专利名称：充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置。
背景技术：
近几年来在塑料管材内增加缠绕金属丝以加强管材强度已有报道和使用，如CN2313137Y公开了一种用金属编织成网状，与内管和外管结合成复合管。CN2202838Y同样公开了一种管子内壁与外壁之间夹层有一层金属编织网的复合管，而CN2142168Y公开了一种在至少一层缠绕钢丝层与塑料芯管和外层塑料之间涂有粘结剂层的复合管，而CN2466468Y公开了一种在缠绕钢丝上先涂覆一层粘结剂和保护层再缠绕于芯管上复合外层后形成复合管，CN2465937Y公开了一种制造金属丝复合增强塑料管的装置，该装置在芯管缠绕机与外层挤出模头之间设置有对缠绕有金属丝的芯管进行加热的加热单元。以上例子均有共同不足之处，因芯管以及缠绕之上的钢丝需要加热方能与外层塑料更好的复合，但上述技术方案中有的没有加热装置，有的虽然有对已缠绕钢丝的芯管进行加热的加热装置，如专利CN2465937Y，但没有对芯管表面加热的装置，且没有措施及方案使芯管在快速加热表面甚至达粘流态的最好复合状态下能让芯管挺括、刚直，可以在钢丝缠绕力和中层、外层复合成型腔中熔融压力作用下形状和尺寸仍然保持，芯管直径不变小且塌扁，保证芯管与钢丝、外层管紧密地复合为一整体，避免造成相互间剥离脱层。上述的装置都是冷缠方式，钢丝在缠绕芯管时，钢丝和芯管表面没有共同进行加热处理，使缠绕成形的钢丝与芯管之间存在较大的间隙，不能消除钢丝与芯管之间的间隙介面。另外芯管与钢丝和外层复合时是在加热状况下进行，在管材冷却定型过程中芯管由于没有内膨胀力的对管壁的支撑，冷却收缩时已经有脱离钢丝层、外复合层而向内收缩、与钢丝和外层产生剥离的趋势和现象。况且冷却定型的稳定时间至少是几十个小时以上，在冷却定型过程中没有内支撑力作用，即使在生产时基本上内外复合为一体了，该种复合管在冷却定型过程中也很易分层剥离。上述装置生产的复合管道，在长期使用中因热胀冷缩和压力波动因素更会造成复合层及钢丝相互间剥离脱层，形成层间空隙，管道输送压力介质会因芯管或管端面局部损坏而从空隙中渗透造成管道系统破损失效，也会因复合分层而降低管道承压力和使用寿命。
实用新型内容本实用新型的目的是为了克服以上不足，提供一种有利于芯管的表面与缠绕其上的钢丝及外层复合层间的复合的，提高管材质量的充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置。
本实用新型的目的是这样实现的本实用新型充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置是在分段定长的聚合物芯管进入端与对其复合外层聚合物层的复合装置间沿聚合物芯管轴向移动方向设置有对分段定长的聚合物芯管封堵、充气、密封和熔接的至少一个工作台，芯管推送或牵引机构，在芯管上螺旋缠绕钢丝的至少一台钢丝缠绕机，对芯管和/或钢丝加热的加热装置，对分段定长的聚合物芯管进行封堵、充气和熔接连接可在一台工作台上完成也可在两个工作台上完成，也可以在一个工作台上完成对聚合物芯管的封堵、充气，而在另一个工作台上完成对这些分段定长芯管的熔接连接，连接管变成连续长管。
上述的对芯管和/或钢丝加热的加热装置装在旋转的钢丝缠绕机分丝器外圆周上，对旋转的钢丝分丝器上通过的钢丝加热，也可以对处于钢丝分丝器内的芯管加热。
上述的钢丝缠绕机分丝器上有在钢丝表面涂覆粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物的涂覆装置，包括壳体，呈圆周分布的钢丝通道、粘结剂储料腔、与粘结剂储料腔相通的料斗，将粘结剂储料腔和钢丝通道连通的粘结剂流道，防止粘结剂外流的密封盖。
上述的加热装置为高频加热器，感应加热环对钢丝接触的圆环加热，将热能传递与钢丝，或是感应加热环将与圆环接触形成闭环的钢丝加热，加热装置也可采用热风烘箱或红外线加热器石英管加热器及可能产生热辐射的热源。
