CN107031031B - 一种增强热塑性塑料复合管管端成型装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械设备技术领域，涉及一种管材管端成型装置及方法，尤其是一种增强热塑性塑料复合管管端成型装置及方法，应用于管材加工制备行业，用于管材端口加工场合；解决中间增强层暴露在空气中，造成接口困难且降低RTP的使用寿命的难题，能够有效提高对接效率，能够延长RTP的使用寿命；其内模端部设有倒角，利于RTP管材穿入；内模直径比RTP内径略大，管端成型时对RTP管有扩张作用，利于管材焊接；油道里通加热油，能够加热管材内层；翻边高度L为相同压力等级实壁管管壁厚度1.5‑2倍，确保管端焊接安全性；其整体结构简单，原理可靠，管端成型效果好，操作简便，具有良好的经济效益和广阔的市场前景。
Description
技术领域：
本发明属于机械设备技术领域，涉及一种管材管端成型装置及方法，尤其是一种增强热塑性塑料复合管管端成型装置及方法，应用于管材加工制备行业，用于管材端口加工场合。
背景技术：
增强热塑性塑料复合管(简称RTP)，是结构壁管材，与普通壁管相比，具有独特和显著的优点：能够承受很高工作压力，耐腐蚀，同时还保持和HDPE管类似的柔韧性，可以连续长几百米甚至几千米的盘管供应。因此，RTP在工业中被广泛应用。RTP通常为三层结构，内层为HDPE等热塑性塑料，中间层由玻璃纤维、芳纶纤维、钢丝或其他高强度材料构成的增强层，外层为HDPE等热塑性塑料保护层。现有技术中，中国专利CN101683765B公开了一种用于双层轴向中空壁管材端面封口的设备，封口方法包括下列步骤：将管材送到纵向传输工位，管材由横向传输工位装置输送至加热工位，加热装置向管材移动，管材端面进入加热装置；加热装置对管材端面进行定温、定时加热；加热后，将管材送至封口工位，封口装置向管材端面移动进行封口，封口后的管材传输至卸管架，封口步骤完成。该设备由传输装置、加热装置、封口装置和控制装置构成。该发明仅适用于双层轴向中空壁管材端面封口，不适用三层的RTP端面封口，因三层的RTP加热过程中易导致外层保护层破损，使得中间增强层暴露在空气中，造成接口困难且降低RTP的使用寿命。中国专利105351525B公开了一种石油管材密封装置，套接在石油管材上，属于大间隙高温高压组合密封技术领域。所述装置包括密封套筒与橡胶密封垫等，密封套筒套接在所述石油管材上，并在密封套筒的内环面上自密封套筒的两端向密封套筒内部开环状凹槽，形成第一容纳腔与第二容纳腔，其中，第一容纳腔内设置有第一密封组件，并通过压板限位；第二容纳腔内设置有橡胶密封垫，并通过压盖限位，自橡胶密封垫的一端面向橡胶密封垫内部开环状凹槽，形成第三容纳腔，所述第三容纳腔内设置有收缩组件，所述收缩组件在受力后收缩在所述石油管材上，进而实现密封效果。所述装置密封可靠，耐疲劳，有效解决了石油管材领域大间隙高温高压密封技术难题，但不适用于三层的RTP端面封口，增添密封装置增加各环节运行成本且运输过程中易脱落。目前，RTP管材末端一般不进行管端成型处理，中间增强层暴露在外边，不但接口困难，而且降低了RTP的使用寿命。因此，亟待研发一种适用于三层RTP端面封口装置。