CN107443716A

CN107443716A - 生产pvc‑o、bopvc、双向拉伸pvc管材用扩张模具、生产线及方法

Info

Publication number: CN107443716A
Application number: CN201710689305.1A
Authority: CN
Inventors: 孙建凯; 马广发; 吴旭峰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-08-14
Filing date: 2017-08-14
Publication date: 2017-12-08

Abstract

一种生产PVC‑O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具，包括：导向段；管径扩张单元，管径扩张单元为锥体结构，管径扩张单元的小径端与导向段连接，于管径扩张单元的表面开设有第一通孔；定径段，定径段设置于管径扩张单元的后端，于定径段上开设有第二通孔。扩张单元能够形成阶梯状的管径扩张结构，其能够提高PVC‑O管径扩张后的产品质量，能够极大的降低管材双向拉伸的操作难度。在扩张单元以及定径段上设置有若干通孔，通过扩张模具上的通孔能够向外输出压力用于抵消管材自身的回缩力，实现坯料管材在模具上的小阻力状态通过，这样能够使得本发明极大解决坯料管材与模具之间阻力问题，从而大大降低了PVC管材的双向拉伸操作难度。

Description

生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具、生产线及方法

技术领域

本发明涉及PVC管材双向拉伸设备技术领域，更具体地说，特别涉及一种生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具、一种生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用生产线以及一种生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用的方法。

背景技术

PVC-O管材(BIAXIAL ORENTED PVC PIPE)也称双向拉伸PVC管材。因其卓越的承压性能、经济性和安全性在发达国家的城镇供水等领域得到广泛应用。是传统PVC-U管材、PE管材、球墨铸铁管材等在给水领域的替代品。英国、法国、荷兰、葡萄牙、美国、澳大利亚、南非和日本等国家应用多年，经济效益和社会效益显著。但由于制造工艺上的困难、国外的技术保密以及引进技术成本高昂，中国至今还没有商品化生产的取向聚氯乙烯(PVC-O)管上市。

PVC-O管材的优势在于通过对材料的双向拉伸，改变了材料的分子排列结构，使材料的分子由拉伸前的线型结构变为拉伸后的网状结构，大大提高了材料的拉伸强度，使得PVC-O管材比传统PVC-U管材的耐压性能提高近一倍，即在使用压力同样的状况下，PVC-O管材比传统PVC管材的米重小了接近一倍。

发明内容

(一)技术问题

因此，生产过程中，在牵引装置拉动PVC-O管材向后运动时，如何减小管材的内壁与扩张模具的外侧面之间的摩擦力，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

(二)技术方案

本发明提供了一种生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具，用于对生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC所用的坯料管材的轴向以及径向拉伸，包括：

导向段，所述导向段的横截面为圆形结构；

设置于所述导向段后侧的管径扩张单元，所述管径扩张单元为锥体结构，所述管径扩张单元的小径端与所述导向段连接，于所述管径扩张单元的表面开设有第一通孔；

定径段，所述定径段设置于所述管径扩张单元的后端，于所述定径段上开设有第二通孔。

优选地，于所述导向段上设置有独立的导向段封闭腔室，于所述管径扩张单元上设置有独立的扩张单元封闭腔室，于所述定径段上设置有独立的定径段封闭腔室；所述第一通孔与所述扩张单元封闭腔室连通。

优选地，所述管径扩张单元设置有多个，全部的所述管径扩张单元同轴直线排列设置，相邻的两个所述管径扩张单元之间的横截面直径依次递增、并形成有阶梯状结构的扩张段；所述扩张段的一端与所述密封环连接，所述扩张段的另一端与所述定径段连接。

优选地，于所述扩张段与所述定径段之间设置有过渡段，所述过渡段为锥体结构，所述过渡段的小径端封闭，所述过渡段的大径端为开放式开口结构，所述过渡段的大径端与所述定径段连通。

