CN107379515A - 适用于聚合物熔体喷射堆砌成型工艺的管材定型调节装置 - Google Patents

适用于聚合物熔体喷射堆砌成型工艺的管材定型调节装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于聚合物熔体喷射堆砌成型工艺的管材定型调节装置，包括机架板、安装设置在所述机架板上的管径调节机构和壁厚调节机构，所述的管径调节机构包括第一丝杆调节机构、定型轮支撑盘、平面螺旋驱动机构、支撑座定位盘、固定在机架板上的齿条、支撑座定位拉杆和支撑座，可实时调节成型管材的内径；所述的壁厚调节机构包括第二丝杆调节机构、挡料块、从动压延辊和主动压延辊，所述从动压延辊和主动压延辊相对地转动设置在所述机架板上，可实时调节成型管材的壁厚。本发明能应用于聚合物熔体喷射堆砌成型工艺中，实现管材成型过程中管径和壁厚的实时准确调节，提高管材成型效率，降低生产成本，达到管材柔性生产的效果。

Description

适用于聚合物熔体喷射堆砌成型工艺的管材定型调节装置
技术领域
本发明涉及高分子材料加工成型技术领域，具体涉及一种适用于聚合物熔体喷射堆砌成型工艺的管材直径和壁厚的调节装置。
背景技术
与金属管道等传统管道比较，聚合物管道具有耐腐蚀、易安装、节能、输送流体阻力小、环保、输送热介质时热量损失小、使用寿命长且周期费用低等优点。因此，聚合物管道在给排水、天然气输送、建筑采暖、电力通信护套管、节水灌溉等领域得到广泛应用。
目前，可用来成型聚合物管道的工艺方法，除了挤出成型和缠绕熔接成型外，还有学者提出了聚合物熔体喷射堆砌成型工艺。该工艺原理为：首先，具有一定温度和粘度的塑料熔体在挤出机的挤出压力作用下，经预埋式喷嘴喷射到压延辊、挡块和上一层未完全凝固的管坯所形成的约束空间内并进行填充，然后经过牵引装置的直线及旋转牵引作用螺旋堆积在上一层管坯上，在从动压延辊和主动压延辊的压延作用下层与层之间的熔体紧密熔合在一起，最终成型具有一定形状、尺寸精度、连续致密、力学性能优异且不发生泄漏的大直径塑料管道。该学者同时提出了适用于该工艺的成型装置，但其在管径和壁厚调节方面仍有不足。
为此，针对聚合物熔体喷射堆砌成型装置中存在的问题，有必要开发一种适用于聚合物熔体喷射堆砌成型工艺的管材定型调节装置，实现管材成型过程中管径和壁厚的实时准确调节，提高管材成型效率，降低生产成本，达到管材柔性生产的效果。
发明内容
本发明的目的在于克服聚合物熔体喷射堆砌成型装置中存在的问题，提供一种有效适用于聚合物熔体喷射堆砌成型工艺的管材定型调节装置，实现管材成型过程中管径和壁厚的实时准确调节，提高管材成型效率，降低生产成本，达到管材柔性生产的效果。
本发明所采用的技术方案是：
一种适用于聚合物熔体喷射堆砌成型工艺的管材定型调节装置，包括机架板、安装设置在所述机架板上的管径调节机构和壁厚调节机构，
所述的管径调节机构包括第一丝杆调节机构、定型轮支撑盘、平面螺旋驱动机构、支撑座定位盘、固定在机架板上的齿条、支撑座定位拉杆和支撑座，所述的支撑座定位拉杆依次穿过定型轮支撑盘、支撑座、支撑座定位盘后通过第二螺钉固定在机架板的滑槽上，所述的平面螺旋驱动机构转动地设置在支撑座上，所述齿条通过传动齿轮组与平面螺旋驱动机构驱动连接，所述的定型轮支撑盘上均匀地径向设置有若干呈放射状的滑槽，所述滑槽内周向均布多对沿滑槽移动的内定型轮和外定型轮，所述内定型轮与外定型轮通过弹簧连接，每个内定型轮均通过导杆与平面螺旋驱动机构相配合；所述的丝杆调节机构固定在机架板上用于调节定型轮支撑盘上下位置；
