CN102632621B - 一种矿用束管生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用束管生产线，属于生产矿井用束管技术领域，其包括单管挤出机、冷却用水箱和束管包覆机，单管挤出机的芯模自出料端至进料端呈圆锥形；芯模与口模间形成的第一进料腔自进料端至出料端逐渐减小；水箱前端的真空水箱内安装管状的成型模具，其管壁上开设有透水槽；束管包覆机包括进料管和包覆模具，包覆模具中内模的外壁上开设进料槽，进料管连通进料槽，外模和内模间形成的第二进料腔自进料管侧开始向另一侧逐渐增大。该束管生产线增大了第一进料腔的出料压力，提升了生产效率；加设的真空水箱预防了单管的变形，并加快了单管的冷却速度；第二进料腔实现了出料均匀，避免了束管生产中束管壁厚不均匀、易出现皱褶的现象。

Description

一种矿用束管生产线

技术领域

本发明属于矿井用束管制造技术领域，具体涉及一种矿用束管生产线。

背景技术

近年来，随着矿井安全防范意识的增强，火灾自燃束管监测系统已逐渐广泛的应用于煤炭行业，其工作原理是通过束管把井下各监测点的样品气抽取到检测室，在管理工作站的控制下，通过控制柜自动切换气路，对样品气进行检测，通过气体变化趋势图、三角爆炸分析原理分析可能的自燃爆炸危险程度，实现对井下火灾自燃、爆炸的预警，避免事故发生。这就需要大量具有防燃烧、防静电的煤矿专用聚乙烯束管，给束管的生产带来市场先机。

目前尚没有专门用于煤矿用聚乙烯束管的生产设备，而是借用矿用聚乙烯管材生产设备，矿用聚乙烯管材直径大、臂厚，而煤矿用聚乙烯束管直径小、臂薄。在单管成型的过程中经常出现粗细不均，壁厚不均，中间断线等问题，在由多条单管组合成束管时出现包覆不均匀，容易造成束管成型后粗细不均匀，外层聚乙烯包层鼓包，空洞等现象，严重制约了矿用束管的生产质量，并且每分钟只能生产四米单管，生产率低下。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种矿用束管生产线，能够提高矿用束管的成型质量和生产率。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：设计一种矿用束管生产线，包括单管挤出机、冷却成型设备和束管包覆机，冷却成型设备包括水箱，其特征在于：

单管挤出机中设置的芯模自出料端至进料端呈圆锥形；芯模上套装口模，芯模与口模间形成第一进料腔，第一进料腔的轴向空间自进料端至出料端逐渐减小；

水箱的前端加设真空水箱，真空水箱内安装成型模具，成型模具呈管状，成型模具的管壁上开设有两个以上的透水槽，透水槽为径向槽、且沿轴向呈交错状均匀分布；真空水箱上设置进水管和出水管，出水管的管口位于成型模具的上方，真空水箱的进管口外侧安装冷却环，冷却环中通有循环水；

束管包覆机包括进料管和包覆模具，包覆模具包括内模和套装在内模上的外模，内模的外壁上开设进料槽，进料管连通进料槽，外模和内模间形成第二进料腔，第二进料腔的径向空间自进料管侧开始向另一侧逐渐增大，使第二进料腔的横截面呈偏心的圆环形。

