CN105690787A - 一种pvc-o管材生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PVC-O管材生产线，包括沿牵伸方向依次设置的挤出机、定型箱、第一牵引机、加热箱、扩张机构和第二牵引机，挤出机的机头上设置有挤出模具，扩张机构包括喷淋箱和设置在喷淋箱进口的扩张体，挤出模具中部设置有第一压力通道，扩张体内设置有第二压力通道，第一压力通道通过连接管道与第二压力通道连接，第二压力通道与扩张体的外表面贯通连接，第一压力通道还与挤出模具外表面设置的压力入口贯通连接。本发明能够实现连续双轴拉伸的生产效果，并且生产效率高，耗费劳动和能源少。

Description

一种PVC-O管材生产线

技术领域

本发明涉及PVC管材制备领域，具体涉及一种PVC-O管材生产线。

背景技术

PVC-U管材的使用已有几十年的历史，在塑料管材中占有重要的地位。尤其是近年来石油资源日趋紧张，PVC以其原料中58％来自海水的优势而备受关注。

如何进一步提高PVC管材的强度，包括机械强度和抗冲击强度，对于节约资源，降低产品成本，扩大管材的应用范围，具有重要意义。

以往对PVC管材的改性，一般采取共混改性。这种方法可大大提高管材的抗冲击性能，但会使产品成本上升，还会降低管材的机械强度。

PVC管材在成型过程中很容易进行单轴(即轴向)拉伸取向。只要增加管材牵引和挤出的速比即可以实现这种取向。但这种轴向拉伸取向对管材的性能是毫无意义的，因为它虽然通过拉伸取向增加了管材轴向的强度，但却降低了管材径向，即环向的强度。这对于塑料管材，尤其是给水管来说是十分有害的。因为它会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或等于5％的原因。理想的拉伸取向应当是双向的。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。在管材材料强度大大增加的基础上，可以用降低管材壁厚，但仍保持管材原有液压爆破强度的方法，来节省材料，降低产品的成本。

PVC-O最早是英国YorkshirelmperialPlastics(Uponor)在1970年领先开发的，早期都是采用“离线”(off-line)加工工艺(两步加工法)，把挤出成型和已经冷却的PVC-U管材段(厚料胚)在模具内通过加热和加压膨胀到要求尺寸来实现取向。试验研究和实际应用证明PVC-O虽具有非凡的性能，但是“离线”加工工艺生产速度低，设备投资高，很难推广。后来有专家提出：在挤出加工过程中“在线”(in-line)进行取向，连续生产PVC-O管，其生产工艺为一步加工法，就是在管材挤出生产线上，把已经挤出成型的PVC-U管材(厚料胚)通过径向的扩张和轴向的拉伸实现双轴取向，然后冷却定型成为PVC-O管材。因此，“在线”双轴取向生产工艺如试验成功，则可大大增强管材的机械强度和抗冲击强度，在承受相等液压的条件下，大大降低了管材的壁厚，减轻了管材的质量，达到了节约资源，降低产品成本等效果。

尽管我国生产硬聚氯乙烯(PVC-U)管道已经有50年历史，改性聚氯乙烯(PVC-M)近年也迅速发展了起来。但我国对聚氯乙烯(PVC-O)管则还停留在理论研究阶段。一些国内知名的塑料管道企业也有这方面开发愿望，但至今还没有商品化生产的双轴取向聚氯乙烯(PVC-O)管上市，英国、澳大利亚、美国、荷兰、法国、日本等国家虽然走在前面，但方法各不相同，且关键技术保密。

因此迫切需要研发出一种生产效率较高，耗费劳动和能源较少的加工装置，即“在线”(in-line)双轴进行取向，连续生产PVC-O管。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种PVC-O管材生产线，本发明能够实现连续双轴拉伸的生产效果，并且生产效率高，耗费劳动和能源少。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种PVC-O管材生产线，包括沿牵伸方向依次设置的挤出机、定型箱、第一牵引机、加热箱、扩张机构和第二牵引机，所述挤出机的机头上设置有挤出模具，所述扩张机构包括喷淋箱和设置在喷淋箱进口的扩张体，所述挤出模具中部设置有第一压力通道，所述扩张体内设置有第二压力通道，所述第一压力通道通过连接管道与第二压力通道连接，所述第二压力通道与扩张体的外表面贯通连接，所述第一压力通道还与挤出模具外表面设置的压力入口贯通连接。

进一步的，所述定型箱与第一牵引机之间还设置有预加热装置，所述预加热装置包括升降推车，所述升降推车的升降平台表面设置有安装底板和电气箱，所述安装底板的两个侧边对称并向上弯折设置，所述侧边上设置有加热部件，所述加热部件与电气箱连接。

