CN109278278A - 聚乙烯实壁管及其扩张成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚乙烯实壁管及其扩张成型装置，涉及塑料管道的成型设备领域，其技术方案要点是，包括机座，机座上设有能够套设至管材外圈且与管材间隔设置的环形远红外加热部件；机座上还设有嵌入管材的端部内的扩口机构，扩口机构包括沿管材径向方向运动对管材扩口的扩口部件、导引并限定扩口部件运动方向的导引机构和驱动扩口部件运动的驱动装置。技术效果是：1、利用环形远红外加热部件进行加热，避免使用甘油作为加热介质的加热设备，甘油中不可避免要混入水分，降低其分解温度，产生大量的烟雾，污染环境。2、通过对发热形式的改变和对温差的控制，很好的控制管材的轴向收缩率，避免大型加热设备的使用，与其对比节省50％的用电。

Description

聚乙烯实壁管及其扩张成型装置

技术领域

本发明涉及塑料管道的成型设备领域，特别涉及一种聚乙烯实壁管的扩张成型装置。

背景技术

管材在成型过程中很容易进行单轴(即轴向)拉伸取向。只要增加管材牵引和挤出的速比即可以实现这种取向。但这种轴向拉伸取向对管材的性能是毫无意义的，因为它虽然通过拉伸取向增加了管材轴向的强度，但却降低了管材径向，即环向的强度。

这对于塑料管材，尤其是给水管来说是十分有害的。因为它会降低管材的液压***强度。这也是管材的质量标准中，要规定管材的纵向回缩率一定要小于或等于5％的原因。理想的拉伸取向应当是双向的。通过双轴拉伸取向，既增加了管材的轴向强度，同时也增加了管材的径向，即环向强度。在管材材料强度大大增加的基础上，可以用降低管材壁厚，但仍保持管材原有液压***强度的方法，来节省材料，降低产品的成本。

目前，在一些管材的端部上需要做对接口，减少管接头的使用，避免管材连接的密封性因为管接头的使用产生的间隙而变差。因此，在管材成型的过程中，需要将管材的端部扩口，将管材刚好放大一个壁厚的径向距离，方便一下根管材的内壁套设至扩口的内壁上，完成管材的对接和密封。

综上，管材在扩口的时候，增加了管材的径向的同时，管材的比例扩口成型成为难点，如果管材的壁厚减少，会导致了管材扩口处的环向强度降低，提升了接口的密封性，但是不能保持管材原有液压***强度。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚乙烯实壁管的扩张成型装置，其具有：有效的控制扩张成型收缩率、扩口的环向强度得到保证和改进后的设备节能环保的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种聚乙烯实壁管的扩张成型装置，包括机座，所述机座上设有能够套设至管材外圈且与管材间隔设置的环形远红外加热部件；

所述机座上还设有嵌入管材的端部内的扩口机构，扩口机构包括沿管材径向方向运动对管材扩口的扩口部件、导引并限定扩口部件运动方向的导引机构和驱动扩口部件运动的驱动装置。

通过采用上述技术方案，管材在环形远红外加热部件的射线的照射下,发生电离与激发, 生成大分子游离基，进行自由基反应，并产生一些次级反应，发生交联，分子结构由线性改变为网状，形成特殊功能，当辐射交联以后 的高分子材料受到加热以后,变成高弹态，在扩口机构的作用下，容易被扩张，冷却后，这种扩张状态就被保留，完成扩口功能。

进一步设置：所述扩口部件包括至少三个在圆周上间隙分布的扩张块和分布在间隙内的胀紧块，扩张块和胀紧块通过导引机构联动同时进行径向滑移。

通过采用上述技术方案，通过扩张块形成能够经向扩张的主体，作用在管材的内壁上进行扩张，扩张块在径向运动的过程中，需要留有的间隙供其活动，但不足以形成整个贴于管材内部的圆，利用胀紧块在间隙上做一个补充，形成整圆，完整贴敷在管材的内壁上，扩张的时候，管材的受力更为均匀，圆周上的各处的径向扩张比例一致，扩张精度得到更好的控制。

