CN1165075A - 离心浇注法制备塑料管件的装置 - Google Patents
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Abstract
一种用离心浇注法制备塑料管件的装置，它能制备更薄的、直径为10-20cm的管件。该装置基本上包括水平轴的转向支架(1)，在后者上至少有6个最好是8个可水平轴旋转放置的离心浇注压模，后者的各轴线与转向支架轴之间都保持等距离，而且也与相邻的压模的轴线之间保持等距离。每个压模有一个驱动马达(40)，使得加入的工程材料能在压模壁上旋转离心。加热装置可用于恒定最佳的时效硬化温度；还有用于除去气体的抽吸装置及用于抽拉出加工好的管件的装置。
Description
本发明涉及离心浇注法制备塑料管件的装置。其中所用的原料包括含有填料的合成树脂、玻璃纤维以及需要时的其他附加料，如吵。类似的装置可见于瑞士专利文献684326及世界专利PCT WO 93/08009文献中。这类装置是用于制备特长型，如6米或以上的，其直径至少是30cm的管件。实际表明，也可以在某种情况下用上述这类装置制备其直径较小的，如10-20cm直径的管件。然而，我们希望能获取如下的制管装置，即具有更大的能力，而且不会出现随生产率增长的所需空间面积。
德国专利申请文献2911369显示一个用于制备酰胺管件的装置。其中在确定温度下把已内酰胺或月桂基内酰胺加入到旋转铸型中。然后，在快速离心旋转下，在铸型模壁上形成由上述加入原料制成的管件。在上述离心过程后，以比离心时间长几倍的时间使旋转铸型冷却下来，使得上述形成的管件的直径有所减小，这样就可以容易地从旋转铸型中取出管件。
所述的装置具有一个滚筒仑，后者有5个装于双侧的可移动又可加热的筒状小盒，其中的上述每个小盒中安置可以从中轴向地抽出的回转式铸模。用单一的传动发动机使上述回转式铸模进行离心旋转运动。通过滚筒仑的步进式旋转过程，可以使上述小盒一个接一个地转到一个确定位置上，使其中安置的回转式铸模可以通过传动发动机进行旋转运动。通过滚筒仑的多次旋转步骤，其间加工产品的温度降低了，这样就可以使带有制成品的回转式铸模轴向地从小盒中抽拉出来，然后把制成的管件从铸模中取出来。
然而上述装置存在弊病，即只能制备出由均质材料组成的管件，但既不能制备出具有嵌入到其管壁的组成的管件，又不能制备出具有由不同的但彼此紧密结合的分层所组成的管壁的管件。
根据本发明我们现在可以解决以下任务，即获得一种机器或装置，用以制备比较薄的管件，如管径为10-50cm的管件，以及具有可自由选择的层状结构的管壁的管件，其重量消耗与更大直径的管件的消耗相符。为此，这种装置可以如此安排，即可以用相对狭小的空间同时制备出更多的管件。也就是说，当暂时分段制备一个管件时，可以同时着手至少5个其他管件的制备工作。本发明权利要求1的前述部分所描述的这种机器或装置具有如下的特点：
—其中的转向支架具有6-8个离心浇注压模，各自装有一台传动发动机，
—具有一个使转向支架进行步进式旋转的驱动装置与固定装置，
—具有一个加热元件，用以至少加热在各自位置的每个压模，
—具有一个抽吸装置，用于从单个压模中抽出气体，以形成无气体状的时效硬化，
—具有一个只可以进行平行于轴移动的加入装置，用于向一个或同时向两个压模送入制备管件的材料，
—具有一个使成形装置，用于在固定安装位置上使已加工好的管件从压模中抽拉出来，
—具有一个控制装置，它可进行如下控制，
·转向支架的步进式旋转，
·据其所在位置，具有不同转数的每个压模的回转，
·加入装置相对于转向支架的移动过程，以及每次加入材料量与总的加入材料量，
·使成形装置的工作原理。
以下，我们用本文所附的示意图描述本发明的实施方案。下列附图中，每个附图的比例有异。
