CN2543699Y - 充气连续制造缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种充气连续制造缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置。包括依次设置的聚合物芯管挤出机、芯管挤出模头、芯管冷却定型箱、钢丝缠绕机或编织机、外层聚合物复合装置、复合管冷却定径定型装置、管材牵引机，其特征在于还包括含通过芯管挤出模头上的进气孔或进气通道与空气源连通的充气管对芯管内部充气使芯管挺括、刚直、使芯管在表面被加热情况下能承受钢丝缠绕力和外层聚合物复合装置挤压力的充气密封装置，在芯管冷却定型箱和外层聚合物复合装置之间，在聚合物芯管的周向上设置有对芯管表面和/或钢丝进行加热的加热装置。可使芯管生产和缠绕或编织钢丝以及外层聚合物复合连续生产，提高质量和生产效率，可减少芯管壁厚、降低成本。

Description

充气连续制造缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置

技术领域：

本实用新型涉及的是一种充气连续制造缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置。

背景技术：

近几年来在塑料管材内增加缠绕金属丝以加强管材强度已有报道和使用，如CN2313137Y公开了一种用金属编织成网状，与内管和外管结合成复合管。CN2202838Y同样公开了一种管子内壁与外壁之间夹层有一层金属编织网的复合管，而CN2142168Y公开了一种在至少一层缠绕钢层与塑料芯管和外层塑料之间涂有粘结剂层的复合管，而CN2466468Y公开了一种在缠绕钢丝上先涂覆一层粘结剂和保护层再缠绕于芯管上复合外层后形成复合管，CN2465937Y公开了一种制造金属丝复合增强塑料管的装置，该装置在芯管缠绕机与外层挤出模头之间设置有对缠绕有金属丝的芯管进行加热的加热单元，以上例子均有共同不足之处，因芯管以及缠绕之上的钢丝需要加热方能与外层塑料更好的复合，但上述技术方案中有的没有加热装置，有的虽然有对已缠绕钢丝的芯管进行加热的加热装置，如专利CN2465937Y，但没有对芯管表面加热的装置，且没有措施及方案使芯管在快速加热表面甚至达粘流态的最好复合状态下能让芯管挺括、刚直，可以在钢丝缠绕力和中层、外层复合成型腔中熔融压力作用下形状和尺寸仍然保持不变小且不塌扁，保证芯管与钢丝、外层管紧密地复合为一整体，避免造成相互间剥离脱层。另外，上述的各方案都是冷缠方式，钢丝在缠绕芯管时，钢丝和芯管表面没有共同进行加热处理，使缠绕成形的钢丝与芯管之间存在较大的间隙，不能消除钢丝与芯管之间的间隙介面。因此要使内层芯管与缠绕或编织钢丝及外层聚合物熔融复合，而不仅仅是粘结复合，就必须对芯管表面及钢丝足够加热甚至达粘流态，加之钢丝缠绕和编织对芯管的压力，外层聚合物复合时在模头内挤压力对芯管的作用，都要求芯管和钢丝在加热情况下还要求其能挺括、刚直，方便缠绕和外层复合之后的复合管的冷却定型不脱层，这二者是非常矛盾的，所以目前已知的专利和方案都无法兼顾或达到二者的统一，要想芯管表面和钢丝充分加热，就只有加厚芯管壁厚使之加热时尽量挺括、刚直，若要兼顾成本而降低壁厚，就只有对芯管和钢丝减少加热甚至不加热使之挺括、刚直，这当然是以牺牲复合管的熔接或粘结强度，牺牲质量为代价，为此就必须考虑使用对芯管内部充压力空气的技术措施。

实用新型内容：

本实用新型的目的是为了克服以上不足，提供一种可使芯管生产和缠绕或编织钢丝，以及外层聚合物复合连续生产，减少停机废品，提高质量和生产效率，可减少芯管壁厚而降低成本的充气连续制造缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置。

本实用新型的目的是这样来实现的：

本实用新型充气连续制造缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置包括依次设置的聚合物芯管挤出机、芯管挤出模头、芯管冷却定型箱、钢丝缠绕机或编织机、外层聚合物复合装置、复合管冷却定径定型装置、管材牵引机，其特征是还包括含通过芯管挤出模头上的进气孔或进气通道与空气源连通的对芯管内部充气的充气管使芯管挺括、刚直、在芯管表面被加热情况下能承受钢丝缠绕力和外层聚合物复合装置挤压力的芯管充气密封装置。

