CN106182841A - 一种玻纤增强带聚乙烯复合管连续化生产装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于塑料管技术领域，具体涉及一种玻纤增强带聚乙烯复合管连续化生产装置和方法，生产装置的主体结构包括第一挤出机、内管模具、真空定径箱、第一冷却喷淋箱、第一牵引机、第一缠绕机、第一加热器、第二缠绕机、第二加热器、自动换带机械手、外管挤出机、外管挤出模具、外管冷却定型模具、第二冷却喷淋箱、第二牵引机、计米器、定长切断机和成品管摆放架，生产方法的工艺过程包括内管挤出成型、复合带连续缠绕、外管挤出包覆和切割入库共四个步骤，实现玻纤增强带聚乙烯复合管的连续在线生产；其生产装置使用环境友好，生产方法原理科学合理，生产制备的玻纤增强带聚乙烯复合管耐压强度高，管壁厚度薄，生产成本低，节能环保。

Description

一种玻纤增强带聚乙烯复合管连续化生产装置和方法

技术领域：

本发明属于塑料管技术领域，具体涉及一种玻纤增强带聚乙烯复合管连续化生产装置和方法，能够实现玻纤增强带聚乙烯复合管的内管挤出、玻纤增强带连续缠绕、玻纤增强带在线更换和外层包覆连续在线生产。

背景技术：

增强热塑性塑料管(RTP)以提高抗内压能力为目标，RTP通常包括三层结构，外层是保护层，材料有各种热塑性塑料，一般为添加了抗老化及抗紫外线的HDPE层，中间层为特定角度交错缠绕的增强材料层，材料有芳纶纤维、聚酯纤维、玻璃纤维和钢丝等；RTP的常用规格包括3寸-15Mpa、4寸-10Mpa和5寸-8Mpa；RTP耐高压，工作压力可达到32Mpa(320bar)；RTP柔性好，直径200毫米以下可制成盘卷供货，运输和长距离铺设快速简便，施工成本极低；RTP耐冲击，强烈变形后不会发生开裂和泄漏；RTP耐腐蚀，在强腐蚀性流体中的使用寿命超过20年；RTP综合成本低，用途广泛，适用于石油、天然气、煤气、化工行业等的中长距离输送。涉及RTP生产设备和方法的专利文献有：中国专利201510504346.X公开的一种连续纤维多层缠绕热塑性复合管道的加工方法及设备，其加工设备包括连续长纤维浸渍带、用于安装和控制热塑性塑料内管轴向及圆周运动的控制装置和用于输送熔融塑料的熔体供给装置，熔体供给装置前端装有一平缝模头，其加工方法是在缠绕过程中，内管旋转同时沿轴线移动，加压辊通过加压进一步促进已缠绕的连续长纤维浸渍带同热塑性塑料内管间的层间全熔接，并通过后续的冷却风机冷却定型，完成单层缠绕，改变内管旋转方向，进行下一层缠绕，直到缠绕层数达到要求，熔体供给装置将熔体直接输送到连续长纤维浸渍带与连续长纤维浸渍带之间、连续长纤维浸渍带与热塑性塑料内管之间，起到“粘结剂”作用；中国专利201410690683.8公开的一种长纤维带状内包裹式玻纤缠绕三层复合聚乙烯管由外层功能材料层、中间层长玻纤带状聚乙烯挤出缠绕层和内层功能材料层三层组成，三层由内至外依次同轴包裹而成，在制备时，先生产出内管，内管定长切断，内管旋转同时沿轴线移动，连续长纤维预浸带缠绕在内管上，加热熔融；以上专利均存在所生产的内管长度是一定的，无法实现内管挤出、复合带缠绕和外层包覆的连续在线生产的问题。而中国专利201310656110.9公开的一种热塑性缠绕增强塑料复合管的生产方法及设备，其生产设备包括从左到右依次设置的内管挤出模块、增强层缠绕模块、外管挤出模块和切割模块，其中内管挤出模块用于挤出塑料内管，增强层缠绕模块用于将连续纤维增强热塑性复合材料缠绕复合在内管上形成增强层，外管挤出模块用于挤出外管并复合到增强层表面；其增强层的连续纤维增强热塑性复合材料的长度直接制约着复合管的长度，当缠绕机上的增强材料用完时，生产线必须停机，连续纤维增强热塑性复合材料不能在线更换，不具备增强层的连续缠绕功能，无法实现连续生产。因此，研发一种结构简单，功能实用和连续生产的玻纤增强带聚乙烯复合管生产装置和工艺，很有社会价值和应用前景。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种结构简单，功能实用和连续生产的玻纤增强带聚乙烯复合管生产装置和工艺，实现内管挤出、玻纤增强带连续缠绕、玻纤增强带在线更换和外层包覆的连续在线生产。

