CN114523644B - 一种聚乙烯大口径实壁管成型模具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚乙烯大口径实壁管成型模具，属于大口径管材制造技术领域，该成型模具依次设置有内层挤出主机、菊式模体、第一定型冷却水箱、高频加热烘箱、供给模体、第二定型冷却水箱、牵引机和切割机，供给模体的一侧设置有外层挤出主机；本发明可对大口径管材以分级多次供料的方式挤出，内层优先冷却定型，对外层胶料有一定支撑作用，减轻自重造成管道弯曲，减轻熔垂问题，菊式模体端部的模口组件对内管坯的壁厚进行调整，保证壁厚的均匀性，直接调整壁厚改善熔垂问题，本发明中在内管坯定型过程中采用气雾喷头进行快速降温，对内管坯的内壁快速定型，减轻熔垂；本发明从管材快速定型和改变壁厚的方向改善熔垂问题，具有显著的效果。
Description
技术领域
本发明属于大口径管材制造技术领域，具体地，涉及一种聚乙烯大口径实壁管成型模具。
背景技术
PE管材的生产工艺为：将熔融态的管胚从环形口模挤出，对管坯定径，之后在表面喷淋降温，使管坯冷却固化，得到PE管材。
在生产大口径厚壁管材时，由于PE的热导率较低，径向固化较慢，因而管壁内侧固化时间较长，这将导致管材内壁聚合物熔体自上而下的流动，即所谓的“熔垂”现象。“熔垂”现象将直接导致管材壁厚不均匀，管材的内壁不平整，影响管型结构。
影响“熔垂”现象的因素有温度、口模同心度、牵引速度以及材料性质等等，无论如何控制工艺，PE熔体在离开挤出机口模进入定径装置以前都为自由段，在材料自身的重力作用下，管胚都会弯曲变形。因此，在加工工艺方面涉及的设备以及模具改动，并无明显效果。
目前行业内针对“熔垂”问题主要通过选用抗熔垂原料进行改善，通常该类原料的成本较高，且限制了大孔径管材原料的可选择性。
发明内容
为了解决背景技术提到的技术问题，本发明提供一种聚乙烯大口径实壁管成型模具。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种聚乙烯大口径实壁管成型模具，从进料端至出管端依次设置有内层挤出主机、菊式模体、第一定型冷却水箱、高频加热烘箱、供给模体、第二定型冷却水箱、牵引机和切割机，供给模体的一侧设置有外层挤出主机；
聚乙烯管材的成型过程为：聚乙烯母粒由内层挤出主机熔化挤出至菊式模体中，在菊式模体中挤出成内管坯，第一定型冷却水箱对内管坯冷却定型，之后高频加热烘箱对内管坯的外壁表层加热熔化，外层挤出主机将聚乙烯母粒熔化后挤入供给模体，由供给模体在内管坯的表面包覆一层熔融料，之后由第二定型冷却水箱对管材冷却定型，过程中由牵引机辅助牵引管材运动，由切割机定长截断，完成聚乙烯管材的生产。
菊式模体包括机头连接体，机头连接体的内部与内层挤出主机连通，机头连接体的一端通过连接法兰与内层挤出主机的挤出端固定连接，机头连接体的另一端固定有分流板，分流板的另一侧固定有外过渡体，外过渡体的一侧固定有口模，分流板中部位于机头连接体的一侧固定有分流锥，分流板中部位于外过渡体的一侧固定有压缩体，压缩体的另一端固定有芯棒，芯棒位于口模的内部；
熔融聚乙烯胶料挤入至机头连接体内部，在分流锥的导向作用下将熔融聚乙烯胶料导入分流板的分流孔中，经过外过渡体和压缩体初步成型，之后在口模和芯棒之间的夹层中挤压成型为内管坯。
菊式模体还包括模口组件，该模口组件包括环绕口模端部的若干个卡座，卡座均嵌入固定安装在口模上，卡座的卡口中均转动安装有调节片，调节片远离卡座一端设置有铰链，铰链的一端与调节片活动连接，铰链的另一端活动连接有若干组中介环，每一组中介环的一端均设置有动作推筒，动作推筒的安装端均与口模固定连接，通过动作推筒驱动中介环在口模的外侧前后运动，从而带动一部分调节片向内侧同步收拢或者向外侧同步扩张，调整内管坯的壁厚。
