CN104822499B - 用于切割热塑性材料管的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于切割由热塑性材料制成的管(2)的设备(1)包括：切割机构(T)，其包括配备盘(3)的工具，盘(3)能绕轴线(X1)旋转并且被配置成允许盘(3)的轴线(X1)绕管(2)的轴线(X2)进行旋转运动并且盘(3)在径向方向上沉入管(2)内；用于盘(3)的润滑机构(L)，其被配置成在盘(3)的面(F1,F2)的至少一部分(P1，P2)上操作，用于在它上面释放预定量的润滑剂以便在切割期间减少在盘(3)与管(2)之间的摩擦。

Description

用于切割热塑性材料管的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于切割热塑性材料诸如聚乙烯或无规聚丙烯(半结晶热塑性材料)管的设备和方法。
本发明针对于涉及切割由热塑性材料诸如聚乙烯或无规聚丙烯制成的管的技术领域，并且特定而言，涉及大直径和很厚壁的管的切割。
背景技术
这种聚乙烯或无规聚丙烯管主要用于特别地在城市和工业设施中分配气体和饮用水。
聚乙烯或无规聚丙烯管在连续挤压线中制成。
在这种生产线中，由螺杆进给呈塑性状态的材料，螺杆在圆筒内侧旋转并且迫使材料通过合适形状和大小的模具，给予材料所希望的圆形形状。
管生产设施，也就是说，挤压线，通常包括机器序列，每个具有特定功能。
位于挤压线端部的这些机器之一是切割装置，切割装置被设计成将管切割为精确预定大小的段。
切割装置通常是自动机器工具，被称作“刀具”，其能在管以恒定速度直线移动时切割管。
刀具包括机械单元，被称作切割单元，其赋予切割工具加工运动。
切割单元安装于托架上，在切割操作期间，托架随着管同步地移动。
托架具有一对钳，这对钳被设计成将管夹持就位。
在切割操作期间，这些钳在挤压管段的分离平面(也被称作切割平面)的上游和下游夹持管。
在切割具有大直径和厚壁的聚乙烯或无规聚丙烯管的相关领域中，可以使用配备锯齿切割工具的刀具，其通过移除材料来执行切割。
如已知那样，移除材料产生削屑，必须提取削屑，因为其妨碍切割区，防止刀具适当操作。
此外，在切割期间产生的削屑污染加工环境并且可能会损坏构成切割单元的部分的其它装置并且可能使得难以或不能执行随后的操作诸如使管的端部密封到彼此或者密封到端部配件接头。
这种类型的刀具的另一缺点在于它们较吵并且产生振动，振动传输到刀具本身的加工零件和框架。
用于热塑性材料制成的管的另一类型的刀具包括圆盘刀，圆盘刀绕其轴线旋转。
盘被驱动绕管轴线旋转。
这种类型的刀具克服了上文提到的切屑的缺点，因为通过分离来完成切割。
然而，发现待切割的管直径越大并且壁越厚，驱动盘绕管轴线旋转所需的扭矩就越高。
因此，对于具有特别大直径和很厚壁的管，驱动盘绕管轴线旋转所需的扭矩极高。
还发现在切割期间在盘刀与管壁之间接触所产生的力特别高并且造成快速盘磨损。
在这个领域中的操作者特别强烈地感觉到需要一种切割机，其允许切割由热塑性材料特别是半结晶热塑性材料诸如聚乙烯或无规聚丙烯制成的管，并且其并不具有上文所提到的缺点。
发明内容
本发明的目的在于满足上文所提到的需要，也就是说，提供一种机器和方法，其允许切割由热塑性材料特别是半结晶热塑性材料(诸如聚乙烯或无规聚丙烯)制成的管，并且其并不具有上文所描述的缺点。
根据本发明，通过一种切割设备和切割方法而实现了这个目的，切割设备和切割方法包括在所附权利要求中一个或多个中提到的技术特征。
附图说明
参考上述目的，本发明的技术特征在下文的权利要求中更清楚地描述，并且参考附图，通过下文的详细描述，本发明的优点更加显然，附图说明了本发明的优选、非限制性示例，并且在附图中：
图1是本发明的切割设备的透视图；
图2是图1的切割设备的透视图，其中某些零件被剖视以更好地示出其它零件；
图3是图的切割设备的透视图，其中某些零件被剖视以更好地示出其它零件；
图4至图8是前面附图的切割设备的相应细节的透视图；
图9是切割设备的透视图，其中某些零件被剖视以更好地示出其它零件；
图10至图13示意性地示出了在相应操作配置的切割设备。
具体实施方式
参考附图，附图标记1表示用于切割由热塑性材料制成的管2的设备。