图1，是整个装置的概观总图，只是不含其中的加热装置，抽吸装置，使成形装置，以及控制装置。
图2，转向支架的传动装置。
图3，转向支架的传动装置与固定装置。
图4，转向支架的前视图。
图5，其中一个离心浇注压模的透视图。
图6与图7，各为密封环垫圈的透视图。
图8，横过离心浇注压模终端的剖面图。
图9与图10，处于两个不同运行状态下的抽拢装置的基本部件。
从图1的整个装置的概观示意图可以明显看到，它基本上是由两大部件组成的。其中一个是如图1用标号(1)表示的水平轴的转向支架，另一个是用标号(2)表示的加入装置。上述转向支架(1)的面向加入装置(2)的一端上具有一个圆盘(11)，后者通过许多条杆(12)及辐条(13)和与圆盘(11)共轴的轴端部分(14)相连接。这个装有一个箍(11i)的圆盘本身，如图3所示，是放置于两个可自由旋转的滚辊(15)与(16)上面，后者又置于一个横构件(17)上面，并可自由旋转。
在圆盘(11)上面固定有8个规则分布的固定凸缘(11a)、(11b)、(11c)、(11d)、(11e)、(11f)、(11g)、(11h)，并各自分别设置一个孔穴。在一个固定在横构件(17)上的机盒(18)中安装一个受电磁体(19)操纵的固定销轴(21)，后者可以据也称转向支架轴的圆盘轴(11k)的转动，插入到相对应的固定凸缘下部的孔穴中。即如图中所示，插入到固定凸缘(11a)上的孔穴中，以防止圆盘(11)的转动。在转向支架(1)的另一端安装一个与圆盘(11)共轴的，并可在轴承架(22)中自由旋转的轴端部分(14)，该轴承架(22)本身则固定在机座(23)中。在该轴端部分的自由端上安置了装有一个受电磁体(25)操纵的驱动销(26)的咬合套筒(27)。在上述驱动销(26)的区域内，该轴端部分(14)具有8个有规则分布的孔穴，沟槽或槽沟，这样就可以使驱动销(26)与轴相啮合。该咬合套筒(27)本身装有两个杆臂(27a)、(27b)，其自由端是连接到气动或液压缸体(28)的活塞(28a)上。
上述两个杆臂(27a)、(27b)的尺寸及活塞(28a)的位移可以如此测定，以致于在一次活塞移动中，上述咬合套筒(27)可以绕轴旋转45°。
这样就势必使得转向架在进行8次旋转步骤以后，就又回到它原来的起始位置上。为此，上述的处于静止态的转向架(1)的分别装有离心浇注压膜的位置，分别以A、B、C、D、E、F、G、和H表示，其中如图所示，A位置是处于最下面位置，其余的位置则按反时针向排列的(即当从加入装置(2)对着转向架观看时)。
在转向架(1)的条杆(12)上有16个支架(30)，其中每两个支架(30)用于支承上述8个离心浇注压模(31)、(32)、(33)、(34)、(35)、(36)、(37)和(38)中对应之一个，使得该压模与转向架轴(11k)保持轴向平行。每一个压膜通过一个传动带(39)与一个与其相配对的传动发动机(40)相连接。
虽然图中的所有的8个离心浇注压模都具有相同的内径，但也是可以把具有不同内径的离心浇注压模排列在转向架上。在这种情况下，每个离心浇注压模装有两个支架(30)，而轴承套(30a)则可以用简单方法固定在转向架(1)上，而且可以从中重新松开。轴承套(30a)的计算尺寸以独立于单个压膜的内径。 所有在转向架(1)上的压模的几何轴线(31a)都分别与轴向架轴(11k)保持等间距。在上述情况下，最好使所有压模的传动皮带轮(31b)都有同一的外径。
如图4所示，在转向架(1)的外部装有5个固定的加热器41、42、43、44、与45，后者部分包转转向架(1)。每个加热器延伸到离心浇注压模的整个长度，以致于它可以立即直接以一定温度向其邻近的离心浇注压模加热，或者使受其加热的压模保持一定的温度。在如图示的转向架(1)的离心浇注压模38、31、32、33与34受到加热时，表示处于H、A、B、C与D位置上的压模受到加热。每个加热器包含一个或多个加热元件，即可以用电或用热空气、热水或蒸汽进行加热，其中用后面要加以叙述的控制装置(20)使管件制备过程保持所需的温度。
