CN211843207U - 一种纤维增强塑料管的纤维缠绕固结装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于热塑复合管技术领域，具体的讲涉及一种纤维增强塑料管的纤维缠绕固结装置。其包括机架、缠绕机构和固结机构，缠绕机构包括由电力驱动的自转筒体以及与其同步转动的放料盘，放料盘通过能够径向摆动的活动支架实现缠绕角度的变化，塑料管经定向托架穿出，由放料盘引出的纤维带通过张力辊缠绕在塑料管表面；固结机构的对接筒体与自转筒体轴向一致，其前端设置用于加热塑料管和缠绕纤维的风枪，其内部设置导向托架，导向托架内设置由弹簧预紧的辊轴，用于将热熔的缠绕纤维和塑料管压实成型。该装置能够根据管径变化进行多角度缠绕、实时调整缠绕力度保持缠绕压力均衡、缠绕后快速加热固结成型，具有生产效率高、操控方便的特点。

Description

一种纤维增强塑料管的纤维缠绕固结装置

技术领域

本实用新型属于热塑复合管技术领域，具体的讲涉及一种纤维增强塑料管的纤维缠绕固结装置。

背景技术

塑料管一般是以合成树脂(聚酯)为原料,加入稳定剂、润滑剂、增塑剂等，以“塑”的方法在制管机内经挤压加工而成。由于质轻、耐腐蚀、外形美观、无不良气味、加工容易、施工方便等特点，在建筑工程中获得了越来越广泛的应用。但是塑料管也存在鲜明的缺点，比如拉伸强度及韧性较差，延伸率低而易断裂；抗冲击较差；软化温度较低，易于遇热变形等。

因此，将传统质地单一的塑料管与其他增强材料合成构成新型管材成为研发方向，目前应用较为普遍的增强芯层塑料管采用的是连续纤维缠绕结构，尤其是热塑性纤维增强复合管（RTP）以其良好的耐腐蚀、耐高温、高强韧性的优点受到市场的追捧。但是，现有的生产设备在对塑料管材加工时，最为关键的工序即增强芯层的连续纤维缠绕固结并不理想，其中缠绕角度和缠绕力度不能根据管材的直径而调整，造成增强芯层纤维缠绕不规则、不匀称，芯层与塑料管固结不密实，严重降低了复合管的质量性能。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种能够根据管径变化进行多角度缠绕、实时调整缠绕力度保持缠绕压力均衡、缠绕后快速加热固结成型且生产效率高、操控方便的新型纤维增强塑料管的纤维缠绕固结装置。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种纤维增强塑料管的纤维缠绕固结装置，其特征在于：包括机架以及设置在机架内的缠绕机构和固结机构，其中，所述缠绕机构包括由电力驱动的自转筒体以及与其同步转动的放料盘，所述放料盘通过能够径向摆动的活动支架安装在所述自转筒体外部，所述自转筒体内设置相对静止的定向托架，塑料管经所述定向托架穿出所述自转筒体，由所述放料盘引出的纤维带绕过设置在所述活动支架内的张力辊缠绕在塑料管表面；所述固结机构包括与所述自转筒体轴向一致的对接筒体，所述对接筒体前端设置用于加热塑料管和缠绕纤维的风枪，所述对接筒体内设置导向托架，所述导向托架内设置由弹簧预紧的辊轴，用于将热熔的缠绕纤维和塑料管压实成型。

构成上述一种纤维增强塑料管的纤维缠绕固结装置的附加技术特征还包括：

——所述缠绕机构的自转筒体的外部通过轴承座安装在所述机架内，所述自转筒体的内部设置轴承或轴承座用于安装定向托架，所述自转筒体的筒身套装齿圈，减速电机通过齿轮轴组件与所述齿圈啮合，所述减速电机通过电刷滑环与装有PLC控制器的配电箱电气连接；

——所述自转筒体内设置多个用于为塑料管预热的远红外加热管，所述远红外加热管设有温度传感器并与所述配电箱的PLC控制器电气连接实现PID温度控制；

——设置在所述自转筒体外部的活动支架包括定位板以及设置在所述定位板上的由动力缸和用于安装放料盘的铰接底座，所述定位板设置在沿所述自转筒体轴向的导轨内，所述导轨由伺服电机驱动，所述动力缸与所述配电箱的PLC控制器电气连接；

