CN115139543A - 一种聚烯烃薄壁内管外缠绕筋管的生产线及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚烯烃薄壁内管外缠绕筋管的生产线，属于塑料管材挤出成型技术领域。其包括：挤出机；模具，其与挤出机连接并设有芯棒，挤出的料在芯棒上经冷却或真空吸附形成内管；缠绕机，其旋转地将筋管输送至内管并熔接成缠绕管；牵引机，将缠绕管向前牵引；还提供了一种聚烯烃薄壁内管外缠绕筋管的生产方法，包括：步骤一：料通过挤出机及模具后在芯棒上形成内管；步骤二：通过介质对内管内层进行冷却；步骤三：牵引机牵引内管，缠绕机将筋管旋转缠绕在内管上熔接；步骤四：冷却箱将缠绕管冷却成型；步骤五：切割机将缠绕管进行切割；步骤六：缠绕管落入存料台。通过芯棒对内管进行支撑并进行熔接，使得产品具有更佳的环刚度及承压能力。

Description

一种聚烯烃薄壁内管外缠绕筋管的生产线及生产方法

技术领域

本发明属于塑料管材挤出成型技术领域，具体涉及一种聚烯烃薄壁内管外缠绕筋管的生产线，还涉及一种聚烯烃薄壁内管外缠绕筋管的生产方法。

背景技术

聚烯烃内管外缠绕筋管一般称为埋地加筋排水管，目前的生产方法通常为以下两种：

1、将从挤出模具挤出熔融状态的PO平带料及PO筋管同步缠绕在加热到预定温度的钢模上，经冷却后管件从钢模上脱模。这种方法适用于定长单件生产，生产效率较低，而且钢模一般采用天然气加热，这种钢膜工作时长期处于高温状态，能耗高，对于操作人员而言，不仅作业环境差而且有安全隐患。

2、将从挤出模具挤出熔融状态的PO平带料及PO筋管同步缠绕在冷态的多个滚轴上，虽可实现连续生产，但内表面有波纹状轮廓线，既影响外观质量又在实际使用中会增大水流阻力。

现有的这两种方法因均采用平料带间及平料带与筋管间熔接工艺，在相同材料、规格及米重下，管材的环刚度及承压能力均存在一定不足。

发明内容

本发明是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种生产效率高、能耗低、无安全隐患、提高产品环刚度及承压能力的同时还避免产生波纹状轮廓线的聚烯烃薄壁内管外缠绕筋管的生产线及生产方法。

本发明可通过下列技术方案来实现：

一种聚烯烃薄壁内管外缠绕筋管的生产线，包括：

挤出机；

模具，其进料口与所述挤出机连接且出料口设有芯棒，所述芯棒从所述模具的基模端面向外延伸而出，所述挤出机挤出的料通过模具覆盖在芯棒的圆周面上并通过冷却或真空吸附形成内管；

缠绕机，其存储有筋管并设置在所述模具的下一个工位，所述芯棒向外延伸至靠近或进入所述缠绕机，所述缠绕机用于将所述筋管缠绕至所述内管的外表面并熔接成缠绕管；

牵引机，其用于将所述缠绕管向前牵引，随着所述牵引机向前牵引所述缠绕管，所述缠绕机旋转地将所述筋管缠绕至所述内管的外表面，此时所述筋管围绕着所述内管的外表面进行螺旋覆盖运动。

作为本发明的进一步改进，所述缠绕机内部设有供缠绕管穿过的通道，所述通道供缠绕管伸入的一端形成有缠绕熔接区域。

作为本发明的进一步改进，所述芯棒设置为加长件并至少延伸至所述缠绕熔接区域正下方。

作为本发明的进一步改进，所述缠绕机包括一级旋转体以及二级旋转体，所述一级旋转体储存有所述筋管并用于将所述筋管传送至所述二级旋转体，所述二级旋转体将所述筋管传送并缠绕至所述内管外表面进行熔接。

作为本发明的进一步改进，所述一级旋转体与所述二级旋转体形成同轴线、同向且差速转动的旋转组合体，所述一级旋转体的转速根据所述筋管的传送状态伺服控制，所述二级旋转体的转速根据工艺要求独立控制。

