CN102615833A - 聚乙烯缠绕结构壁管整体式复合成型设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚乙烯缠绕结构壁管整体式复合成型设备。解决了现有生产设备中制品单一，综合利用率较差的缺陷，包括相互独立的主扭旋送进单元、成型单元和承口单元并依次由转动轴串连成一体结构；转动轴的两端分别连接有固定圆盘和可转动圆盘；主扭旋送进单元包括绕主轴呈圆周布置的若干滚轴，与转动轴对应的滚轴套置在转动轴随转动轴同步转动；成型单元包括圆筒及套置在转动轴上支撑圆筒内壁的支撑架；承口单元包括承口模具及套置在转动轴支撑承口模具内壁的支撑架。设置主扭旋送进单元后，可以生产不同长度规格的缠绕结构壁管，不受成型单元的长度的限制，同时可将成型单元的长度缩短，从而提高设备利用率，降低设备整体的成本。

Description

聚乙烯缠绕结构壁管整体式复合成型设备

技术领域

本发明涉及一种管材成型设备，尤其是一种成本较低并不受长度限制的聚乙烯缠绕结构壁管整体式复合成型设备。

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。

分析目前国内各生产企业的生产设备情况，其技术瓶颈在于管材复合成型时的成型机构单一化，只能生产某一种结构的缠绕管，而且不能在线一次性解决承插口的生产成型问题，生产工艺存在一定的薄弱处。使得设备的维护及模具的成本较高。为适应不同种类规格的产品生产，需要多种配套的模具，而且模具的数量成倍才能完成管材不间断加工，造成投入成本高居不下，也制约了国内该行业的发展。

发明内容

本发明解决了现有生产设备中制品单一，综合利用率较差的缺陷，提供一种聚乙烯缠绕结构壁管整体式复合成型设备，丰富制品种类，设备利用率较高。

本发明还解决了现有设备生产的管材承插口不能在线一次性成型，需要多次组合成型的缺陷，提供一种聚乙烯缠绕结构壁管整体式复合成型设备，承口与插口在线一次性成型，提高成型效率。

本发明还解决了现有设备中的模具只能单一生产一种产品，且使用寿命较短，造成较高的生产成本，还会降低生产线的产量的缺陷，提供一种聚乙烯缠绕结构壁管整体式复合成型设备，能生产多种规格的产品，使用寿命较长，并能降低生产成本，降低能耗。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种聚乙烯结构壁管整体式复合成型设备，包括设置在主轴上的可旋转的成型部件及能沿着主轴轴线移动的挤出机，成型部件包括主扭旋送进单元、成型单元和承口单元，主扭旋送进单元、成型单元和承口单元之间相互独立并依次由与动力单元相连的转动轴串连成一体结构，转动轴与主轴相平行；转动轴的两端分别连接有固定圆盘和可转动圆盘，固定圆盘处于主扭旋送进单元的一侧，可转动圆盘处于承口单元的一侧；主扭旋送进单元包括绕主轴呈圆周布置并串联成一体的若干滚轴，与转动轴对应的滚轴套置在转动轴随转动轴同步转动；成型单元包括圆筒及套置在转动轴上支撑圆筒内壁的支撑架；承口单元包括承口模具及套置在转动轴支撑承口模具内壁的支撑架。聚乙烯缠绕结构壁管材，比如克拉管，具有插口、中间管体和承口，插口与承口对接用来连接两克拉管，管材的三个部位需要在成型部件上成型，本设备的各成型部件长度都较短，组合后整体的长度也较短，且各成型部件之间相互独立，都能从主轴上拆卸，单独的成型部件体积小，重量轻，在搬运的时候比较方便，占用的空间较小；为实现自动化，在短的成型设备上加工长的管材，管材需要在成型部件外轴向移动，主钮旋送进单元具有扭摆的功能，扭摆后使得主钮旋送进笼上的滚轴相对主轴的轴线发生偏转，滚轴转动过程中，已成型的管材受到轴向的分力，管材沿着主轴轴线前进，使得要成型的部位始终处于成型单元上，保证成型的质量满足要求；管材可以在成型部件外轴向移动，扩展了成型设备的加工产品的种类，可以生产各种长度的管材，而不用给一种长度的管材准备一支成型滚筒，降低了生产成本；主扭旋送进单元的扭摆由转动轴的摆动来实现，可转动圆盘相对固定圆盘转动一个角度的时候，主扭旋送进单元的滚轴就相对主轴偏转一个角度；转动轴贯穿成型设备的两端，使得转动轴成为支撑成型部件的支撑件，同时转动轴自身转动又称为主扭旋送进单元的滚轴转动的动力来源，简化了结构；成型单元为管材成型的主要加工部位，聚乙烯缠绕在圆筒外壁，缠绕过程中圆筒不断转动。

