CN106584880B

CN106584880B - 一种聚氯乙烯管的双轴取向成型装置

Info

Publication number: CN106584880B
Application number: CN201710053131.XA
Authority: CN
Inventors: 王琪; 缪呈上; 方海峰; 包振明; 金琦淳; 吴群彪; 刘圣炜; 李荣敏; 龚婵媛; 陶丽佳; 王靖
Original assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Current assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Priority date: 2017-01-22
Filing date: 2017-01-22
Publication date: 2019-01-18
Anticipated expiration: 2037-01-22
Also published as: CN106584880A

Abstract

本发明提供了一种聚氯乙烯管的双轴取向成型装置，包括挤出机、挤出机模头、定径套5、冷却定型箱、前置牵引机、拉伸定型箱1、后置牵引机与设置在拉伸定型箱1内的拉伸模具。拉伸模具包括多级芯模2与多级外模3。当需要改变成型管材的直径规格时，在基础套模2F上套设若干级拓展套模，并且在取向外模3B与外模套模3D之间添加与拓展套模相匹配的过渡外模。通过取向芯模尾部锥段的重构从而实现简单、方便、快捷更新锥段模具，即可在保持原有生产线的基础上达到加工多种规格管材的生产条件。

Description

一种聚氯乙烯管的双轴取向成型装置

技术领域

本发明涉及一种聚氯乙烯管的双轴取向成型装置，属于工程塑料双轴取向聚氯乙烯管材成型技术领域。

背景技术

随着塑料管材产业的不断发展，很多人意识到要保证塑料管材的可持续发展，必须要通过技术攻关去提高塑料管材的各项性能，或是改进能耗系统节能减排，遵循资源节约型环境友好型的原则。对于新型材料双轴取向聚氯乙烯管材，相比于其他塑料管材制品都具有相当大的优势，由于该管材是由硬质聚氯乙烯管材经过二次加工处理，对原有聚氯乙烯管材进行双轴取向，使管材内部分子链呈现规律化分布的分层结构，该优势结构能抵抗由外力产生的脆性破坏，双轴取向聚氯乙烯继承了硬质聚氯乙烯的各种优点并加以扩大化，在工程上，采用双轴取向聚氯乙烯管材铺设的给水管道系统易于实施，综述双轴取向聚氯乙烯的诸多优点，对于该种管材的生产，优化生产线结构生产高质量的管材，是该领域进步的不竭动力。目前，现有涉及该管材生产领域，基于传统生产方案设计并创新的专利有CN201110094685.7一种双向拉伸聚氯乙烯管材生产设备及工艺。

专利CN201110094685.7一种双向拉伸聚氯乙烯管材生产设备及工艺，其内容所述管材在取向成型的加工区间生产线较长，取向模至于保温区与冷却区之间，取向过程中管材直接暴露于通常环境中，管材材质均匀度难以保证，同时更换方案涉及取向模的整体更换，流水线生产作业成本和维护成本较高，故设计一种可置于取向成型一体箱中具有多级结构的管材取向成型模具，通过重构模具结构，完成对不同规格的双轴取向聚氯乙烯管材生产，追求最短辅助时间和最低模具成本，是此时亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种聚氯乙烯管的双轴取向成型装置。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种聚氯乙烯管的双轴取向成型装置，包括挤出机、挤出机模头、定径套5、冷却定型箱、前置牵引机、拉伸定型箱1、后置牵引机与设置在拉伸定型箱1内的拉伸模具，其特征在于，所述拉伸模具包括多级芯模2与多级外模3，所述多级芯模2套设在所述多级外模3的内部，并且所述多级芯模2的外壁与多级外模3的内壁存在间隙，所述间隙为成型管材的壁厚；所述多级芯模2包括取向芯模2E与基础套模2F，所述基础套模2F抵接于取向芯模2E的端部；所述多级外模3包括取向外模3B与外模套模3D，所述外模套模3D抵接于取向外模3B的端部，所述取向芯模2E与取向外模3B相配，所述基础套模2F与外模套模3D相配；当需要改变成型管材的直径规格时，在基础套模2F上套设若干级拓展套模，并且在取向外模3B与外模套模3D之间添加与拓展套模相匹配的过渡外模。