作为本发明的进一步改进，所述二级旋转体可在停转后继续将所述筋管进行输送。

作为本发明的进一步改进，还包括放卷机，其缠绕有所述筋管，所述放卷机与所述一级旋转体连接并用于将所述筋管传送至所述一级旋转体进行存储。

作为本发明的进一步改进，所述芯棒两端封闭且具有内腔，所述芯棒设有至少一个冷却温控介质通路，所述内腔通过空隙与所述芯棒的外表面连通。

作为本发明的进一步改进，还包括：

冷却箱，其设置在所述牵引机与所述缠绕机之间；

切割机，其设置在所述牵引机的下一个工位并用于定长切割冷却成型的缠绕管；

存料台，其设置在所述切割机的下一个工位并用于存放切割完成后的缠绕管。

一种聚烯烃薄壁内管外缠绕筋管的生产方法，包括以下步骤：

步骤一：挤出机挤出的料通过所述模具后包覆在所述芯棒上并经过冷却或真空吸附形成所述内管；

步骤二：通过流体或气体进入所述冷却温控介质通路以降低所述芯棒温度，以此对所述内管的内壁进行冷却；

步骤三：牵引机将成型后的所述内管向前牵引，同时缠绕机将所述筋管加热后旋转缠绕在所述内管的外表面上并熔接成缠绕管；

步骤四：缠绕管在所述牵引机的牵引下通过冷却箱进行冷却；

步骤五：冷却成型后的缠绕管在所述牵引机的牵引下通过所述切割机进行定长切割；

步骤六：切割后的缠绕管落入所述存料台内并等待转运。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、芯棒从模具的基模端面处向外延伸而出并延伸至至少缠绕熔接区域的正下方，由此保证筋管与内管的熔接处芯棒始终可对内管的内壁进行刚性支撑，确保内管不会在缠绕、熔接过程中受压变形，适用于对薄壁型内管的进行缠绕、熔接工作。

2、成型后的产品，在相同材料、规格及米重下，其环刚度及承压能力更佳，提高产品质量。

3、在熔接过程中，无需对芯棒进行持续加热，改善了作业环境并消除了安全隐患。

4、熔接工作与脱模工作同步进行，实现连续生产的目的，提高了生产效率，同时成型后的产品的内表面不会有波纹状轮廓线，提高外观质量的同时还减少了实际使用中的水流阻力。

5、一级旋转体与二级旋转体形成同轴线、同向且差速转动的旋转组合体，一级旋转体的转速根据筋管的传送状态伺服控制，二级旋转体的转速根据工艺要求独立控制，由此，随着一级旋转体内储存的筋管逐渐减少后，控制器可自动控制二级旋转体的转速，确保筋管均匀缠绕到内管上，进而保证产品的合格性。

附图说明

图1是本发明的聚烯烃薄壁内管外缠绕筋管的生产线的结构示意图；

图2是本发明的缠绕机与芯棒的结构示意图；

图3是本发明的缠绕机另一视角的结构示意图。

图中，100、挤出机；110、模具；120、芯棒；121、冷却温控介质通路；130、缠绕机；131、一级旋转体；132、二级旋转体；133、放卷机；140、牵引机；150、缠绕熔接区域；160、冷却箱；170、切割机；180、存料台；200、内管；300、筋管。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方法作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1-3所示，本发明提供了一种聚烯烃薄壁内管外缠绕筋管的生产线，包括：

挤出机100。

模具110，其进料口与挤出机100连接且出料口设有芯棒120，芯棒120从模具110的基模端面处向外延伸而出，具体的，挤出机100挤出的料在通过模具110后挤出管胚后，管胚已通过芯棒120内部的冷却装置或真空装置实现内管200的内径定径，由此管胚即可覆盖在芯棒120的圆周面上并形成内管200，此时的内管200，其内壁已通过芯棒120内部的冷却装置进行冷却降温并固化，使得内管200的内壁具有足够的支撑力，而内管200的外壁仍处于高温状态，以便于后续将筋管300熔接在内管200外壁上；

其中，内管200在芯棒120上成型后，其公称外径与壁厚比至少大于等于50，也就是说，本实施例中的这种内管200是一种薄壁型内管200，而针对这种薄壁型内管200，若采用常规无内支撑的方法直接将筋管300缠绕、熔接到内管200外壁上，则会由于内管200的刚性以及支撑力不足，而出现内管200熔接处受压变形的问题，导致产品报废。

