CN113453868B - 用于使用热塑性材料生产双轴定向管的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于使用热塑性材料生产双轴定向管的方法，其中，处于预成型状态的管由热塑性材料挤出并经受温度调节。使用膨胀装置和布置在膨胀装置下游的拉伸装置。膨胀装置包括不可变形的膨胀部分和位于膨胀部分上游并具有上游密封构件的连贯部分。膨胀装置包括在膨胀装置的外表面中具有一个或多个第一入口的第一气体排放管道，第一入口根据第一入口是否被管覆盖和关闭或者部分关闭而打开或关闭或部分关闭。在膨胀装置和管之间存在第一气体体积，通过在处于预成型状态的管和流出部分的上游密封构件之间的密封接触将第一气体体积限制在其上游端，以及通过在管和膨胀部分的至少下游部分之间的密封接合将第一气体体积限制在其下游端，所述下游部分例如靠近或位于到流出部分的过渡部处，第一气流从第一供气源经由第一供气管道及其一个或多个第一气体出口进入第一气体体积，并且第一气体体积中的气体压力用于在管接触膨胀部分之前已经使管逐渐膨胀。第一气体流保持在与气体压力无关的恒定的第一气体流量。

Description

用于使用热塑性材料生产双轴定向管的方法和装置

技术领域

本发明涉及热塑性材料双轴定向管的制造，例如，用于总水管或其他加压介质运输。

背景技术

本发明的第一方面总体上涉及建立生产过程和生产装置的问题，生产过程和生产装置允许生产热塑性材料的双轴定向管，所述定向管具有定向管的最终尺寸的期望均匀性以及良好的强度性能，例如，刚性管道的生产，例如，设想用于输送水或气体的压力管道。

生产热塑性材料双轴定向管时，例如，聚氯乙烯管道，已证明难以生产最终尺寸均匀的管。这种均匀性是期望的，例如由于双轴定向管元件(例如压力管道，例如用于输送水的压力管道)是端到端互连的，例如，通过插座连接互连。

在WO2011/049436中，公开了根据权利要求1的前序的用于生产热塑性材料的双轴定向管(例如，聚氯乙烯管道)的生产过程。在此，使用配备有具有内部模具构件的挤出机模头的挤出机从热塑性材料挤出处于预成型状态的厚壁管。内部模具构件形成处于预成型状态的管中的内腔。对处于预成型状态的管进行温度调节，从而获得具有适合热塑性材料的定向温度的处于预成型状态的调制管。使用膨胀装置和布置在膨胀装置下游的拉伸装置。膨胀装置通过穿过处于预成型状态的厚壁管的内腔延伸的锚定杆连接到挤出机模头。膨胀装置包括：

-不可变形的膨胀部分，其在其下游端具有逐渐增大至最大直径的直径，

-位于膨胀部分上游的连贯部分，所述连贯部分具有布置在膨胀部分上游的上游密封构件。

膨胀装置包括第一供气管道，所述第一供气管道在上游密封构件下游的膨胀装置的外表面中具有一个或多个第一气体出口。该第一供气管道从膨胀装置向上游方向延伸，通过锚定杆到达挤出机，并在那里连接到加压气体源，例如，供给到通过阀门布置连接到第一供气管道的加压空气储罐的空气压缩机。膨胀装置还包括第一气体排放管道，所述第一气体排放管道在膨胀装置的膨胀部分的外表面中具有一个或多个第一入口。该第一气体排放管道向上游方向延伸，穿过锚定杆到达排放口，例如，进入环境空气中。在操作中，第一气体排放管道的第一入口打开还是关闭还是部分关闭取决于第一入口是否被管覆盖和关闭或部分关闭，因此通常是自治的情况。在膨胀装置和管之间存在第一气体体积。该第一气体体积在其上游端通过处于预成型状态的管与连贯部分的上游密封构件之间的密封接触而受到限制，在其下游端通过管与膨胀部分的至少下游部分之间的密封接合而受到限制，下游部分例如靠近或位于到流出部分的过渡部处。在操作期间，第一气流从第一供气源(例如，具有空气储罐的空气压缩机单元)经由第一供气管道及其一个或多个第一气体出口进入第一气体体积。取决于第一气体排放管道的第一入口是否被管覆盖和关闭或部分关闭，气体经由一个或多个第一气体入口和第一气体排放管道流出第一气体体积。第一气体体积中的气体压力用于在管接触膨胀部分之前已经引起管的逐渐径向膨胀，所述接触可导致管的进一步径向膨胀。

此外，众所周知，如在WO2011/049436中所公开的，使用了具有不可变形的流出部分的膨胀装置，该流出部分在膨胀部分的下游邻接膨胀装置的膨胀部分。该流出部分具有减小的直径部分，其直径小于膨胀部分的最大直径。流出部分具有位于缩径部段下游的下游密封构件。在操作中，在膨胀装置的缩径部段流出部分和管之间建立第二气体体积。该第二气体体积通过管与膨胀装置在过渡区域中的上游密封接合而与第一气体体积分离。第二气体体积由管和流出部分的下游密封构件之间的下游密封接合而限定。膨胀装置包括第二气体管道，所述第二气体管道在流出部分的缩径部段的外表面中具有端口。第二气体管道连接到第二气体源。

通常，所述方法包括使用拉伸装置在膨胀装置上对处于预成型状态的调制管进行拉伸。总之，管从处于预成型状态的壁相对厚的管转变为在管的轴向和周向定向的具有更薄壁厚的大直径双轴定向管，且热塑性材料位于所述壁中。如本领域所知，冷却双轴定向管以便在所获得的双轴定向中冻结。

在现有技术的生产过程中，借助调节第一气体体积中的气体压力的第一气体压力控制阀来维持恒定的第一气体压力。此外，借助调节第二气体体积中的气体压力的第二气体压力控制阀来维持恒定的第二气体压力。

特别是考虑到将要生产的双轴定向管的大直径，例如，外径(OD)超过300mm，例如，外径在400mm到650mm之间，生产的稳定性已成为更重要的问题。

发明内容

本发明的第一方面旨在提供增强生产过程稳定性的措施。

本发明的第一方面提供一种根据权利要求1的前序所述的生产方法，其特征在于，从第一供气源经由第一供气管道及其一个或多个第一气体出口供应到所述第一气体体积中的第一气体流保持在与气体压力无关的恒定的第一气体流量。

本发明的第一方面的发明构思取消了在保持第一气体体积中的恒定的气体压力的基础上在生产过程中控制逐渐膨胀的现有技术中的方法。相反，本发明的构思提供在保持从各个源到第一气体体积的恒定的第一气体流量的基础上，对生产过程中的逐渐膨胀进行控制，该第一气体流与第一气体体积中的实际气体压力无关，因为该压力现在主要由通向第一气体排放管道的一个或多个第一入口控制，该入口是打开的还是关闭的还是部分关闭的取决于第一入口是否被管覆盖和关闭或者部分关闭。

在实际的实施方案中，可提供例如由Bronkhorst制造的气体质量流控制器阀，并操作为保持到第一气体体积的与气体压力无关的恒定的第一气体流量。已经观察到，主要由于管温度变化的管刚度的局部变化，例如，管的一个轴向段和另一个轴向段之间，导致实际直径膨胀的变化，从而导致气体排放管道的第一入口的打开和关闭的变化。已经发现，通过本发明以恒定的流量向第一气体体积供应气体(而不是现有技术中第一气体体积中的恒定的气体压力)获得管的逐渐膨胀的稳定，从而获得整个双轴定向过程的稳定，例如，反映在获得的管的直径和/或最终壁厚的进一步提高的精度上。

在实际的实施方案中，如WO2011/049436中的示例性实施方案所示，锚定杆从挤出机的位置穿过处于预成型状态的管的内腔延伸到膨胀装置。锚定杆用于将膨胀装置保持在适当位置。在实际的实施方案中，锚定杆在挤出机和膨胀装置之间的长度可以超过10米，甚至超过20米，以便有足够的长度用于涉及对处于预成型状态的挤出管进行冷却并对管进行调制以达到双轴定向过程所需的温度分布的设备。

在实际的实施方案中，第一供气管道通过锚定杆向上游方向延伸到达挤出机的位置，并在那里连接到加压气体源，例如，供给到通过阀门布置连接到第一供气管道的加压空气储罐的空气压缩机。优选地，阀门布置包括所述气体质量流控制器阀，所述气体质量流控制器阀用于维持进入所述第一气体体积的空气(或另一气体)的与压力无关的流量。

在实际的实施方案中，如WO2011/049436中的示例性实施方案所示，第一气体排放管道从膨胀装置向上游方向延伸，通过锚定杆到达排放端，例如，进入环境空气中。

在本发明第一方面的进一步发展中，设想经由一个或多个第一气体入口和第一气体排放管道从第一气体体积流出的第一气体流由可调节节流阀节流。该措施允许通过第一气体排放管道稳定从第一气体体积流出的气体流。在实际的实施方案中，节流阀布置在挤出机的位置，因此位于第一气体排放管道的排放端。

在实施方案中，例如在挤出机的位置提供第一气体排放流监测装置，该装置用于监测经由第一气体排放管道从第一气体体积流出的第一气体流。在实施方案中，该方法包括控制程序，例如，使用计算机化控制器，其中，将从第一气体体积流出的被监测的第一气体流与进入第一气体体积的恒定的第一气体流量进行比较。在实施方案中，第一气体排放管道的节流阀基于这种比较自动调整，例如，如果比较显示从第一体积流出的气体流过多地低于进入第一气体体积的恒定的第一气体流量，则节流阀进一步打开；如果比较显示从第一体积流出的气体流过多地高于进入第一气体体积的恒定的第一气体流量，则节流阀进一步关闭。这种方法可以通过在时间间隔内进行比较来实现，例如，将多个测量值平均，从而提高稳定性。

在实施方案中，膨胀装置具有不同于第一供气管道和第一气体排放管道的第一气体压力传感管道。第一气体压力传感管道在膨胀装置的膨胀部分的外表面上具有第一气体压力传感端口，第一气体压力传感器与第一气体压力传感管道连通并测量第一气体体积中的实际的气体压力。在实际的实施方案中，第一气体压力传感器位于挤出机附近。提供第一气体压力传感器和相关联的管道允许监测第一气体体积中的实际的气体压力，例如，允许避免可能导致气体在其上游或下游端之一处从第一体积泄漏的过压(即，与上游密封构件的密封接合和与膨胀部分的接合)。它还可以允许监测本发明的对第一气体体积的控制是否缓慢地向第一气体体积中被认为过高或过低的有效气体压力转移。

