CN101725774B - 制备矿用耐磨钢塑复合管道的专用设备及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于管道技术领域，公开了一种制备矿用耐磨钢塑复合管道的专用设备及制备方法。其主要技术特征为：包括钢管法兰自动焊接装置、钢管喷砂除锈装置，还包括复合共挤出管坯成型装置、复合管坯翻边装置、复合成型装置。本发明所提供的专用设备制备的矿用耐磨钢塑复合管道，外壁钢管作为承压体，承压能力高，超高分子量聚乙烯内衬层作为耐磨、防腐层，可以输送不同颗粒直径的浆体、膏体、腐蚀性流体等介质，马来酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯中间粘接层将三层材料复合为一体，里外层热胀冷缩系数相同，克服了塑管端面形变和使用过程中钢塑发生脱层而造成的堵管现象。

Description

制备矿用耐磨钢塑复合管道的专用设备及制备方法

技术领域

本发明属于管道技术领域，具体的讲公开了一种制备矿用耐磨钢塑复合管道的专用设备及制备方法。

背景技术

目前，有色矿山如金矿、银矿、铁矿、铜矿、钼矿以及电厂等行业用于尾砂输送、充填、粉煤灰输送的耐磨管路以钢管为主，部分厂家采用陶瓷复合钢管和聚乙烯管材。由于钢管比重大、不耐磨、不防腐，因此浪费了大量的能耗资源；而陶瓷复合钢管虽然耐磨，但存在质量大，安装、施工费用高的缺点，更加致命的缺陷是受冲击后内衬烧结层易碎，因此得不到普及应用；聚乙烯管材虽然防腐、耐磨，但承压能力不足，因此市场上出现了塑料管和钢管简单套装的钢塑复合管。该种产品是二层结构即钢管和PE、PP等热塑性塑料管套装。套装必然存在间隙，由于两种材料的热胀冷缩系数不一样，因此在使用时极易发生塑管与钢管脱层，造成管路堵塞现象，以及管材存放过程中，气候条件变化形成的塑管端面高出或缩入钢管端面现象。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题就是提供一种制备承压能力高、耐磨性好、防腐蚀性好的矿用耐磨钢塑复合管道的专用设备。

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本发明要解决的第二个技术问题就是提供一种制备矿用耐磨钢塑复合管道的方法。

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为解决上述第一个技术问题，本发明采用的技术方案为：矿用耐磨钢塑复合管道包括内部设置有超高分子量聚乙烯内衬层的外壁钢管，超高分子量聚乙烯内衬层与外壁钢管间设置有将两者粘接为一体的马来酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯中间粘接层，外壁钢管的端部设置有开有卡槽的法兰盘，超高分子量聚乙烯内衬层的端部翻边卡入卡槽，所述专用设备包括钢管法兰自动焊接装置、钢管喷砂除锈装置，还包括复合共挤出管坯成型装置、复合管坯翻边装置、复合成型装置；

所述的复合共挤出管坯成型装置依次包括有带料斗的2台挤出机、复合共挤出模具、定型定径套、真空箱、冷却水箱、牵引装置、切割锯；

所述的复合管坯翻边装置包括带有翻边胎的夹具，翻边胎与第一液压油缸相连接；

所述的复合成型装置包括带有音频输出控制柜的底板，音频输出控制柜连接有感应加热圈，底板上设置有带有传动轮、导向轮和电机的导轨，传动轮和电机相连接，导轨上设置有带有定位销和支撑架的左支座、右支座，左支座处设置有与第二液压油缸相连接的球型定位盘，右支座处设置有与气泵相连接的平面定位盘，右支座处设置有冷却装置；

所述的球型定位盘由压盘、挡盘和球面盘构成，球面盘开有凹槽，挡盘设置有与凹槽相匹配的凸齿，压盘和挡盘相连接；

所述球型定位盘和平面定位盘的端面粘接有耐高温橡胶板；

所述支撑架的顶端设置有托辊，支撑架的下部设置有丝杠、带有手柄的旋转盘、定位套；

所述的感应加热圈包括上加热圈和下加热圈，上加热圈和下加热圈通过连接套相连接。

其附加技术特征为：所述的复合共挤出模具设置有超高分子量聚乙烯进口、马来酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯进口和复合管坯出口。

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为解决上述第二个技术问题，本发明采用的技术方案为：包括下列步骤：

