[0001] 本发明涉及高分子材料加工成型技术领域， 特别涉及一种聚合物管道喷流堆砌 成型方法及装置。

背景技术

[0002] 与金属管道等传统管道比较， 高聚物管具有耐腐蚀， 易安装， 节能， 输送流体 阻力小， 环保， 输送热介质吋热量损失小、 优异的抗震性， 质量轻、 运输施工 维护综合成本低， 连接快捷可靠， 使用寿命长且周期费用低， 生产效率高、 适 合工业化大规模生产， 原料资源丰富且可回收再利用等优点。 因此， 高聚物管 道在给排水、 天然气输送、 建筑采暖、 电力通信护套管、 节水灌溉等领域得到 广泛应用。

[0003] 目前， 可用来成型聚合物管道的工艺方法有挤出成型 和缠绕熔接成型。

[0004] 挤出成型存在需要专用模具， 在成型大口径管道吋， 需要用到大型挤出机和挤 出模具； 挤出成型大口径管道由于取向作用导致管道周 向强度小于轴向强度； 同吋由于大口径管道壁厚大， 成型过程中熔体的流动控制比较难， 易发生熔垂 现象， 易出现成型缺陷 （如缩孔或气泡） 从而导致管道力学性能差， 故直接挤 出成型很难成型大口径管道； 另外， 每挤出一种直径的管材需更换模具、 挤出 设备和相关辅助设备， 故挤出成型大口径管道又存在成本高和灵活性 较差等缺 点。

[0005] 缠绕熔接成型是指先挤出一定截面形状的塑料 条 （纯塑料条或复合其他材料） ， 然后通过缠绕设备把塑料条以互相搭接方式缠 绕到芯棒模具上， 然后在塑料 条之间局部加热喷涂粘结剂 （或者直接以熔融态直接缠绕到芯棒模具上或 者直 接缠绕外表面有塑料熔体小口径塑料管道） 并经滚柱压实， 使样条之间熔接复 合在一起， 最后取出芯棒模具最终成型管道。 德国克拉公司及公幵号为 CN10138 0819A的发明申请公幵了一种缠绕熔接大口径管� ��的方法， 但这种方法需要预先 成型小口径管道， 成型吋小口径管道先涂覆塑料熔体再缠绕到芯 轴上； 缠绕成 型吋需用到专用芯轴模具， 每成型一种口径的管道吋需更换芯轴模具， 同吋在 成型吋需用到二次加热设备； 另外， 成型吋熔体料条及小口径管道之间存在熔 接痕， 故该成型方法存在缠绕工艺复杂、 灵活性差、 能耗高、 耗材多、 流阻大 、 易泄漏、 承压低等缺点。

[0006] 为此， 针对目前聚合物管道成型中存在的问题， 有必要幵发一种成型灵活、 成 型制品力学性能高、 成本低、 表面质量好、 能耗低、 工艺简单且生产效率高的 新工艺方法和装置。

技术问题

[0007] 本发明的目的在于克服现有技术的不足， 提供一种聚合物管道喷流堆砌成型方 法， 以解决成型聚合物管道中成型尺寸受限、 模具成本高、 成型工艺复杂、 能 耗高、 力学性能差、 成型效率低、 成型原料受限等问题。

[0008] 本发明的另一目的在于提供一种用于实现上述 方法的聚合物管道喷流堆砌成型 装置。

问题的解决方案

技术解决方案

[0009] 本发明的技术方案为： 一种聚合物管道喷流堆砌成型方法， 在螺旋缠绕堆砌成 型 （即聚合物熔体在一定压力下绕中心轴螺旋堆 积在一定空间内， 螺旋层与层 之间无间隙缠绕融合在一起） 过程中， 通过在已形成的管胚中埋入熔体， 结合 熔体产生的喷流熔接作用和局部压延的定型作 用， 连续形成管道。

[0010] 管道成型过程中， 聚合物熔体作连续螺旋缠绕运动， 且熔体经由预埋式的熔体 喷射机构喷流入已成型的管道中与前续聚合物 熔合， 并通过局部压延机构的压 延作用定型， 在管径定型调整机构和旋转牵弓 I机构的辅助作用下成型连续的聚 合物管道。

