CN116118168B - 一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备及工艺 - Google Patents

一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备及工艺，属于热塑性塑料复合管生产技术领域，包括用于夹持和放卷玻纤增强带的放卷部、用于夹持塑料管和缠绕玻纤增强带的成型部、调节过渡部。本发明通过成型部和放卷部配合完成玻纤增强带于塑料管表面的缠绕工作，在缠绕工作期间，利用调节过渡部对玻纤增强带实施持续性的实时动态绷平调节，以此使玻纤增强带始终处于绷平状态，提高玻纤增强带的包覆效果以及缠绕厚度均匀性，同时配合以侧压部的侧向对称式压合，提高玻纤增强带的包覆紧实度。

Description

一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备及工艺
技术领域
本发明涉及热塑性塑料复合管生产技术领域，具体为一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备及工艺。
背景技术
增强热塑性塑料复合管通常为三层结构，内层是HDPE等热塑性塑料，中间层为玻纤增强带构成的增强层，外层为HDPE等热塑性塑料保护层。其综合了备金属管道和塑料管道的优点，具有耐腐蚀、耐高压等显著优势，目前被广泛应用于油、气、水的运输领域。其中增强层通过先在塑料管表面缠绕多层玻纤增强带、再经过加热熔融玻纤增强带层以及碾压加热熔融后的玻纤增强带层而形成；热塑性塑料保护层则是在增强层上包覆护套层，后续整体经冷却定型及后处理成型为增强热塑性塑料复合管。
玻纤增强带作为第一道抗腐蚀、抗高压防线，其最终形成的增强层的效果至关重要，玻纤增强带的缠绕作业常见通过卷绕设备来完成，在缠绕作业中相对容易会忽略玻纤增强带于放卷过程中的绷平状态，绷平度低会带来缠绕厚度不均匀的问题，第一步的基础没有做好，则会影响加热熔融玻纤增强带层和碾压熔融后的玻纤增强带作业的效果，加热熔融后的玻纤增强带层表面局部隆起，后续经过碾压，玻纤增强带表面也会呈现不平滑的状态。即便也有卷绕设备可以对玻纤增强带进行绷平调整，其也是在缠绕前进行一次调整，难以保证在缠绕过程中，玻纤增强带的绷平状态不发生变化。
此外，玻纤增强带层于塑料管上的缠绕紧实度也会影响后续碾压效果，缠绕较松，相比缠绕紧实而言，缺少了预先拉撑玻纤增强带的效果，其会使熔融后的玻纤增强带的形变范围增大，影响后续碾压效果和碾压至一定厚度的速度。
发明内容
本发明提供一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备及工艺，以解决相关技术中不能对玻纤增强带实施动态持续性的绷平状态调整以及缠绕紧实度低的问题。
本发明提供了一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备，包括用于夹持和放卷玻纤增强带的放卷部、用于夹持塑料管和缠绕玻纤增强带的成型部、调节过渡部，放卷部和成型部均由对称设置的夹持件和安装传动件组成，夹持件为三爪卡盘，利用三爪卡盘对玻纤增强带卷和塑料管实施内夹持，调节过渡部设于放卷部上端，用于调节玻纤增强带的绷平状态。
所述调节过渡部包括两个侧板，侧板靠近成型部的一端均向上倾斜，侧板一端之间设置有输送辊，输送辊绕其轴线转动，侧板另一端之间安装有顶板，顶板上端对称安装有两个转动轴，转动轴下端均安装有椭圆板，椭圆板短轴两端对称开设有定位弧槽，转动轴相背侧设置有下端为半球体的圆杆，且半球体表面为摩擦面，圆杆环形面与定位弧槽相契合，圆杆上端与开设在顶板下端的矩形槽滑动配合，圆杆上端相背侧与矩形槽槽壁之间连接有复位弹簧。
在一种可能实施的方式中，侧压部，用于对塑料管表面缠绕的玻纤增强带实施双侧对称式压合，侧压部随放卷部同步直线移动，所述侧压部包括底座，底座安装在放卷部中的其中一个安装板侧端上，底座上端滑动安装有对称设置的两个竖直板，竖直板中部之间连接有双向电动推杆，双向电动推杆固定端通过固定座与底座上端相连，竖直板上端相对侧均通过对接件转动连接有橡胶辊，两橡胶辊的轴心与成型部的圆形板中心处于同一直线上。
在一种可能实施的方式中，所述夹持件均为三爪卡盘，安装传动件均由安装板、带有传动轴的圆形板组成，传动轴与安装板转动连接，圆形板与三爪卡盘之间通过单向电动推杆相连，侧板通过支架与放卷部的安装板连接。