第一步、加工钢管

将钢管定尺截断，钢管端面焊接开有卡槽的法兰盘，将钢管喷砂除锈；

第二步、加工复合管坯

将超高分子量聚乙烯和马来酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯分别在捏合机内烘干、去潮后，分别加入复合共挤出管坯成型装置上带料斗的两台挤出机中，预热挤出机85℃-230℃、复合共挤出模具225℃-235℃，将两种材料在挤出机中挤出并分别由超高分子量聚乙烯进口、马来酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯进口进入到复合共挤出模具内，在复合共挤出模具内实现结合，由复合管坯出口挤出成型为复合管坯，复合管坯在牵引装置作用下经定型定径套进入到真空箱定径，然后经冷却水箱冷却至常温后用切割锯定尺截断；

第三步、复合管坯翻边

将复合管坯套装入钢管，用复合管坯翻边装置的夹具夹持住钢管，带有加热和冷却系统的翻边胎在第一液压油缸的作用下作直向往返运动，将超高分子量聚乙烯内衬层的端部翻边卡入卡槽；

第四步、管道复合成型

将翻好边的半成型矿用耐磨钢塑复合管道放置在复合成型装置支撑架上，调整支撑架上的旋转盘的手柄，在丝杠的作用下，托辊作上下运动对半成品管坯支撑定位；然后启动第二液压油缸进给锁紧半成品管坯，在第二液压油缸夹紧力的作用下，压盘可以相对于球面盘作相对的夹角运动，使半成品管坯端面密封牢固；当达到6-8Mpa液压锁紧力后，第二液压油缸保压，半成品管坯通过定位销和左、右支座定位，并保持在同一水平线上，在第二液压油缸和耐高温橡胶板作用下，端面实现密封；半成品管坯定位后，启动气泵对管内充气压；当达到0.8-1.1MPa的预定压力后，关闭气泵，实现管内正气压恒定；其后，把感应加热圈的上加热圈和下加热圈套装在半成品管坯外表面，装上连接套，对感应加热圈内通入冷却水；接着，同时启动电机和感应加热圈，电机通过传动轮、导向轮带动导轨在底板上作匀速直线运动，半成品管坯匀速通过感应加热圈，感应加热圈对半成品管坯表面进行加温，调整运行速度和加热频率，使半成品管坯表面达到170℃-220℃；当加热至5-9分钟后，关闭电机和感应加热圈，启动冷却装置对管材表面水冷却，排出管内气体，启动第二液压油缸卸压，即制备出成型的矿用耐磨钢塑复合管道。

本发明所提供的矿用耐磨钢塑复合管道，超高分子量聚乙烯内衬层、俗称热熔胶的马来酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯中间粘接层与外壁钢管三种材料粘结复合成型为一体。外壁钢管作为承压体，管材具有等同于钢管的机械强度，承压能力高，可满足不同使用条件下的中高压力要求和抗冲击、抗弯曲强度要求。超高分子量聚乙烯内衬层作为耐磨、防腐层，可以输送不同颗粒直径的浆体、膏体、腐蚀性流体等介质，且水阻很小。热熔胶中间粘接层将三层材料复合为一体，管道里外层的热胀冷缩系数相同，克服了现有产品衬塑层在存贮、运输时的塑管端面形变和使用过程中钢塑发生脱层而造成的堵管现象，相较于同等功能的钢管、钢陶瓷管比重轻，安装、施工便捷，性价比得到大幅提高。

附图说明

图1为本发明矿用耐磨钢塑复合管道的结构示意图；

图2为复合共挤出管坯成型装置的结构示意图；

图3为复合共挤出模具的结构示意图；

图4为复合管坯翻边装置的结构示意图；

图5为复合成型装置的结构示意图；

图6为球型定位盘的结构示意图；

图7为支撑架的结构示意图；

图8为感应加热圈的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所提供的矿用耐磨钢塑复合管道其制备专用设备及制备方法做进一步的详细说明：

如图1所示，本发明提供的矿用耐磨钢塑复合管道由外至内依次包括外壁钢管1、马来酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯中间粘接层2和超高分子量聚乙烯内衬层3，外壁钢管1的端部设置有开有卡槽4的法兰盘5，超高分子量聚乙烯内衬层3的端部翻边卡入卡槽4。马来酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯中间粘接层2将超高分子量聚乙烯内衬层3与外壁钢管1粘接为一体。外壁钢管1的厚度为3～12mm，马来酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯中间粘接层2的厚度为0.5～1.0mm，超高分子量聚乙烯内衬层3的的厚度为7～12mm。