为实现上述目的，本发明涉及的玻纤增强带聚乙烯复合管连续化生产装置的主体结构包括第一挤出机、内管模具、真空定径箱、第一冷却喷淋箱、第一牵引机、第一缠绕机、第一加热器、第二缠绕机、第二加热器、自动换带机械手、外管挤出机、外管挤出模具、外管冷却定型模具、第二冷却喷淋箱、第二牵引机、计米器、定长切断机和成品管摆放架；内管模具与真空定径箱之间、真空定径箱与第一冷却喷淋箱之间、第一冷却喷淋箱与第一牵引机之间、第一牵引机与第一缠绕机之间、第一缠绕机与第一加热器之间、第一加热器与第二缠绕机之间、第二缠绕机与第二加热器之间、第二加热器与外管挤出模具之间、外管冷却定型模具与第二冷却喷淋箱之间、第二冷却喷淋箱与第二牵引机之间、第二牵引机与计米器之间、计米器与定长切断机之间和定长切断机与成品管摆放架之间均管道式连接，第一挤出机与内管模具之间、第一缠绕机与自动换带机械手、第二缠绕机与自动换带机械手、外管挤出机与外管挤出模具之间和外管挤出模具与外管冷却定型模具均直接连接，外管挤出模具的内径比外管冷却定型模具的内径大1-3mm；第一挤出机、内管模具、真空定径箱、第一冷却喷淋箱和第一牵引机组成内管挤出成型模块；第一缠绕机、第一加热器、第二缠绕机、第二加热器和自动换带机械手组成增强带连续缠绕模块；外管挤出机、外管挤出模具、外管冷却定型模具、第二冷却喷淋箱和第二牵引机组成外管挤出包覆模块；计米器、定长切断机和成品管摆放架组成切割入库模块；内管挤出成型模块、增强带连续缠绕模块、外管挤出包覆模块和切割入库模块依次排列组合构成玻纤增强带聚乙烯复合管连续化生产装置。

本发明涉及的第一缠绕机和第二缠绕机的主体结构相同，包括缠绕机底座、电机、大盘、齿盘、矫直压辊组、支架、放带机、导带机、弹簧压片、铰链、刻度尺、夹紧辊和信号发射器；U形结构的缠绕机底座的底部设置有电机，缠绕机底座的的两端架设有圆形板状结构的大盘，大盘的外边缘设置有齿盘，电机与齿盘齿合式连接，电机带动齿盘旋转，大盘的圆心处设置有圆环状结构的矫直压辊组，矫直压辊组由圆辊组成，圆辊的个数根据同时缠绕复合带的个数选取，矫直压辊组夹紧和矫直内管并压紧缠绕在内管上的复合带，使复合带紧密的缠绕在内管上，矫直压辊组的一端通过支架与地面连接，大盘的圆周上等距离间隔式设置有2-12个放带机和1-6个导带机，每2个放带机和1个导带机共同协作组成1个放带导带模块，每个放带导带模块中的2个放带机，其中1个工作时另1个备用，放带机与大盘垂直连接，放带机的前端设置有2个对称式结构的弹簧压片，当复合带放置在放带机上时，弹簧压片被复合带压紧后将复合带固定在放带机上，当更换复合带时，空的复合带将弹簧压片压扁，有利于从放带机上轻易抽出空的复合带，当新的复合带放置在放带机上后，弹簧压片处于压紧状态将复合带固定在放带机上，放带机的端部设置有信号发射器，导带机通过铰链与大盘连接，大盘上与导带机的连接处设置有刻度尺，刻度尺上的刻度与导带机的倾斜角度对应，便于调节导带机与大盘之间的角度，导带机的倾斜角度根据复合带的缠绕角度选取，导带机上设置有2个对称式结构的夹紧辊，夹紧辊用于夹紧复合带，在复合带自动更换的过程中，夹紧辊处于夹紧状态。

本发明涉及的第一加热器和第二加热器的主体结构相同，具有加热和冷却功能，加热时采用红外加热方式，冷却时采用冷风吹风机方式，生产过程中，第一加热器和第二加热器处于加热状态，生产结束后，第一加热器和第二加热器停止加热并开始冷却，使第一加热器和第二加热器及管道表面冷却至室温，避免停留在第一加热器和第二加热器及管道中的内管在高温环境下发生塌陷现象，导致内管无法继续使用，甚至引发火灾。

本发明涉及的自动换带机械手10的主体结构包括底座板、下轨道、下滑块、立柱、支架、上滑道、上滑块、连接轴、抓手和信号接收器；2块矩形板状结构的底座板通过矩形条状结构的下轨道固定连接，其中1块底座板上设置有信号接收器，下轨道上套接有矩形内空式结构的下滑块，下滑块在下轨道上水平移动，下滑块的顶部设置有圆柱形内空式结构的立柱，矩形条状结构的支架的一端嵌套在立柱的内部，支架在立柱中旋转，支架的另一端与L形条状结构的上滑道垂直连接，上滑道上套接有矩形内空式结构的上滑块，上滑块在上轨道上水平移动，上滑块的底部设置有圆柱形结构的连接轴，连接轴的一端设置有圆弧形结构的抓手，连接轴和抓手以上滑块为支点旋转。

本发明涉及的第一挤出机和外管挤出机为单螺杆挤出机；第一缠绕机、第一加热器、第二缠绕机和第二加热器根据缠绕层数设定，缠绕层数为2时，依次设置第一缠绕机、第一加热器、第二缠绕机和第二加热器，缠绕层数为时依次设置第一缠绕机、第一加热器、第二缠绕机、第二加热器、第三缠绕机、第三加热器、第四缠绕机和第四加热器，以此类推缠绕层数为6、8和10时缠绕机和加热器的设置，相邻缠绕机的缠绕方向相反；外管挤出模具与外管冷却定型模具直接相连，便于玻纤增强带聚乙烯复合管在外管冷却定型模具中直接定型后在第二冷却喷淋箱中进一步冷却，外管挤出模具的内径比外管冷却定型模具的内径大1-3mm，使得玻纤增强带聚乙烯复合管在外管冷却定型模具内压缩紧实，增强玻纤增强带聚乙烯复合管的复合效果。

