一種聚合物管道噴流堆砌成型方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子材料加工成型技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種聚合物管道噴流堆砌成型方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]與金屬管道等傳統(tǒng)管道比較，高聚物管具有耐腐蝕，易安裝，節(jié)能，輸送流體阻力小，環(huán)保，輸送熱介質(zhì)時(shí)熱量損失小、優(yōu)異的抗震性，質(zhì)量輕、運(yùn)輸施工維護(hù)綜合成本低，連接快捷可靠，使用壽命長(zhǎng)且周期費(fèi)用低，生產(chǎn)效率高、適合工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，原料資源豐富且可回收再利用等優(yōu)點(diǎn)。因此，高聚物管道在給排水、天然氣輸送、建筑采暖、電力通信護(hù)套管、節(jié)水灌溉等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
[0003]目前，可用來(lái)成型聚合物管道的工藝方法有擠出成型和纏繞熔接成型。
[0004]擠出成型存在需要專(zhuān)用模具，在成型大口徑管道時(shí)，需要用到大型擠出機(jī)和擠出模具；擠出成型大口徑管道由于取向作用導(dǎo)致管道周向強(qiáng)度小于軸向強(qiáng)度；同時(shí)由于大口徑管道壁厚大，成型過(guò)程中熔體的流動(dòng)控制比較難，易發(fā)生熔垂現(xiàn)象，易出現(xiàn)成型缺陷(如縮孔或氣泡)從而導(dǎo)致管道力學(xué)性能差，故直接擠出成型很難成型大口徑管道；另外，每擠出一種直徑的管材需更換模具、擠出設(shè)備和相關(guān)輔助設(shè)備，故擠出成型大口徑管道又存在成本高和靈活性較差等缺點(diǎn)。
[0005]纏繞熔接成型是指先擠出一定截面形狀的塑料條(純塑料條或復(fù)合其他材料)，然后通過(guò)纏繞設(shè)備把塑料條以互相搭接方式纏繞到芯棒模具上，然后在塑料條之間局部加熱噴涂粘結(jié)劑(或者直接以熔融態(tài)直接纏繞到芯棒模具上或者直接纏繞外表面有塑料熔體小口徑塑料管道)并經(jīng)滾柱壓實(shí)，使樣條之間熔接復(fù)合在一起，最后取出芯棒模具最終成型管道。德國(guó)克拉公司及公開(kāi)號(hào)為CN101380819A的發(fā)明申請(qǐng)公開(kāi)了一種纏繞熔接大口徑管道的方法，但這種方法需要預(yù)先成型小口徑管道，成型時(shí)小口徑管道先涂覆塑料熔體再纏繞到芯軸上；纏繞成型時(shí)需用到專(zhuān)用芯軸模具，每成型一種口徑的管道時(shí)需更換芯軸模具，同時(shí)在成型時(shí)需用到二次加熱設(shè)備；另外，成型時(shí)熔體料條及小口徑管道之間存在熔接痕，故該成型方法存在纏繞工藝復(fù)雜、靈活性差、能耗高、耗材多、流阻大、易泄漏、承壓低等缺點(diǎn)。
[0006]為此，針對(duì)目前聚合物管道成型中存在的問(wèn)題，有必要開(kāi)發(fā)一種成型靈活、成型制品力學(xué)性能高、成本低、表面質(zhì)量好、能耗低、工藝簡(jiǎn)單且生產(chǎn)效率高的新工藝方法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種聚合物管道噴流堆砌成型方法，以解決成型聚合物管道中成型尺寸受限、模具成本高、成型工藝復(fù)雜、能耗高、力學(xué)性能差、成型效率低、成型原料受限等問(wèn)題。
[0008]本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于實(shí)現(xiàn)上述方法的聚合物管道噴流堆砌成型
目.ο
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種聚合物管道噴流堆砌成型方法，在螺旋纏繞堆砌成型(即聚合物熔體在一定壓力下繞中心軸螺旋堆積在一定空間內(nèi)，螺旋層與層之間無(wú)間隙纏繞融合在一起)過(guò)程中，通過(guò)在已形成的管胚中埋入熔體，結(jié)合熔體產(chǎn)生的噴流熔接作用和局部壓延的定型作用，連續(xù)形成管道。
[0010]管道成型過(guò)程中，聚合物熔體作連續(xù)螺旋纏繞運(yùn)動(dòng)，且熔體經(jīng)由預(yù)埋式的熔體噴射機(jī)構(gòu)噴流入已成型的管道中與前續(xù)聚合物熔合，并通過(guò)局部壓延機(jī)構(gòu)的壓延作用定型，在管徑定型調(diào)整機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)牽引機(jī)構(gòu)的輔助作用下成型連續(xù)的聚合物管道。
[0011]本發(fā)明用于實(shí)現(xiàn)上述方法的聚合物管道噴流堆砌成型裝置，包括擠出機(jī)、熔體噴射機(jī)構(gòu)、局部壓延機(jī)構(gòu)和管徑定型調(diào)整機(jī)構(gòu)，熔體噴射機(jī)構(gòu)設(shè)于擠出機(jī)的擠出末端，且熔體噴射機(jī)構(gòu)埋入已形成的管胚中，局部壓延機(jī)構(gòu)和管徑定型調(diào)整機(jī)構(gòu)分布于管胚圓周方向的管壁上，且局部壓延機(jī)構(gòu)設(shè)于熔體噴射機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的位置，熔體噴射機(jī)構(gòu)位于管壁內(nèi)，局部壓延機(jī)構(gòu)位于管壁外，局部壓延機(jī)構(gòu)和熔體噴射機(jī)構(gòu)之間形成約束空間。