如图2所示，复合共挤出管坯成型装置包括有带料斗6的2台挤出机7、8、复合共挤出模具9、定型定径套10、真空箱11、冷却水箱12、牵引装置13、切割锯14。

如图3所示，复合共挤出模具9设置有超高分子量聚乙烯进口15、马来酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯进口16和复合管坯出口17。

如图4所示，复合管坯翻边装置包括夹具18，夹具18带有翻边胎19，翻边胎19与第一液压油缸20相连接。

如图5所示，复合成型装置包括底板21，底板21带有音频输出控制柜22和导轨23，音频输出控制柜22连接有感应加热圈24，导轨23设置有传动轮25、导向轮26和电机27，传动轮25和电机27相连接，导轨23上设置有带有定位销28和支撑架29的左支座30、右支座31，左支座30处设置有与第二液压油缸32相连接的球型定位盘33，右支座31处设置有与气泵34相连接的平面定位盘35，球型定位盘33和平面定位盘35的端面可粘接有耐高温橡胶板，右支座31处设置有冷却装置36。

如图6所示，球形定位盘33由压盘37、挡盘38和球面盘39构成，球面盘39开有凹槽40，挡盘38设置有与凹槽40相匹配的凸齿41，压盘37和挡盘38相连接。

如图7所示，支撑架29的顶端设置有托辊42，支撑架29的下部设置有丝杠43、带有手柄44的旋转盘45、定位套46。如图4所示，感应加热圈24包括上加热圈47和下加热圈48，上加热圈47和下加热圈48通过连接套49相连接。

制造时，包括下列步骤：

第一步、加工钢管

将钢管1定尺截断，钢管1端面焊接开有卡槽4的法兰盘5，将钢管1喷砂除锈；

第二步、加工复合管坯

将超高分子量聚乙烯和马来酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯分别在捏合机内烘干、去潮后，分别加入复合共挤出管坯成型装置上带料斗6的两台挤出机7、8中，预热挤出机7、8到85℃-230℃、复合共挤出模具9到225℃-235℃，将两种材料在挤出机7、8中挤出并分别由超高分子量聚乙烯进口15、马来酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯进口16进入到复合共挤出模具9内，在复合共挤出模具9内实现结合，由复合管坯出口17挤出成型为复合管坯，复合管坯在牵引装置13作用下经定型定径套10进入到真空箱11定径，然后经冷却水箱12冷却至常温后用切割锯14定尺截断；

第三步、复合管坯翻边

将复合管坯套装入钢管1，用复合管坯翻边装置的夹具18夹持住钢管1，带有加热和冷却系统的翻边胎19在第一液压油缸20的作用下作直向往返运动，将超高分子量聚乙烯内衬层3的端部翻边卡入法兰盘5的卡槽4；

第四步、管道复合成型

用吊装工具把翻好边的半成型矿用耐磨钢塑复合管道放置在复合成型装置的支撑架29上，调整支撑架29上的旋转盘45的手柄44，在丝杠43的作用下，托辊42作上下运动对半成品管坯支撑定位；然后启动第二液压油缸32进给锁紧半成品管坯，在第二液压油缸32夹紧力的作用下，压盘37可以相对于球面盘39作相对的夹角运动，使半成品管坯端面密封牢固；当达到6-8Mpa液压锁紧力后，第二液压油缸32保压，半成品管坯通过定位销28和左支座30、右支座31定位，并保持在同一水平线上，在第二液压油缸32和耐高温橡胶板作用下，端面实现密封；半成品管坯定位后，启动气泵34对管内充气压；当达到预定压力后，关闭气泵34，实现管内正气压恒定；其后，把感应加热圈24的上加热圈47和下加热圈48套装在半成品管坯外表面，装上连接套49，对感应加热圈24内通入冷却水；接着，同时启动电机27和感应加热圈24，电机27通过传动轮25、导向轮26带动导轨23在底板21上作匀速直线运动，半成品管坯匀速通过感应加热圈24，感应加热圈24对半成品管坯表面进行加温，调整运行速度和加热频率，使半成品管坯表面达到预定温度；当加热至5-9分钟后，关闭电机27和感应加热圈24，启动冷却装置36对管材表面水冷却，排出管内气体，启动第二液压油缸32卸压，即制备出成型的矿用耐磨钢塑复合管道。

本发明所提供的矿用耐磨钢塑复合管道其结构不仅限于上述形式，还可在外壁钢管的端部焊接上柔性肩形管接头，使用卡箍式快速接头连接。

Claims (3)