本发明涉及的玻纤增强带聚乙烯复合管连续化生产方法的工艺过程包括内管挤出成型、复合带连续缠绕、外管挤出包覆和切割入库共四个步骤：

(一)、内管挤出成型：第一挤出机在4个加热区温度分别为100℃、130℃、150℃和170℃，机头温度为170℃，挤出速度为0.5-3m/min的条件下挤出内管，内管依次经过内管模具的成型、真空定径箱的定径和第一冷却喷淋箱的冷却定型后在第一牵引机的牵引下进入第一缠绕机，第一牵引机的牵引速度与第一挤出机和内管模具挤出内管的速度匹配；

(二)、复合带连续缠绕：第一缠绕机以54°-63°的缠绕角度在内管外围缠绕第一层复合带后，内管经过第一加热器的加热，使得第一层复合带与内管完全熔融在一起，然后，第二缠绕机以54°-63°的缠绕角度在第一层复合带的外围反方向缠绕第二层复合带后，内管经过第二加热器的加热，使得第二层复合带与第一层复合带和内管熔融在一起，被复合带缠绕后的内管进入外管挤出模具；

复合带的缠绕过程中，将备用复合带放置到备用放带机上，放带机上的复合带即将缠绕完时，信号发射器发射换带信号，自动换带机械手上的信号接收器接收换带信号，当信号发射器与信号接收器之间的水平距离为2-4m时，自动换带机械手开始工作，抓手夹持备用复合带，下滑块沿下轨道滑动，支架沿其轴线逆时针旋转90°，以使抓手夹持的备用复合带的轴线与放带机的轴线重合，上滑块沿上滑道移动200mm后，抓手将备用复合带安放在放带机上，将复合带从带卷上扯出粘在备用复合带上，复合带与备用复合带的重叠部分大于内管周长的一半以上，信号发射器停止发射换带信号，自动换带机械手恢复原位，停止工作，完成复合带的自动更换，实现复合带的连续缠绕；

第一缠绕机和第二缠绕机的缠绕层数均为2、4、6、8或10，缠绕层数根据压力等级选取，相邻缠绕层的缠绕方向相反，缠绕机的数量根据缠绕层数选取，缠绕机上同时缠绕复合带的数量根据公式n＝(π×D×cosɑ)/L计算选取，其中n表示缠绕机上同时缠绕复合带的数量，D表示内管外径，L表示复合带的宽度，ɑ为缠绕角度；自动换带机械手的换带速度与第一缠绕机和第二缠绕机的缠绕速度相匹配，以使大盘旋转到相应位置时，自动换带机械手正好完成复合带的更换；

(三)、外管挤出包覆：外管挤出机在4个加热区温度分别为100℃、130℃、150℃和170℃，机头温度为170℃，挤出速度为0.5-3m/min的条件下挤出外管，外管挤出机挤出的外管在外管挤出模具中包覆经过缠绕和熔融的内管，并将外管、玻璃纤维层和内管熔融形成全熔接型的玻纤增强带聚乙烯复合管，玻纤增强带聚乙烯复合管依次经过外管冷却定型模具的压缩、冷却和定型以及第二冷却喷淋箱的进一步冷却定型后在第二牵引机的牵引下进入计米器；

(四)、切割入库：定长切断机根据设定的长度和计米器的计量数据切割玻纤增强带聚乙烯复合管，将切割好的玻纤增强带聚乙烯复合管转移到库房的成品管摆放架上，码放整齐，做好防护措施。

本发明涉及的玻纤增强带聚乙烯复合管连续化生产方法制备的玻纤增强带聚乙烯复合管由内管、增强层和外管组成，内管和外管的材质均为聚乙烯，增强层的厚度和宽度分别为0.8-8mm和100-300mm，增强层为玻璃纤维增强聚乙烯复合带缠绕复合而成，复合带中玻璃纤维为成束的连续长玻璃纤维，每束玻璃纤维强度大于0.5N/dTEX，每束玻璃纤维的强度保留率大于90％，连续长玻璃纤维经过偶联剂处理，玻璃纤维单丝之间相互黏结，玻璃纤维与聚乙烯粘结在一起。

本发明与现有技术相比，外管挤出模具合外管冷却定型模具直接相连，冷却定型效果好，同时省去了复合管传统生产工艺中的真空定径流程，避免了复合管因真空定径产生复合层分层的现象，将自动换带机械手与缠绕机结合使用，完成复合带的自动连续更换，在加热器的加热条件下，内管和外管的聚乙烯与复合带的聚乙烯熔融在一起，形成全熔结型的玻纤增强带聚乙烯复合管，实现玻纤增强带聚乙烯复合管的连续在线生产，玻纤增强带聚乙烯复合管的下脚料能够回收制备长玻纤增强聚乙烯材料；其生产装置使用环境友好，生产方法原理科学合理，生产制备的玻纤增强带聚乙烯复合管耐压强度高，管壁厚度薄，生产成本低，节能环保。

