CN1036905C - 将波纹管或拱棱管修整成具有光滑外壁的方法 - Google Patents

Abstract

将半刚性的环纹状或螺纹状的拱棱或波纹管修整成具有一光滑的外壁，使拱棱或波纹管穿过一加热了的套筒，以便压扁或压平波纹管的外部异型或者使拱棱管的拱棱弯转，从而形成所述筒管的光滑外壳。用于形成修整过筒管的设备包括：一移动式成型孔道，该孔道用于生产拱棱或波纹管，以及一个位于上述孔道下游的平整套筒，此平整套筒带有一加热器以加热自身从而形成更光滑的筒管外壳。

Description

将波纹管或拱棱管修整成具有光滑外壁的方法

本发明涉及到一种修整由热塑塑料材料制成的刚性或半刚性管，或者刚性或半刚性多壁面塑料管的外形的方法以及一种用于生产上述筒管的方法与设备。

刚性或半刚性塑料管具有多种用途，其中特别是用作电气管线或排泄管，电气管线或排泄管通常埋在地下，因而受到相当的压力。

当塑料管第一次用于上述用途时，一般都具有单一且很厚的光滑壁面以便抗压。

已知带有环纹状或螺纹状波纹的筒管在抗压方面具有优点，这类筒管的生产在公布于1976年9月21日曼弗瑞德。卢克(Man-fred Lupke)的美国专利第3981663号中有所描述并申请保护，上述专利仅仅是众多涉及波纹单壁面塑料管及其产品的专利中的一个典范。

由于包括要有较大强度在内的众多原因，以及由于排泄管内流体流畅无阻塞物，排泄管一般都使用双壁面波纹管，这种筒管的外壁是波纹状的，内壁则是光滑的。这种筒管及其生产的方法与设备在公布于1980年10月7日盖德·卢克(Gerd Lupke)的美国专利第4226580号中有所描述。同样，该专利也仅仅是先有技术中的一个典范。

最近，在类似用途中使用拱棱管变得较为普遍。拱棱管包括一单一的壁面，该壁面上具有环纹状或螺纹状的直立拱棱。这种筒管可以作得有相当的强度，并且，在某些场合下，它要比双壁面波纹管更具优点。公布于1987年12月15日曼弗瑞德·卢克(ManfredLupke)的美国专利第4712993号中所公开的内容就是拱棱管及其一种生产方法的典范。

拱棱管与波纹管的外部形状都是隆起的，这对某些筒管来说会引起相当的不便。例如，带有凸出的拱棱或波纹的大直径拱棱管或波纹管由于拱棱或波纹的巨大摩擦作用而很难在地上拖动。已知上述专利的申请者用模具制作波纹管，例如基本上用模具制作带有稍微扁平凸出状的波纹。这种扁平波纹能够略微减少筒管堆垛与移动中所出现的问题。但是，波纹仍然存在并仍会妨碍顺利地移动与堆垛筒管，而且，扁平波纹还会略微减少波纹管的某些优点，此外，还会在其凹陷处积累污垢和其他碎屑。

这样，就会引起若干问题，首先是强度问题，其次是大直径筒管的方便灵活性问题。每一个问题都能分别由现有技术解决，但是，总起来看，对一个问题的解决却与对另一个问题的解决相矛盾。

一般地说，相对于拱棱管、尤其是相对于通过陡且密集的环纹状或螺纹状拱棱来增加强度的拱棱管而言，上述问题较为突出，相应地，任何移动上的困难也是突出的。此外，拱棱管不具备通过气体夹层而与第一层壳相分离的第二层壳。波纹管中带有的这两种层壳在绝缘方面具有优点，并能在所期望的地方提供附加保护以防止产生筒管泄漏的穿孔。迄今为止，对拱棱管来说，不具备这种绝缘与防穿孔保险的优点。

