专利名称：钢丝增强复合塑料管生产装置的制作方法
技术领域：
本实用新型与钢丝增强复合塑料管生产装置有关，特别与在形成孔网的筒形钢丝钢丝骨架内外分别复合粘结剂层和芯层管、外层管的生产装置有关。
背景技术：
现有的将纬向钢丝绕轴向钢丝连续焊接形成网状筒形钢丝骨架作增强体，在此骨架上挤出复合聚合物材料作为连续体将骨架包覆而成为钢丝增强复合塑料管的生产技术的方法和装置以及相应的专利只有少量报道和公开，如中国专利申请号94104509.9，99114790.1，这些公开的技术方案是将纬向钢丝绕轴向钢丝作旋转运动，或辊式电极绕位于筒形支持电极圆周上钢丝作旋转运动或至少一对与电源正负极分别连接的焊轮绕位于导电环圆周上的钢丝作旋转运动，在纬向钢丝与轴向钢丝的交叉点上施以焊接电流，连续焊接形成网状筒形钢丝骨架后，将筒形钢丝骨架推送入或牵引入与塑料挤出机连接的有熔融塑料流道和成型腔的聚合物复合模头或成型腔模具内，熔融的聚合物连续体穿过钢丝骨架的孔洞由钢丝骨架的内表面进入外表面或由外表面进入内表面形成内外层管壁将骨架包覆，经过对包覆有钢丝骨架的管壁的冷却定型，就生产出了钢丝骨架增强的钢丝增强复合塑料管道。这种管道即有金属管道的较高的承压能力，又因具有塑料的内外壁且通过钢丝骨架的孔洞将内外壁连为一体，有较好的防腐性能和管道连接性能，与金属管道和纯塑料管道比较，有更好的综合性能，在化工、输油、输送燃气、输送压力和腐蚀性介质上取得广泛的应用，是一种较好的结构性复合管道，但按上述几个专利中的技术方案均为熔融的聚合物连续体穿过钢丝骨架的孔洞同时形成内外层管壁，这种成型方式存在很大的缺陷，熔融的聚合物连续体在穿过钢丝骨架的孔洞翻到另一面再相互熔融结合，这种聚合物翻越钢丝骨架的紊流流动方式会在冷却后的塑料管壁中留下很多残余应力，导致在管道使用过程中易开裂，降低了管道的使用寿命，并且这种流动方式会破坏挤出复合或喷涂或覆盖在钢丝骨架内外表面特别是孔洞中的薄薄的一层粘结剂层，导致聚合物连续体与钢丝骨架表面直接结合而不是通过粘结剂层相互之间牢固地复合在一起，而聚合物连续体是非极性表面，钢丝骨架表面是极性表面，二者并不能真正的相互牢固结合，造成在运输或安装或使用中相互脱层，另外，聚合物相互熔融结合面由于翻越钢丝骨架导致温度有所下降，也影响了相互熔融结合的可靠性及强度。还有，因在钢丝骨架内外都是采用同一种聚合物一次性挤出包覆，无法实现在骨架内外采用不同的聚合物包覆，无法扩大该种复合塑料管道的应用领域。
实用新型内容本实用新型的目的是为了克服以上不足，提供一种能生产出承压力高、防腐蚀能力强、内外层塑料管壁可以应工程需要设计为不同聚合物材料、内外层塑料管壁与钢丝骨架特别是通过钢丝骨架的孔洞及粘结剂层相互之间连为一体牢固地复合在一起的钢丝增强复合塑料管的生产装置。
本实用新型的目的是这样来实现的本实用新型钢丝增强复合塑料管生产装置，包括轴向钢丝放卷机构，纬向钢丝绕径向钢丝作旋转运动的网状筒形钢丝骨架成型焊接机构，冷却定型箱，牵引机，其特征是在钢丝骨架成型焊接机构之前有芯层管或芯层管与芯层管表面粘结剂共挤出机构，伸入已焊接成型的筒形钢丝骨架内的芯层管挤出膜头或芯层管与芯层管表面粘结剂共挤出膜头，在钢丝骨架成型焊接机构之后有在筒形钢丝骨架表面涂装或涂覆粘结剂层机构和外层管挤出机构及模头，或在钢丝骨架成型焊接机构之后有在筒形钢丝骨架外表面挤出复合内表面带有粘结剂层的外层管的共挤出机构及模头，在钢丝骨架内外表面涂装粘结剂层有几种装置采用不同的方式进行，可采用二层共挤法同时挤出芯层管和芯层管表面的粘结剂层和同时挤出复合内表面带有粘结剂层的外层管，或是采用分步方法先在钢丝骨架内外表面单独挤出粘结剂层，再在粘结剂层上挤出芯层管和外层管。
