CN105150552B - 一种纤维增强热固性塑料波纹管生产设备及生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种纤维增强热固性塑料波纹管生产设备及生产工艺，属于管体制造领域。本发明将芯模外壁设计为与波纹管内壁相适配的、由胶绳缠绕而成的波形曲面，波形曲面的波峰沿轴向呈螺旋状扩展，行走小车沿芯膜轴向往复运动，并在其上设有用于将相应于波形曲面波谷位置处压紧成型的压轮，压轮由竖直升降缸驱动其上下运动，通过芯模与压轮间的配合，完成纤维增强热固性塑料波纹管的生产；将芯模设计为可拆卸结构，使一套芯模能适用于生产几种不同规格的管材。本发明生产设备结构简单，成本低廉，生产工艺操作简便，便于实现高效生产，所生产的波纹管轴向强度、环向强度和承压能力得到进一步提升，将其用作电力管时，还赋予其优异的散热性能。
Description
技术领域
本发明涉及管体制造技术领域，具体地说是一种纤维增强热固性塑料波纹管生产设备及生产工艺。
背景技术
纤维增强热固性塑料管道，以其优异的耐腐蚀性能和优良的力学性能广泛应用于石油化工、电力、市政改造等领域。纤维增强热固性塑料管道的管体由若干层浸渍有热固性树脂的纤维缠绕而成，其在生产时，将多层纤维浸渍热固性树脂后依次缠绕在芯模的外表面，加热熔融固化而成，纤维浸渍热固性树脂的层数根据加工管材的厚度而定。
现有热固性塑料管道多为实壁结构，且所采用的芯模多呈平壁圆管形，因此，所生产的管道内壁多为平壁结构，将其应用在电力管制造领域，还存在以下不足：
其一，由于工艺本身缺陷和不法商家粗制滥造、以次充好等因素，电力管质量参差不齐，穿电缆时经常出现划伤内壁的纤维，导致纤维脱层，纤维缠绕在电缆外面，纤维越缠越多，致使电缆既不能前进，也不能后退，导致穿缆失败，不能实现安全快速穿缆的目的；
其二，由于管内壁多为平壁结构，在电缆基本充满内部空间的情况下，其热能散热空间很小，解决这一问题的方法通常是采用价格昂贵的高导热材料生产管材或使用更大直径规格的管道，其结果往往是造成经济浪费和材料浪费；
其三，由于电力资源需求的增加，电力管在城市中已从空中架设进化到了道路埋设，而电力管的埋设必须要有电力管道的敷设为基础工程。埋设在地下的电力管既要能承受既要承受地面上重物（如载重汽车）的压力和碰撞，又要能耐腐蚀，不易老化，这就对管材的承压能力及环刚度提出了更高的要求。
发明内容
本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种纤维增强热固性塑料波纹管生产设备及生产工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
1、本发明提供一种纤维增强热固性塑料波纹管生产设备，包括底座、芯模支架、芯模、带材架、行走小车和压轮装置；
所述芯模支架设在底座上，芯模转动设在两芯模支架之间，芯模的外壁为与波纹管内壁相适配的、由胶绳缠绕而成的波形曲面，波形曲面的波峰沿轴向呈螺旋状扩展；
所述带材架和行走小车设在芯模的一侧，带材架上设置带材缠绕轮，用于放置成卷纤维带状型材，行走小车在电机驱动下沿芯膜轴向往复运动，行走小车上还设有压轮装置、用于浸渍纤维带状型材的浸胶池及固化剂施加装置，所述压轮装置将相应于波形曲面波谷位置处压紧成型，其结构包括支撑臂和压轮，支撑臂与行走小车固接，压轮设在上述波形曲面波谷的正上方，压轮通过竖直升降缸与支撑臂相连，且压轮沿竖直升降缸上下运动。
所述芯模包括芯轴、安装板和连接杆，芯轴两端分别安装于左右两安装板上，并与所述安装板同步旋转，安装板中心外侧环向开设数排安装孔，连接杆两端部穿过安装孔固定于左右两安装板上，连接杆的外侧包覆环形钢带，环形钢带外侧缠绕胶绳，胶绳呈螺旋状缠绕在环形钢带的外侧。
所述波形曲面由圆弧形的波峰和圆弧形的波谷相连而成。
所述波形曲面包括拱形的波峰和平坦的波谷，拱形的波峰和平坦的波谷通过圆弧过渡连接。
进一步的，所述压轮个数至少为两个，每个压轮由升降缸驱动其上下运动，且相邻升降缸之间通过水平伸缩缸相连。