本发明的发明者已经涉及到了上述问题。

依照本发明，提供了一种用于形成修整过的双壁面热塑塑料的方法，所说的塑料管具有一真正光滑的外表面和一真正光滑的内表面，此方法是使具有一光滑内表面和一带有凸出异型外表面的筒管穿过诸如至少有一个轧辊的轧制装置或穿过一内径与所期望形成的筒管外径相一致的套筒，以便改变上述凸出的异型，所说的异型的直径要大于所期望形成的筒管外径，为了加工上述异型，要对带有异型外表面的上述筒管作充分地加热以便形成直径与所述套筒内径一致的光滑的筒管外表面。上述具有一光滑表面和一异型外表面的筒管可以是双壁面波纹管或者是环纹状或螺纹状拱棱管。当所述之筒管是拱棱管时，该管的每一个拱棱都包括：一个拱棱根部，其直径一般与所要形成的双壁面筒管的直径一致；一个拱棱顶部，该拱棱顶部具有一定的厚度以便形成所要形成的双壁面管的外壁；以及一定的深度，该深度至少与相邻拱棱或螺纹之间的距离一致。

当对所述之具有异型外表面的筒管进行处理时，它首先要穿过加热箱以便软化能够变形。

当上述筒管是双壁面波纹管时，外凸而大于套筒直径的、或由轧辊限定直径的，并因此而大于所需筒管直径的波纹凸脊，其大小应与各凸脊之间空隙的大小相一致，以便形成一连续的光滑外表面。

本发明还包括双壁面管，该管具有一内壁和一外壁，此两壁之间带有环纹状或螺纹状的拱棱或波纹。

本发明亦包括用于形成修整过的双壁面拱棱管的设备，所说的拱棱管具有一光滑的内壁和一外壁，两壁之间带有延伸的拱棱，上述设备包括：一个压挤模，该压挤模含有一个相对于一细长卷筒共轴的细长压挤喷嘴；一个移动式成型模，该模具有与挤压喷嘴相连接的模面，此模用于将来自于压挤喷嘴中的热塑塑料材料的型坯接纳至所述的模面上，以便加工形成在该模面上的半成品单壁面管的外表面，所述模面的轮廓上具有环纹状沟纹，该沟纹具备一定的厚度与深度，以便形成所需要的单壁面管上的直立拱棱，而每一拱棱则包括一个直径通常与所需要的双壁面管直径相一致的拱棱根部，一个具有一定厚度以便形成所需要的双壁面管外壁的拱棱顶部以及至少与相邻的两个所述沟纹之间距离相一致的深度；一个位于所述成型模内的校形塞栓，以便在该塞栓与上述模面之间形成所述之双壁面管；一个位于上述移动式成型模下游的套筒，该套筒用于加工所需要的双壁面管的外壁，此套筒的内径一般与所需要的双壁面管直径一致，并位于与所述成型模同轴的位置上，以便接纳单壁面拱棱管并由此使所述之拱棱顶部弯转成光滑外壁的形状，在这种情况下，从所述移动式成型模中所产生的筒管是相当软化的，从而不必用加热箱就能产生形变。每一个弯转的拱棱顶部都可以并入相邻的位于上游的拱棱根部以便形成一个不间断的外壳，或者，此外壳可以由位于每一弯转部分的顶端与其相邻的拱棱部分之间的沟纹所隔断。

本发明还包括用于制造修整过的双壁面管的设备，所说的双壁面管具有一光滑的内表面和一光滑的外表面，上述设备包括：一个压挤模，该压挤模含有相对于一细长卷筒共轴的第一和第二细长压挤喷嘴，第一喷嘴相对于第二喷嘴也是共轴的，第二喷嘴伸向第一喷嘴之外的下游方向；一个移动式成型模，该模具有与上述压挤喷嘴相连接的模面，此模用于将来自于第一压挤喷嘴中的热塑塑料材料的型坯接纳至所述的模面上，以便加工半成品双壁面波纹管的外壁，上述模面具有一定的形状以便加工具有凹槽与凸出异型的波纹管，上述模也用于在半成器管外壁内接纳来自第二喷嘴中的第二型坯以形成该半成品管的内壁，所述成型模包括使第一型坯偏向所述模面的装置和一个用于加工所述半成品管内壁内表面的校形塞栓；一个用以加工所需要的双壁面管外壁的套筒，此套筒的内径一般与所需要的双壁面管直径相一致，并位于所述成型模下游位置且与该模同轴，以便接纳半成品管并由此使其外廓变成光滑的外壁。而且，从该成型模中所产生的筒管是相当软化的，从而不必用加热箱就能产生形变。

