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塑料管材的连接技术与特殊管件、特殊管材的研发

上海深海宏添建材有限公司    颜建萍  林  辉   

悉地国际设计顾问(深圳)有限公司   姜文源  刘彦菁

注:本文为独家技术性文章,版权归上海宏添企业所有,禁止转载

       摘要:上海深海宏添建材有限公司是一家集产品研发、模具设计制造及应用技术研发为一体的综合性新型塑料管道系统制造企业,也是生产HDPE和HTPP塑料排水管材、塑料排水污废水的收集和排放管件为主的制造企业,也是国内最早研发PP静音管排水管道产品的企业。公司自创建以来,一直秉承

“以质取胜、以精立业、以诚相待”的发展理念、坚持以科技与品质为第一生产力、先后申请并拥有了多项发明专利和实用新型专利。公司严格执行标准化生产、产品符合国家及国际相关的一系列标准。  

近年来,上海深海宏添新型建材有限公司与国内著名专家合作,研发出塑料管材新的连接方式和特殊单立管排水系统的特殊管件、特殊管材,现介绍如下。


关键词:塑料管材HDPE排水管HTPP排水管特殊单立管排水系统、特殊管件、特殊管材。


一:塑料管道的连接技术

      塑料管材有一定的长度,管材与管材需要连接;为了污废水的收集和排放,需要弯头、三通、四通等管件,管材与管材也有连接问题。因此,在设计管材规格、尺寸的同时,需要同时考虑管道的连接问题。管道连接一定要将两根管子或是管材与管件练成一体,使具有一定的抗拉拔力。二是连接部位密封性能好,三是要施工安装简捷方便。上海深海宏添新型建材有限公司生产HDPE排水管和HTPP排水管两种建筑排水管材,因此管道的连接也是HDPE排水管和HTPP排水管两种建筑排水管的连接问题。


 1、HDPE排水管的连接

      HDPE排水管主要用于建筑生活排水系统和屋面雨水排水系统,包括虹吸式屋面雨水排水系统。

    HDPE排水管的主管连接方式是热熔连接和电容连接。热熔连接又称对焊连接或热熔对焊连接,连接时,将HDPE管被焊接端面垂直顶压在焊板上,保持充分接触;焊接面的厚度大于壁厚并达到一定要求时,迅速将焊接面对齐并用力施压;施压达到焊接时间要求,至对焊处自然冷却,焊接完成。完成的焊接面会有高出壁厚的环状凸出物,这些环状凸出物按说应该予以清除,但在我国相应标准无此要求,这就会在管道内侧形成“漏斗形水塞”现象(如图1),影响气流畅通、影响水流畅通,影响排水能力。对于虹吸式屋面雨水排水系统,由于是满管压力流,影响还不十分明显,而对于重力流屋面雨水排水系统和生活排水


系统影响很大,排水立管的排水能力可减少1/3之一左右。

图1  “漏斗形水塞”现象 



解决的办法是改变连接方式,上海深海宏添建材有限公司采用热熔承插连接和胶圈柔性承插连接方式,从根本上消除了“漏斗形水塞”现象。

热熔承插连接操作步骤如下:

1)热熔机具接通电源,到达工作温度指示灯亮后方能用于接管;

2)按所需长度切割管材,切割后的管材端面应与管轴线垂直;

3)去除端面的毛边和毛刺;

4:管材与管件连接面应该清洁、干燥、无油。必要时可用干布或是丙酮进行清洁。

5)用卡尺和合适的笔在管端测量并标绘出承插深度。

6)无旋转的把管端导入加热管套内,插入到所标识的深度,同时,无旋转的把管件推到加热头上,达到规定深度;

7)达到加热时间后,立即把管材与管件从加热套和加热头上取下,迅速无旋转地直线均匀对插入所标深度。



热熔承插连接见(图2、图3);柔性承插连接方式见(图4);



2:HTPP静音排水管的连接

上海深海宏添建材有限公司生产的pp排水管称为HTPP静音排水管。“HT”英文是高温。pp一般为三层结构,(如图5),例外为聚丙烯材料,中层为填充材料。


  连接方式采用橡胶密封圈连接方式。这种连接方式不能用于同层排水的降板敷设方式,原因之一是现行国家标准《建筑给排水设计规范》GB 50015-2003(2009年版)的条文规定不允许;原因之二是同层排水降板敷设方式,排水管在降板层,而且埋设在垫层中,降板方式有优点,也有缺点,缺点之一是降板层积水。而降板层积水又有很多原因,其中由于垫层回填的膨胀系数与塑料管材的膨胀系数不同,时间长了以后,垫层材料的热胀冷缩会拉开管材接口,造成降板层积水的原因之一。

对于降板层积水,国内有很多对策。

1)模块化——即模块化同层排水节水一体化系统,采用同层排水模板,将有回填材料的垫层与塑料排水管材用模块隔开,两者互不影响。为中国石化集团中原石油勘探局勘察设计研究院研发的技术。


2)多通道接头——立管与同层排水敷设方式的卫生器具排水管用多通道接头连接,多通道接头的通道数据根据卫生器具数量确定。每个卫生器具的排水管都直接与排水立管连接,中间没有接口,减少了接口渗漏机会。

3)同层承扣管件——箭牌建筑排水用硬聚氯乙烯双层防漏管件,中外合资上海新达建筑材料有限公司产品,系从新加坡引进的技术。管件为双层结构,管材与管件连接时,管材端部双面涂抹粘结剂,使流道长度增加一倍,以增加外渗水流的阻力。