附图说明：

图1为本发明的主体结构原理示意图。

图2为本发明涉及的缠绕机的结构原理示意图。

图3为本发明涉及的自动换带机械手的结构原理示意图。

具体实施方式：

实施例1：

本实施例涉及的玻纤增强带聚乙烯复合管连续化生产装置的主体结构包括第一挤出机1、内管模具2、真空定径箱3、第一冷却喷淋箱4、第一牵引机5、第一缠绕机6、第一加热器7、第二缠绕机8、第二加热器9、自动换带机械手10、外管挤出机11、外管挤出模具12、外管冷却定型模具13、第二冷却喷淋箱14、第二牵引机15、计米器16、定长切断机17和成品管摆放架18；内管模具2与真空定径箱3之间、真空定径箱3与第一冷却喷淋箱4之间、第一冷却喷淋箱4与第一牵引机5之间、第一牵引机5与第一缠绕机6之间、第一缠绕机6与第一加热器7之间、第一加热器7与第二缠绕机8之间、第二缠绕机8与第二加热器9之间、第二加热器9与外管挤出模具12之间、外管冷却定型模具13与第二冷却喷淋箱14之间、第二冷却喷淋箱14与第二牵引机15之间、第二牵引机15与计米器16之间、计米器16与定长切断机17之间和定长切断机17与成品管摆放架18之间均管道式连接，第一挤出机1与内管模具2之间、第一缠绕机6与自动换带机械手10、第二缠绕机8与自动换带机械手10、外管挤出机11与外管挤出模具12之间和外管挤出模具12与外管冷却定型模具13均直接连接，外管挤出模具12的内径比外管冷却定型模具13的内径大1-3mm；第一挤出机1、内管模具2、真空定径箱3、第一冷却喷淋箱4和第一牵引机5组成内管挤出成型模块；第一缠绕机6、第一加热器7、第二缠绕机8、第二加热器9和自动换带机械手10组成增强带连续缠绕模块；外管挤出机11、外管挤出模具12、外管冷却定型模具13、第二冷却喷淋箱14和第二牵引机15组成外管挤出包覆模块；计米器16、定长切断机17和成品管摆放架18组成切割入库模块；内管挤出成型模块、增强带连续缠绕模块、外管挤出包覆模块和切割入库模块依次排列组合构成玻纤增强带聚乙烯复合管连续化生产装置。

本实施例涉及的第一缠绕机6和第二缠绕机8的主体结构相同，包括缠绕机底座601、电机602、大盘603、齿盘604、矫直压辊组605、支架606、放带机607、导带机608、弹簧压片609、铰链610、刻度尺611、夹紧辊612和信号发射器613；U形结构的缠绕机底座601的底部设置有电机602，缠绕机底座601的的两端架设有圆形板状结构的大盘603，大盘603的外边缘设置有齿盘604，电机602与齿盘604齿合式连接，电机602带动齿盘604旋转，大盘603的圆心处设置有圆环状结构的矫直压辊组605，矫直压辊组605由圆辊组成，圆辊的个数根据同时缠绕复合带的个数选取，矫直压辊组605夹紧和矫直内管并压紧缠绕在内管上的复合带，使复合带更加紧密的缠绕在内管上，矫直压辊组605的一端通过支架606与地面连接，大盘603的圆周上等距离间隔式设置有2-12个放带机607和1-6个导带机608，每2个放带机607和1个导带机608共同协作组成1个放带导带模块，每个放带导带模块中的2个放带机607，其中1个工作时另1个备用，放带机607与大盘603垂直连接，放带机607的前端设置有2个对称式结构的弹簧压片609，当复合带放置在放带机607上时，弹簧压片609被复合带压紧后将复合带固定在放带机607上，当更换复合带时，空的复合带将弹簧压片609压扁，有利于从放带机607上轻易抽出空的复合带，当新的复合带放置在放带机607上后，弹簧压片609处于压紧状态将复合带固定在放带机607上，放带机607的端部设置有信号发射器613，导带机608通过铰链610与大盘603连接，大盘603上与导带机608的连接处设置有刻度尺611，刻度尺611上的刻度与导带机608的倾斜角度对应，便于调节导带机608与大盘603之间的角度，导带机608的倾斜角度根据复合带的缠绕角度选取，导带机608上设置有2个对称式结构的夹紧辊612，夹紧辊612用于夹紧复合带，在复合带自动更换的过程中，夹紧辊612处于夹紧状态。

本实施例涉及的第一加热器7和第二加热器9的主体结构相同，具有加热和冷却功能，加热时采用红外加热方式，冷却时采用冷风吹风机方式，生产过程中，第一加热器7和第二加热器9处于加热状态，生产结束后，第一加热器7和第二加热器9停止加热并开始冷却，使第一加热器7和第二加热器9及管道表面冷却至室温，避免停留在第一加热器7和第二加热器9及管道中的内管在高温环境下发生塌陷现象，导致内管无法继续使用，甚至引发火灾。

本实施例涉及的自动换带机械手10的主体结构包括底座板101、下轨道102、下滑块103、立柱104、支架105、上滑道106、上滑块107、连接轴108、抓手109和信号接收器110；2块矩形板状结构的底座板101通过矩形条状结构的下轨道102固定连接，其中1块底座板101上设置有信号接收器110，下轨道102上套接有矩形内空式结构的下滑块103，下滑块103在下轨道102上水平移动，下滑块103的顶部设置有圆柱形内空式结构的立柱104，矩形条状结构的支架105的一端嵌套在立柱104的内部，支架105在立柱104中旋转，支架105的另一端与L形条状结构的上滑道106垂直连接，上滑道106上套接有矩形内空式结构的上滑块107，上滑块107在上轨道106上水平移动，上滑块107的底部设置有圆柱形结构的连接轴108，连接轴108的一端设置有圆弧形结构的抓手109，连接轴108和抓手109以上滑块107为支点旋转。