在实施方案中，如WO2011/049436中的示例性实施方案所示，使用具有不可变形的流出部分的膨胀装置，该流出部分在膨胀部分下游邻接膨胀装置的膨胀部分。在此，流出部分具有直径比膨胀部分的最大直径小的缩径部段。流出部分具有位于缩径部段下游的下游密封构件。在膨胀装置的缩径部段流出部分和管之间建立第二气体体积。该第二气体体积通过在过渡区域中管与膨胀装置的上游密封接合而与第一气体体积分离。第二气体体积由管和流出部分的下游密封构件之间的下游密封接合而进一步限定。设想膨胀装置包括第二气体管道，该第二气体管道在流出部分的缩径部段的外表面上具有端口，并且该第二气体管道连接到不同于第一气体源和通过第一气体体积的气体流的第二气体源。在实施方案中，设想在生产双轴定向管期间，第二气体体积中的气体压力保持在恒定的第二气体压力。进一步设想，提供第二气体流监测装置，其操作为监测经由第二气体管道进出第二气体体积的任何气体流。本发明的方法允许确定气体是否从第二气体体积泄漏或泄漏到第二气体体积中，例如，由于在过渡区域中管与膨胀装置的上游密封接合没有那么有效。在实施方案中，纠正措施可源于对进出第二气体体积的任何气体流的所述监测，例如在经过流出部分时对管的冷却被适配成例如增加以增强第二气体体积的上游和/或下游端的管的密封接合。

在实施方案中，如WO2011/049436中的示例性实施方案所示，上游外径环构件布置在与缩径部段的轴向位置相对应的轴向位置处的管周围。可能的话，所述上游外径环构件是布置在与缩径部段的轴向位置相对应的轴向位置处的管周围的唯一外径。

上游外径环构件被布置成使得定向管穿过上游外径环构件，同时与所述上游外径环构件接触。在实际的实施方案中，上游外径环构件布置成靠近膨胀装置的膨胀部分和流出部分之间的过渡部处。

在实施方案中，使用第一外部冷却装置，该装置适配成并操作为在通过流出部分时对定向管进行外部冷却，例如，第一外部冷却装置具有在管上喷射液体冷却剂(例如，水)的一个或多个喷嘴，优选地，喷射在上游外径环构件直接下游的管段上，且所述上游外径环构件上游的管外部保持干燥。

在进一步发展中，气体室密封构件布置在膨胀装置的不可变形的流出部分的下游一定距离处，以便在流出部分下游的管的内腔中建立第三气体体积，所述第三气体体积通过管与流出部分的下游密封构件之间的下游密封接合而与所述第二气体体积分离，并且与所述第一气体体积分离。在此，膨胀装置包括具有与第三气体体积连通的端口的第三气体管道。第三气体管道连接到第三气体源。在实施方案中，第三气体体积中的气体压力保持在恒定的第三气体压力，并且独立于第二气体体积中的压力而设置。提供第三气体流监测装置，其操作为监测经由第三气体管道进出的第三气体体积的任何气体流。本发明的方法允许确定气体是否从第三气体体积泄漏或泄漏到第三气体体积中，所述泄漏例如由于管与流出部分的下游密封构件的密封接合不那么有效和/或气体室密封构件不那么有效。在实施方案中，纠正措施可源于对进出第三气体体积的任何气体流的所述监测，例如在经过第三气体体积时对管的冷却被适配成例如增加以增强第三气体体积的上游和/或下游端的管的密封接合。

在实施方案中，本发明的第一方面设想，进出第二气体体积的任何流以及进出第三气体体积的任何流被监测，例如，允许确定气体是从第二气体体积流向第三气体体积还是相反方向，例如，纠正措施基于此，例如，针对第二气体体积和第三气体体积中任何或两者的气体压力设定的调整。

在实施方案中，使用第二外部冷却装置，该装置适配成并且操作为在限定第三气体体积的下游端的气体室密封构件的上游或附近的轴向位置处，在下游外径环构件的下游对定向管进行外部冷却。例如，该第二外部冷却装置具有将液体冷却剂(例如，水)喷洒到管上(优选地，喷洒到下游外径环构件直接下游的管段上)的一个或多个喷嘴。例如，该第二外部冷却装置至少部分地基于对进出第三气体体积(也可能是第二气体体积)的任何气体流的监测而被控制。例如，监测进出第二气体体积和第三气体体积的气体流可以允许确定通过气体室密封构件的密封是否有效，如果不有效，则可能增加第二外部冷却装置的冷却效果，使管在气室密封构件上收缩得更硬并且密封得更好。

在优选实施方案中，气体室密封构件是柔性构件，例如，具有柔性周长的构件，例如，由弹性体材料制成。

在实施方案中，至少一个外径环构件被安装成在轴向上可移动。在实施方案中，下游外径环构件被安装成相对于固定安装的上游外径环构件在轴向上可移动。

在实施方案中，下游外径环构件被安装成在轴向上可移动，并且基于对第三气体体积下游的管的直径的测量而移动。

在实施方案中，要生产的双轴定向管的直径OD大于300mm，例如OD在400mm到650mm之间。

本发明的第一方面还涉及用于生产如本文所述的双轴定向管的装置。

本发明的第一方面还涉及使用本文所述方法获得的双轴定向热塑性管。

本发明的第一方面还涉及使用本文所述方法获得的双轴定向PVC管。

本发明的第一方面还涉及使用本文所述方法获得的用于输送水的双轴定向压力管道。

本发明的第一方面还涉及适配成在如本文所述的方法和/或在如本文所述的装置中使用的膨胀装置。

本发明的第二方面涉及制造热塑性材料的双轴定向管。

本发明的第二方面总体上涉及建立生产过程和生产装置的问题，生产过程和生产装置允许生产热塑性材料的双轴定向管，所述定向管具有定向管的最终尺寸的期望均匀性以及良好的强度性能，例如，刚性管道的生产，例如，设想用于输送水或气体的压力管道。

在生产热塑性材料的双轴定向管，例如，聚氯乙烯管道时，已证明难以生产最终尺寸均匀的管。这种均匀性是期望的，例如由于双轴定向管元件(例如压力管道，例如用于输送水的压力管道)是端到端互连的，例如，通过插座连接互连。

在WO2011/049436中，公开了一种用于生产热塑性材料双轴定向管(例如，聚氯乙烯管道)的生产过程。在此，使用挤出机从热塑性材料挤出处于预成型状态的管，所述挤出机配备有具有内部模具构件的挤出机模头，所述内部模具构件形成处于预成型状态的管中的内腔。对处于预成型状态的管进行温度调节，从而获得具有适合热塑性材料的定向温度的处于预成型状态的调制管。使用膨胀装置，其包括：

-不可变形的膨胀部分，其具有包括直径逐渐增大的锥形外表面部分的外表面，所述膨胀部分在其下游端具有最大直径，

-位于膨胀部分上游的连贯部分，所述连贯部分具有上游密封构件，

-膨胀部分下游的流出部分，在过渡部处邻接所述膨胀部分。

膨胀装置具有一个或多个第一供气管道，所述一个或多个第一供气管道在膨胀装置的膨胀部分的外表面上具有出口。在生产过程中，通过在处于预成型状态的管和上游密封构件之间的密封接触将第一气体体积限制在其上游端，以及通过在管和至少膨胀部分的下游部分(例如，靠近或位于到流出部分的过渡部处)之间的密封接合将第一气体体积限制在其下游端。通过这些一个或多个第一供气管道，向第一气体体积供应加压气体(例如，空气)，并且该第一气体体积中的气体的压力在管实际接触膨胀部分之前已经引起管的逐渐膨胀。所述生产过程包括使用布置在膨胀装置下游并作用于管上的拉伸装置沿轴向在膨胀装置上以如下的方式拉伸调制管：所述管从处于预成型状态的管转变成在管的轴向和周向上定向的具有热塑性材料的双轴定向管。双轴定向管被冷却。

在正常操作中，专用的启动牵引装置，例如，带有附接到挤出管上的牵引索的滚筒式绞车，用于能够将挤出管带到膨胀装置上。

本发明的第二方面涉及根据权利要求17的前序的启动生产过程，例如，WO2011/049436中公开的生产过程。特别是考虑到将要生产的管的大直径，例如，大于300mm的外径(OD)，例如在400mm和650mm之间的OD，启动生产已成为关键问题。实际上，启动所需的牵引力可能超过10吨的牵引力。

本发明的第二方面旨在提供有助于启动这种生产过程的措施。

本发明的第二方面提供一种根据权利要求17的前序的启动使用热塑性材料的双轴定向管的生产过程的方法，其中，膨胀装置的不可变形的膨胀部分的具有所述逐渐增大的直径的锥形外表面部分具有多个凸起的环形凸台，所述环形凸台各自轴向间隔，并且每个围绕膨胀部分周向延伸，所述环形凸台每一个相对于锥形外表面部分的相邻环形区域中的一个或多个凹进的表面部分凸起，环形区域各自在相继的凸起的环形凸台之间延伸，

其中，在生产过程启动的初始阶段，从挤出机中脱出并由布置在膨胀装置下游(例如，拉伸装置下游)的启动牵引装置牵引的挤出管在膨胀装置的上游位置处，至少在其不可变形的膨胀部分的上游沿纵向开割缝，优选地通过单个纵向狭缝来割缝，

其中，挤出管的所述割缝在所述初始阶段结束时终止，

其中，生产过程启动的所述初始阶段之后是生产过程启动的操作阶段，其中，挤出机和启动牵引装置的操作继续进行，使得挤出管的未割缝的前导部分朝着膨胀装置的不可变形的膨胀部分前进并接合在膨胀装置的不可变形的膨胀部分的所述锥形外表面部分上，以便至少一个所述凸起的环形凸台密封地接合挤出管，

其中，在生产过程启动的所述操作阶段期间，在上游密封构件的下游，在膨胀装置的不可变形的膨胀部分和挤出管之间供应加压气体，(例如，空气)，一方面通过上游密封构件和挤出管之间的所述密封接合，另一方面通过挤出管的未割缝的前导部分和所述凸起的环形凸台中的至少一个之间的密封接合来阻止所述加压气体逸出，所述加压气体有助于降低所述未割缝的前导部分所承受的阻力，同时在启动的所述操作阶段越过膨胀部分前进。

在实践中，可以观察到未割缝部分将首先密封到第一环形凸台上，以便在第一环形凸台的上游建立气体压力。当管道在启动牵引装置施加的牵引力作用下不断通过膨胀部分前进时，未割缝的前导部分将密封在第二个更下游的环形凸台上，气体将通过第一环形凸台到达第二环形凸台，并通过第二个环形凸台阻止逸出。可以看到，该过程在相继的多个环形凸台上进行，直到挤出管的未割缝的前导部分已经在膨胀部分的整个锥面上推进。例如，与启动其中膨胀装置的锥形表面光滑的过程(例如，WO2011/049436的图3a、图3b和图4所示)相比，该方法的效果和可靠性大大提高。启动期间所需的牵引力显著降低。

在实施方案中，每个环形区域都可以有锥形外表面，其上没有任何进一步的突起。

在实施方案中，相继的环形凸台之间的至少一个(例如，每个)环形区域具有形成凹进的表面部分的多个凹陷。

在实施方案中，相继的环形凸台之间的环形区域具有多个凹陷的周向阵列，例如，在一个环形区域中的单个阵列。

在实施方案中，相继的环形凸台之间的环形区域具有多个凹陷，其中每个凹陷是细长的，其具有轴向上的长度并且具有在圆周方向上看到的较小的宽度。例如，长度至少为宽度的两倍或者在凹陷的锥形宽度(例如，宽度在下游方向上增加)的情况下至少为平均宽度的两倍。