进一步的，所述纤维带状型材选自纤维毡、粗纱纤维布、细纱纤维布中的至少一种。
所述底座上进一步设有电机，电机通过传动机构与芯模的输入轴传动连接。
2、本发明还提供一种纤维增强热固性塑料波纹管生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1）根据所制备纤维增强热固性塑料波纹管的规格，确定与之相应的安装孔位置，并将连接杆固定安装在相应安装孔上，之后在连接杆外侧包覆环形钢带，并在环形钢带外侧缠绕胶绳，完成芯模的组装；
2）将组装好的芯模安装在芯模支架上，并设定伸升降缸伸缩速率、行走小车行走速率、以及电机转动速率，使三者速率相匹配；
3）将带材缠绕轮上的纤维带状型材，按照纤维毡、粗纱纤维布、细纱纤维布的顺序在浸胶池中浸渍热固性树脂后，连续缠绕在芯模上得管道主体，缠绕过程中，升降缸伸缩速率、行走小车行走速率、以及电机转动速率三者相匹配；
4）将管道主体压实固化，脱模、修整后即得纤维增强热固性塑料波纹管成品。
进一步的，在步骤2）中还包括：根据所制备纤维增强热固性塑料波纹管螺距大小调节合适的压轮间距。
本发明的一种纤维增强热固性塑料波纹管生产设备及生产工艺与现有技术相比，所产生的有益效果是：
1、将芯模外壁设计为与波纹管内壁相适配的、由胶绳缠绕而成的波形曲面，波形曲面的波峰沿轴向呈螺旋状扩展结构，所形成波形曲面的形状受胶绳缠绕方式和胶绳截面因素制约，使用者可根据胶绳缠绕方式的不同制造不同螺距的管材，还可根据胶绳径向截面的不同定制所需形状的管材，方便制造各种不同形状的管材，行走小车沿芯膜轴向往复运动，并在其上设有用于将相应于波形曲面波谷位置处压紧成型的压轮，压轮由竖直升降缸驱动其上下运动，通过芯模与压轮间的配合，完成纤维增强热固性塑料波纹管的生产；将其进一步用作电力管时，一方面使穿设在电力管中的电缆与电力管内表面之间预留有缝隙，热能流通范围大，赋予了其优异的散热性能，避免出现安全隐患，另一方面增加了电力管与地面之间的摩擦力，方便进行电力管道敷设，再一方面增加了支撑面积，大幅提高了承载力，确保成形后的管道质量；
2、将芯模设计为可拆卸结构，安装板中心外侧环向开设数排安装孔，根据所生产管材的规格，确定与之相应的安装孔位置，将连接杆固定安装在相应安装孔上，之后在连接杆外侧包覆环形钢带，最后在环形钢带外侧缠绕胶绳，完成芯模的组装，这样的设计简单，芯模易于组装和拆卸，而且一套芯模适用于生产几种不同规格的管材，大大节约了成本；芯膜设计时，波形曲面设计为拱形的波峰和平坦的波谷通过圆弧过渡连接的方式，进一步提高了承载力；
3、压轮个数至少设计为两个，每个压轮由升降缸驱动其上下运动，且相邻升降缸之间通过水平伸缩缸相连，这样的设计便于使用者根据波纹管螺距的大小进行调节，进一步增强了管材的适应性；
4、缠绕过程中，由控制面板设定升降缸伸缩速率、行走小车行走速率、以及电机转动速率，并使三者速率相匹配，便于实现自动化控制，节省人力成本，提高生产效率；
5、将带材缠绕轮上的纤维带状型材，按照纤维毡、粗纱纤维布、细纱纤维布的顺序在浸胶池中浸渍热固性树脂后，连续缠绕在芯模上得管道主体：在管道主体的内壁为浸渍有热固性树脂的纤维毡层，由于纤维毡采用短切纤维杂乱无章堆积制成，各方向受力均衡，整体性较好，不会出现散丝阻塞电缆，避免卡死电缆现象发生，然而其长径比相对小，若均采用纤维毡，则其强度不好；
向外依次为浸渍有热固性树脂的粗纱纤维布层和浸渍有热固性树脂的细纱纤维布层，由于粗砂纤维布和细砂纤维布（二者均为纤维布）采用长纤维有序编织而成，若均采用纤维布则导致产品最终受力也要考虑不同的方向；
鉴于以上两点，采用纤维毡与纤维布结合的方式，这样能满足轴向强度、环向强度和承压能力的要求；
6、本发明的纤维增强热固性塑料波纹管经挤压等工艺制作而成，管壁整体性好，无气泡，无散丝，所生产的波纹管改变了传统管道的内壁结构，管壁薄，减少了原料用量，降低了造价，波纹结构等同于增加了壁厚，大大提高了管材的环刚度，增加了抗压力和抗冲击性能。
附图说明
附图1是本发明实施例一纤维增强热固性塑料波纹管生产设备的结构示意图；