本实施例涉及的第一挤出机1和外管挤出机11为单螺杆挤出机；第一缠绕机6、第一加热器7、第二缠绕机8和第二加热器9根据缠绕层数设定，缠绕层数为2时，依次设置第一缠绕机6、第一加热器7、第二缠绕机8和第二加热器9，缠绕层数为4时依次设置第一缠绕机6、第一加热器7、第二缠绕机8、第二加热器9、第三缠绕机、第三加热器、第四缠绕机和第四加热器，以此类推缠绕层数为6、8和10时缠绕机和加热器的设置，相邻缠绕机的缠绕方向相反；外管挤出模具12与外管冷却定型模具13直接相连，便于玻纤增强带聚乙烯复合管在外管冷却定型模具13中直接定型后在第二冷却喷淋箱14中进一步冷却，外管挤出模具12的内径比外管冷却定型模具13的内径大1-3mm，使得玻纤增强带聚乙烯复合管在外管冷却定型模具13内压缩紧实，增强玻纤增强带聚乙烯复合管的复合效果。

实施例2：

本实施例涉及的玻纤增强带聚乙烯复合管连续化生产方法的工艺过程包括内管挤出成型、复合带连续缠绕、外管挤出包覆和切割入库共四个步骤：

(一)、内管挤出成型：第一挤出机1为JWS75/33高效单螺杆挤出机，第一挤出机1在4个加热区温度分别为100℃、130℃、150℃和170℃，机头温度为170℃，内管挤出速度为1m/min的条件下挤出内管，内管外径为105.4mm，内管依次经过内管模具2的成型、真空定径箱3的定径和第一冷却喷淋箱4的冷却定型后在第一牵引机5的牵引下进入第一缠绕机6，第一牵引机5的牵引速度与第一挤出机1和内管模具2挤出内管的速度均为1m/min；

(二)、复合带连续缠绕：第一缠绕机6以63°的缠绕角度在内管外围缠绕第一层复合带后，内管经过第一加热器7的加热，使得第一层复合带与内管完全熔融在一起，然后，第二缠绕机8以63°的缠绕角度在第一层复合带的外围反方向缠绕第二层复合带后，内管经过第二加热器9的加热，使得第二层复合带与第一层复合带和内管熔融在一起，被复合带缠绕后的内管进入外管挤出模具12，复合带的厚度和宽度分别为0.4mm和150mm，玻璃纤维的型号为1200TEX，每束玻璃纤维强度大于0.5N/dTEX，每束玻璃纤维的强度保留率大于90％；

复合带的缠绕过程中，将备用复合带放置到备用放带机607上，放带机607上的复合带即将缠绕完时，信号发射器613发射换带信号，自动换带机械手10上的信号接收器110接收换带信号，当信号发射器613与信号接收器110之间的水平距离为2m时，自动换带机械手10开始工作，抓手109夹持备用复合带，下滑块103沿下轨道102滑动，支架105沿其轴线逆时针旋转90°，以使抓手109夹持的备用复合带的轴线与放带机607的轴线重合，上滑块107沿上滑道106移动200mm后，抓手109将备用复合带安放在放带机607上，将复合带从带卷上扯出粘在备用复合带上，复合带与备用复合带的重叠部分大于170mm，信号发射器613停止发射换带信号，自动换带机械手10恢复原位，停止工作，完成复合带的自动更换，实现复合带的连续缠绕，第一缠绕机6和第二缠绕机8同时缠绕复合带的个数是1；

(三)、外管挤出包覆：外管挤出机11在4个加热区温度分别为100℃、130℃、150℃和170℃，机头温度为170℃，挤出速度为1m/min的条件下挤出外管，外管的厚度为1.5mm，外管挤出机11挤出的外管在外管挤出模具12中包覆经过缠绕和熔融的内管，并将外管、玻璃纤维层和内管熔融形成全熔接型的外径为110mm玻纤增强带聚乙烯复合管，玻纤增强带聚乙烯复合管依次经过外管冷却定型模具13的压缩、冷却和定型以及第二冷却喷淋箱14的进一步冷却定型后在第二牵引机15的牵引下进入计米器16；

(四)、切割入库：定长切断机17根据设定的长度和计米器16的计量数据切割玻纤增强带聚乙烯复合管，将切割好的玻纤增强带聚乙烯复合管转移到库房的成品管摆放架18上，码放整齐，做好防护措施。

实施例3：

本实施例涉及的玻纤增强带聚乙烯复合管连续化生产方法的工艺过程包括内管挤出成型、复合带连续缠绕、外管挤出包覆和切割入库共四个步骤：

(一)、内管挤出成型：第一挤出机1为JWS120/33高效单螺杆挤出机，第一挤出机1在4个加热区温度分别为100℃、130℃、150℃和170℃，机头温度为170℃，内管挤出速度为0.5m/min的条件下挤出内管，内管外径为273.6mm，内管依次经过内管模具2的成型、真空定径箱3的定径和第一冷却喷淋箱4的冷却定型后在第一牵引机5的牵引下进入第一缠绕机6，第一牵引机5的牵引速度与第一挤出机1和内管模具2挤出内管的速度均为0.5m/min；