进一步设置：所述导引机构包括圆盘、沿圆盘径向运动的T型导滑机构和沿圆盘轴向运动的斜导机构，所述驱动装置推动斜导机构与T型导滑机构联动并带动扩张块和胀紧块径向移动。

通过采用上述技术方案，导引机构中的斜导机构和T型导滑机构相互的联动动作，实现将轴向方向的运动转化为径向的往复运动。

进一步设置：所述斜导机构包括穿设在圆盘中心处沿轴线往复的主动件，主动件上设有第一斜面，扩张块和胀紧块上设有与第一斜面配合的第二斜面，第一斜面与第二斜面之间具有一个T型导滑结构，所述驱动装置作用在主动件上。

通过采用上述技术方案，第一斜面和第二斜面的配合结构使得主动件的轴向方向的运动转化为径向往复运动。

进一步设置：所述第一斜面和第二斜面的表面粗糙度在0.4以下。

通过采用上述技术方案，第一斜面和第二斜面非常光滑，降低机械机构配合的误差。

进一步设置：所述T型导滑机构包括开设在圆盘径向方向上的T型滑槽和设于扩张块和胀紧块上与T型滑槽上滑移配合的T型滑块。

通过采用上述技术方案，通过上T型滑槽和T型滑块的配合限定了扩张块和胀紧块的运动路径，也确保了扩张块和胀紧块不会脱出。

进一步设置：所述驱动装置为由伺服电机驱动的电动缸。

通过采用上述技术方案，电动缸是将伺服电机与丝杠一体化设计的模块化产品，将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，伺服电机控制能够达到精确的转速控制，传送平稳，速度稳定，能够将速度波动控制在0.5％以下。

进一步设置：所述扩张块和胀紧块的顶部的外圈设有锥面，所述锥面的锥角取25°～35°。

通过采用上述技术方案，锥角太小，锥面相对会比较长，会造成管材在锥面部分受到充分冷却，扩张不到位；而且增加了摩擦力，不利于产品轴向收缩率的控；锥面超过45时，锥面的限制扩张作用基本消失，同样也不利 于产品轴向收缩率的控制。

进一步设置：所述扩张块的内部设有冷却流道，冷却流道外接循环的冷却水源。

通过采用上述技术方案，模具的导热效果好，可直接利用在模具上的扩张块上开设冷通道进行冷却。

进一步设置：所述环形远红外加热部件由陶瓷材料制成。

通过采用上述技术方案，利用匹配吸收原理和辐射加热原理加热，所谓匹配吸收原理，就是构成物质的分子一般都在进行着复杂的分子运动，分子运动越激烈，所产生 的热量就越多，温度也就越高，如果这种物质运动分子被相同频率电磁波照 射就会产生共鸣，吸收电磁波的能量发生更激烈的运动，温度随之上升，达到发热和温升效果。

综上所述，本发明具有以下有益效果：1、利用环形远红外加热部件进行加热，避免采用传统的加热设备，利用甘油作为加热介质，甘油的分分解温度要高于管材的的扩张温度，扩张过程中，甘油中不可避免要混入水分，降低其分解温度，产生大量的烟雾，污染环境，而且甘油需要水洗，清洗后的水质也造成环境污染，利用环形远红外加热部件进行加热则很好的避免了上述问题。

2、环形远红外加热部件的加热形式与传统的加热不同的是，通过对发热形式的改变和对温差的控制，有效的克服大型加热设备带来的温度过冲现象，温度误差小于2℃，温度的控制更为精准，能够很好管材的轴向收缩率，而且能够避免大型加热设备的使用，与其对比节省50％的用电。

附图说明

图1是第一种优选实施方式下的环形远红外加热部件的结构示意图；

图2是第一种优选实施方式下的聚乙烯实壁管的扩张成型装置的结构示意图；

图3是T型导滑机构的结构示意图；

图4是聚乙烯实壁管的扩张成型装置的侧视图；

图5是斜导机构的结构示意图；

图6是聚乙烯实壁管的扩张成型装置的工作示意图；

图7是第二种优选实施方式下的工艺图。

图中，1、环形远红外加热部件；2、扩口部件；3、导引机构；4、驱动装置；5、扩口机构；6、扩张块；7、胀紧块；8、T型导滑机构；81、T型滑槽；82、T型滑块；9、主动件；10、第一斜面；11、第二斜面；12、T型导滑结构；13、冷却流道；14、风道；15、管材；16、斜导机构；17、圆盘。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