所述的壁厚调节机构包括第二丝杆调节机构、挡料块、从动压延辊和主动压延辊，所述从动压延辊和主动压延辊相对地转动设置在所述机架板上，所述机架板上设置有供从动压延辊上下移动的滑槽，所述第二丝杆调节机构固定在机架板上用于调节从动压延辊和主动压延辊的距离，所述的挡料块位于从动压延辊和主动压延辊的间隙后端，通过挡料块定位拉杆固定在机架板上。
进一步地，所述的平面螺旋驱动机构包括管径调节盘，所述的管径调节盘表面设置有阿基米德螺旋槽，所述的导杆与所述阿基米德螺旋槽相配合。
进一步地，所述的传动齿轮组包括小主动齿轮、大主动齿轮、从动齿轮，所述小主动齿轮与大主动齿轮通过轴用卡簧同轴安装在支撑座上；所述从动齿轮与平面螺旋驱动机构通过轴用卡簧同轴安装在支撑座上，所述小主动齿轮与齿条啮合，大主动齿轮与从动齿轮啮合。
进一步地，所述的第一丝杆调节机构包括丝杆座、第一调节丝杆、第一调节手轮、螺母梁、支撑盘定位拉杆，所述的第一调节手轮连接第一调节丝杆的一端，所述丝杆座通过第一螺钉固定在机架板上，用于安装调节丝杆和调节手轮；所述调节丝杆的另一端与螺母梁中部螺纹连接，所述螺母梁的两端通过支撑盘定位拉杆与定型轮支撑盘相连接。
进一步地，所述的主动压延辊通过前后的第二端盖和螺钉安装在机架板上；所述从动压延辊通过支撑套、前后的第一端盖和螺钉安装在机架板上。
进一步地，所述的第二丝杆调节机构包括第二调节手轮、丝杆座、第二调节丝杆、丝杆定位盘，所述的第二调节手轮直接与第二调节丝杆连接，两者通过丝杆定位盘和第三螺钉安装在所述丝杆座上；调节丝杆另一端与所述支撑套连接。
进一步地，所述的机架板包括竖直安装板、设置在所述竖直安装板底部的滑动底座。
进一步地，所述的滑动底座包括固定在竖直安装板底部的可移动连接架、设置在所述连接架四角的滑轮、两根与所述滑轮相配合的导轨。
进一步地，两根所述的导轨中，一根为三角形导轨，另一根为平面导轨。
进一步地，所述的滑动底座上还设置有第三丝杆调节机构，包括相连接的第三调节手轮和第三调节丝杆、丝杆座、驱动螺母，所述丝杆座固定在连接于两根导轨之间的连接板上，所述第三调节丝杆一端转动设置在丝杆座上，所述驱动螺母与第三调节丝杆相配合并通过螺钉固定在可移动连接架底部。
相比现有技术，本发明适用于聚合物熔体喷射堆砌成型工艺的管材定型调节装置，能通过管径调节机构和壁厚调节机构实现管材成型过程中管径和壁厚的实时准确调节，提高管材成型效率，降低生产成本，达到管材柔性生产的效果，机构简单、操作方便可靠。
附图说明
图1是本发明实施例的适用于聚合物熔体喷射堆砌成型工艺的管材定型调节装置整体结构示意图。
图2是本发明实施例的管径调节机构整体结构示意图。
图3是本发明实施例的管径调节机构的平面螺旋驱动机构的主视示意图。
图4是本发明实施例的管径调节机构的平面螺旋驱动机构的右视示意图。
图5是本发明实施例的管径调节机构的平面螺旋驱动机构及传动齿轮组的立体示意图。
图6是本发明实施例的壁厚调节机构的结构示意图。
图中，1.机架板，2.管径调节机构，3.壁厚调节机构，201.第一调节手轮，202.丝杆座，203.第一螺钉，204.螺母梁，205.第二螺钉，206.支撑座定位盘，207.支撑座，208.定型轮支撑盘，209.支撑座定位拉杆，210.内定型轮，211.外定型轮，212.弹簧，213.支撑盘定位拉杆，214.第一调节丝杆，215.管径调节盘，216.大主动齿轮，217.小主动齿轮，218.齿条，219.从动齿轮，301.第二调节手轮，302.第二调节丝杆，303.支撑套，304.从动压延辊，305.主动压延辊，306.挡料块定位拉杆，307.挡料块，308.第三螺钉，309.第一端盖，310.丝杆定位盘，311.第二端盖。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种适用于聚合物熔体喷射堆砌成型工艺的管材定型调节装置，包括机架板1、安装设置在所述机架板上的管径调节机构2和壁厚调节机构3，
