一种塑料复合管的连接管件生产装置及生产方法和应用与流程

文档序号:19943679发布日期:2020-02-14 23:36
一种塑料复合管的连接管件生产装置及生产方法和应用与流程

本发明涉及塑料连接管件生产装置领域,尤其涉及一种塑料复合管的连接管件生产装置及生产方法和应用。



背景技术:

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

钢丝网骨架塑料复合管以其耐腐蚀、承高压、重量轻等优越性能,受到了管道工程界的青睐;现已知相关标准中管材的最大承压等级可达到7.0mpa,其中dn500及以上口径的钢丝网骨架塑料复合管承压可达到2.5mpa公称压力;现有的dn500及以上口径钢丝网骨架塑料复合管材的连接方式有翻边双密封连接、电熔管件连接。

翻边双密封连接,需使用钢制结构件、铁法兰及紧固螺栓,因铁制产品无法摆脱埋地条件下的防腐难题,随着管道运行时间的延长,连接处因腐蚀原因产生泄漏隐患的概率逐年增加,且维修难度较大,对日常的生产及生活产生较大影响。塑料电熔连接件先天性具有耐酸碱腐蚀的优点,但因聚乙烯塑料自身的抗拉强度低,为获得较高的承压能力势必增加连接件自身厚度;现市场中dn500及以上大口径塑料电熔连接件,受限于厚壁塑料在注塑过程中的内部缺陷,如内部收缩气孔、结合线处粘接强度低等缺陷,产品的承压等级一直受限于1.6mpa及以下公称压力;当出现1.6mpa及以上公称压力的管道连接时,塑料电熔连接件无法保证管线安全运行要求,导致大口径、高压力、全塑连接钢丝管应用、推广受限较大。

为攻克钢丝网骨架塑料复合管全塑连接问题,现市场中已经存在一种骨架增强复合连接件,但其受限于注塑生产设备、技术工艺、后加工设备等因素,目前骨架增强复合连接件的最大口径仅能达到dn500口径,最大1.6mpa压力等级;部分小型号产品可以做到3.5mpa压力等级;当需求管线为dn500以上型号的钢丝网骨架塑料复合管连接时,依旧无适宜的连接方式。



技术实现要素:

针对上述存在的问题,本发明旨在提供一种塑料复合管的连接管件生产装置及其生产方法和应用。本发明设计的生产装置相对于常规卧式注塑机工作压力提升两倍以上;能够有效解决常规卧式注塑机不能生产dn500以上型号的钢丝网骨架塑料复合管的连接管件的不足。

本发明的目的之一:提供一种塑料复合管的连接管件生产装置。

本发明的目的之二:提供一种塑料复合管的连接管件生产方法。

本发明的目的之三:提供所述塑料复合管的连接管件生产装置的应用。

为实现上述发明目的,本发明采用的技术手段为:

首先,本发明公开一种塑料复合管的连接管件生产装置,包括液压成型装置、挤出装置和储料装置;其中,所述液压成型装置包括立式液压装置、成型模具,用于成型连接管件的所述成型模具设置在液压装置中;所述挤出装置包括:挤出机、挤出机螺杆和挤出机喷嘴;所述挤出机螺杆设置在挤出机的机筒中,所述机筒外部敷设有加热装置,所述挤出机喷嘴设置在机筒头部。所述储料装置包括储料缸和储料缸马达,所述储料缸与挤出机喷嘴连通,且储料缸具有比挤出机机筒更大的容料空间;储料缸外部敷设有加热装置;所述储料缸马达的液压杆设置在储料缸中,储料缸的另一端口与成型模具连通;所述储料缸马达用于驱动熔融原料注入成型模具中。

其次,本发明公开一种采用上述连接管件生产装置制备塑料复合管的连接管件的方法,包括如下步骤:

(1)将经过干燥的颗粒状原料输送至挤出机的机筒内部,原料在机筒内部经加热、剪切、塑化等物理作用转变为熔融状态流体,并在挤出机螺杆的作用下由挤出机喷嘴注射进入储料缸;

(2)熔融状态流体在储料缸中保温、二次塑化,并在储料缸马达作用下注入成型模具中,成型模具内部提前安装好的钢质孔网骨架,熔融状态流体注入模具中后,将钢质孔网骨架包裹在其中,形成塑料复合管,由此实现钢质孔网骨架与熔融塑料的一体结合,获得具有需求结构的塑料复合管的连接管件。

最后,本发明公开所述塑料复合管的连接管件生产装置及生产方法制备的产品在管道工程领域中的应用。

本发明设计的塑料复合管的连接管件生产装置的特点之一是:通过将液压装置、挤出机、储料缸等机构优化设计,装配后的压注成型设备具有更大的公称作用力,可达到30mpa工作压力,相对于常规卧式注塑机工作压力提升两倍以上,这是因为模压设备由电动机提供动力,直接作用于液压马达,液压马达输出端与液压机的上模座连接,工作时由电动机驱动马达实现油液输入及输出,进而带动液压机上模座沿四柱滑轨实现上下往复移动,这种作用力更直接,能量传输损耗少,传动机构简便。而卧式注塑机需通过电动机、液压泵、齿轮副啮合、铰链机构等多机构共同作用,能量传递过程中损耗较大,加之卧式设备结构限制,故在同等电机功率下,卧式设备相对立式设备实际产生有效作用力较小,能量传输效率较低。因此,本发明采用立式设计时能够解决常规卧式注塑机所不能生产的大口径连接管的缺陷,比如在生产大口径、重量大、壁厚较厚的产品时,大的工作压力可极大程度将存在于模具及熔料之间的气体排出,增加制品密度,避免产品内部气泡、收缩气孔、结合线强度低等质量隐患。

本发明设计的塑料复合管的连接管件生产装置的特点之二是:本发明在挤出机和液压成型装置之间设置了储料缸,传统的标准注塑设备仅螺杆部分具有熔料储存空间,螺杆将原材料熔融后注塑充填模具,获得需求结构的产品;但这种设备在生产大口径、质量较大的产品时因熔料空间限制,必须对挤出机的机筒、螺杆加长,这样就增加了设备生产制造难度、维护保养成本。而本发明的挤出机及储料缸部分均具备熔料储存能力,且储料缸具有相对于挤出机机筒更大的容料空间,这是生产大口径、重量较大的管件时是不可替代的;因此,这种设计使得本发明的生产装置在产品覆盖上可涵盖更多产品类型,显著将设备的综合投入成本。

本发明设计的塑料复合管的连接管件生产装置的特点之三是:本发明设计的储料缸具有加热保温的作用,其技术优势是通过储料缸对熔融塑料的保温和二次塑化,使得熔融塑料具有更佳的加工性能。这是因为当颗粒状原料熔体质量流动速率较小(≤0.2g/10min)或为拉伸强度较高(≥30mpa)的复合改性材料时,此时螺杆对材料的塑化效果降低;加之生产质量较大产品时,单次注射需求的熔融材料越多,为保证制品较高的生产效率,势必要提升设备整体塑化能力解决;但挤出机塑化能力受螺杆转速、材料特性直接影响,高转速会牺牲对颗粒状原料的塑化效果;仅仅依靠单一螺杆的塑化作用已无法满足快速连续生产要求,这时就需要储料缸的再加热及二次塑化能力,保证原材料最佳的加工性能。

本发明设计的塑料复合管的连接管件生产装置的特点之四是:由于本发明的生产装置为液压马达带动模具上、下动作,熔胶注塑过程中仅对模腔内的钢制孔网骨架产生轴向力,不会造成孔网骨架直径方向的形变;而卧式注塑机为平行动作,熔胶注塑过程中会对孔网骨架造成径向压缩,影响孔网骨架的不圆度及尺寸。