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，寻求设计一种增强热塑性塑料复合管管端成型装置及方法，解决中间增强层暴露在空气中，造成接口困难且降低RTP的使用寿命的难题，能够有效提高对接效率，能够延长RTP的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明涉及的增强热塑性塑料复合管管端成型装置的主体结构包括第一支架、油缸、成型气缸、活动成型块、成型模具、固定成型块、固定夹具、固定夹紧气缸、支撑板和第二支架，竖直设置的矩形框架结构的第一支架的中部水平设有支撑板，支撑板上水平设有油缸，油缸的末端与竖直设置的第二支架螺栓式或铆接式相连，第二支架的中部水平设有成型模具，成型模具包含内模、外模、油道和油管，水平设置的柱状空芯或实芯结构的内模外部水平套装有圆环状外模，外模与内模之间存有圆环状间隙，内模首端的外表面设有一条以上环状金属油道，金属油道通过油管与油缸相连通，内模直径大于常规RTP直径，内模的末端为圆台状结构，内模的正上方和正下方对称式设有两个尺寸结构相同且内表面带有加热板的半圆状的活动成型块，活动成型块的轴向截面为平行四边形，活动成型块分别与两个尺寸结构相同且对称式竖直设置的成型气缸螺栓式或铆接式相连，成型气缸分别设置于第二支架的上部和下部，成型气缸能够驱动活动成型块沿竖直方向往返运动，油缸能够驱动第二支架并带动成型气缸、活动成型块和成型模具沿水平方向往返运动，第一支架的末端且活动成型块的轴向上从左至右依次固定设有两个半圆状上下对接式的固定成型块和两个半圆状上下对接式且具有锁紧功能的固定夹具，固定成型块的轴向截面为直角梯形，固定夹具的下方设有固定夹紧气缸，固定夹紧气缸能够驱动固定夹具的下半圆做竖直方向往返运动。
本发明涉及的RTP管端成型装置的工作原理为：内模端部有倒角，利于RTP管的穿入；内模直径比RTP内径略大，管端成型时对RTP管有扩张作用，能够减小管材不圆度，有利于管材焊接；油道里通加热油，能够加热管材内层；固定夹具固定RTP管材，固定夹紧气缸夹紧固定夹具；在翻边处设有增强层，确保RTP的强度，同时翻边高度L为相同压力等级实壁管壁厚的1.5-2倍，确保管端焊接安全性。
本实施例涉及的RTP管端成型方法为两种，第一种：
(1)固定实壁管：首先将与需要封口的RTP管材质一致且公称直径尺寸相同的实壁管放入成型模具的外模内，再启动气缸，气缸驱动活动成型块竖直上、下移动，将活动成型块夹紧在成型模具上；
(2)固定RTP管：接着将需要封口的公称直径为280-1600mm的大口径RTP管的管端放置在固定成型块和固定夹具上，启动固定夹紧气缸，固定夹紧气缸带动固定夹具的下半圆竖直向上运动，使得RTP管被夹紧固定；
(3)成型：然后启动油缸，油缸推动成型模具前进，使得RTP管的端部靠近活动成型块，通导热油，设置导热油温度为180-220℃，活动成型块的电加热板开始加热，设置电加热板的加热温度为180-220℃，对实壁管和RTP管进行加热，加热过程中，油缸慢慢的推动成型模具前进，使得RTP管开始扩口翻边，同时使得实壁管开始成型，当RTP管端口翻边高度L为实壁管壁厚的1.5-2倍时停止加热，冷却10-20分钟后，油缸后退，使得活动成型块与RTP管分离；
(4)管端成型：再利用成型气缸将活动成型块拉起，油缸继续前进，使得成型后的实壁管的斜面与扩口后的RTP管的斜面相连，导热油开始加热，油缸一直保持着压力，每隔3-5分钟逐渐增大油缸压力，1-2小时后停止加热；
(5)完成：最后冷却30-60分钟后，油缸后退，完成RTP管的管端成型。
第二种：
(1)启动气缸：首先启动气缸，气缸驱动活动成型块竖直上、下移动，将活动成型块夹紧在成型模具上；
(2)固定RTP管：接着将需要封口的RTP管的管端放置在固定成型块和固定夹具上，启动固定夹紧气缸，固定夹紧气缸带动固定夹具的下半圆竖直向上运动，使得需要封口的RTP管被夹紧固定；