进一步地，口模的内壁和芯棒的外壁均涂覆有特氟龙涂层，在表面形成致密的膜层，减轻聚乙烯胶料与接触面粘接，提高内坯管的壁厚一致性。
进一步地，芯棒的内部设置有内衬管，内衬管延伸至芯棒的外侧连通固定有气雾喷头，内衬管连通有进水管和进气管，进水管和进气管均贯穿压缩体和分流板，从分流板的侧壁穿出，分别与外界气管和水管连通，内坯管成型后从内壁喷雾水汽，内坯管在脱离芯棒后处于自由段，在熔垂作用下，内坯管的内壁不平整，特别在大口径、厚壁管材中尤为严重，通过气雾喷头的设置，内坯管在脱离芯棒后，从内管坯的内壁处喷出水雾，对内坯管的内壁快速降温，从内壁处优先冷却定型，使得内坯管的内壁几乎保持脱离芯棒时光滑状态，再配合第一定型冷却水箱，对内坯管的外侧快速降温定型，减轻熔垂。
进一步地，供给模体包括分流体和外模体，分流体和外模体密封固定连接，在分流体和外模体相靠近的端面之间形成给料通道，外模体的内部设置有分料腔，分料腔与给料通道和外层挤出主机的挤出端分别连通，熔融聚乙烯胶料挤出至分料腔中环形分配，之后从给料通道挤出包覆在表层熔化的内坯管表面。
本发明的有益效果：
1.本发明通过分级多次供料的方式制备大孔径管材，内层优先冷却定型，对外层胶料有一定支撑作用，减轻自重造成管道弯曲，减轻熔垂问题。
2.本发明中在内层挤出主机的端部设置菊式模体，通过菊式模体端部的模口组件对内管坯的壁厚进行调整，保证壁厚的均匀性。
3.本发明中在芯棒处设置气雾喷头，通过高压气体和水形成水汽，从内管坯的内壁进行快速降温，配合第一定型冷却水箱进行降温，使得内管坯快速定型，减轻熔垂。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种聚乙烯大口径实壁管成型模具的结构示意图；
图2为本发明菊式模体的外部结构示意图；
图3为本发明菊式模体的半剖结构示意图；
图4为本发明菊式模体的局部结构示意图；
图5为本发明调节片的安装结构示意图；
图6为本发明供给模体的外部结构示意图；
图7为本发明供给模体的半剖结构示意图。
图中：
100、内层挤出主机；200、菊式模体；211、分流锥；212、机头连接体；213、外过渡体；214、口模；215、模口组件；216、气雾喷头；217、内衬管；218、压缩体；219、分流板；220、进气管；221、进水管；222、中介环；223、卡座；224、调节片；225、铰链；226、动作推筒；300、第一定型冷却水箱；400、高频加热烘箱；500、供给模体；511、分流体；512、外模体；513、分料腔；514、给料通道；600、第二定型冷却水箱；700、牵引机；800、切割机；900、外层挤出主机。
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、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。
请参阅图1-图7所示，一种聚乙烯大口径实壁管成型模具，从进料端至出管端依次设置有内层挤出主机100、菊式模体200、第一定型冷却水箱300、高频加热烘箱400、供给模体500、第二定型冷却水箱600、牵引机700和切割机800，供给模体500的一侧设置有外层挤出主机900；聚乙烯母粒由内层挤出主机100熔化并挤出至菊式模体200中，在菊式模体200中挤出成内管坯，第一定型冷却水箱300对内管坯冷却定型，之后高频加热烘箱400对内管坯的外壁表层加热熔化，外层挤出主机900将聚乙烯母粒熔化后挤入供给模体500，由供给模体500在内管坯的表面包覆一层熔融料，之后由第二定型冷却水箱600对管材冷却定型，过程中由牵引机700辅助牵引管材运动，由切割机800定长截断，完成聚乙烯管材的生产。