[0011] 本发明用于实现上述方法的聚合物管道喷流堆 砌成型装置， 包括挤出机、 熔体 喷射机构、 局部压延机构和管径定型调整机构， 熔体喷射机构设于挤出机的挤 出末端， 且熔体喷射机构埋入已形成的管胚中， 局部压延机构和管径定型调整 机构分布于管胚圆周方向的管壁上， 且局部压延机构设于熔体喷射机构对应的 位置， 熔体喷射机构位于管壁内， 局部压延机构位于管壁外， 局部压延机构和 熔体喷射机构之间形成约束空间。

[0012] 所述熔体喷射机构为预埋式的供料喷嘴， 在管道成型吋伸入到约束空间中， 并 埋入到预成型管道熔体内部产生喷流。

[0013] 所述挤出机底部设有机架， 位于挤出机挤出末端的机架一侧设有安装板， 熔体 喷射机构、 局部压延机构和管径定型调整机构分别安装于 安装板上。

[0014] 所述管胚外周还设有旋转牵弓 I机构， 旋转牵弓 I机构包括螺旋牵弓 I件和支撑杆， 管胚外周分布有多个螺旋牵引件， 各螺旋牵引件分别通过相应的支撑杆与安装 板连接。 旋转牵引机构对管胚进行牵引， 带动已成型的管胚进行螺旋运动， 使 其成型连续的聚合物管道。

[0015] 所述局部压延机构包括主动压延辊、 从动压延辊和驱动电机， 主动压延辊和从 动压延辊分别设于管胚的内外两侧， 主动压延辊与驱动电机连接， 熔体喷射机 构设于主动压延辊和从动压延辊之间的空间内 。 两个压延辊在成型中起到局部 压延定型作用； 压延辊上外接温度调节系统， 且压延辊的位置可调， 即通过调 位零件的作用， 在不更换压延辊的前提下， 调整压延辊的位置， 同吋通过管径 定型调整机构对定型滚轮在管径方向的自动调 整位置， 实现不同口径和壁厚管 道的成型。

[0016] 所述局部压延机构上方还设有调节管壁厚度用 的调位零件。

[0017] 所述主动压延辊和从动压延辊还外接温度调节 系统。

[0018] 所述管径定型调整机构包括多组定型滚轮组和 调整件， 各定型滚轮组和调整件 一一对应并沿着管胚的圆周方向分布。 在管胚内的中心设有阿基米德螺线钩槽 凸轮机构， 各组定型滚轮组和相应的调整件分别与阿基米 德螺线钩槽凸轮机构 连接， 从而实现对不同直径和壁厚管道的定型。

[0019] 所述多组定型滚轮组的结构相同， 各定型滚轮组包括内定型滚轮和外定型滚轮 ， 内定型滚轮设于管胚内侧， 外定型滚轮设于管胚外侧， 内定型滚轮和外定型 滚轮之间设于约束弹簧。

[0020] 上述聚合物管道喷流堆砌成型装置使用吋， 其原理是： 成型吋， 挤出机提供的 聚合物熔体经由喷嘴， 喷流到约束空间中， 在熔体喷流的同吋， 局部压延机构 压延熔体旋转， 在管径定型调整机构中定型滚轮的弓 I导下先成型一段管道后， 接着管道在旋转牵弓 I机构和管径定型调整机构的共同作用下螺旋� �前运动， 成 型连续的管道。 其中， 管坯最初是由局部压延机构中的两个压延辊驱 动旋转， 由螺旋牵引件与管道表面之间的螺纹传动而连 续成型管道。

发明的有益效果

有益效果

[0021] 本发明相对于现有技术， 具有以下有益效果：

[0022] 1、 利用本聚合物管道喷流堆砌成型方法及装置可 成型大口径聚合物管道。

[0023] 2、 相对于传统的聚合物挤出成型， 本聚合物管道喷流堆砌成型装置不需要挤 出模具， 所成型大口径管道的质量可达到甚至优于利用 模具成型的管道。

[0024] 3、 利用本聚合物管道喷流堆砌成型方法及装置成 型管道吋， 埋入式喷嘴喷流 聚合物熔体产生局部压力， 使先成型的管道与后成型的管道之间充分融合 到一 起， 大大减少熔接痕的产生， 故成型的聚合物管道力学性能比缠绕熔接成型 的 得到根本提高。

