一种内外带覆层的无缝铝管连续成型设备及其生产方法与流程

本发明涉及机械设备技术领域，尤其是涉及一种生产无缝铝管的设备及使用该设备生产无缝铝管的方法。

背景技术：

金属管道在现今作为输送气体、液体的部件，无论是在民用还是工业和商业都得到了越来越广泛的应用。而铝管因其重量轻、较好的抗氧化性、较好的综合强度更是得到了更多的应用。铝管的生产方式很多，最早采用铸造，但铸造的铝管其局限性较大，比如长度限制，材料因致密性和均匀性不佳其性能不好特别是综合强度差，对一些有长度要求、安全性能要求高尤其是一些腐蚀性气体液体输送的领域如天然气输送就满足不了要求而被淘汰。基于此，人们采用焊接铝带成铝管，并且在铝管外挤塑或喷塑一层塑料层(我们日常见的日丰管)，这样的管子可以做成卷材从而解决长度问题，又由于铝带材料的均匀性而保证了管子的综合强度，又因为外层覆有覆层而解决了焊接处焊缝或铝带其它地方有缺陷导致泄漏，外层覆层还具有较强的抗氧化和抗腐蚀的性能，所以如日丰管的此种焊接铝管外套塑料层的管子就广泛用于水管、电线穿线管。但此种铝管也有其局限性，如有些场合会使用此类铝管输送天然气等腐蚀性气体或液体，这类气体液体在输送时均是高压，而承载这些高压的管子主要是依靠铝管的强度，若是长时间输送，铝管尤其是焊缝处会被腐蚀穿孔，这就造成了严重的安全隐患；为此，人们又采用了无缝铝管外套塑料覆层的方式以解决上述隐患，但还是解决不了内层铝管被长期腐蚀而造成管子强度不够产生的严重安全隐患，另外现有的无缝铝管也满足不了较长长度的需求。

技术实现要素：

(一)需要解决的技术问题

本发明主要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种有较高强度、适用于抗腐蚀性能要求高且适合有不同长度要求的液体气体输送的无缝铝管的生产设备，同时也提供其对应的生产方法。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种内外带覆层的无缝铝管连续成型设备，具有机架，机架上设置有铝管成型装置和外覆层成型装置，其特征在于：机架上在铝管成型装置与外覆层成型装置间还设置有内覆层成型装置，

所述的铝管成型装置包括挤压轮、挤压导模和铝管导出模，挤压导模设置有可由挤压轮将铝杆挤入的铝杆导入孔，挤压导模与铝管导出模间形成有与铝杆导入孔相通的模腔，在模腔的底部一侧具有由挤压导模与铝管导出模间的间隙形成的成管腔，成管腔的外侧形成铝管导出孔。

本发明中成管腔可采用圆环状，这样成型的无缝铝管即为圆管，当然若是有特殊需求的无缝铝管，比如截面为方形的方管，那只要改变挤压导模和铝管导出模的形状，使两者在其之间形成的模腔的底部的间隙成为方型环状的成管腔即可，无缝铝管需要其它形状截面的也只要相应改变成管腔的截面形状；另外，如果是出于成本等原因，铝杆可用铝锭代替，只不过铝锭在送料时也即在送料至挤压轮挤压进入铝杆导入孔(此时应称为铝锭导入孔)进而进入模腔时，需要对相应的装置稍作修改，不过此种修改应该是本领域普通技术人员容易想到的，在此就不作详细解释了，当然也可不作多少修改，而改为人工送料，在现今生产环境不可取，因为人工送料不仅费时费力，还不安全。当然如果用铝锭代替铝杆，因铝锭没有铝杆因生产而具备了材料致密性和均匀性等综合材料性能优点，生产出的无缝铝管的综合性能也会大打折扣，除了成本低些，没有什么优势，所以不建议采用。