上述的钢丝增强复合塑料管生产装置中，沿纬向钢丝与径向钢丝交叉点安放有惰性气体保护装置，保护装置中有使高温焊点与外界空气隔离开的并能通过其通道口向内充满惰性气体的隔离罩，惰性气体保护装置在钢丝骨架焊点的外表面和/或内表面设置，隔离罩紧贴焊接点，隔离罩呈盖状并在一定长度上覆盖在焊点上，随防止氧化的时间需要来设置隔离罩长度，隔离罩上有惰性气体输入通道，输入的惰性气体如氮气经滤网过滤后覆盖在焊点上。
上述的钢丝增强复合塑料管生产装置中，在芯层管挤出膜头之后设有使芯层管紧贴筒形钢丝骨架内壁的定径棒或充气气囊或内胀堵塞的内胀机构和/或在挤出复合外层管时在内外层管壁之间抽真空形成负压使内外层管紧贴筒形钢丝骨架的附设在外层管挤出膜头中的抽真空机构或单独设置的能对内层管的外壁和/或外层管的内壁抽真空装置，使芯层管紧贴筒形钢丝骨架内壁的装置和方式有采用内胀机构或在筒形钢丝骨架外周抽真空、利用钢丝骨架孔洞将芯层管紧贴筒形钢丝骨架内壁，或二者同时采用，或同时在内外层管壁之间抽真空，使内外层塑料管壁及粘结剂层相互之间牢固紧密地复合为一体。
上述的钢丝增强复合塑料管生产装置中，在钢丝骨架成型焊接机构之后的筒形钢丝骨架表面涂装或涂覆粘结剂层机构包括在筒形钢丝骨架内外表面静电喷涂粘结剂粉末或流化床喷涂粘结剂粉末装置或在筒形钢丝骨架外表面螺旋缠绕或纵向覆盖带有粘结剂层的塑料薄膜的覆膜装置。粘结剂塑料薄膜层能稳定的将聚合物外层与钢丝骨架牢固粘结在一起。
上述的钢丝增强复合塑料管生产装置中，在筒形钢丝骨架表面涂装或涂覆粘结剂层机构之后和/或之前设置有加热机构，加热机构可以是红外加热器，也可以是对钢丝骨架加热的高频加热器，加热处理后使粘结剂层能更加牢固地附着在钢丝骨架表面。
本实用新型生产装置解决了钢丝骨架增强复合塑料管的钢丝骨架特别是焊点处与聚合物连续体的界面亲合力即粘结问题，在焊接处采用惰性气体保护装置将焊点与外界空气隔离开，使内外层聚合物连续体通过粘结剂与钢丝骨架复合为有孔洞钢丝骨架的钢丝增强复合塑料管。发明方法中利用抽真空方法，使内外层管紧贴骨架，甚至使内外层及之间的粘结层通过钢丝骨架孔洞将内外层连为一体，减少纯塑料层的线胀率，使塑料层与钢丝骨架结合界面因线胀率不同而产生滑移和蠕变的情况减弱，使钢丝增强复合塑料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骨架牢固复合，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。本实用新型方法及装置的应用，可以使现有已知技术中金属钢丝骨架内外连续体只能为同一种聚合物且因容易引入内应力而造成管壁易破裂耐环境应力较差的技术难题得以解决，钢丝骨架内外层聚合物不仅可以使用耐环境应力和开裂性能好的材料如聚乙烯(PE)、耐高温聚乙烯(PE-RT)，还可以使用耐环境应力开裂性能不够好的聚丙烯(PP)、嵌段聚丙烯(PPB)、共聚聚丙烯(PPR)、ABS、聚氯乙烯(PVC)，更重要的是解决了钢丝骨架内外层还可以使用不同的材料来生产不同需求的管材，如芯层管为交联聚乙烯(PEX)，外层管用有热熔融连接性能的非交联耐高温聚乙烯PE-RT，扩大了管道材料和工程应用领域，使管道连接方法也多起来，可以用聚合物管件熔融连接，也可以粘结连接，也可以用金属接头机械连接，因内外层聚合物通过钢丝骨架的孔洞连为一体了，使管件连接时不仅连接了外层，也与内层相连，增加了管道工程的可靠性能。
图1为本实用新型生产装置示意图。
图2为本实用新型生产装置平面布置示意图。
图3为芯层管、粘结剂共挤和外层管、粘结剂共挤结构示意图。