——所述张力辊设置在所述铰接底座的根部，所述张力辊上具有张力传感器，所述张力传感器和安装在所述铰接底座头部的角度编码器均与所述配电箱的PLC控制器电气连接；

——设置在所述自转筒体外部的缠绕机构数量为多个且沿圆周阵列，所述缠绕机构的伺服电机具有各自独立的电控箱；

——所述固结机构的风枪包括内部设置电磁加热线圈的腔体，所述腔体后端连接风机，所述腔体的前端设置一个或多个角度可调节的出风口；

——设置在所述对接筒体外部的风枪数量为多个且沿圆周阵列，设置于所述风枪出风口的温度传感器与所述配电箱的PLC控制器电气连接；

——安装所述缠绕机构、固结机构的机架为分体式结构，其由固定所述缠绕机构的第一架体和固定所述固结机构的第二架体构成，所述第二架体的底部位于滑轨内，所述第一架体和第二架体的底部均设置调高垫脚；

——所述自转筒体内的定向托架和对接筒体内的导向托架均为环状拼接结构，其由多个瓣体共同环绕塑料管，所述瓣体通过电动连杆或空气弹簧实现径向收缩和扩张。

本实用新型所提供的一种纤维增强塑料管的纤维缠绕固结装置同现有技术相比，具有以下优点：其一，由于该装置的缠绕机构包括由电力驱动的自转筒体以及与其同步转动的放料盘，放料盘通过能够径向摆动的活动支架安装在自转筒体外部，自转筒体内设置相对静止的定向托架，塑料管经定向托架穿出自转筒体，由放料盘引出的纤维带绕过设置在活动支架内的张力辊缠绕在塑料管表面，活动支架保证了放料盘引出的纤维可以根据管径的变化进行缠绕角度的调节，提高了缠绕的多元化改进，活动支架内的张力辊也能确保缠绕张力恒定，使纤维缠绕更加均匀规整；其二，由于固结机构包括与自转筒体轴向一致的对接筒体，其前端设置用于加热塑料管和缠绕纤维的风枪，对接筒体内设置导向托架，在导向托架内设置由弹簧预紧的辊轴，用于将热熔的缠绕纤维和塑料管压实成型，实现了缠绕层快速加热固结，使增强芯层与塑料管材结合更加致密，增强了复合管材的质量性能，也提高了加工效率，降低了生产成本；其三，由于该装置还包括装有PLC控制器的配电箱，其与装置内的电气元件连接，通过角度编码器、张力传感器、温度传感器等，可以实现自动检测缠绕角度偏差和力度、固结加热的温度变化。通过连接动力缸、伺服电机、减速电机，实时调整缠绕速度和方式、角度和力度参数，实现对多种直径、长度、规格的塑料管材进行纤维缠绕增强化改造，设备适用性强、调试方便；其四，由于安装缠绕机构、固结机构的机架为分体式结构，固定缠绕机构的第一架体和固定固结机构的第二架体，第二架体的底部位于滑轨内，第一架体和第二架体的底部均设置调高垫脚，采用分体式结构，缠绕跟风枪加热分开，使缠绕变化调整的角度更灵活、应用范围更广，调高垫脚和滑轨便于设备安装调试，确保了塑料管运行的同轴度和稳定性。

附图说明

图1为本实用新型一种纤维增强塑料管的纤维缠绕固结装置的结构示意图；

图2为该纤维缠绕固结装置的A截面(缠绕机构部分)示意图；

图3为该纤维缠绕固结装置的B截面(固结机构部分)示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型所提供的一种纤维增强塑料管的纤维缠绕固结装置的结构和工作原理作进一步的详细说明。

参见图1至图3，为本实用新型所提供的一种纤维增强塑料管的纤维缠绕固结装置的结构示意图。构成该纤维缠绕固结装置的结构包括机架1以及设置在机架1内的缠绕机构2和固结机构3，其中，缠绕机构2包括由电力驱动的自转筒体21以及与其同步转动的放料盘22，放料盘22通过能够径向摆动的活动支架23安装在自转筒体21外部，自转筒体21内设置相对静止的定向托架24，塑料管经定向托架24穿出自转筒体21，由放料盘22引出的纤维带绕过设置在活动支架23内的张力辊25缠绕在塑料管表面；固结机构3包括与自转筒体21轴向一致的对接筒体31，对接筒体31前端设置用于加热塑料管和缠绕纤维的风枪32，对接筒体31内设置导向托架33，导向托架33内设置由弹簧预紧的辊轴34，用于将热熔的缠绕纤维和塑料管压实成型。