上述的芯管充气密封装置中还有将芯管和芯管内充气管夹持密封的至少一对压辊机构，位于芯管内部的与充气管相连接的密封塞，使芯管内部在充气管被夹持密封，前段芯管内为大气常压或芯管生产所需气压，后段芯管内为可充高压力空气的气压腔，压辊可以是多对，也可以是类式橡胶履带牵引机的压块，压辊的上下辊或上下履带都有动力驱动，可以主动对芯管进行牵引，上下压辊或上下履带之间可以开启合拢和施压，芯管内部的密封塞与充气管之间的连接，可以是金属管连接，可以是金属链连接，也可以是钢丝及绳连接。在芯管生产启动时，该连接管或链或钢丝或绳以及密封塞可以方便地从充气管接头上取下和连接。

上述的压辊机构设置在芯管冷却定型箱和缠绕机或编织机之间或缠绕机或编织机与对芯管进行加热的加热装置之间。

上述的压辊机构设置在缠绕机或编织机之后和外层聚合物复合装置前的对缠有钢丝的芯管和钢丝加热的加热装置之间。

上述的压辊机构设置在缠绕机或编织机之后的对缠有钢丝的芯管和钢丝加热的加热装置和外层聚合物复合装置之间。

上述的芯管充气密封装置中还有一对用钢丝相连的具有金属骨架的弹性橡胶密封的封盖，充气管一端穿过密封封盖且与密封封盖密封连接。

上述的芯管充气密封装置中还有表面涂覆有塑料或密封保护层的布袋气囊，充气管一端伸入布袋气囊中。

上述的对芯管加热的加热装置是筒形加热器。芯管和/或钢丝穿过筒形加热器被加热，加热源采用的是热风循环烘箱或红外线加热器或石英加热器以及可能产生热幅射的热源。

上述的对钢丝进行加热的加热装置安装在旋转的缠绕机或编织机分丝器外圆周上。对旋转的钢丝分丝器上通过的钢丝加热，该加热源采用的是热风烘箱或红外线加热器或石英加热及可能产生热幅射的热源。

上述的钢丝加热装置包括有感应加热环的高频加热器，与钢丝接触的圆环。将热能传递给钢丝，或是感应加热环将与圆环接触形成闭环的钢丝加热。

上述的钢丝缠绕机或编织机上设置有对钢丝加热后对钢丝表面涂覆粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物的涂覆装置，装置中有壳体，呈圆周分布的钢丝通道，粘结剂储料腔，与粘结剂储料腔相通的进料斗，将钢丝通道与粘结剂储料腔连通的粘结剂流道，防止粘结剂外流的封密。

上述的复合外层聚合物的复合装置是一个同时具有在已缠绕上钢丝的芯管表面复合粘结剂层的成型腔和复合外层聚合物层的成型腔的复合模头。

上述的复合外层聚合物层的复合装置是分别由在已缠绕上钢丝的芯管表面复合粘结剂层的复合模头和复合外层的聚合物复合模头组成。

本实用新型可以连续生产芯管和连续缠绕或编织钢丝、连续外层复合、减少停机或分段充气密封又连接为连续长管的废品损失，利用至少一对压辊或类式橡胶履带牵引机的连续运转的压块装置将芯管或缠有钢丝的芯管以及其管内的与挤管模头相连的能通压力空气的且带有密封塞的充气管夹持，在夹持处前后分为两个气压腔，前腔是挤芯管所需的大气常压，后腔是支撑芯管加热、缠绕钢丝、复合外层受力、复合管冷却定型所需的压力气压，使芯管及缠有钢线的芯管挺括、刚直，加之装置上各位置都可设置对芯管的加热装置和钢丝的加热装置，使芯管充分受热有足够的热量参与外层聚合物复合，设置压辊密封和充压力空气，可以满足不同管径、不同壁厚芯管的复合管生产。若复合管的芯管壁厚要求较薄，芯管可以方便的压扁并压紧芯管的充气管，夹紧并密封住芯管内壁与充气管的间隙，容易建立起前腔的常压腔，后段的压力腔，若密封不够，可以在充气管上设置有一定弹性但磨擦较小耐温的弹性塑料密封材料，使密封可靠方便缠绕和复合、冷却定型。这种状况的压辊位置如图1。