第一种优选实施方式：

一种聚乙烯实壁管的扩张成型装置，如图1所示，包括机座（图中未出示），机座上设有能够套设至管材15外圈且与管材15间隔设置的环形远红外加热部件1，环形远红外加热部件1由陶瓷材料制成且呈环形结构，对管材15加热均匀，扩张以后不会出现热缩管偏壁现象，适用于各种规格热缩管的扩张。

如图2所示，机座上还设有嵌入管材15的端部内的扩口机构5，扩口机构5包括沿管材15径向方向运动对管材15扩口的扩口部件2、导引并限定扩口部件2运动方向的导引机构3和驱动扩口部件2运动的驱动装置4。

如图3所示，扩口部件2包括至少三个在圆周上间隙分布的扩张块6和分布在间隙内的胀紧块7，扩张块6和胀紧块7通过导引机构3联动同时进行径向滑移。

导引机构3包括圆盘17和沿圆盘17径向运动的T型导滑机构8，T型导滑机构8包括开设在圆盘17径向方向上的T型滑槽81和设于扩张块6和胀紧块7上与T型滑槽81上滑移配合的T型滑块82。通过T型导滑机构8限定扩张块6和胀紧块7上只能根据T型滑槽81的设置方向上滑移，完成顶出或收回动作。

如图4和图5所示，导引机构3还包括沿圆盘17轴向运动的斜导机构16，斜导机构16包括穿设在圆盘17中心处沿轴线往复的主动件9，主动件9上设有第一斜面10，扩张块6和胀紧块7上设有与第一斜面10配合的第二斜面11，第一斜面10和第二斜面11的表面粗糙度在0.4以下。驱动装置4为由伺服电机驱动的电动缸，驱动装置4作用在主动件9上，驱动装置4推动主动件9轴向运动，主动件9的第一斜面10和第二斜面11导引作用，在T型导滑机构8的限制下，扩张块6和胀紧块7产生径向移动，实现顶出。第一斜面10和第二斜面11的接触部分仅为单向导引，在此基础上改进为T型导滑结构12，T型导滑结构12和T型导滑机构8的结构原理相同，可以使得顶出后，利用T型导滑结构12收回，斜导机构16实现往复导引作用。

如图6所示，扩张块6和胀紧块7的顶部的外圈设有锥面（图中未出示），锥面的锥角取25°～35°。减小端部的摩擦力，利于产品轴向收缩率的控制。

扩张模具设有冷却***，冷却***包括设置在扩张块6的内部的冷却流道13，冷却流道13外接循环的冷却水源。管材15加热后，在扩口机构5的作用下，容易被扩张，扩张后需要迅速冷却，这种扩张状态就被保留，完成扩口。

扩张模具，扩张模具为真空扩张模具，且模具的材料为不锈钢或锡青铜。连续扩张的方式为模具式真空扩张。真空扩张模具的扩张块6的内部带有风道14，风道14外接抽真空设备。真空模具在模具贴于管材15上后，通过抽气装置抽出型腔里的空气，这样可以使得管材15的内壁贴合的更紧密，扩张精度更高。在完成扩张后，抽气装置反吹，形成吹气***，将管材15的内壁从扩张块6和胀紧块7上脱离。

需要说明的是，扩张块6和胀紧块7作为贴合至管材15内壁上的部件，表面的形状可根据管材15的形状改变，比如配合实壁管时，避免通过CNC加工成波纹状即可，配合内壁光滑的管材15只需要将扩张块6和胀紧块7的表面加工平滑即可。

第二种优选实施方式：

一种聚乙烯实壁管的扩张成型工艺，如图7所示，包括如下步骤：

S1：将管材15所需扩口的一端通过设备送入至扩张模具上，扩张模具与管材15接触的表面的粗糙度在0.4以下。

S2：将管材15的所需扩口端部利用环形远红外加热部件1加热，使得所需扩口端部软化，环形远红外加热部件1加热的温度为85～95℃，发射的红外线的波长为5.6～20微米。

