CN104149355A - 一种保温管一步法成型工艺 - Google Patents

Abstract

一种保温管一步法成型工艺，首先对钢管的外表面进行中频加热处理；随后钢管在输送装置的作用下进入塑料挤出机的机头处的中心孔，当钢管从中心孔的另一侧伸出塑料挤出机的距离达到设计长度后，塑料挤出机挤出外护层，外护层同轴环绕钢管并与钢管同步匀速向前运动，对外护层的内表面进行电晕处理；电晕处理后的外护层与钢管同步行进过程中，高压发泡机的枪管向外护层与钢管之间的空腔注入发泡原液，发泡原液随即发泡形成保温层。本发明通过增加电晕处理、中频加热处理，增加了外护层与保温层之间的附着力，确保保温层的成型密度均匀，实现了保温管的三位一体的紧密结构。

Description

一种保温管一步法成型工艺

技术领域

本发明涉及一种预制的绝热管道的成型工艺，具体的说是一种生产保温管的一步法成型工艺。

背景技术

保温管是绝热管道的简称，用于液体、气体及其他介质的输送，在石油、化工、航天、军事、集中供热、中央空调、市政等管道的绝热保温工程均有广泛应用。

通常，保温管从内向外分为三层结构，

第一层：工作钢管层，简称钢管。钢管根据客户设计和要求一般选用无缝钢管、螺旋钢管和直缝钢管。钢管表面经过抛丸除锈工艺处理后，达到相关标准的要求。

第二层：聚氨酯保温层，简称保温层。保温层包覆在钢管层的外表面，生产中由高压发泡机发泡制成。

第三层：高密度聚乙烯保护层，简称外护层或外护管。通常是具有一定壁厚的黑色或黄色聚乙烯塑料管材。其作用一是保护保温层免遭机械硬物破坏，二是防腐、防水。

一步法成型保温管现有的生产工艺是：预处理过的钢管由输送装置托送向前，从塑料挤出机的一侧穿入机头处的中心孔，之后从另一侧伸出塑料挤出机。当钢管伸出塑料挤出机的距离达到设计长度后，塑料挤出机内的塑料原料挤出形成外护层。外护层以保留一定间隙的形式围裹在钢管外侧，与钢管同步匀速向前运动。在外护层与钢管同步行进过程中，高压发泡机的枪管向外护层与钢管之间的空腔内注入硬质聚氨酯泡沫塑料原液，原液随即发泡成型，在外护层与钢管之间发泡形成保温层，俗称的“管中管发泡”。该工艺是在同一步骤同步形成保温管，因此称一步法成型。

现有的一步法成型工艺比较简单，但是存在一定缺点：1. 实际生产中，受环境温度影响，保温层泡沫密度不均匀，钢管表面附近的保温层不能有效发泡，可能产生一层硬皮，浪费原料，影响钢管与保温层的结合性及保温效果。2. 保温层是通过聚醚多元醇和异氰酸酯混合后发生化学反应形成。其中异氰酸酯对空气中的水分很敏感，在异氰酸酯预聚体的储存中，空气中的水分及容器壁附着的水分会使异氰酸酯基含量降低，使预聚体粘度变大甚至凝胶。由于生产中使用加料泵注料，发生凝胶将直接不定期破坏异氰酸酯的加料泵，导致无法正常生产。3. 实际使用中，受热胀冷缩作用，外护层与保温层容易脱离，发生“脱壳”现象。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种不易脱壳的保温管一步法成型工艺。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种保温管一步法成型工艺，所述保温管包括由内向外逐层设置的钢管、保温层、外护层，改进后，所述一步法成型工艺包括以下步骤：

步骤A. 钢管在输送装置的作用下进入塑料挤出机的机头处的中心孔，当钢管从中心孔另一侧的出料端伸出塑料挤出机的距离达到设计长度后，塑料挤出机的出料端挤出外护层，外护层同轴环绕钢管并与钢管同步匀速向前运动；

步骤B. 在外护层向前运动的过程中，对外护层的内表面进行电晕处理；进行电晕处理的装置包括内电极、外电极、高压电源，内电极支撑设置在外护层的内表面，外电极包覆在外护层的外表面；

步骤C. 由高压发泡机的枪管向经步骤B电晕处理后的外护层与钢管之间的空腔注入发泡原液，发泡原液随即发泡形成保温层。

上述保温管一步法成型工艺，所述步骤B中，塑料挤出机的机头处设置与外护层的内径对应的定径套，定径套伸出塑料挤出机的出料端一侧设置内电极，内电极包括贴敷在定径套外环面的铜丝网，铜丝网通过一穿过定径套内环的高压导线连接高压电源的正极；定径套的上方设置外电极，外电极为浇敷在外护层上的水，外电极的下方设置水箱，水箱的底部通过高压导线连接到高压电源的负极。