当然，所述之移动式成型模可以是任何适用的类型，例如，可以是具有链接在一起的模具体的双轨孔道或单轨孔道。

无论是所处理的筒管是通过加热箱软化的，还是修整来自一移动式成型模内的软化筒管，依照本发明，都可提供一种冷却箱，以使该修整过的筒管冷却。

本发明的实施例将以有关附图为例予以说明，在附图中：

图1是依照本发明用于形成双壁面拱棱管的设备的概略图；

图2是图1所示之设备的放大的模具体的详细图；

图3是依照本发明筒管的纵剖概略图；

图4是形成于成型模内的半成品单壁面管在加工形成其外壁之前的纵剖概略图；

图5、图6及图7是显示由图3所示的单壁面管形成双壁面管步骤的图解概略图；

图8显示了所形成的双壁面管内外壁及拱棱的细节；

图9是依照本发明用于形成双壁面波纹管的设备的概略图；

图10显示了图9所示设备之模具体的细节；

图11是显示波纹变形轮廓以形成光滑壁面波纹管的概略图；

图12是形成于图9所示设备内筒管的概略图；

图13是显示另一种弯转筒管凸出异型的装置的概略图；

图14是具有一光滑外壁的修整过的双壁面拱棱管的概略图，该光滑外壁是间断的。

以下对最佳实施例予以详细说明。

图1所示形成拱棱管58的设备用于从压挤模22向移动成型模12提供压出型材如聚氯乙烯等，该设备包括：一细长的压挤喷嘴14，此喷嘴位于相对于一细长卷筒16共轴位置上；以及一承载件18，此承载件为压出型材限定了环纹状通道20。尽管上述移动式模具被说明为一双轨模具，其实它可以是任何类型便于使用的模具。

卷筒16固定在压挤模22上，以使来自压挤模22压挤通路内的压出型材能够进入环纹状通道内。上述具有环形横截面的压挤通路可以通过卷筒16外表面上的平直通道与环纹状通道20相连接，卷筒的外表面装配有一个压挤模22的镗头。虽然在许多场合下经常使用平直通道，但是，本发明并不排除使用侧部加料的压挤模。

卷筒16可以形成一围绕细长管状承载件18的定型套筒，上述承载件每一端都凸出到卷筒16之外，或者，卷筒16自身亦可象承载件18那样向前延伸。在卷筒16的前部、移动式成型模12的入口处，管状承载件18通过一呈锥形的出口卷筒34的轴孔向前延伸。

出口卷筒34用于将压出型材向外引导至移动式模，此卷筒通过管状承载件18后部的止动件36和一连接在凸进移动式成型模12内的管状承载件18前端的锁定螺帽而定位。在上述螺帽与出口卷筒34之间还有一个用于校正和研磨所形成的筒管内表面的校形塞栓32。

细长的压挤喷嘴14在紧靠压挤模22下游处与该模22相接合，以便对准该压挤模22的一个出口。位于喷嘴14上游端的圆形凸缘38与压挤模22相连接并通过一个用螺栓拧在压挤模22上的环轮固定在应在的位置上。喷嘴14通过一对中螺栓而对准卷筒16的中心。