图4为芯层管、粘结剂共挤和外层管、粘结剂共挤局部放大图。
图5为在筒形钢丝骨架内外表面静电喷涂粘结剂粉末结构示意图。
图6为芯层管和芯层管表面粘结剂分别挤出膜头结构示意图。
图7为芯层管共挤并在钢丝骨架外表利用孔口用抽真空的方式使芯层管紧贴筒形钢丝骨架内壁的结构示意图。
图8为芯层管共挤并在芯层管内部充气使芯层管紧贴筒形钢丝骨架内壁和的在筒形钢丝骨架外表面螺旋缠绕带有粘结剂层的塑料薄膜结构示意图。
图9为本实用新型焊轮电极离开纬向钢丝与经向钢丝的交叉点一定的距离(也叫悬焊)示意图。
图10为图9中A-A剖视示意图。
图11为为本实用新型焊轮固定分布示意图。
图12为图11中B-B剖视示意图。
图13为图12中焊轮固定分布局部放大示意图。
具体实施方式
实施例1图1～图3给出了本实用新型实施例1图。参见图1、图2，按复合管成型工艺先后次序设置有经向钢丝2的放线架1、芯层管22挤出机4、粘结剂层21挤出机3、芯层管22与芯层管表面粘结剂21共挤出膜头5、筒形孔网钢骨架成型焊接机构6、已焊接成型的筒形孔网钢骨架9、内表面带有粘结剂层的外层管的共挤出膜头10、外层管挤出机7、外层粘结剂挤出机8、复合管材冷却定径箱11、复合管材喷淋冷却水箱12、复合管材牵引机13、切割机14、堆管架15。
参见图3，电机31带动下纬向放线盘16放出的纬向钢丝24绕多根作轴向平动的经向钢丝2作旋转运动，两个焊轮正电极18在电机32和焊盘19带动下绕位于筒形支持负电极17(中间电极)圆周上的钢丝作旋转运动，在纬向钢丝与轴向钢丝的交叉点上施以焊接电流，连续焊接形成网状筒形钢丝骨架9，有与芯层管与芯层管表面粘结剂共挤出膜头5相连的伸入已焊接成型的筒形钢丝骨架9内的共挤出膜头头部20，芯层管22与芯层管表面粘结剂层21通过共挤出膜头头部20中的共挤出流道33，同时挤出覆盖在钢丝骨架内表面，在内定径棒23(或堵塞)作用下，紧贴在钢丝骨架内表面，经内表面带有外粘结剂层29的外层管30的共挤出膜头10、外层管挤出机7、外层粘结剂挤出机8将外层管挤出复合在钢丝骨架9的外表面，经冷却定径、牵引、切割后生产出内外层聚合物连续体与钢丝骨架表面通过粘结剂层与钢丝骨架相互之间连为一体牢固地复合在一起的钢丝增强复合塑料管材。
实施例2
图1、图2、图4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。不同处是一对与电源正负极分别连接的正极焊轮25和负极焊轮26绕位于导电环28圆周上的钢丝作旋转运动，焊接电流经导电环28从正极焊轮25流向负极焊轮26，在纬向钢丝与轴向钢丝的交叉点上施以焊接电流，连续焊接形成网状筒形钢丝骨架。充入焊接点保护装置27中的惰性气体9紧靠焊接点覆盖在刚焊接完毕正处在高温状态的焊点上，这样使焊接后仍处于高温状态的焊接点表面与外界用惰性气体空气隔离开，以防止焊接点的表面产生氧化层，使在后面挤出复合或喷涂或覆盖在钢丝骨架内外表面以及孔洞中的粘结剂层能与钢丝骨架表面特别是在焊接点处直接结合，内外层聚合物连续体与钢丝骨架表面通过粘结剂层与钢丝骨架相互之间牢固地复合在一起，防止了粘结剂层与钢丝骨架之间因有一层氧化层而相互容易脱层。另外，在外层共挤出膜头10中安置了抽真空装置34，通过在复合外层管之前对管壁抽真空，排除管壁与筒形骨架之间的空气，使管壁更紧密地与筒形骨架牢固复合。另外图4给出了外层管和外层粘结剂共挤出膜头10结构示意图，外层管30和外层粘结剂29均由共挤出膜头10复合完成。