本发明设计的塑料复合管的连接管件生产装置的特点之五是:通过塑料模具型芯端部支撑杆对钢制孔网骨架的位置限定,以及钢质孔网骨架外圆面分布的支撑钉与模具型腔的固定,这样就将孔网骨架在模具中各方向的自由度进行固定,保证了注塑过程中制品连续生产的稳定性。

与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

(1)本发明提供了一种全新结构、特别适于生产大口径钢质孔网骨架增强复合管件的生产装置及方法,标准的注塑机锁模力一般低于15mpa,在生产体积较大、质量较大产品时,因锁模力不足极易出现“胀模”异常,导致制品内部气孔、结合线处强度低、密度低等缺陷。而本发明设计的生产装置相对于常规卧式注塑机工作压力提升两倍以上,可保证在生产体积较大、质量较大的产品时对锁模力稳定性要求,避免出现“胀模”隐患导致模压降低对制品密度、产品质量、外观影响,很好地解决常规卧式注塑机不能生产dn500以上型号的钢丝网骨架塑料复合管的连接管件的不足。

(2)目前市场大口径管件生产中,一般皆为挤出pe管材方式获得需求毛坯,但此种方式生产调试繁琐,废品率较高,产品综合成本高;且产品为全塑非复合结构,在相同承压等级的产品中,非复合结构的产品原材料消耗较高,与节能降耗的发展趋势不相匹配;而本发明制备的连接管为钢质孔网骨架和塑料的复合管,能够很好地克服上述不足。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明第一实施例塑料复合管的连接管件生产装置的结构示意图。

图2为本发明第一实施例塑料复合管的连接管件生产装置的俯视图。

图3为本发明第五实施例的挤出机喷嘴的结构示意图。

图4为本发明第十一实施例的成型模具的结构示意图。

图5为本发明第十一、十二实施例的模具型芯的结构示意图。

图6为本发明第十一、十二实施例的钢质孔网骨架的结构示意图。

图7为本发明第十三实施例的钢质孔网骨架的结构示意图。

图8为本发明第十五实施例制备的复合管件的结构示意图。

上述附图中标记分别代表:1-液压机;2-上模座;3-下模座;4-滑轨;5-液压机马达;6-挤出机;7-挤出机螺杆;8-挤出机喷嘴;9-储料缸;10-储料缸液压马达;11-上模腔;12-下模腔;13-模具型芯;14-注塑孔;15-支撑杆;16-钢质孔网骨架;17-支撑钉。

具体实施方式

应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述,本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样,仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致,并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的设备或元件需要具有特定的方位,以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

术语解释部分:本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或为一体;可以是机械连接,也可以是电连接,可以是直接连接,也可以是通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部连接,或者两个元件的相互作用关系,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的具体含义。

正如前文所述,现市场中已经存在的一些骨架增强复合连接件受限于注塑生产设备、技术工艺、后加工设备等因素,无法满足管线为dn500以上型号的钢丝网骨架塑料复合管的连接管的制备。因此,本发明提出了一种塑料复合管的连接管件生产装置及生产方法;现结合说明书附图和具体实施方式对本发明进一步进行说明。

第一实施例,参考图1和2,示例一种本发明设计的塑料复合管的连接管件生产装置,包括:液压成型装置、挤出装置和储料装置;

其中,所述液压成型装置包括立式液压装置、成型模具,用于成型连接管件的所述成型模具设置在液压装置中;具体的,所述立式液压装置包括:液压机1、上模座2、下模座3、滑轨4和液压机马达5,各部件之间为上下层次装配分布,所述下模座3位于整个液压成型装置最底部,支撑整体装置并固定于地面;滑轨4固定在下模座3顶部,且滑轨4垂直于下模座并将下模座与上模座连接形成整体;液压马达安装在上模座2的顶部。在液压马达的作用力下可实现上模座沿滑轨上下移动,进而带动塑料成型模具实现合模、开模、施压等动作。