切割设备1可以有利地用于切割由热塑性材料制成的管2，优选地由半结晶热塑性材料制成的管2。
更优选地，切割设备1可以有利地用于切割由聚乙烯(PE)和无规聚丙烯(PP-R)制成的管2。
设备1也特别适合于切割具有很大直径(大于80cm)和很厚壁(大于9cm)的管2。
设备1包括切割机构T，切割机构T具有工具，工具配备盘3，盘3可绕轴线X1旋转并且切割机构T被配置成允许盘3的轴线X1绕管2的轴线X2旋转并且允许同一盘3在径向方向上沉入到管2内。
优选地，盘3能绕其自身轴线X1旋转，也就是是说其是空转盘(idledisk)。
应当指出的是盘3的轴线X1绕管2的轴线X2的旋转运动与盘3在径向下沉(运动)到管2壁内的组合导致所产生的盘3运动基本上是螺旋运动。
更具体而言，盘3的轴线X1平行于正被切割的管2的轴线X2。
应当指出的是盘3由第一臂10承载。
更具体而言，盘3连接到臂10的自由端。
第一臂10(由铰链)可旋转地连接到支承框架7。更具体而言，第一臂10在标记为110的点铰接到框架7。
因此，第一臂10可以相对于支承框架7旋转。
优选地，第一臂10由致动器(优选地液压)驱动以相对于支承框架7旋转。
因此支承框架7承载切割机构T。
支承框架7优选地具有环形形状。
应当指出的是支承框架7被配置成被驱动以绕管2的轴线X2旋转从而允许盘3的轴线X1绕管2的轴线X2进行旋转运动。
设备1还包括致动机构A2，致动机构A2用于驱动支承框架7相对于管2的轴线X2旋转。
致动机构A2优选地包括联接到支承框架7上的马达以相对于管2的轴线X2旋转地驱动框架7。
由多个旋转元件(R1-R4)相对于安装结构来支承框架7。
旋转元件(R1-R4)接合环形支承框架7的外周围以允许框架7绕其自身的轴线(其与管的轴线X2重合)旋转。
更具体而言，在图示实施例中，致动机构A2联接到旋转元件R1-R4之一(在图示情况下，机构A2联接到旋转元件R2)，以驱动它旋转，从而造成框架7旋转。
该设备1还包括用于对抗管2的装置11。
用于对抗管2的装置I1包括旋转元件12。
旋转元件12基本上为圆柱形。
用于对抗管2的装置11在管2被切割时防止管2偏转。
实际上，旋转元件12和盘3相对于彼此定位成相对于管2的轴线X2从相反位置(优选地彼此成180°)在管2上操作。
旋转元件12由支承框架7承载。
更具体而言，旋转元件12连接到支承框架7。
旋转元件12由第二臂11承载，第二臂11铰接(由铰链旋转地连接)到支承框架7。
根据本发明，该设备1还包括用于盘(3)的润滑机构L，润滑机构L被配置成在盘3的面(F1,F2)的至少一部分(P1,P2)上操作，不与管2壁接触，以在其上释放预定量的润滑剂从而在部分(P1,P2)接下来接触待切割的管2壁时(即，在切割期间)减小在盘3与管2之间的摩擦。
应当指出的是预定量的润滑剂是防止润滑剂在管2上滴落的润滑剂量，润滑剂在管2上滴落将会不可避免地污染管并且将造成上文参考现有技术所描述的问题。
优选地，润滑机构L被配置成在盘3的径向部分(区)上释放预定量的润滑剂以便在盘3旋转时润滑盘3的整个表面。
因此，这个径向部分是瞬间接收润滑剂的盘3的径向区域：在盘3旋转时，这个径向区域覆盖盘的不同区。
优选地，润滑机构L包括用于供应流体润滑剂的机构E。
优选地，流体润滑剂是润滑油。
应当指出的是润滑机构L被配置成在盘3的面(F1,F2)的部分(P1,P2)上施加润滑剂膜。
膜使得防止流体润滑剂滴落到管2上。
在附图所示的实施例中，润滑机构L包括：第一分配单元L1，其在盘3的第一面F1的至少一部分上操作用于使之润滑；以及，第二分配单元L2，其在盘3的与第一面F1相反的第二面F2的至少一部分上操作用于使之润滑。
第一分配单元L1和第二分配单元L2各包括分配元件(5A,5B)。
在图示实施例中，分配元件(5A,5B)被配置成在盘3移动时分配液体润滑剂。
图7和图8示出了分配元件5A。
应当指出的是分配元件5A包括多个通道6，多个通道6用于分配润滑剂并且被配置成允许润滑剂在盘3的至少一个面(F1,F2)的部分(P1,P2)上基本上均匀地分配。
如下文所解释，分配通道6连接到流体润滑剂源。