上述保温管一步法成型工艺，所述铜丝网为80～100目的丝网，高压导线外侧包裹聚四氟管绝缘层。

上述保温管一步法成型工艺，所述塑料挤出机的出料端固定有防止外电极的水浸入机头的吸水材料，吸水材料的中心开设与外护层的外径对应的中心孔。

上述保温管一步法成型工艺，所述步骤B中，所述内电极包括支撑架和密排均布的刷毛电极，支撑架设置与钢管的外径对应的中心孔，密排均布的刷毛电极呈环状、沿径向紧密连接在支撑架的外环上，每根刷毛电极的端部均伸出外环的外侧，密排均布的刷毛电极伸出外环外侧所形成的轨迹与外护管的内径匹配；

所述外电极为环套在外护管外表面的环状金属电极，所述环状金属电极连接到高压电源的负极，所述密排均布的刷毛电极连接到高压电源的正极。

上述保温管一步法成型工艺，所述环状金属电极通过基座予以固定，所述支撑架通过拉线固定在机头处。

上述保温管一步法成型工艺，所述步骤A中，在钢管进入塑料挤出机之前对钢管的外表面进行中频加热处理，进行中频加热处理的装置包括中频电源、中频加热线圈、传感器和控制器，所述中频电源的额定功率为600kW，中频电源连接预设在钢管的外表面的中频加热线圈，传感器设置在中频加热处理后的钢管的一侧，传感器、中频电源均与控制器连接。

上述保温管一步法成型工艺，所述步骤C中，保温层的发泡原液包括异氰酸酯，盛装异氰酸酯的原料桶设置气压注料桶盖，气压注料桶盖包括桶盖本体、设置在桶盖本体上的注气管和出料管，注气管连通到原料桶的桶口处，出料管伸入原料桶的底部。

上述保温管一步法成型工艺，所述注气管上设置减压阀，出料管上设置过滤器，所述桶盖本体与原料桶的结合处、桶盖本体与注气管和出料管之间设置密封圈。

上述保温管一步法成型工艺，所述桶盖本体与原料桶制作为一体结构，注气管的内径大于出料管的外径，出料管连接原料桶的一端套装在注气管内，出料管的另一端通过一分离器与注气管分离，分离出注气管的出料管上设置过滤器。

本发明在采用上述技术方案后，具有如下技术进步的效果：

本发明在一步法成型制作保温管的过程中，对外护层进行电晕处理，其原理是利用高频高电压在外护层的内表面电击产生低温等离子体，使产生游离基反应而使聚合物发生交联，外护层的内表面变粗糙，附着能力得到增强，从而提高外护层与保温层的结合性，有效防止脱壳现象的发生。

本发明将电晕的正极巧妙的设计安装在定径套内，负极用水和高压导线返回电晕配电柜，安全有效的保障产品质量。而对于较大直径型号的保温管，则由内嵌的支撑架设置内毛刷电极作为正极、固定的环状金属电极设置为负极，受外护层作用力的影响较小，工作稳定可靠。

本发明对推进中的钢管进行中频加热处理，加热后生产出来的保温层泡沫密度均匀一致，也不发生硬皮现象，提高了保温效果，减少了原料浪费。

本发明考虑异氰酸酯受水分影响较大的特殊性，设计带气压注料桶盖的原料桶，向原料桶里加气压，通过气压把原料桶里的原液直接注入设备容器里，结构简单，不再使用机械方式注料，避免了泵堵塞现象。

本发明通过在一步法成型过程中增加电晕处理、中频加热处理，大大增加了外护层与保温层之间的附着力，确保保温层的成型密度均匀，从而实现了保温管的三位一体的紧密结构。

附图说明

图1是实施例1的主要结构示意图；

图2是实施例1的原料桶的结构示意图；

图3是实施例2的结构示意图；

图4是图3的右视图；

图5是实施例3的原料桶的结构示意图。

图中各标号表示为：1、塑料挤出机的机头，2、外护层，21、环状金属电极，22、内毛刷电极，221、刷毛电极，222、支撑架，23、支撑轮，24、拉线，3、吸水材料，4、水管，5、铜丝网，6、定径套，7、钢管，8、枪管，9、水箱，10、原料桶，101、桶体，102、桶盖本体，103、出料管，104、注气管，105、减压阀，106、过滤器，107、滤网，108、密封圈，109、进气嘴，110、出料嘴，111、分离器，11、中频加热线圈，12、混料器，13、高压发泡机。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1