菊式模体200包括机头连接体212，机头连接体212的内部与内层挤出主机100连通，机头连接体212的一端通过连接法兰与内层挤出主机100的挤出端固定连接，机头连接体212的另一端固定有分流板219，分流板219的另一侧固定有外过渡体213，外过渡体213的一侧固定有口模214，其中机头连接体212、分流板219外过渡体213和模均密封连接，防止挤出过程中溢料；
分流板219中部位于机头连接体212的一侧固定有分流锥211，分流板219中部位于外过渡体213的一侧固定有压缩体218，压缩体218的另一端固定有芯棒，芯棒位于口模214的内部，熔融聚乙烯胶料挤入至机头连接体212内部，在分流锥211的导向作用下将熔融聚乙烯胶料导入分流板219的分流孔中，经过外过渡体213和压缩体218初步成型，之后在口模214和芯棒之间的夹层中挤压成型为内管坯，装配前在口模214的内壁和芯棒的外壁均涂覆有特氟龙涂层，在表面形成致密的膜层，减轻聚乙烯胶料与接触面粘接，提高内坯管的壁厚一致性。
菊式模体200还包括模口组件215，该模口组件215包括环绕口模214端部的若干个卡座223，卡座223均嵌入固定安装在口模214上，卡座223的卡口中均转动安装有调节片224，调节片224远离卡座223一端均设置有铰链225，铰链225的一端与调节片224活动连接，铰链225的另一端活动连接有若干组中介环222，每一组中介环222的一端均设置有动作推筒226，动作推筒226的安装端均与口模214固定连接，通过动作推筒226驱动中介环222在口模214的外侧前后运动，中介环222所连接的调节片224随着中介环222的运动向内侧同步收拢或者向外侧同步扩张，从调整调节片224与芯棒之间的距离，进而能够针对性地调整内管坯的局部厚度。
芯棒的内部设置有内衬管217，内衬管217延伸至芯棒的外侧连通固定有气雾喷头216，内衬管217连通有进水管221和进气管220，进水管221和进气管220均贯穿压缩体218和分流板219，从分流板219的侧壁穿出，不影响内管坯的挤出，进水管221和进气管220分别与外界气管和水管连通，内坯管成型后通过进水管221和进气管220向气雾喷头216中通入水和高压气体，在内管坯的内壁喷雾水汽，配合第一定型冷却水箱300，对内坯管的内外侧快速降温，使得内管坯快速固化定型，减轻熔垂。
供给模体500包括分流体511和外模体512，分流体511和外模体512密封固定连接，在分流体511和外模体512相靠近的端面之间形成给料通道514，外模体512的内部设置有分料腔513，分料腔513与给料通道514和外层挤出主机900的挤出端分别连通，熔融聚乙烯胶料挤出至分料腔513中环形分配，之后从给料通道514挤出包覆在表层熔化的内坯管表面。
本发明的工作原理：
聚乙烯母粒在内层挤出主机100熔化成熔融胶料，胶料由螺杆挤出机挤出进入机头连接体212内部，在分流锥211的导向作用下将胶料导入分流板219的分流孔中，胶料由分流孔均匀分配进入外过渡体213和压缩体218之间的间隙中，被挤压成管状，再在口模214和芯棒之间的夹层中挤压成型为内管坯，进水管221和进气管220向气雾喷头216中通入水和高压气体，在内管坯的内壁喷雾水汽，从内管坯的内部进行快速换热降温，第一定型冷却水箱300从内管坯的外部进行降温，使得内管坯快速冷却固化定型，之后高频加热烘箱400对内管坯的外壁表层加热熔化，外层挤出主机900将胶料挤出至分料腔513中环形分配，之后从给料通道514挤出包覆在表层熔化的内坯管表面，内管坯表面熔化的胶料与外层挤出主机900挤入的胶料相熔接，对内管坯加厚，之后由第二定型冷却水箱600对表层的胶料进行降温固化，过程中由牵引机700辅助牵引管材运动，由切割机800定长截断，完成聚乙烯管材的生产。