附图2是本发明实施例一所采用的芯模的结构示意图；
附图3是图2的剖视结构示意图；
附图4是图2的A-A向剖视结构示意图；
附图5是本发明实施例一所生产的纤维增强热固性塑料波纹管的结构示意图；
附图6是本发明图5中A部分的放大结构示意图；
附图7是本发明所使用雾化室的结构示意图；
附图8是本发明实施例二所采用的芯模的结构示意图。
图中，1、底座，2、伺服电机，3、皮带传动机构，4、左芯模支架，5、行走小车，6、带材缠绕轮，7、芯模，8、右芯模支架，9、带材架，10、支撑臂，11、升降缸，12、压轮，13、浸胶池，14、左安装板，15、胶绳，16、钢带，17、右安装板，18、芯轴，19、连接杆，20、安装孔，21、管道主体，22、波峰，23、波谷，24、浸渍有热固性树脂的玻璃纤维毡层，25、浸渍有热固性树脂的粗纱玻璃纤维布层，26、浸渍有热固性树脂的细纱玻璃纤维布层，27、雾化室，28、密封壳体,29、出口，30、雾化发生器，31、进口。
具体实施方式
下面结合附图1-8对本发明的一种纤维增强热固性塑料波纹管生产设备及生产工艺作以下详细地说明。
实施例一
如附图1、2所示，本发明的一种生产纤维增强热固性塑料波纹管的制管设备，包括底座1、左芯模支架4、右芯模支架8、芯模7、带材架9、行走小车5和压轮装置。左、右芯模支架4、8设在底座1上，芯模7转动设在左、右两芯模支架4、8之间，芯模7的外壁为与波纹管内壁相适配的、由胶绳15缠绕而成的波形曲面，波形曲面包括拱形的波峰和平坦的波谷，拱形的波峰和平坦的波谷通过圆弧过渡连接，波形曲面的波峰沿轴向呈螺旋状扩展。带材架9和行走小车5设于芯模7一侧，带材架9上设有带材缠绕轮6，带材缠绕轮6用于放置成卷纤维带状型材，具体包括玻璃纤维毡、粗纱玻璃纤维布和细纱玻璃纤维布。底座1上还设有供行走小车5移动的导轨，行走小车5在电机驱动下沿芯膜7轴向做往复运动，行走小车5上还设有压轮装置、用于浸渍纤维带状型材的浸胶池13以及固化剂雾化室27。压轮装置用于将相应于波形曲面波谷位置处压紧成型，其结构包括支撑臂10和两个压轮12，支撑臂10与行走小车5固接，压轮12设在上述波形曲面波谷的正上方，压轮12通过竖直升降缸11与支撑臂10相连，每个压轮12由竖直升降缸11驱动其上下运动，且两竖直升降缸11之间通过水平伸缩缸相连。底座1上设有伺服电机2，伺服电机2通过皮带传动机构3与芯模7的输入轴转动连接。
如附图2、3、4所示，本发明生产纤维增强热固性塑料波纹管的芯模7，包括芯轴18、左安装板14、右安装板17和连接杆19，芯轴18两端分别安装于左、右两安装板上14、17，并与所述左、右安装板14、17同步旋转，芯轴18与左、右安装板14、17之间采用键连接，左、右安装板14、17中心外侧环向开设三排安装孔20，连接杆19两端部穿过安装孔20固定于左右两安装板14、17上，连接杆19的两端可根据需要采用螺母锁紧固定，连接杆19的外侧包覆环形钢带16，环形钢带16外侧缠绕胶绳15，胶绳15呈螺旋状缠绕在环形钢带16的外侧。
如附图7所示，固化剂雾化室27为容纳雾化液滴的密封壳体28，雾化室27与雾化生发器30相连通，密封壳体28上开设纤维带状型材进口31及出口29，在进口31和出口29处用风幕（图中虚线表示为风向）密封形成密闭腔体结构，用于将固化剂雾化后喷涂在纤维带状型材的表面。
本发明的一种应用上述纤维增强热固性塑料波纹管制管设备的制管工艺，包括如下步骤：
1）根据所制备纤维增强热固性塑料波纹管的规格，确定与之相应的安装孔20位置，并将连接杆19固定安装在相应安装孔20上，之后在连接杆19外侧包覆环形钢带16，并在环形钢带16外侧缠绕胶绳15，完成芯模7的组装；
2）将组装好的芯模7安装在左、右芯模支架4、8上，根据所制备纤维增强热固性塑料波纹管螺距的大小调节合适的压轮12间距，并设定伸升降缸11伸缩速率、滑动座5沿导轨滑动速率、以及电机转动速率，使三者速率相匹配；
3）将带材缠绕轮6上的纤维带状型材，按照玻璃纤维毡、粗纱玻璃纤维布、细纱玻璃纤维布的顺序在浸胶池13中浸渍热固性树脂后，连续缠绕在芯模7上得管道主体21，缠绕过程中，升降缸11伸缩速率、滑动座5沿导轨滑动速率、以及伺服电机2转动速率三者相匹配；
