CN102555200B - 聚乙烯缠绕结构壁管承口成型模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚乙烯缠绕结构壁管承口成型模具。解决了现有技术中承口模具段与螺旋段为一体结构，需要整体加热造成较大能耗的缺陷，包括外壁光滑的承口圆筒，承口圆筒的外壁形状与待加工的聚乙烯缠绕结构壁管的承口部位的内壁形状相适配，承口圆筒可自由转动地套置在支撑架上，承口圆筒内部设置有对承口圆筒内壁进行加热的加热装置。承口圆筒自由转动，可以利用本模具制作出各类缠绕结构壁管承口；独立转动不用驱动，降低驱动使用的能耗；独立加热，降低整体加热需要的能耗。

Description

聚乙烯缠绕结构壁管承口成型模具

技术领域

本发明涉及一种结构壁管承口复合成型模具，尤其是一种独立旋转并独立加热以降低能耗的聚乙烯缠绕结构壁管承口成型模具。

背景技术

高密度聚乙烯（HDPE）缠绕结构壁管材是目前国内外都已经普遍使用的雨、污排水管，该类管材由于采用了不同的结构壁设计形式，具备节约原材料、高环刚度、长使用年限、质量稳定可靠、连接方便、密闭性好等优势，因此具有强大的市场潜力。

结构壁管材种类较多，尺寸规格各不相同，各不同种类的结构壁管材采用各不相同的生产设备。设备制品比较单一，设备综合利用性能较差，且无潜力可挖，性价比差。

目前国内缠绕波纹管和中空壁缠绕管的生产设备已经非常成熟，但都具备单一性且只能生产管材母体，承插式连接的承插口需要二次加工成型，现行设备无潜力可发挥。

目前国内B型带螺旋加强肋和承插口的缠绕结构壁管（克拉管）的生产设备与成型工艺均参考国外设备，各不同规格需要配置整体内胀式实壁园筒模具，模具只能单一生产，不仅价格昂贵，而且有一定的使用寿命，整个生产线的产量还不高，能耗非常大。

中国专利局于2008年4月9日公告了一份CN100380040C号专利，名称为共挤热缠绕结构壁管材、加工方法及模具，由塑料带作为基层在模具芯管上螺旋热缠绕粘结成型，最终成型后的缠绕结构壁管具有统一的内径，管的端部没有形成插接的承口结构，因此整个模具芯管只能生产缠绕结构壁管的螺旋段部分，无法直接加工承口部位。

现有的聚乙烯缠绕结构壁管使用的模具芯管带有承口模具段，该承口模具段与螺旋段为一体结构，因此加热的时候是整体加热，造成热能浪费，能耗较大，而且旋转的时候也是同步旋转，需要加大的驱动力，也会造成较大的能耗。

发明内容

本发明解决了现有技术中承口模具段与螺旋段为一体结构，需要整体加热造成较大能耗的缺陷，提供一种独立加热的聚乙烯缠绕结构壁管承口成型模具，能根据实际工作状态进行加热，降低能耗。

本发明还解决了现有技术中承口模具与螺旋段为一体结构，同步驱动旋转，需要较大驱动力也会造成较大能耗的缺陷，提供一种独立自由旋转的聚乙烯缠绕结构壁管承口成型模具，不用驱动力，降低能耗。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种聚乙烯缠绕结构壁管承口成型模具，包括外壁光滑的承口圆筒，承口圆筒的外壁形状与待加工的聚乙烯缠绕结构壁管的承口部位的内壁形状相适配，承口圆筒可自由转动地套置在支撑架上，承口圆筒内部设置有对承口圆筒内壁进行加热的加热装置。承口圆筒外壁的形状与承口部位的内壁形状相适配，使得承口圆筒独立于缠绕结构壁管螺旋段的外部，承口圆筒在加工外螺旋段后再投入使用，且承口圆筒能自由转动，不用驱动，因此可以节省较多的驱动能源，降低能耗；加热装置对承口圆筒单独进行加热，加热装置不用与螺旋段的加工模具同时加热，节省加热能源，降低能耗；加热装置只对承口圆筒进行加热，加热的面积较小，承口圆筒的长度也比较短，因此不会发生严重的变形，也不会在管材脱模时产生困难；承口圆筒还能与加工螺旋段的模具任意搭配组合，完成缠绕结构壁管的承口部位的加工，不用螺旋段的加工模具增设加工承口的模具部位，可以缩短螺旋段加工模具的长度，也方便整体模具的运输。