在一种可能实施的方式中，所述输送辊两侧端均通过销轴与L形板一端转动连接，L形板另一端滑动贯穿侧板，侧板相背侧中部通过固定座安装有设于L形板之间的伸缩件，所述输送辊数量为二且沿侧板倾斜方向排布的；所述伸缩件为双向伸缩杆，双向伸缩杆的两伸缩端与相邻的L形板均转动连接，两伸缩端的伸缩运动相互独立。
在一种可能实施的方式中，所述对接件包括带有对接轴的凵形板，橡胶辊转动安装于凵形板内，对接轴与竖直板螺纹连接。
在一种可能实施的方式中，成型部中的两个圆形板上端均开设有弧型通槽，弧型通槽内滑动连接有压紧杆，压紧杆既可沿弧型通槽弧面移动又可沿圆形板轴线直线移动，压紧杆位于圆形板相背侧位置的一端安装有凸块，圆形板相背侧开设有供凸块插入且与弧型通槽连通的插槽。
一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产工艺，采用一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备配合完成，玻纤增强带由放卷部穿出并从调节过渡部穿过，最终与塑料管缠绕连接，塑料管表面缠绕玻纤增强带作业过程中，塑料管转动，放卷部放卷玻纤增强带的同时沿塑料管长度方向直线移动，同时通过椭圆板和圆杆配合对玻纤增强带的绷平状态进行实时连续动态调节。
本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：1、根据本发明实施例提供的一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备及方法，通过成型部和放卷部配合完成玻纤增强带于塑料管表面的缠绕工作，在缠绕工作期间，利用调节过渡部对玻纤增强带实施持续性的实时动态绷平调节，以此使玻纤增强带始终处于绷平状态，提高玻纤增强带的包覆效果以及缠绕厚度均匀性，同时配合以侧压部的侧向对称式压合，提高玻纤增强带的包覆紧实度。
2、根据本发明实施例提供的一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备及方法，通过侧压部的设置，在玻纤增强带缠绕期间，利用橡胶辊对缠绕在塑料管上的玻纤增强带进行额外压合，提高玻纤增强带的缠绕紧实度和牢固度，通过橡胶辊双侧对称设置保证使塑料管受力平衡。
3、根据本发明实施例提供的一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备及方法，将输送辊之间的距离设置为可调节状态，当出现塑料管的直径与玻纤增强带卷的直径相差较大，即玻纤增强带于塑料管、玻纤增强带卷二者之间的线张角较大的情况时，通过事先调节伸缩件的长度来改变输送辊之间的距离，继而减小线张角，避免玻纤增强带的线张角大而过度绷紧缠绕，发生额外变形。
4、根据本发明实施例提供的一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备及方法，通过设置的压紧杆、圆板与塑料管之间的配合，形成有承接的限位式裁断方式，相对悬空裁断方式而言，可有效保证玻纤增强带裁断面整齐，避免产生褶皱等变形，同时也利于提高裁断速度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备于工作状态下的立体结构示意图。
图2是本发明实施例提供的一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备于工作状态下的平面结构示意图。
图3是本发明实施例提供的一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备的夹持件和安装传动件的结构示意图。
图4是本发明实施例提供的一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备的调节过渡件的立体结构示意图。
图5是本发明实施例提供的一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备的调节过渡件的剖视结构示意图。
图6是本发明实施例提供的一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备的椭圆板、定位弧槽、圆杆和转动轴的结构示意图。
图7是本发明实施例提供的一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备的输送辊、圆杆和玻纤增强带的结构示意图。