(二)、复合带连续缠绕：第一缠绕机6以58°的缠绕角度在内管外围缠绕第一层复合带后，内管经过第一加热器7的加热，使得第一层复合带与内管完全熔融在一起，然后，第二缠绕机8以58°的缠绕角度在第一层复合带的外围反方向缠绕第二层复合带后，内管经过第二加热器9的加热，使得第二层复合带与第一层复合带和内管熔融在一起，被复合带缠绕后的内管进入外管挤出模具12，复合带的厚度和宽度分别为0.6mm和300mm，玻璃纤维的型号为2400TEX，每束玻璃纤维强度大于0.5N/dTEX，每束玻璃纤维的强度保留率大于90％，第一缠绕机6和第二缠绕机8同时缠绕复合带的个数是2；

复合带的缠绕过程中，将备用复合带放置到备用放带机607上，放带机607上的复合带即将缠绕完时，信号发射器613发射换带信号，自动换带机械手10上的信号接收器110接收换带信号，当信号发射器613与信号接收器110之间的水平距离为3m时，自动换带机械手10开始工作，抓手109夹持备用复合带，下滑块103沿下轨道102滑动，支架105沿其轴线逆时针旋转90°，以使抓手109夹持的备用复合带的轴线与放带机607的轴线重合，上滑块107沿上滑道106移动200mm后，抓手109将备用复合带安放在放带机607上，将复合带从带卷上扯出粘在备用复合带上，复合带与备用复合带的重叠部分大于440mm，信号发射器613停止发射换带信号，自动换带机械手10恢复原位，停止工作，完成复合带的自动更换，实现复合带的连续缠绕；

(三)、外管挤出包覆：外管挤出机11在4个加热区温度分别为100℃、130℃、150℃和170℃，机头温度为170℃，挤出速度为0.5m/min的条件下挤出外管，外管的厚度为2.0mm，外管挤出机11挤出的外管在外管挤出模具12中包覆经过缠绕和熔融的内管，并将外管、玻璃纤维层和内管熔融形成全熔接型的外径为280mm玻纤增强带聚乙烯复合管，玻纤增强带聚乙烯复合管依次经过外管冷却定型模具13的压缩、冷却和定型以及第二冷却喷淋箱14的进一步冷却定型后在第二牵引机15的牵引下进入计米器16；

(四)、切割入库：定长切断机17根据设定的长度和计米器16的计量数据切割玻纤增强带聚乙烯复合管，将切割好的玻纤增强带聚乙烯复合管转移到库房的成品管摆放架18上，码放整齐，做好防护措施。

实施例4：

本实施例涉及的玻纤增强带聚乙烯复合管连续化生产方法的工艺过程包括内管挤出成型、复合带连续缠绕、外管挤出包覆和切割入库共四个步骤：

(一)、内管挤出成型：第一挤出机1为JWS150/33高效单螺杆挤出机，第一挤出机1在4个加热区温度分别为100℃、130℃、150℃和170℃，机头温度为170℃，内管挤出速度为0.5m/min的条件下挤出内管，内管外径为985.2mm，内管依次经过内管模具2的成型、真空定径箱3的定径和第一冷却喷淋箱4的冷却定型后在第一牵引机5的牵引下进入第一缠绕机6，第一牵引机5的牵引速度与第一挤出机1和内管模具2挤出内管的速度均为0.5m/min；

(二)、复合带连续缠绕：第一缠绕机6以54°的缠绕角度在内管外围缠绕第一层复合带后，内管经过第一加热器7的加热，使得第一层复合带与内管完全熔融在一起，然后，第二缠绕机8以54°的缠绕角度在第一层复合带的外围反方向缠绕第二层复合带后，内管经过第二加热器9的加热，使得第二层复合带与第一层复合带和内管熔融在一起，被复合带缠绕后的内管进入外管挤出模具12，复合带的厚度和宽度分别为0.6mm和300mm，玻璃纤维的型号为2400TEX，每束玻璃纤维强度大于0.5N/dTEX，每束玻璃纤维的强度保留率大于90％，第一缠绕机6和第二缠绕机8同时缠绕复合带的个数是6；

复合带的缠绕过程中，将备用复合带放置到备用放带机607上，放带机607上的复合带即将缠绕完时，信号发射器613发射换带信号，自动换带机械手10上的信号接收器110接收换带信号，当信号发射器613与信号接收器110之间的水平距离为4m时，自动换带机械手10开始工作，抓手109夹持备用复合带，下滑块103沿下轨道102滑动，支架105沿其轴线逆时针旋转90°，以使抓手109夹持的备用复合带的轴线与放带机607的轴线重合，上滑块107沿上滑道106移动200mm后，抓手109将备用复合带安放在放带机607上，将复合带从带卷上扯出粘在备用复合带上，复合带与备用复合带的重叠部分大于1570mm，信号发射器613停止发射换带信号，自动换带机械手10恢复原位，停止工作，完成复合带的自动更换，实现复合带的连续缠绕；

(三)、外管挤出包覆：第一挤出机11在4个加热区温度分别为100℃、130℃、150℃和170℃，机头温度为170℃，挤出速度为0.5m/min的条件下挤出外管，外管的厚度为5.0mm，外管挤出机11挤出的外管在外管挤出模具12中包覆经过缠绕和熔融的内管，并将外管、玻璃纤维层和内管熔融形成全熔接型的外径为1000mm玻纤增强带聚乙烯复合管，玻纤增强带聚乙烯复合管依次经过外管冷却定型模具13的压缩、冷却和定型以及第二冷却喷淋箱14的进一步冷却定型后在第二牵引机15的牵引下进入计米器16；