优选的，真空水箱和水箱中设有两个以上的单管托轮。

优选的，冷却成型设备的后端设置可调式缠绕机，可调式缠绕机包括电机、变频器和控制装置，控制装置调节控制变频器的电源输出，变频器的电源输出联接电机。

优选的，控制装置为电位器，电位器的两端分别联接变频器的直流电源端和地端，电位器的中间抽头联接变频器的变频控制端。

优选的，冷却成型设备和可调式缠绕机之间加设牵引机，牵引机中设有四对牵引滚轮。

优选的，还包括检漏仪，检漏仪包括空气压缩机和高压气罐，空气压缩机与高压气罐相连通，高压气罐的输出口上设置减压阀和压力表。

优选的，高压气罐的输出口连通气体分配器，气体分配器的各输出口上分别设置压力表和电磁阀，各电磁阀分别通过各自的开关接通工作电源，电磁阀两端并接电源指示灯。

优选的，还包括线盘支架和单管导向架，单管导向架位于线盘支架和束管包覆机之间，单管导向架包括导向板，导向板中开设两个以上的导向孔。

优选的，在束管包覆机和单管导向架之间设置无纺布包覆机，无纺布包覆机上设有两个导向臂。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、芯模自出料端至进料端呈圆锥形，芯模与口模间形成的第一进料腔自进料端至出料端逐渐减小，增大了第一进料腔的出料压力，提高了单管挤出机的出管速度，从而提升其生产效率；

加设的真空水箱预防了未冷却成型的单管发生变形，并且单管从成型模具的内腔中穿过成型，使所生产出的单管粗细均匀，同时真空水箱中的水从透水槽中进入成型模具的内腔，随单管一同流出，加快了单管的冷却速度；

束管包覆机中外模和内模间形成的第二进料腔呈偏心的圆环形，自进料管侧开始向另一侧逐渐增大，由于进料管侧的出料压力大，此处的料腔小，增大了走料阻力；而远离进料管的另一侧，出料压力小，此处的料腔大，走料阻力小，使内模周边的压力均衡，出料均匀，避免了束管生产中束管壁厚不均匀、易出现皱褶的现象。

2、真空水箱上设置进水管和出水管，出水管的管口位于成型模具的上方，使真空水箱中的水循环起来，进一步加快单管的冷却速度，并且保持其水位不变，维持该真空水箱的真空环境；真空水箱的进管口外侧安装冷却环，冷却环中通有循环水，使刚被挤出的单管实现快速的初步冷却。

3、真空水箱和水箱中设有两个以上的单管托轮，避免单管受重力作用而变形，保证了单管输送的流畅性；透水槽为径向槽、且沿轴向呈交错状均匀分布，加大了水的循环量，使单管能够快速、均匀冷却。

4、冷却成型设备的后端设置了可调式缠绕机，在完成单管自动缠绕的同时，实现了缠绕机的转速可调，能够与单管挤出机的出管的速度相一致，避免了由于缠绕半径的增大、对单管的牵引力增大而致使单管壁厚不均的弊端。

5、控制装置为电位器，降低了可调式缠绕机的成本，简化了控制装置的结构，提高其可靠性，并有效的节约了电能。

6、冷却成型设备和可调式缠绕机之间加设了牵引机，可根据单管直径的大小，灵活的调节其牵引力，改变单管的出管速度，使单管的壁厚与管径相适应，节约原材料。

7、检漏仪可使高压气罐的输出口联接待检单管的一端，而将单管的另一端堵塞，通过高压气罐向单管中压气，观察压力表的数值变化情况即可判断出此单管是否漏气，提高了单管检测的速度和准确率；代替了人工检测，节省了人力、物力。

8、高压气罐的输出口连通气体分配器，气体分配器的各输出口上分别设置压力表和电磁阀，实现了多管同时检测，提高了单管的检测效率；各电磁阀分别通过各自的开关接通工作电源，电磁阀两端并接电源指示灯，能够直观的显示气体分配器的各输出口的工作状况，使工作人员一目了然。

9、线盘支架的使用使各线盘实现了立体存放，缩小了束管生产时各单管线盘的占用空间；单管导向架则限定了各单管的方向，使各单管排布均匀，从而保证所生产出的束管粗细均匀、整齐美观。

10、在束管包覆机和单管导向架之间设置无纺布包覆机，使各单管在加工成束管之前先进行无纺布包覆，一方面进一步确保了各单管排布均匀，另一方面防止了束管外皮直接包覆在单管外，避免了对单管的损坏，提高了束管质量；无纺布包覆机上设有两个导向臂，调节无纺布的张力和转速，使无纺布缠绕的松紧度一致，匝间距离均匀。