所述的内覆层成型装置包括一设置在挤压导模和铝管导出模中部空腔内的喷塑管，喷塑管内部中空形成覆层材料通道，喷塑管靠近成管腔的一侧设置有喷塑头，喷塑头设置有与覆层材料通道相通并处于铝管导出孔外部的喷塑孔；喷塑孔在无缝铝管成型后从成管腔的铝管导出孔伸展出来时喷出内覆层材料，在无缝铝管的内壁沉积并涂覆上无缝铝管的内覆层。内覆层材料的品种根据当前无缝铝管的应用环境选择，这种材料的选择是本领域普通技术人员的惯常手段，所以本发明技术方案中不一一列举；另外，本技术方案中采用了喷塑相应的装置，而现实生产中也可用挤塑的方式，比如用挤塑管代替喷塑管，挤塑头代替喷塑头，挤塑孔代替喷塑孔，需要改变的是外围向本发明提供内覆层材料的设备，这些改变对于本领域普通技术人员来说是易于想到的，无需创造性劳动，所以，对于用挤塑方式的装置代替本发明技术方案中的喷塑装置是一种等同替换，同样应落入本发明的保护范围之内。

所述的外覆层成型装置具有挤塑导模和外覆层成型模，挤塑导模和外覆层成型模间形成外覆层模腔，还具有与外覆层模腔相通的外覆层进料腔，挤塑导模和外覆层成型模的中部为可通过成型后的铝管的空腔，外覆层模腔的底部设置有可向成型后的铝管外壁涂覆外覆层的外覆层挤出孔。涂覆好内覆层的无缝铝管在其后同时涂覆内覆层的无缝铝管连续生产的推动下通过挤塑导模和外覆层成型模的中部空腔并连续向外伸展，此时外覆层材料通过外覆层进料腔进入外覆层模腔，再经外覆层挤出孔涂覆到无缝铝管的外侧壁形成无缝铝管的外覆层，如此内外层均涂覆覆层的无缝铝管便通过本发明的设备生产出来，且可连续生产。另外基于前述相似的理由，本发明中外覆层是用挤塑装置以挤塑方式涂覆，而同样可以采用喷塑装置以喷塑的方式涂覆外覆层的装置亦应落入本发明的保护范围。

所述的挤塑导模上对应外覆层进料腔设置有与外覆层模腔相通的外覆层导入孔。外覆层导入孔是为了便于更准确更有效地挤入外覆层材料。

所述的喷塑头的外侧壁的最大外径小于成型后铝管的内径，所述的喷塑孔设置在喷塑头的外侧壁上。喷塑孔设置在喷塑头的外侧壁上，有利于铝管内壁上喷塑涂覆覆层的质量和效率，喷塑头外侧壁的最大外径小于铝管内径，使外侧壁和铝管内侧壁间形成间隙，此间隙的径向大小即为覆层的厚度，该厚度根据设计要求通过调整喷塑头外侧壁与铝管内壁间的间隙大小而调整。

所述的喷塑孔至少有两个，且均匀布置在喷塑头外侧壁，设置有喷塑孔的外侧壁的外周表面至与其对应的成型后铝管的内壁的距离一致。采用如此优选的技术措施是为了保证喷塑的效率并使覆层的材质致密性和厚度均匀。

所述的喷塑头为伞状。伞状也可称为塔状，喷塑头的形状采用伞状是较优选的方式。当然喷塑头的形状也可根据实际情况作出适当选择，如圆柱体形，圆锥体形，还可根据成型铝管的截面形状作出适应性的改变，如铝管截面要求是矩形，则喷塑头可相应调整为棱台形、长方体形等，当然对喷塑头形状作出选择时，还需要结合考虑喷塑效果和质量。

作为依据前述的内外带覆层的无缝铝管连续成型的生产方法，包括如下步骤：

a,无缝铝管成型，原料铝杆经挤压轮通过挤压导模的铝杆导入孔挤压进入模腔，在挤压轮足够大的挤压压力下变形后的铝杆材料经模腔从模腔底部由挤压导模与铝管导出模间的间隙形成的成管腔再从成管腔的外侧的铝管导出孔挤出，挤出后即为成型后的无缝铝管，铝杆不断被挤压轮挤压进入模腔，无缝铝管则不断从铝管导出孔挤出并向外侧伸展；

