专利名称：对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及复合管生产装置，特别涉及的是一种金属管如钢管、铝管的焊结成型与在其管的内外壁用聚合物挤出成型方式形成芯层管和外层管，利用粘结剂与金属管形成金属管与聚合物复合的复合管的生产装置。
背景技术：
金属带材，如钢带和铝带形成筒形管与聚合物形成复合管道有大量的技术报道和生产，金属带及形成的筒形管有很高的强度，但金属管道不耐腐蚀，因而长久以来人们为将耐腐蚀、减少流体输送摩擦系数的聚合物在金属管的内外壁进行复合而得到金属管与聚合物的复合管进行了不断的技术开发，专利申请号为02117105“钢塑复合管生产方法及设备”的技术方案(方案1)；专利申请号为00100702的青岛化工学院的对接焊铝塑管(方案2)；专利申请号为99801833的有德国搭接焊铝塑管(方案3)；专利申请号为200510020523的在孔网钢带焊接时对焊缝进行保护并将芯层管挤出模具置于金属管内腔成型芯层管(方案4)；史贞的专利申请号为99112221的有孔钢带成型为筒形管与外挤出模具及挤出机构连通，由外通过钢带孔洞挤入筒形管内壁形成复合管的装置(方案5)。这些方案都对复合管的生产提供了很好的实施办法，但也都存在一些不足方案1比较粗放的批露了金属管的焊接和成型，但未批露金属管是搭接焊还是对接焊，若是搭接焊成型的金属管，特别是较厚金属带成型搭焊接的管，管壁不圆，环应力承压能力不高，与聚合物复合后管口的连接因金属管不圆，连接密封性不好，不利于压力较高，管径尺寸精度要求较高的复合管生产。若是对接焊成型的金属管，对采用何种焊接技术来搭配才使焊缝平整，无氧化层产生，方便聚合物或粘结剂粘结并与之良好成型和牢固复合在一起，都没有具体的技术方案报道。方案1对于如何在焊接好的金属管内、外壁挤出成型和复合芯管和外层管，特别是芯管是先挤出管坯经冷却成型之后，才送入金属管内壁与之复合，还是将共挤出机构的模头在金属管还在成型为筒形管焊接缝尚未合拢时置入金属管内壁，还是采用其它的方法将模头置入金属管内，在其内壁挤出融熔状的管坯，并使之与金属管内壁贴合，融熔状管坯特别是壁厚直径较大的管坯，较易下坠和踏陷，不易与金属管内壁复合，在复合管冷却成型过程中，芯层管由于冷却收缩自然会缩小其外径而产生脱离金属管内壁的趋势和情形，这将严重影响复合管的质量，但方案1对这些关键的技术问题作何应对处理都没批露和报道。若芯层管采用的是先挤出管坯冷却成型后才送入金属管内壁与之复合，为了避开焊接缝的高温烫坏已成型的聚合物的管坯，此时焊接好的筒形金属管其内径是大于聚合物管坯外径的，若要使二者紧贴复合牢固，在金属管包覆聚合物之后一定需要有一套对金属管外径的压缩缩径和定径的机构来使二者紧贴复合在一起，但方案1对此也未作批露和报道，就其先挤出管坯冷却后才送入金属管内壁与之复合，还是将模头伸入金属管内腔挤出融熔状管坯与之复合，对于管径大小、金属管壁厚大小，也在技术方案上各有利弊，也要有更多的技术方案来弥补和完善。比如采用铝带并制造较小直径的复合管，就可以采用先挤出管坯冷却后才送入铝管内壁与之复合并缩径和定径的方法，如采用钢带并制造直径较大，承压力较高的复合管，就明显不能采用这种方法而需要考虑和完善并采用另一种方法。但总体来讲，采用前一种方法，生产装置较大型化，生产线长且较复杂，生产成本相对较高。
方案2.青岛化工学院的铝塑管的生产方法即是先挤出管坯经冷却成型之后才送入金属管内腔与之复合，其不足在前已详细述及。
方案3.专利申请号为99801833.德国搭接焊铝塑管的生产方法是采用搭接与之搭配的焊接技术是超声波焊，其管的缺陷如前述管壁不圆，环应力承压能力不高，与聚合物复合后管口的连接因金属管不圆，连接密封性不好，不利于压力较高，管径尺寸精度要求较高的复合管生产，不能生产直径大于φ63的、铝带厚度大于1.5mm的铝塑管，且生产的这种管的连接口因金属管的基本尺寸不准确，连接是不可靠的。由于受焊机能力的影响，以及内外层聚合物管成型方法的限制，该种方法的生产效率也即生产管线速度不够高，生产成本在管径大于φ50尺寸后较高不经济。