作为优选，转动轴为两根，两根转动轴相对主轴间隔180°布置。两根转动对称来支撑成型部件，支撑比较稳定，根据具体的需要也可以增加转动轴的数量。

作为优选，固定圆盘固定在主轴上，固定圆盘的盘面圆周上设置有球形座，转动轴的端部设置有球头，球头嵌入到球形座内；可转动圆盘的圆周上设置有供转动轴穿过的通孔。球头与球形座相配合，方便转动轴相对主轴偏转，转动轴穿过可转动圆盘上的通孔，可转动圆盘相对主轴旋转，从而带动转动轴偏转。

作为优选，通孔的两端为弧形，通孔朝向承口单元的一端的弧形的长度大于通孔另一端弧形的长度，两弧形端部之间的连线与主轴的轴线之间夹角为0-10°。可转动圆盘具有一定的厚度，为防止干涉转动轴偏转，通孔要留出转动轴偏转需要的空间；或者可转动圆盘上的通孔的直径大于转动轴的外径，按照转动轴偏转的角度来确定通孔与转动轴之间的间隙。

作为优选，成型单元内部和承口单元内部的支撑架均为弧形结构，支撑架的中间部位套置在转动轴上。支撑架支撑成型单元的圆筒或承口单元的承口模具，支撑架为弧形主要是与圆筒或承口模具的内壁相吻合，防止支撑外缘发生转动，造成圆筒或承口模具的外形发生变化。

作为优选，支撑架共四组，处于主轴同一侧的两组支撑架之间通过连接件连成一体，支撑架上铰接有固定轴承，固定轴承的外圈抵接在圆筒的内壁或者承口模具的内壁。处于主轴两侧的两组支撑架形成一个圆形的支撑面，支撑架上铰接固定轴承，也就是在该支撑面上设置固定轴承，圆筒内壁或承口模具内壁转动过程中承受滚动摩擦，摩擦阻力小。

作为优选，主扭旋送进单元的滚轴的两端各设置有保持架，各滚轴之间通过传动链连接成一体。保持架用于将滚轴固定并形成一个圆柱形。

作为优选，成型单元与承口单元之间设置有副扭旋送进单元，副扭旋送进单元与主扭旋送进单元为相同的结构，副扭旋送进单元按照主扭旋送进单元与转动轴之间的连接方式与转动轴相连接。副扭旋送进单元可以将管材的起始缠绕端放置到成型单元上，副扭旋送进单元首先发生作用，将缠绕后的管材轴向转移到主扭旋送进单元上再由主钮旋送进单元发生作用，同时将缠绕的部位重新转移到成型单元处，保证缠绕过程中缠绕材料始终处于一个较高的温度保持熔融状态。

作为优选，成型单元和承口单元内部设置有加热装置，所述的加热装置为热风加热装置。加热装置主要是保证黏结时聚乙烯处在一定的高温状态，防止聚乙烯由于冷却而影响两结构单元的黏结强度和黏结稳定性。

作为优选，热风加热装置包括热风管及设置于圆筒内的与热风管相连的吹风管，吹风管上设置有若干吹风口，吹风口朝向圆筒的内壁或者承口模具的内壁。热风加热比较方便，热风从吹风口直接吹向圆筒的内壁或承口模具的内壁。

本发明的有益效果是：设置主扭旋送进单元后，可以生产不同长度规格的缠绕结构壁管，不受成型单元的长度的限制，同时可将成型单元的长度缩短，从而丰富产品种类，提高设备利用率，降低设备整体的成本；各成型单元相互独立，互不干涉，从而可以延长设备的使用寿命。

附图说明

图1是本发明一种结构示意图；

图2是本发明一种主扭旋送进单元的结构示意图；

图3是本发明一种成型单元的结构示意图；

图4是本发明一种圆筒的结构示意图；

图5是本发明一种支撑架的结构示意图；

图6是本发明一种可转动圆盘的结构示意图；

图7是本发明图6所示可转动圆盘的侧视图；

图中：1、固定圆盘，2、主扭旋送进单元，3、主轴，4、转动轴，5、成型单元，6、热风加热装置，7、副扭旋送进单元，8、承口单元，9、可转动圆盘，10、传动轮，11、承口模具，12、滚轴，13、保持架，14、吹风管，15、支撑架，16、连接件，17、圆筒，18、进风管，19、凸筋，20、导轨，21、固定轴承，22、通孔，23、弧形齿，24、弧槽。