(3)成型：然后启动油缸，油缸推动成型模具前进，使得RTP管的端部靠近活动成型块，通导热油，设置导热油温度为180-220℃，活动成型块的电加热板开始加热，设置电加热板的加热温度为180-220℃，对RTP管加热，加热过程中，油缸慢慢的推动成型模具前进，使得RTP管开始扩口翻边，2-5分钟后停止加热，冷却10-20分钟后，油缸后退，使得活动成型块与RTP管分离；
(4)管端成型：再利用成型气缸将活动成型块拉起，油缸继续前进，将翻边后的RTP管推到内模上，翻边后的RTP管端与内模、外模形成密封的腔,利用挤出机将与RTP管材材质一致的原料挤入腔内，油缸一直保持着压力，每隔3-5分钟逐渐增大油缸压力，1-2小时后直至管端成型停止加热；
(5)完成：最后冷却30-60分钟后，油缸后退，完成RTP管的管端成型。
本发明与现有技术相比，其整体结构简单，原理可靠，管端成型效果好，操作简便，具有良好的经济效益和广阔的市场前景。
附图说明：
图1为本发明涉及的RTP管的管端成型装置的主体结构原理示意图。
图2本发明涉及的成型模具的主体结构原理剖视图。
图3本发明涉及的活动成型块的结构原理仰视图。
图4本发明涉及的固定成型块的结构原理仰视图。
图5本发明涉及的RTP管端翻边后示意图。
图6本发明涉及的RTP管端成型后示意图。
具体实施方式：
下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步描述。
实施例1：
本实施例涉及的RTP管端成型装置的主体结构包含第一支架1、油缸2、成型气缸3、活动成型块4、成型模具5、固定成型块6、固定夹具7、固定夹紧气缸8、支撑板9和第二支架10，竖直设置的矩形框架结构的第一支架1的中部水平设有支撑板9，支撑板9上水平设有油缸2，油缸2的末端与竖直设置的第二支架10螺栓式或铆接式相连，第二支架10的中部水平设有成型模具5，成型模具5包含内模501、外模502、油道503和油管504，水平设置的柱状空芯或实芯结构的内模501外部水平套装有圆环状外模502，外模502与内模501之间存有圆环状间隙，内模501首端的外表面设有一条以上环状金属油道503，金属油道503通过油管504与油缸2相连通，内模501直径大于常规RTP直径，内模501的末端为圆台状结构，内模501的正上方和正下方对称式设有两个尺寸结构相同且内表面带有加热板的半圆状的活动成型块4，活动成型块4的轴向截面为平行四边形，活动成型块4分别与两个尺寸结构相同且对称式竖直设置的成型气缸3螺栓式或铆接式相连，成型气缸3分别设置于第二支架10的上部和下部，成型气缸3能够驱动活动成型块4沿竖直方向往返运动，油缸2能够驱动第二支架10并带动成型气缸3、活动成型块4和成型模具5沿水平方向往返运动，第一支架1的末端且活动成型块4的轴向上从左至右依次固定设有两个半圆状上下对接式的固定成型块6和两个半圆状上下对接式且具有锁紧功能的固定夹具7，固定成型块6的轴向截面为直角梯形，固定夹具7的下方设有固定夹紧气缸8，固定夹紧气缸8能够驱动固定夹具7的下半圆做竖直方向往返运动。
本实施例涉及的RTP管端成型方法为：
(1)固定实壁管：首先将公称外径为800mm，壁厚为40mm与需要封口的RTP管材质一致的实壁管放入成型模具5的外模502内，再启动成型气缸3，成型气缸3驱动活动成型块4竖直上、下移动，将活动成型块4夹紧在成型模具5上；