如图2所示，所述的管径调节机构2包括第一丝杆调节机构、定型轮支撑盘208、平面螺旋驱动机构、支撑座定位盘206、固定在机架板1上的齿条218、支撑座定位拉杆209和支撑座207，所述的支撑座定位拉杆209依次穿过定型轮支撑盘208、支撑座207、支撑座定位盘206后通过第二螺钉固定在机架板1的长圆孔上，所述的平面螺旋驱动机构转动地设置在支撑座207上，所述齿条218通过传动齿轮组与平面螺旋驱动机构驱动连接，所述的定型轮支撑盘208上均匀地径向设置有若干呈放射状的滑槽，所述滑槽内周向均布多对沿滑槽移动的内定型轮210和外定型轮211，所述内定型轮210与外定型轮211通过弹簧212连接，弹簧212保证了内定型轮210与外定型轮211的相对位置，并在成型管材时使外定型轮211紧贴管材的外壁，每对内定型轮210通过导杆与平面螺旋驱动机构相配合；所述的丝杆调节机构固定在机架板1上用于调节定型轮支撑盘208上下位置；
如图3至5所示，所述的平面螺旋驱动机构包括管径调节盘215，所述的管径调节盘215表面设置有阿基米德螺旋槽，所述的导杆与所述阿基米德螺旋槽相配合。
所述的传动齿轮组包括小主动齿轮217、大主动齿轮216、从动齿轮219，所述小主动齿轮217与大主动齿轮216通过轴用卡簧同轴安装在支撑座207上；所述从动齿轮219与平面螺旋驱动机构通过轴用卡簧同轴安装在支撑座207上，所述小主动齿轮217与齿条218啮合，大主动齿轮216与从动齿轮219啮合。
所述的第一丝杆调节机构包括丝杆座202、第一调节丝杆214、第一调节手轮201、螺母梁204、支撑盘定位拉杆213，所述的第一调节手轮201连接第一调节丝杆214的一端，所述丝杆座202通过第一螺钉203固定在机架板1上，用于安装调节丝杆214和调节手轮201；所述调节丝杆214的另一端与螺母梁204中部螺纹连接，所述螺母梁204的两端通过支撑盘定位拉杆213与定型轮支撑盘208相连接。
当需要调节管材内径时，首先松开第二螺钉205，然后转动第一调节手轮201带动第一调节丝杆214转动；第一调节丝杆214转动时，螺母梁204在第一调节丝杆214上的运动带动管径调节机构2整体沿着机架板1中的滑槽作竖直方向的运动。与此同时，小主动齿轮217在管径调节机构2竖直位移的作用下沿着齿条218转动，然后依次带动大主动齿轮216、从动齿轮219、管径调节盘215转动。其中，所述内定型轮210的导柱与管径调节盘215的阿基米德螺旋槽配合（类似凸轮机构），通过管径调节盘215的转动，使内定型轮210和外定型轮211在定型轮支撑盘208的多个滑槽中同时沿管材径向滑动，从而实现管材内径的调节。
如图6所示，所述的壁厚调节机构3包括第二丝杆调节机构、挡料块307、从动压延辊304和主动压延辊305，所述从动压延辊304和主动压延辊305相对地转动设置在所述机架板上，所述机架板1上设置有供从动压延辊304上下移动的滑槽，所述第二丝杆调节机构固定在机架板1上用于调节从动压延辊304和主动压延辊305的距离，所述的挡料块307位于从动压延辊304和主动压延辊305的间隙后端，通过挡料块定位拉杆306固定在机架板1上。管材内壁与内定型轮210和主动压延辊305的外圆内切，从而确定管材内径。