(四)、切割入库：定长切断机17根据设定的长度和计米器16的计量数据切割玻纤增强带聚乙烯复合管，将切割好的玻纤增强带聚乙烯复合管转移到库房的成品管摆放架18上，码放整齐，做好防护措施。

Claims (7)

1.一种玻纤增强带聚乙烯复合管连续化生产装置，其特征在于主体结构包括第一挤出机、内管模具、真空定径箱、第一冷却喷淋箱、第一牵引机、第一缠绕机、第一加热器、第二缠绕机、第二加热器、自动换带机械手、外管挤出机、外管挤出模具、外管冷却定型模具、第二冷却喷淋箱、第二牵引机、计米器、定长切断机和成品管摆放架；内管模具与真空定径箱之间、真空定径箱与第一冷却喷淋箱之间、第一冷却喷淋箱与第一牵引机之间、第一牵引机与第一缠绕机之间、第一缠绕机与第一加热器之间、第一加热器与第二缠绕机之间、第二缠绕机与第二加热器之间、第二加热器与外管挤出模具之间、外管冷却定型模具与第二冷却喷淋箱之间、第二冷却喷淋箱与第二牵引机之间、第二牵引机与计米器之间、计米器与定长切断机之间和定长切断机与成品管摆放架之间均管道式连接，第一挤出机与内管模具之间、第一缠绕机与自动换带机械手、第二缠绕机与自动换带机械手、外管挤出机与外管挤出模具之间和外管挤出模具与外管冷却定型模具均直接连接，外管挤出模具的内径比外管冷却定型模具的内径大1-3mm；第一挤出机、内管模具、真空定径箱、第一冷却喷淋箱和第一牵引机组成内管挤出成型模块；第一缠绕机、第一加热器、第二缠绕机、第二加热器和自动换带机械手组成增强带连续缠绕模块；外管挤出机、外管挤出模具、外管冷却定型模具、第二冷却喷淋箱和第二牵引机组成外管挤出包覆模块；计米器、定长切断机和成品管摆放架组成切割入库模块；内管挤出成型模块、增强带连续缠绕模块、外管挤出包覆模块和切割入库模块依次排列组合构成玻纤增强带聚乙烯复合管连续化生产装置。

2.根据权利要求1所述的玻纤增强带聚乙烯复合管连续化生产装置，其特征在于所述第一缠绕机和第二缠绕机的主体结构相同，包括缠绕机底座、电机、大盘、齿盘、矫直压辊组、支架、放带机、导带机、弹簧压片、铰链、刻度尺、夹紧辊和信号发射器；U形结构的缠绕机底座的底部设置有电机，缠绕机底座的的两端架设有圆形板状结构的大盘，大盘的外边缘设置有齿盘，电机与齿盘齿合式连接，电机带动齿盘旋转，大盘的圆心处设置有圆环状结构的矫直压辊组，矫直压辊组由圆辊组成，圆辊的个数根据同时缠绕复合带的个数选取，矫直压辊组夹紧和矫直内管并压紧缠绕在内管上的复合带，使复合带紧密的缠绕在内管上，矫直压辊组的一端通过支架与地面连接，大盘的圆周上等距离间隔式设置有2-12个放带机和1-6个导带机，每2个放带机和1个导带机共同协作组成1个放带导带模块，每个放带导带模块中的2个放带机，其中1个工作时另1个备用，放带机与大盘垂直连接，放带机的前端设置有2个对称式结构的弹簧压片，当复合带放置在放带机上时，弹簧压片被复合带压紧后将复合带固定在放带机上，当更换复合带时，空的复合带将弹簧压片压扁，有利于从放带机上轻易抽出空的复合带，当新的复合带放置在放带机上后，弹簧压片处于压紧状态将复合带固定在放带机上，放带机的端部设置有信号发射器，导带机通过铰链与大盘连接，大盘上与导带机的连接处设置有刻度尺，刻度尺上的刻度与导带机的倾斜角度对应，便于调节导带机与大盘之间的角度，导带机的倾斜角度根据复合带的缠绕角度选取，导带机上设置有2个对称式结构的夹紧辊，夹紧辊用于夹紧复合带，在复合带自动更换的过程中，夹紧辊处于夹紧状态。

3.根据权利要求2所述的玻纤增强带聚乙烯复合管连续化生产装置，其特征在于所述第一加热器和第二加热器的主体结构相同，具有加热和冷却功能，加热时采用红外加热方式，冷却时采用冷风吹风机方式，生产过程中，第一加热器和第二加热器处于加热状态，生产结束后，第一加热器和第二加热器停止加热并开始冷却，使第一加热器和第二加热器及管道表面冷却至室温，避免停留在第一加热器和第二加热器及管道中的内管在高温环境下发生塌陷现象，导致内管无法继续使用，甚至引发火灾。

4.根据权利要求3所述的玻纤增强带聚乙烯复合管连续化生产装置，其特征在于所述自动换带机械手的主体结构包括底座板、下轨道、下滑块、立柱、支架、上滑道、上滑块、连接轴、抓手和信号接收器；2块矩形板状结构的底座板通过矩形条状结构的下轨道固定连接，其中1块底座板上设置有信号接收器，下轨道上套接有矩形内空式结构的下滑块，下滑块在下轨道上水平移动，下滑块的顶部设置有圆柱形内空式结构的立柱，矩形条状结构的支架的一端嵌套在立柱的内部，支架在立柱中旋转，支架的另一端与L形条状结构的上滑道垂直连接，上滑道上套接有矩形内空式结构的上滑块，上滑块在上轨道上水平移动，上滑块的底部设置有圆柱形结构的连接轴，连接轴的一端设置有圆弧形结构的抓手，连接轴和抓手以上滑块为支点旋转。