(2)固定RTP管：接着将公称外径800mm，壁厚为30.6mm的RTP管的管端放置在固定成型块6和固定夹具7上，启动固定夹紧气缸8，固定夹紧气缸8带动固定夹具7的下半圆竖直向上运动，使得需要封口的RTP管被夹紧固定；
(3)成型：然后启动油缸2，油缸2推动成型模具5前进，使得RTP管的端部靠近活动成型块4，通导热油，设置导热油温度为180℃，活动成型块4的电加热板开始加热，设置电加热板的加热温度为180℃，对实壁管和RTP管进行加热，加热过程中，油缸2慢慢的推动成型模具5前进，使得RTP管开始扩口翻边，同时使得实壁管开始成型，当RTP管端口翻边到80mm时，停止加热，冷却10-20分钟后，油缸2后退，使得活动成型块4与RTP管分离；
(4)管端成型：再利用成型气缸3将活动成型块4拉起，油缸2继续前进，使得成型后的实壁管的斜面与扩口后的RTP管的斜面相连，导热油开始加热，油缸2一直保持着压力，每隔3-5分钟逐渐增大油缸2压力，1小时后停止加热；
(5)完成：最后冷却30分钟后，油缸2后退，完成RTP管的管端成型。
实施例2：
本实施例与实施例1的不同之处在于：RTP管端成型方法，
(1)启动成型气缸3：首先启动成型气缸3，成型气缸3驱动活动成型块4竖直上、下移动，将活动成型块4夹紧在成型模具5上；
(2)固定RTP管：接着将需要封口的RTP管的管端放置在固定成型块6和固定夹具7上，启动固定夹紧气缸8，固定夹紧气缸8带动固定夹具7的下半圆竖直向上运动，使得需要封口的RTP管被夹紧固定；
(3)成型：然后启动油缸2，油缸2推动成型模具5前进，使得RTP管的端部靠近活动成型块4，通导热油，设置导热油温度为180℃，活动成型块4的电加热板开始加热，设置电加热板的加热温度为180℃，对RTP管加热，加热过程中，油缸2慢慢的推动成型模具5前进，使得RTP管开始扩口翻边，2-5分钟后停止加热，冷却10-20分钟后，油缸2后退，使得活动成型块4与RTP管分离；
(4)管端成型：再利用成型气缸3将活动成型块4拉起，油缸2继续前进，将翻边后的RTP管推到内模501上，翻边后的RTP管端与内模501、外模502形成密封的腔,利用挤出机将与RTP管材材质一致的原料挤入腔内，油缸2一直保持着压力，每隔3-5分钟逐渐增大油缸2的压力，1小时后直至管端成型停止加热；
(5)完成：最后冷却30分钟后，油缸2后退，完成RTP管的管端成型。
实施例3：
本实施例与实施例2和实施例3的不同之处在于：步骤(3)的导热油温度为200℃，设置电加热板的加热温度为200℃；步骤(4)为1.5小时后停止加热；步骤(5)为冷却45分钟后，油缸2后退。
实施例4：
本实施例与实施例2和实施例3的不同之处在于：步骤(3)的导热油温度为220℃，设置电加热板的加热温度为220℃；步骤(4)为2小时后停止加热；步骤(5)为冷却60分钟后，油缸2后退。
Claims (3)
1.一种增强热塑性塑料复合管管端成型装置，其特征在于：装置的主体结构包括第一支架、油缸、成型气缸、活动成型块、成型模具、固定成型块、固定夹具、固定夹紧气缸、支撑板和第二支架，竖直设置的矩形框架结构的第一支架的中部水平设有支撑板，支撑板上水平设有油缸，油缸的末端与竖直设置的第二支架螺栓式或铆接式相连，第二支架的中部水平设有成型模具，成型模具包含内模、外模、油道和油管，水平设置的柱状空芯或实芯结构的内模外部水平套装有圆环状外模，外模与内模之间存有圆环状间隙，内模首端的外表面设有一条以上环状金属油道，金属油道通过油管与油缸相连通，内模直径大于常规RTP直径，内模的末端为圆台状结构，内模的正上方和正下方对称式设有两个尺寸结构相同且内表面带有