图8是本发明实施例提供的一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备的侧压部的结构示意图。
图9是本发明实施例提供的一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备的压紧杆和圆板的结构示意图。
图10是塑料管与支撑体的结构示意图。
图中：1、放卷部；2、玻纤增强带；3、成型部；4、塑料管；5、夹持件；6、安装传动件；7、调节过渡件；8、侧压部。
70、侧板；71、输送辊；72、顶板；73、传动轴；74、椭圆板；75、定位弧槽；76、圆杆；77、矩形槽；78、复位弹簧。
81、底座；82、竖直板；83、双向电动推杆；84、橡胶辊；85、对接轴。
61、圆板；610、弧型通槽；611、压紧板；612、插槽。
710、L形板；711、伸缩件。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于下面所描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
请参阅图1和图2，一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备，包括用于夹持和放卷玻纤增强带2的放卷部1、用于夹持塑料管4和缠绕玻纤增强带2的成型部3、调节过渡部7、侧压部8，放卷部1和成型部3均由对称设置的夹持件5和安装传动件6组成，调节过渡部7设于放卷部1上端，用于调节玻纤增强带2的绷平状态；成型部3中的两个夹持件5之间插接有用于对塑料管内部实施内支撑的支撑体，如图10所示，支撑体随塑料管同步安装与拆卸。
请参阅图4、图5和图6，所述调节过渡部7包括两个侧板70，侧板70靠近成型部3的一端均向上倾斜，侧板70一端之间设置有输送辊71，输送辊71绕其轴线转动，侧板70另一端之间安装有顶板72，顶板72上端对称安装有两个转动轴73，转动轴73上端通过链带相连，其中一个转动轴73与外部驱动源相连，转动轴73下端均安装有椭圆板74，椭圆板74短轴两端对称开设有定位弧槽75，转动轴73相背侧设置有下端为半球体的圆杆76，且半球体表面为摩擦面，圆杆76环形面与定位弧槽75相契合，圆杆76上端与开设在顶板72下端的矩形槽77滑动配合，圆杆76上端相背侧与矩形槽77槽壁之间连接有复位弹簧78。
先使放卷部1中的夹持件5和成型部3中的夹持件5分别对玻纤增强带卷和塑料管4实施双侧内夹持，再使玻纤增强带2由放卷部1靠近成型部3的一侧穿出并从输送辊71上端绕过最终与塑料管4缠绕连接，此时圆杆76的半球体状的下端与玻纤增强带2表面接触，如图7所述，然后塑料管4和玻纤增强带卷有安装转动件控制同步转动，二者转动方向相反，且同时放卷部1整体通过外部移动源以适宜配速控制直线移动，完成玻纤增强带2与塑料管4表面的缠绕工作。
玻纤增强带2缠绕初始至缠绕结束的过程中，同步的通过外部驱动源控制并借助链带使两个转动轴73同步转动，传动轴带动椭圆板74同步转动，初始状态下的圆杆76与定位弧槽75相抵，如图6所示，此时圆杆76位于椭圆板74的短轴线端部，椭圆板74转动期间，其给予圆杆76一个推动力，椭圆板74长轴线端部逐渐向圆杆76所在方向转动，圆杆76带动楔形块沿楔形槽相背移动，即朝着玻纤增强带2侧边移动，复位弹簧78同步受压收缩，圆杆76表面与和其相邻的输送辊71表面之间距离为玻纤增强带2厚度，输送辊71在圆杆76作用期间给予支撑，利用圆杆76下端的摩擦面与玻纤增强带2之间产生的摩擦对玻纤增强带2实施抚平，圆杆76从与椭圆板74短轴线端部接触到与长轴线端部接触所需时间为一个完成玻纤增强带2多层缠绕周期，在一个完成玻纤增强带2多层缠绕工作周期中，圆杆76持续的对玻纤增强带2进行动态绷平调节，以此使玻纤增强带2始终处于绷平状态，提高玻纤增强带2的包覆效果以及缠绕厚度均匀性。
一个完成玻纤增强带2多层缠绕工作周期结束后，椭圆板74继续转动，圆杆76在复位弹簧78作用下复位，最终圆杆76与定位弧槽75相抵，利用定位弧槽75实现定位，确保回至圆杆76从椭圆板74短轴线端部。
请参阅图2和图4，所述输送辊71两侧端均通过销轴与L形板710一端转动连接，L形板710另一端滑动贯穿侧板70，侧板70相背侧中部通过固定座安装有设于L形板710之间的伸缩件711，所述输送辊71数量为二且沿侧板70倾斜方向排布的；所述伸缩件711为双向伸缩杆，双向伸缩杆的两伸缩端与相邻的L形板710均转动连接，两伸缩端的伸缩运动相互独立。