b,在a步骤启动的同时，向喷塑管的覆层材料通道内通入覆层材料粒子流，覆层材料粒子流经覆层材料通道流向与之相通的喷塑头并经喷塑孔从喷塑头的外侧壁喷出并最终沉积在成型铝管的内侧壁形成无缝铝管的内覆层；

c,随着a和b步骤不断进行，已涂覆了内覆层的无缝铝管不断向外侧伸展并进入了挤塑导模和外覆层成型模的中部空腔，此时外覆层材料通过外覆层进料腔进入挤塑导模和外覆层成型模间形成的外覆层模腔，并经外覆层模腔底部的外覆层挤出孔挤出后涂覆在无缝铝管的外侧壁形成无缝铝管的外覆层，内外层均涂覆好覆层的无缝铝管再向外侧伸展形成成品；

d,收集成品，将经c步骤后的成品按成品需求收集整理。

在上述内外带覆层的无缝铝管连续成型的生产方法中，涉及的挤压轮的挤压强度、喷塑管中覆层材料粒子的流速及压强、外覆层挤塑压力等参数条件，根据具体的情况如无缝铝管的管壁厚度、内外覆层的厚度及材料等作出选择，而这些选择对于本领域普通技术人员来讲是无需创造性劳动的，因此在本发明的技术方案中不作具体说明。

所述的铝杆在经挤压轮挤压前对模腔进行预热处理，预加热温度低于铝的熔点，比如300摄氏度到400摄氏度。铝杆挤压工作时停止对模腔的加热，此时不需要加热是因为挤压铝杆将产生热量，此热量使模腔保持热量，使挤压进入模腔的铝在挤压时有更好的流动性，挤压效率更高。

所述向挤压轮输送的原料铝杆为成卷材料。有别与直杆铝杆，成卷的铝杆更能体现连续性生产。

在前述采用成卷原材料铝杆的情况下，所述的步骤d中，对成品制成卷材收集整理。这样情况下，原料铝杆连续地挤压成无缝铝管，成品时采用成卷收集，真正可做到无缝铝管的连续生产，而且成品成卷收集，在实际应用中可对应不同长度要求的使用。当然，根据需要，也可在成品收集时按设定长度收集内外带覆层的无缝铝管。

需要指出的是，本发明中的技术方案是针对铝杆作为原料生产无缝铝管的，而本发明的技术方案中的生产设备和生产方法不仅可限制于生产无缝铝管，其同样可适用于生产一些有较好的延展等物理性能的内外带覆层的有色金属管道，如内外带覆层的无缝铜管、银管等，只不过需要对设备的功率、挤压轮的挤压强度、模具的材料及热处理工艺作适应性的改变，这些改变对于本领域普通技术人员来讲是无需创造性劳动的，所以本发明技术方案的保护亦应涵盖在内，当然保护范围还应涵盖前面所述的对于内、外覆层涂覆方式如挤塑喷塑的选择的改变以及喷塑头形状的改变等。

(三)有益效果

采用前述方案的本发明具有如下下有益效果：

(1)、能高效率地连续生产内外均带有覆层的不同管壁厚度、不同截面形状的无缝铝管；

(2)、本发明生产的无缝铝管可适合用于输送腐蚀性气体、液体和较高使用条件如高压等，且使用的安全性和使用寿命大大增加；

(3)、只要原料铝杆供应不断，本发明可生产的无缝铝管的长度不受限制。

附图说明

图1为本发明设备实施方式的结构示意图，图中未显示挤压轮；

图2为依据图1添加挤压轮并结合挤压铝杆的结构示意图；

图3为图1中的局部剖视示意图c；

图4为喷塑头工作原理示意图，图中箭头方向表示覆层材料粒子的走向。

图中：1为机架，2为挤压轮，3为铝杆，4为无缝铝管，41为内覆层，42为外覆层，5为挤压导模，6为模腔，7为铝管导出模，51为铝管导入孔，61为成管腔，611为铝管导出孔，8为喷塑管，81为覆层材料通道，9为喷塑头，91为喷塑孔，10为挤塑导模，11为外覆层成型模，12为外覆层模腔，101为外覆层进料腔，121为外覆层导入孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分不是全部。基于本发明的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，如前述发明内容中所述，均属于本发明保护的范围。