附图说明

图1是本发明的整体结构框图；

图2是单管挤出机用模具结构示意图；

图3是冷却成型设备结构示意图；

图4是成型模具结构示意图；

图5是可调式缠绕机的系统框图；

图6是可调式缠绕机的电气原理图

图7是检漏仪的电气原理图；

图8是检漏仪的气路结构框图；

图9是束管包覆机用模具结构示意图；

图10是图9中A-A向剖视图。

图中标记：1、单管挤出机；11、口模；12、芯模；13、第一进料腔；2、冷却成型设备；21、真空水箱；22、水箱；23、进水管；24、成型模具；25、出水管；26、冷却环；27、透水槽；3、牵引机；4、可调式缠绕机；41、变频器；42、电机；43、变速箱；5、检漏仪；51、空气压缩机；52、高压气罐；53、减压阀；54、总压力表；55、气体分配器；56、电磁阀；57、压力表；58、电源指示灯；59、工作电源；6、线盘支架；7、单管导向架；8、无纺布包覆机；9、束管包覆机；91、外模；92、内模；93、第二进料腔；94、进料槽；95、进料管；96、束管腔。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明中，将原料端定义为前端，而将成品端定义为后端。

本发明包含单管生产设备和束管包覆设备两大部分，如图1、2所示，单管挤出机1位于生产线的最前端，单管挤出机1中设有芯模12，芯模12自出料端至进料端呈圆锥形，芯模12上套装口模11，芯模12与口模11间形成第一进料腔13，第一进料腔13的轴向空间自进料端至出料端逐渐减小，进料方向如图2中箭头方向一致，增大了第一进料腔13的出料压力，提高了单管挤出机1的出管速度，从而提升其生产效率。

单管挤出机1的后端设置冷却成型设备2，如图3、4所示，冷却成型设备2包括真空水箱21和位于其后端的水箱22，真空水箱21预防了未冷却成型的单管发生变形。真空水箱21内安装成型模具24，成型模具24呈管状，成型模具24的管壁上开设有多个径向的透水槽27，各透水槽27沿成型模具24的轴向呈交错排列状均匀分布，使单管从成型模具24的内腔中穿过成型，所生产出的单管粗细均匀，同时真空水箱21中的水从透水槽27中进入成型模具24的内腔，随同单管一并流出，加快了单管的冷却速度。真空水箱21上设有进水管23和出水管25，出水管25的管口位于成型模具24的上方，从进水管23中注入冷水，经过热交换的水从出水管25中溢出，使真空水箱21中的水循环起来，进一步加快了单管的冷却速度，并且保持其水位不变，维持该真空水箱21内的真空环境。真空水箱21的进管口外侧安装冷却环26，冷却环26中通有循环水，使刚被单管挤出机1挤出的单管实现快速的初步冷却。真空水箱21中安装有两个单管托轮，水箱22中安装三个单管托轮，避免单管受自身重力作用而变形，并保证了单管输送的流畅性。

冷却成型设备2的后端设置牵引机3，牵引机3中设有四对牵引滚轮，可根据单管直径的大小，灵活的调节其牵引力，改变单管的出管速度，使单管的壁厚与管径相适应，节约原材料。

牵引机3的后端设置可调式缠绕机4，如图5、6所示，电位器R的两端分别联接变频器41的直流电源端V和地端GND，电位器R的中间抽头联接变频器41的变频控制端VRF，调节控制变频器41的电源频率，变频器41的电源输出联接电机42，电机42通过变速箱43带动线盘辊轴转动。在完成单管自动缠绕的同时，实现了缠绕机的转速可调，能够与单管挤出机1的出管的速度相一致，避免了由于缠绕半径的增大、对单管的牵引力增大而致使单管壁厚不均的弊端。控制装置采用电位器R，降低了可调式缠绕机4的成本，简化了控制装置的结构，提高其可靠性，并有效的节约了电能。