1.制备矿用耐磨钢塑复合管道的专用设备，矿用耐磨钢塑复合管道包括内部设置有超高分子量聚乙烯内衬层的外壁钢管，超高分子量聚乙烯内衬层与外壁钢管间设置有将两者粘接为一体的马来酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯中间粘接层，外壁钢管的端部设置有开有卡槽的法兰盘，超高分子量聚乙烯内衬层的端部翻边卡入卡槽，所述专用设备包括钢管法兰自动焊接装置、钢管喷砂除锈装置，其特征在于：还包括复合共挤出管坯成型装置、复合管坯翻边装置、复合成型装置；

所述的复合共挤出管坯成型装置依次包括有带料斗的2台挤出机、复合共挤出模具、定型定径套、真空箱、冷却水箱、牵引装置、切割锯；

所述的复合管坯翻边装置包括带有翻边胎的夹具，翻边胎与第一液压油缸相连接；

所述的复合成型装置包括带有音频输出控制柜的底板，音频输出控制柜连接有感应加热圈，底板上设置有带有传动轮、导向轮和电机的导轨，传动轮和电机相连接，导轨上设置有带有定位销和支撑架的左支座、右支座，左支座处设置有与第二液压油缸相连接的球型定位盘，右支座处设置有与气泵相连接的平面定位盘，右支座处设置有冷却装置；

所述的球型定位盘由压盘、挡盘和球面盘构成，球面盘开有凹槽，挡盘设置有与凹槽相匹配的凸齿，压盘和挡盘相连接；

所述球型定位盘和平面定位盘的端面粘接有耐高温橡胶板；

所述支撑架的顶端设置有托辊，支撑架的下部设置有丝杠、带有手柄的旋转盘、定位套；

所述的感应加热圈包括上加热圈和下加热圈，上加热圈和下加热圈通过连接套相连接。

2.根据权利要求1所述的专用设备，其特征在于：所述的复合共挤出模具设置有超高分子量聚乙烯进口、马来酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯进口和复合管坯出口。

3.利用权利要求1所述的专用设备制备矿用耐磨钢塑复合管道的方法，其特征在于包括下列步骤：

第一步、加工钢管

将钢管定尺截断，钢管端面焊接开有卡槽的法兰盘，将钢管喷砂除锈；

第二步、加工复合管坯

将超高分子量聚乙烯和马来酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯分别在捏合机内烘干、去潮后，分别加入复合共挤出管坯成型装置上带料斗的两台挤出机中，预热挤出机85℃-230℃、复合共挤出模具225℃-235℃，将两种材料在挤出机中挤出并分别由超高分子量聚乙烯进口、马来酸酐接枝共聚改性低分子量聚乙烯进口进入到复合共挤出模具内，在复合共挤出模具内实现结合，由复合管坯出口挤出成型为复合管坯，复合管坯在牵引装置作用下经定型定径套进入到真空箱定径，然后经冷却水箱冷却至常温后用切割锯定尺截断；

第三步、复合管坯翻边

将复合管坯套装入钢管，用复合管坯翻边装置的夹具夹持住钢管，带有加热和冷却系统的翻边胎在第一液压油缸的作用下作直向往返运动，将超高分子量聚乙烯内衬层的端部翻边卡入卡槽；

第四步、管道复合成型

将翻好边的半成型矿用耐磨钢塑复合管道放置在复合成型装置支撑架上，调整支撑架上的旋转盘的手柄，在丝杠的作用下，托辊作上下运动对半成品管坯支撑定位；然后启动第二液压油缸进给锁紧半成品管坯，在第二液压油缸夹紧力的作用下，压盘可以相对于球面盘作相对的夹角运动，使半成品管坯端面密封牢固；当达到6-8Mpa液压锁紧力后，第二液压油缸保压，半成品管坯通过定位销和左、右支座定位，并保持在同一水平线上，在第二液压油缸和耐高温橡胶板作用下，端面实现密封；半成品管坯定位后，启动气泵对管内充气压；当达到0.8-1.1Mpa的预定压力后，关闭气泵，实现管内正气压恒定；其后，把感应加热圈的上加热圈和下加热圈套装在半成品管坯外表面，装上连接套，对感应加热圈内通入冷却水；接着，同时启动电机和感应加热圈，电机通过传动轮、导向轮带动导轨在底板上作匀速直线运动，半成品管坯匀速通过感应加热圈，感应加热圈对半成品管坯表面进行加温，调整运行速度和加热频率，使半成品管坯表面达到170℃-220℃；当加热至5-9分钟后，关闭电机和感应加热圈，启动冷却装置对管材表面水冷却，排出管内气体，启动第二液压油缸卸压，即制备出成型的矿用耐磨钢塑复合管道。

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