S3：加热不超过融化的临界温度，在软化后，通过扩张模具对所需扩张端部扩口，扩张模具为真空扩张模具，因此，扩扩张模具在真空条件下进行，真空度把持在0.04～0.07Mpa，扩张模具的扩张由伺服电机驱动，扩张速度控制在15～20 m/min；

在S3中，真空模具在模具贴于管材15上后，通过抽气装置抽出型腔里的空气，使得管材15的内壁紧密贴合。

S4：在扩口到预定的直径后，迅速通过扩张模具上的冷却***进行冷却成型，扩张模具上的冷却***为水冷，扩张模具外接冷却水源。

S5：冷却后，通过抽气装置反吹，形成吹气***，通过扩张模具上的吹气***将气送入管的内壁，接触吸附状态。

S6：扩张模具复位，对扩张后的管材15进行脱模。

第三种优选实施方式：

一种聚乙烯实壁管，利用第一种优选实施方式下的扩张成型装置制备成型。

上述的实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种聚乙烯实壁管的扩张成型装置，包括机座，其特征在于：所述机座上设有能够套设至管材(15)外圈且与管材(15)间隔设置的环形远红外加热部件(1)；

所述机座上还设有嵌入管材(15)的端部内的扩口机构(5)，扩口机构(5)包括沿管材(15)径向方向运动对管材(15)扩口的扩口部件(2)、导引并限定扩口部件(2)运动方向的导引机构(3)和驱动扩口部件(2)运动的驱动装置(4)。

2.根据权利要求1所述的聚乙烯实壁管的扩张成型装置，其特征在于：所述扩口部件(2)包括至少三个在圆周上间隙分布的扩张块(6)和分布在间隙内的胀紧块(7)，扩张块(6)和胀紧块(7)通过导引机构(3)联动同时进行径向滑移。

3.根据权利要求2所述的聚乙烯实壁管的扩张成型装置，其特征在于：所述导引机构(3)包括圆盘(17)、沿圆盘(17)径向运动的T型导滑机构(8)和沿圆盘(17)轴向运动的斜导机构(16)，所述驱动装置(4)推动斜导机构(16)与T型导滑机构(8)联动并带动扩张块(6)和胀紧块(7)径向移动。

4.根据权利要求3所述的聚乙烯实壁管的扩张成型装置，其特征在于：所述斜导机构(16)包括穿设在圆盘(17)中心处沿轴线往复的主动件(9)，主动件(9)上设有第一斜面(10)，扩张块(6)和胀紧块(7)上设有与第一斜面(10)配合的第二斜面(11)，第一斜面(10)与第二斜面(11)之间具有一个T型导滑结构(12)，所述驱动装置(4)作用在主动件(9)上。

5.根据权利要求4述的聚乙烯实壁管的扩张成型装置，其特征在于：所述第一斜面(10)和第二斜面(11)的表面粗糙度在0.4以下。

6.根据权利要求3或4或5的聚乙烯实壁管的扩张成型装置，其特征在于：所述T型导滑机构(8)包括开设在圆盘(17)径向方向上的T型滑槽(81)和设于扩张块(6)和胀紧块(7)上与T型滑槽(81)上滑移配合的T型滑块(82)。

7.根据权利要求1所述的聚乙烯实壁管的扩张成型装置，其特征在于：所述驱动装置(4)为由伺服电机驱动的电动缸。

8.根据权利要求1所述的聚乙烯实壁管的扩张成型装置，其特征在于：所述扩张块(6)和胀紧块(7)的顶部的外圈设有锥面，所述锥面的锥角取25°～35°。

9.根据权利要求1所述的聚乙烯实壁管的扩张成型装置，其特征在于：所述扩张块(6)的内部设有冷却流道(13)，冷却流道(13)外接循环的冷却水源。

10.一种聚乙烯实壁管，其特征在于：利用如权利要求1～9任意一项所述的扩张成型装置制备成型。