专利名称：一种生产大直径玻璃钢圆筒的模具及方法
技术领域：
本发明涉及大直径玻璃钢圆筒或烟囱技术领域，属于一种生产大直径玻璃钢圆筒 的模具及方法。
背景技术：
美国和西方国家环保政策的实施，特别是对烟囱排放的烟气脱硫，即采用脱硫设 备和技术除去烟气中的二氧化硫始于上个世纪70年代末和80年代初。中国在国家环保政 策的鼓励和要求下，从2005开始在全国范围内进行对运行中烟囱和新建烟囱进行脱硫的 技术应用和技术改造，以降低中国的二氧化硫的排放量。大部分的脱硫采用的是湿法脱硫，既烟气从锅炉出来后，经过脱硫塔和内部的碱 性水溶液喷淋，再进入烟道和烟 进行大气排放。但是，仍然有大约5%的二氧化硫包含在 排放的烟气当中。由于烟气的温度在50摄氏度左右，与氧气和水混合形成了稀硫酸。稀硫 酸对混凝土和钢烟道及烟 造成酸性腐蚀。长时间的腐蚀会造成混凝土和钢制烟 出现局 部损坏和大面积损坏，甚至坍塌。烟囱内烟气的工矿不脱硫时的高温干烟气(130-150摄氏度)，脱硫塔运行时的低 温湿烟气(50摄氏度左右)，和发电机组开机启动时的短时间的超高温度烟气(180摄氏 度)。在大量推广脱硫技术的同时，在烟囱的结构保护方面却出现了非常严重的问题 就是无论采用任何国外，国内的防腐材料，几乎90%以上的烟囱即使使用了防腐材料或技 术，在甚至不到1年的时间内均产生泄漏，结果渗透到基体的混凝土和钢上，严重损害烟囱 的结构和安全。仅在在中国造成的经济损失可达几百亿人民币之多。目前的脱硫(FGD)的烟囱防腐内衬基本上分几大类涂层类，胶泥类，砌筑玻璃砖 和发泡砖，贴片类，合金钢板及钛板类，以及玻璃钢。涂层类易开裂，脱落，厚度有限；胶泥类抗渗透型差，脱落开裂较多。玻璃砖和发泡 砖施工时间长，几万条缝一旦几条损坏，容易造成整体砌筑缝隙的损坏，损坏具有连带性； 贴片类也因为粘接缝隙太多，损坏也具有连带性；钛合金板价格昂贵，焊缝及板面均易出现 损坏，泄漏较多，也不可避免；目前玻璃钢烟囱因抗温防腐性好，性能可靠应用在逐渐增多。以上烟囱防腐材料的失败的主要原因是由于防腐材料与混凝土和耐酸砖内衬的 直接接触，导致防腐内衬损坏时，酸液渗透到耐酸砖和混凝土烟囱壳体上，造成结构损坏。为了避免烟囱结构损坏，在烟囱壳体或支撑结构内的烟囱内筒应运而生，内筒分 为钢内筒、耐酸砖/混凝土内筒及玻璃钢内筒。由于钢及混凝土内筒仍然易受损坏，目前玻 璃钢内筒运行效果较好。但是，在使用玻璃钢(亦称FRP或者复合材料)内筒的过程中，大管径的玻璃钢内 筒，直径在大于3. 5米或4米时，必须在烟囱的附近搭建临时立式缠绕机进行玻璃钢内筒的 制造，以避免由工厂加工运输到烟囱现场的高昂费用，或不可运输性。但是大管径内筒即使在现场进行玻璃钢管的立式缠绕生产，在直径到3. 5米或4米以上时，甚至5-10米直径，现场缠绕生产也会出现巨大困难，受天气、温度、风力等影响； 安装时，还需将现有的烟囱烟道大面积开孔，将整体的玻璃钢管运进烟囱内。同时，将烟囱 内玻璃钢管进行吊装，对起重设备的要求也非常高。以上的问题仍然大大限制了大管径玻璃钢内筒的大规模使用。主要限制是大管径 玻璃钢内筒的加工复杂，运输困难，施工建设复杂，从而造成成本加大，难以被工业用户接 受。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产大直径玻璃钢圆筒的模具及方法，它便于在工厂内 加工制作，形成规模化生产，还方便运输和安装，解决了大直径玻璃钢整体烟筒运输不便、 现场绕制不便、安装困难的技术问题。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种生产大直径玻璃钢圆筒的模具，它有一段圆弧面板，在该圆弧面板的轴向两 端连接有端板，在该端板的中部连接有向外伸出的中心轴，在圆弧面板两侧面向径向连接 有内法兰面板，该内法兰面板的轴向两端与所述的端板连接。