专利名称：钢丝缠绕增强塑料复合管的钢丝牵引装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种复合管生产加工装置，用于钢丝缠绕增强塑料复合管(以下简称PSP)的生产。所涉及的复合管为多层复合结构，一般内层为塑料，中间层为钢丝增强层，外层也为塑料。
背景技术：
钢丝缠绕增强塑料复合管采用缠绕工艺进行生产。在复合管生产线上，由挤出机连续挤出成型得到复合管塑料芯管，然后采用缠绕机将钢丝缠绕在持续挤出的芯管上，最后采用涂敷工艺分别将胶粘剂和高密度聚乙烯包覆在缠绕了钢丝的芯管上。该生产过程稳定、效率高、经济、通用性好，工艺过程的调节和自动化容易，因而产品的质量也比较好。PSP主要的生产制造环节包括芯管挤出一真空定型冷却一缠绕内层钢丝一加热—缠绕外层钢丝一加热一涂敷胶粘剂一涂敷外层塑料一切割成型。其中钢丝缠绕是整个生产制造工艺中最复杂的一环。PSP的缠绕钢丝环节即是将钢丝错绕至HDPE芯管并使钢丝与芯管粘合完好的过程。HDPE芯管在挤出后被牵引至钢丝缠绕机内。钢丝缠绕机的主体是一个环形转盘，在环形转盘整个圆周方向均匀排布了若干圆柱状钢丝缠绕盘，每个钢丝缠绕盘上都盘绕着一根长度极长的钢丝，一台钢丝缠绕机上缠绕盘的数量等于PSP内层(或外层)钢丝的根数。钢丝缠绕机的环形转盘及其上的若干钢丝缠绕盘与HDPE芯管共轴。在生产过程中，HDPE芯管将从钢丝缠绕机的环形转盘中心穿过，同时环形转盘上的钢丝将被牵引至芯管外壁上。由于PSP有内、外层两层钢丝，因此在生产过程中，HDPE芯管会穿过两台钢丝缠绕机。缠绕机的工作分为两个阶段，起始阶段与稳定阶段。缠绕内层钢丝时，在起始阶段，钢丝被牵拉至芯管后，随着芯管不断挤出，钢丝沿轴向平行铺设于芯管外壁上。钢丝缠绕过程中，操作人员将过塑钢丝铺设于芯管外壁上，之后通过加热使过塑钢丝的热熔胶层熔融，则过塑钢丝紧贴并粘合于芯管外壁面，之后开始运转钢丝缠绕机，使大转盘旋转。此时铺设于芯管外壁的钢丝由原先的平行轴向铺设变化为螺旋网格铺设。当钢丝网格的螺旋角度达到工艺要求时，钢丝缠绕机即进入稳定工作阶段。外层钢丝的螺旋缠绕过程同内层钢丝相近，在外层钢丝螺旋缠绕成型后，即内外两层钢丝缠绕网格成型后，涂敷热熔胶使外层钢丝定型，缠绕钢丝工艺环节结束。PSP的上述缠绕钢丝环节中各工艺已经相对成熟，但是对于在钢丝缠绕起始阶段中如何将缠绕盘上的钢丝端头便捷高效地牵拉于芯管上这个问题，仍然欠缺合适的工艺或装置，目前在钢丝初次牵引至芯管外壁时，主要采用人工方法。而由于缺少合适的工艺或装置来牵引钢丝，人工牵引会导致各钢丝中预紧力不足，钢丝多发生弯曲、松动，钢丝间隔分布不均、固定不牢，最终引起芯管上的钢丝缠绕网格分布不均，导致生产线启动之后相当长一段时期的管材性能极不稳定，这些管材或被作为正常管材使用，给生产应用带来安全隐患，或被切割、扔弃，造成大量生产原料的浪费。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是，设计一种PSP钢丝牵引装置，结合现有的PSP钢丝缠绕工艺，帮助钢丝缠绕装置高效、便捷地将钢丝牵拉、铺设于芯管上。