上述的对芯管和/或钢丝进行加热的加热装置设置在钢丝缠绕机前和/或钢丝缠绕机内腔中，和/或钢丝缠绕机与复合装置间。
上述的加热装置为热风循环烘箱或是分布在芯管周围的红外线加热器、石英管加热器。
上述的复合装置为具有在已缠绕上钢丝的芯管表面复合粘结剂层或粘结剂与聚合物的共混物层的成型腔和复合外层聚合物层的成型腔的复合模头。
上述的复合装置包括具有在已缠绕上钢丝的芯管表面复合粘结剂层或粘结剂与聚合物的混合物层的成型腔的复合模头和具有复合外层的聚合物层的成型腔的复合模头。
上述的装置中有位于钢丝缠绕机前、后和/或钢丝缠绕机内腔中的加热装置内的稳定芯管作直线运动的稳定装置，以保证在金属丝缠绕芯管时不因钢丝缠绕力分布不均而使芯管产生位移错位，降低管材直线度，稳定装置可以装在钢丝缠绕机前或设置于其内腔中的对芯管进行加热的加热装置内，在钢丝缠绕之前对芯管进行稳定，也可以装在钢丝缠绕机之后，对缠绕钢丝的芯管进行稳定，也可以几处同时安装。
上述的工作台中有芯管充气密封组件。
上述的芯管充气密封组件包括一对通过钢丝相连的具有钢丝骨架的与芯管内孔密封的弹性橡胶密封封盖，封盖上装有进排气气阀，通过进排气阀向芯管内充气或向外排气，当充气时，弹性橡胶密封受压密封盖与芯管内孔的接合部，使芯管挺括、刚直。
上述的芯管充气密封组件包括用与芯管相同的聚合物材料制成的分别与芯管两端面和/或内孔密封连接的封盖，至少一个封盖上装有进排气阀，封盖与芯管热熔或电热熔焊接密封，通过进排气阀向芯管充气使芯管挺括、刚直。
上述的芯管充气密封组件包括一对位于芯管内的用钢丝连接的密封气囊，密封气囊上装有进排气阀，装在密封气囊中的含气孔的充气管与进排气阀连接，在芯管内充气密封，通过进排气阀向芯管充排气。
上述的芯管充气密封组件包括一对位于芯管两端与芯管螺纹连接的封盖，嵌在封盖与芯管孔接合部起密封作用的弹性橡胶密封环，装在封盖上的进排气阀，通过进排气阀向芯管充气使芯管挺括、刚直。
上述的芯管充气密封组件包括充气布袋，位于充气布袋内的壁上有多个气孔的充气管，充气管一端连接在布袋上而伸出布袋的另一端上有与气泵配合的快速接头。
上述的工作台中有对分段定长的聚合物芯管进行熔接连接为连续长管的热熔机或电热熔机，这些焊机可在市场上购到，只需将其装在有导轨的活动小车上更方便对管的焊接，熔接时可将管与管对接下来或熔接，也可用进排气阀的聚合物封盖预先封堵分段定长的芯管，对其充气后，再将需熔接的芯管与封盖对接或熔接。
参见图1～图17，将芯管一段段分切下来，制成几米至几百米长的管材，堆放一边，对每根分段定长芯管密封充气，使芯管挺括、刚直，然后再一段段送入钢丝缠绕机缠绕钢丝和复合装置中复合外层塑料；或者是将已密封充气的分段定长芯管利用热熔机或电热熔焊机接连接成连续长的芯管，以连续生产的方式送入钢丝缠绕机及复合装置中复合外层塑料。
本实用新型将连续挤出成型的芯管分切成一段段定长的管材，在每根芯管内装入如密封焊接用布袋或密封环或与芯管等同材料制成的封盖制成的芯管充气密封组件在芯管内充气，使芯管挺括、刚直，在强烈的对芯管的加热情况下，在钢丝缠绕压力和外层复合成型腔中波动压力下仍然保持形状和尺寸不变，保证芯管与外层管紧密地复合为一整体，完成外层复合后从密封焊接接头处切断复合好的塑料管材，按充分冷却定型的时间和工艺需要可以保持芯管内的充气压力，甚至可以在几十小时后再打开充气密封组件，使芯管表面与外层管以及钢丝之间有内部支撑压力的作用，更可靠的冷却定型和牢固复合。有些充气元件可在切断管材或打开充气密封部单元后从中取出循环使用，如弹性橡胶密封的封盖、气囊、金属的有外螺纹的封盖以及其它密封充气组件。
本实用新型将芯管挤出的同时，在其表面挤上一层粘接剂，并且在钢丝缠绕之前先加热钢丝，被加热的钢丝能熔融芯管表面的粘接剂层甚至芯管层，使钢丝嵌入芯管中，既保证了钢丝紧密缠绕芯管，又保证了钢丝均匀分布，而且固定位置不变，当已缠绕好钢丝的芯管进入外层复合模具中复合外层时，也不会因外层模具中的摩擦和压力波动影响而导致钢丝分布混乱不均，造成管道承压能力下降。