其工作原理为：将该装置的机架1安装就位，机架1内的缠绕机构2和固结机构3在塑料管的轴心线上对应，塑料管由牵引机带动进入缠绕机构2的自转筒体21内，电力驱动自传筒体转动，带动其外部的放料盘22同步转动，放料盘22上的连续纤维或预浸带缠绕在塑料管表面，由于放料盘22通过活动支架23安装在自转筒体21外部，因此料盘可以在径向摆动从而实现了缠绕角度的调节，并且纤维带绕过设置在活动支架23内的张力辊25，从而实现了缠绕力度的调控，缠绕后的塑料管随即进入固结机构3的对接筒体31内，其前端风枪32对缠绕纤维、塑料管进行加热熔融增强结合力，其内部的由弹簧预紧的辊轴34，将热熔的缠绕纤维和塑料管快速滚压成型。

在构成上述纤维缠绕固结装置的结构中，

——上述缠绕机构2的自转筒体21的外部通过轴承座4安装在机架1内，自转筒体21的内部设置轴承或轴承座4’用于安装定向托架24，自转筒体21的筒身套装齿圈210，减速电机26通过齿轮轴组件27与齿圈啮合，减速电机26通过电刷滑环与装有PLC控制器10的配电箱101电气连接，齿轮传动运行平稳，并且减速电机26由PLC控制器10实时调节，精确控制缠绕的速度，设备自动化程度高，上述齿轮轴组件27可以根据生产需要，包含多个传动齿轮构成多级调速、无级变速等结构；

——为了便于缠绕纤维与塑料管快速结合，防止缠绕层与塑料管发生滑动，上述自转筒体21内设置多个用于为塑料管预热的远红外加热管28，因此在塑料管缠绕前进行预加热，管材与纤维带的热熔复合效果更好，有效降低了孔隙率，缠绕纤维能够快速粘结定位形成预定层次的增强缠绕结构，远红外加热管28设有温度传感器并与配电箱101的PLC控制器10电气连接实现PID温度控制，可以实时反馈温度参数，快速调整温度参数，实现了对加热温度的精确调节；

——优选地，设置在上述自转筒体21外部的活动支架23包括定位板231以及设置在定位板231上的由动力缸232和用于安装放料盘22的铰接底座233，铰接底座233最好为条板样式，根部一端与定位板231铰接，头部设置放料盘22，活动支架23也可以采用其他结构（比如电动连杆），只要能保证放料盘22能够在径向摆动，确保缠绕角度变化即可，定位板231设置在沿自转筒体21轴向的导轨234内，导轨234由伺服电机235驱动，动力缸232与配电箱101的PLC控制器10电气连接，使放料盘22在径向摆动的基础上，还可以沿轴线运动，缠绕角度调节的灵活度更好，便于针对塑料管的直径变化进行自动调整；

——进一步的，上述张力辊25设置在铰接底座233的根部，张力辊25上具有张力传感器251，张力传感器251和安装在铰接底座233头部的角度编码器252均与配电箱101的PLC控制器10电气连接，可以实时反馈缠绕张力变化，当塑料管在缠绕时发生软化或由于拉伸牵引发生形状改变时，及时进行缠绕角度纠偏，确保缠绕层标准一致；

——作为较佳的实施方式，设置在上述自转筒体21外部的缠绕机构2数量为多个且沿圆周阵列，根据缠绕管径的不同，缠绕机构2的数量最好为4至6个，实现了多层次的纤维层快速缠绕成型，提高了工作效率，缠绕机构2的伺服电机235具有各自独立的电控箱102，使料盘可以在轴线方向运动，满足多种缠绕结构的要求，比如缠绕层由多个缠绕角度的层次构成，使缠绕结构具有抗拉伸、抗压溃等性能；

——优选地，上述固结机构3的风枪32包括内部设置电磁加热线圈的腔体，腔体后端连接风机，腔体的前端设置一个或多个角度可调节的出风口321，出风口321最好设置为三个，分别对准纤维带、塑料管以及二者结合面；

——进一步的，设置在上述对接筒体31外部的风枪32数量为多个且沿圆周阵列，提高了热风辐射效率，便于纤维缠绕与塑料管快速固结，风枪的数量与缠绕机构内的料盘数量最好对应一致，设置于风枪32出风口的温度传感器与配电箱101的PLC控制器10电气连接，实现了温度的精确控制，防止温度过高损坏管材的复合结构，设备的安全性更好，实际生产中，风枪32的风机采用高压风机，电机转速高达23000转，风枪的出风口321温度可根据风枪32内的传感器实时调节；

为了便于实时调控，该装置配电箱101的PLC控制器10具有集中显示屏，能够直观地将加热温度、缠绕角度、导轨位移量等运行数据在显示屏上展示，PLC控制器10中预先存储加工的标准参数，能够在显示屏中提供偏差分析和操作提示，也能够由PLC控制器10自动纠偏。