5.根据权利要求4所述的玻纤增强带聚乙烯复合管连续化生产装置，其特征在于所述第一挤出机和外管挤出机为单螺杆挤出机；第一缠绕机、第一加热器、第二缠绕机和第二加热器根据缠绕层数设定，缠绕层数为2时，依次设置第一缠绕机、第一加热器、第二缠绕机和第二加热器，缠绕层数为时依次设置第一缠绕机、第一加热器、第二缠绕机、第二加热器、第三缠绕机、第三加热器、第四缠绕机和第四加热器，以此类推缠绕层数为6、8和10时缠绕机和加热器的设置，相邻缠绕机的缠绕方向相反；外管挤出模具与外管冷却定型模具直接相连，便于玻纤增强带聚乙烯复合管在外管冷却定型模具中直接定型后在第二冷却喷淋箱中进一步冷却，外管挤出模具的内径比外管冷却定型模具的内径大1-3mm，使得玻纤增强带聚乙烯复合管在外管冷却定型模具内压缩紧实，增强玻纤增强带聚乙烯复合管的复合效果。

6.一种采用如权利要求5所述装置进行玻纤增强带聚乙烯复合管连续化生产的方法，其特征在于工艺过程包括内管挤出成型、复合带连续缠绕、外管挤出包覆和切割入库共四个步骤：

(一)、内管挤出成型：第一挤出机在4个加热区温度分别为100℃、130℃、150℃和170℃，机头温度为170℃，挤出速度为0.5-3m/min的条件下挤出内管，内管依次经过内管模具的成型、真空定径箱的定径和第一冷却喷淋箱的冷却定型后在第一牵引机的牵引下进入第一缠绕机，第一牵引机的牵引速度与第一挤出机和内管模具挤出内管的速度匹配；

(二)、复合带连续缠绕：第一缠绕机以54°-63°的缠绕角度在内管外围缠绕第一层复合带后，内管经过第一加热器的加热，使得第一层复合带与内管完全熔融在一起，然后，第二缠绕机以54°-63°的缠绕角度在第一层复合带的外围反方向缠绕第二层复合带后，内管经过第二加热器的加热，使得第二层复合带与第一层复合带和内管熔融在一起，被复合带缠绕后的内管进入外管挤出模具；

复合带的缠绕过程中，将备用复合带放置到备用放带机上，放带机上的复合带即将缠绕完时，信号发射器发射换带信号，自动换带机械手上的信号接收器接收换带信号，当信号发射器与信号接收器之间的水平距离为2-4m时，自动换带机械手开始工作，抓手夹持备用复合带，下滑块沿下轨道滑动，支架沿其轴线逆时针旋转90°，以使抓手夹持的备用复合带的轴线与放带机的轴线重合，上滑块沿上滑道移动200mm后，抓手将备用复合带安放在放带机上，将复合带从带卷上扯出粘在备用复合带上，复合带与备用复合带的重叠部分大于内管周长的一半以上，信号发射器停止发射换带信号，自动换带机械手恢复原位，停止工作，完成复合带的自动更换，实现复合带的连续缠绕；

第一缠绕机和第二缠绕机的缠绕层数均为2、4、6、8或10，缠绕层数根据压力等级选取，相邻缠绕层的缠绕方向相反，缠绕机的数量根据缠绕层数选取，缠绕机上同时缠绕复合带的数量根据公式n＝(π×D×cosɑ)/L计算选取，其中n表示缠绕机上同时缠绕复合带的数量，D表示内管外径，L表示复合带的宽度，ɑ为缠绕角度；自动换带机械手的换带速度与第一缠绕机和第二缠绕机的缠绕速度相匹配，以使大盘旋转到相应位置时，自动换带机械手正好完成复合带的更换；

(三)、外管挤出包覆：外管挤出机在4个加热区温度分别为100℃、130℃、150℃和170℃，机头温度为170℃，挤出速度为0.5-3m/min的条件下挤出外管，外管挤出机挤出的外管在外管挤出模具中包覆经过缠绕和熔融的内管，并将外管、玻璃纤维层和内管熔融形成全熔接型的玻纤增强带聚乙烯复合管，玻纤增强带聚乙烯复合管依次经过外管冷却定型模具的压缩、冷却和定型以及第二冷却喷淋箱的进一步冷却定型后在第二牵引机的牵引下进入计米器；

(四)、切割入库：定长切断机根据设定的长度和计米器的计量数据切割玻纤增强带聚乙烯复合管，将切割好的玻纤增强带聚乙烯复合管转移到库房的成品管摆放架上，码放整齐，做好防护措施。

7.根据权利要求6所述的玻纤增强带聚乙烯复合管连续化生产方法，其特征在于所述方法制备的玻纤增强带聚乙烯复合管由内管、增强层和外管组成，内管和外管的材质均为聚乙烯，增强层的厚度和宽度分别为0.8-8mm和100-300mm，增强层为玻璃纤维增强聚乙烯复合带缠绕复合而成，复合带中玻璃纤维为成束的连续长玻璃纤维，每束玻璃纤维强度大于0.5N/dTEX，每束玻璃纤维的强度保留率大于90％，连续长玻璃纤维经过偶联剂处理，玻璃纤维单丝之间相互黏结，玻璃纤维与聚乙烯粘结在一起。