进一步的，所述安装底板与升降平台之间设置有隔离箱，所述安装底板与侧边之间的夹角为35-55度，所述安装底板与侧边之间还设置有轴连机构，所述轴连机构上设置有旋转阻尼器。

进一步的，所述挤出模具由分流部、分流架、过渡部和口模部依次连接组成，所述分流架表面均匀设置有若干流道，所述压力入口设置在相邻两个流道之间的分流架上，所述第一压力通道设置在引流模芯上，所述引流模芯穿过过渡部和口模部设置。

进一步的，所述定型箱包括真空箱体，所述真空箱体的入口上设置有真空定型套，所述真空箱体的出口上均设置有封口套，所述封口套材质为橡胶，并且中心设置有圆形开孔，所述圆形开孔的直径小于管材直径，所述真空箱体内部设置有喷淋系统，所述喷淋系统与供液泵连接，所述供液泵与液体加热装置连接，所述真空箱体还与真空泵连接，所述真空泵底部与能够沿前后左右四个方向移动的移动机构连接。

进一步的，所述加热箱包括加热炉体，所述加热炉体内表面上设置有加热组件，所述加热炉体设置在加热外框内，所述加热外框与加热炉体之间设置有隔热保护层，所述加热框固定设置在移动平台上，所述移动平台底部与升降机构连接，所述移动平台位于加热炉体的进口和出口侧边上均设置有管体托轮，所述管体托轮与升降定位机构连接，所述加热框位于加热炉体的出口一侧还设置有固定环，所述固定环沿圆周表面均匀设置有若干热电偶，所述固定环通过水平移动定位机构固定在加热框顶部。

进一步的，所述扩张体包括中心拉杆，所述中心拉杆表面依次套设有第一椎体、第二椎体和定型套并通过两端的两个螺母锁固，所述第二压力通道设置在中心拉杆内部，所述第二椎体和定型套表面还设置有与第二压力通道配合出气的出气槽。

进一步的，所述第二椎体和定型套之间还设置有连接体，所述连接体材质为聚四氟乙烯，所述中心拉杆上设置有限位块。

进一步的，所述第一压力通道、第二压力通道、连接管道和压力入口的数量均为3，三个所述第二压力通道分别与相对应的第一椎体的外表面、第二椎体的外表面以及定型套的外表面贯通连接。

进一步的，所述第二牵引机一侧沿牵伸方向上还依次设置有切割机和扩口装置。

本发明的有益效果是:

本生产线采用将PVC-U管材挤压制备后直接用加热的水进行真空定型，然后再次加热，对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、抗疲劳等优异性能，本装置采用的扩张体具有便于拉伸，稳定性高，一方面能够使管材强度增加100％，另一方面又减少50％原材料的消耗，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。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的预加热装置部分结构示意图；

图3是本发明的挤出模具部分结构示意图；

图4是本发明的定型箱部分结构示意图；

图5是本发明的加热箱部分结构示意图；

图6是本发明的扩张体部分结构示意图；

图7是本发明的扩张体的截面结构示意图；

图8是本发明第一压力通道与第二压力通道之间的连接结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1和图8所示，一种PVC-O管材生产线，包括沿牵伸方向依次设置的挤出机1、定型箱2、第一牵引机3、加热箱4、扩张机构5和第二牵引机6，挤出机的机头上设置有挤出模具7，扩张机构包括喷淋箱51和设置在喷淋箱进口的扩张体52，挤出模具中部设置有第一压力通道71，扩张体内设置有第二压力通道521，第一压力通道通过连接管道8与第二压力通道连接，第二压力通道与扩张体的外表面贯通连接，第一压力通道还与挤出模具外表面设置的压力入口72贯通连接。

参照图2所示，定型箱与第一牵引机之间还设置有预加热装置9，预加热装置包括升降推车91，升降推车的升降平台96表面设置有安装底板92和电气箱93，安装底板的两个侧边94对称并向上弯折设置，侧边上设置有加热部件95，加热部件与电气箱连接。其采用升降推车的形式制备，具有较强的便捷性，方便调整位置，易于使用。两个侧边弯折设置并安装加热部件，使得热量可以直接朝向管体下部辐射导热，结构简单可靠，加热效果好。

安装底板与升降平台之间设置有隔离箱97，安装底板与侧边之间的夹角为35-55度，呈V型结构托设并安置在管道下方，为管体外壁下部加热，该角度区间能够适应大部分不同尺寸管材的使用，无需调整角度，可直接使用。

安装底板与侧边之间还设置有轴连机构，轴连机构上设置有旋转阻尼器，保证各个角度均能调节，便于不同管径制备时的需要，操作方便快捷。

参照图3所示，挤出模具由分流部73、分流架74、过渡部75和口模部76依次连接组成，分流架表面均匀设置有若干流道77，压力入口设置在相邻两个流道之间的分流架上，第一压力通道设置在引流模芯78上，引流模芯穿过过渡部和口模部设置。在挤出模具的表面引入气源，通过中心导向出去，不影响挤出模具的正常挤出，并向气源从外部引入到内部中，安全可靠。其多段组合能够保证模具的制备简单化也便于后期维护维修。