所述挤出装置包括:挤出机6、挤出机螺杆7和挤出机喷嘴8;所述挤出机螺杆7设置在挤出机6的机筒中,所述机筒外部敷设有加热装置,以保证颗粒状原材料塑化过程对于加热温度的要求;所述挤出机喷嘴8设置在机筒头部。

所述储料装置包括储料缸9和储料缸液压马达10,所述储料缸9与挤出机喷嘴8连通,且储料缸9外部敷设有加热装置;所述储料缸9是一种容料机构,它具有比挤出机机筒更大的容料空间;一般情况下挤出机仅负责将固体颗粒状原料转化为熔融状塑料,然后通过螺杆挤压作用将熔融塑料输送至储料缸中存储。

所述储料缸液压马达10的液压杆设置在储料缸9的一端端口中,储料缸9的另一端口与成型模具连通;所述储料缸液压马达10用于驱动熔融原料注入成型模具中。

可以理解的是,在所述第一实施例的基础上,还可衍生出包括但不限于以下的技术方案,以解决不同的技术问题,实现不同的发明目的,具体示例如下:

第二实施例,所述储料缸缸体一侧端面处环向均匀分布有螺栓孔,通过高强螺栓将液压马达与储料缸缸体密封连接;液压马达内部的液压杆一端与储料缸缸体内圆面为过盈密封连接,并延伸进入储料缸缸体内部,故储料缸缸体与液压马达两者同轴度一致,相对高度一致;同时为避免马达运行过程中震动,马达及储料缸缸体皆位于储料缸基座的上部并受其支撑。运行过程中,通过电动机的正转、反转,实现液体介质的进油、回油,最终带动马达中的液压杆实现前进及后退动作。

第三实施例,参考图1和2,所述液压机1为四柱液压机,所述滑轨4为四根圆柱形滑轨4,其环向竖向固定在下模座3顶部上。

需要说明的是,对于这种立式设计的液压装置,其技术优势是;在液压机马达的作用下,上模座可实现垂直方向的上、下移动并获取所需的直接作用力;一般在生产大口径、厚壁、重量较大的复合管件时,这种方式设计的液压机可提供不小于30mpa的锁模力,这样就能保证大口径、厚壁制品在高压注塑过程中模具的上、下两型腔面始终有力贴合,不产生漏料、泄压等影响生产加工的异常,并彻底解决大口径、厚壁制品生产中极易出现的收缩孔、结合线强度低等缺陷;而标准的卧式注塑设备最大仅能满足15mpa的公称锁模力,极易出现因锁模力不足造成的制品熔接强度低、内部排气不彻底气孔缺陷、制品密度低等缺陷;因此本实施例设计的上述生产装置具有标准卧式注塑设备在生产大口径、厚壁产品时无法比拟的优势。

第四实施例,所述挤出机6的机筒为具有一定壁厚的长管状结构,其外表面辐射有陶瓷加热圈,以保证通电加热后将热量传输至整个机筒将原料(固体颗粒状塑料)熔化,满足颗粒状原料塑化过程对于加热温度的要求。

第五实施例,所述挤出机6的顶部还设置有具备加热烘干功能的储料筒,即干燥料筒,原料通过干燥料筒干燥后由料筒底部输送至挤出机机筒内部。通过加热将原料内部的水分去除,以保证塑料制品较好的外观及减少制品内部气孔异常的发生。

第六实施例,参考图3,所述挤出机喷嘴8为外凸的球面型喷嘴,且所述喷嘴球面圆弧曲率为r20;储料缸缸体的一侧加工有内凹的圆锥形内孔,储料缸9相对于挤出机6垂直设置,该圆锥形内孔与挤出机的球面喷嘴能够紧密贴合在一起,实现凹凸装配,挤出的原料由此通道进入储料缸并存储。

