GRE缠绕管生产用模具的制作方法

本发明涉及管道生产技术领域，特别涉及到的是一种适用于大口径GRE管生产的GRE缠绕管生产用模具。

背景技术：

玻璃纤维增强环氧树脂管(英文名称为Glass Reinforced Epoxy tube，简称为GRE管)通过连续缠绕的生产方式制得，所以又被成为GRE缠绕管。GRE材料包含基体和增强体两部分。GRE材料的基体是树脂,起粘结作用，占总体积的百分数为30％～40％。树脂(resin)是一种热固性塑料，包括环氧、酚醛树脂等，同时树脂也是一种有机非金属材料。GRE材料的增强体是玻璃纤维，起增强作用。玻璃纤维是一种无机非金属的人造无机纤维，如玻璃纤维，碳纤维，Kevlar纤维B等,大致占总体积的百分数为60％～70％。因此，GRE材料是有机非金属跟无机非金属复合的塑料基复合材料。GRE材料具有良好的电绝缘性能和粘结性能，较高的机械强度和耐热性，耐一般酸碱及有机溶剂，耐霉菌。成型收缩率小，体积收缩率1％～5％，加入固化剂后须加压加热成型。

GRE材料制成的GRE缠绕管作为一种性能优良的复合管材，除了具有其它各种管材所无法取代的优越性外，其综合经济效益和社会效益亦非常显著，在我国的市政建设、石油化工、海洋工程、核电建设、水利灌溉、消防安全、压力供水、水产养殖、污水处理、储罐烟囱等众多领域具有明显优势。

目前GRE缠绕管的制作，采用的是蒸汽加温固化的生产工艺。因为蒸汽必须在高压下才能达到一定高温，所以当生产的GRE管道直径增加到一定程度时(直径达到DN1000mm时)，蒸汽的温度会因压力不足而不能够达到要求的加热固化温度，从而形成GRE缠绕管生产的制约因素。当管道直径增加到一定程度时，因高压蒸汽产生的轴向拉力较大，易使模具破坏，造成安全事故。

此外，GRE管的生产模具都是针对GRE管蒸汽加温固化的生产工艺要求具体设计的。所以在实际生产中，采用这种蒸汽加温固化的工艺生产得到的GRE管在直径达到DN1000mm以上时，管道的抗拉强度、抗位移性能以及环刚度会有明显下降。

在目前的施工过程中，如果需要更大口径的管道，则一方面可以改用其他材质的管道代替，如上所述其他材质的管道在众多性能方面均不如GRE缠绕管道；另一方面可以改变GRE管道的生产方式，但往往得到的GRE管质量会降低，而且生产的成本会显著增加。

技术实现要素：

为满足实际施工过程中对大口径的GRE缠绕管的使用需求，本发明提供了一种GRE缠绕管生产用模具，通过使用该模具并改用导热油作为加热介质的基础上，能够制造出口径在1000mm—2200mm的，具有好的抗拉强度能、抗位移性能以及环刚度的GRE缠绕管，从而使GRE缠绕管的尺寸范围，满足目前施工中对高压高输送量的管道的需求。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种GRE缠绕管生产用模具，包括外管、内胆、端盖、控制器和加热器，所述端盖的外径不大于所述外管的外径；所述端盖设置在所述外管和内胆的两端，使所述外管的内壁与所述内胆的外壁之间形成封闭腔；所述加热器布置在所述外管、内胆及端盖封堵形成的封闭腔内；所述控制器固定在所述内胆中，且与加热器连接；在所述封闭腔的一端的下侧设置与所述封闭腔连通的排油口，在所述封闭腔的另一端的上侧设置与所述封闭腔连通的进油口。

优选地，所述外管、内胆及端盖通过焊接方式连接而形成所述封闭腔。

优选地，在所述外管与所述内胆对应的一侧端口，在所述外管上设置径向延伸的内环状凸缘一，在所述内胆上设置外环状凸缘，同时在所述内环状凸缘一的端口内侧设置内环状凸缘二；