缠绕机130，其存储有筋管300并设置在模具110的下一个工位，同时，芯棒120向外延伸至靠近或进入缠绕机130，缠绕机130用于将筋管300缠绕至内管200的外表面并熔接成缠绕管，在本实施例中，缠绕管即为聚烯烃薄壁内管外缠绕筋管。

牵引机140，其用于将缠绕管向前牵引，随着牵引机140向前牵引缠绕管，缠绕机130旋转地将筋管300缠绕至内管200的外表面，此时筋管300围绕着内管200的外表面进行螺旋覆盖运动，并逐渐形成整根缠绕管，其中，牵引机140向前牵引缠绕管指的是牵引机140牵引已预先缠绕在内管200上的筋管300头端，并由此间接带动整个内管200移动；

也就是说，在本实施例的整个熔接过程中，缠绕管始终只是在牵引机140的牵引下向前输送，并不会转动，筋管300则是在缠绕机130的作用下，旋转地输送到内管200的外壁上，而缠绕机130旋转输送筋管300与牵引机140向前牵引缠绕管的过程是同步进行的，由此筋管300即可呈螺旋状地熔接在内管200外壁上。

其中，在熔接的过程中，内管200的外壁始终处于高温状态，但在内壁被牵引机140向前牵引的过程中，内管200的外壁可在自然冷却的情况下或采用温控装置自动调节至适于熔接的温度，而同时筋管300在缠绕到内管200外壁之前，筋管300的熔接表层也通过加热装置加热至适于熔接的温度，由此，在筋管300围绕内管200外壁做螺旋覆盖运动的过程中，在预设压力下，筋管300即可顺利地与内管200完成熔接的工作；

另外，在筋管300熔接的整个过程中，除了内管200的外壁与筋管300的熔接表层都处于熔接温度之外，由于内管200在成型时，其内壁已通过冷却降温而具备一定的刚性，同时芯棒120又始终对内管200的内壁进行刚性支撑，确保在熔接过程中，这种薄壁型的内管200不会在筋管300熔接时产生的压力下变形，由此即可保证薄壁型内管200能够顺利地与筋管300熔接并形成缠绕管。

对于本申请在背景技术中提到的两种现有技术，相较于第一种工艺而言，本实施例中的内管200可在熔接的过程中同步向前输送并从芯棒120上脱模，而无需等待熔接后的缠绕管冷却后再整个进行脱模，因此实现了连续生产，极大地提高了生产效率，并且芯棒120无需加热，解决了第一种工艺中作业环境差且存在安全隐患的问题；

相较于第二种工艺而言，在连续生产的基础上，确保产品内表面不会存在波纹状轮廓线，由此不仅保证了外观质量，又确保在实际使用中不会增大水流阻力，进一步地提高了产品质量，并且在相同材料、规格及米重下，本实施例中的产品的环刚度及承压能力更佳。

优选的，缠绕机130内部设有供缠绕管穿过的通道，通道供内管200伸入的一端形成有缠绕熔接区域150，牵引机140将内管200朝着通道所在方向向前拉动，其中，内管200在进入通道前，需先通过缠绕熔接区域150，此时筋管300即可在缠绕熔接区域150与内管200外壁进行熔接，也就是说，在进入通道前，内管200已经与筋管300进行熔接并形成了缠绕管产品。

优选的，芯棒120设置为加长件并至少延伸至缠绕熔接区域150正下方，在本实施例中，芯棒120可以设置为一体式或分体式结构，但芯棒120的端部必须延伸至缠绕熔接区域150正下方或超过缠绕熔接区域150，由此保证筋管300与内管200的熔接处，芯棒120始终可对内管200的内壁进行刚性支撑，确保内管200在缠绕熔接时不会被挤压变形。

另外，在本实施例中，对芯棒120的形状不作具体要求，其可设置成圆柱体或台阶圆柱体或锥体等，均可实现支撑内管200进行缠绕、熔接工作的目的，而芯棒120的圆周表面也可进行镀铬、镀PTFE(特氟龙)或NI-PTFE(镍-特氟龙)等表面处理。