单管生产完毕后，需要对单管进行质检，检验是否存有漏气点，本发明中此项工作由检漏仪5完成。如图7、8所示，空气压缩机51与高压气罐52相连通，高压气罐52的输出口上设置减压阀53和总压力表54，可使高压气罐52的输出口联接待检单管的一端，而将单管的另一端堵塞，通过高压气罐52向单管中压气，观察总压力表54的数值变化情况即可判断出此单管是否漏气，提高了单管检测的速度和准确率；代替了人工检测，节省了人力、物力。高压气罐52的输出口联接一进六出的气体分配器55，气体分配器55的六个输出口上分别设有压力表57和电磁阀56，实现了六根单管同时检测，提高了单管的检测效率；各个电磁阀56分别通过各自的开关接通24V的工作电源59，实现了每个输出口的单独控制；电磁阀56两端并接电源指示灯58，能够直观的显示气体分配器55的各输出口的工作状况，使工作人员一目了然，使用起来更加方便、直观。

检漏仪5除质检单管外，还可以放于各矿井的检测室内，由于矿井内环境比较复杂，布置于其中的束管有可能被作业等情况破坏，需要定期检测各路束管的完整性；束管在采集矿内气体的同时吸入部分灰尘，需要对束管定期进行清洗，使用时，将束管位于矿井内的一端堵塞，通过高压气罐52向内压气，然后突然将堵塞端打开，借助束管内气体的快速释放而形成的气流将灰尘吹出，达到清洗束管的目的，实现检漏仪5的检测、清洗两用功能。

上述属于单管生产设备，在单管生产完毕后，进入由几根单管一块被包覆成束管的操作，先将各单管线盘挂装在线盘支架6中，线盘支架6的使用使各线盘实现了立体存放，缩小了束管生产时各单管线盘的占用空间。

线盘支架6的后端设置单管导向架7，单管导向架7设有导向板，导向板中均匀开设十八个导向孔，限定了各单管的方向，使各单管排布均匀，从而保证所生产出的束管粗细均匀、整齐美观。

单管导向架7的后端设置无纺布包覆机8，使各单管在加工成束管之前先进行无纺布包覆，一方面进一步确保了各单管排布均匀，另一方面防止了束管外皮直接包覆在单管外，避免了对单管的损坏，提高了束管质量；无纺布包覆机8上设有两个导向臂，调节无纺布的张力和转速，使无纺布缠绕的松紧度一致，匝间距离均匀。

无纺布包覆机8的后端设置束管包覆机9，如图9、10所示，束管包覆机9中设置进料管95和包覆模具，包覆模具包括内模92和套装在内模92上的外模91，内模92中开有束管腔96，其外壁上开设进料槽94，进料管95从一侧连通进料槽94，外模91和内模92间形成第二进料腔93，第二进料腔93的径向空间自进料管95侧开始向另一侧逐渐增大，使第二进料腔93的横截面呈偏心的圆环形，由于进料管95侧的出料压力大，此处的料腔小，增大了走料阻力；而远离进料管95的另一侧，出料压力小，此处的料腔大，走料阻力小，使内模92周边的压力均衡，出料均匀，避免了束管生产中束管壁厚不均匀、易出现皱褶的现象。

下面以八芯束管为例，对本发明的工作原理和工作过程阐述如下：

把具有防燃烧、防静电的聚乙烯混合原料放入多级加热温控箱中加热，由单管挤出机1挤出形成管状线材，经冷却成型设备2冷却定形后到达牵引机3，在牵引机3的牵引力的作用下，根据单管的管径大小，实现牵引速度与管壁厚度的易控，然后将市电接入变频器41的输入电源，变频器41的输出电源接通电机42，电机42通过变速箱43带动线盘辊轴转动，单管开始缠绕在线盘辊轴的外周，随着线盘上束管的逐渐增加，线盘的外径也逐渐增加，同时调节电位器中间抽头的位置，改变变频器41的变频控制端输入值，降低变频器41的电源频率，减慢电机42的转速，从而使此束管缠绕机的转速与束管生产设备的速度一致，最终完成束管的缠绕，如此缠绕出的线盘排线整齐，并且节约了电能。