参照图4所示，定型箱包括真空箱体21，真空箱体的入口上设置有真空定型套22，真空箱体的出口上均设置有封口套23，封口套材质为橡胶，并且中心设置有圆形开孔，圆形开孔的直径小于管材直径，这样通过自身弹性能够很好的包裹管子，实现对真空箱体的密封，也能够将喷淋水阻挡在真空箱体内，防止附着在管体外壁上带出箱体，真空箱体内部设置有喷淋系统24，喷淋系统与供液泵25连接，供液泵与液体加热装置26连接，加热装置将水加热到60度，然后被水泵抽取喷淋，该温度下定型的管道外形较圆，也具有较好的强度和韧性等，利于管材的再加温效果，保证材料活性，起到辅助拉伸效果，真空箱体还与真空泵27连接，真空泵底部与能够沿前后左右四个方向移动的移动机构28连接。

定型箱在真空状态下降温，水份在该真空的状态下能够迅速蒸发，蒸发的同时也迅速带走了管材上的热量，从而实现了迅速冷却的目的，使得定型箱长度极大的缩小，减少占地面积。在起始挤出时，需要人工对管材进行牵引，所以挤出机与真空定型箱之间需要留存一定的空间，通过移动机构将定型箱整体移动，待牵引结束后，即可复位正常工作，操作方便快捷，并且省力。

参照图5所示，加热箱包括加热炉体41，加热炉体为空心圆柱结构，加热朝向中心轴线，加热均匀，加热炉体内表面上设置有加热组件42，加热组件由若干均匀设置的陶瓷加热片组成，技术成熟加热稳定，并且能够实现单独控制，形成分区，以保证部分区域温度的可调控性，保证管材加热均匀。加热炉体设置在加热外框43内，加热外框与加热炉体之间设置有隔热保护层44，防止热量扩散，具有节能效果，并且避免热量灼伤操作人员，加热框固定设置在移动平台45上，移动平台底部与升降机构46连接，移动平台位于加热炉体的进口和出口侧边上均设置有管体托轮47，管体托轮与升降定位机构48连接，使得管体托轮能够上下移动，能够适应不同管径的管子的制备使用，通用性好。

加热框位于加热炉体的出口一侧还设置有固定环49，固定环沿圆周表面均匀设置有若干热电偶491，固定环通过水平移动定位机构492固定在加热框顶部，，这样通过环状结构套设在管子四周测温，能够清楚的反应管子的加热情况，通过检测参数来控制加热组件，实现加热稳定，加热高效率等优点，并且水平移动定位机构的设置使得。

参照图6和图7所示，扩张体包括中心拉杆522，中心拉杆表面依次套设有第一椎体523、第二椎体524和定型套525并通过两端的两个螺母锁固，第二压力通道设置在中心拉杆内部，第二椎体和定型套表面还设置有与第二压力通道配合出气的出气槽526。每个出气槽均与第二压力通道贯通，出气槽朝向管道牵引方向设置，由于此部属于从小径扩张到大径的中间过程，管道被扩张时，反力大，因此通过出气槽将管道沿扩张体表面少接触，或者做到悬浮，使得牵引机在牵引时，不会存在较大的阻力，轴向拉伸顺畅度提高，且内部气压大，保证径向拉伸效果，提高生产速度。

本扩张体采用在本体内开设可以通气压的气道，通过气道将气压释放在被扩张的管道内壁和扩张体之间，使得扩张力度可调节，管道内壁与扩张体之间的接触力度也可调节，保证拉伸时的稳定性。其中，第一椎体包括直行过渡段和锥型过渡段，为管道被扩张前，提供一个适当的压力以适应后面快速的扩张。

第二椎体和定型套之间还设置有连接体527，其降低了第二椎体和定型套之间的连接难度，提高密封性能，降低制备难度，连接体材质为聚四氟乙烯，中心拉杆上设置有限位块528，使得整体安装方便可靠，也便于拆卸安装。

第一压力通道、第二压力通道、连接管道和压力入口的数量均为3，三个第二压力通道分别与相对应的第一椎体的外表面、第二椎体的外表面以及定型套的外表面贯通连接，其数量与中心拉杆表面套设部件一致，用以实现每个部分的单独供气压，便于单独调整，根据每个部分气压的不同，可方便的调整成品性能，起到不同压力下拉伸的好处，提高强度和韧性，也便于提高生产速度。