作为优选，承口圆筒包括锥形部、连接在锥形部小径端的小圆柱部和连接在锥形部大径端的大圆柱部，小圆柱部的外径与缠绕结构壁管的内壁直径相对应，大圆柱部的外径与缠绕结构壁管端部的插口端的外径相对应。小圆柱部作为缠绕结构壁管螺旋段的搭接部位的加工模具，锥形部作为螺旋段与承口段之间过渡部位的加工模具，大圆柱部完成承口部位的加工，大圆柱部的外径要满足缠绕结构壁管的插口端能插入到承口端形成配合。

作为优选，所述的支撑架包括可套置在主轴上的圆盘及与圆盘相平行并由连接杆连接的支撑圆环，承口圆筒与支撑圆环之间设置有轴向限位部件。承口圆筒由支撑架支撑，承口圆筒与支撑架之间可以是滑动摩擦，为降低承口圆筒转动阻力，在承口圆筒内壁与支撑架之间设置轴承或者滚柱形成滚动摩擦；轴向限位部件限定了承口圆筒的轴向位移，防止承口圆筒与支撑架相脱离；支撑圆环为封闭的环状结构，圆盘与支撑圆环之间通过连接杆连接，圆盘套置在主轴上确保支撑圆环的中心与主轴的轴线相重合，支撑圆环支撑承口圆筒，使得承口圆筒的轴线与主轴的轴线相重合。

作为优选，支撑圆环的外周上设置有插槽，插槽内设置有弹簧压紧机构，弹簧压紧机构上铰接有轴承；承口圆筒的内壁的两端位置固定有与轴承的外圈相配合的导轨，导轨成为所述的轴向限位部件。轴承通过弹簧压紧机构与支撑架相连接，使得轴承的外圈形成的支撑面的直径能收放，收的时候支撑面的直径小于导轨的内径，方便承口圆筒套置到支撑架上，放的时候支撑面的直径大于承口圆筒的大圆柱部的内径，使得支撑架产生足够的支撑力支撑承口圆筒。

作为优选，弹簧压紧机构包括带座杆的轴承铰接座、套置在座杆上的弹簧及套置在弹簧外的座套；轴承铰接在轴承铰接座上，轴承的外圈突出到轴承铰接座外，座套嵌入到插槽内。压缩弹簧压紧机构能调整轴承外圈形成的圆的直径，轴承由弹簧压紧机构压紧在圆筒内壁的导轨面上。

作为优选，支撑圆环的内壁上固定有四个带连接孔的杆座，杆座呈90°间隔布置，连接杆的端部固定到连接孔内。连接杆与杆座相固定，保证支撑圆环的中心与主轴的轴线重合。

作为优选，圆盘的中间固定有轴套，轴套中心设置有与主轴相配合的轴孔；圆盘的盘面上均布有四个间隔90°对称的杆孔，盘面上固定有与杆孔相通的杆套，连接杆的端部穿过杆孔插入到杆套内。

第一种加热方案：所述的加热装置为热风加热装置，热风加热装置包括与承口圆筒内壁相临的热风环，热风环内壁固定有杆座，杆座上设置有连接孔，热风环上连接有热风进管，热风环朝向承口圆筒内壁的一侧表面与承口圆筒内壁之间留有间隙，该表面上均匀设置有若干吹风口。热风从热风进管进入到热风环，并从热风环的吹风口吹出，对承口圆筒内壁进行加热；承口圆筒的长度较短，加热的面积也较小，简化加热装置的结构，节省加热的成本。