当出现塑料管4的直径与玻纤增强带卷的直径相差较大，即玻纤增强带2于塑料管4、玻纤增强带卷二者之间的线张角较大的情况时，通过事先调节伸缩件711（双向伸缩杆）的长度来改变输送辊71之间的距离，继而减小线张角，避免玻纤增强带2的线张角大而过度绷紧缠绕，发生额外变形。
请参阅图8，侧压部8用于对塑料管4表面缠绕的玻纤增强带2实施双侧对称式压合，侧压部8随放卷部1同步直线移动，所述侧压部8包括底座81，底座81安装在放卷部1中的其中一个安装板侧端上，底座81下端带有滚轮，用以减小底座81移动阻力，底座81上端滑动安装有对称设置的两个竖直板82，竖直板82中部之间连接有双向电动推杆83，双向电动推杆83固定端通过固定座与底座81上端相连，竖直板82上端相对侧均通过对接件转动连接有橡胶辊84，两橡胶辊84的轴心与成型部3的圆形板61中心处于同一直线上。侧压部8随放卷部1同步直线移动，在玻纤增强带2缠绕期间，通过双向电动推杆83控制两个橡胶辊84间歇相向移动，橡胶辊84对缠绕在塑料管4上的玻纤增强带2进行额外压合，提高玻纤增强带2的缠绕紧实度和牢固度，橡胶辊84双侧对称设置是为了使塑料管4受力平衡。
再请参阅图8，所述对接件包括带有对接轴85的凵形板，橡胶辊84转动安装于凵形板内，对接轴85与竖直板82螺纹连接。可通过转动对接轴85来调整橡胶辊84与塑料管4表面之间的距离，避免二者之间距离过小或过大，距离过小时，会存在当双向电动推杆83伸长度最大时，橡胶辊84形成过大而大力撞击塑料管4。距离过大时，会存在即便双向电动推杆83伸长度最大，橡胶辊84也不能和玻纤增强带2接触或接触力很小而达不到额外压合的效果。
请参阅图1、图3和图8，所述夹持件5均为三爪卡盘，安装传动件6均由安装板、带有传动轴的圆形板61组成，传动轴与安装板转动连接，圆形板61与三爪卡盘之间通过单向电动推杆相连，放卷部1和成型中均仅有一个传动轴贯穿安装板后外部驱动电机相连，侧板70通过支架与放卷部1的安装板连接。利用三爪卡盘对塑料管4、玻纤增强带2实施内夹持，通过外部驱动电机使传动轴带动圆形板61转动，圆形板61通过单向电动推杆带动三爪卡盘转动，实现玻纤增强带2的放卷和塑料管4的转动。
请参阅图9，成型部3中的两个圆形板61上端均开设有弧型通槽610，弧型通槽610内滑动连接有压紧杆611，压紧杆611既可沿弧型通槽610弧面移动又可沿圆形板61轴线直线移动，压紧杆611位于圆形板61相背侧位置的一端安装有凸块，圆形板61相背侧开设有供凸块插入且与弧型通槽610连通的插槽612。玻纤增强带2缠绕结束后，其截断点位于塑料管4端部处，人工推动压紧杆611使其直线移动，带压紧杆611与玻纤增强带2段接触后，使压紧杆611沿弧型通槽610弧面移动，将玻纤增强带2段部分压实在塑料管4上，然后再次直线移动压紧杆611，使凸块插入插槽612中，对压紧杆611进行限位固定，使裁断刀刀尖穿透玻纤增强带2，刀尖抵紧压紧杆611表面，刀面抵紧玻纤增强带2缠绕层，后续沿压紧杆611轴线裁断玻纤增强带2。上述裁断玻纤增强带2的方式相对悬空裁断而言，可有效保证裁断面整齐，不会产生褶皱等变形，同时也利于提高裁断速度。
请参阅图1，一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产工艺，采用一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备配合完成，玻纤增强带2由放卷部1穿出并从调节过渡部7穿过，最终与塑料管4缠绕连接，塑料管4表面缠绕玻纤增强带2作业过程中，塑料管4转动，放卷部1放卷玻纤增强带2的同时沿塑料管4长度方向直线移动，同时通过椭圆板74和圆杆76配合对玻纤增强带2的绷平状态进行实时连续动态调节。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或滑动连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依据本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备，其特征在于：包括用于夹持和放卷玻纤增强带(2)的放卷部(1)、用于夹持塑料管(4)和缠绕玻纤增强带(2)的成型部(3)，放卷部(1)和成型部(3)均由对称设置的夹持件(5)和安装传动件(6)组成；
调节过渡部(7)，设于放卷部(1)上端，用于调节玻纤增强带(2)的绷平状态；
