CN114193730A - 一种增强增韧复合管的生产设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种增强增韧复合管的生产设备，属于复合管道技术领域。它解决了现有技术中的复合管道强度较弱的问题。本增强增韧复合管的生产设备包括挤出机、成型模具、与挤出机连通的芯管、套设在芯管外部的外管和能将增强纤维包覆在外管外周壁上的绕线机，成型模具的芯模与外模套之间形成有成型腔道，芯管的出口端伸入成型模具内且与成型模具的成型腔道连通，外管的一端与成型模具连接且外管外周壁上的增强纤维层能够穿过成型腔道。本生产设备所生产的复合管道具有强度高、韧性好的优点。

Description

一种增强增韧复合管的生产设备

技术领域

本发明属于复合管道技术领域，涉及一种增强增韧复合管的生产设备。

背景技术

随着城市的不断扩大建设、以及石油和天然气的不断开采，对运输管道的需求也越来越大。传统的钢制管道耐腐蚀性较差且不易搬运，已无法适应当前的需要。同时，我国主要石油及天然气多分布于沙漠、沼泽或山区，自然环境较为恶劣，铺设钢制管道时受自然环境的影响十分严重，又由于地面沉降、山体滑坡等原因使输送管道极其容易出现损坏现象。纤维增强复合管道由于其密度小，强度高，具有优异的机械性能，如良好的加工性能及其很好的耐化学稳定性能和耐热性能等，在一些复杂的环境中仍然可以长期稳定使用，因此受到广泛的应用。

现有的纤维增强复合管通常由内而外依次包括内层、增强层与外层三层结构，内层为由塑料挤出机挤出的管坯，增强层为通过缠绕方式缠绕至内层上的增强纤维，以达到提高塑料管道结构强度的目的，外层为附在增强层外的塑料层。而目前制造增强纤维复合管道的设备虽然结构各有不同，但是制造原理上基本一致，主要都是通过挤出机先挤出管坯，然后再通过缠绕机将增强纤维缠绕在管坯表面，并通过粘结剂粘合，形成增强纤维复合管道。如中国专利文献公开的一种塑料管道成型流水线(申请号：201811640324.6；申请公开号：CN109664479 A)，该流出线通过第一挤出机内的塑化原料进入成型模具内并使塑化原料成型为内管，然后移经第一定型机能对内管定型冷却，之后依次经过布带机和缠绕机，布带机将第一增强带轴向贴附至内管表面，缠绕机将第二增强带螺旋缠绕至内管表面。之后，内管移经复合模具内，第二挤出机将塑化原料包覆至内管上并成型为复合管，最后复合管移经第二定型机并定型冷却。该设备所生产的复合管道要保证制备的管道到达要求的强度，通常需要进行多层缠绕，而由于连续纤维的厚度很小，其直接缠绕在内管表面形成的粘结层很小，同时各层纤维依次缠绕往往也会造成纤维之间接触的区域粘接力有限或者根本没有粘结，导致层间的粘结不结实，对复合管道质量尤其是强度的提高效果有限。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种增强增韧复合管的生产设备，本发明所要解决的技术问题是如何使生产的复合管道具有较高的强度性能。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种增强增韧复合管的生产设备，包括挤出机和成型模具，所述成型模具的芯模与外模套之间形成有成型腔道，其特征在于，本生产设备还包括与挤出机连通的芯管、套设在芯管外部的外管和能将增强纤维包覆在外管外周壁上的绕线机，所述芯管的出口端伸入成型模具内且与成型模具的成型腔道连通，所述外管的一端与成型模具连接且外管外周壁上的增强纤维层能够穿过成型腔道。

本生产设备中，成型模具的芯模与外模套之间形成有成型腔道，该成型腔道的作用是使管道以所需的断面形状伸出成型模具。芯管与挤出机连通，使挤出机挤出的熔融料能进入芯管内，而芯管流出的熔融料最终会进入成型模具的成型腔道内。通过在芯管的外部套设外管，使纤维包覆机构直接将增强纤维包覆在外管的外周壁上，而由于外管的一端与成型模具连接且外管外周壁上的增强纤维层能够穿过成型腔道，这样芯管流出的熔融料便能在成型腔道内与增强纤维进行结合，之后形成纤维增强复合管道从成型腔道的出口端伸出，然后再输送至真空定型箱内进行定型冷却。

