CN105172115A - 一种pvc-o管材径向拉伸装置及其加工方法 - Google Patents

Abstract

一种PVC-O管材径向拉伸装置及其加工方法，属于PVC-O管材加工设备领域。其特征在于：所述加工筒（4）内设有加热装置、径向拉伸PVC-O管体（7）的撑开机构（5）和压制PVC-O管体（7）的压紧机构（6），撑开机构（5）轴向安装在加工筒（4）内，压紧机构（6）设置在加工筒（4）上，内端穿过加工筒（4）靠近撑开机构（5），PVC-O管体（7）套装在撑开机构（5）和压紧机构（6）之间。加工方法中同时利用管体拉伸和管体限位装置，将PVC-O管体套装在撑开机构和压紧机构之间，通过压紧机构与撑开机构相配合，迫使其按照撑开机构的拉伸方向均匀的发生拉伸、扩张，本发明有效的保证了管体径向拉伸的整体均匀性，保证管材的使用强度。

Description

一种PVC-O管材径向拉伸装置及其加工方法

技术领域

一种PVC-O管材径向拉伸装置及其加工方法，属于PVC-O管材加工设备领域。

背景技术

双轴取向聚氯乙烯（PVC-O）是PVC管的最新进化形式，通过特殊的取向加工工艺制造的管材，一般是采用挤出方法生产的PVC-U管材进行轴向拉伸和径向拉伸，使管材中的PVC长链分子在双轴向规整排列，获得高强度、高韧性、高抗冲、抗疲劳的新型PVC管材，性能远优于普通PVC-U管材，研究开发PVC-O管材，可以大大节约原材料资源，降低成本，提高产品性能，具有明显的经济效益和社会效益。

PVC属于非结晶型的无定型塑料，由于分子中的氯具有较大的极性，因此呈刚性，玻璃化温度较高，没有明确的熔点。这种性能的管材，与其他结晶型的聚烯烃管材相比，较适合于进行双轴拉伸取向。PVC管材在成型过程中很容易进行单轴拉伸取向，即轴向拉伸取向，只要增加管材牵引和挤出的速比即可实现这种取向。但这种轴向拉伸取向对管材的性能来讲是毫无意义的，因为它虽然通过拉伸取向增加了管材取向的强度，但却降低了管材径向(即环向)的强度，这对于塑料管材，尤其是给水管材来说，是十分有害的，因为它会大大降低管材的液压爆破强度，这也是管材的质量标准中要规定管材的纵向回缩率一定要小于等于5%的原因。理想的拉伸取向应当是双向的，即双轴拉伸取向，通过双轴拉伸取向，既增加了管材的轴向强度，同时也增加了管材的径向(即环向)强度。也就是说，通过双轴拉伸取向，提高了管材的整体性能。在管材材料强度大大增加、管材原有液压爆破强度基础上，通过降低壁厚的方法节省原料，降低产品的成本。

现有技术，对PVC-O管材的轴向拉伸是容易实现的，但是径向（即环向）的拉伸的实现存在一定的技术问题，现有的径向扩张装置对管材的扩张由于自身结构的缺陷，不能保证管材整体扩张的均匀性，使得拉伸后的管材存在壁厚不均匀，管体容易变形等问题，严重影响了管材的使用强度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种保证管体扩张均匀、拉伸不易变形的PVC-O管材径向拉伸装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该PVC-O管材径向拉伸装置，其特征在于，包括：工作台；

加工筒，横向安装在工作台上，一侧连接有供电装置；

加热装置，为设置在加工筒的内壁上的电加热丝，对PVC-O管体进行加热；

撑开机构，轴向安装在加工筒内，径向拉伸PVC-O管体，撑开机构一侧连接有带动其旋转的旋转动力机构；

压紧机构，设置在加工筒上，内端穿过加工筒靠近撑开机构，对PVC-O管体径向定位；PVC-O管体插入加工筒内，套装在撑开机构和压紧机构之间；加工筒的尾部设有悬浮磁吸机构，通过悬浮磁吸机构控制撑开机构在转动过程中始终保持水平。