进一步地,在一些实施例中,所述喷嘴8的球面圆弧曲率还设计为r23。将挤出机喷嘴8设计为外凸的球面型喷嘴的技术优势是:挤出机沿底部轨道槽进行前进、后退动作并再次与储料缸配合时,球面喷嘴设计可辅助修正两者配合过程中的位置偏差,便利与储料缸圆锥内孔之间的同轴度控制,提升配合精度及密封效果,确保高压注射过程中不会因溢料造成压力折减及材料浪费。

进一步地,在一些实施例中,所述喷嘴8通过圆锥管螺纹与挤出机6的机筒实现螺接。

第七实施例,所述储料缸9的缸体外部均安装有陶瓷加热圈作为加热装置,保证熔融原料始终处于熔体状态并具备更好的加工性能,加工出的产品具有更佳的力学性能。

第八实施例,所述连接管件生产装置还包括吸料机,其用于吸取原料,并将原料输送至挤出机干燥料筒中。

第九实施例,所述挤出机6为单螺杆挤出机,所述挤出机螺杆7是一种外表面切有螺旋槽的圆柱状轴体,且挤出机螺杆7的螺杆长径比为35;较高的长径比可实现更佳的材料塑化效果。

进一步地,在一些实施例中,所述挤出机螺杆7是一种外表面切有螺旋槽的圆锥状轴体,且挤出机螺杆7的螺杆长径比大于35。目前国内厂家标准卧式注塑机螺杆长径比一般不超过25;而螺杆长径比越大,可保证设备对颗粒状原料的塑化效率更高、产品生产效率更快。

第十实施例,所述挤出机底部设置有轨道槽,轨道槽与地面滑轨装配在一起后,可实现挤出机沿滑轨方向按需移动。

第十一实施例,所述上模座2、下模座3的表面均有t型槽结构,以便于安装成型模具,将成型模具的上模腔和下模腔分别可拆卸固定在上模座2、下模座3中,在液压机马达的作用下,上模腔随上模座2上、下移动,实现合模、开模、施压等动作。

第十二实施例,参考图4、5,所述成型模具为分体设计、上下两模,包括上模腔11、下模腔12和模具型芯13,所述上模腔11、下模腔12具有与产品外圆面相一致的结构轮廓;模具型芯11为整体式、圆柱状结构,具有与产品内圆面相一致的结构轮廓,模具型芯11固定在下模腔12的中心,且模具型芯11垂直于上、下两模的结合面,所述下模腔12上设置有注塑孔14,注塑孔14和储料缸9连通,制备连接管件时,在储料缸液压马达10作用下,驱动熔融原料通过注塑孔14进入成型模具中与钢质孔网骨架16(参考图6)形成复合连接管件。

使用时,所述上模腔11安装于四柱液压机的上模座2的t形槽内,下模腔12安装于所述下模座3的t形槽内,安装完成后成型模具在液压机马达5带动下实现上模座2沿液压机的滑轨4上、下移动,实现上模腔11、下模腔12的合模、开模功能。

第十三实施例,参考图5,所述型芯底部具有环向均匀分布的钢质支撑杆15,且支撑杆固定在下模腔12;对应地,所述上模腔11上也设置有具有环向均匀分布的钢质支撑杆15,且上模腔11、下模腔12上的支撑杆15为一一对应的、对称的分布形式。使用时,将钢质孔网骨架16(参考图6)套入模具型芯13中,且由下模腔12中的支撑杆支承孔网增强骨架套,保持模具型芯13的中心轴线和钢质孔网骨架16的中心轴线重合,上模腔11合模后其中的支撑杆15恰好顶在钢质孔网骨架16的端面上,从而将钢质孔网骨架16的约束在上模腔11、下模腔12的支撑杆15之间,此时上模腔11、下模腔12恰好完成合模。