显然，本复合管的生产设备与现有设备的生产原理完全不同，本生产设备并非是先通过挤出机挤出管坯，然后再通过缠绕机将增强纤维缠绕在管坯表面，而是将熔融料以及连续的增强纤维在成型模具内一步成型为复合管道，这样熔融料能够在成型模具内与增强纤维进行相容、渗透，因此结合效果更好，强度更高，而不存在现有设备生产的复合管道存在的层间粘结不结实引起管道强度变弱的问题。

在上述的增强增韧复合管的生产设备中，所述外管的一端伸入外模套内且与外模套同轴心设置，所述外管的外周壁与外模套的内周壁之间形成与成型腔道正对的环形腔道。通过这样的设计，使得外管外周壁上的增强纤维能更为顺畅的进入成型模具内，避免增强纤维进入成型模具的过程中对增强纤维缠绕角度、缠绕张紧力的影响，进而提升复合管道产品的质量以及强度。

在上述的增强增韧复合管的生产设备中，所述外模套内还设有分流器，所述分流器连接于芯模的前端，所述芯管的出口端与分流器正对。模具内设置分流器为模具领域的现有技术。将芯管的出口端与分流器正对，使得分流器能将芯管流出的熔融料沿径向向四周扩散，便于进一步加热塑化，提升增强纤维与熔融料的结合效果，进而提升管道的强度。

在上述的增强增韧复合管的生产设备中，所述芯管的出口端还固定套设有连接套，所述连接套的外周壁抵靠在外管的内周壁上，所述分流器通过紧固件固连在所述连接套上。通过这样的设计，一方面保证了芯管出口端的稳定性，另一方面实现了分流器的安装，使得分流器的外周壁与外模套的内周壁形成供增强纤维穿过的间隙。作为优选，紧固件为螺栓，连接套上沿其周向开设有八个螺栓过孔，分流器上与开设有八个与螺栓过孔一一对应设置的螺栓孔，每个螺栓过孔内均穿设有螺栓，螺栓穿过螺栓过孔与对应的螺栓孔螺纹连接。

在上述的增强增韧复合管的生产设备中，本生产设备还包括用于支撑固定外模套的模具支架，所述模具支架能沿外管的轴向方向来回移动，且通过模具支架朝远离外管方向移动后能使芯模脱出外模套。芯模、分流器、内管和外管是固连在一起的。在生产之前的准备工作中，需要先将连续的增强纤维穿过成型模具连接至牵引机上，因此，通过可移动的模具支架来支撑固定外模套，使得模具支架的移动能够带动外模套一起移动，实现脱模，即实现芯模脱出外模套，这样便能很方便地将连续的增强纤维穿过外模套的内部并连接至牵引机，在增强纤维连接好之后，再将外模套复位、锁定，之后开始生产工作。这样的方式实现了连续增强纤维在成型模具内的穿设布置，使得制造过程十分方便。

在上述的增强增韧复合管的生产设备中，本生产设备还包括外管支撑架，所述外管的另一端和芯管的入口端均连接在外管支撑架上。

在上述的增强增韧复合管的生产设备中，本生产设备还包括位于模具支架侧部的滚轮支架，所述滚轮支架上设有位于外管下方的滚轮，所述滚轮能对外管外周壁上的增强纤维进行滚动支撑。外管的外周壁需要与外模套之间形成供增强纤维穿过的环形腔道，因此外管与外模套之间需要保证同心。而芯管与外模套也要保证同心，以使芯管的出口端与分流器正对而不会形成偏心。因此，外管和芯管的安装稳定性，以及外管、芯管以及外模套三者的同心度，直接影响产品的质量。通过设置外管支撑架以及滚轮，使得外管的两端均受到了支撑，保证了外管安装的稳定性，进而也能保证外管内的芯管具有较高的稳定性，避免了稳定性降低带来的外管、芯管以及外模套之间同心度的降低，进而保证产品的质量。在增强纤维相对于外管移动的过程中，滚轮对增强纤维形成滚动支撑，这样的方式不仅起到了支撑作用，而且还避免对增强纤维造成硬性摩擦，对增强纤维形成了保护，使生产出的管道产品质量稳定。