一漏斗形部件40由位于喷嘴14下游的螺旋部件所支承以便与出口卷筒34共轴，并与出口卷筒34一起为压出型材形成了一个扩散出口通道。该扩散出口通道一般是锥形的。典型的移动式模可以由两个相互配合的模具体48的传送装置构成，在上述两个传送装置的配合操作下，诸模具体共同形成成型孔道。每一模具体上都带有彼此间隔的纹50和凸脊，以便在孔道内形成环纹或螺纹状的沟纹50和凸脊54。每沟纹50都用于制成所形成的半成品管58的一个拱棱，而每一凸脊则用于制成拱棱(或螺旋纹，这要根据具本情况而定)之间的管壁部分。具有相互链接模具体的单轨移动式模具也有上述功能。

如图所示，每一拱棱60及与其对应的沟纹50都包括一根部62、52和一顶部64、54。拱棱的根部62(和沟纹的根部52)具有一定的高度以便限定所需要的双壁面管两层壳之间的距离，拱棱顶部64(与沟纹顶部54)的高度与拱棱60之间的距离相一致，即与沟纹50之间的凸脊的宽度一致。拱棱顶部64可以比拱棱50之间的距离长但不能短于此距离。

在移动式成型模12的下游与该孔道同轴地安放有一套筒70以便接纳形成于此孔道内的筒管。套筒70具有一定的直径以便在使拱棱顶部64弯转而形成所要制作的筒管外壁时允许拱棱根部62从中通过。相应地，套筒70具有一斜面入口73以便使筒管58方便地进入其中，或者，也可为套筒提供一漏斗形入口。如果希望有一定的温度以软化并且合并弯转了的拱棱顶部64，套筒70本身可以被加热。图中示意性地显示了加热箱72，它可以是任何适当类型的加热器。

在操作中，热塑塑料材料的型坯从压挤模22中经过压挤喷嘴14和扩散出口通道被挤压进塞栓32与移动成型模12的沟纹50和凸脊之间的空间内，以便加工一半成品单壁面拱棱管58，例如，如图4所示。拱棱根部62要比位于其上游一侧的拱棱顶部64厚。

半成品单壁面管58或预处理过的筒管进入套筒70的例子如图5、6和7所示。如果筒管是处理过的并预制了波纹或拱棱壳体，就有必要使其充分软化以便变形。为此，提供了一个加热箱72。当筒管从移动式成型模中直接被接收时，提供上述加热箱72是很方便的。当所述筒管进入套筒70时，在该套筒内，环纹状拱棱顶部从图6所示之状态弯转成图7所示之状态。一旦进入套筒70，仅通过每一拱棱根部62与某一特定的与拱棱根部相连的拱棱顶部64之间的完全接合，拱棱顶部就能基本上形成一略带皱纹或波纹的外部管壁。加热箱用于向套筒70充分供热，以便维持拱棱顶部64的适当软化，从而将上述起皱的壁面加工成固化的层壳，并使每一拱棱顶部64的上端连接或粘附于位于其上游的与之紧邻的拱棱根部。套筒70具有一定的长度以便使从该筒70下游端所排出的筒管能充分地放置以保持筒管的形状。然而，如果提供一个制冷箱就会很方便。

当仅要求每一拱棱顶部64的高度足以覆盖拱棱根部62之间的距离时，该高度略大于所需要的最小值是方便的。在拱棱顶部64的高度大于所需要的高度时，每一拱棱顶部的上端将基本上迭盖到相邻的拱棱根部上，如图7中82所示。一旦半成品管全部进入套筒70，这种迭盖将因套筒70的内表面而平滑，从而能够在最终形成之筒管90的内壁86与外壁88之间形成一个小鼓凸84，图8显示了上述筒管90的一个剖面。