需要说明的是,在上、下模腔上设置支撑杆15为本发明另一关键技术,目的在于保证钢质孔网骨架16在放入型腔内部时位置的始终一致,防止塑料注射过程中因高压压力产生偏移,提高产品注塑过程中稳定性。另外,在设计中钢制孔网骨架轴向长度与上下两模支撑杆伸出长度之和与模具内型腔高度一致,通过上模、下模支撑杆的轴向固定与径向支撑钉的共同作用,将孔网骨架在模具型腔中位置可靠固定。

进一步地,在一些实施例中,所述支撑杆的外径为φ12mm-φ16mm之间均可,且环向间隔60度均匀分布。

另外,需要说明的是,不同型号模具的支撑杆长度因产品的整体长度、钢质孔网骨架16长度差异而有区别;模具正常作业时,型芯与型腔结合部位为过盈配合,保证高压注胶过程中熔融塑料不外溢。

第十四实施例,参考图7,所述钢质孔网骨架16的外表面上固定有等长的支撑钉17,其环向间隔60°。通过支撑钉与模具型腔内圆面相配合从而保证孔网增强骨架在模具中位置的固定性;通过支撑杆与支撑钉的共同作用,将钢质孔网骨架在模具中的位置准确固定,保证产品注塑过程中稳定性。

进一步地,在一些实施例中,钢质孔网骨架16的外表面上固定有三圈支撑钉17,每一圈支撑钉环向间隔90°分布,且上、下相邻的支撑钉17之间间隔100mm。

在其他一些实施例中,上、下相邻的支撑钉17之间间隔还被设置为80mm;或者设置为其他合适的间距;支撑钉长度可根据制备的管体的长度合理选择。

第十五实施例,除此之外,本发明还采用上述装置进行了复合连接管件的制备,步骤为:

生产前,先将成型模具安装于四柱液压机中,成型模具的上模腔11安装于四柱液压机的上模座2的t形槽内,下模腔12安装于四柱液压机的下模座3的t形槽内。

安装完成后成型模具在液压机马达5的带动下实现上模座2沿液压机四柱滑轨4垂直方向的上、下移动,实现成型模具的合模、开模功能;模具安装调试完成后,将钢制孔网骨架沿模具型芯13放入成型模具内部,并通过支撑杆15将孔网骨架在模具型腔中的相对位置进行固定;最后在液压机马达5的作用下将成型模具的上模腔11下移直至与下模腔12处于贴合状态。

然后通过吸料机将固体颗粒状塑料输送至挤出机的干燥料筒,通过干燥料筒干燥后由料筒底部输送至挤出机机筒内部;颗粒状塑料进入挤出机机筒内部后,给挤出机机筒外部的陶瓷加热圈通电,颗粒状塑料在挤出机机筒内经过加热、塑化以及挤出机螺杆的剪切等物理作用后转变为熔融状态流体(即熔融塑料),然后在挤出机螺杆7的作用下由挤出机喷嘴8注射进入具有更大容料空间的储料缸9;通过储料缸的保温、二次塑化,使得熔融塑料具有更佳的加工性能;最后通过储料缸将熔融塑料沿下模腔12上的注料口14注射进入模具型腔内部,由此实现钢质孔网骨架16与熔融塑料的一体结合,获得具有需求结构的塑料增强复合管件,如图8所示,其为内部包覆有一定厚度的孔网增强骨架的复合管件。采用上述方法制备尺寸参数不同的复合管件,其性能参数如表1所示,经过测试,该复合管件完全满足直径大于500mm及以上大口径、高压力复合管道全塑连接要求。因连接件在埋地塑料管道流体输送中,主要起径向承压作用;故通过在塑料连接件内部植入拉伸屈服强度较高的钢制孔网骨架,可减少塑料原材料应用的同时,并能显著提升连接件整体承压能力,降低产品制造成本(塑料成本约为钢材成本的5倍);同时产品在相同承压能力的前提下,带有孔网增强骨架的复合连接件体积更小,重量更轻、施工安装更简便。

表1

以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

再多了解一些
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