在实施方案中，相继的环形凸台之间的环形区域具有多个凹陷，例如，细长凹陷，其中，相邻凹陷之间存在脊线，并且其中，所述环形区域中的所述脊线中的至少一些基本上沿轴向在锥形外表面上延伸。

在实施方案中，相继的环形凸台之间的环形区域具有多个凹陷，例如，细长凹陷，其中，相邻凹陷之间存在脊线，并且其中，所述脊线不超出由相邻环形凸台定义的假想锥形包络线而突出，优选地，相对于所述包络线略微凹进。

一旦生产过程的启动完成，即膨胀装置下游的拉伸装置与管接合，用于启动的牵引装置从管中释放，所有设备设置为达到适当的操作条件，观察到这样的设计：膨胀装置的不可变形的膨胀部分的具有所述直径逐渐增大的锥形外表面部分具有所述多个凸起的环形凸台，每个相对于锥形外表面部分的相邻环形区域中的一个或多个凹进的表面部分凸起，每个环形区域在相继的凸起的环形凸台之间延伸，也有助于或至少有可能有助于使管更稳定地通过膨胀装置和/或减少拉伸装置施加的牵引力。

在实施方案中，设想除了膨胀装置的不可变形的膨胀部分的直径逐渐增大的锥形外表面部分外，流出部分还具有包括多个凸起的环形凸台的外表面部分，所述环形凸台彼此轴向间隔，并且每个环形凸台围绕膨胀部分周向延伸，所述环形凸台相对于各自外表面部分的相邻环形区域中的一个或多个凹进的表面部分凸起，每个环形区域在相继的凸起的环形凸台之间延伸。可能的，表面部分是如WO2011/049436中所公开的缩径表面部分。在此，优选地，这些环形凸台设置在膨胀装置的流出部分的圆柱形、恒定直径的部分上。在此，优选地，启动可涉及在锥形膨胀部分与流出部分之间的过渡部处的下游的位置，在膨胀装置的流出部分与挤出管之间供应加压气体(例如，空气)，因此，一方面通过所述过渡部处的密封接合，以及另一方面通过挤出管的未割缝的前导部分与所述凸起的环形凸台中的至少一个之间的密封接合，阻碍所述加压气体逸出，所述加压气体有助于降低所述未割缝的前导部分在启动的所述操作阶段中在越过流出部分前进时所承受的阻力。

在实施方案中，例如，如WO2011/049436中所述，使用一个或多个外部热交换装置，所述外部热交换装置适配成并操作为影响处于预成型状态的管的温度，从而影响管与膨胀装置的连贯部分的密封构件之间的密封接合。

在实施方案中，使用第一加热装置和第二加热装置，第一加热装置适配并操作为对处于预成型状态的管进行受控的外部加热，第二加热装置适配并操作为对处于预成型状态的管进行受控的外部加热，其中，第一和第二加热装置是独立控制的，其中，第一加热装置设置在连贯部分的密封构件的上游，第二加热装置设置在密封构件的下游。

在实施方案中，例如如WO2011/049436所述，在膨胀装置中形成一个或多个气体排放管道，所述一个或多个排放管道在膨胀装置的膨胀部分的外表面中具有一个或多个入口，入口打开还是关闭还是部分关闭取决于入口是否被管覆盖和关闭或入口的哪个部分被管关闭，当一个或多个相应的入口至少部分打开时，气体排放管道用于从流体体积释放气体压力，从而控制由内部气体压力引起的管膨胀。

在实施方案中，例如，如WO2011/049436所述，在膨胀部分外表面的不同直径位置处提供多个入口，每个入口与相应的排放管道相关联，所述不同直径位置与膨胀部分的中心纵轴具有不同的径向距离，其中，一个或多个可操作阀门与排放管道相关联，使得当管未完全覆盖和关闭所述入口时，所选入口和相关的排放管道可有效释放气体压力，而一个或多个未选入口和相关的排放管道无效，从而在到达不可变形的膨胀部分之前通过流体体积中的内部气体压力膨胀时对管的内径提供控制。

在实施方案中，例如，如WO2011/049436所述，上游密封构件是安装在连贯部分上的环形密封构件，例如金属构件，其中，所述密封构件包括用于管的锥形连贯表面，在下游方向上直径逐渐增大。

在实施方案中，例如，如WO2011/049436所述，在膨胀装置的流出部分和定向管之间(优选地，在流出部分的缩径部段和定向管之间)建立第二气体体积，其中向第二气体体积供应加压气体，例如，空气，可能是加热气体。优选地，如本文所讨论的，流出部分具有直径比膨胀部分的最大直径更小的缩径部段，更优选地，所述缩径部段具有所述凸起的环形凸台和可能的凹陷。

在实施方案中，例如，如WO2011/049436所述，至少一个外径环构件布置在流出部分的缩径部段周围，其中外径环构件布置成使定向管穿过环构件，同时与所述环构件接触，外径环构件和缩径部段的尺寸应确保能够避免在流出部分和所述至少一个外径环构件之间卡住定向管。优选地，定向管的内部与缩径部段径向间隔开。优选地，膨胀装置具有一个或多个供气管道，供气管道在缩径部段中具有一个或多个出口，气体在所述缩径部段和定向管之间供给，以在缩径部段和定向管之间建立第二流体体积。

本发明的第二方面还涉及根据权利要求20的装置。

在实施方案中，在相继环形凸台之间的至少一个(可能是每个)环形区域设置有形成所述凹进的表面部分的多个凹陷。

在实施方案中，相继的环形凸台之间的环形区域设置有多个凹陷的周向阵列，例如，一个环形区域中单个阵列。

在实施方案中，相继的环形凸台之间的环形区域设置有多个凹陷，其中，每个凹陷是细长的，其具有轴向上的长度并且具有在周向上看到的较小的宽度。

在实施方案中，相继的环形凸台之间的环形区域设置有多个凹陷，例如，细长的凹陷，其中相邻凹陷之间存在脊线，并且其中，所述环形区域中的所述脊线中的至少一些基本上沿轴向在锥形外表面上延伸。

在实施方案中，相继的环形凸台之间的环形区域具有多个凹陷，例如，细长的凹陷，其中相邻凹陷之间存在脊线，并且其中，所述脊线不超出由相邻环形凸台定义的假想锥形包络线而突出，优选地，相对于所述包络线略微凹进。

在实施方案中，流出部分具有外表面部分，优选为圆柱形外表面部分，其具有多个凸起的环形凸台，所述环形凸台彼此轴向间隔，并且每个环形凸台围绕膨胀部分周向延伸，所述环形凸台每一个相对于所述外表面部分的相邻环形区域中的一个或多个凹进的表面部分凸起，环形区域各自在相继的凸起的环形凸台之间延伸，其中，膨胀装置设有供气管道，所述供气管道具有用于在锥形膨胀部分和流出部分之间的过渡部的下游位置处供应加压气体(例如，空气)的端口，允许在膨胀装置的流出部分和管之间供应所述气体。

本发明的第二方面涉及一种使用热塑性材料的双轴定向管的生产过程，在该生产过程中，使用具有具有内部模具构件的挤出机模头的挤出机从热塑性材料中挤出处于预成型状态的管，内部模具构件在处于预成型状态的管中形成内腔，其中处于预成型状态的管经受温度调节，从而获得具有适合热塑性材料的定向温度的处于预成型状态的调制管，并且其中使用膨胀装置，所述膨胀装置包括：

-不可变形的膨胀部分，其具有包括直径逐渐增加的锥形外表面部分的外表面，所述膨胀部分在其下游端具有最大直径，

-位于膨胀部分上游的连贯部分，所述连贯部分具有上游密封构件，

-膨胀部分下游的流出部分，在过渡部处邻接所述膨胀部分，

其中，膨胀装置具有一个或多个第一供气管道，所述一个或多个第一供气管道在膨胀装置的外表面中具有出口，

在生产过程中，通过在处于预成型状态的管和上游密封构件之间的密封接触将第一气体体积限制在其上游端，以及通过在管和至少膨胀部分的下游部分(例如，靠近或位于到流出部分的过渡部处)之间的密封接合将第一气体体积限制在其下游端，

在生产过程中，通过所述一个或多个第一供气管道，向所述第一气体体积供应加压气体(例如，空气)，其中，所述第一气体体积中的气体压力在管实际接触所述膨胀部分之前已经导致管逐渐膨胀，

其中，生产过程包括使用布置在所述膨胀装置下游并作用于管上的拉伸装置在轴向上在膨胀装置上拉伸调制管，使得所述管从处于预成型状态的管转变成在管的轴向和周向定向的具有热塑性材料的双轴定向管，其中所述双轴定向管被冷却。

如所讨论的，在WO2011/049436中公开了这种生产过程的示例。

本发明的第二方面还涉及实际生产过程，例如，如WO2011/049436中所公开的生产过程。特别是考虑到将要生产的管的大直径，例如，大于300mm的外径(OD)，例如，400mm到650mm之间的OD，生产的稳定性已成为关键问题。

在实践中，例如使用WO2011/049436的图3a、图3b和图4中所示的装置，观察到当管通过膨胀装置时，管有获得螺旋式运动的趋势。这种效果是不期望的，例如，考虑到质量。

本发明的第二方面旨在提供增强这种生产过程的措施。

本发明的第二方面提供一种根据权利要求22所述的方法，其中，膨胀装置的不可变形的膨胀部分的直径逐渐增大的锥形外表面部分具有多个凸起的环形凸台，所述环形凸台彼此轴向间隔，并且每个环形凸台围绕膨胀部分周向延伸，所述环形凸台每个相对于锥形外表面部分的相邻环形区域中的一个或多个凹进的表面部分凸起，环形区域每个在相继的凸起的环形凸台之间延伸。

已观察到，多个凸起的环形凸台的存在减少或消除了生产过程中管的螺旋式运动的趋势。此外，在试验过程中，可以看到拉伸装置施加的牵引力减小。总的来说，生产过程更稳定。

本发明的第二方面还涉及用于用热塑性材料生产双轴定向管的装置，该装置包括：

-具有挤出机模头的挤出机，挤出机模头具有适配成从热塑性材料挤出处于预成型状态的管的内部模具构件，内部模具构件形成管中的内腔，

-一个或多个调制装置，用于对处于预成型状态的管进行温度调节，从而获得具有适合热塑性材料的定向温度的处于预成型状态的调制管，

-挤出机下游的膨胀装置，膨胀装置包括：

-不可变形的膨胀部分，其具有包括直径逐渐增大的锥形外表面部分的外表面，所述膨胀部分在其下游端具有最大直径，

-位于膨胀部分上游的连贯部分，所述连贯部分具有上游密封构件，

-膨胀部分下游的流出部分，在过渡部处邻接所述膨胀部分，

其中，膨胀装置具有一个或多个第一供气管道，所述一个或多个第一供气管道在膨胀装置的膨胀部分的外表面上具有出口，以便在膨胀装置和管之间形成第一气体体积，

-拉伸装置，其布置在膨胀装置的下游，并且适配成以这样的方式作用于管上，所述管从处于预成型状态的管转变为具有热塑性材料的双轴定向管，所述热塑性材料在管的轴向和周向定向，