若芯管壁较厚，不易压扁和密封住芯管内的金属管，可以采用图2或图3的压辊位置和芯管和/或钢丝加热装置位置，即当芯管冷却定型后又重新加热芯管，使其软化，即提前对芯管加热又方便压扁芯管，夹持和密封住芯管内壁与金属管的间隙，建立起2个压力腔。

若芯管要求管壁更薄一些，芯管和或钢丝表面加热能量要满足粘流态，若对芯管充压力空气过早，这时因加热了的更薄、更软化的芯管壁可能会因此而吹胀和经向扩径拉伸，只要缠绕工序能顺利达到工艺要求，在缠绕之前只对芯管加热，而不对芯管充气，压辊的位置设置在缠绕之后，即芯管内充气建立在缠绕之后，这时因有钢丝对芯管的缠绕和包覆内部充气已不会吹胀和扩径拉伸芯管，但此处建立起了芯管的内压，经过压辊密封之后可充有内压，压扁的缠有钢丝的芯管会自动复圆，变得挺括、刚直，方便外层聚合物层的挤压复合和复合管的冷却定型。压辊设置在这里，还有意外的收获，可以在压扁缠有钢丝的芯管时，将钢丝适量压入表面已开始粘流态的芯管，使外层聚合物与芯管表面更佳熔接。这种状况可以如图4、图5来设置压辊位置。

本实用新型压辊充气密封装置的压辊机构可以是其它可以夹持芯管和芯管内充气管的夹辊、对辊等其它形式的对辊、夹持机构，芯管内部的充气管等也可以用等同的其它能通压力空气并与密封塞连接的其它管代替，对芯管内的压力空气的密封，可采用充气气囊，充气布袋，有骨架的橡胶密封塞等等。对辊夹持处充气管与芯管内壁的密封技术，只要能减小金属或替代管与芯管内壁之间的磨擦，但同时又能密封住之间的间隙的技术都可以采用。

本实用新型装置可以将缠绕或编织钢丝改为缠绕或编织成束玻璃纤维或耐温化纤中聚脂纤维、芳纶纤维、维纶纤维，仍然可以得到芯管内层表面和外层聚合物层之间的良好熔接，而中间又包覆了增强纤维的增强复合塑料管材，这种管材不仅强度高、重量轻，还有很好柔软性。若芯管内层采用硅烷交联聚乙烯或可交联聚乙烯，外层聚合物层采用非交联耐高温聚乙烯(PE-RT)，增强层采用钢丝或上述的高强度成束纤维，可以得到使用温度更高的柔性增强复合塑料管材。

上述两种复合管材用于热水管网和燃气领域都是很好的管材，特别是纤维增强复合管材，可以很好解决目前钢塑复合管材不便在管上任意开口的难题。

本实用新型可以在芯管挤出时在芯管表面挤出一层耐温的但与钢丝有更好结合力的粘结剂或粘结剂与聚合物的共混层，也可以在外层聚合物复合装置上利用两个模头成型腔或一个模头两个成型腔，在外层聚合物复合之前利用前边的一个成型腔预先在缠有钢丝表面及芯管表面挤出复合一层前述粘结剂。可以在复合外层时与外层轻易的粘接，并将钢丝更好的包覆在内外层聚合物连续体中，充分发挥钢丝在管中的增强作用。

本实用新型可以使用预先已在钢丝上涂覆粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物层的钢丝来缠绕或编织芯管、生产复合管材。

本实用新型可以使用装置中的对钢丝加热装置和对钢丝涂覆粘结剂装置对钢丝涂覆粘结剂与聚合物的共混物，这样可以节约另外需设立的钢丝的挤出涂覆装置。

本实用新型利用对芯管和/或钢丝的加热装置，使芯管表面及钢丝充分获得热能而使芯管表面甚至达粘流态以及与外层聚合物间产生熔接而不仅仅是粘接，进而将钢丝牢固包覆而成为真正的钢丝复合管道。但在生产过程中，因对芯管的充分加热会使芯管塌扁而不能承受钢丝的缠绕力和外层聚合物复合装置的挤压力，需要从芯管内部给压力空气以支撑管壁能承受上述受力和在有内撑力情况下的复合管的冷却定径、定型，以使管的复合更可靠。本实用新型装置可以使芯管生产与缠绕或编织钢丝以及外层聚合物复合连续生产，减少了停机废品，提高了质理和生产效率，特别是可以减少芯管壁厚而降低成本。