将PVC-O管体套装在撑开机构和压紧机构之间，通过撑开机构提供动力，向外拉伸PVC-O管体，实现管体的径向拉伸，同时，通过外侧设置的压紧机构与撑开机构相配合，将PVC-O管体相对固定，阻止其在径向的随意移动，迫使其按照撑开机构的拉伸方向均匀的发生拉伸、扩张，有效的保证了管体径向拉伸的整体均匀性，保证管材的使用强度。

所述的撑开机构包括主轴、转动块和移动撑块，主轴一端伸出加工筒端部的固定块连接旋转动力机构，固定块固定安装在主轴端部，并可转动的套装在加工筒端口内，主轴上固定有转动块，转动块的外圈设置活动安装的多个移动撑块，移动撑块固定端可转动的安装在转轴上，移动端通过拉簧连接主轴，转动块随主轴转动可拨动移动撑块发生径向移动，PVC-O管体套装在移动撑块外侧。

撑开机构采用可灵活转动的移动撑块来实现，通过移动撑块的转动对管材施加径向的推力，弧形设置的移动撑块可将管体均匀的撑开，避免了管体的不规则变形。

所述的多个移动撑块呈中心对称设有多个，每个移动撑块的外圈呈弧形设置，所述的转动块的截面为等边多边形，多边形的顶角的个数与移动撑块的个数相对应。

转动块为等边多边形，相应的移动撑块也设置相应数量的多组，多个移动撑块的设置将管体扩张的作用点尽可能的增多，同时，移动撑块还可随主轴一起发生转动，即撑开机构是通过自身的旋转来转动着扩张管材，更有效的保证了管体扩张的均匀性。

所述的主轴一端伸出加工筒端部的一侧连接旋转动力机构，旋转动力机构包括内圈动力机构和外圈动力机构，内圈动力机构与主轴伸出加工筒端部的一侧连接，并带动主轴的旋转，外圈动力机构设置在内圈动力机构的外圈，连接所述的固定块，并通过固定块带动撑开机构整体实现旋转。

所述的内圈动力机构包括电刷、导电环，隔离套套装在主轴端部，且隔离套端部通过螺栓固定连接所述的固定块，隔离套的外圈通过凹槽安装有导电环，导电环通过接触式连接的电刷连接套装在隔离套内的内圈电机；

外圈动力机构包括外圈电机和联轴器，外圈电机安装在工作台一侧的固定支座内，外圈电机的输出端通过联轴器连接所述的隔离套另一端。

所述的压紧机构包括弧形压片、弹簧和吸合衔铁，弧形压片压制在PVC-O管体外表面，吸合衔铁外侧设有外封筒和外封筒顶部方便拆装的封盖，吸合衔铁上部与外封筒之间套装吸合线圈，下部与外封筒之间套装弹簧，外封筒内侧中部设有一圈安装弹簧的凸台；吸合衔铁下部插入加工筒内并在该端部安装弧形压片。

弧形压片与移动撑块配合使用，将管体控制在固定的加工位置，有效的防止管体的随意径向移动，避免此种移动带来的加工误差对管材拉伸均匀性造成的影响。

所述的悬浮磁吸机构包括安装在加工筒外侧的电磁铁和固定在撑开机构上的金属悬浮块。。电磁铁用于吸附撑开机构的末端，防止由于撑开机构过长，其末端过重出现的下垂，因此，在撑开机构的末端固定一个空心的金属悬浮块，即使随同旋转动力机构一起转动，也能持续受到电磁铁的吸附。

所述的转动块为板状，沿主轴轴向设置多个，所述的移动撑块截面呈内部中空的水滴状结构设置。中空设置的移动撑块在保证拉伸效果的同时，尽可能的减轻设备的重量及设备的制作成本。