[0012]所述熔體噴射機(jī)構(gòu)為預(yù)埋式的供料噴嘴，在管道成型時(shí)伸入到約束空間中，并埋入到預(yù)成型管道熔體內(nèi)部產(chǎn)生噴流。
[0013]所述擠出機(jī)底部設(shè)有機(jī)架，位于擠出機(jī)擠出末端的機(jī)架一側(cè)設(shè)有安裝板，熔體噴射機(jī)構(gòu)、局部壓延機(jī)構(gòu)和管徑定型調(diào)整機(jī)構(gòu)分別安裝于安裝板上。
[0014]所述管胚外周還設(shè)有旋轉(zhuǎn)牽引機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)牽引機(jī)構(gòu)包括螺旋牽引件和支撐桿，管胚外周分布有多個(gè)螺旋牽引件，各螺旋牽引件分別通過(guò)相應(yīng)的支撐桿與安裝板連接。旋轉(zhuǎn)牽引機(jī)構(gòu)對(duì)管胚進(jìn)行牽引，帶動(dòng)已成型的管胚進(jìn)行螺旋運(yùn)動(dòng)，使其成型連續(xù)的聚合物管道。
[0015]所述局部壓延機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)壓延輥、從動(dòng)壓延輥和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，主動(dòng)壓延輥和從動(dòng)壓延輥分別設(shè)于管胚的內(nèi)外兩側(cè)，主動(dòng)壓延輥與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，熔體噴射機(jī)構(gòu)設(shè)于主動(dòng)壓延輥和從動(dòng)壓延輥之間的空間內(nèi)。兩個(gè)壓延輥在成型中起到局部壓延定型作用；壓延輥上外接溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，且壓延輥的位置可調(diào)，即通過(guò)調(diào)位零件的作用，在不更換壓延輥的前提下，調(diào)整壓延輥的位置，同時(shí)通過(guò)管徑定型調(diào)整機(jī)構(gòu)對(duì)定型滾輪在管徑方向的自動(dòng)調(diào)整位置，實(shí)現(xiàn)不同口徑和壁厚管道的成型。
[0016]所述局部壓延機(jī)構(gòu)上方還設(shè)有調(diào)節(jié)管壁厚度用的調(diào)位零件。
[0017]所述主動(dòng)壓延輥和從動(dòng)壓延輥還外接溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
[0018]所述管徑定型調(diào)整機(jī)構(gòu)包括多組定型滾輪組和調(diào)整件，各定型滾輪組和調(diào)整件一一對(duì)應(yīng)并沿著管胚的圓周方向分布。在管胚內(nèi)的中心設(shè)有阿基米德螺線鉤槽凸輪機(jī)構(gòu)，各組定型滾輪組和相應(yīng)的調(diào)整件分別與阿基米德螺線鉤槽凸輪機(jī)構(gòu)連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同直徑和壁厚管道的定型。
[0019]所述多組定型滾輪組的結(jié)構(gòu)相同，各定型滾輪組包括內(nèi)定型滾輪和外定型滾輪，內(nèi)定型滾輪設(shè)于管胚內(nèi)側(cè)，外定型滾輪設(shè)于管胚外側(cè)，內(nèi)定型滾輪和外定型滾輪之間設(shè)于約束彈貪。
[0020]上述聚合物管道噴流堆砌成型裝置使用時(shí)，其原理是:成型時(shí)，擠出機(jī)提供的聚合物熔體經(jīng)由噴嘴，噴流到約束空間中，在熔體噴流的同時(shí)，局部壓延機(jī)構(gòu)壓延熔體旋轉(zhuǎn)，在管徑定型調(diào)整機(jī)構(gòu)中定型滾輪的引導(dǎo)下先成型一段管道后，接著管道在旋轉(zhuǎn)牽引機(jī)構(gòu)和管徑定型調(diào)整機(jī)構(gòu)的共同作用下螺旋向前運(yùn)動(dòng)，成型連續(xù)的管道。其中，管坯最初是由局部壓延機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)壓延輥驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，由螺旋牽引件與管道表面之間的螺紋傳動(dòng)而連續(xù)成型管道。
[0021]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果:
[0022]1、利用本聚合物管道噴流堆砌成型方法及裝置可成型大口徑聚合物管道。
[0023]2、相對(duì)于傳統(tǒng)的聚合物擠出成型，本聚合物管道噴流堆砌成型裝置不需要擠出模具，所成型大口徑管道的質(zhì)量可達(dá)到甚至優(yōu)于利用模具成型的管道。
[0024]3、利用本聚合物管道噴流堆砌成型方法及裝置成型管道時(shí)，埋入式噴嘴噴流聚合物熔體產(chǎn)生局部壓力，使先成型的管道與后成型的管道之間充分融合到一起，大大減少熔接痕的產(chǎn)生，故成型的聚合物管道力學(xué)性能比纏繞熔接成型的得到根本提高。
[0025]4、利用本聚合物管道噴流