进一步的，拉伸定型箱1包括引导预热区1A、加热取向区1B与冷却定型区1C，每个区域均设有方形舱门1D。

进一步的，所述多级内模2还包括中空中心轴2A、引导芯模2B、垫片2C、芯模隔热板2D与压套2H，所述中空中心轴2A依次穿过所述引导芯模2B、垫片2C、芯模隔热板2D、取向芯模2E、基础套模2F与压套2H；所述引导芯模2B与引导外模3B相匹配，所述引导外模3B相匹配固定连接在所述拉伸定型箱1的进料口；所述引导芯模2B通过垫片2C与取向芯模2E连接，所述垫片2C之间设有所述芯模隔热板2D；所述压套2H设于所述中空中心轴2A的端部，并且压套2H与基础套模2F的端部紧固连接。

进一步的，所述取向芯模2E包括圆筒段与圆锥段，并且所述取向芯模2E的外径沿轴向递增；所述圆筒段的一端通过垫片2C连接引导芯模2B，所述圆锥段的一端连接基础套模2F；所述取向芯模2E的内壁面设有凸肩，并且所述取向芯模2E通过凸肩径向固定在中空中心轴2A上。

进一步的，所述基础套模2F为圆柱形；所述基础套模2F的外壁面上设置有一段台阶面。

进一步的，所述拓展套模包括第一级拓展套模2G，所述第一级拓展套模2G套设在所述基础套模2F的台阶面上，并且其端部卡合在所述压套2H上；所述第一级拓展套模2G的外壁面包括圆锥面与圆柱面，其外径沿径向递增，并且所述圆柱面的端部设有台阶面；当添置第一级拓展套模2G时，所述取向芯模2E的圆筒段以及第一级拓展套模2G的圆锥段与第一级过渡外模3C相配，第一级拓展套模2G的圆柱段与外模套模3D相配；所述第一级过渡外模3C一端连接取向外模3B，其另一端连接外模套模3D。

进一步的，所述拓展套模包括第二级拓展套模2I，所述第二级拓展套模2I套设在所述第一级拓展套模2G的台阶面上，并且其端部卡合紧固在所述压套2H的轴肩上；所述第二级拓展套模的外壁面包括圆锥面，并且其外径沿径向递增；当添置第二级拓展套模2I时，所述第一级拓展套模2G的圆柱段以及第二级拓展套模2I的圆锥段与第二级过渡外模3H相配；所述第二级过渡外模3H一端连接第一级过渡外模3C，其另一端连接外模套模3D。

进一步的，所述压套2H通过螺纹连接所述中空中心轴2A，并且能够沿着中空中心轴2A的轴向移动，从而通过压套2H端部的凸肩压紧多级芯模2的各部件实现其轴向定位。

进一步的，所述中空中心轴2A的安装有压套2H的一端还设有连接头8，所述连接头8内套接有细长拉杆7；所述细长拉杆7的一端插入连接头8，其另一端连接有内密封装置6，所述密封装置6包括圆形夹板6B与密封圈6C，所述圆形夹板6B与密封圈6C间隔设置，所述密封圈6C与成型管材11的内壁面密封接触；所述拉伸定型箱1的出料口设置有外密封装置9，所述外密封装置9包括可拆卸板9A与密封圈9B，所述可拆卸板9A安装在拉伸定型箱1的出料口，所述可拆卸板9A内壁面的中间位置固定有密封圈9B，所述密封圈9B与成型管材11的外壁面密封接触。