保温管包括由内向外逐层包覆的钢管7、保温层、外护层2。

保温管的一步法成型工艺为：

步骤A. 对钢管7的外表面进行抛丸除锈等预处理，使其满足相关技术要求。预处理后钢管7在托辊的输送下向前行进。当钢管7运行到靠近塑料挤出机的设定位置时，对钢管7的外表面进行中频加热处理。

使用额定功率600kV、进线电压380V、进线电流960A的中频电源对钢管7进行中频加热处理，所使用的装置还包括中频加热线圈11、传感器和控制器。所述中频加热线圈11设置若干组，每组中频加热线圈11均连接中频电源，若干组中频加热线圈11间隔缠绕在钢管7的外表面。所述传感器为红外线测温枪，测温枪固定安装在进行中频加热处理后的钢管的一侧。控制器连接传感器、中频电源。传感器测量进行中频加热处理后的钢管的温度，将该温度值反馈到控制器，控制器根据设定温度（控制钢管的温度约30℃）与测量温度的差值，调整中频电源的输出值和/或连接的中频加热线圈11的组数，从而保证达到对钢管进行的中频加热处理的设定目标。

步骤B. 进行中频加热处理后的钢管7继续向前运动，从塑料挤出机的一侧进入塑料挤出机的机头1处的中心孔，并从中心孔的另一侧（即塑料挤出机的出料端）伸出塑料挤出机。当钢管7伸出塑料挤出机出料端的距离达到设计长度后，塑料挤出机内的塑料原料从出料端挤出形成外护层2。挤出的外护层2与钢管7同轴布置，外护层2环绕在钢管7外侧，并与铜管7之间留有一定空腔。当挤出的外护层2达到设定长度值时，对外护层2的内表面进行电晕处理。

对外护层2进行电晕处理的装置包括高压电源、内电极、外电极。高压电源的电压为20～25kV、频率为16～23Hz的直流电源，内电极支撑设置在外护层的内表面，外电极包覆在外护层的外表面。

本实施例中的内电极通过一个定径套6设置在外护层2的内表面，外电极为冲刷在外护层2外表面的水。具体的，如图1所示，在塑料挤出机的机头1处设置一根定径套6，定径套6为带中心通孔的环柱状结构，定径套6的外环径与外护层2的内径对应。定径套6保证外护层沿定径套顺利前行，同时定径套6对外护层具有一定的支撑作用。此外，定径套6还设置水套夹层，作为冷却套使用。定径套6的一部分穿设在塑料挤出机的机头处的中心孔内，另一部分伸出塑料挤出机，并且伸出端对应在外护层成型的一侧。

内电极设置在定径套6伸出塑料挤出机的一侧，内电极主要包括一个80～100目的铜丝网5。铜丝网5贴敷环绕在定径套6伸出塑料挤出机的远端的外环面上，铜丝网5上连接高压导线，高压导线外侧包裹聚四氟管绝缘层，并从定径套6远离塑料挤出机的端部穿入定径套6的内环，之后从定径套6的另一端伸出，最终连接到高压电源的正极。

外电极设置在定径套6的上方，外电极为通过水管4浇敷在外护层上的水，外电极的下方设置水箱9，水箱9的底部连接包裹聚四氟管绝缘层的高压导线，高压导线的另一端连接到高压电源的负极。

在靠近塑料挤出机的机头1处固定有防止外电极的水浸入机头的吸水材料3。本实施例中吸水材料3为海绵，海绵的中心开设与外护层的外径对应的中心孔。中心孔的大小以保证外护层顺畅通过海绵的中心，同时还能吸收水分防止水分流入机头处为佳。海绵的中心孔外侧设置金属夹片，夹片通过一根固定螺杆连接在机头处，从而实现海绵的固定。

本实施例进行电晕处理的装置适用于直径范围为32～1420mm的保温管。

步骤C. 电晕处理后的外护层2与钢管7继续同步匀速向前运动，当行进到设定距离时，高压发泡机的枪管8向外护层2与钢管7之间的空腔注入发泡原液，发泡原液随即发泡形成保温层。

如图1所示，本实施例中的枪管8设定在定径套6的内环、钢管7的外侧，并且注液的端部位于定径套6伸出塑料挤出机的远端。保温层的发泡原液为聚醚多元醇和异氰酸酯的化学反应物，生产中，两种原料的原液分别预先盛装在原料桶10内，发泡时两种原料桶共用一个混料器12，混料器12配合原料桶抽出其中一种原液的同时，还借助负压将另一种原料的原液抽出，两种原液在混料器12内充分混合之后，共同进入高压发泡机13后由枪管8喷出。