芯管生产和钢丝缠绕、复合外层工艺分成两个工序来完成的分步生产方法，这种与连续生产方法比较，好处是设备控制、控制简单、成品率高，不会因连续生产装置中的缠绕机或外层复合模具或挤出机等生产装置中的任何一个部件的故障而影响聚合物芯管的制造和质量。芯管生产线也可兼容直接生产普通聚合物管材。
本实用新型可以生产芯管是硅烷聚乙烯，外层是非交联耐高温聚乙烯(PE-RT)的螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材。
采用本实用新型装置能生产出芯管表面与其上的钢丝和外层复合层间复合效果好，质量高，承压力高，使用寿命长的螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管。
图1为本实用新型结构示意图。
图2为充气密封组件结构示意图1。
图3为充气密封组件结构示意图2。
图4为充气密封组件结构示意图3。
图5为充气密封组件结构示意图4。
图6为充气密封组件结构示意图5。
图7为充气密封组件结构示意图6。
图8为充气密封组件结构示意图7。
图9为复合粘结剂的复合模头结构示意图。
图10为复合外层聚合物层的复合模头结构示意图。
图11为具有两个成型腔的复合装置结构示意图。
图12为加热装置位置示意图1。
图13为加热装置位置示意图2。
图14为加热装置位置示意图3。
图15为加热装置位置示意图4。
图16为涂覆装置结构示意图。
图17为图16的左视图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型装置中有对分段定长的聚合物芯管进行封堵、充气、密封和熔接的工作台1，芯管推送机2，钢丝缠绕机3、加热装置4、复合装置5。
工作台1中有活动小车6、7。活动小车6上装有如图2-图8之一所示的充气密封组件8和封芯管端面的电热熔焊机9。活动小车7上装有用于芯管对接的电热熔焊机10。
图2为充气密封组件结构示意图1。包括一对通过钢丝11连接的装于芯管中与芯管配套的有钢骨架的弹性橡胶密封的封盖12。其中一个封盖上有进排气阀13。通过进排气阀向芯管内充气。
图3为充气密封组件结构示意图2。包括一对可置于芯管内通过钢丝14连接的含充气阀15的密封气囊16。装于气囊内的含气孔的充气管17伸出气囊的一端上装有进排气阀18。通过进排气阀向气囊内充气。
图4为充气密封组件的结构示意图3。包括位于芯管两端与芯管热熔焊接的封盖19，带进排气阀的带阀封盖20。通过进排气阀向芯管充气。
图5为充气密封组件的结构示意图4。包括位于芯管两端与芯管热熔焊接的两密封板21，其中一个密封板上装有进排气阀22。
图6为充气密封组件的结构示意图5。包括两个分别位于芯管两端内与芯管螺纹连接的带有外螺纹的金属封盖23，位于金属封盖与芯管相对端面间的弹性橡胶密封环24。其中一个金属封盖上装有进排气阀25。
图7为充气密封组件的结构示意图6。包括充气布袋26，位于充气布袋内的壁上有多个气孔的充气管27一端连接在充气布袋上而伸出布袋的另一端上装有与气泵配合的快换接头28。充气时，将充气布袋置于芯管内，向内充气即可。
图8为充气密封组件的结构示意图7。包括分别与芯管两端成电热丝热熔焊接的无阀封盖29，有充气单向阀30的密封封盖31。
图2～图8中的序号81为聚合物芯管。
参见图1、活动小车6、7上分别有电热熔机的卡管套32、33，加热板34、35，芯管固定卡套36、37。加热装置4中有位于钢丝缠绕机内的有冷风吹送器38和循环热风发生器39的对芯管表面进行加热的热风循环加热器40和装在旋转的钢丝分丝器41上的高频加热器42，通过与钢丝接触的圆环43对钢丝加热。在钢丝缠绕机内有稳定芯管作直线运动的稳定装置——装在加热器42和分丝器上的稳定环72。钢丝定径支撑器44位于钢丝缠绕机后。复合装置5包括如图9所示的含粘结剂流道45的复合粘结剂的复合粘结剂层模头46和如图10所示的含外层聚合物流道47的复合外层聚合物层的复合外层模头48。粘结剂挤出机49、聚合物挤出机50分别与复合粘结剂模头46、复合外层模头48中的粘结剂流道和外层聚合物流道连通。图1中的A、B、C分别表示A段管、B段管、C段管。