实施例3图1、图2、图5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。不同处是在共挤出膜头5上安置了充气管35，充入的空气经膜头头部20进入刚挤出成型的芯层管22内部，在芯层管22内部设置有堵气柱塞36，充入的空气将带粘结剂层21的芯层管22紧贴在钢丝骨架内表面。钢丝骨架外表面的粘结剂层21是通过在筒形骨架外周设置的静电喷粉装置37将粘结剂粉末39覆盖在钢丝骨架外表面形成的，静电发生器38使带静电的粘结剂粉末39更均匀更牢固地附着在钢丝骨架表面，静电喷粉装置37后设置有筒形骨架加热器40，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。外层管30由外层管挤出膜头41复合完成。
实施例4
图1、图2、图6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。不同处是伸入已焊接成型的筒形钢丝骨架9内的挤出膜头头部42中分别有芯层管挤出流道45和粘结剂层挤出流道46，在修光环44(或刮板)作用下将先挤出的粘结剂层21紧贴在钢丝骨架内表面，在其后再挤出芯层管22，筒形钢骨架的外表面设置有抽真空装置34，通过钢骨架9上的孔口将带粘结剂层21的芯层管22紧贴在钢丝骨架内表面。采用分步方法先在钢丝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5图1、图2、图7给出了本实用新型实施例5图。本实施例5基本与实施例4同。不同处是在紧靠焊接点安置有惰性气体保护装置27，芯层管22与芯层管表面粘结剂层21通过共挤出膜头头部20中的共挤出流道33，同时挤出覆盖在钢丝骨架内表面。
实施例6图1、图2、图8给出了本实用新型实施例6图。本实施例6基本与实施例3同。不同处是在筒形骨架外周设置有在筒形骨架外表面螺旋缠绕覆盖带粘结剂的粘结塑料薄膜48的螺旋缠膜机构47。在筒形骨架外表面覆盖用粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物组成的能将聚合物外层管与筒形骨架外表面紧密复合粘结在一起的粘结塑料薄膜层，使粘结剂分布均匀、细密，能牢固地附着在钢骨架表面，可减少外层粘结剂挤出机和外层管与粘结剂的共挤出膜头。
实施例7图1、图2、图9、图10给出了本实用新型实施例7图。本实施例7基本与实施例1同。不同处是焊接机构中的纬向放线盒49和焊轮18绕经向钢丝2作旋转运动，纬向放线盒49放出的纬向钢丝24绕多根作轴向平动的经向钢丝2作旋转运动，纬向钢丝24缠绕焊轮电极使纬向钢丝与焊轮电极形成面接触并产生张紧力，焊轮电极18离开纬向钢丝与经向钢丝的交叉点50一定的距离，带有张紧力的纬向钢丝绕多根作轴向平动的经向钢丝作旋转运动，焊接电流从焊轮电极18通过纬向钢丝24、经向钢丝2、中间筒形支持电极17对纬向钢丝与经向钢丝的交叉点50施以焊接电流，连续焊接形成网状筒形钢丝骨架，再分别挤出复合带有粘结剂层的聚合物芯层管和聚合物外层管生产出钢丝增强复合塑料管材。采用焊轮不接触焊接点而将钢丝的交叉点焊接起来，避免焊接点的高温和火花损坏焊轮，因而降低了焊轮的温度和磨损，延长了焊轮的使用寿命，实施例8图1、图2、图11～图13给出了本实用新型实施例8图。本实施例8基本与实施例1同。不同处是焊接机构43中的筒形钢丝骨架圆周上固定分布有正负焊接电极25和26，当筒形钢丝骨架向前运动焊接电极25和26与纬向钢丝24表面相接触时，焊接电极25和26压在纬向钢丝与经向钢丝的交叉点50上，通过处于筒形钢丝骨架内的压在钢丝的交叉点下面的导电环28向钢丝的交叉点50施以焊接电流，将纬向钢丝焊接到经向钢丝上，连续焊接形成网状筒形钢丝骨架，再分别挤出复合带有粘结剂层的聚合物芯层管和聚合物外层管生产出钢丝增强复合塑料管材。