所述调节过渡部(7)包括两个侧板(70)，侧板(70)靠近成型部(3)的一端均向上倾斜，侧板(70)一端之间设置有输送辊(71)，侧板(70)另一端之间安装有顶板(72)，顶板(72)上端对称安装有两个转动轴(73)，转动轴(73)下端均安装有椭圆板(74)，椭圆板(74)短轴两端对称开设有定位弧槽(75)，转动轴(73)相背侧设置有下端为半球体的圆杆(76)，且半球体表面为摩擦面，圆杆(76)环形面与定位弧槽(75)相契合，圆杆(76)上端与开设在顶板(72)下端的矩形槽(77)滑动配合，圆杆(76)上端相背侧与矩形槽(77)槽壁之间连接有复位弹簧(78)；圆杆(76)从与椭圆板(74)短轴线端部接触到与长轴线端部接触所需时间为一个完成玻纤增强带(2)多层缠绕周期，在一个完成玻纤增强带(2)多层缠绕工作周期中，圆杆(76)持续的对玻纤增强带(2)进行动态绷平调节；
玻纤增强带(2)由放卷部(1)穿出并从调节过渡部(7)穿过，最终与塑料管(4)缠绕连接，塑料管(4)表面缠绕玻纤增强带(2)作业过程中，塑料管(4)转动，放卷部(1)放卷玻纤增强带(2)的同时沿塑料管(4)长度方向直线移动，同时调节过渡部(7)配合对玻纤增强带(2)绷平系数进行实时连续调节。
2.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备，其特征在于：侧压部(8)，用于对塑料管(4)表面缠绕的玻纤增强带(2)实施双侧对称式压合，侧压部(8)随放卷部(1)同步直线移动，所述侧压部(8)包括底座(81)，底座(81)安装在放卷部(1)中的其中一个安装板侧端上，底座(81)上端滑动安装有对称设置的两个竖直板(82)，竖直板(82)中部之间连接有双向电动推杆(83)，双向电动推杆(83)固定端通过固定座与底座(81)上端相连，竖直板(82)上端相对侧均通过对接件转动连接有橡胶辊(84)。
3.根据权利要求1或2所述的一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备，其特征在于：所述夹持件(5)均为三爪卡盘，安装传动件(6)均由安装板、带有传动轴的圆形板(61)组成，传动轴与安装板转动连接，圆形板(61)与三爪卡盘之间通过单向电动推杆相连，侧板(70)通过支架与放卷部(1)的安装板连接。
4.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备，其特征在于：所述输送辊(71)两侧端均通过销轴与L形板(710)一端转动连接，L形板(710)另一端滑动贯穿侧板(70)，侧板(70)相背侧中部通过固定座安装有设于L形板(710)之间的伸缩件(711)，所述输送辊(71)数量为二且沿侧板(70)倾斜方向排布的。
5.根据权利要求4所述的一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备，其特征在于：所述伸缩件(711)为双向伸缩杆，双向伸缩杆的两伸缩端与相邻的L形板(710)均转动连接，两伸缩端的伸缩运动相互独立。
6.根据权利要求2所述的一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备，其特征在于：所述对接件包括带有对接轴(85)的凵形板，橡胶辊(84)转动安装于凵形板内，对接轴(85)与竖直板(82)螺纹连接。
7.根据权利要求3所述的一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备，其特征在于：成型部(3)中的两个圆形板(61)上端均开设有弧型通槽(610)，弧型通槽(610)内滑动连接有压紧杆(611)，压紧杆(611)位于圆形板(61)相背侧位置的一端安装有凸块，圆形板(61)相背侧开设有供凸块插入且与弧型通槽(610)连通的插槽(612)。
8.一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产工艺，应用权利要求1-7中任意一项所述的一种连续纤维增强热塑性塑料复合管生产设备配合完成，其特征在于：玻纤增强带(2)由放卷部(1)穿出并从调节过渡部(7)穿过，最终与塑料管(4)缠绕连接，塑料管(4)表面缠绕玻纤增强带(2)作业过程中，塑料管(4)转动，放卷部(1)放卷玻纤增强带(2)的同时沿塑料管(4)长度方向直线移动，同时通过椭圆板(74)和圆杆(76)配合对玻纤增强带(2)的绷平状态进行实时连续动态调节。
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