方案4.申请号为200510020523“钢塑复合管生产方法及装置”方案明显是针对孔网钢带与内外聚合物材料的复合生产，其特点是通过金属带材上已加工预留的孔洞，将其壁上的内外层的聚合物通过粘结剂和孔洞连为一体，这种管较好的解决了用热塑性管道连接件利用相互之间热熔或电热熔将管与管、管与管件连接为一体，并且是通过复合管外层聚合物层的热融熔连接，再通过金属管的孔洞将复合管的内层聚合物层连接为一体，增加连接强度和密封性能，但由于金属管上开有孔洞，在较高使用温度的情况下，允许工作压力要作40％~70％的折减，虽然采用的技术方案与本申请的技术方案基本相同，但本申请的技术方案是专门针对无孔洞的金属带材的对接焊成型的金属管与其内、外壁上的聚合物层复合而成的能承受更高压力、能承受更高使用温度的复合管，也即实际上与方案4以及方案5所生产的管道是不同的。
方案5，史贞申请的99112221“制造金属骨架塑料复合管的装置”专利，虽是对接焊方式生产筒形金属管，但其明显是针对有孔洞的金属带材的增强骨架的成型和生产，其聚合物只设计为单种材料，聚合物挤出复合机构是通过十字模头从金属管(增强骨架)外部通过其孔洞挤入金属管(增强骨架)内壁与之复合且包覆骨架的，复合是通过骨架的孔洞将挤在骨架上的内外层聚合物连续体连接在一起而形成复合管，在金属管(增强骨架)与聚合物复合的界面不存在粘结剂的粘结而实际聚合物与金属管(增强骨架)的复合是不牢固的，并不是真正的复合材料的管道。
实用新型内容本实用新型的目的是为了克服以上不足，提供一种能生产没有孔洞的金属管与聚合物复合的复合管的生产装置。
本实用新型的目的是这样来实现的本实用新型对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置，包括带材放送机构，金属管纵向卷曲成型机构或金属管螺旋成型机构，带材连接焊机构及储带机构，在金属管外壁的粘结剂挤出或喷涂机构，聚合物外层管挤出涂覆机构，复合管冷却定型机构，复合管牵引机构，复合管切割存放机构，由至少两台挤出机与具有至少两个聚合物流道的共挤出模头组成了复合管芯层管挤出机构，该机构的共挤出模头装配伸入到连续金属带材在纵向卷曲成型机构作用下卷曲成型的筒形金属管内腔或装配伸入到在螺旋卷绕成型机构作用下螺旋卷绕成型的筒形金属管内腔，金属管的成型机构和焊接机构都围绕金属管的焊接形式是对接焊而设计有专为对接焊而配置的高频焊机或氩弧焊机或激光焊机的对接焊焊接机构，芯层管挤出机构伸入到筒形金属管内腔的共挤出模头有粘结剂流道和压缩空气通道。
上述的对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置中，金属纵向卷曲成型机构由至少两个凹型轮组成的成型轮或呈喇叭口型的成型套和/或至少一对与金属管成型曲率相配合的凹凸成型轮组成。
上述的对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置中，在焊接点之前安装了至少两组由两个半圆环组成的、将金属带两边沿准确稳定对接合拢能不停机方便拆卸更换的成型定径套机构，成型定径套材料为尼龙或硬质合金。金属管穿过成型定径套时会对成型定径套表面产生磨损，磨损加大会对金属管定径和整形、焊缝整齐对接焊接产生不良影响，需在不停机生产情况下进行更换，而两组由两个半圆环组成的成型定径套机构就能起到相互交替工作、随时拆卸更换其中一组被磨损的成型定径套的作用。
上述的对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置中，螺旋卷绕成型机构是由平板夹送、推送机构和将带材推送入由至少三组外定径轮组成的成型定径机构组成。