在所述外管与所述内胆对应的另一侧端口，内胆与端盖螺纹连接，此时，所述外管与端盖可以焊接连接或者通过周向布置的一圈螺栓连接；

所述外环状凸缘的外径等于所述内环状凸缘二的外径，所述外环状凸缘的轴向厚度不大于所述内环状凸缘一的轴向厚度与所述内环状凸缘二的轴向厚度之差；所述外环状凸缘通过周向布置的一圈螺栓连接在所述内环状凸缘二的外端面上；所述内环状凸缘一通过周向布置的一圈螺栓连接端盖。

优选地，所述加热器有多个，相互之间为并联连接，且加热器沿轴向均布安装在所述封闭腔内。

本发明所涉及的GRE缠绕管生产用模具具有的有益效果是：

所涉及的GRE缠绕管生产用模具的外管的外径可以增大到1000至2200mm范围，而且盛装液体传热介质的腔体依靠外管与内胆之间的间隙形成，所以对液体传热介质的需求量不大，有利于保证加热率、加热的稳定性及均匀性，而且不需要液体传热介质内部形成高压，即在生产内径在1000至2200mm范围内的GRE缠绕管时，该模具能够同时满足固化过程要求的加热效率及热均匀性要求。设置的进油口及排油口能够根据工艺要求，向模具内通入高温的导热油进行固化，固化完成后能够排掉高温导热油注入低温导热油对模具降温，来保证生产效率。

涉及的模具中用来盛装导热油的封闭腔为环形腔，一方面能够减少导热油的使用量，提高加热效率，另一方面有利于保证所述外管的壁体受热的均匀性，从而保证玻璃纤维纱受热的均匀，使最终得到的管道整体性能一致。特别是，当加热器沿轴向均布成一排且在径向截面上环绕一周布置时，能够进一步提高加热效率，同时保证加热的均匀性。

当外管、内胆及端盖之间采用螺栓连接或者至少在外管与内胆以及内胆与端盖之间采用螺栓或者螺纹连接结构时，因为内胆相对外管是可拆卸的活动连接结构，所以当内部安装的加热器或者控制器有损坏时，或者需要更换外管时，不仅便于拆装维修，而且能够提高各部件的使用率，能够减少使用的成本。

附图说明

图1为本发明中使用到的钢制管腔模具的结构示意图；

图2为本发明中使用到钢制管腔模具的局部结构示意图。

图中：1外管，11内环状凸缘一，12内环状凸缘二，2内胆，21外环状凸缘，3端盖，31排油口，32进油口，33插座，4控制器，5加热器

具体实施方式

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，为本发明涉及的一种GRE缠绕管生产用模具，其包括外管1、内胆2、端盖3、控制器4和加热器5，所述外管1和内胆2均为圆柱管体或者至少使所述外管1为圆柱管体，所述端盖3为圆盘体或者圆环体，所述端盖3的外径不大于所述外管1的外径。所述端盖3设置在所述外管1和内胆2的两端，使所述外管1的内壁与所述内胆2的外壁之间形成封闭腔，当所述外管1和内胆2均为圆柱管体时，形成的封闭腔为环形腔，形成环形腔能够减少导热油的使用量，提高热效率，而且容易控制导热油的热均匀性。所述加热器5布置在所述外管1、内胆2及端盖3封堵形成的封闭腔内。所述控制器4固定在所述内胆2中，且与加热器5连接，对加热器5的加热温度进行控制。在所述封闭腔的一端下侧设置与所述封闭腔连通的排油口31，在所述封闭腔的另一端上侧设置与所述封闭腔连通的进油口32。排油口31和进油口32的管路上设置电磁阀。设置的电磁阀、控制器4等都与微机控制系统连接，由微机控制系统对电磁阀、控制器4进行设定控制，从而实现微机控制系统对缠绕固化成型过程的自动化控制。所述外管1、内胆2及端盖3通过焊接方式连接而形成所述封闭腔。