为了解决技术问题，本实用新型的解决方案是提供一种用于加工钢丝缠绕增强塑料复合管的钢丝牵引装置，是由内层钢丝缠绕机和外层钢丝缠绕机相配合的钢丝牵引装置；该钢丝牵引装置包括内层钢丝牵引装置和外层钢丝牵引装置两部分；其中，内层钢丝牵引装置的主体呈圆环状，其两个圆环面大小不同；较大的圆环面A面背向内层钢丝缠绕机，其外径小于所装配PSP芯管的外径，以使引出的钢丝能贴合于PSP芯管的外壁面；较小的圆环面B面的外径等于所装配PSP芯管的内径，以使其能沿轴向嵌入芯管管口 ；与此相应，该装置径向的外表面呈现为直径不同的两段圆柱面，其中与圆环面A面对应的为圆柱面C面，而用于嵌入芯管管口的为圆柱面D面；在圆环面B面上环状均 匀排布若干个带内螺纹的直筒，直筒上设有径向的用于穿过钢丝的通孔，直筒配有用于压紧钢丝防止其滑移的螺栓；每个直筒均对应设置一条钢丝引导槽，钢丝引导槽连续布置在牵引装置的内表面、圆环面A面与圆柱面C面上；其中，内表面和圆柱面C面上的钢丝引导槽相互平行，圆环面A面上的钢丝引导槽均指向圆环面的圆心；外层钢丝牵引装置的主体也呈圆环状，其两个圆环面大小不同；其中，较大的圆环面E面背向外层钢丝缠绕机，其外径值等于所述内层钢丝牵引装置的圆环面A面的外径；较小的圆环面F面的外径等于内层钢丝牵引装置的圆环状主体的内径，以使其能沿轴向嵌入其中；与此相应，该装置径向的外表面呈现为直径不同的两段圆柱面，其中用于嵌入内层钢丝牵引装置的为圆柱面H面，而与圆环面E面对应的为圆柱面I面；在圆环面E面上环状均匀排布若干个带内螺纹的直筒，直筒上设有径向的用于穿过钢丝的通孔，直筒配有用于压紧钢丝防止其滑移的螺栓；所述圆柱面I面上设有一个同圆心的挡圈，挡圈的外缘伸出于圆环面E面之外；在挡圈的环形表面上还设有与圆环面E面上的直筒数量对应的钢丝引导槽，且各钢丝引导槽相互平行。作为一种改进，所述钢丝引导槽的截面为圆弧形，其曲率半径大于钢丝直径。作为一种改进，当所使用的螺栓直径较大使得无法将所有螺栓排布于圆环面B面或圆环面E面上沿圆周方向的一圈内时，将螺栓间隔均匀地交错排列成两圈或更多圈；令螺栓直径为队，螺栓数量为M，带内螺纹的直筒的直径为Dm，则当MXD^ Dm时，螺栓能够排布在一圈之内^MXDJjiDm,则需要排布数圈。作为一种改进，圆环面B面上均匀排布的螺栓数量为M，钢丝引导槽数量为N，M与N的值等于内层钢丝根数N1 ;外层钢丝根数与内层钢丝根数、外层钢丝牵引装置的螺栓数目与钢丝引导槽数目也与内层钢丝牵引装置的相同。作为一种改进，内层钢丝牵引装置与外层钢丝牵引装置相配合时，两者外侧圆柱面上的钢丝引导槽同轴而不共线，以防止内、外层钢丝相互扰动。与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于本实用新型提出的钢丝牵引装置可以便捷而高效地将钢丝端头牵拉于芯管上，并使钢丝预紧力充足，保持长直状态而沿轴向平行铺设于芯管上，为获得性能优良、稳定的管材提供了技术支持。
图1为内层钢丝牵引装置的主体结构图；图2为内层钢丝牵引装置的正视图；图3为内层钢丝牵引装置的右视图；图4为内层钢丝牵引装置的后视图；图5为内层钢丝牵引装置与芯管的装配示意图；图6为复合管生产线上内层钢丝牵引装置的装配示意图；图7为内层钢丝牵引装置紧固螺栓的结构示意图；图8为内层钢丝牵引装置紧固螺栓的右视图；图9为外层钢丝牵引装置的主体结构图；图10为外层钢丝牵引装置的正视图；图11为外层钢丝牵引装置的右视图；图12为外层钢丝牵引装置的右视图局部放大图；图13为内、外层钢丝牵引装置与芯管的装配示意图；图14为外层钢丝牵引装置紧固螺栓的结构示意图；图15为内层钢丝牵引装置紧固螺栓的右视图；图16为复合管生产线上内、外层钢丝牵引装置的装配示意图；图17为内层钢丝牵引装置紧固螺栓分布示意图；图18为外层钢丝牵引装置紧固螺栓分布示意图。