参见图1，被切割成一段段定长的聚合物芯管在工作台上被依次封堵充气、密封后再被热熔接为连续长的芯管，以连续生产的方式送入钢丝缠绕机中缠绕钢丝后再依次经过粘结剂层复合模头和复合外层模头而成为充气螺旋缠绕金属丝增强复合塑料管材。
复合装置也可采用如图11所示的结构。具有在已缠绕上钢丝的芯管表面复合粘结剂层的成型腔51和复合外层聚合物层的成型腔52。
加热装置可如图12所示包括在钢丝缠绕机内腔中对芯管表面进行加热的加热器53和装于钢丝缠绕机后端的有钢丝通道54的对钢丝加热的烘箱加热器55。
加热装置也可如图13所示包括位于钢丝缠绕机56前端和内腔中的对芯管表面进行加热的加热器57、58，位于钢丝缠绕机56、59间和钢丝缠绕机59内腔中的对芯管表面进行加热的加热器60、61。在钢丝缠绕机59和外层复合装置62间有对芯管和钢丝表面进行加热的加热器63。
加热装置也可如图14所示包括分别位于钢丝缠绕机64、65内腔的对芯管表面进行加热的加热器66、67。
加热装置也可如图15所示包括分别位于钢丝缠绕机68、69前端和二者间的对芯管表面进行加热的加热器70、71。
图16、17为装于旋转的钢丝缠绕机上的涂覆装置示意图。包括壳体73，呈圆周分布的钢丝通道74，粘结剂储料腔75，与粘结剂储料腔和钢丝通道连通的粘结剂流道76，防止粘结剂外流的密封盖77。位于密封上的压盖78。粘结剂料斗79，加热器80。加热器80在开机前对壳体粘结剂熔融，开机生产时摘除电源，之后维持熔融状的热能靠被钢丝加热器55加热的钢丝带入，钢丝通过钢丝通道74时，被粘结剂涂覆，涂覆有粘结剂的钢丝被钢丝缠绕机作用缠绕芯管。有这套涂覆机构可以节约挤出生产后对钢丝的涂覆机构。
权利要求1.充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置。其特征在于在分段定长的聚合物芯管进入端与对其复合外层聚合物层的复合装置间沿聚合物芯管轴向移动方向设置有对分段定长的聚合物芯管封堵、充气、密封和熔接的至少一个工作台，芯管推送或牵引机构，在芯管上螺旋缠绕钢丝的至少一台钢丝缠绕机，对芯管和/或钢丝加热的加热装置。
2.根据权利要求1所述的充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于对芯管和/或钢丝加热的加热装置装在旋转的钢丝缠绕机分丝器外圆周上。
3.根据权利要求2所述的充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于钢丝缠绕机分丝器上有在钢丝表面涂覆粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物的涂覆装置，包括壳体，呈圆周分布的钢丝通道、粘结剂储料腔、与粘结剂储料腔相通的料斗，将粘结剂储料腔和钢丝通道连通的粘结剂流道，防止粘结剂外流的密封盖。
4.根据权利要求2或3所述的充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于加热装置为高频加热器。
5.根据权利要求1所述的充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于对芯管和/或钢丝进行加热的加热装置设置在钢丝缠绕机前和/或钢丝缠绕机内腔中，和/或钢丝缠绕机与复合装置间。
6.根据权利要求5所述的充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于加热装置为热风循环烘箱或是分布在芯管周围的红外线加热器、石英管加热器。