也可以用其他的不同方法对压模进行加热。如图5所示，该压模(31)具有盘绕式的电加热元件(31c)，其馈电线通过滑环式接头与受控制装置操纵的电源相连接。
如图5与8所示，每个离心浇注压模(31)在其转向加料孔(31e)的一端上装有一个锥形的端件(31k)。其中，所有的端件(31k)可以具有独立于管内径的同一的孔径(31d)。图中的这个孔(31f)紧贴在如图5与6所示的固定的密封圈垫(50)上。后者装有8个置于每个加入孔(50a)后面的抽吸风窗(50b)，后者的输出孔(50c)通入图中未示的排气渠道中。
每个离心浇注压模，如图8所示，具有一个置于上述锥形端件(31k)的圆锥形面之前的环形插入物(31r)。它一方面可用于使形成的离心浇注管件(100)具有精确的正端面，另一方面使四个退料拉杆(31s)作为导向装置。上述四个拉杆中的每个拉杆穿过锥形的端件(31k)的一个槽口(31e)通向外部，并固定在一个环垫(31i)上。
在密封圈垫(50)上装有两个位于G位置的径向伸延的凸缘(51)，其中各固定一个退出汽缸(46)，其活塞杆可以使环(31i)受两个变位弹簧(48)力的作用从密封圈垫(50)推开。为此，使已成形的离心浇注管件(100)以一定的间距，即很少的几个厘米向右，或向加料孔(31e)方向位移。这样它就不再贴紧离心浇注压模(31)的内壁了，而且可以不费力地凭借一个拔出装置向外拉出。为此在离心浇注压模(31)的另一边，在同一个G位置上装有拉伸装置。其主要的构成如图9与10中描述。它具有一个在其长度方向可以位移的拉伸杆(52)。在其正面的面向离心浇注压模(31)的自由端上装有一个汽缸(53)，其中装有一个用于输入压缩空气与抽吸空气的连接管(53b)。在上述钻有多个径向孔穴(53a)的汽缸上有一个封闭的橡胶制风箱(54)。当汽缸(53)位于所形成的塑料管件内时，通过孔穴(53a)使压缩空气通入风箱中，使后者在其整个长度上，与在离心浇注压模(31)中形成的塑料管件(100)的内表面饱满并紧密地相贴紧。
图中的加入(料)装置(2)具有两个相连接的管座(55)、(56)。后者可以在一个与转向架轴(11k)平行的钢轨导向装置(59)上移动。它们可以凭借一个装于机箱(24)中的发动机，通过图中未显示的绳索拉力，从图中所示的位置上向左移动，或者也可以反过来位移回到图中所示的位置上。每个管座(55)或(56)，如在世界专利文献PCT/WO 93/08009所述，包含装有计量泵的用于储存单种成分液体塑料的储料仑，例如树脂、硬化剂，以及砂土的储料仑，以及用于储存玻璃纤维线圈的储存库。每个管座(55)或(56)分别装有一个装炉料臂(57)或(58)，其中安置用于输送与运输原料的装置。此外，在安装喷咀的用于输送液体塑料组分的管端上，还装有一个用于运输砂土的螺旋输送机以及用于处理玻璃纤维线圈牵引装置与旋转式切削刀.其中上述的装炉料臂(57)插入到位于A位置上的离心浇注压模的入料孔(31e)中，而装炉料臂(58)同时插入到相邻的位于B位置上的压模(32)的入料孔中。上述两个装炉料臂(57)与(58)的长度足于使其自由端上可以安置塑料树脂，砂土以及玻璃纤维的输出(料)孔，大位移的终端的离心浇注压模的内部位置上，圆柱形截面(31g)与锥形截面(31k)相连接。
