CN110355977A - 一种聚乙烯厚壁管热熔辅助牵引设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚乙烯厚壁管热熔辅助牵引设备。该设备主要有六大功能模块：(1)温度控制系统；(2)计时系统；(3)电热丝；(4)聚四氟乙烯加热层；(5)隔热陶瓷保温层；(6)电源。该设备在管材挤出机开机之前启用，所述(3)电热丝通电后产生热量，热量由(4)聚四氟乙烯加热层传递到牵引管端部外壁，将牵引管外壁形成一层熔融层，随后可立即将口模挤出的管坯料包覆在牵引管上形成连接件，然后调整真空箱和模头间距将连接部导入定径套，调控牵引速度，正常生产。相对于之前工人重复将口模挤出料割断并缠绕在牵引管端部，利用口模挤出料的高温将牵引管端部外壁形成熔融层，本发明设备不但大大节省了人力和口模原料，提高了挤出设备的开机效率，而且提升了整个挤出生产线的安全性，避免工人的烫伤。

Description

一种聚乙烯厚壁管热熔辅助牵引设备
技术领域
本发明涉及聚乙烯管道加工技术领域，具体是一种聚乙烯厚壁管热熔辅助牵引设备。
背景技术
高密度聚乙烯(HDPE)管材由于耐腐蚀、抗震性能好、重量轻、使用寿命长等诸多优点，近年来大量运用在市政给水管网、海绵城市、燃气输送、石油化工等领域。基于美国机械工程师协会(ASME)大量研究和实际工程应用表明HDPE管材非常适合替代核电站循环水冷却系统中现有的碳钢管及衬塑钢管，以解决碳钢管和衬塑钢管的海水腐蚀问题。目前我国核电站SEC系统首次改造使用的大口径HDPE管材是DN900*101.6规格的，管道壁厚已经超过100mm，开机前连接牵引管非常耗时耗力。
HDPE管道在挤出成型中需要用一段牵引管从牵引机穿过喷淋箱和真空箱一直延伸到机头口模附近，以往的开机流程是启动设定好参数的挤出机，将口模挤出物用割刀切除，人工缠绕在牵引管的端部，利用挤出物的熔体温度将牵引管端部外壁熔化形成10-15mm熔融层，这个缠绕及去除工作对于大口径厚壁管来说反反复复至少需要4次以上。既影响开机效率，浪费大量的口模挤出料和电能，还增加了挤出生产的风险。很多工人在切割及缠绕工序中被烫伤。
为了解决这些技术问题，国内某些厂家之前采用燃气火焰枪加热牵引管末端外壁，这种不规范操作极易引发火灾，不具有安全性和可控性。中国专利文献公开了一种PE管材开机时热粘接牵引管接头的方法[申请号 201510272069.4]，该方法主要通过调控缠绕加热带的宽度来实现牵引管的热熔连接。该方案虽然比原有工人用口模料缠绕更安全，但是依然存在：可控程度差，效率不高，能源和人力消耗大等缺点。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种聚乙烯厚壁管热熔辅助牵引设备，有助于大幅提升厚壁管开机效率和生产安全性，降低口模料和电能的浪费。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本聚乙烯厚壁管热熔辅助牵引设备包括(1)温度控制系统；(2)计时系统；(3)电热丝；(4)聚四氟乙烯加热层；(5)隔热陶瓷保温层；(6)电源。
所述温度控制系统由热电偶、变送器、PLC控制器和继电器组成，其中四个热电偶沿着涂覆有聚四氟乙烯的钢筒周向均匀分布，最大量程300℃，温度精度±0.5℃。热电偶通过变送器将温度信号传给PLC控制器，PLC控制器控制电热丝主电路的通断，温度控制系统精准控制加热的温度。
所述计时系统由电子计时器、变送器和报警灯组成，电子计时器精度0.1 秒，变送器将电子计时器的时间信号传递到报警灯，加热时间到后报警灯闪烁，电子计时系统控制加热的时间。
所述电热丝均匀缠绕并固定在内表面涂有聚四氟乙烯的钢筒上，螺距 3.5mm，钢筒长度200mm，电热丝通电后产生大量的热量以便熔融聚乙烯。
所述聚四氟乙烯加热层是涂覆在钢筒的内壁，厚度约0.5～1.0mm。避免熔融过程中PE的粘接。
所述的隔热陶瓷保温层由陶瓷生料、煤灰粉、水玻璃、石膏和空心玻璃微珠模制烧结而成，在1090-1100℃温度下煅烧50-60分钟，随后保温75分钟左右。所述空心玻璃微珠由硼硅酸盐原料经高科技加工而成，粒径范围50-120 微米，壁厚1-2微米。该陶瓷保温层一方面能保证内部加热丝加热的能量不辐射到空气中，另一个方面保证外壁温度的相对稳定，避免工人偶然接触时的烫伤危险。