将焊接电极固定分布在筒形骨架圆周上，可将焊接电极与焊接电源51的一极直接固定相连，焊接电极(焊轮)不作旋转运动，大大简化了焊接机构，当筒形骨架向前运动，每当纬向钢丝表面与焊接电极接触时，焊接电极、纬向钢丝、经向钢丝和处于筒形钢丝骨架内的中间电极形成焊接回路，向钢丝的交叉点上施以焊接电流，将纬向钢丝焊接到经向钢丝上，或者将固定分布的相邻焊接电极分别与焊接电源的正负两极相连(如图13)，相邻两个正负焊接电极、纬向钢丝、经向钢丝和与经向钢丝接触的压在钢丝的交叉点下面的导电环(利用专利号为ZL99230983《用于连续滚动脉冲焊上的导电环》)形成焊接回路，向钢丝的交叉点上施以焊接电流，将纬向钢丝焊接到经向钢丝上。如果在筒形骨架圆周上固定分布多个(对)焊接电极，则可将多个钢丝的交叉点同时焊接牢固。
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.钢丝增强复合塑料管生产装置，包括径向钢丝放卷机构，纬向钢丝绕径向钢丝作旋转运动的网状筒形钢丝骨架成型焊接机构，冷却定型箱，牵引机，其特征在于在钢丝骨架成型焊接机构之前有芯层管或芯层管与芯层管表面粘结剂共挤出机构，伸入已焊接成型的筒形钢丝骨架内的芯层管挤出膜头或芯层管与芯层管表面粘结剂共挤出膜头，在钢丝骨架成型焊接机构之后有在筒形钢丝骨架表面涂装或涂覆粘结剂层机构和外层管挤出机构及模头，或在钢丝骨架成型焊接机构之后有在筒形钢丝骨架外表面挤出复合内表面带有粘结剂层的外层管的共挤出机构及模头。
2.如权利要求1所述的钢丝增强复合塑料管生产装置，其特征在于沿焊纬向钢丝和径向钢丝交叉点安放有惰性气体保护装置，保护装置中有使高温焊点与外界空气隔离开的并能通过其通道口向内充满惰性气体的隔离罩。
3.如权利要求1或2所述的钢丝增强复合塑料管生产装置，其特征在于在芯层管挤出膜头之后设有使芯层管紧贴筒形钢丝骨架内壁的定径棒或充气气囊或内胀堵塞的内胀机构和/或在挤出复合外层管时在内外层管壁之间抽真空形成负压使内外层管紧贴筒形钢丝骨架的附设在外层管挤出膜头中的抽真空机构或单独设置的能对内层管的外壁和/或外层管的内壁抽真空装置。
4.如权利要求1或2所述的钢丝增强复合塑料管生产装置，其特征在于在钢丝骨架成型焊接机构之后的筒形钢丝骨架表面涂装或涂覆粘结剂层机构包括在筒形钢丝骨架内外表面静电喷涂粘结剂粉末或流化床喷涂粘结剂粉末装置或在筒形钢丝骨架外表面螺旋缠绕或纵向覆盖带有粘结剂层的塑料薄膜的覆膜装置。
5.如权利要求1或2所述的钢丝增强复合塑料管生产装置，其特征在于在筒形钢丝骨架表面涂装或涂覆粘结剂层机构之后和/或之前设置有加热机构。
专利摘要本实用新型提供了一种钢丝增强复合塑料管生产装置，包括径向钢丝放卷机构，纬向钢丝绕径向钢丝作旋转运动的网状筒形钢丝骨架成型焊接机构，冷却定型箱，牵引机，其特征在于在钢丝骨架成型焊接机构之前有芯层管或芯层管与芯层管表面粘结剂共挤出机构，伸入已焊接成型的筒形钢丝骨架内的芯层管挤出膜头或芯层管与芯层管表面粘结剂共挤出膜头，在钢丝骨架成型焊接机构之后有在筒形钢丝骨架表面涂装或涂覆粘结剂层机构和外层管挤出机构及模头，或在钢丝骨架成型焊接机构之后有在筒形钢丝骨架外表面挤出复合内表面带有粘结剂层的外层管的共挤出机构及模头。能生产出项压力高、防腐蚀能力强的钢丝增强复合塑料管。
文档编号B29C47/20GK2772800SQ20052003383
公开日2006年4月19日 申请日期2005年4月11日 优先权日2005年4月11日
发明者甘国工 申请人:甘国工