所述的主动压延辊305通过前后的第二端盖311和螺钉安装在机架板1上；所述从动压延辊304通过支撑套303、前后的第一端盖309和螺钉安装在机架板1上。
所述的第二丝杆调节机构包括第二调节手轮309、丝杆座202、第二调节丝杆302、丝杆定位盘310，所述的第二调节手轮309直接与第二调节丝杆302连接，两者通过丝杆定位盘310和第三螺钉308安装在所述丝杆座202上；调节丝杆302另一端与所述支撑套303连接。
具有一定温度和粘度的塑料熔体在挤出机的挤出压力作用下，经预埋式喷嘴喷射到主动压延辊305、从动压延辊304、挡料块307和上一层未完全凝固的管坯所形成的约束空间内并进行填充。初步冷却后的管材会进入到内定型轮210与外定型轮211之间的空间，在弹簧212、内定型轮210和外定型轮211的作用下进一步压延，保证管材离开主动压延辊305和从动压延辊304后壁厚不再变化。因此，调节从动压延辊304与主动压延辊305之间的距离，即可以调节管材壁厚。当需要调节管材壁厚时，转动第二调节手轮301，第二调节丝杆302随之转动，使得支撑套303在第二调节丝杆302的作用下上下运动，最后带动从动压延辊304竖直上下运动，实现管材壁厚的调节。
另外，如图1所示，所述的机架板1包括竖直安装板、设置在所述竖直安装板底部的滑动底座。所述的滑动底座包括固定在竖直安装板底部的可移动连接架、设置在所述连接架四角的滑轮、两根与所述滑轮相配合的导轨。两根所述的导轨中，一根为三角形导轨，另一根为平面导轨。
同时，所述的滑动底座上还设置有第三丝杆调节机构，包括相连接的第三调节手轮和第三调节丝杆、丝杆座、驱动螺母，所述丝杆座固定在连接于两根导轨之间的连接板上，所述第三调节丝杆一端转动设置在丝杆座上，所述驱动螺母与第三调节丝杆相配合并通过螺钉固定在可移动连接架底部。通过第三丝杆调节机构，可以方便和准确的调节竖直安装板在滑动底座上的位置。
上述实施方式只是本发明的一个实例，不是用来限制发明的实施与权利范围，凡依据本发明申请专利保护范围所述的内容做出的等效变化和修饰，均应包括在本发明申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种适用于聚合物熔体喷射堆砌成型工艺的管材定型调节装置，其特征在于，包括机架板、安装设置在所述机架板上的管径调节机构(2)和壁厚调节机构(3)，
所述的管径调节机构(2)包括第一丝杆调节机构、定型轮支撑盘(208)、平面螺旋驱动机构、支撑座定位盘(206)、固定在机架板(1)上的齿条(218)、支撑座定位拉杆(209)和支撑座(207)，所述的支撑座定位拉杆(209)依次穿过定型轮支撑盘(208)、支撑座(207)、支撑座定位盘(206)后通过第二螺钉(205)固定在机架板(1)的滑槽上，所述的平面螺旋驱动机构转动地设置在支撑座(207)上，所述齿条(218)通过传动齿轮组与平面螺旋驱动机构驱动连接，所述的定型轮支撑盘(208)上均匀地径向设置有若干呈放射状的滑槽，所述滑槽内周向均布多对沿滑槽移动的内定型轮(210)和外定型轮(211)，所述内定型轮(210)与外定型轮(211)通过弹簧(212)连接，每个内定型轮(210)均通过导杆与平面螺旋驱动机构相啮合；所述的丝杆调节机构固定在机架板(1)上用于调节定型轮支撑盘(208)上下位置；
所述的壁厚调节机构(3)包括第二丝杆调节机构、挡料块(307)、从动压延辊(304)和主动压延辊(305)，所述从动压延辊（304）和主动压延辊（305）相对地转动设置在所述机架板上，所述机架板(1)上设置有供从动压延辊(304)上下移动的滑槽，所述第二丝杆调节机构固定在机架板(1)上用于调节从动压延辊(304)和主动压延辊(305)的距离，所述的挡料块(307)位于从动压延辊(304)和主动压延辊(305)的间隙后端，通过挡料块定位拉杆(306)固定在机架板(1)上。
