弧形滑槽轨道105上放置头尾相接的相同智能模块单元1，通过锁紧装置108时将头尾相接的智能模块单元1进行锁紧，通过送料滚柱107形成半圆环管径，然后通过平行扭动装置106将半圆环管径进行平行扭动改变轨道，所述工作面板101的背面设置有至少一对压紧滚柱102，用于将智能模块单元1压紧做功，智能模块单元1在圆弧上的压紧滚柱102上定位，旋转一周智能模块单元1左右扣合压紧，智能模块单元1错位形成螺旋缠绕管道。

优选的，所述锁紧装置108通过螺栓将头尾相接的智能模块单元1上的孔进行固定锁紧。

优选的，所述平行扭动装置106的平行扭动采用气动/电动/手动装置以改变轨道。

优选的，所述弧形滑槽轨道105的轨道可根据智能模块单元1的弧形大小进行调节，所述弧形滑槽轨道105与工作面板101背面的圆弧上的压紧滚柱102等弧变动，所述弧形滑槽轨道105的轨道弧形与工作面板101背面的圆弧同中心轴。

优选的，所述智能模块单元1的弧长根据管径求得，公式为，弧长＝管径/n+y，其中ny大于等于管径/2n，其中n表示管径的等分模块数，管径为已知，y表示弧长错位添加值。

优选的，所述压紧滚柱102上的定位环103按螺旋上升排列。

优选的，还包括用于给压紧滚柱102提供动力的动力装置104。

一种智能模块螺旋管道缠绕方法，其包括以下步骤：在弧形滑槽轨道105上放置头尾相接的相同智能模块单元1，通过锁紧装置108时将头尾相接的智能模块单元1进行锁紧，通过送料滚柱107形成半圆环管径，然后通过平行扭动装置106将半圆环管径进行平行扭动改变轨道，智能模块单元1在圆弧上的压紧滚柱102上定位，旋转一周后智能模块单元1左右扣合压紧，智能模块单元1错位形成螺旋缠绕管道。

优选的，所述平行扭动装置106将半圆环管径平行扭动改变轨道后，可通过智能模块单元1旋转一周形成管道，管道的内层或/管道外层可错位缠绕其他塑料型材形成多层管道。优选的，所述平行扭动装置的平行扭动角度为5度或10度(具体根据管径大小进行调整)，错位缠绕形成螺旋缠绕管道。

以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。