第二种加热方案：所述的加热装置为电加热装置，电加热装置包括固定于承口圆筒内壁的电加热板，所有电加热板相互并联，并联后两端位置引出二极固定输电电刷，承口圆筒内的支撑架上对应输电电刷的位置处固定有封闭的环形电刷座，输电电刷与环形电刷座相配合。使用电加热装置，加热比较方便，直接通电即可，而且可自由设定温度以保持承口模具的恒温。

作为优选，承口圆筒内壁的电加热板为多块结构，每一块电加热板为弧形状，电加热板与电加热板之间间隔相等弧长均布在承口圆筒内壁。电加热板为多块结构，电加热板之间相互隔开，给电加热板变形提供余量，防止电加热板受热变形造成承口圆筒变形。

本发明的有益效果是：承口圆筒自由转动，可以利用本模具制作出各类缠绕结构壁管承口；独立转动不用驱动，降低驱动使用的能耗；独立加热，降低整体加热需要的能耗；与缠绕结构壁管的螺旋段的模具相分离，只在加工承口时投入使用，能耗降低，并可以与现有的螺旋段加工模具配合使用用于在线加工承口，提高加工效率，成型也比较方便、快捷。

附图说明

图1是本发明一种结构示意图；

图2是本发明一种承口圆筒的剖视图；

图3是本发明一种支撑圆环的结构示意图；

图4是本发明一种支撑圆环的组装结构示意图；

图5是本发明一种弹簧压紧机构的结构示意图；

图6是本发明图5所示结构中座套的俯视图；

图7是本发明一种热风环的结构示意图；

图8是本发明图7所示热风环的侧视图；

图9是本发明一种圆盘的结构示意图；

图10是本发明图9所示圆盘的侧视图；

图11是本发明另一种结构示意图；

图12是本发明图11中所示承口圆筒的轴向视图；

图13是本发明图11所示支撑圆环的组装结构示意图；

图14是本发明一种使用结构示意图；

图15是本发明另一种使用结构示意图；

图中：1、承口圆筒，2、热风加热装置，3、轴承，4、圆盘，5、连接杆，6、支撑圆环，7、小圆柱部，8、锥形部，9、大圆柱部，10、凸筋，11、插槽，12、杆座，13、连接孔，14、转轴，15、轴承铰接座，16、座杆，17、顶板，18、弹簧，19、座套，20、底板，21、座杆插销，22、插板，23、座杆孔，24、热风环，25、热风进管，26、杆孔，27、杆套，28、轴套，29、风管孔，30、轴孔，31、电加热板，32、环形电刷座，33、输电电刷，34、主轴，35、钮旋送进装置，36、螺旋段，37、承口段，38、支撑手，39座套管。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：一种聚乙烯缠绕结构壁管承口成型模具（参见附图1），包括外壁光滑的承口圆筒1、支撑承口圆筒的支撑架及设置于承口圆筒内的热风加热装置2。

承口圆筒（参见附图2）的外壁形状与待加工的聚乙烯缠绕结构壁管的承口部位的内壁形状相适配，承口圆筒包括锥形部8、连接在锥形部小径端的小圆柱部7和连接在锥形部大径端的大圆柱部9，小圆柱部的外径与缠绕结构壁管的内壁直径相对应，大圆柱部的外径与缠绕结构壁管端部的插口端的外径相对应。承口圆筒的大圆柱部的内壁的两端各固定有两道环形的凸筋10，凸筋的截面呈梯形，两道凸筋组成了导轨，导轨成为承口圆筒的轴向限位部件。