4）将管道主体21压实固化，脱模、修整后即得纤维增强热固性塑料波纹管成品。
如附图5、6所示，本发明所生产的纤维增强热固性塑料波纹管，其结构包括管道主体21，管道主体21由浸渍有热固性树脂的纤维复合材料包覆而成。管道主体21轴向剖面呈内凹外凸的波形曲面，波形曲面呈圆弧面过渡结构，波形曲面沿轴向呈螺旋状扩展，各波峰22之峰顶、各波谷23之谷底各处在同一水平线上。浸渍有热固性树脂的纤维复合材料包覆层由纤维材料经热固性树脂和固化剂粘结为一体，其由内而外依次包括浸渍有热固性树脂的玻璃纤维毡层24、浸渍有热固性树脂的粗纱玻璃纤维布层25、以及浸渍有热固性树脂的细纱玻璃纤维布层26。
实施例二
如附图8所示，实施例二同实施例一，所不同的是波形曲面由圆弧形的波峰和圆弧形的波谷相连而成，波形曲面的波峰沿轴向呈螺旋状扩展。
Claims (8)
1.一种纤维增强热固性塑料波纹管生产设备，其特征在于，包括底座、芯模支架、芯模、带材架、行走小车和压轮装置；
所述芯模支架设在底座上，芯模转动设在两芯模支架之间，芯模的外壁为与波纹管内壁相适配的、由胶绳缠绕而成的波形曲面，波形曲面的波峰沿轴向呈螺旋状扩展；所述带材架和行走小车设在芯模的一侧，带材架上设置带材缠绕轮，用于放置成卷纤维带状型材，行走小车在电机驱动下沿芯膜轴向往复运动，行走小车上还设有压轮装置、用于浸渍纤维带状型材的浸胶池及固化剂施加装置，所述压轮装置将相应于波形曲面波谷位置处压紧成型，其结构包括支撑臂和压轮，支撑臂与行走小车固接，压轮设在上述波形曲面波谷的正上方，压轮通过竖直升降缸与支撑臂相连，且压轮沿竖直升降缸上下运动；
所述芯模包括芯轴、安装板和连接杆，芯轴两端分别安装于左右两安装板上，并与所述安装板同步旋转，安装板中心外侧环向开设数排安装孔，连接杆两端部穿过安装孔固定于左右两安装板上，连接杆的外侧包覆环形钢带，环形钢带外侧缠绕胶绳，胶绳呈螺旋状缠绕在环形钢带的外侧。
2.根据权利要求1所述的一种纤维增强热固性塑料波纹管生产设备，其特征在于,所述波形曲面由圆弧形的波峰和圆弧形的波谷相连而成。
3.根据权利要求1所述的一种纤维增强热固性塑料波纹管生产设备，其特征在于,所述波形曲面包括拱形的波峰和平坦的波谷，拱形的波峰和平坦的波谷通过圆弧过渡连接。
4.根据权利要求2或3所述的一种纤维增强热固性塑料波纹管生产设备，其特征在于，所述压轮个数至少为两个，每个压轮由升降缸驱动其上下运动，且相邻升降缸之间通过水平伸缩缸相连。
5.根据权利要求2或3所述的一种纤维增强热固性塑料波纹管生产设备，其特征在于，所述纤维带状型材选自纤维毡、粗纱纤维布、细纱纤维布中的至少一种。
6.根据权利要求2或3所述的一种纤维增强热固性塑料波纹管生产设备，其特征在于，所述底座上进一步设有电机，电机通过传动机构与芯模的输入轴传动连接。
7.一种纤维增强热固性塑料波纹管生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1）根据所制备纤维增强热固性塑料波纹管的规格，确定与之相应的安装孔位置，并将连接杆固定安装在相应安装孔上，之后在连接杆外侧包覆环形钢带，并在环形钢带外侧缠绕胶绳，完成芯模的组装；
2）将组装好的芯模安装在芯模支架上，并设定伸升降缸伸缩速率、行走小车行走速率、以及电机转动速率，使三者速率相匹配；
3）将带材缠绕轮上的纤维带状型材，按照纤维毡、粗纱纤维布、细纱纤维布的顺序在浸胶池中浸渍热固性树脂后，连续缠绕在芯模上得管道主体，缠绕过程中，升降缸伸缩速率、行走小车行走速率、以及电机转动速率三者相匹配；
4）将管道主体压实固化，脱模、修整后即得纤维增强热固性塑料波纹管成品。
8.根据权利要求7所述的一种纤维增强热固性塑料波纹管生产工艺，其特征在于，在步骤2）中还包括：根据所制备纤维增强热固性塑料波纹管螺距大小调节合适的压轮间距。
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