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：一种聚乙烯结构壁管整体式复合成型设备（参见附图1），包括设置在主轴3上的可旋转的成型部件及能沿着主轴轴线移动的挤出机。主轴为中空的圆管，主轴的一端为方形结构。成型部件包括依次排列的主扭旋送进单元2、成型单元5、副扭旋送进单元7和承口单元8，各成型部件之间相互独立并间隔一个间隙。主扭旋送进单元、成型单元、副扭旋送进单元和承口单元依次由两根转动轴4串连成一体结构，转动轴与主轴相平行，两根转动轴相对主轴间隔180°对称设置，转动轴的端部固定有传动轮10。

转动轴的两端分别连接有固定圆盘1和可转动圆盘9，固定圆盘处于主扭旋送进单元的一侧并固定于主轴上，可转动圆盘处于承口单元的一侧并套置在主轴上。固定圆盘的盘面圆周上设置有球形座，转动轴的端部设置有球头，球头嵌入到球形座内（图中未示出）。可转动圆盘（参见附图6附图7）的中间固定有轴套，轴套中心设置有与主轴的外径相适配的轴孔。可转动圆盘的圆周上设置有供转动轴穿过的通孔22，通孔的两端为弧形，通孔朝向承口单元的一端的弧形的长度大于通孔另一端弧形的长度，两弧形端部之间的连线与主轴的轴线之间夹角为0-10°。可转动圆盘上短弧形通孔端所在的盘面上设置有弧形齿23，弧形齿与轴套同心，弧形齿的圆心角为15°。可转动圆盘的盘面上设置有贯通圆筒的弧槽24，弧槽的圆心角为20°，弧槽的位置与通孔的位置相错开。

主扭旋送进单元与副扭旋送进单元为相同的结构，均包括围绕主轴呈圆周布置的若干滚轴12，滚轴的两端通过保持架13固定（参见附图2）。滚轴的两端为球头结构，保持架上设置有若干球形座，球头与球形座相配合。所有滚轴与转动轴之间通过传动链连接成一体，转动轴旋转通过传动链带动滚轴同步旋转。

成型单元5（参见附图3）包括圆筒17（参见附图4）及套置在转动轴上支撑圆筒内壁的支撑架15（参见附图5），承口单元8包括承口模具11及套置在转动轴上支撑承口模具内壁的支撑架15。成型单元和承口单元的支撑架采用相同结构，只是根据不同的支撑内径改变支撑架的外径。支撑架共四组，处于主轴同一侧的两组支撑架之间通过连接件16连成一体，支撑架上铰接有固定轴承21，固定轴承的外圈抵接在圆筒的内壁或者承口模具的内壁。支撑架为弧形结构，支撑架的中间部位套置在转动轴上。圆筒或承口模具的内壁上固定有四道截面为梯形的凸筋19，每两道凸筋组成一道导轨20，固定轴承的外圈卡入到导轨内。

成型单元内部和承口单元内部设置有套置在主轴上的热风加热装置6，热风加热装置包括轴套、径向固定在轴套外表的轴辐及固定在轴辐上的吹风管14，吹风管上设置有若干朝向圆筒内壁或承口模具对比的吹风口，吹风管还连接固定有进风管18，热风管从可转动圆盘上的弧槽穿过，沿主轴轴向延伸与进风管对接。