待生产完八个单管线盘后，一并进入质检程序，气体分配器55的六个或者部分输出口各自密封联接一根单管，堵塞单管的另一端，依次按下电源开关Q1、Q2和Q3，使空气压缩机51和工作电源59接通交流电AC，进入工作状态，将空气储备在高压气罐52中，然后按下连接有单管的输出口的电源开关，对应输出口的电磁阀56得电开通，并且电源指示灯58亮，说明该路输出口处于工作状态；加压后的空气经气体分配器55被压入所连接的单管中，通过观察对应的压力表57的变化情况，如果压力表57的数值基本恒定，则说明单管的气密性良好，如果压力表57的数值下降较快，则说明该单管存在漏气点。

检测后的单管线盘挂装在线盘支架6中，八根单管穿过导向架中的八个导向孔，经无纺布包覆后进入内模92中的束管腔96，单管的前进方向如图9中箭头方向一致，束管包覆机9中加热的原料经进料管95从一侧输送给内模92上的进料槽94，原料继而沿着内模92的外壁进入第二进料腔93，并在第二进料腔93的挤压下均匀的包覆在八根单管的外面，形成八芯束管成品。

使用本发明生产矿用束管，提高了生产速率，由原来的每分钟只能生产四米单管，改为现在的每分钟能够生产十二米单管；提高了产品质量，成品率由原来的90%提高到98%；降低劳动强度，由原来每班九人，减少到现在的每班三个人。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种矿用束管生产线，包括单管挤出机、冷却成型设备和束管包覆机，冷却成型设备包括水箱，其特征在于：

单管挤出机中设置的芯模自出料端至进料端呈圆锥形；芯模上套装口模，芯模与口模间形成第一进料腔，第一进料腔的轴向空间自进料端至出料端逐渐减小；

水箱的前端加设真空水箱，真空水箱内安装成型模具，成型模具呈管状，成型模具的管壁上开设有两个以上的透水槽，透水槽为径向槽、且沿轴向呈交错状均匀分布；真空水箱上设置进水管和出水管，出水管的管口位于成型模具的上方，真空水箱的进管口外侧安装冷却环，冷却环中通有循环水；

束管包覆机包括进料管和包覆模具，包覆模具包括内模和套装在内模上的外模，内模的外壁上开设进料槽，进料管连通进料槽，外模和内模间形成第二进料腔，第二进料腔的径向空间自进料管侧开始向另一侧逐渐增大，使第二进料腔的横截面呈偏心的圆环形。

2.按照权利要求1所述的一种矿用束管生产线，其特征在于：真空水箱和水箱中设有两个以上的单管托轮。

3.按照权利要求1或2所述的一种矿用束管生产线，其特征在于：冷却成型设备的后端设置可调式缠绕机，可调式缠绕机包括电机、变频器和控制装置，控制装置调节控制变频器的电源输出，变频器的电源输出联接电机。

4.按照权利要求3所述的一种矿用束管生产线，其特征在于：控制装置为电位器，电位器的两端分别联接变频器的直流电源端和地端，电位器的中间抽头联接变频器的变频控制端。

5.按照权利要求3所述的一种矿用束管生产线，其特征在于：冷却成型设备和可调式缠绕机之间加设牵引机，牵引机中设有四对牵引滚轮。

6.按照权利要求1或2所述的一种矿用束管生产线，其特征在于：还包括检漏仪，检漏仪包括空气压缩机和高压气罐，空气压缩机与高压气罐相连通，高压气罐的输出口上设置减压阀和总压力表。

7.按照权利要求6所述的一种矿用束管生产线，其特征在于：高压气罐的输出口连通气体分配器，气体分配器的各输出口上分别设置压力表和电磁阀，各电磁阀分别通过各自的开关接通工作电源，电磁阀两端并接电源指示灯。

8.按照权利要求1或2所述的一种矿用束管生产线，其特征在于：还包括线盘支架和单管导向架，单管导向架位于线盘支架和束管包覆机之间，单管导向架包括导向板，导向板中开设两个以上的导向孔。

9.按照权利要求8所述的一种矿用束管生产线，其特征在于：在束管包覆机和单管导向架之间设置无纺布包覆机，无纺布包覆机上设有两个导向臂。

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