优选的，缠绕机130包括一级旋转体131以及二级旋转体132，其中，一级旋转体131通过筋管300与外部的放卷机133连接，放卷机133缠绕有筋管300，通过放卷机133即可将筋管300输送至一级旋转体131进行存储，而在进行缠绕、熔接工作时，一级旋转体131与放卷机133分离，而将储存的筋管300输送至二级旋转体132，此时二级旋转体132旋转并将筋管300输送至内管200外表面进行缠绕、熔接，在本实施例中，内管200的输送方向为水平方向，而二级旋转体132的旋转方向则为竖直方向，由此实现筋管300呈螺旋状地熔接在内管200上。

进一步优选的，一级旋转体131与二级旋转体132形成同轴线、同向且差速转动的旋转组合体，一级旋转体131的转速根据筋管300的传送状态伺服控制，二级旋转体132的转速根据工艺要求独立控制，也就是一级旋转体131与二级旋转体132的转速及转速差受控。之所以要如此设置，是因为随着一级旋转体131内储存的筋管300逐渐减少后，需通过控制器控制二级旋转体132的转速逐渐增加，由此才能确保筋管300均匀缠绕到内管200上，进而保证产品的合格性。

优选的，由于实际使用的定长缠绕管，在某些情况下，其两端是无需缠绕筋管300的，因此，在本实施例中，将二级旋转体132设置为可在停转后继续将筋管300进行输送，进而满足特定情况的需求。

此处值得一提的是，本实施例中的筋管300是以一头缠绕的方式熔接到内管200上，而筋管300同样也可以二头或多头缠绕的方式缠绕到内管200上，也就是说，可将多条筋管300同时缠绕到内管200上，只需要对缠绕机130作适应性修改即可。

优选的，芯棒120两端封闭且具有内腔，芯棒设有至少一个冷却温控介质通路121，该冷却温控介质通路121内所流通的冷却温控介质可以是流体或气体，同时内腔通过空隙与芯棒120的外表面连通，由此冷却温控介质即可对内管200的内壁进行冷却降温，另外，还配备有外置的真空装置，该真空装置可在需要时用于实现内腔的真空以及真空度的调节，通过真空度的调节进一步起到内管200成型、定径的作用。

优选的，还包括：

冷却箱160，其设置在牵引机140与缠绕机130之间或设置在缠绕机130的通道内，熔接完成后的缠绕管在通过冷却箱160后，整根缠绕管即可冷却成型，使得筋管300与内管200的熔接更为牢固，同时使得整个产品具备良好的环刚度以及承压能力；

切割机170，其设置在牵引机140的下一个工位并用于定长切割冷却后的缠绕管；

存料台180，其设置在切割机170的下一个工位并用于存放切割完成后的缠绕管。

本发明还提供了一种PO薄壁内管200外缠绕筋管300的生产方法，包括以下步骤：

步骤一：挤出机100挤出的料通过模具110后包覆在芯棒120上并形成内管200，此时形成的内管200为薄壁型内管200，同时芯棒120向外至少延伸至缠绕机130的缠绕熔接区域150的正下方，以确保后续进行熔接工作时，内管200外壁上的熔接点产生的压力，可通过芯棒120对内管200进行刚性支撑，确保内管200在熔接过程中不会受压变形；

步骤二：通过流体或气体进入冷却温控介质通路121以降低并控制芯棒120温度，以此对内管200的内层进行冷却，同时外部的真空系统调节内腔的真空度以确保内管200成型，由此提高内管200内壁的刚度和支撑力；

步骤三：牵引机140将成型后的内管200向前牵引，同时缠绕机130将筋管300加热后，在缠绕熔接区域150旋转缠绕在内管200的外表面上并熔接成缠绕管，此时内管200的外壁和筋管300均处于熔接温度以进行熔接工作，值得说明的是，在这一过程中，内管200始终被牵引机140向前牵引，但并不会转动，而筋管300则是旋转缠绕到内管200上，最终使得熔接后的缠绕管，其筋管300呈螺旋状地缠绕在内管200上；

步骤四：缠绕管在牵引机140的牵引下通过冷却箱160进行冷却，使得筋管300与内管200冷却成型，成型后的产品具有足够的环刚度以及承压能力，满足作为埋地排水管时的需求；