所述的圆弧面板内侧设有与端板和内法兰面板连接的背面板，在圆弧面板内侧与 背面板之间设置有支撑架。一种生产大直径玻璃钢圆筒的方法，它包括以下步骤(1)、在模具的圆弧面板和内法兰面板的外表面上涂脱模蜡，包聚酯薄膜，制作内 衬；由中心轴转动带动模具连续旋转，纤维增强材料沿模具的圆弧面板和内法兰面板的外 表面进行整体的缠绕，分玻璃丝交叉缠绕，和玻璃丝布环向缠绕；整个模具玻璃丝布全面缠 绕后，模具停止旋转；树脂复合材料沿轴向进行淋浇；再小角度旋转模具，树脂复合材料沿 轴向进行淋浇；淋浇头进行往复式运动；而在淋浇时，模具是静止不动的；在单程淋浇后， 模具再次小角度旋转；在此淋浇过程中，内法兰面板面上设置的压紧挡板处于压紧状态，以 防止树脂性材料流淌，直至一层的淋浇在模具的圆弧面板和内法兰面板的外表面完成；打 开压紧挡板，模具进入连续旋转状态，在模具上缠绕另外一层玻璃丝或布；多次重复上述过 程，直至复合材料达到要求的厚度；O)、固化模具慢速旋转，维持固化前的缠绕在模具上的玻璃钢筒的均勻厚度，直 至玻璃钢筒形态固化；(3)、脱模采用脱模机，将缠绕在模具上的整体的玻璃钢筒的沿径向脱模下来；(4)、修整将脱模后玻璃钢筒修整到要求的长度，表面的光洁度，内法兰的要求宽 度；修剪掉模具背面板上没有被湿润的玻璃丝或布，制成了圆筒的一块筒体弧片；(5)、完成在筒体弧片的两侧内法兰面上钻固定连接孔，在内法兰外侧面打磨成 粗糙表面，以便采用化学强力胶粘接，在工厂内由若干个筒体弧片通过螺栓插入相连接的 内法兰上的连接孔连接为一圆筒，进行整个圆筒的圆周的分段的预对接和调整；由玻璃钢 的筒体弧片最终用来组装成圆周形状的玻璃钢圆筒。本发明的有益效果是将大直径玻璃钢圆筒在工厂内加工制作，形成规模化生产， 还方便运输和安装，解决了大直径玻璃钢整体圆筒运输不便、现场绕制不便、安装困难的技 术问题；还使生产成本的大幅度降低，促进了工业界采用最有效的玻璃钢烟 防腐技术的使用，解决了大量的工业烟囱亟待解决的问题；同时有效地促进了环保事业的发展。
图1是本发明的模具结构示意图；图2是本发明的1/4沿圆周分段模具示意图；图3是本发明的模具制作筒体弧片示意图；图4是本发明的模具制作筒体弧片脱模前示意图；图5是本发明的模具制作筒体弧片脱模后示意图；图6是本发明的模具制作的筒体弧片组装成圆筒的示意图；图7是由圆筒连接制成烟囱内筒的示意具体实施例方式参见图1、图2所示一种生产大直径玻璃钢圆筒的模具，用金属材料焊接制成，它 有一段圆弧面板1，在该圆弧面板1的轴向两端连接有端板3，在该端板3的中部连接有向 外伸出的中心轴5，在圆弧面板3两侧面向径向连接有内法兰面板2，该内法兰面板2的轴 向两端与所述的端板3连接。所述的圆弧面板1内侧设有与端板3和内法兰面板2连接的背面板4，在圆弧面板 内侧与背面板之间设置有支撑架6。图1、图2模具图是圆筒沿圆周分4段，本发明完全解决了大直径玻璃钢圆筒(烟囱内筒或罐体)的在工厂内规模生产的 问题，而不是在现场进行大直径玻璃钢圆筒的立式缠绕。图1、图2是本发明的1/4圆周的模具(还可以分3段，分5段，分6段，甚至更多 数十分段)该模具的特点是其圆周面的直径等于玻璃钢1/4的内表面直径。两端沿半径的 平面实质上向内平移了玻璃钢圆筒的厚度，以保证在与另外一个1/4圆筒分段结合时候保 证整体的圆周形状。模具的沿半径面的宽度比要求的玻璃钢内法兰长度多30公分。磨具的 背面是平面或者突出的圆弧面，或者甚至是空面，没有任何的材料作背面。