上述的对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置中，有在金属管的内壁和/或外壁上用喷涂或静电喷涂或流化床喷涂方法涂装一层增加金属带材的抗腐蚀能力的环氧树脂机构。
上述的对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置中，有在已对接焊好的金属管外壁通过粘结剂挤出喷涂粘结剂粉末机构包括喷粉回收箱、喷粉枪。
上述的对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置中，在芯层管和外层管的模头中有粘结剂和聚合物挤出流道，两个流道在模头的出口端分别设置挤出口或在模头中合为一个流道后用一个共挤出口。在金属管内外表面挤出复合芯层管和外层管时，可将聚合物和粘结剂在模头中先复合为一体从模头末端同时挤出复合在金属管表面，也可先将粘结剂从模头中挤出复合在金属管表面后再将聚合物从模头另一个流道出口挤出复合在带有粘结剂层的金属管表面。
上述的对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置中，在连续金属带材对接焊呈筒形金属管之后，在挤出涂覆外层管之前，有对金属管定径和整形的定径套和/或至少两个凹型定径轮组成的定径机构。
上述的对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置中，在芯管挤出涂覆之前和在外层管挤出涂覆之前，筒形金属管周围有对其加热的加热机构，加热机构有电加热烘箱或红外线加热或高频加热机构。
上述的对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置中，在对接焊金属管时，从焊接起始点起在金属管壁内外有隋性保护气体充气保护机构。保护机构包括隋性保护气体充气管道和吹气口。
上述的对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置中，在有位于塑料管材壁外的至少一组磁性外环或钢环、位于塑料管材壁内相对于磁性外环或钢环的位置的至少一组磁性与磁性外环相反的磁性封气柱塞或钢柱塞气堵装置。塑料管材壁内外均安装磁性体(如果管材壁内安装S极磁性体，则管材壁外安装N极磁性体，以便通过两极相互吸附力将管材壁内安装的封气柱塞固定住位置)，可增大磁力，如果在管材壁内外圆周上均匀分布几组磁性体，可使管材壁内安装的封气柱塞悬浮并固定住位置，封气效果更好.将管材内的气体保持一定的压力，使尚未定型的管材在气压下紧贴金属管壁内表面，以满足管材内径尺寸精度高、表面光滑的要求。
上述的对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置，在金属管螺旋成型机构之后有在金属管外壁挤出粘结剂和聚合物外层二层共挤平模头，利用金属管旋转和向前运动，在金属管外部安装平模头，从平模头中挤出的粘结剂和聚合物熔融体直接覆盖到金属管表面，随着金属管螺旋运动，在金属管外表面包覆聚合物外层。
本实用新型生产装置解决了在对接焊金属管内外表面分别挤出复合粘结剂和聚合物层的技术方案，采用了多组定径组合机构，对接焊缝质量稳定可靠，在焊接处采用惰性气体保护装置将焊缝与外界空气隔离开，使聚合物连续体通过粘结剂与金属管复合为金属管塑料复合管。本实用新型装置中利用吹气和磁性封气柱塞气堵装置，使内层管紧贴金属管，使复合管的长期可靠性能提高，并可方便地用熔融连接方式与塑料管件热熔连接或电热熔连接，增强了管道连接性能。该复合管内外层塑料与金属管牢固复合，特别是管道断面金属界面与聚合物连续体之间粘接牢固，承压能力高，防腐蚀能力强，使用范围广。