应当指出的是，优选地，但并非必需地，每个分配元件(5A,5B)被毡层13A、13B覆盖(或者更一般而言，被具有吸湿性质的材料覆盖)。
更一般而言，毡层13A、13B构成吸收元件13A、13B。
具有吸湿性质的吸收元件13A、13B与盘3直接接触以便在切割期间在其上释放流体润滑剂。
在图示实施例中，吸收元件(13A,13B)因此被配置成吸收流体润滑剂并且与盘3的面(F1,F2)的部分(P1,P2)接触以便在盘3移动时将流体润滑剂转移到盘3。
在附图所示的实施例中，第一分配单元L1和第二分配单元L2与盒形容器4相关联。
盒形容器4具有第一壳15A和第二半壳15B，第一壳15A和第二半壳15B联接(铰接)到彼此。
盒形容器4连接到(即，固定到)第一臂10。
更一般而言，盒形容器4构成将分配单元(L1,L2)联接到切割机构T的机构C，并且该机构C被配置成允许分配单元(L1,L2)与切割机构T接触以便在盘3的面(F1,F2)的部分(P1,P2)上释放润滑剂。
在图示实施例中，设备1包括用于供应流体润滑剂的机构E。
用于供应流体润滑剂的机构E包括用于泵送流体润滑剂的装置8和润滑剂收集罐9，也就是说，润滑剂源9，泵送装置8连接到润滑剂收集罐9以抽吸所述流体润滑剂(在图5中清楚地示出)。
泵送装置8与分配元件(5A,5B)流体连通以向分配元件(5A,5B)供应从该源(也就是说收集罐9)抽吸的流体润滑剂，使得润滑剂被转移到盘3。
更具体而言，泵送装置8与分配通道6流体连通，流体润滑剂通过分配通道6分配。
收集罐9可旋转地联接(由铰链)到支承框架7。
该设备1包括致动机构A1用于驱动至少收集罐9相对于支承框架7的旋转，这些致动机构被配置成在支承框架7绕管2的轴线X2旋转期间驱动收集罐9旋转，从而维持收集罐9的预定取向。
应当指出的是，根据前文的描述，收集罐9维持相对于切割设备1的支承结构的预定取向，以便保持流体润滑剂在收集罐9内侧的相同位置，与支承框架7(和因此收集罐9)相对于管2的轴线X2的角位置无关。
更具体而言，收集罐9和泵送装置8整合到结构17(在图5中清楚地示出)内。
结构17固定到支承框架7并且包括两个部分：
-第一部分16，其在使用中可固定到支承框架7；
-第二部分18，其可旋转地连接(由铰链)到第一部分16。
第二部分18承载收集罐9和泵送装置8。
该设备1包括用于驱动第二部分18相对于第一部分16旋转的机构(在图5中未示出)。
这些旋转驱动机构允许第二部分18相对于第一部分16旋转。
用于驱动第二部分18相对于第一部分16旋转的机构包括(优选地，但并非必需地)电气和/或液压旋转接头和/或滑环。
第二部分18，和连接到它的所有元件相对于第一部分16旋转。
应当指出的是支承框架7由移动托架14承载，移动托架14能至少沿着管2的轴线X2的延伸方向移动。
因此，切割机构T和润滑机构L与移动托架14相关联。
该设备1还包括与托架14相关联，用于锁定管2的机构B，并且其能在非干涉位置与锁定位置之间移动，在锁定位置，它们与管2接合以便相对于管2约束托架14。
用于锁定管2的机构B优选地包括一对夹持钳，这对夹持钳能在非干涉位置与锁定位置之间移动。
优选地，第一夹持钳定位成在切割平面(即，切割管2的平面)上游锁定管2，并且第二夹持钳被定位成在管2的切割平面下游锁定管2。
应当指出的是切割平面是与管2的轴线X2成直角的平面。
还应当指出的是切割设备1被配置成安装到用于挤压热塑性材料的管的生产线中。
还有利地限定热塑性管挤压线，其包括构成本发明的目的的切割设备1。
下文描述了本发明如何工作：下文的示例参考本文所描述的实施例并且必须不认为是限制性的，而是仅为了更好地理解本发明。
图10至图13示出了切割管2的操作步骤。
启动旋转致动机构A2以承载支承框架7绕管2的轴线X2旋转。
应当指出的是当盘3与待切割的管2接触时，通过与管2的摩擦效果，支承框架7绕管2的轴线X2的旋转造成盘3的轴线X1绕管2的轴线X2旋转和(同时)盘3绕其自己轴线X1旋转。
而且，当支承框架7绕管2的轴线X2旋转时，臂10旋转以允许盘3沉入到管2壁内。
图10至图13示出了盘3，其轴线X1相对于管2的轴线X2处于不同位置，并且盘3以不同程度沉入到管2壁内。
更具体而言，支承框架7被承载为在标记为W的旋转方向上旋转。