进一步的，所述引导芯模2B与引导外模3B设置于所述引导预热区1A内；所述多级芯模2与多级外模3设置于所述加热取向区1B内；所述定径套5、内密封装置6与外密封装置9设置于所述冷却定型区1C内。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过取向芯模尾部锥段的重构从而实现简单、方便、快捷更新锥段模具；对模具拓展或重构即可在保持原有生产线的基础上达到加工多种规格管材的生产条件，并且取向模具结构简单，易于加工；本发明的取向成型装置实用性高，模具适应性强，并且维护成本低。

附图说明

图1为本发明的结构简图：

图2为本发明无拓展套模装配图图；

图3为本发明设有一级拓展套模装配图图；

图4为本发明设有二级拓展套模装配图；

图5为本发明的取向芯模(带有二级拓展套模)的剖切图。

图中具体结构标号说明：

1-双轴取向拉伸定型箱、1A-引导预热区、1B-加热取向区、1C-冷却定型区、1D-舱门、2-多级取向芯模、2A-中空中心轴、2B-引导芯模、2C-垫片、2D-隔热板、2E-取向芯模、2F-基础套模、2G-第一级拓展套模、2H-压套、2I-第二级拓展套模、3-多级外模、3A-引导外模、3B-取向外模、3C-第一级过渡外模、3D-外模用套模、3E-压圈、3F-改造螺钉、3G-调节螺钉、3H-第二级过渡外模、4-芯模限位轴、5-定径套、6-管内密封装置、6A-卡位螺母、6B-圆形夹板、6C-密封圈、6D-对顶螺母、7-细长拉杆、8-连接头、9-管外密封装置、9A-可拆卸板、9B-密封圈、10-待加工管材、11-成型管材。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，一种聚氯乙烯管的双轴取向成型装置，从左向右依次设置挤出机、挤出机模头、定径套、冷却定型箱、前置牵引机、拉伸定型箱1、后置牵引机。挤出机模头装在挤出机内并且与挤出机的进料口相连，挤出机的出料口连接定径套，定径套通过端部的凸肩卡在冷却定型箱的侧壁并且被设置于冷却定型箱的内部。挤出机通过芯模限位轴4连接拉伸定型箱1。前置牵引机设置于冷却定型箱与拉伸定型箱1之间，而后置牵引机设置在拉伸定型箱1的出料端。

如图2-4所示，拉伸定型箱1从左向右依次设置有引导预热区1A、加热取向区1B与冷却定型区1C。引导预热区1A、加热取向区1B与冷却定型区1C为矩形箱体，并且每个箱体的侧壁均开设有舱门1D。

引导预热区1A内设置有引导外模3A、引导芯模2B。引导外模3A的一端抵接在引导预热区1A的侧壁并且通过螺钉紧固，其另一端抵接在加热取向区1B的侧壁。引导芯模2B套入引导外模3A的内部，引导芯模2B端部通过垫片2C连接取向芯模2E，并且引导外模3A的外壁与引导芯模2B的内壁存在间隙。引导芯模2B固定安装在中空中心轴2A上。在本实施例中，中空中心轴2A上设有一凸肩，引导芯模2B的内壁上设有台阶。引导芯模2B通过该台阶卡合在中空中心轴2A上，从而实现径向的固定，同时，引导芯模2B通过该台阶抵接在中空中心轴2A的凸肩上，从而实现轴向的固定。芯模限位轴4延伸入引导芯模2B的内部，并且抵接在中空中心轴2A的凸肩的另一面，从而保证了以上各部件在轴向上的卡紧。

加热取向区1B内设置有取向芯模2E、基础套模2F、压套2H、取向外模3B与外模套模3D。取向芯模2E的一端抵接垫片2C，垫片2C之间设有芯模隔热板2D，取向芯模2E的另一端抵接基础套模2F的一端，基础套膜2F的另一端卡接压套2H，压套2H设于中空中心轴2A的端部并通过螺纹旋紧固定。压套2H的凸肩轴向压紧基础套模2F、取向芯模2E、垫片2C、芯模隔热板2D与引导芯模2B，从而实现以上各个部件的轴向固定。