图1为用本实用新型生产装置生产的5层管结构示意图。
图2为用本实用新型生产装置生产的5层管另一结构示意图。
图3为用本实用新型生产装置生产的5层管另一结构示意图。
图4为用本实用新型生产装置生产的7层管结构示意图。
图5为本实用新型生产装置结构示意图。
图6为图5的俯视示意图。
图7为内、外层挤出装置放大图。
图8为本实用新型金属管外喷涂粘结剂粉末装置图。
图9为本实用新型有两个流道的芯层管挤出模头结构示意图。
图10为本实用新型抽真空装置示意图。
图11为本实用新型中半圆环与调节机构示意图。
图12为图11中A-A示意图。
图13为有钢带螺旋卷绕机构的本实用新型装置示意图。
具体实施方式
实施例1图1-图7给出了本实用新型实施例1图。图1为用本实用新型生产装置生产出的5层钢塑复合管结构示意图，其由内向外分别为内层聚乙烯1、内层粘结剂层2、筒形金属管——钢管3、外层粘结剂层4、外层聚乙烯5，钢管3有对接焊缝6。也可如图2所示内层采用交联聚乙烯内层7。也可如图3所示内层采用共聚聚丙烯内层8。还可如图4所示，内层采用交联聚乙烯内层7，同时在钢管内外表面均增加了隔氧防腐环氧树脂层9。
参见图5、图6，按复合管成型工艺先后次序设置有钢带10的放卷机11、钢带续接对接焊机构12、芯层管挤出机13、粘结剂挤出机14、筒形孔网钢骨架成型机构15、芯层管与芯层管表面粘结剂共挤出模头16、筒形钢骨架焊接机构17、焊嘴18、充入焊缝保护装置19中的惰性气体20(见图7)、已焊接成型的筒形钢骨架3、筒形钢骨架加热器21、内表面带有粘结剂层的外层管的共挤出模头22、外层管挤出机23、外层粘结剂挤出机24、复合管材冷却定径箱25、复合管材喷淋冷却水箱26、复合管材牵引机27、切割机28、堆管架29。
参见图5、图6、图7，钢带10经焊嘴18在焊接点30处对接焊接成型为筒形钢骨架3，紧靠焊接点30的焊缝保护装置19中有罩在焊缝上面的上隔离罩31和托在焊缝下面的下隔离罩32，惰性气体20从上隔离罩31允入，经滤网42(见图8)过滤后覆盖在刚对接焊接完毕正处在高温状态的焊缝上表面，并通过钢骨架3上的孔口进入焊缝的内表面，在下隔离罩32的隔离下，惰性气体20同时覆盖在焊缝内表面，这样使焊接后仍处于高温状态的焊缝的内外表面与外界用惰性气体空气隔离开，以防止焊缝的内外表面产生氧化层，使在后面挤出复合或喷涂或覆盖在金属骨架内外表面以及孔洞中的粘结剂层能与金属骨架表面特别是在焊缝处直接结合，内外层聚合物连续体与金属骨架表面通过粘结剂层与金属骨架相互之间牢固地复合在一起，防止了粘结剂层与金属骨架之间因有一层氧化层而相互容易脱层。在图7中。有与芯层管与芯层管表面粘结剂共挤出模头16相连的伸入已焊接成型的筒形金属骨架3内的共挤出模头头部33，芯层管34与芯层管表面粘结剂层35通过共挤出模头头部33中的共挤出流道36，同时挤出覆盖在金属骨架内表面，在磁堵装置39中的内磁堵气柱塞37、外磁环37和充气管42作用下，紧贴在金属骨架内表面，经内表面带有粘结剂层40的外层管41的共挤出模头22、外层管挤出机23、外层粘结剂挤出机24将外层管挤出复合在金属骨架外表面，经冷却定径、牵引、切割后生产出内外层聚合物连续体与金属骨架表面通过粘结剂层与金属骨架相互之间牢固地复合在一起的钢板或孔网钢板增强复合塑料管材。
实施例2图5、图6、图8给出了本实用新型实施例2图。本实施例2基本与实施例1同。不同处是如图8所示筒形金属骨架内外表面的粘结剂层35是通过在金属筒形骨架外周设置的静电喷粉装置43将粘结剂粉末44通过筒形骨架3上的孔口45覆盖在筒形金属骨架内外表面形成的，静电发生器46使带静电的粘结剂粉末44更均匀更牢固地附着在金属骨架内外表面，静电喷粉装置43后设置有筒形骨架加热器21，可以增加粘结剂的厚度使粘结剂更佳熔融包覆骨架，同时可以增加骨架的预热能力，更好的在骨架内外层形成聚合物连续体并与粘结剂和骨架粘结或复合更牢。伸入已焊接成型的筒形金属骨架内的只有芯层管流道的模头头部33挤出芯层管，复合在已喷涂粘结剂粉末44的金属骨架内外表面。