附图说明：

图1为本实用新型结构示意图1。

图2为本实用新型结构示意图2。

图3为本实用新型结构示意图3。

图4为本实用新型结构示意图4。

图5为本实用新型结构示意图5。

图6为本实用新型结构示意图6。

图7为芯管充气密封装置另一结构示意图。

图8为芯管充气密封装置再一结构示意图。

图9为钢丝涂覆装置结构示意图。

图10为图9的左视图。

具体实施方式：

实施例1：

图1给出了本实用新型实施例1图。参见图1，本在芯管轴向移动的方向上依次设置有聚合物芯管挤出机1，含进气孔(或进气通道)2的芯管挤出模头3，芯管冷却定型箱4、对芯管表面进行加热的加热器5、钢丝缠绕机(或编织机)6、安装在旋转的钢丝分丝器外圆周上的钢丝加热器7，外层聚合物复合装置8、复合管冷却定径定型装置9、牵引机10、切断机11。芯管充气密封装置12中的充气管13的前端连接在芯管挤出模头3上且通过进气孔2与外界空气源——气泵连通而后端上连接有位于芯管内的密封塞14。位于芯管冷却定型箱4和加热器5间的压辊机构15中的一对压辊将聚合物芯管16和芯管内的充气管夹持密封使充气管被夹持密封前段芯管内为大气常压或芯管生产所需气压而后段芯管为高压力空气的气压腔。钢丝加热器7为高频加热器，感应加热环17对与钢丝接触的圆环18加热，将热能传递与钢丝将钢丝加热(或是感应加热环将与圆环接触形成闭环的钢丝加热)。

实施例2：

图2给出了本实用新型实施例2图。本实施例2基本与实施例1同。不同处是在芯管冷却定型箱与压棍机构中的压棍间设置了对芯管表面进行加热的筒形加热器19，钢丝缠绕机内腔设置了对芯管表面进行加热的加热器20，钢丝缠绕机与外层聚合物复合装置间设置了对芯管和钢丝加热的加热装置21。

实施例3：

图3给出了本实用新型实施例3图。本实施例3基本与实施例2同。不同处是压棍机构与钢丝缠绕机间没有对芯管表面进行加热的加热器。

实施例4：

图4给出了本实用新型实施例4图。本实施例4基本与实施例3同。不同处是压棍机构22压棍设置在钢丝缠绕机23和对芯管和钢丝加热的加热装置24间将芯管和芯管内的充气管夹持密封。

实施例5：

图5给出了本实用新型实施例5图。本实施例5基本与实施例4同。不同处是对芯管和钢丝加热的加热装置25位于钢丝缠绕机26和压棍机构27间。

实施例6：

图6给出了本实用新型实施例6图。本实施例6基本与实施例1同。不同处是充气密封装置28中充气管29上位于对芯管表面进行加热的加热器30和钢丝缠绕机31间有位于芯管内的充气密封塞32。

芯管充气密封装置可采用如图7所示的与通过芯管挤出模头上的通气孔或进气通道与外界空气源相通的充气管33，装于聚合物芯管内的用钢丝34连接的一对有钢骨架的弹性橡胶密封的封盖35、36，充气管33一端穿过封盖35与钢丝连接。

芯管充气密封装置可采用如图8所示的与通过芯管挤出模头上的通气孔或通气通道与外界空气源相通的充气管37，表面涂覆有塑料密封保护层的布袋气囊38，充气管一端伸入布袋气囊内。