在箱盒(29)中安置与计算机相连的用于控制整个装置的控制装置检测装置，以及检控装置。此外，也安置用于转向架(1)的控制仪器，如用于控制由构件(22)、(25)、(26)、(27)与(28)所组成的转向架的传动装置；用于控制由构件(19)与(21)所组成的固定装置；用于控制传动发动机(40)；用于控制抽吸风窗(50b)；用于控制排出装置的加压空气汽缸；用于控制拉伸装置，即拉伸杆(52)的位移以及橡胶风箱(54)的膨胀及抽成真空；以及用于通过偏程序及受置于压模上的温度敏感元件操纵的断路开关，使压模加热过程接通与断开。其中，通过管路(29a)使箱盒(29)与转向架(1)相连，而通过管路(29b)使箱盒(29)与加入装置(2)相连。
当然本发明装置中也还具有图中未示的一个装置，利用这个装置可以把一种分离剂加入到每个离心浇注压模中，即在把制成的管件移出压模以后，又在把用于制备下一个管件的材料加入上述压模以前，加入上述分离剂的，以便避免上述加入的材料贴粘在压模壁上。
此外，用于控制装置的移动过程的装置，以及用于制备管件的工程材料的输送过程的计量与配量装置，例如输送树脂组分的计量泵，用于输送砂土的螺旋式输送机及用于研磨与输送玻璃纤维的装置都是属于上述加入装置中的传动装置与控制装置。
下面详述本发明装置的工作方式：
在图中所示的位置上，由于固定销轴(21)插入到固定凸缘(11a)的孔穴中，使转向支架(1)不得转动。其中，压模(31)处于A位置，压模(32)处于B位置，压模(33)处于C位置，压模(34)处于D位置，压模(35)处于E位置，压模(36)处于F位置，压模(37)处于G位置，压模(38)处于H位置。除了处于G位置上的压模(37)以外，所有的其他压模可以通过其所属的发动机(40)与传动皮带(39)转动，例如，H位置上的转数是200/分，A位置上的转数是455/分，B位置上的转数是655/分，C、D与E位置上的转数分别是300/分，而F位置的转速则是降低，直至该压模静止。
用图中未显示的一个喷咀向处于H位置上的压模(38)内喷入分离剂，后者可以防止随后加入的用于制备管件的工程材料粘贴在上述压模壁上。上述压模以一定的转速旋转，使上述喷入的分离剂可以均匀地分布在整个内壁表面上。
与此同时，装炉料臂(57)与(58)以平稳移动速度指向A与B位置移动，并在其前面的，以高速旋转的压模(31)与(32)中移入又移出，上述过程可以一次或多次进行。其中根据储存于控制仪器中的控制程序放出用于制备玻璃纤维加固的塑料管件(100)所需的工程材料，富有填料的树脂与硬化剂，以及砂土与玻璃纤维。上述装炉料臂(57)形成了管件的外层，而装炉料臂(58)则形成管件的内层。由于对压模进行加热，所以同时也导致塑料树脂的时效硬化。
在C、D和E位置上加入的材料，由于离心作用形成管件，并在转速减低中完全时效硬化。刚开始时，如在C位置上的材料是相当的软质的，还可以进行致密化过程。根据需要，通过安置在压模上的温度敏感装置进行测定，并根据管件直径，管件壁厚，以及室温等条件，用加热元件在H、A、B、C与D位置上进行加热。所形成的管件在F位置上已时效硬化，其中压模的转数减缓，直至该压模静止，与此同时，在G位置上的压模中，首先操作退出汽缸(46)，如前所述，使得在这种情况下紧贴在压模中的塑料管件(100)得到松开。同时，从另一边把拉伸装置插入到塑料管(100)中，使得其橡皮风箱(54)完全插入到管件的内部。一旦要进行退出时，就把上述橡皮箱用流入的压缩空间灌满，使其紧贴在管件内，然后可以借助于拉伸杆(52)的移动，向右边拉出去。
在所有位置上，如果其中的塑料的时效硬化变得没有蒸汽或气体时，就可以通过控制系统接通相应的抽吸风窗(50b)，它把气体吹入该气渠道中。
当所有上述同时进行的移动过程结束时，电磁体(19)就会把固定销轴(21)从固定凸缘(11a)的孔穴中抽拉出来，其中液压缸(28)的活塞(28a)向外移动，而且上述轴端部分(14)，以及整个转向支架(1)随着圆盘(14)在两个滚辊(15)、(16)上的滚动而旋转45°，以致于使固定凸缘(11b)在固定销轴(21)前面静止。然后凭借电磁体(21)将固定销轴(21)推入上述固定凸缘的孔穴中。这样就使转向支架在新的位置上固定住。