4)积水排除器——在降板层设置积水排除器,以排除降板层积水.这种装置生产的企业较多,也有一定的效果。

5)热熔连接——改变降板层横支管的连接方式,管道连接采用热熔连接方式,包括热熔时对接连接,热熔承插连接等。但一般的pp管生产企业,pp管都采用三层结构,三层结构的pp管连接方式只能是橡胶圈封圈连接方式,不能用热熔连接,而橡胶圈密封圈的连接方式又是被禁止在同层排水降板层内使用。上海深海宏添建材有限公司生产的HTPP静音管有两种结构:一种是三层结构,采用柔性承插密封圈连接方式。另一种是单层结构,采用热熔承插连接方式,热熔连接采用管材与管材、管材与管件熔成一个整体,从根本上解决了管道接口渗漏问题,被认为是解决将板层积水、管道接口渗漏最好的办法。


二:特殊管件、特殊管材的研发:

 普通单立管排水系统的管道系统有三个薄弱环节;

 一是排水横支管与排水立管连接的上部管件处(三通或四通),排水横支管水流形成的水舌头会阻断立管气流通道。解决的办法是分流或旋流,分流是指采取措施让立管水流和横支管水流分开,如苏维托。旋流是指在管件内设置导流叶片,使水流形成旋流沿管内壁向下流动,形成中间空气通道,使水流和气流分开。

  二是排水立管底部的弯头处,由于水流方向的变化,位能与动能的转换等原因,会出现水跃和壅水现象,造成气流通道不畅,影响水流的畅通。解决的办法是弯头加大曲率半径和变径。

  三是按照水塞理论,当立管水流所占面积为立管横断面的1/3~1/4(7/24)时,排水立管会出现水塞现象。水塞下方为正压,水塞上方为负压。当立管水流小于立管横断面的 1/3~1/4(7/24)时,不会出现水塞现象。解决水塞现象的办法是:扩容,在管件处扩容。


以上三项措施的落实就有了特殊管材——加强型内螺旋管。

                                    特殊管件——加强型旋流器;

                                                 大曲率半径异径弯头。

          特殊管材和特殊管件组成的系统就是特殊单立管排水系统。特殊单立管排水系统有两大有点:


一是提高了排水立管的排水能力,DN110的排水立管的排水能力可达8.5L/s-10L/s,远远超过普通单立管的3.5L/s,也大于双立管排水系统的8.8L/s。
二是降低了水流噪声,改善了环境,目前根据国家建筑材料测试中心的检验报告,当立管排水量为5L/s时,排水噪声值小于45dB(A)的只有特殊单立管排水系统。

           苏维托系统早在上世纪七十年代就从瑞士引进我国;改革开放以后又引进了HDPE材质的苏维托系统。这个产品上海深海宏添建材有限公司有生产。加强型内螺旋管系统2003年从日本引进,加强型内螺旋管的螺旋肋数量为12根,螺旋肋的高度为3mm。上海深海宏添建材有限公司在此基础上又独创了单螺旋加强型内螺旋管,螺旋肋的数量为1根,螺旋肋的高度为6mm~7mm,其排水能力大于12根螺旋肋的加强型内螺旋管。

特殊管件加强型旋流器,上海深海宏添建材有限公司在总结国内外不同材质、不同型式加强型旋流器的基础上,研发出导流叶片数量少,排水能力强的加强型旋流器。以旋流三通(见图6)为例说明:组合式结构,成型方便。横支管从切线方向接入管件,且有明显的下降坡度,在接入端有挡板,以减少横支管水流对立管水流的干扰。管件整体扩容,消除了水塞。内有导流叶片,一片在横支管接入处上方,以解决立管水流对横支管水流的干扰。一片在横支管水流方向的对面,可以使立管水流和横支管水流都形成旋流。


图6  旋流三通外形图                                                                                                                                                 7  旋流直角四通外形图


由上可见,上海深海宏添建材有限公司是国内生产PP材质特殊单立管排水系统的第一家;是国内既生产PP材质,又生产HDPE材质特殊单立管排水系统的唯一企业;也是国内对加强型内螺旋管作出大胆改革,而且收到成效的唯一企业;也是国内既生产特殊管件,又生产特殊管材的企业。

目前,特殊单立管排水系统只用于住宅类建筑,包括宾馆、医院病房楼、养老院住院部等建筑。下一步按照特殊单立管排水技术委员会的计划,要将有突出优点的特殊管件、特殊管材扩大应用于特殊双立管排水系统,扩大应用于公共建筑。特殊双立管排水系统一根立管排水,一根立管通气,排水立管和通气立管用H管连接,不同于普通双立管排水系统,特殊双立管排水系统的H管为旋流H管(如图8),内有导流叶片,且扩容,排水能力从普通双立管的8.8L/s提高到18L/s,创造了有史以来DN110的排水立管排水能力的顶峰。


 图8  旋流H管


一篇短文写不下太多的内容,上海深海宏添建材有限公司的特殊管件、特殊管材还有DN125系列,还有横支管管径为DN160的特殊管件系列,还有PP材质的DN90管材系列,因为排水横干管排水能力测试证明DN90系列的排水横支管其输送能力要好于DN110系列。

以上就是上海深海宏添建材有限公司在塑料管材(HDPE管、PP管)的连接与特殊管件、特殊管材的研发方面所做的工作,敬请同行批评指正!



                                                                                             ————                             上海宏添建材有限公司




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