所述电源为三相四线，连接外部电源380V，50HZ。
与现有技术相比，本发明具有以下突出优点：
(1)可控性更好：以PE100级原料生产DN900管材为例，可以通过温控系统设定加热温度220-225℃，根据所需熔融的牵引管外壁熔层厚度 10-15mm，可以设定吸热时间控制在200-300s。
(2)提高开机效率：以PE100级原料生产DN900管材为例，按照以往缠口模料方式，至少需要三个工人，两个负责切割口模料，另一个用耐高温手套缠绕牵引管末端，切割加缠绕工序至少重复4次方能得到一定熔融层的牵引管。现在使用该设备，只需一个工人设定加热温度，熔融时间到，另一个工人在熔接时配合连接即可。在整个过程中减少2个人力投入，减少3道重复工序，大幅提升开机效率。
(3)操作简单更安全：通过数字化温度和计时控制系统，不但避免工人纯粹依赖经验形成牵引管的熔融层，而且避免重复的切割及热缠绕工序，减少工人烫伤、割伤等工伤事故，安全性提高。
(4)节省原料和电能：通过避免重复加热并挤出口模料，不但降低了整个开机过程的电能消耗，而且节省了由于口模料多次缠绕后形成的废料，以 PE100级原料生产DN900管材为例，牵引管末端熔融层200mm长，切割加缠绕至少重复4次消耗的口模挤出料来算，至少节约PE100原料210kg。
附图说明
图1为本发明的设备正剖视图。
图2为本发明的设备左剖视图。
具体实施方式
实施例
1.一种聚乙烯厚壁管热熔辅助牵引设备，其结构图如图1所示，包括(1) 温度控制系统；(2)计时系统；(3)电热丝；(4)聚四氟乙烯加热层；(5) 隔热陶瓷保温层；(6)电源。
2.具体操作时是将牵引管从牵引机、喷淋箱和真空箱穿至模头前方 300-350mm左右，随后将该设备的(1)温控系统设定至加热温度220℃，根据所需牵引管末端熔融层厚度设定(2)计时系统的吸热时间200-300s。
3.随后(3)电热丝开始发热，(5)隔热陶瓷保温层阻隔热量向外部空气扩散，热量通过(4)聚四氟乙烯层传递到牵引管外壁，在设定的加热时间内产生的热量将牵引管末端外壁熔融形成一层熔融层，熔融层厚度约10-15mm，长度约200mm。
4.将设定好温度参数的挤出机开机，启动螺杆转速3-5转/分，随后逐渐增大螺杆转速至40-50转/分，直至口模挤出料呈现均匀光滑的熔融状，且该段长度略大于200mm。
5.工人立即从牵引管末端去除该热熔辅助设备后，迅速将口模挤出料包覆在牵引管的末端，由于PE分子链在高温状态下的相互扩散缠结形成了牵引管末端和口模挤出料的热熔连接。
6.通过手动调节牵引速度及真空箱和模头之间的间距，将热熔熔接后的牵引管导入真空箱。
7.随后通过缓慢增大挤出量和牵引速度，完成厚壁聚乙烯管道的挤出生产过程。
8.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种聚乙烯厚壁管热熔辅助牵引设备，其特征在于，所述该设备主要六大功能模块：(1)温度控制系统；(2)计时系统；(3)电热丝；(4)聚四氟乙烯加热层；(5)隔热陶瓷保温层；(6)电源。
2.如权利要求1所述的聚乙烯厚壁管热熔辅助牵引设备，其特征在于：所述的温度控制系统由热电偶、变送器、PLC控制器和继电器组成。
3.如权利要求1所述的计时系统由电子计时器、变送器和报警灯组成。
4.如权利要求1所述的聚乙烯厚壁管热熔辅助牵引设备，其特征在于：所述的加热区是由周向均匀并固定的缠绕镍铬电热丝和铁铬电热丝的一种。
5.如权利要求1所述的聚乙烯厚壁管热熔辅助牵引设备，其特征在于：所述的聚四氟乙烯加热层是由均匀涂覆聚四氟乙烯的钢筒组成，钢筒长度200mm左右，内径900mm。
6.如权利要求1所述的聚乙烯厚壁管热熔辅助牵引设备，其特征在于：所述的隔热陶瓷保温层是由陶瓷生料、煤灰粉、水玻璃、石膏和空心玻璃微珠高温模制烧结而成。
7.如权利要求1所述的电源为三相四线制，连接外部电源380V，50HZ。
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