在说明书的描述中，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的构思所作的举例和说明，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，只要不偏离发明的构思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。
Claims (8)
1.一种聚乙烯大口径实壁管成型模具，包括内层挤出主机(100)和第一定型冷却水箱(300)，用于挤出并冷却形成内管坯，其特征在于，内层挤出主机(100)和第一定型冷却水箱(300)之间连接有菊式模体(200)；
所述菊式模体(200)包括口模(214)，口模(214)靠近第一定型冷却水箱(300)的端部设置有模口组件(215)，所述模口组件(215)包括环绕口模(214)端部的若干个卡座(223)，卡座(223)均嵌入固定安装在口模(214)上，卡座(223)的卡口中均转动安装有调节片(224)，调节片(224)远离卡座(223)一端设置有铰链(225)，铰链(225)的一端与调节片(224)活动连接，铰链(225)的另一端活动连接有若干组中介环(222)，每一组中介环(222)的一端均设置有动作推筒(226)，动作推筒(226)的安装端均与口模(214)固定连接，动作推筒(226)驱动中介环(222)在口模(214)的外侧前后运动。
2.根据权利要求1所述的一种聚乙烯大口径实壁管成型模具，其特征在于，还包括设置于第一定型冷却水箱(300)出管侧的供给模体(500)，供给模体(500)连通有外层挤出主机(900)，用于在内管坯表面包覆一层外管，供给模体(500)的出管侧设置有第二定型冷却水箱(600)。
3.根据权利要求1所述的一种聚乙烯大口径实壁管成型模具，其特征在于，菊式模体(200)还包括机头连接体(212)，机头连接体(212)的内部与内层挤出主机(100)连通，机头连接体(212)的另一端固定有分流板(219)，分流板(219)的另一侧固定有外过渡体(213)，外过渡体(213)的一侧与口模(214)固定，分流板(219)中部位于机头连接体(212)的一侧固定有分流锥(211)，分流板(219)中部位于外过渡体(213)的一侧固定有压缩体(218)，压缩体(218)的另一端固定有芯棒，芯棒位于口模(214)的内部。
4.根据权利要求3所述的一种聚乙烯大口径实壁管成型模具，其特征在于，口模(214)的内壁和芯棒的外壁均涂覆有特氟龙涂层。
5.根据权利要求3所述的一种聚乙烯大口径实壁管成型模具，其特征在于，芯棒的内部设置有内衬管(217)，内衬管(217)延伸至芯棒的外侧连通固定有气雾喷头(216)，内衬管(217)连通有进水管(221)和进气管(220)，进水管(221)和进气管(220)均贯穿压缩体(218)和分流板(219)，从分流板(219)的侧壁穿出，用于从内管坯的内壁进行水雾快速换热。
6.根据权利要求2所述的一种聚乙烯大口径实壁管成型模具，其特征在于，供给模体(500)包括分流体(511)和外模体(512)，两者固定连接，在相靠近的端面之间形成给料通道(514)，外模体(512)的内部设置有分料腔(513)，分料腔(513)与给料通道(514)和外层挤出主机(900)的挤出端分别连通。
7.根据权利要求2所述的一种聚乙烯大口径实壁管成型模具，其特征在于，第一定型冷却水箱(300)和供给模体(500)之间设置有高频加热烘箱(400)，用于对内管坯的表层加热熔化。
8.根据权利要求2所述的一种聚乙烯大口径实壁管成型模具，其特征在于，第二定型冷却水箱(600)的一侧依次设置有牵引机(700)和切割机(800)，用于辅助出管和下料，进行一体化生产。
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