——优选地，安装上述缠绕机构2、固结机构3的机架1为分体式结构，其由固定缠绕机构2的第一架体11和固定固结机构3的第二架体12构成，第二架体12的底部位于滑轨121内，第一架体11和第二架体12的底部均设置调高垫脚13，便于设备安装调试，可以根据塑料管的不同规格尺寸进行适应性调整，装置的灵活度更高，始终保证管材运行的同轴度和稳定性，管材在加工过程中圆心在同一水平线上，同时也使成型后的管材圆度外观更好；

——优选地，上述自转筒体21内的定向托架24和对接筒体31内的导向托架33均为环状拼接结构，其由多个瓣体共同环绕塑料管，瓣体通过电动连杆或空气弹簧实现径向收缩和扩张，根据加工管径的直径变化，定向托架24和导向托架33可以适应性的调整大小，既保证能顺利通过，又起到定向、导向的作用，同时在缠绕时保证管体轴心稳定，提高了加工质量。

Claims (9)

1.一种纤维增强塑料管的纤维缠绕固结装置，其特征在于：包括机架以及设置在机架内的缠绕机构和固结机构，其中，所述缠绕机构包括由电力驱动的自转筒体以及与其同步转动的放料盘，所述放料盘通过能够径向摆动的活动支架安装在所述自转筒体外部，所述自转筒体内设置相对静止的定向托架，塑料管经所述定向托架穿出所述自转筒体，由所述放料盘引出的纤维带绕过设置在所述活动支架内的张力辊缠绕在塑料管表面；所述固结机构包括与所述自转筒体轴向一致的对接筒体，所述对接筒体前端设置用于加热塑料管和缠绕纤维的风枪，所述对接筒体内设置导向托架，所述导向托架内设置由弹簧预紧的辊轴，用于将热熔的缠绕纤维和塑料管压实成型。

2.根据权利要求1所述的一种纤维增强塑料管的纤维缠绕固结装置，其特征在于：所述缠绕机构的自转筒体的外部通过轴承座安装在所述机架内，所述自转筒体的内部设置轴承或轴承座用于安装定向托架，所述自转筒体的筒身套装齿圈，减速电机通过齿轮轴组件与所述齿圈啮合，所述减速电机通过电刷滑环与装有PLC控制器的配电箱电气连接。

3.根据权利要求2所述的一种纤维增强塑料管的纤维缠绕固结装置，其特征在于：所述自转筒体内设置多个用于为塑料管预热的远红外加热管，所述远红外加热管设有温度传感器并与所述配电箱的PLC控制器电气连接实现PID温度控制。

4.根据权利要求2所述的一种纤维增强塑料管的纤维缠绕固结装置，其特征在于：设置在所述自转筒体外部的活动支架包括定位板以及设置在所述定位板上的由动力缸和用于安装放料盘的铰接底座，所述定位板设置在沿所述自转筒体轴向的导轨内，所述导轨由伺服电机驱动，所述动力缸与所述配电箱的PLC控制器电气连接。

5.根据权利要求4所述的一种纤维增强塑料管的纤维缠绕固结装置，其特征在于：所述张力辊设置在所述铰接底座的根部，所述张力辊上具有张力传感器，所述张力传感器和安装在所述铰接底座头部的角度编码器均与所述配电箱的PLC控制器电气连接。

6.根据权利要求4所述的一种纤维增强塑料管的纤维缠绕固结装置，其特征在于：设置在所述自转筒体外部的缠绕机构数量为多个且沿圆周阵列，所述缠绕机构的伺服电机具有各自独立的电控箱。

7.根据权利要求1所述的一种纤维增强塑料管的纤维缠绕固结装置，其特征在于：所述固结机构的风枪包括内部设置电磁加热线圈的腔体，所述腔体后端连接风机，所述腔体的前端设置一个或多个角度可调节的出风口。

8.根据权利要求1所述的一种纤维增强塑料管的纤维缠绕固结装置，其特征在于：安装所述缠绕机构、固结机构的机架为分体式结构，其由固定所述缠绕机构的第一架体和固定所述固结机构的第二架体构成，所述第二架体的底部位于滑轨内，所述第一架体和第二架体的底部均设置调高垫脚。

9.根据权利要求1所述的一种纤维增强塑料管的纤维缠绕固结装置，其特征在于：所述自转筒体内的定向托架和对接筒体内的导向托架均为环状拼接结构，其由多个瓣体共同环绕塑料管，所述瓣体通过电动连杆或空气弹簧实现径向收缩和扩张。

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