实施例3图5、图6、图9给出了本实用新型实施例3图。本实施例3基本与实施例1同。不同处是如图6所示伸入已焊接成型的筒形金属骨架3内的挤出模头头部48中分别有芯层管34挤出流道50和粘结剂层35挤出流道49，在修光环51(或刮板)作用下将先挤出的粘结剂层35紧贴在金属骨架内表面，在其后再挤出芯层管34，在内定径棒47(或堵塞)作用下，将芯层管34通过粘结剂层35复合在金属骨架内表面。采用分步方法先在金属骨架内表面单独挤出粘结剂层，再在粘结剂层上面挤出芯层管，有利于分别单独调整粘结剂层和芯层管壁厚和用量，有利于粘结剂层单独挤出时利用模头上的刮板(修光环)使粘结剂挤入和填充入骨架的孔洞中，更好地与外层管或外层管的粘结剂层复合。
实施例4图5、图6、图10给出了本实用新型实施例4图。本实施例4基本与实施例1同。不同处是如图10所示在内表面共挤出芯层管34与芯层管表面粘结剂层35的筒形钢骨架的外表面设置有抽真空装置52，通过钢骨架3上的孔口45将带粘结剂层35的芯层管34紧贴在金属骨架内表面。
实施例5图5、图6、图11、图12给出了本实用新型实施例5图。本实施例5基本与实施例1同。不同处是如图11、12所示在对接焊接点30之前安装了两组由两个半圆环54组成的、将金属带两边沿准确稳定对接合拢能不停机方便拆卸更换的成型定径套机构53，成型定径套材料为尼龙或硬质合金。金属管穿过成型定径套时会对成型定径套表面产生磨损，磨损加大会对金属管定径和整形、焊缝整齐对接焊接产生不良影响，需在不停机生产情况下进行更换，而两组由两个半圆环组成的成型定径套机构就能起到相互交替工作、随时拆卸更换其中一组被磨损的成型定径套的作用，当其中一组成型定径套磨损后，通过安装在机架55上的一组调节机构56将另一组成型定径套压在金属管上起成型定径作用，通过安装在机架55上的另一组调节机构56将磨损后的一组成型定径套退出更换以备后用。
实施例6图13给出了本实用新型实施例6装置图。本实施例6装置基本与实施例1装置同。不同处是采用了钢带螺旋卷绕机57。
上述各实施例是对本实用新型的上述内容作进一步的说明，但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于上述实施例。凡基于上述内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。
权利要求1.对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置，包括带材放送机构，金属管纵向卷曲成型机构或金属管螺旋成型机构，带材连接焊机构及储带机构，在金属管外壁的粘结剂挤出或喷涂机构，聚合物外层管挤出涂覆机构，复合管冷却定型机构，复合管牵引机构，复合管切割存放机构，其特征在于有由至少两台挤出机与具有至少两个聚合物流道的共挤出模头组成了复合管芯层管挤出机构，该机构的共挤出模头装配伸入到连续金属带材在纵向卷曲成型机构作用下卷曲成型的筒形金属管内腔或装配伸入到在螺旋卷绕成型机构作用下螺旋卷绕成型的筒形金属管内腔，金属管的成型机构和焊接机构都围绕金属管的焊接形式是对接焊而设计有专为对接焊而配置的高频焊机或氩弧焊机或激光焊机的对接焊焊接机构，芯层管挤出机构伸入到筒形金属管内腔的共挤出模头有粘结剂流道和压缩空气通道。
2.如权利要求1所述的对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置，其特征在于金属纵向卷曲成型机构由至少两个凹型轮组成的成型轮或呈喇叭口型的成型套和/或至少一对与金属管成型曲率相配合的凹凸成型轮组成。