本实施例将原料桶10设置为带有气压注料桶盖的结构，如图1和图2所示，原料桶10的顶部桶口处设置气压注料桶盖。气压注料桶盖包括桶盖本体102、注气管104和出料管103。注气管104的一端连接气源，另一端穿过桶盖本体102并与桶盖本体102的下端面平齐。为保证原料桶内气压不至于太高，注气管104上设置减压阀105。出料管103的一端穿过桶盖本体102后伸入原料桶10的底部，另一端经过一个混料器12连接到高压发泡机13的进料端。桶盖本体102与原料桶10的结合处、桶盖本体102与注气管104和出料管103之间设置密封圈108。使用时，注气管104连通到原料桶10的桶口处，原料桶10内的原液受气压作用从原料桶10底部进入出料管103，原液进入出料管103后经过混料器12进入高压发泡机13。

实施例2

本实施例与实施例1的不同点在于：所述步骤B中，对外护层进行电晕处理的内电极为一内毛刷电极22，外电极为一环状金属电极21。

具体的，如图3和图4所示，内毛刷电极22包括支撑架222和刷毛电极221，其中，支撑架222由中心环、支撑条和外环组成。所述中心环和外环同心设置，中心环的内径与钢管7的外径匹配，能允许钢管7从中心环内顺利通过，外环的外径略小于外护层的内径，支撑条沿径向均匀连接在中心环和外环之间。若干根刷毛电极221紧密连接在外环上，每根刷毛电极221均沿径向设置，并且刷毛电极221的两端均伸出外环的内外两侧。刷毛电极221伸出外环外侧所形成的轨迹与外护层2的内径匹配，保证刷毛电极221可以接触外护层2，但对外护层2无损伤。内环与外环之间的支撑条上连接一根包裹聚四氟管绝缘层的高压导线，高压导线向行进的相反方向穿过塑料挤出机的中心孔，之后连接高压电源的正极。支撑条或者内环上还连接两根拉线，拉线穿在外护管内侧并固定在机头处，这样可以保证在外护管成型前进过程中，支撑架的位置相对稳定。

所述环状金属电极21为包覆在外护管外表面的环状结构，环状金属电极21为铁质。图4中通过一个基座将环状金属电极21固定在一个位置上，防止环状金属电极受外护管的作用力发生移动。基座可以通过绝缘体与地绝缘。环状金属电极上连接高压导线，高压导线的另一端连接高压电源的负极。

本实施例中对外护层2与铜管7之间的空腔注液的枪管8设置在支撑架222的内环与外环之间，而且应该在枪管8与注液端相对的一端设置支撑件。当为了增加强度，将支撑条设置为金属板时，则在金属板上开设若干与高压导线匹配的过孔。

为了对外护层预冷却，在塑料挤出机的机头处固定一环形水套，水套冷却外护层的同时，还对外护层具有一定支撑作用，同时外护层的下方间隔设置支撑轮23。

实施例3

本实施例与实施例2的区别点在于：所述步骤C中，如图5所示，将气压注料桶盖的桶盖本体102与原料桶10制作为一体结构，并且原料桶10上只连接一个进出口管道，即注气管104。注气管104的内径大于出料管103的外径，将出料管103套装在注气管104内部后，由注气管104与原料桶10连接。注气管104的端部连通在原料桶10顶部的最高处，并且不再向下延伸，出料管103一直延伸到原料桶10的桶体101的底部。在原料桶10的一侧便于人员操作的位置，注气管104由分离器111从一侧开出旁路，旁路上设置减压阀105，旁路的末端设置连接气源的进气嘴109；出料管103则从分离器111的位置伸出。分离后的出料管103的末端设置一出料嘴110，出料嘴110与分离器之间的出料管103上连接到过滤器106，过滤器106内设置滤网108。所述分离器111为设置第一连接口、第二连接口、第三连接口的密闭结构，其中第一连接口连接注气管104设置减压阀105、进气嘴109的管路，第二连接口连接注气管104套装出料管103的管路，出料管103从第二连接口穿过分离器111内部并从第三连接口穿出连接过滤器106。实际使用时，出料管103既可以作为原液流出的管路，也可以作为向原料桶10内注入原液的进料管路。

Claims (10)