有利地，在绕轴线X1旋转期间，盘3的面F1和F2的不同部分与润滑机构L接触以便接收润滑剂。
因此，当润滑剂进入到盘3的壁时面F1和F2的每个部分被润滑。
因此，在盘3与管2壁之间的摩擦大幅减少，从而允许最佳地切割管2。
得出使盘3的轴线X绕管2的轴线X3旋转所需的扭矩大幅减少。
应当指出的是盘3的这种润滑优选地是连续润滑，其在盘3绕其自己的轴线X1旋转时发生。
应当指出的时润滑剂以一定量供应使得防止它滴落到管2上：其有利地防止润滑剂沉降到管2的表面上或者管2内侧。
防止管被流体润滑剂污染是至关重要的，因为这些管2通常用于运送饮用水。
润滑盘3使得在切割期间在盘3与管2之间的摩擦特别地减小：这有利地允许设备1也切割具有很大直径和很厚壁的管，而无需特别高的扭矩来驱动致动机构A2。
而且，根据本发明的盘3的润滑减少了盘3的磨损，因此增加了切割盘3和设备1的工作寿命。
在未图示的实施例中，润滑机构L被配置成向盘3的面(F1,F2)之一或二者的一部分(P1,P2)上释放固体润滑剂(以粒子形式释放)。
固体润滑剂可以例如是石墨。
因此，根据这个方面，润滑机构L包括与盘3接触，向盘3上转移润滑粒子的元件(例如，石墨或其它固体材料)。
在未图示的另外的实施例中，润滑机构L被配置成向盘3的面(F1,F2)之一或二者的一部分(P1,P2)上释放汽化或雾化的润滑剂。
因此，在此实施例中，润滑机构L包括喷嘴，喷嘴被设计成在盘3上喷洒呈雾化射流(蒸气)或喷雾形式的流体润滑剂。
应当指出的是这些润滑机构L被配置成向盘3上释放一定量的润滑剂，诸如不滴落到管2上。
本发明的优点在于其提供一种切割设备1，切割设备1能够切割甚至很大直径和厚壁的管2。
本发明还限定了一种切割由热塑性材料制成的管2的方法，包括以下步骤：
-制备工具，其具有旋转盘3，旋转盘3具有旋转轴线X1；
-使盘3的旋转轴线X1绕管2的轴线X2旋转并且使盘3进给到管2壁内以切割管2；
-在盘3的面(F1,F2)的至少一个部分(P1,P2)上释放预定量的润滑剂，以在切割期间润滑盘3，从而在切割期间减小在盘3与管2之间的摩擦。
优选地，在释放预定量的润滑剂的步骤期间，基本上连续地释放润滑剂。
应当指出的是根据本发明，通过分离材料发生管2的切割。

Claims (16)

1.一种用于切割由热塑性材料制成的管(2)的设备，其特征在于，所述设备包括：
-切割机构(T)，其包括刀盘(3)，所述刀盘(3)能绕旋转轴线(X1)旋转并且被设计成允许所述刀盘(3)的所述旋转轴线(X1)绕所述管(2)的轴线(X2)进行旋转运动并且刀盘(3)沉入所述管(2)壁内；
用于所述刀盘(3)的润滑机构(L)，其被设计成在所述刀盘(3)的面(F1,F2)的至少一部分(P1,P2)上操作，用于在所述至少一部分上面释放预定量的润滑剂以便在切割期间减少在所述刀盘(3)与所述管(2)之间的摩擦。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述润滑机构(L)包括：第一分配单元(L1)，其在所述刀盘(3)的第一面(F1)的至少一部分上操作用于使之润滑；以及，第二分配单元(L2)，其在所述刀盘(3)的与所述第一面(F1)相反的第二面(F2)的至少一部分上操作用于使之润滑。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述润滑机构(L)被设计成在所述刀盘(3)的径向部分上释放所述预定量的润滑剂。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述润滑机构(L)被设计成在所述刀盘(3)的所述面(F1,F2)的所述部分(P1,P2)上释放流体润滑剂。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述润滑机构(L)包括至少一个分配单元(L1,L2)，所述分配单元(L1,L2)设有至少一个分配元件(5A,5B)，所述分配元件(5A,5B)被设计成在刀盘(3)移动期间在所述刀盘(3)的所述面(F1,F2)的所述至少一个部分(P1,P2)上释放流体润滑剂。