图9显示了用于形成双壁面波纹管的设备，所说的波纹管可以由诸如聚丙烯或聚乙烯制成。用于形成半成品双壁面波纹管158外壁127的压出型材，从压挤模经过相对于一第二内部压挤喷嘴126共轴的外部细长压挤喷嘴114，被压挤至移动式模具112中，上述第二内部压挤喷嘴同轴地延伸以便限定一第一环纹状通道120。上述第二内部喷嘴126相对于承载件118共轴以便限定一用于压出型材的第二环纹状通道128。从第一环纹状通道120中经由安装在内部喷嘴126上的出口卷筒134与漏斗形部件140之间的出口通道所产生的压出型材，因气压或因以任何适当方式所形成的真空而偏向于移动式成型孔道，从而形成半成品波纹管158的外壁127。

第二内部喷嘴126向前延伸至喷嘴114之外，并带有一个位于出口卷筒135与漏斗形部件141之间的出口通道。压出型材从内部喷嘴126中产生以便形成半成品管158的光滑内壁125。该光滑内壁的内表面形成在校形塞柱132上。

当从移动式模具112中产生所形成的半成品管158时，该管穿过套筒170，所述套筒能以类似于对套筒70内半成品拱棱管58而言所说的方式而加热自身。此时应提供一个冷却箱175。

从移动式成型模中所产生的半成品管158仍然是热的，这种现象会因残留在波纹中的热气而增强。这样，波纹仍然足够的柔软以产生图11中虚线所示形状的形变。制成半成品管158的材料如聚丙烯、聚乙烯等也会对为连续形变所要保持的波纹软化产生影响。

如果用带有已修整过其侧面的预制波纹管来形成具有光滑内外壁的双层壳管，那么，必须要对上述波纹管充分加热，以使波纹能在其深度上产生形变。

套筒170对波纹管158的作用与套筒70对拱棱管58的作用略有不同。在波纹管158进入套筒170时，直立的波纹160被压扁或变形而不是象拱棱60那样弯转。波纹160内的空间保持不变，但波纹的凸脊161被筒套170压扁或压平以使其在波纹内向下变形，从而导致凸脊的两侧凸进相邻的凹槽163内以填充凹槽的上部开口。形变的轮廓在图11中用虚线标识。

当然，如果需要有一连续的外部光滑表面，凹槽163的宽度和大小应使波纹160上的凸脊161及两侧162充分地产生压平形变从而在最终形成的筒管的直径上跨接有关的凹槽163，这上点是很重要的。

这样，从图11中至少可以看出，波纹160的大小与凸脊161的高度必须能使得当筒管158穿过套筒170时在两侧162形成的鼓凸足以跨接凹槽163。这要根据波纹的特定外形、套筒170的直径以及最终形成的筒管加以选择。正弦波纹是最合适的，或者，其他各种形状的波纹也是适用的。

图11显示了一种典型形状的波纹，此波纹是带有一笠形(倒置宽V形)凸脊161和一凹槽163的波纹，上述凹槽要比波纹160的宽度窄。

凸脊161的倾斜侧161′以最小的阻力进入套筒170的斜面入口171，从而压扁波纹160以使之呈图12或图11中虚线所示的形状以便形成所需要的筒管。

图13显示了能使半成品筒管的异型变形的另一种装置。一个轧辊或两个轧辊最好是三个轧辊辗过筒管凸起的异型，以使之与所期望的筒管直径平齐。对此实施例的概略说明，使用了螺纹状半成品筒管。该筒管对此实施例来说是合适的。但是，应该注意，轧辊也可用于环纹状拱棱筒管或者用于环纹状或螺纹状波纹管。

轧辊74辗压以使筒管形成一最终筒管的直径76(由虚线所标识)。用于安放轧辊轨道的设备可由多种装置构成。

图14是修整过的筒管的示意图，图中筒管的光滑外壳是不连续或间断的。在这种情况下，拱棱顶部64要比拱棱之间的距离短。这种筒管或带有连续不间断外壳的筒管可由一外部套筒77装套，而此套筒则可应用于一十字头模。

Claims (15)