(一)本发明的设备实施方式：

如图1-4，一种内外带覆层的无缝铝管连续成型设备，机架1上设置有铝管成型装置和外覆层成型装置，铝管成型装置与外覆层成型装置间还设置有内覆层成型装置，铝管成型装置包括挤压轮2、挤压导模5和铝管导出模7，挤压导模5上开有可由挤压轮2将铝杆3挤入的铝杆导入孔51，挤压导模5与铝管导出模7间形成有与铝杆导入孔51相通的模腔6，在模腔6的底部一侧由挤压导模5与铝管导出模7间的间隙形成的圆环状的成管腔61，成管腔61的外侧为铝管导出孔611；

内覆层成型装置包括在挤压导模5和铝管导出模7中部空腔内的喷塑管8，喷塑管8内部中空形成覆层材料通道81，喷塑管8靠近成管腔61的一侧设置有伞状的喷塑头9，喷塑头9的外侧壁上均匀设置有两个与覆层材料通道81相通并处于铝管导出孔611外部的喷塑孔91，喷塑头9的外侧壁的最大外径小于成型后铝管4的内径，外侧壁的外周表面至与其对应的成型后铝管4的内壁的距离一致以保证内覆层的厚度均匀。喷塑孔91的数量及布置可根据实际生产需要作调整而不仅局限于两个，数量越多，则越有利于内覆层的均匀，且对覆层材料粒子流的流速及压强的要求可降低，但数量越多也会造成喷塑孔尺寸太小，容易堵塞，且数量越多，越会增加喷塑头的制造难度。

外覆层成型装置具有挤塑导模10和外覆层成型模11，挤塑导模10和外覆层成型模11间形成外覆层模腔12，还具有与外覆层模腔12相通的外覆层进料腔101，挤塑导模10上对应外覆层进料腔101设置有与外覆层模腔12相通的外覆层导入孔102，挤塑导模10和外覆层成型模11的中部为可通过成型后的铝管4的空腔，外覆层模腔12的底部设置有可向成型后的铝管4的外壁涂覆外覆层的外覆层挤出孔121。

(二)利用前述生产设备的生产方法的实施方式：

一种内外带覆层的无缝铝管连续成型的生产方法，包括如下步骤：

a,无缝铝管成型，做成卷材的原料铝杆在经挤压轮通过挤压导模的铝杆导入孔挤压进入模腔，模腔在挤压轮挤压前进行300摄氏度预热处理，等挤压轮开始挤压铝杆工作了，则停止对模腔加热。原料铝杆经挤压轮在挤压轮足够大的挤压压力下变形后的铝杆材料经模腔从模腔底部由挤压导模与铝管导出模间的间隙形成的成管腔再从成管腔的外侧的铝管导出孔挤出，挤出后即为成型后的无缝铝管，铝杆不断被挤压轮挤压进入模腔，无缝铝管则不断从铝管导出孔挤出并向外侧伸展；

b,在a步骤启动的同时，向喷塑管的覆层材料通道内通入用pe材料制成的覆层材料粒子流，覆层材料粒子流经覆层材料通道流向与之相通的喷塑头并经喷塑孔从喷塑头的外侧壁喷出并最终沉积在成型铝管的内侧壁形成无缝铝管的pe内覆层；

c,随着a和b步骤不断进行，已涂覆了内覆层的无缝铝管不断向外侧伸展并进入了挤塑导模和外覆层成型模的中部空腔，此时用pvc材料制成的外覆层材料通过外覆层进料腔进入挤塑导模和外覆层成型模间形成的外覆层模腔，并经外覆层模腔底部的外覆层挤出孔挤出后涂覆在无缝铝管的外侧壁形成无缝铝管的pvc外覆层，内外层均涂覆好覆层的无缝铝管再向外侧伸展形成成品；

d,收集成品，将经c步骤后的成品收集整理成卷，形成内外带覆层的无缝铝管卷材成品。

尽管已经示出和描述了本发明的设备和方法的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下能对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，但只要这些变化、修改、替换和变型是本领域普通技术人员无需创造性劳动就可得到，则均应落入本发明的保护范围内。