一种利用上述PVC-O管材径向拉伸装置的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、压紧机构通电，上浮脱离与撑开机构的接触，留出PVC-O管体加工的间隙，将待加工的PVC-O管体从加工筒一端轴向推入，套装在撑开机构外圈，压紧机构断电，再由压紧机构压住PVC-O管体防止其发生转动；

b、通过加热装置对加工筒内的PVC-O管体加热，直至管体处于可拉伸加工的软化状态，并持续恒温加热；

c、启动撑开机构及撑开机构一侧连接的旋转动力机构，通过旋转动力机构带动撑开机构进行间歇性的旋转，在间歇的过程中不断调整转动撑开机构撑开管体的部件的转动角度，使得撑开管体的部件的外扩力度逐渐增强，直至实现撑开机构在旋转的过程中径向拉伸PVC-O管体；

d、径向拉伸到预定尺寸，关闭加热，继续转动，直至PVC-O管体冷却定型，加工完成，待管体冷却后从加工筒中取出。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

1、同时具备管体拉伸和管体限位装置，将PVC-O管体套装在撑开机构和压紧机构之间，压紧机构作为限位装置，通过撑开机构提供动力，向外拉伸PVC-O管体，实现管体的径向拉伸，同时，通过外侧设置的压紧机构与撑开机构相配合，将PVC-O管体相对固定，阻止其在径向的随意移动，迫使其按照撑开机构的拉伸方向均匀的发生拉伸、扩张，有效的保证了管体径向拉伸的整体均匀性，保证管材的使用强度。

2、撑开机构采用可灵活转动的移动撑块来实现，通过移动撑块的转动对管材施加径向的推力，弧形设置的移动撑块可将管体均匀的撑开，避免了管体的不规则变形。

3、转动块为等边多边形，相应的移动撑块也设置相应数量的多组，多个移动撑块的设置将管体扩张的作用点尽可能的增多，同时，移动撑块还可随主轴一起发生转动，即撑开机构是通过自身的旋转来转动着扩张管材，更有效的保证了管体扩张的均匀性。

4、弧形压片与移动撑块配合使用，将管体控制在固定的加工位置，有效的防止管体的随意径向移动，避免此种移动带来的加工误差对管材拉伸均匀性造成的影响。

5、中空设置的移动撑块在保证拉伸效果的同时，尽可能的减轻设备的重量及设备的制作成本。

附图说明

图1为PVC-O管材径向拉伸装置轴测图示意图。

图2为加工筒主视图剖视示意图。

图3为图2的侧视图。

图4为PVC-O管材径向拉伸装置后视图剖视示意图。

其中，1、工作台2、固定支座3、固定块4、加工筒5、撑开机构501、主轴502、转动块503、移动撑块504、转轴505、拉簧6、压紧机构601、弧形压片602、弹簧603、吸合衔铁604、外封筒605、封盖606、吸合线圈7、PVC-O管体8、旋转动力机构801、电刷802、外圈电机803、导电环804、隔离套805、内圈电机806、联轴器9、电磁铁10、金属悬浮块。

具体实施方式

图1~4是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~4对本发明做进一步说明。

参照附图1~4：一种PVC-O管材径向拉伸装置，包括工作台1、加工筒4、加热装置和撑开机构5，加工筒4通过固定支座2横向安装在工作台1上，工作台1可如图1所示的，分成左右两部分，加工筒4安装在左右工作台1之间，加工筒4一侧连接供电装置，供电装置为电机，加工筒4内设有加热装置、径向拉伸PVC-O管体7的撑开机构5和压制PVC-O管体7的压紧机构6，撑开机构5轴向安装在加工筒4内，压紧机构6设置在加工筒4上，内端穿过加工筒4靠近撑开机构5，PVC-O管体7套装在撑开机构5和压紧机构6之间。