1.一种用于修整异型管以形成具有连续的平滑内表面和平滑外表面的双壁面热塑料管的方法，此方法是使一加热软化了的异型管穿过轧制装置以便将异型改变为与所要形成的、修整过的筒管外径相一致的形状，上述异型管具有光滑的内表面和异型的外表面，此外表面上带有要比所要形成的筒管外径大的突出异型，为了用模具加工所说的异型以便形成外表面与轧制装置直径一致的连续光滑筒管，所述之异型管要充分地加热。

2.如权利要求1中所述之方法，其中，所说的轧制装置是一个套筒，此套筒的内径与所要形成的筒管外径相一致。

3.如权利要求1中所述之方法，其中，所说的轧制装置是一个轧辊，此轧辊用于特所述凸出异型改变为与所要形成的筒管直径相一致的形状。

4.如权利要求1所述之方法，其中，所说的异型管要在一加热箱中加热，此加热箱部分地位于所说装置的上游。

5.如权利要求1所述之方法，其中，所说的修整过的筒管要在一冷却箱中冷却。

6.如权利要求1所述之方法，其中，所说的异型管是拱棱管。

7.如权利要求6所述之方法，其中，所说的拱棱管是环纹状拱棱管。

8.如权利要求6所述之方法，其中，所说的拱棱管是螺纹状拱棱管。

9.如权利要求1所述之方法，其中，所说的异型管是双壁面波纹管。

10.如权利要求6所述之方法，其中，每一拱棱都带有一比拱棱顶部厚的拱棱根部。

11.如权利要求10所述之方法，其中，拱棱根部沿下游方向偏离拱棱顶部。

12.如权利要求6所述之方法，其中，每一拱棱顶部都弯转以并入相邻的位于上游的拱棱根部，从而形成一连续的外壳。

13.如权利要求9所述之方法，其中，异型的凸脊呈倒置的宽y型，并且凹槽的宽度要比所述异型的宽度窄。

14，如权利要求1所述的方法，其中，将热塑塑料材料的管状型坯从一压挤模中经过一细长的压挤喷嘴压挤进一移动式成型模内，上述压挤喷嘴相对于一细长卷筒共轴，而上述成型模则具有与该压挤喷嘴相连接的模面；加工上述模面与位于成型模内校形塞栓之间的材料从而形成一半成品单壁面拱棱管；上述模面的外形带有环形的沟纹，所述沟纹具备一定的厚度与深度，以便加工半成品单壁面管的直立拱棱，每一拱棱包括一个直径一般与所需要的双壁面管直径一致的拱棱根部、一个具有一定厚度以形成所需要的双壁面管外壁的拱棱顶部以及至少与相邻的两个所述沟纹之间距离一致的深度；使半成品单壁面管进入一套筒，该套筒的内径与所需要的双壁面管的直径相一致，并位于与所述成型模共轴的位置上，以便接纳单壁面拱棱管并由此使所述之拱棱顶部弯转成双壁面管的光滑外壁的形状。

15.如权利要求1所述的方法，其中，所述的双壁面管具有光滑的内表面和外表面，将热塑塑料材料的第一和第二管状型坯从一压挤模中经过各细长喷嘴压挤进一移动式成型模，上述诸细长喷嘴相对于一细长卷筒共轴且第一喷嘴相对于第二喷嘴共轴，而第二喷嘴则伸向第一喷嘴之外的下游方向，所述之成型模

具有与诸压挤喷嘴相连的圆型模面；将位于所述模面上的第一型坯加工成半成品双壁面管的外壁，所述的模面具有一定的形状以加工具有凹槽与突出异型的筒管；加工位于加工过的第一型坯与一个用于形成半成品管内壁的校形塞栓之间的第二型坯，使上述半成品管进入一套筒，以便形成所需要的双壁面管的外壁，上述套筒的内径一般与所需要的双壁面管的直径一致，并位于与所述成型模共轴的位置上，以便接纳半成品管并由此使所述之异型弯转成光滑外壁的形状。

Images