取向外模3B与外模套模3D，取向外模3B的一端抵接在加热取向区1B的侧壁，取向外模3B的另一端抵接外模套模3D的一端，外模套模3D的另一端固定于冷却定型区1C的侧壁并且连接定径套5，本实施例优选为，外模套模3D通过调节螺钉3G实现紧固。更多的是，取向芯模2E与取向外模3B相配，基础套模2F与外模套模3D相配。在取向外模3B、外模套模3D的外壁面设有红外线加热装置，从而实现加热取向区1B的加热。

在本实施例中，中空中心轴2A依次穿过所述引导芯模2B、垫片2C、芯模隔热板2D、取向芯模2E、基础套模2F与压套2H。压套2H通过螺纹连接在中空中心轴2A的末端，并且能够沿着中空中心轴2A的轴向移动。中空中心轴2A的安装压套2H的一端插接有连接头8。连接头8内套接有细长拉杆7，细长拉杆7的一端插入连接头8，其另一端连接有内密封装置6。密封装置6包括圆形夹板6B与密封圈6C，圆形夹板6B与密封圈6C间隔设置，并且通过卡位螺母6A与对顶螺母6D锁紧固定，密封圈6C与成型管材11的内壁面密封接触。拉伸定型箱1的出料口设置有外密封装置9，外密封装置9包括可拆卸板9A与密封圈9B。可拆卸板9A安装在拉伸定型箱1的出料口，可拆卸板9A内壁面的中间位置固定有密封圈9B，所述密封圈9B与成型管材11的外壁面密封接触。

当需要扩大成型管的直径时，可以在基础套模2F上套设若干级拓展套模。

具体的，如图3所示，取向芯模2E包括圆筒段与圆锥段，并且取向芯模2E的外径沿轴向递增。取向芯模2E的圆筒段的一端通过垫片2C连接引导芯模2B，取向芯模2E的圆锥段的一端连接基础套模2F。取向芯模2E的内壁面设有凸肩，并且所述取向芯模2E通过凸肩径向固定在中空中心轴2A上。基础套模2F为圆柱形，基础套模2F的外壁面上设置有一段台阶面。

在基础套膜2F上套设第一级拓展套模2G，第一级拓展套模2G套设在基础套模2F的台阶面上，并且其端部卡合在压套2H上。第一级拓展套模2G的外壁面包括圆锥面与圆柱面，其外径沿径向递增，并且所述圆柱面的端部设有台阶面。当添置第一级拓展套模2G时，所述取向芯模2E的圆筒段以及第一级拓展套模2G的圆锥段与第一级过渡外模3C相配，第一级拓展套模2G的圆柱段与外模套模3D相配。所述第一级过渡外模3C一端连接取向外模3B，其另一端连接外模套模3D，并且第一级过渡外模3C一端连接取向外模3B外壁还通过改造螺钉3F实现紧固连接。

当需要进一步扩大管径时，可以进一步套设第二级拓展套模2I。如图4所示，第二级拓展套模2I套设在第一级拓展套模2G的台阶面上，并且其端部卡合紧固在所述压套2H的轴肩上。第二级拓展套模的外壁面包括圆锥面，并且其外径沿径向递增。当添置第二级拓展套模2I时，第一级拓展套模2G的圆柱段以及第二级拓展套模2I的圆锥段与第二级过渡外模3H相配。第二级过渡外模3H一端连接第一级过渡外模3C，其另一端连接外模套模3D，并且还通过改造螺钉3F实现紧固连接。