加热板的半圆状的活动成型块，活动成型块的轴向截面为平行四边形，活动成型块分别与两个尺寸结构相同且对称式竖直设置的成型气缸螺栓式或铆接式相连，成型气缸分别设置于第二支架的上部和下部，成型气缸能够驱动活动成型块沿竖直方向往返运动，油缸能够驱动第二支架并带动成型气缸、活动成型块和成型模具沿水平方向往返运动，第一支架的末端且活动成型块的轴向上从左至右依次固定设有两个半圆状上下对接式的固定成型块和两个半圆状上下对接式且具有锁紧功能的固定夹具，固定成型块的轴向截面为直角梯形，固定夹具的下方设有固定夹紧气缸，固定夹紧气缸能够驱动固定夹具的下半圆做竖直方向往返运动。
2.一种采用如权利要求1所述的增强热塑性塑料复合管管端成型装置实现RTP管端成型的方法，其特征在于，包含如下步骤：
(1)固定实壁管：首先将与需要封口的RTP管材质一致且公称直径尺寸相同的实壁管放入成型模具的外模内，再启动气缸，气缸驱动活动成型块竖直上、下移动，将活动成型块夹紧在成型模具上；
(2)固定RTP管：接着将需要封口的公称直径为280-1600mm的大口径RTP管的管端放置在固定成型块和固定夹具上，启动固定夹紧气缸，固定夹紧气缸带动固定夹具的下半圆竖直向上运动，使得需要封口的RTP管被夹紧固定；
(3)成型：然后启动油缸，油缸推动成型模具前进，使得RTP管的端部靠近活动成型块，通导热油，设置导热油温度为180-220℃，活动成型块的电加热板开始加热，设置电加热板的加热温度为180-220℃，对实壁管和RTP管进行加热，加热过程中，油缸慢慢的推动成型模具前进，使得RTP管开始扩口翻边，同时使得实壁管开始成型，当RTP管端口翻边高度为相同压力等级实壁管壁厚的1.5-2倍时停止加热，冷却10-20分钟后，油缸后退，使得活动成型块与RTP管分离；
(4)管端成型：再利用成型气缸将活动成型块拉起，油缸继续前进，使得成型后的实壁管的斜面与扩口后的RTP管的斜面相连，导热油开始加热，油缸一直保持着压力，每隔3-5分钟逐渐增大油缸压力，1-2小时后停止加热；
(5)完成：最后冷却30-60分钟后，油缸后退，完成RTP材质的RTP管的管端成型。
3.一种采用如权利要求1所述的增强热塑性塑料复合管管端成型装置实现RTP管端成型的方法，其特征在于，包含如下步骤：
(1)启动气缸：首先启动气缸，气缸驱动活动成型块竖直上、下移，将活动成型块夹紧在成型模具上；
(2)固定RTP管：接着将需要封口的RTP管的管端放置在固定成型块和固定夹具上，启动固定夹紧气缸，固定夹紧气缸带动固定夹具的下半圆竖直向上运动，使得需要封口的RTP管被夹紧固定；
(3)成型：然后启动油缸，油缸推动成型模具前进，使得RTP管的端部靠近活动成型块，通导热油，设置导热油温度为180-220℃，活动成型块的电加热板开始加热，设置电加热板的加热温度为180-220℃，对RTP管加热，加热过程中，油缸慢慢的推动成型模具前进，使得RTP管开始扩口翻边，2-5分钟后停止加热，冷却10-20分钟后，油缸后退，使得活动成型块与RTP管分离；
(4)管端成型：再利用成型气缸将活动成型块拉起，油缸继续前进，将翻边后的RTP管推到内模上，翻边后的RTP管端与内模、外模形成密封的腔,利用挤出机将与RTP管材材质一致的原料挤入腔内，油缸一直保持着压力，每隔3-5分钟逐渐增大油缸压力，1-2小时后直至管端成型停止加热；
(5)完成：最后冷却30-60分钟后，油缸后退，完成RTP管的管端成型。
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