图中的各附图标记图3附图标记1.圆环面A面；2.圆环面B面；3.圆柱面C面；4.圆柱面D面；5.螺栓；图6附图标记6.内层钢丝牵引装置；7.钢丝；8.内层钢丝缠绕装置；9.螺栓；图7附图标记10.钢丝引导槽；11.通孔；12.螺栓；Al.通孔一端；B1.通孔
另一端;图9附图标记13.挡圈；14.螺栓；图11附图标记15.圆环面E面；16.圆环面F面；17. G面；18.圆柱面H面；19.圆柱面I面；图12附图标记17. G面；图14附图标记20.螺栓；21.通孔；22.钢丝引导槽；A2.通孔一端；B2.通孔
另一端;图15附图标记13.挡圈；图16附图标记24.外层钢丝牵引装置；25.螺栓；26.内层钢丝；27.外层钢丝缠绕装置；28.外层钢丝；29.螺栓。
具体实施方式
本实用新型采用的技术方案是[0047]设计一种PSP钢丝牵引装置，该装置可以便捷地将待缠绕的若干钢丝端头固定住，并能保证牵引过程中每根钢丝处于长直状态，各钢丝之间间隔分布均匀，避免发生弯曲松动。钢丝牵引装置分为内层钢丝牵引装置6与外层钢丝牵引装置24两部分。内层钢丝牵引装置6的示意图如图1-6所示。在PSP生产线上，芯管挤出到达钢丝缠绕机之前，先将内层钢丝26的端头沿圆周方向间隔均匀地固定在内层钢丝牵引装置6上，之后将内层钢丝牵引装置6放置于钢丝缠绕盘环形转盘的中心处，待芯管从环形转盘中心穿过时，内层钢丝牵引装置6会嵌在芯管管口，从而内层钢丝牵引装置6将随芯管向前运动，同时钢丝牵引装置的移动使得钢丝7从钢丝缠绕盘上被拉伸解缠，钢丝在钢丝缠绕装置的引导下，沿芯管轴向平行铺设于芯管外壁上。内层钢丝牵引装置6嵌入芯管后将随芯管一起向前移动，直到芯管被切割成型时可取下牵引装置以便再次使用。内层钢丝牵引装置6的主体结构如图1-4所示，该装置有圆环面A面I与圆环面B面2，两面的内径相同，外径不同。圆环面A面I的外径较大，其值略小于所装配PSP芯管的外径，以使牵引装置上引出的钢丝能贴合于芯管外壁面；圆环面B面2的外径等于所装配 PSP芯管的内径，以使内层钢丝牵引装置6在工作时能沿轴向顺利嵌入芯管管口。内层钢丝 牵引装置6的外表面为直径不同的两段圆柱面，其中直径较大的圆柱面为圆柱面C面3，直径较小的圆柱面为圆柱面D面4。在内层钢丝牵引装置6的圆环面B面2，均匀排布了若干螺栓5。螺栓5的结构如图7-8所示，螺栓12与带内螺纹直筒相连接，在直筒底端开有径向的用于穿过钢丝的通孔11，通孔11直径(通孔半径设为rx)大于钢丝7直径，钢丝7穿过通孔11，留在直筒内的一段钢丝7被螺栓12压紧，以此防止钢丝7滑移。直筒上通孔11的中心线与圆环表面钢丝引导槽10的中心线共面。钢丝7穿过通孔的方式是从通孔一端Al穿入、通孔另一端BI穿出，之后拧紧螺栓12使螺栓12压紧钢丝7。钢丝7从通孔另一端BI孔穿出后，沿着内层钢丝牵引装置6的内表面、圆环面A面I与圆柱面C面3的钢丝引导槽11通向钢丝缠绕机上的钢丝缠绕盘，如图7。牵引装置钢丝引导槽11分布于牵引装置内侧面、圆环面A面I与圆柱面C面3，三段钢丝引导槽11相互垂直且相通，圆环面A面I的钢丝引导槽11指向圆环圆心。