-冷却装置，其适配成对双轴定向管进行冷却，

其特征在于，膨胀装置的不可变形的膨胀部分的直径逐渐增大的所述锥形外表面部分具有形成凹进的表面部分的多个凹陷。

可以设想，即使在没有所讨论的凸起的环形凸台的情况下，提供凹限也可以增强所述过程的稳定性。

优选地，例如，考虑到生产过程的启动，这些凹陷被布置在位于相继的凸起的环形凸台之间的一个或多个环形区域中。

本发明的第二方面还涉及适配成在本文所公开的方法和/或装置中使用的膨胀装置。

根据本发明的第一和/或第二方面的方法例如适合于生产随后配备有套接操作中的插座的单个管元件，允许通过将一端插入另一管的套接端来端对端地连接管，插座优选地包括密封圈。

根据本发明的第一和/或第二方面的方法还可以包括进一步的步骤，通过从延伸自挤出机、经过膨胀装置以及越过膨胀装置下游的拉伸装置的管分割管元件来制造单个双轴定向管元件，例如，长度在5米到15米(例如，6米)之间的管元件，以及在每个单个管元件的端部设置插座的步骤，以便各个管元件可以通过插座连接而连接。

本发明的第一和/或第二方面还涉及使用根据本发明的一个或多个方面的方法获得的双轴定向管。在优选实施方案中，管是聚氯乙烯的双轴定向管。在优选实施方案中，所获得的管是水或气体输送管道，例如，用于饮用水的，例如，由聚氯乙烯制成。

例如，设想使用根据本发明一个或多个方面的方法生产双轴定向管道，例如，由PVC制成，其压力额定值高于8Bar，例如，在20℃下的12.5Bar，例如，外径在63毫米至630毫米之间。

在实践中，根据本发明一个或多个方面的方法生产的双轴定向管的壁厚可在例如3毫米至15毫米之间。

附图说明

现在将参照附图讨论本发明。在附图中，

图1a、图1b和图1c示意性地示出根据本发明的用于生产双轴定向热塑性管的装置的示例，

图2以纵剖面示意性地示出图1a、图1b、图1c的装置的一部分，

图3a和图3b以透视图和纵剖面示意性地显示图2的该部分装置的组件，

图4以纵剖面示意性地示出图3的组件的一部分，

图5a、图5b示出根据本发明第二方面的膨胀装置的实施方案，

图6示出使用本发明的膨胀装置的生产过程的启动。

具体实施方式

图1a、图1b和图1c不按比例，而是示意性地显示用于生产双轴定向热塑性管的装置的示例的连续部分。这些附图是为了说明本发明的第一方面和第二方面而呈现的。

装置通常是水平的，并且在实际的实施方案中，从挤出机到最终拉伸装置的长度可以超过50米。

该装置包括具有一个或多个挤出机螺杆2的挤出机1，通过该螺杆提供熔融热塑性材料流，例如，聚氯乙烯(PVC)。

热塑性材料被送入布置在挤出机1上的模头3。模头3具有外部主体4和内部模具构件5，内部模具构件5与外部主体4一起限定环形通道，热塑性材料的处于预成型状态的挤出管10从该环形通道中脱出(优选地，在基本水平的方向上)。内部模具构件5在处于预成型状态的管10中形成内腔或轴向内腔。在这项技术中，通常挤出处于预成型状态的相当厚壁的管10，随后通过双轴定向工艺减小壁厚并增大直径。

在另一个实施方案中，模头3是偏置模头3，在模头的侧面具有挤出材料的入口，中心轴向通道穿过模头3，基本上穿过内部模具构件5。

优选地，模头3具有用于控制和调整环形通道的装置，以便控制从模头3脱出的处于预成型状态的管10的壁厚和/或横截面形状。这种类型的模头3是本领域已知的。优选地，适当的测量装置6直接布置在模头3的下游，并测量处于预成型状态的脱出管10，以便为模头3提供控制信号。

优选地，外部冷却装置8布置在挤出机1和模头5的下游，以对处于预成型状态的厚壁管10进行冷却和调制(例如，对于PVC从约200℃到约100℃)。外部冷却装置8可以例如包括彼此后面的多个腔室，冷却水通过这些腔室循环，处于预成型状态的管10与每个腔室中的冷却水直接接触。冷却水的温度可能因腔室的不同而不同。如果需要，可以布置成可以打开或关闭每个腔室中的冷却水循环。

外径校准装置8a可设置在外部冷却装置8的上游端。

对于处于预成型状态的管10的温度调节，在实施方案中，液体循环腔室25可以在距连贯(run-on)部分20a的前端上游一定距离处的封闭构件26(一方面)和密封构件30(另一方面)之间在处于预成型状态的管10的内腔中形成。温度受控的液体(例如，水)通过与处于预成型状态的管10的内部直接接触的所述液体循环腔室循环。这允许在膨胀装置的直接上游建立处于预成型状态的管的有效内部温度调节。实际上，所述内部温度条件可以用热水来影响，例如，接近定向温度，例如，在生产双轴定向PVC管时接近水的沸点温度。

封闭构件26可布置在锚定杆21上，但此处布置在模头3的内部构件5上。通过选择封闭构件26的位置，可确定腔室25的有效长度。

待循环通过腔室25的水通过杆21中的一个或多个管道由水源(优选地，包括泵和热水器)供应。离开腔室25的水的返回流通过杆21中的一个或多个其他管道排放。

在外部冷却装置8的下游布置有第一拉伸装置15，其也可以被称为预成型速度控制装置。优选地，所述装置15包括接合在处于预成型状态的管10的外部的多条轨道，轨道的速度由适当的轨道驱动系统控制。这种拉伸装置15通常用于塑料管挤出。

在这里未示出的实施方案中，在外部冷却装置8和第一拉伸装置15之间布置用于处于预成型状态的管的外部加热装置，所述加热装置适配成在到达第一个拉伸装置15之前以可调节的方式对管10的周长的一个扇区(或者可能是管10的周长的多个选定扇区，例如，仅管10的底部部分，而不是管10的周长的剩余部分)进行加热。已经发现在该位置仅加热管10的底部部分有利于最终获得的管的壁厚的均匀性。该外部加热装置可以包括一个或多个红外加热元件。

图1b示意性地描绘膨胀装置20，将在下面对其进行更详细的讨论。

膨胀装置20通过一端紧固到膨胀装置20上的锚定杆21固定到位。锚定杆21的另一端连接在挤出机的位置，此处连接到模头3。在偏置模头中，杆21还可以紧固到布置在挤出机处或附近的锚定装置上。

代替一台挤出机1，可以提供多台挤出机1来向模头3供应熔融材料。

优选地，提供力传感组件22，以在装置操作期间测量锚定杆21上的拉力。

在膨胀装置20的下游的一定距离处，如在本技术中常见的那样，布置另一拉伸装置50。该拉伸装置50适配成在定向管10上施加相当大的张力。通常，在拉伸装置50施加的张力的影响下，适当调制的管10经过膨胀装置20，使管10在直径上膨胀并以相当大的方式在轴向上拉伸，在该过程中壁厚显著减小，从而获得双轴定向管10。

优选的是，在管10的径向膨胀产生后，很快就对定向管进行外部冷却，优选的是——如这里所述——同时管10通过流出(run-off)部分，最优选的是从靠近膨胀部分处但不在膨胀部分上开始。因此，提供第一外部冷却装置60。该第一冷却装置60优选地包括一个或多个喷嘴，该喷嘴将冷却水喷洒或喷射到定向管的外表面上，优选地具有显著的冷却能力以达到强烈的外部冷却。

在实施方案中，至少一个另一或第二外部冷却装置70布置在膨胀装置20下游相对较短的距离处。该第二外部冷却装置70优选地包括一个或多个喷嘴，该喷嘴将冷却水喷洒或喷射到定向管10上。

任选地，又一或第三外部冷却装置80(优选地如参考冷却装置8所述具有一个或多个腔室)布置在装置70的下游和拉伸装置50的上游，以将定向管10冷却到最终温度，例如，环境温度。

在拉伸装置50的下游，定向管10可以例如用锯切、切割或铣削装置切割成单个管元件，或者在适当情况下可以将管卷绕到卷筒上。该设备在本领域是已知的。

在优选实施方案中，可以设想，在膨胀装置20的下游不通过使管经过校准装置的定径开口对双轴定向管的外径进行校准。这是为了避免由于定径装置对管的压紧而导致的最终获得的管的强度损失。

可以看出，并且优选地，使用至少一个外部热交换器或装置110，其适配成影响到达膨胀装置的处于预成型状态的管10的温度。例如，装置110包括红外加热器和/或管10通过的加热空气腔。考虑到所需的温度分布，也考虑到处于预成型状态的管10和上游密封构件30之间的密封接触，可以进行这种热交换。优选的是，至少一个这样的热交换装置是布置在拉伸装置15和上游密封构件30的位置之间的外部热交换装置，从而从其外部影响处于预成型状态的管10的温度。

优选地，第二外部加热装置120可设置在膨胀装置20的膨胀部分附近或与膨胀装置20的(一部分)膨胀部分重叠。

在具有密封构件位置直接上游的第一外部加热装置110和密封构件位置下游的第二外部加热装置120的布置中，每个加热装置110、120可独立控制，第一加热装置110可主要用于控制与密封构件30的密封接合，第二加热装置120用于影响膨胀装置的直接上游的管10和/或在管通过膨胀装置的膨胀部分期间的管10。加热装置110、120各自可以包括分布在管的路径周围的多个加热元件，例如，多个红外加热元件。

优选地，提供控制装置(例如，电子控制装置)以控制每个外部加热装置110、120的操作。对于外部加热装置110，控制可基于代表处于预成型状态的管10与密封构件30的实际密封接合的反馈信号，例如，通过适配成(例如，使用应变计)监测密封构件30上的轴向力的力监测装置获得，或通过适配成(例如，通过测量密封构件上游、密封构件处和密封构件下游的预制件的直径)监测由密封构件30引起的移动管中的局部变形(例如，如图2所示的管的局部凸起)的监测装置获得。

如图2所示，膨胀装置包括：

-不可变形的膨胀部分20b，其具有逐渐增大的直径，直到其下游端处具有最大直径，

-位于膨胀部分20b上游的连贯部分20a，所述连贯部分具有布置在所述膨胀部分20b上游的上游密封构件，

-不可变形的流出部分20c，其在膨胀部分20b的下游与膨胀装置的膨胀部分20b邻接。

在生产过程中，上游密封构件30与处于预成型状态的管10密封接合。优选地，密封构件30布置在连贯部分20a的前端或连贯部分20a的前端附近。

流出部分具有直径小于膨胀部分20b的最大直径的缩径部段20c1。流出部分具有下游密封构件20c2，所述下游密封构件20c2位于缩径部段20c1的下游，且直径大于所述缩径部段20c1。优选地，缩径部段直接邻接膨胀部分的最大直径横截面，使得缩径步骤直接出现在所述最大直径位置的后面。这可以在图2中清楚地看到。

示出了第一供气管道200，该第一供气管道200在上游密封构件30下游的膨胀装置20的外表面上具有一个或多个第一出气口201。该一个或多个出气口可以设置在膨胀装置的连贯部分20a和/或膨胀部分20b的外表面上。可能地，甚至优选地，从位于密封构件30直接下游的一个或多个端口201在管和膨胀装置之间供应气体。