模具内部有结构 支撑架，模具的两端在剖面的重量中心安装中心轴易方便旋转和定位，并且节约驱动能源。 模具的背面为非湿润面，树脂性材料接触不到这背面的玻璃丝材料。本发明的生产玻璃钢分段圆筒的最大特点是在生产的同时，也生产了与圆筒沿纵 向一体连接的内法兰。生产的时候在圆筒向内半径转向部位，可手工增添一层或几层玻璃 丝布，以增强内向法兰与筒体的内部强度。根据上述的模具生产大直径玻璃钢圆筒的方法，它包括以下步骤(1)、在模具的圆弧面板和内法兰面板的外表面上涂脱模蜡，包聚酯薄膜，制作内 衬；由中心轴转动带动模具连续旋转，纤维增强材料沿模具的圆弧面板和内法兰面板的外 表面进行整体的缠绕，分玻璃丝交叉缠绕，和玻璃丝布环向缠绕；整个模具玻璃丝布全面缠 绕后，模具停止旋转；树脂复合材料沿轴向进行淋浇；再小角度旋转模具，树脂复合材料沿 轴向进行淋浇；淋浇头7进行往复式运动；而在淋浇时，模具是静止不动的；在单程淋浇后， 模具再次小角度旋转；在此淋浇过程中，内法兰面板面上设置的压紧挡板8处于压紧状态， 以防止树脂性材料流淌，直至一层的淋浇在模具的圆弧面板和内法兰面板的外表面完成；打开压紧挡板8，模具进入连续旋转状态，在模具上缠绕另外一层玻璃丝或布；多次重复上 述过程，直至复合材料达到要求的厚度(见图3)；O)、固化模具慢速旋转，维持固化前的缠绕在模具上的玻璃钢筒的均勻厚度，直 至玻璃钢筒形态固化；(3)、脱模采用脱模机，将缠绕在模具上的整体的玻璃钢筒的沿径向脱模下来；(4)、修整将脱模后玻璃钢筒修整到要求的长度，表面的光洁度，内法兰的要求宽 度；修剪掉模具背面板上没有被湿润的玻璃丝9或布，制成了圆筒的一块筒体弧片10(见图 4、图 5)；(5)、完成在筒体弧片的两侧内法兰面12上钻固定连接孔11 (见图5)，在内法兰 外侧面打磨成粗糙表面，以便采用化学强力胶粘接，在工厂内由若干个筒体弧片通过螺栓 插入相连接的内法兰上的连接孔连接为一圆筒，进行整个圆筒的圆周的分段的预对接和调 整；由玻璃钢的筒体弧片最终用来组装成圆周形状的玻璃钢圆筒(见图6)。本发明利用现有的类似玻璃钢管道类的卧式连续缠绕设备，改变其圆筒或玻璃钢 管的连续缠绕的计算机控制程序，和连续缠绕玻璃丝布，并改变其不间断的淋浇过程，到缠 绕到一层或者需要的厚度的玻璃丝或布时，停止缠绕。然后允许淋浇设备沿纵向运动进行 淋浇。然后手动或电动小角度转动模具，淋浇设备再次沿纵向运动进行淋浇。使得所有的 玻璃丝或布的表面湿润到要求水平。然后，由计算机控制进行模具整体表面的再次连续缠 绕。直至玻璃钢弧片筒体达到要求厚度。由于采用了内法兰设计和加工，玻璃丝或布的缠绕即使在法兰的半径面上也保持 着同样的拉紧力。这是内法兰面设计的一个关键之处。如果要制作外向法兰的话，目前还 没有办法在连续玻璃丝或布的缠绕时保持拉紧力。只能通过手工粘贴和固定模具的办法， 如同制作其它玻璃钢外向法兰的办法，手工进行制作大长度的法兰面。速度慢，且质量无法 全面保证。本发明的主要特点是不同于玻璃钢设备和玻璃钢产品采用的是整体圆周形模具， 特别是大直径的玻璃钢圆筒的生产，不便于运输，只能在现场搭建立式的玻璃钢缠绕机。本发明的产品用途的另外一个特点是有很多大直径的玻璃钢圆筒产品只是用于 内部压力较低的工况时候，比如只有气体的烟囱，或者低压力的溶液罐体，采用现场立式缠 绕技术，生产成本过高。整个的模具长度一般为12. 5米，制作和修整后的玻璃钢沿圆周分段圆筒长度为 12米。可以在按照需要增加长度，或在现有的磨具上制作较短的玻璃钢分段圆筒。本发明解决了比如现有的烟囱有效地使用玻璃钢烟囱的问题。大直径玻璃钢烟囱 如何吊装进现有的混凝土烟 的这个壳体是个非常大的难题。现有的办法就是在混凝土烟 囱上开很大的孔。