具体的，加热装置可选用安装在加工筒4的内壁上的电加热丝，电加热丝可均布在加工筒4的内壁上，保证均匀的加热效果。

如图2和3所示，撑开机构5包括主轴501、转动块502、移动撑块503、转轴504和拉簧505，主轴501一端伸出加工筒4端部的固定块3连接旋转动力机构，固定块3固定套装在主轴501上，外部可转动的套装在加工筒4的内端口处，在主轴501转动时，固定块3可带动转轴504及转轴504连接的移动撑块503一起发生转动，主轴501上固定有转动块502，转动块502的外圈设置活动安装的多个移动撑块503，移动撑块503固定端可转动的安装在转轴504上，移动端通过拉簧505连接主轴501，转动块502随主轴501转动可拨动移动撑块503发生径向移动，PVC-O管体7套装在移动撑块503外侧。

主轴501一端伸出加工筒4端部的一侧连接旋转动力机构8，旋转动力机构8包括内圈动力机构和外圈动力机构，内圈动力机构与主轴501伸出加工筒4端部的一侧连接，并带动主轴501的旋转，外圈动力机构设置在内圈动力机构的外圈，连接固定块3，并通过固定块3带动主轴501外部的撑开机构5整体实现旋转，且撑开机构5除主轴501以外的部分的旋转方向与主轴501的转动方向相反。

内圈动力机构包括电刷801、导电环803，隔离套804套装在主轴501端部，且隔离套804端部通过螺栓固定连接所述的固定块3，隔离套804的外圈通过凹槽安装有导电环803，导电环803通过接触式连接的电刷连接套装在隔离套804内的内圈电机805；

外圈动力机构包括外圈电机802和联轴器806，外圈电机802安装在工作台1一侧的固定支座2内，外圈电机802的输出端通过联轴器806连接上述的隔离套804另一端。

如图3所示，多个移动撑块503呈中心对称设有多个，本实施例优选设有三个，每个移动撑块503的外圈呈弧形设置，转动块502为板状，沿主轴501轴向设置多个，转动块502的截面为等边多边形，多边形的顶角的个数与移动撑块503的个数相对应，移动撑块503截面呈水滴状结构设置，水滴状结构内部中空设置。水滴状的移动撑块503也可设置成实心的长条块。

压紧机构6包括弧形压片601、弹簧602和吸合衔铁603，弧形压片601压制在PVC-O管体7外表面，吸合衔铁603外侧设有外封筒604和外封筒604顶部方便拆装的封盖605，吸合衔铁603上部与外封筒604之间套装吸合线圈606，下部与外封筒604之间套装弹簧602，外封筒604内侧中部设有一圈安装弹簧602的凸台；吸合衔铁603下部插入加工筒4内并在该端部安装弧形压片601。

此外，加工筒4的尾部设有悬浮磁吸机构，通过悬浮磁吸机构控制撑开机构5在转动过程中始终保持水平。悬浮磁吸机构包括安装在加工筒4外侧上的电磁铁9和固定在撑开机构5上的金属悬浮块10。电磁铁9用于吸附撑开机构5末端，防止由于撑开机构5过长，其末端过重出现的下垂，因此，在撑开机构5的末端固定一个空心的金属悬浮块10，即使随同旋转动力机构8一起转动，也能持续受到电磁铁9的吸附。金属悬浮块10封堵在主轴501及撑开机构5的外端部，由于转轴504一端固定连接固定块3，另一端固定连接金属悬浮块10，因而，金属悬浮块10通过转轴504连接多个移动撑块503，金属悬浮块10与电磁铁9的位置对应设置。