步骤五：冷却成型后的缠绕管在牵引机140的牵引下通过切割机170进行定长切割；

步骤六：切割后的缠绕管落入存料台180内并等待转运。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种聚烯烃薄壁内管外缠绕筋管的生产线，其特征在于，包括：

挤出机；

模具，其进料口与所述挤出机连接且出料口设有芯棒，所述芯棒从所述模具的基模端面向外延伸而出，所述挤出机挤出的料通过模具覆盖在芯棒的圆周面上并通过冷却或真空吸附形成内管；

缠绕机，其存储有筋管并设置在所述模具的下一个工位，所述芯棒向外延伸至靠近或进入所述缠绕机，所述缠绕机用于将所述筋管缠绕至所述内管的外表面并熔接成缠绕管；

牵引机，其用于将所述缠绕管向前牵引，随着所述牵引机向前牵引所述缠绕管，所述缠绕机旋转地将所述筋管缠绕至所述内管的外表面，此时所述筋管围绕着所述内管的外表面进行螺旋覆盖运动。

2.根据权利要求1所述的一种聚烯烃薄壁内管外缠绕筋管的生产线，其特征在于，所述缠绕机内部设有供缠绕管穿过的通道，所述通道供缠绕管伸入的一端形成有缠绕熔接区域。

3.根据权利要求2所述的一种聚烯烃薄壁内管外缠绕筋管的生产线，其特征在于，所述芯棒设置为加长件并至少延伸至所述缠绕熔接区域正下方。

4.根据权利要求1所述的一种聚烯烃薄壁内管外缠绕筋管的生产线，其特征在于，所述缠绕机包括一级旋转体以及二级旋转体，所述一级旋转体储存有所述筋管并用于将所述筋管传送至所述二级旋转体，所述二级旋转体将所述筋管传送并缠绕至所述内管外表面进行熔接。

5.根据权利要求4所述的一种聚烯烃薄壁内管外缠绕筋管的生产线，其特征在于，所述一级旋转体与所述二级旋转体形成同轴线、同向且差速转动的旋转组合体，所述一级旋转体的转速根据所述筋管的传送状态伺服控制，所述二级旋转体的转速根据工艺要求独立控制。

6.根据权利要求4所述的一种聚烯烃薄壁内管外缠绕筋管的生产线，其特征在于，所述二级旋转体可在停转后继续将所述筋管进行输送。

7.根据权利要求4所述的一种聚烯烃薄壁内管外缠绕筋管的生产线，其特征在于，还包括放卷机，其缠绕有所述筋管，所述放卷机与所述一级旋转体连接并用于将所述筋管传送至所述一级旋转体进行存储。

8.根据权利要求1所述的一种聚烯烃薄壁内管外缠绕筋管的生产线，其特征在于，所述芯棒两端封闭且具有内腔，所述芯棒设有至少一个冷却温控介质通路，所述内腔通过空隙与所述芯棒的外表面连通。

9.根据权利要求1所述的一种聚烯烃薄壁内管外缠绕筋管的生产线，其特征在于，还包括：

冷却箱，其设置在所述牵引机与所述缠绕机之间；

切割机，其设置在所述牵引机的下一个工位并用于定长切割冷却成型的缠绕管；

存料台，其设置在所述切割机的下一个工位并用于存放切割完成后的缠绕管。

10.一种聚烯烃薄壁内管外缠绕筋管的生产方法，包括如权利要求1-9任意一项所述的聚烯烃薄壁内管外缠绕筋管的生产线，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：挤出机挤出的料通过所述模具后包覆在所述芯棒上并经过冷却或真空吸附形成所述内管；

步骤二：通过流体或气体进入所述冷却温控介质通路以降低所述芯棒温度，以此对所述内管的内层进行冷却；

步骤三：牵引机将成型后的所述内管向前牵引，同时缠绕机将所述筋管加热后旋转缠绕在所述内管的外表面上并熔接成缠绕管；

步骤四：缠绕管在所述牵引机的牵引下通过冷却箱进行冷却；

步骤五：冷却成型后的缠绕管在所述牵引机的牵引下通过所述切割机进行定长切割；

步骤六：切割后的缠绕管落入所述存料台内并等待转运。

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