成型装置的工作流程如下：塑料熔体进入挤出机，从挤出机模头挤出待加工管材，待加工管材预成型，通过前置牵引机牵引送入拉伸定型箱1中，待加工管材此时被前置牵引机推至取向芯模2E前端，待加工管材进入引导预热区，待加工管材在此区域预热软化，随着前置牵引机不断推进，待加工管材从引导预热区进入加热取向区，取向外模3B将受热待加工管材迅速加热，待加工管材处于高弹态状态。顺着多级芯模2和多级外模3的缝隙，待加工管材顺着多级芯模2取向，多级外模3A配合完成挤出，拉伸完成的管材进入冷却定型区，通过定径套并在喷淋装置冷却成型，最终被后置牵引机牵引至成型设备外的输送轨道上，切割设备对PVC-O管材进行切割完成管材生产。

多级芯模与多级外模根据成型管材所参照的国家标准和此规格制品的精度等级进行计算。考虑双轴取向聚氯乙烯的收缩率，现举例：对应待加工管材直径为m，壁厚为n，加工成型管材的合理直径范围介于1.25m～1.8m，在此范围取国标参数，得到可生产由小到大的成型管材直径D1、D2、D3，对应D1、D2、D3下成型管材壁厚a1n，a2n，a3n，根据实际生产要求，此处a3合理取值介于0.63～0.66。

考虑生产线中供料出料关系，反推a2合理取值介于0.7～0.74，同理，反推a1合理取值介于0.78～0.82；在此基础上，所述D1作为参考用于确定取向芯模的尾端定型部分外径d1，通过给定条件下取向聚氯乙烯管的平均收缩率Scp，给定条件下塑件公差数值表(SJ1372-78)精度等级5下所对应介于工称尺寸D1的公差数值t1，可通过公式d1＝[(D1-2a1n)·(1+Scp)+3/4Δ]-t1计算出基础套模右端外径，所述外模用套模最小右端内径为φ1＝[D1·(1+Scp)-3/4Δ]+t1；其中所述Δ取值范围0.5～0.8，按所示计算方法可推导剩余两种规格的芯模用拓展套模d2、d3和外模用套模φ2、φ3的设计尺寸。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种聚氯乙烯管的双轴取向成型装置，包括挤出机、挤出机模头、定径套(5)、冷却定型箱、前置牵引机、拉伸定型箱(1)、后置牵引机与设置在拉伸定型箱(1)内的拉伸模具，其特征在于，所述拉伸模具包括多级芯模(2)与多级外模(3)，所述多级芯模(2)套设在所述多级外模(3)的内部，并且所述多级芯模(2)的外壁与多级外模(3)的内壁存在间隙，所述间隙为成型管材的壁厚；所述多级芯模(2)包括取向芯模(2E)与基础套模(2F)，所述基础套模(2F)抵接于取向芯模(2E)的端部；所述多级外模(3)包括取向外模(3B)与外模套模(3D)，所述外模套模(3D)抵接于取向外模(3B)的端部，所述取向芯模(2E)与取向外模(3B)相配，所述基础套模(2F)与外模套模(3D)相配；当需要改变成型管材的直径规格时，在基础套模(2F)上套设若干级拓展套模，并且在取向外模(3B)与外模套模(3D)之间添加与拓展套模相匹配的过渡外模；所述多级芯模(2)还包括中空中心轴(2A)、引导芯模(2B)、垫片(2C)、芯模隔热板(2D)与压套(2H)，所述中空中心轴(2A)依次穿过所述引导芯模(2B)、垫片(2C)、芯模隔热板(2D)、取向芯模(2E)、基础套模(2F)与压套(2H)；所述引导芯模(2B)与引导外模(3B)相匹配，所述引导外模(3B)相匹配固定连接在所述拉伸定型箱(1)的进料口；所述引导芯模(2B)通过垫片(2C)与取向芯模(2E)连接，所述垫片(2C)之间设有所述芯模隔热板(2D)；所述压套(2H)设于所述中空中心轴(2A)的端部，并且压套(2H)与基础套模(2F)的端部紧固连接。

2.如权利要求1所述的一种聚氯乙烯管的双轴取向成型装置，其特征在于，拉伸定型箱(1)包括引导预热区(1A)、加热取向区(1B)与冷却定型区(1C)，每个区域均设有方形舱门(1D)。