7.根据权利要求1或2或3或5或6所述的充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于复合装置为具有在已缠绕上钢丝的芯管表面复合粘结剂层或粘结剂与聚合物的共混物层的成型腔和复合外层聚合物层的成型腔的复合模头。
8.根据权利要求1或2或3或5或6所述的充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于复合装置包括具有在已缠绕上钢丝的芯管表面复合粘结剂层或粘结剂与聚合物的混合物层的成型腔的复合模头和具有复合外层的聚合物层的成型腔的复合模头。
9.根据权利要求1或2或3或5或6所述的充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于有位于钢丝缠绕机前、后和/或钢丝缠绕机内腔中的加热装置内的稳定芯管作直线运动的稳定装置。
10.根据权利要求1或2或3或5或6所述的充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于工作台中有芯管充气密封组件。
11.根据权利要求10所述的充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于芯管充气密封组件包括一对通过钢丝相连的具有钢骨架的与芯管内孔密封的弹性橡胶密封封盖，封盖上装有进排气气阀。
12.根据权利要求10所述的充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于芯管充气密封组件包括用与芯管相同的聚合物材料制成的分别与芯管两端面和/或内孔密封连接的封盖，至少一个封盖上装有进排气阀。
13.根据权利要求10所述的充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于芯管充气管密封组件包括一对位于芯管内的用钢丝连接的密封气囊，密封气囊上装有进排气阀，装在密封气囊中的含气孔的充气管与进排气阀连接。
14.根据权利要求10所述的充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于芯管充气密封组件包括一对位于芯管两端与芯管螺纹连接的封盖，嵌在封盖与芯管孔接合部起密封作用的弹性橡胶密封环，装在封盖上的进排气阀。
15.根据权利要求10所述的充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于密封组件包括充气布袋，位于充气布袋内的壁上有多个气孔的充气管，充气管一端连接在布袋上而伸出布袋的另一端上有与气泵配合的快速接头。
16.根据权利要求1或2或3或5或6所述的充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置，其特征在于工作台中有对分段定长的聚合物芯管进行熔接连接为连续长管的热熔机或电热熔机。
专利摘要本实用新型提供了一种充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置。在分段定长的聚合物芯管进入端与对其复合外层聚合物层的复合装置间沿聚合物芯管轴向移动方向设置有对分段定长的聚合物芯管封堵、充气、密封和熔接的至少一个工作台，芯管推送或牵引机构，在芯管上螺旋缠绕钢丝的至少一台钢丝缠绕机，对芯管和/或钢丝加热的加热装置。能生产出芯管表面与其上的钢丝和外层复合层间复合效果好，质量高，承压力高，使用寿命长的螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置。
文档编号B29C63/00GK2543700SQ0222303
公开日2003年4月9日 申请日期2002年6月21日 优先权日2002年6月21日
发明者甘国工 申请人:甘国工