利用PVC-O管材径向拉伸装置的加工方法，包括以下步骤：

a、压紧机构6通电，上浮脱离与撑开机构5的接触，通过给吸合线圈606供电，把吸合衔铁603和弧形压片601吸到电加热装置内部方便PVC-O管体7进入，留出管材加工的间隙，将待加工的PVC-O管体7从加工筒4一端轴向推入，并套装在移动撑块503与弧形压片601之间，固定套装在撑开机构5外圈表面，再由压紧机构6压住PVC-O管体7防止其发生转动；PVC-O管体7进入后，压紧机构6断电，只在加材料时工作，当材料放入后，弹簧602会顶在弧形压片601上，使其压紧，防止它旋转。

b、通过加工筒4内壁上设置的作为加热装置的电加热丝对加工筒4内的PVC-O管体7加热，直至PVC-O管材7处于可拉伸加工的软化状态，持续恒温加热。

c、启动撑开机构5及撑开机构5一侧连接的旋转动力机构8，通过旋转动力机构8带动撑开机构5进行间歇性旋转，在间歇的过程中不断调整转动撑开机构5撑开管体的部件的转动角度，使得撑开管体的部件的外扩力度逐渐增强，直至实现撑开机构5在旋转的过程中径向拉伸PVC-O管体7。

启动内圈电机805，内圈电机805带动主轴501转动，主轴501带动转动块502同时转动，转动块502转动的同时其多边形的顶角拨动弧形设置的移动撑块503的活动端绕转轴504转动，由此，通过移动撑块503径向向外拉伸PVC-O管体7，又由于移动撑块503是通过转轴504与主轴501连接的，因此，移动撑块503通过转轴504及转轴连接的固定块3也同时随主轴501一起转动，在转动的过程中，不断的调整转动块502的转动角度，使得移动撑块503的外扩力度逐渐增大，由此可保证管材整体向外径向拉伸的力度及拉伸的均匀性，与此同时，管材的外圈还可通过压紧机构6压紧，通过弧形压片601与移动撑块503配合作用，将管材夹住，同时，由于移动撑块503呈水滴状，外圈为弧形设置，因此，转动块502在拨动移动撑块503时为间歇性转动，拨动至撑块弧形最凸点时停止，返回，与此同时，同时启动外圈电机802，通过联轴器806带动与撑开机构5连接的隔离套804转动，最终实现带动撑开机构5除主轴501以外的部分整体同步转动，且与主轴501的转动方向相反，由此，可更均匀的转动径向拉伸管体，实现PVC-O管体7的径向光滑均匀拉伸；避免导致不均匀的拉伸变形，撑开机构的转动径向拉伸管体后，实现PVC-O管体7的径向拉伸；

d、加工完成后，待管体冷却后从加工筒4的管体安装处，即安装固定块3一端取出。

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PVC-O管材径向拉伸装置，其特征在于：包括：工作台（1）；

加工筒（4），横向安装在工作台（1）上；

加热装置，为设置在加工筒（4）的内壁上的电加热丝，对PVC-O管体（7）进行加热；

撑开机构（5），轴向安装在加工筒（4）内，径向拉伸PVC-O管体（7），撑开机构（5）一侧连接有带动其旋转的旋转动力机构（8）；

压紧机构（6），设置在加工筒（4）上，内端穿过加工筒（4）靠近撑开机构（5），对PVC-O管体（7）径向定位；

PVC-O管体（7）插入加工筒（4）内，套装在撑开机构（5）和压紧机构（6）之间；

加工筒（4）的尾部设有悬浮磁吸机构，通过悬浮磁吸机构控制撑开机构（5）在转动过程中始终保持水平。

2.根据权利要求1所述的一种PVC-O管材径向拉伸装置，其特征在于：所述的撑开机构（5）包括主轴（501）、转动块（502）和移动撑块（503），主轴（501）一端伸出加工筒（4）端部的固定块（3）连接旋转动力机构（8），固定块（3）固定安装在主轴（501）端部，并可转动的套装在加工筒（4）端口内，主轴（501）上固定有转动块（502），转动块（502）的外圈设置活动安装的多个移动撑块（503），移动撑块（503）固定端可转动的安装在转轴（504）上，移动端通过拉簧（505）连接主轴（501），转动块（502）随主轴（501）转动可拨动移动撑块（503）发生径向移动，PVC-O管体（7）套装在移动撑块（503）外侧。