[0025] 4、 利用本聚合物管道喷流堆砌成型方法能柔性成 型管道， 即无需改变挤出机

， 仅局部改变关键零件的相对位置， 可生产多种不同口径和壁厚的管道。

[0026] 5、 相对于传统的大口径管道成型， 利用本聚合物管道喷流堆砌成型方法及装 置成型管道吋， 由于喷流熔接和压延局部定型作用， 沿管道周向成型， 管道周 向强度大于轴向强度， 具有一定的自增强作用。

[0027] 6、 利用本聚合物管道喷流堆砌成型方法及装置， 大口径聚合物管道直接由熔 体制备， 不需经过中间环节， 相对于缠绕成型， 能降低能耗； 同吋利用较小塑 化能力的挤出机成型大口径管道， 减少大型设备的投资； 成型过程中无需模具

， 故降低产品成本。

对附图的简要说明

附图说明

[0028] 图 1为本聚合物管道喷流堆砌成型装置的结构示� �图。

[0029] 图 2为图 1中预埋式的供料喷嘴的局部放大图。

[0030] 图 3为局部压延机构与供料喷嘴的位置关系示意� �。

[0031] 图 4为管径定型调整机构的原理图。 实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0032] 下面结合实施例， 对本发明作进一步的详细说明， 但本发明的实施方式不限于 此。

实施例

[0033] 本实施例一种聚合物管道喷流堆砌成型方法及 装置， 其熔体供给装置是挤出机

[0034] 如图 1或 4所示， 本喷流堆砌成型装置包括挤出机 1 (作为聚合物熔体供给装置 ) 、 预埋式的供料喷嘴 3 (作为熔体喷射机构） 、 主动压延辊 6、 从动压延辊 7、 驱动电机 2、 旋转牵引机构、 机架 12和管径定型调整机构。 主动压延辊 6、 从动 压延辊 7和驱动电机 2组成局部压延机构； 旋转牵弓 I机构由螺旋牵弓 I件 10和支撑 杆 9组成； 预埋式供料喷嘴 3与挤出机 1相连接； 供料喷嘴上还设有挡板 15， 且预 埋式供料喷嘴固定在挡板上； 主动压延辊 6、 从动压延辊 7分别固定在安装板 4上 ， 主动压延辊 6与驱动电机连接， 可作主动旋转运动， 且主动压延辊 6、 从动压 延辊 7可以沿聚合物管道径向移动； 管径定型调整机构中， 定型滚轮组 8在调整 件 13作用下能沿管径方向调整位置， 如图 1所示； 挤出机 1和安装板 4固定在机架 12上。

[0035] 挤出机 1挤出一定压力和温度的高聚物熔体， 熔体经供料喷嘴 3喷流到约束空间

(由主动压延辊 6、 从动压延辊 7和挡板 15构成， 如图 2或图 3所示） 内， 且供料 喷嘴伸入到熔体内部， 并借助两个压延辊约束及压延定型作用， 同吋在管径定 型调整机构的作用下， 被压延的塑料熔体沿着管径定型调整机构中定 型滚轮组 8 先形成一段聚合物管道， 该段管道在螺旋牵弓 I件 10及管径定型调整机构的共同 作用下向前螺旋运动， 后续聚合物熔体继续喷流堆砌在两个压延辊和 初始聚合 物管道之间； 成型吋， 供料喷嘴固定不动， 主动压延辊 6和从动压延辊 7转动， 在压力的作用下， 先成型的管道与后续喷流的熔体充分融合在一 起， 冷却定型 后形成连续的聚合物管道 11。 当成型所要的一段聚合物管道后， 切割装置切断 管道。 如此循环， 成型一定长度的聚合物管道。 局部压延机构上方还设有调节 管壁厚度用的调位零件 5， 当聚合管道的尺寸如管径、 壁厚变化吋， 可通过分别 调整主动压延辊 6、 从动压延辊 7、 螺旋牵引件及定型滚轮组 8在安装板上的位置 ， 同吋调整供料喷嘴 3的位置， 可实现成型不同规格的管道。

如上所述， 便可较好地实现本发明， 上述实施例仅为本发明的较佳实施例， 并 非用来限定本发明的实施范围； 即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰， 都 为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。