本发明的分段式组装圆筒可以在现有的结构比如混凝土烟囱上开比较小 的吊装孔，即可以从外到烟囱内的吊装。然后再烟囱内进行组装。和整个玻璃钢内筒的组 装。本发明解决了大直径玻璃钢筒的在工厂内进行规模生产的问题。不需要在玻璃钢 筒的应用现场搭建工厂，或立式缠绕设备。避免了因为天气的影响而耽误生产，浪费复合材 料的情况。本发明解决了大直径的玻璃钢筒的长途运输问题，避免了昂贵的4米最大上限的玻璃钢筒的运输限制，和昂贵的大直径玻璃钢筒的运输费用。本发明极大地促使了大直径玻璃钢筒在工业的应用，采用好的树脂性材料，耐高 温，耐化学腐蚀，可以解决以前大量无法解决的问题或难题。本发明不限制于沿圆周分段，可以是弧形，不规则近似圆周，方形等其它形状的分 段和内法兰连接。
权利要求
1.一种生产大直径玻璃钢圆筒的模具，其特征在于它有一段圆弧面板，在该圆弧面 板的轴向两端连接有端板，在该端板的中部连接有向外伸出的中心轴，在圆弧面板两侧面 向径向连接有内法兰面板，该内法兰面板的轴向两端与所述的端板连接。
2.根据权利要求1所述的生产大直径玻璃钢圆筒的模具，其特征在于所述的圆弧面 板内侧设有与端板和内法兰面板连接的背面板，在圆弧面板内侧与背面板之间设置有支撑架。
3.根据权利要求1或2所述的模具生产大直径玻璃钢圆筒的方法，它包括以下步骤(1)、在模具的圆弧面板和内法兰面板的外表面上涂脱模蜡，包聚酯薄膜，制作内衬；由 中心轴转动带动模具连续旋转，纤维增强材料沿模具的圆弧面板和内法兰面板的外表面进 行整体的缠绕，分玻璃丝交叉缠绕，和玻璃丝布环向缠绕；整个模具玻璃丝布全面缠绕后， 模具停止旋转；树脂复合材料沿轴向进行淋浇；再小角度旋转模具，树脂复合材料沿轴向 进行淋浇；淋浇头进行往复式运动；而在淋浇时，模具是静止不动的；在单程淋浇后，模具 再次小角度旋转；在此淋浇过程中，内法兰面板面上设置的压紧挡板处于压紧状态，以防止 树脂性材料流淌，直至一层的淋浇在模具的圆弧面板和内法兰面板的外表面完成；打开压 紧挡板，模具进入连续旋转状态，在模具上缠绕另外一层玻璃丝或布；多次重复上述过程， 直至复合材料达到要求的厚度；(2)、固化模具慢速旋转，维持固化前的缠绕在模具上的玻璃钢筒的均勻厚度，直至玻 璃钢筒形态固化；(3)、脱模采用脱模机，将缠绕在模具上的整体的玻璃钢筒的沿径向脱模下来；(4)、修整将脱模后玻璃钢筒修整到要求的长度，表面的光洁度，内法兰的要求宽度； 修剪掉模具背面板上没有被湿润的玻璃丝或布，制成了圆筒的一块筒体弧片；(5)、完成在筒体弧片的两侧内法兰面上钻固定连接孔，在内法兰外侧面打磨成粗糙 表面，以便采用化学强力胶粘接，在工厂内由若干个筒体弧片通过螺栓插入相连接的内法 兰上的连接孔连接为一圆筒，进行整个圆筒的圆周的分段的预对接和调整；由玻璃钢的筒 体弧片最终用来组装成圆周形状的玻璃钢圆筒。
全文摘要
一种生产大直径玻璃钢圆筒的模具，它有一段圆弧面板，在该圆弧面板的轴向两端连接有端板，在该端板的中部连接有向外伸出的中心轴，在圆弧面板两侧面向径向连接有内法兰面板。圆弧面板内侧设有与端板和内法兰面板连接的背面板，在圆弧面板内侧与背面板之间设置有支撑架。一种生产大直径玻璃钢圆筒的方法，它包括以下步骤(1)在模具的圆弧面板和内法兰面板的外表面上涂脱模蜡，包聚酯薄膜，制作内衬；模具连续旋转，纤维增强材料沿模具外表面进行整体的缠绕，树脂复合材料沿轴向进行淋浇；(2)固化(3)脱模(4)修整(5)完成解决了大直径玻璃钢整体圆筒运输不便、现场绕制不便、安装困难的技术问题。
文档编号B29C70/34GK102085726SQ20091024992
公开日2011年6月8日 申请日期2009年12月4日 优先权日2009年12月4日
发明者夏群 申请人:夏群