还示出了第一气体排放管道210。该第一气体排放管道210在膨胀装置的膨胀部分20b的外表面中具有一个或多个第一入口211，第一入口211根据第一入口211是否被管10覆盖和关闭或部分关闭而打开或关闭或部分关闭。

在膨胀装置20和管10之间存在第一气体体积215。通过在处于预成型状态的管和连贯部分20a的上游密封构件30之间的密封接触将第一气体体积215限制在其上游端，以及通过在管10和至少膨胀部分20b的下游部分(例如，靠近或位于到流出部分的过渡处)之间的密封接合(这里由位于所述过渡处的可更换环20d形成)而将第一气体体积215限制在其下游端。密封构件30形成有效且可靠的密封，以防止在足以形成气体体积的升高压力下供应的气体到达在密封构件30上游的处于预成型状态的管10的内腔。

第一气体流来自例如在从锚定杆脱出的管道200的末端的第一供气源220(例如，空气压缩机系统)，通过第一供气管道200及其所述一个或多个第一气体出口201进入第一气体体积215，并且取决于管10是否覆盖和关闭或部分关闭第一入口211通过所述一个或多个第一气体入口211和第一气体排放管道210从第一气体体积215中出来。

这里，在第一气体体积215中的气体(例如，空气)的压力用于在管10接触膨胀部分20b之前已经使管10逐渐膨胀。这种膨胀可能形成管的大部分径向膨胀，例如，大约所有径向膨胀，例如，超过管的最终直径的80％。径向膨胀的剩余部分随后通过管在膨胀部分20b的最后部分上被迫使(forced)而获得，所述直接机械接触导致径向膨胀的所述剩余部分。

如上所述，从第一供气源220经由第一供气管道200及其所述一个或多个第一气体出口201供应到第一气体体积215的第一气体流保持在与气体压力无关的恒定的第一气体流量。

在实施方案中，通过所述一个或多个第一气体入口211和第一气体排放管道210从第一气体体积215流出的第一气体流由可调节的节流阀230节流。

在实施方案中，控制程序由装置的计算机化控制器或操作员实现，其中，将从第一气体体积215流出的被监测的第一气体流与进入第一气体体积215的恒定的第一气体流量进行比较。在实施方案中，第一气体排放管道210的节流阀230基于该比较自动调整。

示出与第一供气管道200和第一气体排气管道210不同的第一气体压力传感管道240。第一气体压力传感管道240在膨胀装置的膨胀部分20a的外表面中具有第一气体压力传感端口241。第一气体压力传感器242与第一气体压力传感管道连通并测量第一气体体积215中的实际气体压力。第一传感器242优选地布置在管道240的挤出机侧端。

流出部分20c具有直径比膨胀部分的最大直径小的缩径部段20c1。流出部分具有位于缩径部段下游的下游密封构件20c2。

在膨胀装置的流出部分的缩径部段20c1和管10之间建立第二气体体积250。通过管10与膨胀装置在过渡区域20d中的上游密封接合，第二气体体积与第一气体体积215分离。第二气体体积250由管和流出部分的下游密封构件20c2之间的下游密封接合而限定。

示出第二气体管道260，其在流出部分的缩径部段20c1的外表面中具有端口261。优选地，第二气体管道260穿过锚定杆21延伸到其在挤出机1处或附近的端部。

第二气体管道260连接到第二气体源265，例如，空气压缩机系统。在生产双轴定向管的实施方案中，第二气体体积250中的气体压力优选地保持在恒定的第二气体压力。

在实施方案中，提供第二气体流监测装置263，其用于监测经由第二气体管道260进出第二气体体积250的任何气体流。

示出上游外径环构件90布置在与缩径部段20c1的轴向位置相对应的轴向位置处的管周围，其中，上游外径环构件90的布置使得定向管穿过上游外径环构件，同时与所述上游外径环构件接触。

气体室密封构件20e布置在膨胀装置的不可变形的流出部分20c的下游的一定距离处，使得第三气体体积280建立在流出部分20c下游的管的内腔中。

第三气体体积280通过管与流出部分的下游密封构件20c2之间的下游密封接合而与第二气体体积250分离。

第三气体管道290具有与第三气体体积280连通的端口291。优选地，第三气体管道穿过锚定杆21延伸到其在挤出机1处或附近的端部。第三气体管道290连接到第三气体源295，例如，空气压缩机系统。在生产双轴定向管的实施方案中，第二气体体积280中的气体压力优选地保持在恒定的第三气体压力。

提供第三气体流监测装置293，其操作为监测经由第三气体管道进出第三气体体积280的任何气体流。

下游外径环构件91布置在与第三气体体积280的轴向位置相对应的轴向位置处的管周围。下游外径环构件布置成使得定向管在与所述下游外径环构件接触的同时穿过下游外径环构件。

第一外部冷却装置60适配和操作以在通过上游和下游外径环构件90、91之间的区域中的流出部分的同时从外部对定向管进行冷却。

上述管道均穿过或沿锚定杆21延伸，以供应和排放气体(例如，空气)。

此外，锚定杆21可包括用于电气布线的一个或多个管道，所述电气布线例如用于连接到管和/或膨胀装置的内腔中的一个或多个传感器(例如，压力和/或温度)，或者例如用于控制一个或多个阀门或其他电子组件(可能位于膨胀装置内或下游端)。

一般而言，这里所示的膨胀装置20从其上游到下游端包括连贯部分20a、膨胀部分20b和流出部分20c。优选地，膨胀部分20b具有至少一个不可变形或刚性部分，其在下游方向上具有逐渐增大的直径(例如，锥形，所述锥形例如具有截锥的外表面)，以便与管10接触，并在管10上施加膨胀力，从而使管10直径膨胀。膨胀部分20b在其下游端具有最大直径，此处流出部分20c具有不超过所述最大直径的直径，事实上，如所解释的，优选地，在缩径部段上更小。

膨胀部20b，以及优选地连贯部分20a和流出部分20c，这里是刚性、不可变形的实施方案。

优选的是，在上游密封构件30的高度处，没有将处于预成型状态的管10压到密封构件30上的装置的外部部件，因为这会导致损坏处于预成型状态的管的风险，可能会干扰膨胀，也可能导致上游密封构件30和任何外部部件之间的处于预成型状态的管发生卡滞的风险。

该上游密封构件30及其在生产过程中与处于预成型状态的管10的密封接合是有利的，因为它在处于预成型状态的管10的内腔内提供密封构件30的上游区域和密封构件30的下游区域之间的屏障，以便可以在完全或至少在很大程度上彼此独立的所述区域中实施条件和/或执行动作。

优选的是，密封构件30是单独制造的环构件，其安装在连贯部分的管状构件上。

优选的是，密封构件30是金属构件，不向其外表面提供润滑剂。然而，在更复杂的实施方案中，密封构件可适配成控制其与处于预成型状态的管的摩擦接合，例如，配备有润滑装置，例如，允许气体(例如，空气)在密封部分和处于预成型状态的管之间供给。在另一实施方案中，密封构件可被解释为具有可变直径和相关控制装置，例如，具有在液压下可膨胀的外部金属皮，以便控制与处于预成型状态的管的密封接合。

可能的是，缩径部段直接邻接最大直径横截面，使得缩径步骤直接发生在所述最大直径位置的后面。

这里使用至少一个外径环构件，这里(作为优选)为两个环构件90、91，管10在膨胀装置的流出部分的位置从两个环构件90、91穿过，这里在流出部分20c的缩径部段的位置穿过。

存在两个彼此间隔开的外径环构件90、91是有利的，当流出部分20c具有限定缩径部段的下游端的增径部分20c1时更有利。优选地，每个环构件90、91在相对于缩径部段的轴向上可移动。

如优选的，这里的环构件90、91均被实施为收缩的外径环构件，这意味着每个环构件90、91对通过所述环构件的管10施加径向收缩力，从而至少在短轴向距离上减小管10的外径。实际上，这意味着每个环构件90、91内的开口的直径小于正常生产过程中所述位置处定向管10的投影外径。

此处缩径部段的尺寸是为了避免膨胀装置20和所述至少一个外径校准环90、91之间的管的卡滞的问题。

优选地，缩径部段的直径至少比膨胀装置20的膨胀部分20b的最大直径小4毫米。优选地，直径减小约为穿过所述部分的管的壁厚的两倍。

通过提供缩径部段，外径环构件90、91可布置在所述缩径部段周围，所述环构件90、91和缩径部段之间的径向间距大于所述位置处生产过程中所需的管10的壁厚，使得仍然存在一些径向游隙，以允许在生产过程中管的壁厚的可能变化，而不存在所述管卡在环构件90、91和膨胀装置的流出部分的缩径部段之间的风险。

每个环构件90、91可配备冷却装置，用于冷却环构件90、91，例如，使用内部冷却流体管道，例如，环形管道。

每个环构件90、91优选地由两个半圆形部件组成，例如，在生产过程的启动阶段，允许将环构件90、91放置在管10周围，并且允许在生产过程中移除环构件(例如，为了交换)。

每个环构件90、91优选由金属制成。

如上所述，为了冻结塑料材料的定向，定向管在通过流出部分20c的同时被第一外部冷却装置60在外部冷却。

这里，在管10通过膨胀装置20的同时没有管10的内部冷却的情况下，并且事实上也在膨胀装置20的下游没有任何内部冷却的情况下，在管通过流出部分20c的同时由第一外部冷却装置60进行外部冷却。

为了获得具有所需尺寸(如壁厚和横截面形状)的双轴定向管10，优选地不使用膨胀装置20下游的外径校准，已经发现可以依赖于使用所述一个或多个外径环构件90、91和/或定向管的外部冷却。

在优选实施方案中，第一外部冷却装置60适配成调整受第一外部冷却装置60影响的定向管10的拉伸相对于膨胀装置20的长度和/或位置。

在非常实际的实施方案中，第一外部冷却装置60通过发射冷却液体(例如，水)的喷雾或射流的一个或多个喷嘴工作，并且包括上游屏蔽构件61和下游屏蔽构件62，所述屏蔽构件61、62限定受冷却液体的喷雾或射流影响的定向管的拉伸。至少一个屏蔽构件(优选两者)可在轴向上位移，从而允许调整受冷却液体影响的管的拉伸的长度和/或位置。可以理解的是，通过控制屏蔽构件的长度和/或位置，可以控制定向管的冷却，甚至当冷却喷雾的强度也可以控制时(通常情况下)更是如此。

在更实际的实施方案中，如这里所描述的屏蔽构件60、61中的每一个与环构件91、92集成。

提供位移装置65，其在这里被实现为电动驱动组件，用于使环构件90、91中的至少一个沿流出部分20a在轴向上的轴向位移。在该示例中，装置65包括一个或多个螺杆轴66，例如，由公共电机操作。

优选的是，环构件90、91和屏蔽构件61、62以及相关的位移装置65安装在可移动支撑件68上(此处带有轴向线性引导件69)，允许所述组件在轴向上位移，例如，位移到膨胀装置20位置下游的缩回位置，例如，从而在(例如)更换膨胀装置时和/或启动装置期间，允许接近(access)膨胀装置。