钢丝引导槽11的截面为圆弧形，其曲率半径应大于钢丝7直径，曲率半径设为圆环面B面2上均匀排布的螺栓5数量为M，钢丝引导槽11数量为N，M与N的值等于内层钢丝数K。即一个螺栓固定一根钢丝7，每根钢丝7由一条钢丝引导槽11引导，以使钢丝7在牵引过程中保持长直状态，避免钢丝7之间发生扰动。一般螺栓5沿圆环面B面2的圆周方向均匀排布一圈，但当所需螺栓5直径较大，一圈内无法将所有螺栓5排布完全时，可将螺栓5间隔均匀地交错排列成两圈或更多圈。令螺栓5直径为，预制螺栓孔圆心构成的圆形直径为DM，则当N1XDJ Ji Dm时，螺栓5可以排布在一圈之内；当N1XD^ Ji Dm,则需要排布数圈。外层钢丝牵引装置24与内层钢丝牵引装置6结构相近，其结构示意图如图9-11所示，装置外径有两个大小不同的值，内径值沿轴向处处相等。图11中外径较大的圆环面为圆环面E面15，其外径值等于所装配内层钢丝牵引装置6大直径圆环的外径；外径较小的圆环面为圆环面F面16，外径等于内层钢丝牵引装置6的内径，以使外层钢丝牵引装置24可嵌入内层钢丝牵引装置6，如图16所示。与内层钢丝牵引装置6不同的是，外层钢丝牵引装置24在外壁面上有一个挡圈13，在挡圈13上分布有钢丝引导槽，用以约束、引导钢丝，挡圈13中与螺栓14靠近的端面为前端面，挡圈13的后端面设为G面17。外层钢丝牵引装置24的外表面同样是两段直径不同的圆柱面，直径较小的圆柱面为圆柱面H面18，直径较大的圆柱面为圆柱面I面19，如图11所示。PSP芯管挤出的过程中，在芯管穿过外层钢丝缠绕装置27的中心之前，预先将钢丝固定于外层钢丝牵引装置24上，同样地，钢丝被螺栓14固定。将固定好钢丝的外层钢丝牵引装置24安放于外层钢丝缠绕装置27的轴心处，当芯管穿过外层钢丝缠绕机时，外层钢丝牵引装置24将嵌入芯管管口的内层钢丝牵引装置6。外层钢丝牵引装置24的螺栓14均匀分布于圆环面E面15，其结构示意图如图14-15所示。该螺栓结构与内层钢丝牵引装置螺栓相同，与螺栓20相配合的直筒底端开有通孔21，钢丝从通孔另一端B2穿入、通孔一端A2孔穿出，在直筒内的钢丝段被螺栓14压紧，钢丝经过挡圈横截面与外表面的钢丝引导槽，一直连通至外层钢丝缠绕装置27的钢丝缠绕盘上，如图16所示。钢丝引导槽的截面为圆弧形，其曲率半径应大于钢丝直径，曲率半径设为rd。如图12所示，令螺栓通孔中心线至G面的距离为L3，挡圈13前端面至后端面G面的距离为L4，为使PSP生产过程中牵引的钢丝能顺利进入钢丝引导槽，并在芯管挤出过程中使钢丝始宗在钢丝引导槽内，应使L4-rd>L3-rx。一般外层钢丝28根数与内层钢丝26根数相同，因此外层钢丝牵引装置24的螺栓数目与钢丝引导槽数目也与内层钢丝牵引装置6的相同。同样的，当外层钢丝牵引装置24的螺栓数目过多或螺栓直径较大而无法排列为一圈时，也可将螺栓交错排列为数圈。内层钢丝牵引装置6与外层钢丝牵引装置24相配合时，两者外表面上的钢丝引导槽应同轴而不共线，以防止内、外层钢丝相互扰动。
下面以DN200 PNl. 6的PSP为例进行分析，说明该实用新型专利的具体实施方式
。DN200 PNl. 6的PSP，其相关尺寸如表I所示表I芯管相关尺寸