在上述的增强增韧复合管的生产设备中，所述外模套的外壁上还套设有多个环形的加热圈，各加热圈沿外模套的轴向依次布置。这样的设计使得加热更为均匀，提升增强纤维与熔融料的结合效果，进而提升管道的强度。

在上述的增强增韧复合管的生产设备中，所述绕线机的数量为两个，两个绕线机沿外管的轴向依次设置。绕线机为现有技术，其用于沿外管的周向缠绕增强纤维。通过设置两个绕线机，两个绕线机可以以不同的绕线角度将增强纤维缠绕在轴向增强纤维的外周，使周向纤维的缠绕厚度增加，增加了复合管的环形刚度，进而提升复合管的强度。

在上述的增强增韧复合管的生产设备中，所述挤出机上连接有与其挤出口相连通的出料管，所述出料管的出口端连接在外管支撑架上且与芯管的入口相连通。

与现有技术相比，本增强增韧复合管的生产设备具有以下优点：

1、本复合管的生产设备通过将熔融料以及连续的增强纤维在成型模具内一步成型为复合管道，这样熔融料能够在成型模具内与增强纤维进行相容、渗透，因此结合效果更好，强度更高，而不存在现有设备生产的复合管道存在的层间粘结不结实引起管道强度变弱的问题。

2、本复合管的生产设备还具有生产效率高、生产线布置长度短的优点，因此可以减少对厂房空间的占用。

附图说明

图1是本复合管生产设备的立体结构示意图。

图2是本复合管生产设备的剖视图。

图3是图2中的局部放大图。

图4是本复合管生产设备的正视图。

图中，1、挤出机；2、成型模具；21、芯模；22、外模套；23、成型腔道；24、分流器；25、加热圈；3、芯管；4、外管；5、环形腔道；6、外管支撑架；7、出料管；8、绕线机；9、连接套；10、紧固件；11、模具支架；12、滚轮支架；13、滚轮；14、真空定型箱；15、牵引机；16、切管机。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这一实施例。

如图1和图2所示，本增强增韧复合管的生产设备，包括依次排列的挤出机1、外管支撑架6、两个绕线机8、成型模具2、真空定型箱14、牵引机15和切管机16。成型模具2与外管支撑架6之间连接有外管4，外管4内同轴穿设有芯管3。外管4的远离成型模具2的一端和芯管3的入口端均连接在外管支撑架6上。挤出机1上连接有与其挤出口相连通的出料管7，出料管7的出口端连接在外管支撑架6上且与芯管3的入口相连通，此时，芯管3与挤出机1连通，使挤出机1挤出的熔融料能进入芯管3内，而芯管3流出的熔融料最终会进入成型模具2的成型腔道23内。

如图3所示，成型模具2包括外模套22、芯模21、分流器24，外模套22的外壁上还套设有多个环形的加热圈26，各加热圈26沿外模套22的轴向依次布置。芯管3的出口端还固定套设有连接套9，连接套9的外周壁抵靠在外管4的内周壁上，分流器24通过紧固件10固连在连接套9上。分流器24连接于芯模21的前端，芯模21与外模套22之间形成有成型腔道23，成型腔道23的作用是使管道以所需的断面形状伸出成型模具2。芯管3的出口端伸入成型模具2内且与成型模具2的成型腔道23连通，且芯管3的出口端与分流器24正对。外管4的一端也伸入外模套22内且与外模套22同轴心设置，外管4的外周壁与外模套22的内周壁之间形成供增强纤维穿过的环形腔道5，环形腔道5成型腔道23正对，这样外管4外周壁上的增强纤维层便能够穿过成型腔道23。

结合图1和图2所示，本生产设备还包括用于支撑固定外模套22的模具支架11和位于模具支架11侧部的滚轮支架12，模具支架11能沿外管4的轴向方向来回移动，且通过模具支架11朝远离外管4方向移动后能使芯模21脱出外模套22。滚轮支架12上设有位于外管4下方的滚轮13，滚轮13能对外管4外周壁上的增强纤维进行滚动支撑。图1中未对滚轮支架12以及滚轮13进行示意。