优选地，第二外部冷却装置70在下游与第一外部冷却装置60和膨胀装置20间隔布置。第二外部冷却装置70优选地包括向定向管10的外部发射冷却水喷雾或射流的一个或多个喷嘴。

优选地，第二外部冷却装置70包括上游屏蔽构件71，其限定受外部冷却装置70影响的定向管10的拉伸的上游端。优选地，上游屏蔽构件71通过相关联的位移装置在轴向上可移动，或者联接到轴向可移动的环构件91或屏蔽构件62。

这里使用测量装置130来至少测量定向管10的外径，并且优选地还测量壁厚和/或横截面轮廓，该测量装置130布置在膨胀装置20的下游，这里布置在第二外部冷却装置70的下游。

还使用控制装置(未示出)，例如，电子装置，其连接到测量装置以获得允许控制第一外部冷却装置60和/或第二外部冷却装置70的输入信号。

例如，至少关于相对于受第一外部冷却装置60影响的定向管的拉伸的膨胀装置的长度和/或位置和/或冷却强度对装置60进行控制。

例如，关于上游屏蔽构件71的轴向位置和/或冷却强度来控制第二外部冷却装置70。

通过由冷却装置60和/或装置70控制管的外部冷却，可以控制反弹效应，从而控制最终获得的管的直径。这样就无需在膨胀装置下游进行任何进一步的外径校准。

在实际的实施方案中，该控制装置适配成使得受第一外部冷却装置60影响的管拉伸的长度减小，以获得增大的反弹效应，从而增径减小，其中，增加所述长度以获得减小的反弹效应，从而缩径减小。在实际的实施方案中，第二外部冷却装置70的上游屏蔽构件的轴向位置被选择或调整为在发生反弹效应的区域中。

当将环构件90、91的尺寸都适当地设置为收缩的环构件时，可以获得这样的效果，环构件90可以有助于在膨胀部分20b的最大直径处或附近的区域中管与膨胀装置的密封接合。这避免了流体从一个体积到另一个体积的失控逃逸或泄漏。

环构件91可有助于定向管与增径部分20c2的密封接合。这避免或至少限制流体泄漏到膨胀装置20下游的定向管的内腔中，从而避免流体体积的不期望的不稳定性。最优选地，下游环构件91紧靠增径部分20c2的上游，从而增强管和增径部分20c2之间的密封接触。

在这里描述的实施方案中，膨胀装置20的膨胀部分具有阶梯式设计，第一锥面在下游方向上直径增大，与第一直径的圆柱面相邻，接着第二锥面在下游方向上直径增大。优选地，在这种阶梯式设计中，密封构件30的直径大于膨胀部分的第一直径。膨胀部分可以有多个阶梯。

在实施方案中，一个或多个滚轴布置在管10下方，以便支撑所述管，例如，在膨胀装置的流出部分下方，或者优选地，在膨胀装置的下游，例如，避免与环90、91中的任何一个的干扰。

在该实际的实施方案中，上游可更换环安装在膨胀装置的膨胀部分20b和流出部分20c之间的过渡部20d处，可更换环形成膨胀部分20b的最大直径。这样可以相对容易地改变膨胀装置的最大直径，并在磨损的情况下更换环。

在该实际的实施方案中，增径部分20c2由下游可更换环形成。这样可以相对容易地改变膨胀装置的最大直径，并在磨损的情况下更换环。

当相应的入口211完全或至少部分打开时，第一气体排放管道210提供来自体积215的气体压力的释放，从而控制由内部气体压力引起的管10的膨胀。当入口211被管10完全覆盖和关闭时，气体压力释放停止。

因此，管10与入口211的配合以非常吸引人的方式实现了对管10由于体积215中的内部气体压力而引起的膨胀程度的控制。有效地，装置20的膨胀部分的倾斜外部表面上的入口211的位置控制管10将接触所述表面的位置，假设体积215中的气体压力足以使管10膨胀。

注意，连接到公共第一气体排放管道210的一组多个入口211可布置成分布在膨胀部分20b的圆周周围并且与膨胀部分的中心纵轴具有相同的径向距离，以避免管沿其圆周在某处过度膨胀。

在另一个实施方案中，在膨胀部分的外部表面的不同直径位置处提供多个入口211，每个入口211与相应的第一气体排放管道210相关联，所述不同直径位置与膨胀部分的中心纵轴具有不同的径向距离(因此在膨胀装置的轴向上，一个入口在另一个入口后面)。在本实施方案中，设想提供一个或多个与排放管道相关联的可操作阀门，以便当管未覆盖和关闭所选定的入口时，可使所述入口和相关联的排放管道起作用从而释放气体压力，而一个或多个未选定的入口和相关的排放管道不起作用。这使得在到达不可变形的膨胀部分之前，管通过流体体积中的内部气体压力进行膨胀时提供对管的内径的控制。

图5a、图5b和图6示出根据本发明第二方面的创新的膨胀装置100和启动方法的示例。

如本文参考图1a-图1c、图2、图3a、图3b和/或图4所讨论的，膨胀装置100可以集成在装置中。

膨胀装置100包括不可变形的膨胀部分120b，其外表面包括直径逐渐增大的锥形外表面部分。膨胀部分120b在其下游端具有最大直径。还示出膨胀部分120b下游的流出部分120c，在过渡部处与所述膨胀部分相邻。在到流出部分120c的过渡部处，可以布置可更换环120d。

膨胀装置100具有一个或多个第一供气管道200，所述一个或多个第一供气管道在膨胀装置的外表面中具有出口201，此处位于膨胀装置的密封构件30的直接下游。

膨胀装置100具有一个或多个第一气体排放管道210，所述一个或多个排放管道在膨胀装置的膨胀部分的外表面中具有一个或多个第一入口211。例如，入口211打开还是关闭还是部分关闭取决于入口211是否被管覆盖和关闭，或者入口的哪个部分被管关闭，气体排放管道在入口打开时提供来自第一气体体积的气体压力的释放。

膨胀装置的不可变形的膨胀部分120b的直径逐渐增大的锥形外表面部分具有多个凸起的环形凸台(land)100a、100b、100c、100d等。这些环形凸台彼此轴向隔开。这些凸台各自围绕膨胀部分120b周向延伸。这些环形凸台各自相对于锥形外表面部分的相邻环形区域101a、101b、101c、101d等中的一个或多个凹进表面部分凸起，这些环形区域各自在相继的凸起的环形凸台之间延伸。

如图所示，各环形区域可具有锥形外表面，其上无任何进一步的突起(relief)。在替代实施方案中，在相继的环形凸台之间的至少一个(例如，每个)环形区域101a、101b具有形成凹进表面部分的多个凹陷。可能的凹陷121的轮廓如图5a所示。

在实施方案中，在相继的环形凸台之间的至少一个环形区域具有多个凹陷121的周向阵列，例如，一个环形区域中的单个阵列。

在实施方案中，相继的环形凸台之间的环形区域具有多个凹陷121，其中，每个凹陷121是细长的，具有在轴向方向上的长度并且具有在圆周方向上看到的较小的宽度。

在实施方案中，相继的环形凸台之间的环形区域具有多个凹陷121，例如，细长的凹陷，其中，相邻的凹陷之间存在脊线，并且，其中所述环形区域中的至少一些所述脊线在锥形外表面上基本上沿轴向延伸。

在实施方案中，相继的环形凸台之间的环形区域具有多个凹陷121，例如，细长的凹陷，其中，相邻凹陷之间存在脊线。脊线不突出超出由相邻环形凸台限定的假想锥形包络线，优选地相对于所述包络线略微凹进。

图5a、图5b和图6示出本发明的第二方面。

在生产过程启动的初始阶段，从挤出机1脱出的壁相对厚的挤出管10被启动牵引装置(例如，对连接到管的电缆进行驱动的绞盘)向前牵引。该启动牵引装置布置在膨胀装置100的下游，例如，最下游拉伸装置50的下游。在图5a中，该牵引动作用箭头F表示。

在启动阶段，一个或多个环构件90、91可能不存在，这有助于管10在流出部分20c上的第一次通过。随后安装一个或多个环构件90、91或使其工作。

从挤出机1脱出并经外部冷却装置8冷却后的管10在膨胀装置100的上游位置处，至少在其不可变形的膨胀部分120b的上游位置处，设置有纵向延伸的狭缝，例如，使用刀片，优选地通过单个纵向狭缝180。由于狭缝180，管10能够折叠打开，因此狭缝变宽，并且割缝的管10在轴向上被牵引时符合锥形膨胀部分120b的外部，这在图5a中示意性地描绘，并且其放大在图5b中。

在启动的初始阶段结束时终止管的割缝，使得从该时刻起到达膨胀装置100的管具有连续的圆周。

生产过程启动的初始阶段之后是生产过程启动的操作阶段，其中，挤出机1和启动牵引装置的操作继续进行，使得管10的未割缝的前导部分朝向膨胀装置100的不可变形的膨胀部分120b前进。然后该部分接合在不可变形的膨胀部分的锥形外表面部分上，使得所述凸起的环形凸台101a、101b中的至少一个与挤出管密封接合。

在生产过程启动的操作阶段，在上游密封构件30的下游，在膨胀装置100和管之间供应加压气体，例如，空气，使得一方面通过上游密封构件和挤出管之间的所述密封接合、另一方面通过挤出管的未割缝的前导部分和所述凸起的环形凸台中的至少一个之间的密封接合而使加压气体无法逸出。优选地，该气体经由第一供气管道200和相关的入口201供给。该加压气体有助于减小未割缝的前导部分在启动的操作阶段在膨胀部分120b上前进时所承受的阻力。

图6示出管10的未割缝的前导部分已经在膨胀部分120b上进一步前进，该过程继续，直到管10被拉过整个膨胀装置100为止。

图5a、图5b和图6还示出流出部分120c具有外表面部分，优选地，圆柱形外表面部分，外表面部分具有多个凸起的环形凸台102a、102b、102c。这些环形凸台彼此轴向间隔，并且每个凸台围绕流出部分沿圆周延伸。这些环形凸台分别相对于外表面部分的相邻环形区域103a、103b、103c、103d中的一个或多个凹进表面部分凸起。这些环形区域在相继的凸起的环形凸台之间延伸。

膨胀装置100配备有第二气体管道260，该第二气体管道260具有端口261，用于在锥形膨胀部分和流出部分之间的过渡部120d的下游的位置处供应加压气体，允许在膨胀装置的流出部分120c和管10之间供应气体。在生产过程启动的操作阶段，一旦管10的未割缝部分前进到或超过过渡部120d，加压气体，例如，空气，通过管道260供应。一旦管10的未割缝部分到达第一个环形凸台101a，一方面通过在过渡部120d处的密封接合、另一方面通过挤出管的未割缝的前导部分与凸起的环形凸台102a之间的密封接合阻止加压气体逸出。该加压气体有助于减小未割缝的前导部分在启动的操作阶段在膨胀部分上前进时所承受的阻力。

Claims (24)