支撑架（参见附图3附图4）包括套置在主轴上的圆盘4及与圆盘相平行并由连接杆5连接的支撑圆环6，支撑圆环的外周上连接有弹簧压紧机构，弹簧压紧结构上铰接有轴承3，轴承的外圈与承口圆筒内壁的导轨相抵接。支撑圆环的外周上设置有插槽11，插槽的中间为圆形，圆形的两侧为矩形，矩形与圆形沿着支撑圆环的周向布置。支撑圆环的内壁上固定有四个带连接孔13的杆座12，杆座呈90°间隔布置。一个支撑架配两个支撑圆环，连接杆穿过其中一个支撑圆环内壁的杆座并将端部固定到另一个支撑圆环内壁的杆座的连接孔内，两支撑圆环相互平行。热风加热装置处于两支撑圆环之间对承口圆筒的大圆柱部的内壁进行加热。圆盘（参见附图9附图10）的中间固定有轴套28，轴套中心设置有与主轴相配合的轴孔30；圆盘的盘面上均布有四个间隔90°对称的杆孔26，盘面上固定有与杆孔相通的杆套27，杆套呈T形状，杆套的大径端与圆盘的盘面相固定，连接杆的另一端部穿过杆孔插入到杆套内。

弹簧压紧机构（参见附图5附图6）包括带座杆16的轴承铰接座15、套置在座杆上的弹簧18及套置在弹簧外的与插槽相配合的座套19。座套具有能插入到插槽圆形内的座套管39，座套管的两端固定有插板22，插板与插槽的矩形相配。座套管的一端固定有底板20，底板的中间设置有供座杆穿过的座杆孔23，座杆穿过座杆孔的端部固定有座杆插销21，座杆插销的长度大于座杆孔的直径。座杆上固定有顶板17，顶板的外径与座套管的内径相配。弹簧套置于座杆上顶板与座杆插销之间，弹簧处于座套管内，顶板与座杆插销之间的距离小于弹簧的自由长度。轴承铰接座呈U形，座杆固定于U形的底部，U形的开口部固定有转轴14，转轴上固定套置有轴承3，轴承的外圈超出轴承铰接座的端部。自由状态下轴承外圈组成的外沿直径大于承口圆筒大圆柱部的内径，弹簧压紧机构的内压距离大于承口圆筒内壁的导轨的高度。

热风加热装置（参见附图7附图8）包括与承口圆筒内壁相临的热风环24，热风环内壁固定有杆座12，杆座上设置有连接孔13，热风环上连接有90°弯折的热风进管25，热风环的外径小于承口圆筒大圆柱部的内径使得热风环朝向承口圆筒内壁的一侧表面与承口圆筒内壁之间留有间隙，该表面上均匀设置有若干吹风口。连接杆穿过杆座上的连接孔并与杆座相固定，热风环处于两支撑圆环之间。

实施例2：一种聚乙烯缠绕结构壁管承口成型模具（参见附图11），承口圆筒内部设置有电加热装置，电加热装置包括多块间隔固定于承口圆筒大圆柱部内壁的电加热板31，每一块电加热板为弧形状（参见附图12），电加热板与电加热板之间间隔相等弧长。所有电加热板相互并联，并联后在两端位置引出二极并固定输电电刷33，承口圆筒内的两支撑圆环上对应输电电刷的位置处固定有封闭的环形电刷座32，两支撑圆环上的环形电刷座相对（参见附图13），输电电刷与环形电刷座相配合。其余结构参照实施例1。

本承口成型模具配合钮旋送进装置35生产克拉管为例（参见附图14），圆盘套置主轴34上，在生产完克拉管螺旋段管体后，钮旋送进装置停止送进，只保持旋转力，通过挤出机的平移，将挤出缠绕的位置逐渐平移到承口模具的位置。缠绕承口前热风加热装置对承口圆筒内壁预加热，保持缠绕片材一定的熔融温度。在缠绕过程中承口圆筒在已成型缠绕管材的旋转带动下持续旋转。待整个承口缠绕完毕冷却定型后，开启钮旋送进装置的送进功能，此时管材前进脱离本承口成型模具，完成承口成型工艺，即可进入下一道工序。