如图1和图2所示，两个绕线机8沿外管4的轴向依次设置。绕线机8为现有技术，可以在市场上直接购买得到。当然，实际制造过程中，还可以再设置现有技术中的轴向纱进纱结构，利用轴向纱进纱结构将若干沿外管4轴向设置的连续增强纤维包覆在外管4的外周壁上并形成轴向纤维层，而绕线机8将连续增强纤维沿周向缠绕在轴向纤维层的外部。

本增强增韧复合管的生产设备在制造时，挤出机1挤出熔融料如PE，进入芯管3内流至成型模具2内。与此同时，在牵引机的作用下，包覆在外管4外周壁上的增强纤维持续进入成型模具2内，在成型腔道23内与芯管3流出的熔融料进行结合，之后形成纤维增强复合管道从成型腔道23的出口端伸入，然后再依次经过定径套定径、真空定型箱14的定型冷却以及牵引机15的牵引，从牵引机15出来的复合管可以通过切管机16切割形成所需长度的管道。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以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，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了1、挤出机；2、成型模具；21、芯模；22、外模套；23、成型腔道；24、分流器；25、加热圈；3、芯管；4、外管；5、环形腔道；6、外管支撑架；7、出料管；8、绕线机；9、连接套；10、紧固件；11、模具支架；12、滚轮支架；13、滚轮；14、真空定型箱；15、牵引机；16、切管机等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种增强增韧复合管的生产设备，包括挤出机(1)和成型模具(2)，所述成型模具(2)的芯模(21)与外模套(22)之间形成有成型腔道(23)，其特征在于，本生产设备还包括与挤出机(1)连通的芯管(3)、套设在芯管(3)外部的外管(4)和能将增强纤维包覆在外管(4)外周壁上的绕线机(8)，所述芯管(3)的出口端伸入成型模具(2)内且与成型模具(2)的成型腔道(23)连通，所述外管(4)的一端与成型模具(2)连接且外管(4)外周壁上的增强纤维层能够穿过成型腔道(23)。

2.根据权利要求1所述的增强增韧复合管的生产设备，其特征在于，所述外管(4)的一端伸入外模套(22)内且与外模套(22)同轴心设置，所述外管(4)的外周壁与外模套(22)的内周壁之间形成与成型腔道(23)正对的环形腔道(5)。

3.根据权利要求1所述的增强增韧复合管的生产设备，其特征在于，所述外模套(22)内还设有分流器(24)，所述分流器(24)连接于芯模(21)的前端，所述芯管(3)的出口端与分流器(24)正对。

4.根据权利要求3所述的增强增韧复合管的生产设备，其特征在于，所述芯管(3)的出口端还固定套设有连接套(9)，所述连接套(9)的外周壁抵靠在外管(4)的内周壁上，所述分流器(24)通过紧固件(10)固连在所述连接套(9)上。

5.根据权利要求1或2或3所述的增强增韧复合管的生产设备，其特征在于，本生产设备还包括用于支撑固定外模套(22)的模具支架(11)，所述模具支架(11)能沿外管(4)的轴向方向来回移动，且通过模具支架(11)朝远离外管(4)方向移动后能使芯模(21)脱出外模套(22)。

6.根据权利要求1或2或3所述的增强增韧复合管的生产设备，其特征在于，本生产设备还包括外管支撑架(6)，所述外管(4)的另一端和芯管(3)的入口端均连接在外管支撑架(6)上。

7.根据权利要求5所述的增强增韧复合管的生产设备，其特征在于，本生产设备还包括位于模具支架(11)侧部的滚轮支架(12)，所述滚轮支架(12)上设有位于外管(4)下方的滚轮(13)，所述滚轮(13)能对外管(4)外周壁上的增强纤维进行滚动支撑。

8.根据权利要求1或2或3所述的增强增韧复合管的生产设备，其特征在于，所述绕线机(8)的数量为两个，两个绕线机(8)沿外管(4)的轴向依次设置。

9.根据权利要求6所述的增强增韧复合管的生产设备，其特征在于，所述挤出机(1)上连接有与其挤出口相连通的出料管(7)，所述出料管(7)的出口端连接在外管支撑架(6)上且与芯管(3)的入口端相连通。

10.根据权利要求1或2或3所述的增强增韧复合管的生产设备，其特征在于，所述外模套(22)的外壁上还套设有多个环形的加热圈(26)，各加热圈(26)沿外模套(22)的轴向依次布置。

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