1.一种用于使用热塑性材料生产双轴定向管的方法，

其中，使用挤出机(1)从热塑性材料挤出处于预成型状态的管(10)，所述挤出机(1)配备有具有内部模具构件(5)的挤出机模头(3)，所述内部模具构件形成处于预成型状态的管中的内腔，其中，处于预成型状态的管经受温度调节(8)，从而获得具有适合于热塑性材料的定向温度的处于预成型状态的调制管，

其中，使用膨胀装置(20)和布置在膨胀装置下游的拉伸装置(50)，

其中，膨胀装置(20；100)包括：

不可变形的膨胀部分(20b；120b)，其直径逐渐增大至在其下游端的最大直径，

位于膨胀部分上游的连贯部分(20a；120a)，所述连贯部分具有布置在膨胀部分上游的上游密封构件(30)，

其中，膨胀装置包括第一供气管道(200)，所述第一供气管道在上游密封构件(30)下游的膨胀装置的外表面中具有一个或多个第一气体出口(201)，

其中，膨胀装置包括第一气体排放管道(210)，所述第一气体排放管道在膨胀装置的膨胀部分(20b)的外表面中具有至少一个第一入口(211)，所述第一入口(211)打开还是关闭还是部分关闭取决于第一入口是否被管(10)覆盖和关闭或部分关闭，

其中，在膨胀装置和管之间存在第一气体体积(215)，第一气体体积(215)在上游端通过处于预成型状态的管和连贯部分的上游密封构件(30)之间的密封接触来限制，并且在下游端通过管和膨胀部分(20b；120b)的至少下游部分之间的密封接合来限制，

其中，第一气体流从第一供气源(220)经由第一供气管道(200)和一个或多个第一气体出口(201)进入到第一气体体积(215)，并且取决于第一入口(211)是否被管(10)覆盖和关闭或部分关闭，第一气体流通过所述一个或多个第一气体入口(211)和第一气体排放管道(210)排出第一气体体积，其中，第一气体体积(215)中的气体压力用于在管接触膨胀部分(20b；120b)之前已经使管(10)逐渐膨胀，

其中，所述方法包括使用拉伸装置(50)在膨胀装置上拉伸处于预成型状态的调制管，并且其中，管从处于预成型状态的管转变为在管的轴向和周向上定向的具有热塑性材料的双轴定向管，其中，所述双轴定向管被冷却(60、70)，

其特征在于

从第一供气源(220)经由第一供气管道(200)及所述一个或多个第一气体出口(201)供应到第一气体体积(215)的第一气体流保持在与气体压力无关的恒定的第一气体流量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过所述一个或多个第一气体入口(211)和第一气体排放管道(210)从第一气体体积(215)流出的第一气体流由可调节的节流阀(230)节流。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述方法包括控制例程，其中，将从第一气体体积(215)流出的被监测的第一气体流与进入第一气体体积的恒定的第一气体流量进行比较，并且其中，第一气体排放管道(210)的节流阀(230)基于这种比较自动调整。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，膨胀装置具有与第一供气管道(200)和第一气体排放管道(210)不同的第一气体压力传感管道(240)，其中，第一气体压力传感管道在膨胀装置的膨胀部分的外表面上具有第一气体压力传感端口(241)，并且其中，第一气体压力传感器(242)与所述第一气体压力传感管道(240)连通并且测量第一气体体积(215)中的实际气体压力。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，使用具有在膨胀部分下游邻接膨胀装置的膨胀部分(20b)的不可变形的流出部分(20c；120c)的膨胀装置，其中，流出部分具有直径小于膨胀部分(20b)的最大直径的缩径部段(20c1)，其中，流出部分(20c)具有位于缩径部段(20c1)下游的下游密封构件(20c2)，其中，在缩径部段(20c1)和管(10)之间建立第二气体体积(250)，第二气体体积(250)通过在过渡区域中管与膨胀装置的上游密封接合而与第一气体体积(215)分离，并且第二气体体积(250)通过管与流出部分的下游密封构件(20c2)之间的下游密封接合而限定，

其中，膨胀装置包括第二气体管道(260)，所述第二气体管道(260)在流出部分的缩径部段(20c1)的外表面中具有端口(261)，

其中，第二气体管道(260)连接到第二气体源(265)，并且其中，第二气体体积(250)中的气体的压力保持在恒定的第二气体压力，

其中，设置第二气体流监测装置(263)，其操作为监测经由第二气体管道(260)进出第二气体体积(250)的任何气体流。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，上游外径环构件(90)布置在与缩径部段(20c1)的轴向位置相对应的轴向位置处的管周围，其中，上游外径环构件(90)布置为使得定向管穿过所述上游外径环构件，同时与所述上游外径环构件接触。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，使用第一外部冷却装置(60)，所述第一外部冷却装置(60)适配并操作为在穿过在膨胀部分的下游邻接膨胀装置的膨胀部分(20b)的不可变形的流出部分(20c；120c)时在外部对定向管进行冷却。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，气体室密封构件(20e)布置在膨胀装置的不可变形的流出部分(20c)的下游的一定距离处，以便在流出部分的下游的管的内腔中建立第三气体体积(280)，第三气体体积通过管(10)与流出部分的下游密封构件(20c2)之间的下游密封接合而与第二气体体积(250)分离，其中，膨胀装置包括具有与第三气体体积(280)连通的端口(291)的第三气体管道(290)，

其中，第三气体管道连接到第三气体源(295)，并且其中，第三气体体积(280)中的气体的压力保持在恒定的第三气体压力，

其中，设置第三气体流监测装置，其操作为监测经由第三气体管道(290)进出第三气体体积的任何气体流。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，下游外径环构件(91)布置在与第三气体体积(280)的轴向位置相对应的轴向位置处的管(10)周围，其中，下游外径环构件(91)布置为使得定向管穿过下游外径环构件的同时与所述下游外径环构件接触，

其中，第一外部冷却装置(60)适配并操作为在通过上游和下游外径环构件(90，91)之间的区域中的流出部分(20c；120c)的同时在外部对定向管(10)进行冷却。

10.一种用于使用热塑性材料生产双轴定向管的装置，该装置包括挤出机(1)，所述挤出机(1)被配置成从热塑性材料挤出处于预成型状态的管，所述挤出机(1)配备有具有内部模具构件(5)的挤出机模头(3)，所述内部模具构件在操作中形成处于预成型状态的管中的内腔，

所述装置包括温度调节装置(8)，所述温度调节装置(8)被配置成使处于预成型状态的管经受温度调节，从而获得具有适合于热塑性材料的定向温度的处于预成型状态的调制管，

其中，所述装置包括膨胀装置(20)和布置在膨胀装置下游的拉伸装置(50)，

其中，膨胀装置(20；100)包括：

不可变形的膨胀部分(20b；120b)，其直径逐渐增大至在其下游端的最大直径，

位于膨胀部分(20b)上游的连贯部分(20a；120a)，所述连贯部分具有布置在膨胀部分上游的上游密封构件(30)，

其中，膨胀装置包括第一供气管道(200)，所述第一供气管道在上游密封构件(30)下游的膨胀装置的外表面中具有一个或多个第一气体出口(201)，

其中，膨胀装置包括第一气体排放管道(210)，所述第一气体排放管道在膨胀装置的膨胀部分的外表面中具有至少一个第一入口(211)，所述第一入口(211)打开还是关闭还是部分关闭取决于第一入口是否被管(10)覆盖和关闭或部分关闭，

其中，在操作中，在膨胀装置和管之间存在第一气体体积(215)，第一气体体积(215)在上游端通过处于预成型状态的管和连贯部分的上游密封构件(30)之间的密封接触来限制，并且在下游端通过管和膨胀部分(20b)的至少下游部分之间的密封接合来限制，

其中，在操作中，第一气体流从第一供气源(220)经由第一供气管道(200)和一个或多个第一气体出口(201)进入到第一气体体积(215)，并且取决于第一入口(211)是否被管覆盖和关闭或部分关闭，第一气体流通过所述一个或多个第一气体入口(211)和第一气体排放管道(210)排出第一气体体积，其中，第一气体体积中的气体压力用于在管接触膨胀部分(20b)之前已经使管(10)逐渐膨胀，

其中，在操作中，拉伸装置(50)用于在膨胀装置(20)上拉伸处于预成型状态的调制管，并且其中，管从处于预成型状态的管转变为在管的轴向和周向上定向的具有热塑性材料的双轴定向管，

其中，所述装置包括被配置成冷却所述双轴定向管的冷却装置(60、70)，

其特征在于

对装置进行配置，使得从第一供气源(220)经由第一供气管道(200)及所述一个或多个第一气体出口(201)供应到第一气体体积(215)的第一气体流保持在与气体压力无关的恒定的第一气体流量。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，设置有可调节的节流阀(230)，所述可调节的节流阀(230)被配置成对通过所述一个或多个第一气体入口(211)和第一气体排放管道(210)从第一气体体积(215)流出的第一气体流进行节流。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述装置包括被编程以执行控制例程的计算机化控制器，其中，将从第一气体体积(215)流出的被监测的第一气体流与进入第一气体体积的恒定的第一气体流量进行比较，并且其中，第一气体排放管道(210)的节流阀(230)基于这种比较自动调整。

13.根据权利要求10-12中的任一项所述的装置，其中，膨胀装置具有与第一供气管道(200)和第一气体排放管道(210)不同的第一气体压力传感管道(240)，其中，第一气体压力传感管道在膨胀装置的膨胀部分的外表面上具有第一气体压力传感端口(241)，并且其中，第一气体压力传感器(242)与所述第一气体压力传感管道(240)连通并且被配置成测量第一气体体积(215)中的实际气体压力。

14.根据权利要求11所述的装置，其中，膨胀装置具有在膨胀部分下游邻接膨胀部分(20b)的不可变形的流出部分(20c；120c)，其中，流出部分具有直径小于膨胀部分(20b)的最大直径的缩径部段(20c1)，其中，流出部分(20c)具有位于缩径部段(20c1)下游的下游密封构件(20c2)，使得在操作中在缩径部段(20c1)和管(10)之间建立第二气体体积(250)，其中，膨胀装置包括第二气体管道(260)，所述第二气体管道(260)在流出部分的缩径部段(20c1)的外表面中具有端口(261)，

其中，第二气体管道(260)连接到第二气体源(265)，并且其中，设置有第二气体流监测装置(263)，所述第二气体流监测装置(263)操作为监测经由第二气体管道(260)进出第二气体体积(250)的任何气体流。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，在与缩径部段(20c1)的轴向位置相对应的轴向位置处设置被配置成围绕管(10)布置的上游外径环构件(90)。

16.根据权利要求14所述的装置，其中，气体室密封构件(20e)布置在不可变形的流出部分(20c)下游的一定距离处，以便在操作中，在流出部分下游的管的内腔中建立第三气体体积(280)，其中，膨胀装置包括具有与第三气体体积(280)连通的端口(291)的第三气体管道(290)，其中，第三气体管道连接到第三气体源(295)，其中，设置第三气体流监测装置(293)，所述第三气体流监测装置(293)被配置成监测经由第三气体管道(290)进出第三气体体积的任何气体流。