采用上述两种充气密封装置不需要设置芯管和芯管内的充气管的压辊夹持机构，不需要对芯管压扁，比较适宜小管径壁较厚的复合管的生产。

可在钢丝缠绕机(或编织机)上设置如图9、图10对钢丝加热后对钢丝表面涂覆粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物的涂覆装置39。包括壳体40、呈圆周分布有处于壳体上的钢丝通道41，粘结剂储料腔42，与粘结剂储料腔相通的进料斗43，将钢丝通道与粘结剂储料腔连通的粘结剂流道44，防止粘结剂外流的密封盖45，对粘结剂熔融的加热器46，该装置设置在缠绕钢丝通道上的钢丝加热器之后，对芯管缠绕钢丝之前的旋转的缠绕机(或编织机)上，随着缠绕机旋转，生产装置开机前由加热器对粘结剂流道和粘结剂储料腔内的粘结剂加热使之熔融，开机旋转前去掉加热电源，之后加热的钢丝因缠绕芯管的需要通过与粘结剂储料腔连通的钢丝通道，对粘结剂补充热能，使其顺利熔融并对通过的钢丝涂覆粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物。采用这种涂覆装置和利用钢丝加热器，对钢丝涂覆粘结剂，可以节约对钢丝的挤出机涂覆装置并使钢丝与芯层管和外层聚合物层之间因是热涂覆和复合会更牢固。

Claims (13)

1、一种充气连续制造缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，包括依次设置的聚合物芯管挤出机、芯管挤出模头、芯管冷却定型箱、钢丝缠绕机或编织机、外层聚合物复合装置、复合管冷却定径定型装置、管材牵引机，其特征在于还包括含通过芯管挤出模头上的进气孔或进气通道与空气源连通的充气管对芯管内部充气使芯管挺括、刚直、使芯管在表面被加热情况下能承受钢丝缠绕力和外层聚合物复合装置挤压力的芯管充气密封装置，在芯管冷却定型箱和外层聚合物复合装置之间，在聚合物芯管的周向上设置有对芯管表面和/或钢丝进行加热的加热装置。

2、根据权利要求1所述的充气连续制造缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于芯管充气密封装置中还有将芯管和芯管内充气管夹持密封的至少一对压辊机构，位于芯管内部的与充气管相连接密封塞。

3、根据权利要求2所述的充气连续制造缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于压辊机构设置在芯管冷却定型箱和缠绕机或编织机之间或缠绕机或编织机与对芯管进行加热的加热装置之间。

4、根据权利要求2所述的充气连续制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于压辊机构设置在缠绕机或编织机之后和外层聚合物复合装置前的对缠有钢丝的芯管和钢丝加热的加热装置之间。

5、根据权利要求2所述的充气连续制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于压辊机构设置在缠绕机或编织机之后的对缠有钢丝的芯管和钢丝加热的加热装置和外层聚合物复合装置之间。

6、根据权利要求1所述的充气连续制造缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于芯管充气密封装置中还有一对用钢丝相连的具有金属骨架的弹性橡胶密封的封盖，充气管一端穿过密封封盖且与密封封盖密封连接。

7、根据权利要求1所述的充气连续制造缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于芯管充气密封装置中还有表面涂覆有塑料或密封保护层的布袋气囊，充气管一端伸入布袋气囊中。

8、根据权利要求1～7之一所述的充气连续制造缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于对芯管加热的加热装置是筒形加热器。

9、根据权利要求1～7之一所述的充气连续制造缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于对钢丝进行加热的加热装置安装在旋转的缠绕机或编织机分丝器外圆周上。

10、根据权利要求9所述的充气连续制造缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于钢丝加热装置包括有感应加热环的高频加热器，与钢丝接触的圆环。

11、根据权利要求1～7之一所述的充气连续制造缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于钢丝缠绕机或编织机上设置有对钢丝加热后对钢丝表面涂覆粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物的涂覆装置，装置中有壳体，呈圆周分布的钢丝通道，粘结剂储料腔，与粘结剂储料腔相通的进料斗，将钢丝通道与粘结剂储料腔连通的粘结剂流道，防止粘结剂外流的封密。

12、根据权利要求1～7之一所述的充气连续制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于复合外层聚合物的复合装置是一个同时具有在已缠绕上钢丝的芯管表面复合粘结剂层的成型腔和复合外层聚合物层的成型腔的复合模头。

13、根据权利要求1所述的充气连续制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于复合外层聚合物层的复合装置是分别由在已缠绕上钢丝的芯管表面复合粘结剂层的复合模头和复合外层的聚合物复合模头组成。

Images