以生产克拉管为例，在主轴的固定圆盘的一端上套置有机械支撑手，该机械支撑手用于支撑加工好的管材的内壁。首先在成型单元的圆筒部位利用HDPE热熔融片层叠加搭接出管材的插口部位，在满足厚度要求后，HDPE热熔融片层通过挤出机的位置平移连续不断地移动缠绕到副扭旋送进单元部位，转动轴开始旋转，同时可转动圆盘也同时转动一个角度，副扭旋送进单元开始送进和旋转已缠绕好的管插口，挤出机挤出的内部套有预制作好的加强用PP软管的热熔融HDPE园管开始挤出跟进，并在管体外面缠绕叠加到管壁内层热熔融片层上，形成缠绕叠加复合管壁结构，后退挤出机位置，使的管材HDPE内片层的相互缠绕叠加和外螺旋HDPE园管的缠绕复合叠加位置回复到成型单元部位，此时主扭旋送进单元同步送进和旋转。同时，当管材插口部位离开主扭旋送进单元时，机械支撑手的支撑手外推顶住管材插口内壁处，并随管材插口端一起平移。待缠绕到管材所需的定长长度后，可转动园盘扭正位置回复到转动轴与主轴平行的状态，主扭旋送进单元撤消送进力输送，使管材处于只转不进的工作状态。挤出机同步开始平移缠绕经过副扭旋送进单元部位，并要进入到承口单元部位，挤出机移动的同时切断HDPE圆管的挤出，用热HDPE熔融片层缠绕叠加到承口模具外部形成管材的承口部位。待整支管材加工完毕，整个成型设备连同管材一起进入下一工位，同时继续让主扭旋送进单元和副钮旋送进单元处于转动工作状态。待管材冷却后，进行修整，修整完备后，可转动圆盘扭转角度，恢复主扭旋送进单元和副扭旋送进单元的送进力并让管材脱出成型设备，在承口的内壁安装电阻丝，加工完成。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳方案，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 (10)

1. 一种聚乙烯结构壁管整体式复合成型设备，包括设置在主轴上的可旋转的成型部件及能沿着主轴轴线移动的挤出机，其特征在于成型部件包括主扭旋送进单元、成型单元和承口单元，主扭旋送进单元、成型单元和承口单元之间相互独立并依次由与动力单元相连的转动轴串连成一体结构，转动轴与主轴相平行；转动轴的两端分别连接有固定圆盘和可转动圆盘，固定圆盘处于主扭旋送进单元的一侧，可转动圆盘处于承口单元的一侧；主扭旋送进单元包括绕主轴呈圆周布置并串联成一体的若干滚轴，与转动轴对应的滚轴套置在转动轴随转动轴同步转动；成型单元包括圆筒及套置在转动轴上支撑圆筒内壁的支撑架；承口单元包括承口模具及套置在转动轴上支撑承口模具内壁的支撑架。

2.根据权利要求1所述的聚乙烯结构壁管整体式复合成型设备，其特征在于转动轴为两根，两根转动轴相对主轴间隔180°布置。

3.根据权利要求1所述的聚乙烯结构壁管整体式复合成型设备，其特征在于固定圆盘固定在主轴上，固定圆盘的盘面圆周上设置有球形座，转动轴的端部设置有球头，球头嵌入到球形座内；可转动圆盘的圆周上设置有供转动轴穿过的通孔。

4.根据权利要求3所述的聚乙烯结构壁管整体式复合成型设备，其特征在于通孔的两端为弧形，通孔朝向承口单元的一端的弧形的长度大于通孔另一端弧形的长度，两弧形端部之间的连线与主轴的轴线之间夹角为0-10°。

5.根据权利要求1所述的聚乙烯结构壁管整体式复合成型设备，其特征在于成型单元内部和承口单元内部的支撑架均为弧形结构，支撑架的中间部位套置在转动轴上。

6.根据权利要求5所述的聚乙烯结构壁管整体式复合成型设备，其特征在于支撑架共四组，处于主轴同一侧的两组支撑架之间通过连接件连成一体，支撑架上铰接有固定轴承，固定轴承的外圈抵接在圆筒的内壁或者承口模具的内壁。

7.根据权利要求1所述的聚乙烯结构壁管整体式复合成型设备，其特征在于主扭旋送进单元的滚轴的两端各设置有保持架，各滚轴之间通过传动链连接成一体。

8.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的聚乙烯结构壁管整体式复合成型设备，其特征在于成型单元与承口单元之间设置有副扭旋送进单元，副扭旋送进单元与主扭旋送进单元为相同的结构，副扭旋送进单元按照主扭旋送进单元与转动轴之间的连接方式与转动轴相连接。

9.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的聚乙烯结构壁管整体式复合成型设备，其特征在于成型单元和承口单元内部设置有加热装置，所述的加热装置为热风加热装置。

10.根据权利要求9所述的聚乙烯结构壁管整体式复合成型设备，其特征在于热风加热装置包括热风管及设置于圆筒内的与热风管相连的吹风管，吹风管上设置有若干吹风口，吹风口朝向圆筒的内壁或者承口模具的内壁。

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