17.一种用于启动使用热塑性材料的双轴定向管的生产过程的方法，在该生产过程中，使用配备有具有内部模具构件的挤出机模头的挤出机(1)从热塑性材料中挤出处于预成型状态的管(10)，内部模具构件形成处于预成型状态的管中的内腔，其中，处于预成型状态的管经受温度调节(8)，从而获得具有适合于热塑性材料的定向温度的处于预成型状态的调制管，并且其中，使用膨胀装置，所述膨胀装置(100)包括：

-不可变形的膨胀部分(120b)，其具有包括直径逐渐增大的锥形外表面部分的外表面，所述膨胀部分在其下游端具有最大直径，

-位于膨胀部分上游的连贯部分(120a)，所述连贯部分具有上游密封构件(30)，

-膨胀部分下游的流出部分(120c)，所述流出部分在过渡部处邻接所述膨胀部分，

其中，膨胀装置(100)具有一个或多个第一供气管道(200)，所述一个或多个供气管道在膨胀装置的外表面中具有出口(201)，

在生产过程中，第一气体体积(215)在上游端通过处于预成型状态的管和上游密封构件(30)之间的密封接触来限制，并且在下游端通过管和膨胀部分(120b)的至少下游部分之间的密封接合来限制，

在生产过程中，通过所述一个或多个第一供气管道(200)，向所述第一气体体积(215)供应加压气体，其中，所述第一气体体积中的气体压力在管实际接触膨胀部分之前已经使管逐渐膨胀，

其中，生产过程包括使用布置在膨胀装置(100)下游并作用于管(10)上的拉伸装置(50)在轴向上在膨胀装置上拉伸调制管，使得所述管从处于预成型状态的管转变成在管的轴向和周向定向的具有热塑性材料的双轴定向管，其中所述双轴定向管被冷却，

所述方法的特征在于

膨胀装置(100)的不可变形的膨胀部分(120b)的直径逐渐增大的所述锥形外表面部分设置有多个凸起的环形凸台(100a、100b、100c、100d)，所述环形凸台彼此轴向间隔，并且每个环形凸台围绕膨胀部分周向延伸，所述环形凸台每个相对于锥形外表面部分的相邻环形区域(101a、101b、101c)中的一个或多个凹进的表面部分凸起，环形区域每个在相继的凸起的环形凸台之间延伸，

其中，在生产过程启动的初始阶段，从挤出机(1)中脱出并由布置在膨胀装置(100)下游的启动牵引装置向前牵引的挤出管(10)在膨胀装置(100)的上游位置处，至少在其不可变形的膨胀部分的上游，沿纵向开割缝，

其中，挤出管沿纵向开割缝在所述初始阶段结束时终止，

其中，生产过程启动的所述初始阶段之后是生产过程启动的操作阶段，其中，挤出机(1)和启动牵引装置的操作继续进行，使得挤出管(10)的未割缝的前导部分朝着膨胀装置的不可变形的膨胀部分前进并接合在膨胀装置的不可变形的膨胀部分的所述锥形外表面部分上，以便所述凸起的环形凸台(101a、101b、101c、101d)的至少一个密封地接合挤出管，

其中，在生产过程启动的所述操作阶段期间，在上游密封构件的下游，在膨胀装置的不可变形的膨胀部分和挤出管之间供应(200、201)加压气体，从而一方面通过上游密封构件(30)和挤出管之间的所述密封接合，另一方面通过挤出管(10)的未割缝的前导部分和所述凸起的环形凸台(100a、100b、100c、100d)中的至少一个之间的密封接合，阻止所述加压气体逸出，所述加压气体有助于降低所述未割缝的前导部分在启动的所述操作阶段中在越过膨胀部分(120b)前进时所承受的阻力。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，流出部分(120c)具有设置有多个凸起的环形凸台(102a、102b、102c)的外表面部分，所述环形凸台彼此轴向间隔，并且每个都围绕膨胀部分周向延伸，所述环形凸台每一个都相对于所述外表面部分的相邻环形区域(103a、103b、103c、103d)中的一个或多个凹进的表面部分凸起，环形区域每个都在相继的凸起的环形凸台之间延伸，并且其中，启动涉及在锥形膨胀部分与流出部分之间的过渡部(120d)下游的位置(261)处，在膨胀装置的流出部分(120c)与挤出管之间提供加压气体，使得一方面通过所述过渡部(120d)处的所述密封接合，另一方面通过挤出管的未割缝的前导部分与所述凸起的环形凸台中的至少一个(102a)之间的密封接合，阻碍所述加压气体逸出，所述加压气体有助于降低所述未割缝的前导部分在启动的所述操作阶段中在越过流出部分前进时所承受的阻力。

19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，相继的环形凸台之间的环形区域设置有多个凹陷的周向阵列，其中，所述凹陷形成所述凹进的表面部分。

20.用于使用热塑性材料生产双轴定向管的装置，该装置包括：

-具有挤出机模头的挤出机(1)，挤出机模头具有适配成从热塑性材料挤出处于预成型状态的管的内部模具构件，内部模具构件形成管中的内腔，

-一个或多个调制装置(8)，用于对处于预成型状态的管进行温度调节，从而获得具有适合于热塑性材料的定向温度的处于预成型状态的调制管，

-挤出机下游的膨胀装置(100)，膨胀装置包括：

-不可变形的膨胀部分(120b)，其具有包括直径逐渐增大的锥形外表面部分的外表面，所述膨胀部分在其下游端具有最大直径，

-位于膨胀部分上游的连贯部分(120a)，所述连贯部分具有上游密封构件，

-膨胀部分下游的流出部分(120c)，所述流出部分在过渡部(120d)处邻接所述膨胀部分，

其中，膨胀装置具有一个或多个供气管道(200)，所述一个或多个供气管道在膨胀装置的外表面上具有出口(201)，以便在膨胀装置和管之间形成气体体积(215)，

-拉伸装置(50)，其布置在膨胀装置(100)的下游，并且适配成以如下方式作用于管上，所述管从处于预成型状态的管转变为在管的轴向和周向定向的具有热塑性材料的双轴定向管，

-冷却装置(60、70)，其适配成对双轴定向管进行冷却，

其特征在于，膨胀装置的不可变形的膨胀部分(120b)的直径逐渐增大的所述锥形外表面部分具有多个凸起的环形凸台(100a、100b、100c)，所述环形凸台彼此轴向间隔，并且每个环形凸台围绕膨胀部分周向延伸，所述环形凸台每个都相对于锥形外表面部分的相邻环形区域中的一个或多个凹进的表面部分(101a、101b、101c、101d)凸起，环形区域每个都在相继的凸起的环形凸台(100a、100b、100c)之间延伸。

21.根据权利要求20所述的装置，其中，流出部分(120c)具有设置有多个凸起的环形凸台(102a、102b、102c)的外表面部分，所述环形凸台彼此轴向间隔，并且每个环形凸台都围绕膨胀部分周向延伸，所述环形凸台每一个都相对于所述外表面部分的相邻环形区域(103a、103b、103c)中的一个或多个凹进的表面部分凸起，环形区域各自在相继的凸起的环形凸台之间延伸，其中，膨胀装置设有供气管道(260)，所述供气管道(260)具有用于在锥形膨胀部分(120b)和流出部分(120c)之间的过渡部(120d)的下游位置处供应加压气体的端口(261)，允许在膨胀装置的流出部分和挤出管之间供应所述气体。

22.一种使用热塑性材料的双轴定向管的生产过程，在该生产过程中，使用配备有具有内部模具构件的挤出机模头的挤出机(1)从热塑性材料中挤出处于预成型状态的管(10)，内部模具构件形成处于预成型状态的管中的内腔，其中，处于预成型状态的管经受温度调节(8)，从而获得具有适合于热塑性材料的定向温度的处于预成型状态的调制管，并且其中，使用膨胀装置(100)，所述膨胀装置包括：

-不可变形的膨胀部分(120b)，其具有包括直径逐渐增大的锥形外表面部分的外表面，所述膨胀部分在其下游端具有最大直径，

-位于膨胀部分上游的连贯部分(120a)，所述连贯部分具有上游密封构件(30)，

-膨胀部分下游的流出部分(120c)，所述流出部分在过渡部(120d)处邻接所述膨胀部分，

其中，膨胀装置具有一个或多个第一供气管道(200)，所述一个或多个第一供气管道在膨胀装置的膨胀部分的外表面中具有出口(201)，

在生产过程中，第一气体体积(215)在上游端通过在处于预成型状态的管和上游密封构件之间的密封来限制，并且在下游端通过在管和膨胀部分的至少下游部分之间的密封接合来限制，

在生产过程中，通过所述一个或多个第一供气管道(200)，向所述第一气体体积供应加压气体，其中，所述气体体积(215)中的气体压力在管实际接触膨胀部分之前已经使得管逐渐膨胀，

其中，生产过程包括使用拉伸装置(50)在轴向上在膨胀装置上拉伸调制管，拉伸装置(50)布置在所述膨胀装置下游并以如下方式作用于管，所述管从处于预成型状态的管转变成在管的轴向和周向定向的具有热塑性材料的双轴定向管，其中所述双轴定向管被冷却，

其特征在于，膨胀装置的不可变形的膨胀部分(120b)的直径逐渐增大的锥形外表面部分具有多个凸起的环形凸台(100a、100b、100c、100d)，所述环形凸台彼此轴向间隔，并且每个环形凸台围绕膨胀部分周向延伸，所述环形凸台每个相对于锥形外表面部分的相邻环形区域(101a、101b、101c)中的一个或多个凹进的表面部分凸起，环形区域每个都在相继的凸起的环形凸台之间延伸。

23.用于使用热塑性材料生产双轴定向管的装置，该装置包括：

-具有挤出机模头的挤出机(1)，挤出机模头具有适配成从热塑性材料挤出处于预成型状态的管的内部模具构件，内部模具构件形成管中的内腔，

-一个或多个调制装置(8)，用于对处于预成型状态的管进行温度调节，从而获得具有适合于热塑性材料的定向温度的处于预成型状态的调制管，

-挤出机下游的膨胀装置(100)，膨胀装置包括：

-不可变形的膨胀部分(120b)，其具有包括直径逐渐增大的锥形外表面部分的外表面，所述膨胀部分在其下游端具有最大直径，

-位于膨胀部分上游的连贯部分(120a)，所述连贯部分具有上游密封构件(30)，

-膨胀部分下游的流出部分(120c)，所述流出部分在过渡部(120d)处邻接所述膨胀部分，

其中，膨胀装置具有一个或多个第一供气管道(200)，所述一个或多个第一供气管道在膨胀装置的膨胀部分的外表面上具有出口(201)，以便在膨胀装置和管之间形成气体体积，

-拉伸装置(50)，其布置在膨胀装置的下游，并且适配成以如下方式作用于管(10)，所述管从处于预成型状态的管转变为在管的轴向和周向定向的具有热塑性材料的双轴定向管，

-冷却装置(60、70)，其适配成对双轴定向管进行冷却，

其特征在于，膨胀装置的不可变形的膨胀部分(120b)的直径逐渐增大的所述锥形外表面部分具有形成凹进的表面部分的多个凹陷(102)。

24.根据权利要求23所述的装置，其中，所述凹陷布置在位于相继的凸起的环形凸台之间的一个或多个环形区域中。