本承口成型模具配合支撑手38生产中空壁缠绕管承口为例（参见附图15），圆盘套置在主轴34上，支撑手也套置在主轴上，支撑手的支撑端支撑到中空壁缠绕管的螺旋段36内壁。通过管材的翻管架旋转动力使中空壁缠绕管旋转，用挤出机挤出的HDPE高温熔融片材从螺旋段的端部开始缠绕，控制挤出机的平移，使片材连续缠绕到本承口成型模具的外表，最终完成承口段37的生产。缠绕过程中热风加热装置对承口圆筒内壁加热，保持缠绕片材一定的熔融温度。承口段冷却定型后，将管材脱离本承口成型模具，完成承口成型工艺，即可进入下一道工序。

生产承口段过程中，使用热风加热装置的承口成型模具可以用使用电加热装置的承口成型模具代替。

以上所述的实施例只是本发明的两种较佳方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.一种聚乙烯缠绕结构壁管承口成型模具，包括外壁光滑的承口圆筒(1)，其特征在于承口圆筒的外壁形状与待加工的聚乙烯缠绕结构壁管的承口部位的内壁形状相适配，承口圆筒可自由转动地套置在支撑架上，承口圆筒内部设置有对承口圆筒内壁进行加热的加热装置；所述的支撑架包括可套置在主轴(34)上的圆盘(4)及与圆盘相平行并由连接杆(5)连接的支撑圆环(6)，承口圆筒与支撑圆环之间设置有轴向限位部件；支撑圆环的外周上设置有插槽(11)，插槽内设置有弹簧压紧机构，弹簧压紧机构上铰接有轴承(3)；承口圆筒的内壁的两端位置固定有与轴承的外圈相配合的导轨，导轨成为所述的轴向限位部件。

2.根据权利要求1所述的聚乙烯缠绕结构壁管承口成型模具，其特征在于承口圆筒包括锥形部(8)、连接在锥形部小径端的小圆柱部(7)和连接在锥形部大径端的大圆柱部(9)，小圆柱部的外径与缠绕结构壁管的内壁直径相对应，大圆柱部的外径与缠绕结构壁管端部的插口端的外径相对应。

3.根据权利要求1所述的聚乙烯缠绕结构壁管承口成型模具，其特征在于弹簧压紧机构包括带座杆(16)的轴承铰接座(15)、套置在座杆上的弹簧(18)及套置在弹簧外的座套(19)；轴承铰接在轴承铰接座上，轴承的外圈突出到轴承铰接座外，座套嵌入到插槽内。

4.根据权利要求1所述的聚乙烯缠绕结构壁管承口成型模具，其特征在于支撑圆环的内壁上固定有四个带连接孔(13)的杆座(12)，杆座呈90°间隔布置，连接杆的端部固定到连接孔内。

5.根据权利要求1所述的聚乙烯缠绕结构壁管承口成型模具，其特征在于圆盘的中间固定有轴套(28)，轴套中心设置有与主轴相配合的轴孔(30)；圆盘的盘面上均布有四个间隔90°对称的杆孔(26)，盘面上固定有与杆孔相通的杆套(27)，连接杆的端部穿过杆孔插入到杆套内。

6.根据权利要求1或2所述的聚乙烯缠绕结构壁管承口成型模具，其特征在于所述的加热装置为热风加热装置，热风加热装置包括与承口圆筒内壁相临的热风环(24)，热风环内壁固定有杆座，杆座上设置有连接孔，热风环上连接有热风进管(25)，热风环朝向承口圆筒内壁的一侧表面与承口圆筒内壁之间留有间隙，该表面上均匀设置有若干吹风口。

7.根据权利要求1或2所述的聚乙烯缠绕结构壁管承口成型模具，其特征在于所述的加热装置为电加热装置，电加热装置包括固定于承口圆筒内壁的电加热板(31)，所有电加热板相互并联，并联后两端位置引出二极固定输电电刷(33)，承口圆筒内的支撑架上对应输电电刷的位置处固定有封闭的环形电刷座(32)，输电电刷与环形电刷座相配合。

8.根据权利要求7所述的聚乙烯缠绕结构壁管承口成型模具，其特征在于承口圆筒内壁的电加热板为多块结构，每一块电加热板为弧形状，电加热板与电加热板之间间隔相等弧长均布在承口圆筒内壁。