权利要求1.一种用于加工钢丝缠绕增强塑料复合管的钢丝牵引装置，是由内层钢丝缠绕机和外层钢丝缠绕机相配合的钢丝牵引装置；其特征在于，该钢丝牵引装置包括内层钢丝牵引装置和外层钢丝牵引装置两部分； 其中，内层钢丝牵引装置的主体呈圆环状，其两个圆环面大小不同；较大的圆环面A面背向内层钢丝缠绕机，其外径小于所装配PSP芯管的外径，以使弓I出的钢丝能贴合于PSP芯管的外壁面；较小的圆环面B面的外径等于所装配PSP芯管的内径，以使其能沿轴向嵌入芯管管口 ；与此相应，该装置径向的外表面呈现为直径不同的两段圆柱面，其中与圆环面A面对应的为圆柱面C面，而用于嵌入芯管管口的为圆柱面D面；在圆环面B面上环状均匀排布若干个带内螺纹的直筒，直筒上设有径向的用于穿过钢丝的通孔，直筒配有用于压紧钢丝防止其滑移的螺栓；每个直筒均对应设置一条钢丝引导槽，钢丝引导槽连续布置在牵引装置的内表面、圆环面A面与圆柱面C面上；其中，内表面和圆柱面C面上的钢丝引导槽相互平行，圆环面A面上的钢丝引导槽均指向圆环面的圆心； 外层钢丝牵引装置的主体也呈圆环状，其两个圆环面大小不同；其中，较大的圆环面E面背向外层钢丝缠绕机，其外径值等于所述内层钢丝牵引装置的圆环面A面的外径；较小的圆环面F面的外径等于内层钢丝牵引装置的圆环状主体的内径，以使其能沿轴向嵌入其中；与此相应，该装置径向的外表面呈现为直径不同的两段圆柱面，其中用于嵌入内层钢丝牵引装置的为圆柱面H面，而与圆环面E面对应的为圆柱面I面；在圆环面E面上环状均匀排布若干个带内螺纹的直筒，直筒上设有径向的用于穿过钢丝的通孔，直筒配有用于压紧钢丝防止其滑移的螺栓；所述圆柱面I面上环设有一个同圆心的挡圈，挡圈的外缘伸出于圆环面E面之外；在挡圈的环形表面上还设有与圆环面E面上的直筒数量对应的钢丝引导槽，且各钢丝引导槽相互平行。
2.根据权利要求1所述的钢丝牵引装置，其特征在于，所述钢丝引导槽的截面为圆弧形，其曲率半径大于钢丝直径。
3.根据权利要求1所述的钢丝牵引装置，其特征在于，当所使用的螺栓直径较大使得无法将所有螺栓排布于圆环面B面或圆环面E面上沿圆周方向的一圈内时，将螺栓间隔均匀地交错排列成两圈或更多圈；令螺栓直径为^，螺栓数量为M，带内螺纹的直筒的直径为Dm，则当MXDl< Dm时，螺栓能够排布在一圈之内；当MXDl < DM，则需要排布数圈。
4.根据权利要求1所述的钢丝牵引装置，其特征在于，圆环面B面上均匀排布的螺栓数量为M，钢丝引导槽数量为N，M与N的值等于内层钢丝根数N1 ;外层钢丝根数与内层钢丝根数、外层钢丝牵引装置的螺栓数目与钢丝引导槽数目也与内层钢丝牵引装置的相同。
5.根据权利要求1所述的钢丝牵引装置，其特征在于，内层钢丝牵引装置与外层钢丝牵引装置相配合时，两者外侧圆柱面上的钢丝引导槽同轴而不共线，以防止内、外层钢丝相互扰动。
专利摘要本实用新型涉及复合管生产加工装置，旨在提供一种钢丝缠绕增强塑料复合管的钢丝牵引装置。该装置是由内层钢丝缠绕机和外层钢丝缠绕机相配合的钢丝牵引装置；包括内层钢丝牵引装置和外层钢丝牵引装置两部分，其主体均呈圆环状且两个圆环面大小不同。前者能嵌入所装配PSP芯管的内径，后者则用于前者。该装置可以便捷而高效地将钢丝端头牵拉于芯管上，并使钢丝预紧力充足，保持长直状态而沿轴向平行铺设于芯管上，为获得性能优良、稳定的管材提供了技术支持。
文档编号B21F23/00GK202845661SQ20122052477
公开日2013年4月3日 申请日期2012年10月12日 优先权日2012年10月12日
发明者郑津洋, 师俊, 施建峰, 高继轩, 侯东圣 申请人:浙江大学