2.根据权利要求1所述的适用于聚合物熔体喷射堆砌成型工艺的管材定型调节装置，其特征在于：所述的平面螺旋驱动机构包括管径调节盘(215)，所述的管径调节盘(215)表面设置有阿基米德螺旋槽，所述的导杆与所述阿基米德螺旋槽相配合。
3.根据权利要求1所述的适用于聚合物熔体喷射堆砌成型工艺的管材定型调节装置，其特征在于：所述的传动齿轮组包括小主动齿轮(217)、大主动齿轮(216)、从动齿轮(219)，所述小主动齿轮(217)与大主动齿轮(216)通过轴用卡簧同轴安装在支撑座(207)上；所述从动齿轮(219)与平面螺旋驱动机构通过轴用卡簧同轴安装在支撑座(207)上，所述小主动齿轮(217)与齿条(218)啮合，大主动齿轮(216)与从动齿轮(219)啮合。
4.根据权利要求1所述的适用于聚合物熔体喷射堆砌成型工艺的管材定型调节装置，其特征在于：所述的第一丝杆调节机构包括丝杆座(202)、第一调节丝杆(214)、第一调节手轮(201)、螺母梁(204)、支撑盘定位拉杆(213)，所述的第一调节手轮(201)连接第一调节丝杆(214)的一端，所述丝杆座(202)通过第一螺钉(203)固定在机架板(1)上，用于安装调节丝杆(214)和调节手轮(201)；所述调节丝杆(214)的另一端与螺母梁(204)中部螺纹连接，所述螺母梁(204)的两端通过支撑盘定位拉杆(213)与定型轮支撑盘(208)相连接。
5.根据权利要求1所述的适用于聚合物熔体喷射堆砌成型工艺的管材定型调节装置，其特征在于：所述的主动压延辊(305)通过前后的第二端盖(311)和螺钉安装在机架板(1)上；所述从动压延辊(304)通过支撑套(303)、前后的第一端盖(309)和螺钉安装在机架板(1)上。
6.根据权利要求5所述的适用于聚合物熔体喷射堆砌成型工艺的管材定型调节装置，其特征在于：所述的第二丝杆调节机构包括第二调节手轮(309)、丝杆座(202)、第二调节丝杆(302)、丝杆定位盘(310)，所述的第二调节手轮(309)直接与第二调节丝杆(302)连接，两者通过丝杆定位盘(310)和第三螺钉(308)安装在所述丝杆座(202)上；调节丝杆(302)另一端与所述支撑套(303)连接。
7.根据权利要求1所述的适用于聚合物熔体喷射堆砌成型工艺的管材定型调节装置，其特征在于：所述的机架板(1)包括竖直安装板、设置在所述竖直安装板底部的滑动底座。
8.根据权利要求7所述的适用于聚合物熔体喷射堆砌成型工艺的管材定型调节装置，其特征在于：所述的滑动底座包括固定在竖直安装板底部的可移动连接架、设置在所述连接架四角的滑轮、两根与所述滑轮相配合的导轨。
9.根据权利要求8所述的适用于聚合物熔体喷射堆砌成型工艺的管材定型调节装置，其特征在于：两根所述的导轨中，一根为三角形导轨，另一根为平面导轨。
10.根据权利要求8所述的适用于聚合物熔体喷射堆砌成型工艺的管材定型调节装置，其特征在于：所述的滑动底座上还设置有第三丝杆调节机构，包括相连接的第三调节手轮和第三调节丝杆、丝杆座、驱动螺母，所述丝杆座固定在连接于两根导轨之间的连接板上，所述第三调节丝杆一端转动设置在丝杆座上，所述驱动螺母与第三调节丝杆相配合并通过螺钉固定在可移动连接架底部。
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