第二牵引机一侧沿牵伸方向上还依次设置有切割机10和扩口装置11，能够直接得到成品，做到一体化生产。

取正常生产时得到的成品作为样品检测，并与普通PVC-O管进行数据对比，数据如下：

1)PVC-O管与PVC-U管原料节省对比图

2)PVC-O管与PVC-U管其它性能比较：

1、密度比较：PVC-O管与PVC-U管基本相同；

2、拉伸性能：PVC-O管比PVC-U管轴向增长约28％，环向增长约55％；

3、冲击抗力：PVC-O管比PVC-U管提高约400％(落锤冲击试验PVC-U为64NM，80NM破坏；而PVC-O可达300NM)；

4、弯曲性能：与PE相似，远超过PVC-U，抗地基沉降能力增强；

5、低温性能：-20℃以下管材仍具有相当好的韧性；

3)拉伸前后尺寸对比图：

本发明能够快速稳定的将生产的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、抗疲劳等优异性能。一方面强度增加100％，另一方面减少50％原材料的消耗，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。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种PVC-O管材生产线，其特征在于：包括沿牵伸方向依次设置的挤出机、定型箱、第一牵引机、加热箱、扩张机构和第二牵引机，所述挤出机的机头上设置有挤出模具，所述扩张机构包括喷淋箱和设置在喷淋箱进口的扩张体，所述挤出模具中部设置有第一压力通道，所述扩张体内设置有第二压力通道，所述第一压力通道通过连接管道与第二压力通道连接，所述第二压力通道与扩张体的外表面贯通连接，所述第一压力通道还与挤出模具外表面设置的压力入口贯通连接。

2.根据权利要求1所述的一种PVC-O管材生产线，其特征在于：所述定型箱与第一牵引机之间还设置有预加热装置，所述预加热装置包括升降推车，所述升降推车的升降平台表面设置有安装底板和电气箱，所述安装底板的两个侧边对称并向上弯折设置，所述侧边上设置有加热部件，所述加热部件与电气箱连接。

3.根据权利要求2所述的一种PVC-O管材生产线，其特征在于：所述安装底板与升降平台之间设置有隔离箱，所述安装底板与侧边之间的夹角为35-55度，所述安装底板与侧边之间还设置有轴连机构，所述轴连机构上设置有旋转阻尼器。

4.根据权利要求1所述的一种PVC-O管材生产线，其特征在于：所述挤出模具由分流部、分流架、过渡部和口模部依次连接组成，所述分流架表面均匀设置有若干流道，所述压力入口设置在相邻两个流道之间的分流架上，所述第一压力通道设置在引流模芯上，所述引流模芯穿过过渡部和口模部设置。

5.根据权利要求1所述的一种PVC-O管材生产线，其特征在于：所述定型箱包括真空箱体，所述真空箱体的入口上设置有真空定型套，所述真空箱体的出口上均设置有封口套，所述封口套材质为橡胶，并且中心设置有圆形开孔，所述圆形开孔的直径小于管材直径，所述真空箱体内部设置有喷淋系统，所述喷淋系统与供液泵连接，所述供液泵与液体加热装置连接，所述真空箱体还与真空泵连接，所述真空泵底部与能够沿前后左右四个方向移动的移动机构连接。

6.根据权利要求1所述的一种PVC-O管材生产线，其特征在于：所述加热箱包括加热炉体，所述加热炉体内表面上设置有加热组件，所述加热炉体设置在加热外框内，所述加热外框与加热炉体之间设置有隔热保护层，所述加热框固定设置在移动平台上，所述移动平台底部与升降机构连接，所述移动平台位于加热炉体的进口和出口侧边上均设置有管体托轮，所述管体托轮与升降定位机构连接，所述加热框位于加热炉体的出口一侧还设置有固定环，所述固定环沿圆周表面均匀设置有若干热电偶，所述固定环通过水平移动定位机构固定在加热框顶部。

7.根据权利要求1所述的一种PVC-O管材生产线，其特征在于：所述扩张体包括中心拉杆，所述中心拉杆表面依次套设有第一椎体、第二椎体和定型套并通过两端的两个螺母锁固，所述第二压力通道设置在中心拉杆内部，所述第二椎体和定型套表面还设置有与第二压力通道配合出气的出气槽。

8.根据权利要求7所述的一种PVC-O管材生产线，其特征在于：所述第二椎体和定型套之间还设置有连接体，所述连接体材质为聚四氟乙烯，所述中心拉杆上设置有限位块。

9.根据权利要求7所述的一种PVC-O管材生产线，其特征在于：所述第一压力通道、第二压力通道、连接管道和压力入口的数量均为3，三个所述第二压力通道分别与相对应的第一椎体的外表面、第二椎体的外表面以及定型套的外表面贯通连接。

10.根据权利要求1所述的一种PVC-O管材生产线，其特征在于：所述第二牵引机一侧沿牵伸方向上还依次设置有切割机和扩口装置。