3.如权利要求1所述的对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置，其特征在于在焊接点之前安装了至少一组由两个半圆环组成的、将金属带两边沿准确稳定对接合拢能不停机方便拆卸更换的成型定径套机构。
4.如权利要求1所述的对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置，其特征在于螺旋卷绕成型机构是由平板夹送、推送机构和将带材推送入由至少三组外定径轮组成的成型定径机构组成。
5.如权利要求1所述的对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置，其特征在于有在金属管的内壁和/或外壁上用喷涂或静电喷涂或流化床喷涂方法涂装一层增加金属带材的抗腐蚀能力的环氧树脂机构。
6.如权利要求1所述的对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置，其特征在于有在已对接焊好的金属管外壁通过粘结剂挤出或喷涂机构挤出涂覆粘结剂或喷涂粘结剂粉末机构。
7.如权利要求1所述的对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置，其特征在于在芯层管和外层管的模头中有粘结剂和聚合物挤出流道，两个流道在模头的出口端分别设置挤出口或在模头中合为一个流道后用一个共挤出口。
8.如权利要求1所述的对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置，其特征在于在连续金属带材对接焊呈筒形金属管之后，在挤出涂覆外层管之前，有对金属管定径和整形的定径套和/或至少两个凹型定径轮组成的定径机构。
9.如权利要求1所述的对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置，其特征在于在芯管挤出涂覆之前和在外层管挤出涂覆之前，筒形金属管周围有对其加热的加热机构。
10.如权利要求1所述的对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置，其特征在于在对接焊金属管时，从焊接起始点起在金属管壁内外有隋性保护气体充气保护机构。
11.如权利要求1所述的对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置，其特征在于在有位于塑料管材壁外的至少一组磁性外环或钢环、位于塑料管材壁内相对于磁性外环或钢环的位置的至少一组磁性与磁性外环相反的磁性封气柱塞或钢柱塞气堵装置。
12.如权利要求1所述的对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置，其特征在于在金属管螺旋成型机构之后有在金属管外壁挤出粘结剂和聚合物外层二层共挤平模头。
专利摘要本实用新型提供了一种对接焊金属管与聚合物复合的复合管生产装置，包括带材放送机构，金属管纵向卷曲成型机构或金属管螺旋成型机构，带材连接焊机构及储带机构，粘结剂挤出或喷涂机构，聚合物外层管挤出涂覆机构，复合管冷却定型机构等，其特征是有由至少两台挤出机与具有至少两个聚合物流道的共挤出模头组成了复合管芯层管挤出机构，该机构的共挤出模头装配伸入到连续金属带材纵向卷曲成型机构或螺旋卷绕成型机构作用下卷曲或螺旋卷绕成型的筒形金属管内腔，金属管的成型机构和焊接机构都围绕金属管的对接焊形式而配置的高频焊机或氩弧焊机或激光焊机的对接焊焊接机构，芯层管挤出机构伸入到筒形金属管内腔的共挤出模头有粘结剂流道和压缩空气通道。
文档编号B29C47/88GK2855719SQ20052003605
公开日2007年1月10日 申请日期2005年11月10日 优先权日2005年11月10日
发明者甘国工 申请人:甘国工