3.根据权利要求2所述的一种PVC-O管材径向拉伸装置，其特征在于：所述的多个移动撑块（503）呈中心对称设有多个，每个移动撑块（503）的外圈呈弧形设置，所述的转动块（502）的截面为等边多边形，多边形的顶角的个数与移动撑块（503）的个数相对应。

4.根据权利要求2所述的一种PVC-O管材径向拉伸装置，其特征在于：所述的主轴（501）一端伸出加工筒（4）端部的一侧连接旋转动力机构（8），旋转动力机构（8）包括内圈动力机构和外圈动力机构，内圈动力机构与主轴（501）伸出加工筒（4）端部的一侧连接，并带动主轴（501）的旋转，外圈动力机构设置在内圈动力机构的外圈，连接所述的固定块（3），并通过固定块（3）带动撑开机构（5）整体实现旋转。

5.根据权利要求4所述的一种PVC-O管材径向拉伸装置，其特征在于：所述的内圈动力机构包括电刷（801）、导电环（803），隔离套（804）套装在主轴（501）端部，且隔离套（804）端部通过螺栓固定连接所述的固定块（3），隔离套（804）的外圈通过凹槽安装有导电环（803），导电环（803）通过接触式连接的电刷连接套装在隔离套（804）内的内圈电机（805）；

外圈动力机构包括外圈电机（802）和联轴器（806），外圈电机（802）安装在工作台（1）一侧的固定支座（2）内，外圈电机（802）的输出端通过联轴器（806）连接所述的隔离套（804）另一端。

6.根据权利要求1所述的一种PVC-O管材径向拉伸装置，其特征在于：所述的压紧机构（6）包括弧形压片（601）、弹簧（602）和吸合衔铁（603），弧形压片（601）压制在PVC-O管体（7）外表面，吸合衔铁（603）外侧设有外封筒（604）和外封筒（604）顶部方便拆装的封盖（605），吸合衔铁（603）上部与外封筒（604）之间套装吸合线圈（606），下部与外封筒（604）之间套装弹簧（602），外封筒（604）内侧中部设有一圈安装弹簧（602）的吸合线圈；吸合衔铁（603）下部插入加工筒（4）内并在该端部安装弧形压片（601）。

7.根据权利要求1所述的一种PVC-O管材径向拉伸装置，其特征在于：所述的悬浮磁吸机构包括安装在加工筒（4）外侧的电磁铁（9）和固定在撑开机构（5）上的金属悬浮块（10）。

8.根据权利要求2所述的一种PVC-O管材径向拉伸装置，其特征在于：所述的转动块（502）为板状，沿主轴（501）轴向设置多个，移动撑块（503）截面呈内部中空的水滴状结构设置。

9.一种利用权利要求1~8任一项所述的PVC-O管材径向拉伸装置的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、压紧机构（6）通电，上浮脱离与撑开机构（5）的接触，留出PVC-O管体（7）加工的间隙，将待加工的PVC-O管体（7）从加工筒（4）一端轴向推入，套装在撑开机构（5）外圈，压紧机构（6）断电，再由压紧机构（6）压住PVC-O管体（7）防止其发生转动；

b、通过加热装置对加工筒（4）内的PVC-O管体（7）加热，直至管体处于可拉伸加工的软化状态，并持续恒温加热；

c、启动撑开机构（5）及撑开机构（5）一侧连接的旋转动力机构（8），通过旋转动力机构（8）带动撑开机构（5）进行间歇性旋转，在间歇的过程中不断调整转动撑开机构（5）撑开管体的部件的转动角度，使得撑开管体的部件的外扩力度逐渐增强，直至实现撑开机构（5）在旋转的过程中径向拉伸PVC-O管体（7）；

d、径向拉伸到预定尺寸，关闭加热，继续转动，直至PVC-O管体（7）冷却定型，加工完成，待管体冷却后从加工筒（4）的中取出。