6.根据前述权利要求4所述的设备，其特征在于包括至少一个分配单元(L1,L2)，所述分配单元(L1,L2)包括吸收元件(13A,13B)，所述吸收元件(13A,13B)被设计成吸收流体润滑剂并且与所述刀盘(3)的所述面(F1,F2)的所述部分(P1,P2)接触以在刀盘(3)移动期间释放所述流体润滑剂。
7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述至少一个分配元件(5A,5B)包括用于分配所述流体润滑剂的多个通道(6)，所述多个通道(6)被设计成允许在所述刀盘(3)的至少一个面(F1,F2)的部分(P1,P2)上分配流体润滑剂。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于包括：
-用于所述切割机构(T)的环形支承框架(7)，其被设计成受到驱动以绕所述管(2)的轴线(X2)旋转以便允许所述刀盘(3)的所述旋转轴线(X1)绕所述管(2)的所述轴线(X2)进行旋转运动；
-第一致动机构(A2)，其用于相对于所述管(2)的所述轴线(X2)旋转所述支承框架(7)。
9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述润滑机构(L)包括用于供应流体润滑剂的机构(E)。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述用于供应流体润滑剂的机构(E)包括用于泵送润滑剂的泵送装置(8)和润滑剂收集罐(9)，所述泵送装置(8)连接到所述润滑剂收集罐(9)用于抽吸所述流体润滑剂。
11.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述润滑机构(L)包括用于供应流体润滑剂的机构(E)，所述用于供应流体润滑剂的机构(E)包括用于泵送润滑剂的泵送装置(8)和润滑剂收集罐(9)，至少所述润滑剂收集罐(9)可旋转地联接到所述支承框架(7)，并且包括第二致动机构(A1)，用于驱动所述润滑剂收集罐(9)相对于所述支承框架(7)的旋转，所述第二致动机构(A1)被设计成在所述支承框架(7)绕所述管(2)的所述轴线(X2)旋转期间驱动所述润滑剂收集罐(9)旋转，从而维持所述润滑剂收集罐(9)的预定取向。
12.根据权利要求1所述的设备，其特征在于还包括：
-移动托架(14)，其能至少在所述管(2)的轴线(X2)的延伸方向上移动，所述切割机构(T)和所述润滑机构(L)与所述移动托架(14)相关联；
-用于锁定所述管(2)的机构(B)，与所述移动托架(14)相关联并且能在不干涉所述管(2)的位置与锁定所述管(2)、与所述管(2)接合以相对于所述管(2)约束所述移动托架(14)的位置之间移动。
13.一种切割由热塑性材料制成的管(2)的方法，包括以下步骤：
-制备刀盘(3)，其能绕其自己的旋转轴线(X1)旋转；
-使所述刀盘(3)的所述旋转轴线(X1)绕所述管(2)的轴线(X2)旋转并且使所述刀盘(3)沿着所述管(2)壁前移，用于切割所述管(2)；
-在所述刀盘(3)的两个面(F1,F2)的至少一个部分(P1,P2)上释放预定量的润滑剂，以在切割期间润滑所述刀盘(3)，从而在切割期间减小在所述刀盘(3)与所述管(2)之间的摩擦。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述刀盘(3)的两个面(F1,F2)的至少一部分(P1,P2)上释放预定量的润滑剂的步骤期间，润滑剂基本上持续地被释放。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述刀盘(3)的两个面(F1,F2)的至少一部分(P1,P2)上释放预定量的润滑剂的步骤期间，释放流体润滑剂。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于：在所述刀盘(3)的两个面(F1,F2)的至少一部分(P1,P2)上释放预定量的润滑剂的步骤期间，所述润滑剂在所述刀盘(3)的所述两个面(F1,F2)的部分上释放。
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