在上述新的位置上，该浇注压模(31)位于B位置，压模(32)位于C位置，也就是说，每个压模都在相邻的位置上进行如前所述的操作过程。这样就可以每八分之一周转抽拉出一个已加工好的塑料管件。假定我们可以以2.5秒的时间对固定凸缘进行拔销与插销操作，而且支架每转动45°需要7秒钟。此时，在192秒的操作行程中，用于两上装炉料臂(57)、(58)的各次的多次推进、推出的支配时间是180秒钟，而加入用于制备管件的材料的时间是6分钟。依经验看，时间是完全充足的。换句话说，每制备一个管件需要25分36秒。而本发明的装置每192秒能生产出一个管件，或每4个小时生产75个6米长的管件，即总长为450米的管件。
用具有上述生产能力的装置制备出的具有高质量性能的加固塑料管件的制造成本不高于金属管件的制造成本。因为这种塑料管件材质更轻，其运输与敷设费用更少些；又因为塑料管件的使用寿命是金属管件的4倍。所以用上述方法制备的管件与现有技术的管件相比较，无论在任何可比较的规格上，都具有明显的进步性。
Claims (8)
1 用离心浇注法制备塑料管件的装置，其中所用的原料包括含有填料的塑料、玻璃纤维、以及所需的其他附加料，该装置具有一个水平轴的转向支架(1)，在支架(1)上面有多个与转向支架轴(11k)等距离的、均匀分布的可水平轴旋转放置的，并可用发动机驱动的离心浇注压模，其中上述转向支架可作步进式旋转，即每作一次步进旋转，其中的一个压模(32)转到其相邻的压模(31)原先所占的位置上，其特征在于，
—上述转向支架具有6-8个离心浇注压模(31、32、33、34、35、36、37、38)，各装有一台传动发动机(40)，
—转向支架的步进式旋转是通过驱动装置(25、26、27、28)与固定装置(11a、11b、11c、11d、11e、11f、11g、11h、19、20)实施的，
—具有加热装置(41、42、43、44、45、31c)，用于至少加热在各自位置上的每个压模，
—具有一个抽吸风窗(50)，用于在时效硬化时从每个压模抽出气体，
—具有一个只可作平行于轴移动的加入装置(2)，用于向一个同时向两个上述模加入用于制备管件的材料，
—具有一个使成形装置，用于在一个固定安装位置(G)上从各个压模中抽拉出已加工好的管件，
—具有一个控制装置(29)，其中控制
·转向支架的步进式旋转，
·据其所在位置，具有不同转数的每个压模的回转，
·加入装置相对于转向支架的移动过程，以及每次加入材料量与总的加入材料量，
·使成形装置的工作原理。
2 根据权利要求1的装置，其特征是所有的离心浇注压模都具有同一的内径。
3 据权利要求1的装置，其特征是至少有一个离心浇注压模具有与其相邻的离心浇注压模不同的内径。
4 据权利要求1-3中之一的装置，其特征是固定安装多个加热器(41、42、43、44、45)，用于加热直接靠近于它们的离心浇注压模。
5 据权利要求1-3中之一的装置，其特征是每个离心浇注压模(31)具有一个又可接通又可切断的加热装置(31c)。
6 据权利要求1-5中之一的装置，其特征是在每个压模的转向加入装置的一端上具有一个固定安装的排出装置的连接孔(50a)。
7 据权利要求1-6中之一的装置，其特征是上述加入装置(2)具有两个装料臂(57)、(58)，其中在加入装置(2)作平行于轴的移动时，上述两个装料臂(57)、(58)分别插入到两个相邻的管件中。
8 据权利要求1-7中之一的装置，其特征是上述控制装置含有用于控制每个离心浇注压模的加热过程的温度调节器，使得该压模可以按预先程序的温度进行加热。
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