1.一种保温管一步法成型工艺，所述保温管包括由内向外逐层设置的钢管（7）、保温层、外护层（2），其特征在于所述一步法成型工艺包括以下步骤：

步骤A. 钢管（7）在输送装置的作用下进入塑料挤出机的机头处的中心孔，当钢管（7）从中心孔另一侧的出料端伸出塑料挤出机的距离达到设计长度后，塑料挤出机的出料端挤出外护层（2），外护层（2）同轴环绕钢管（7）并与钢管（7）同步匀速向前运动；

步骤B. 在外护层（2）向前运动的过程中，对外护层（2）的内表面进行电晕处理；进行电晕处理的装置包括内电极、外电极、高压电源，内电极支撑设置在外护层（2）的内表面，外电极包覆在外护层（2）的外表面；

步骤C. 由高压发泡机的枪管（8）向经步骤B电晕处理后的外护层（2）与钢管（7）之间的空腔注入发泡原液，发泡原液随即发泡形成保温层。

2.根据权利要求１所述的一种保温管一步法成型工艺，其特征在于：所述步骤B中，塑料挤出机的机头处设置与外护层（2）的内径对应的定径套（6），定径套（6）伸出塑料挤出机的出料端一侧设置内电极，内电极包括贴敷在定径套（6）外环面的铜丝网（5），铜丝网（5）通过一穿过定径套内环的高压导线连接高压电源的正极；定径套（6）的上方设置外电极，外电极为浇敷在外护层（2）上的水，外电极的下方设置水箱（9），水箱（9）的底部通过高压导线连接到高压电源的负极。

3.根据权利要求2所述的一种保温管一步法成型工艺，其特征在于：所述铜丝网（5）为80～100目的丝网，高压导线外侧包裹聚四氟管绝缘层。

4.根据权利要求2所述的一种保温管一步法成型工艺，其特征在于：所述塑料挤出机的出料端固定有防止外电极的水浸入机头的吸水材料（3），吸水材料（3）的中心开设与外护层（2）的外径对应的中心孔。

5.根据权利要求4所述的一种保温管一步法成型工艺，其特征在于：所述步骤B中，内电极包括支撑架（222）和密排均布的刷毛电极（221），支撑架（222）设置与钢管（7）的外径对应的中心孔，密排均布的刷毛电极（221）呈环状、沿径向紧密连接在支撑架（222）的外环上，每根刷毛电极（221）的端部均伸出外环的外侧，密排均布的刷毛电极（221）伸出外环外侧所形成的轨迹与外护管（2）的内径匹配；

所述外电极为环套在外护管外表面的环状金属电极（21），所述环状金属电极（21）连接到高压电源的负极，所述密排均布的刷毛电极（221）连接到高压电源的正极。

6.根据权利要求5所述的一种保温管一步法成型工艺，其特征在于：所述环状金属电极（21）通过基座予以固定，所述支撑架（222）通过拉线（24）固定在塑料挤出机上。

7.根据权利要求6所述的一种保温管一步法成型工艺，其特征在于：所述步骤A中，在钢管（7）进入塑料挤出机之前对钢管（7）的外表面进行中频加热处理，进行中频加热处理的装置包括中频电源、中频加热线圈（11）、传感器和控制器，所述中频电源的额定功率为600kW，中频电源连接预设在钢管的外表面的中频加热线圈（11），传感器设置在中频加热处理后的钢管（7）的一侧，传感器、中频电源均与控制器连接。

8.根据权利要求1～7任一项所述的一种保温管一步法成型工艺，其特征在于：所述步骤C中，保温层的发泡原液包括异氰酸酯，盛装异氰酸酯的原料桶（10）设置气压注料桶盖，气压注料桶盖包括桶盖本体（102）、设置在桶盖本体（102）上的注气管（104）和出料管（103），注气管（104）连通到原料桶（10）的桶口处，出料管（103）伸入原料桶（10）的底部。

9.根据权利要求8所述的一种保温管一步法成型工艺，其特征在于：所述注气管（104）上设置减压阀（105），出料管（103）上设置过滤器（106），所述桶盖本体（102）与原料桶（10）的结合处、桶盖本体（102）与注气管（104）和出料管（103）之间设置密封圈（108）。

10.根据权利要求8所述的一种保温管一步法成型工艺，其特征在于：所述桶盖本体（102）与原料桶（10）制作为一体结构，注气管（104）的内径大于出料管（103）的外径，出料管（103）连接原料桶（10）的一端套装在注气管（104）内，出料管（103）的另一端通过一分离器（111）与注气管（104）分离，分离出注气管（104）的出料管（103）上设置过滤器（106）。