如图1所示，在两侧端盖3上，沿轴向分别设置与柱状延伸部，且在一侧的柱状延伸部上设置插座33。所述加热器5有多个，相互之间为并联连接，且加热器5沿轴向均布安装在所述封闭腔内。此处所指的加热器5沿轴向均布安装在所述封闭腔内，至少应该理解为所述加热器5在径向截面上绕封闭腔环绕一周均布设置，同时在轴向上以此环绕布置的形式延伸成一排。

在上述结构下，特别是外管1与内胆2均为柱形的时候，形成的封闭腔为环形腔，一方面减少导热油的使用量，提高加热效率，另一方面有利于保证所述外管1的壁体受热的均匀性，从而保证玻璃纤维纱受热的均匀，使最终得到的管道整体性能一致。当加热器5沿轴向均布成一排且在径向截面上环绕一周布置时，能够进一步提高加热效率，同时保证加热的均匀性。另外，需要说明的是，加热器5的布置最好靠近所述内胆2的外壁且固定在所述内胆2的外壁上。

如图2所示，在所述外管1与所述内胆2对应的左侧端口：

在所述外管1上设置径向延伸的内环状凸缘一11，在所述内胆2上设置外环状凸缘21，同时在所述内环状凸缘一11的端口内侧设置内环状凸缘二12。所述外环状凸缘21的外径等于所述内环状凸缘二12的外径，所述外环状凸缘21的轴向厚度不大于所述内环状凸缘一11的轴向厚度与所述内环状凸缘二12的轴向厚度之差。所述外环状凸缘21通过周向布置的一圈螺栓连接在所述内环状凸缘二12的外端面上，所述内环状凸缘一11通过周向布置的一圈螺栓连接端盖3。

与图2所示外管1与内胆2对应的左侧端口处结构相对应地，在所述外管1与所述内胆2对应的右侧端口：使所示内胆2与端盖3螺纹连接，即在所述端盖3上设置螺纹孔，内胆2的外壁上设置外螺纹。此时，所述外管1与端盖3可以焊接连接或者通过周向布置的一圈螺栓连接，优选螺栓连接。装配时，现将内胆2没有设置外环状凸缘21的一端插入外管1内，然后将内环状凸缘一11、内环状凸缘二12及外环装凸缘21的装配孔相互对应，最后用螺栓固定即可。当内胆2与端盖3螺纹配合的一端，外管1与端盖采用螺栓连接时，在对应装配孔时还要对应好此端处外管1与端盖3的对应装配孔。

在上述结构下，相对于焊接形成一体的外管1、内胆2及端盖3结构，因为内胆2相对外管1是可拆卸额的活动连接结构，所以当内部安装的加热器5或者控制器4有损坏时，便于拆装维修，能够减少使用的成本。

借助该GRE缠绕管生产用模具，使得GRE缠绕管生产工艺中的缠绕固化工序包括如下步骤：(1)将模具安装到缠绕机上，接着按铺层工艺，在模具的外壁上缠绕上环氧树脂浸透好的玻璃纤维纱；(2)在所述玻璃纤维纱缠绕完成后，向模具内部注入高温导热油，并控制高温导热油的温度始终维持在固化要求的温度范围内；(3)待所述玻璃纤维纱完全固化后，排空模具内部的高温导热油，然后注入低温导热油使所述模具降温。降温一定时间后再进行脱模工序和后续的修整工序。

在上述的生产工艺中，对浸泡过环氧树脂的玻璃纤维纱进行热固化处理时，是以导热油作为传热介质的，相对于目前高温蒸汽的加热方式，以导热油作为加热介质时不需要形成高压，所以在生产的GRE缠绕管内径较大时，不会对加热介质的温度造成影响。同时，由于加热介质为液体，相对于蒸汽来说其散热相对较慢，所以在用高温导热油完成加热固化后，又通入了低温导热油进行降温，保证生产效率。

本发明所涉及的GRE缠绕管生产用模具，用导热油对固化过程进行加热，相对目前采用的高温蒸汽加热形式，不会受到压力因素的制约，且能够保证加热效率及加热的均匀性，所以能够生产出内径更大的管道，故而本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。

上述实施方式仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本发明还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。