3.如权利要求1所述的一种聚氯乙烯管的双轴取向成型装置，其特征在于，所述取向芯模(2E)包括圆筒段与圆锥段，并且所述取向芯模(2E)的外径沿轴向递增；所述圆筒段的一端通过垫片(2C)连接引导芯模(2B)，所述圆锥段的一端连接基础套模(2F)；所述取向芯模(2E)的内壁面设有凸肩，并且所述取向芯模(2E)通过凸肩径向固定在中空中心轴(2A)上。

4.如权利要求1所述的一种聚氯乙烯管的双轴取向成型装置，其特征在于，所述基础套模(2F)为圆柱形；所述基础套模(2F)的外壁面上设置有一段台阶面。

5.如权利要求1所述的一种聚氯乙烯管的双轴取向成型装置，其特征在于，所述拓展套模包括第一级拓展套模(2G)，所述第一级拓展套模(2G)套设在所述基础套模(2F)的台阶面上，并且其端部卡合在所述压套(2H)上；所述第一级拓展套模(2G)的外壁面包括圆锥面与圆柱面，其外径沿径向递增，并且所述圆柱面的端部设有台阶面；当添置第一级拓展套模(2G)时，所述基础套模(2F)的圆筒段以及第一级拓展套模(2G)的圆锥段与第一级过渡外模(3C)相配，第一级拓展套模(2G)的圆柱段与外模套模(3D)相配；所述第一级过渡外模(3C)一端连接取向外模(3B)，其另一端连接外模套模(3D)。

6.如权利要求5所述的一种聚氯乙烯管的双轴取向成型装置，其特征在于，所述拓展套模包括第二级拓展套模(2I)，所述第二级拓展套模(2I)套设在所述第一级拓展套模(2G)的台阶面上，并且其端部卡合紧固在所述压套(2H)的轴肩上；所述第二级拓展套模的外壁面包括圆锥面，并且其外径沿径向递增；当添置第二级拓展套模(2I)时，所述第一级拓展套模(2G)的圆柱段以及第二级拓展套模(2I)的圆锥段与第二级过渡外模(3H)相配；所述第二级过渡外模(3H)一端连接第一级过渡外模(3C)，其另一端连接外模套模(3D)。

7.如权利要求1所述的一种聚氯乙烯管的双轴取向成型装置，其特征在于，所述压套(2H)通过螺纹连接所述中空中心轴(2A)，并且能够沿着中空中心轴(2A)的轴向移动，从而通过压套(2H)端部的凸肩压紧多级芯模(2)的各部件实现其轴向定位。

8.如权利要求1所述的一种聚氯乙烯管的双轴取向成型装置，其特征在于，所述中空中心轴(2A)的安装有压套(2H)的一端还设有连接头(8)，所述连接头(8)内套接有细长拉杆(7)；所述细长拉杆(7)的一端插入连接头(8)，其另一端连接有管内密封装置(6)，所述管内密封装置(6)包括圆形夹板(6B)与密封圈一(6C)，所述圆形夹板(6B)与密封圈一(6C)间隔设置，所述密封圈一(6C)与成型管材(11)的内壁面密封接触；所述拉伸定型箱(1)的出料口设置有管外密封装置(9)，所述管外密封装置(9)包括可拆卸板(9A)与密封圈二(9B)，所述可拆卸板(9A)安装在拉伸定型箱(1)的出料口，所述可拆卸板(9A)内壁面的中间位置固定有密封圈二(9B)，所述密封圈二(9B)与成型管材(11)的外壁面密封接触。

9.如权利要求2所述的一种聚氯乙烯管的双轴取向成型装置，其特征在于，所述引导芯模(2B)与引导外模(3B)设置于所述引导预热区(1A)内；所述多级芯模(2)与多级外模(3)设置于所述加热取向区(1B)内；所述定径套(5)设置于所述冷却定型区(1C)内。