优选地，所述定径段设置有多个相互独立的定径段单元，各个所述定径段单元均设置有一个封闭的定径段封闭腔室；所述过渡段与第一个定径段单元连接。

优选地，设置于所述导向段后侧的密封环，所述密封环相对于所述导向段的外侧面向外凸出。

优选地，于所述管径扩张单元的外侧面上开设有与其外侧面母线平行的均压槽，所述第一通孔开设于所述均压槽的槽底。

优选地，所述管径扩张单元包括有前端锥体部以及设置于所述前端锥体部后侧的密封段，所述前端锥体部为锥体结构。

优选地，所述前端锥体部的后段外侧面为平面或弧形面；所述密封段的外侧面为平面、凹面和\或凸面。

优选地，所述导向段为实心结构的导向段，所述管径扩张单元为实心结构的管径扩张单元，所述定径段为实心结构的定径段。

优选地，所述定径段对坯料管材进行定径，所述定径段为直管型结构，所述定径段与成品管的外径尺寸之间的关系为：

成品管的管外径直径为110mm时，压力等级为1.0MPa，所述定径段的外径尺寸范围为105-107mm，压力等级为1.6MPa，所述定径段的外径尺寸范围为104-105.4mm，压力等级为2.0MPa，所述定径段的外径尺寸范围为103-104mm；

成品管的管外径直径为125mm时，压力等级为1.0MPa，所述定径段的外径尺寸范围为120-121mm，压力等级为1.6MPa，所述定径段的外径尺寸范围为118-119mm，压力等级为2.0MPa，所述定径段的外径尺寸范围为116-117mm；

成品管的管外径直径为160mm时，压力等级为0.8MPa，所述定径段的外径尺寸范围为155-157mm，压力等级为1.0MPa，所述定径段的外径尺寸范围为154-155mm，压力等级为1.6MPa，所述定径段的外径尺寸范围为152-153mm，压力等级为2.0MPa，所述定径段的外径尺寸范围为151-152mm；

成品管的管外径直径为200mm时，压力等级为0.8MPa，所述定径段的外径尺寸范围为194-196-197mm，压力等级为1.0MPa，所述定径段的外径尺寸范围为193-194mm，压力等级为1.6MPa，所述定径段的外径尺寸范围为190-191mm，压力等级为2.0MPa，所述定径段的外径尺寸范围为187-189mm；

成品管的管外径直径为225mm时，压力等级为1.0MPa，所述定径段的外径尺寸范围为217-218mm，压力等级为1.25MPa，所述定径段的外径尺寸范围为216-217mm，压力等级为1.6MPa，所述定径段的外径尺寸范围为214-215mm，压力等级为2.0MPa，所述定径段的外径尺寸范围为211-212mm；

成品管的管外径直径为250mm时，压力等级为0.8MPa，所述定径段的外径尺寸范围为243-245mm，压力等级为1.0MPa，所述定径段的外径尺寸范围为241-243mm，压力等级为1.6MPa，所述定径段的外径尺寸范围为238-239mm，压力等级为2.0MPa，所述定径段的外径尺寸范围为235-236mm；

成品管的管外径直径为315mm时，压力等级为0.8MPa，所述定径段的外径尺寸范围为311-313mm，压力等级为1.0MPa，所述定径段的外径尺寸范围为304-305mm，压力等级为1.6MPa，所述定径段的外径尺寸范围为300-301mm，压力等级为2.0MPa，所述定径段的外径尺寸范围为296-297mm；

成品管的管外径直径为355mm时，压力等级为0.8MPa，所述定径段的外径尺寸范围为346-347mm，压力等级为1.0MPa，所述定径段的外径尺寸范围为342-344mm，压力等级为1.6MPa，所述定径段的外径尺寸范围为338-339mm，压力等级为2.0MPa，所述定径段的外径尺寸范围为333-335mm；

成品管的管外径直径为400mm时，压力等级为0.8MPa，所述定径段的外径尺寸范围为390-391mm，压力等级为1.0MPa，所述定径段的外径尺寸范围为386-388mm，压力等级为1.6MPa，所述定径段的外径尺寸范围为381-382mm，压力等级为2.0MPa，所述定径段的外径尺寸范围为376-377mm；

成品管的管外径直径为450mm时，压力等级为0.8MPa，所述定径段的外径尺寸范围为439-440mm，压力等级为1.0MPa，所述定径段的外径尺寸范围为436-437mm，压力等级为1.6MPa，所述定径段的外径尺寸范围为429-430mm，压力等级为2.0MPa，所述定径段的外径尺寸范围为422-424mm；

成品管的管外径直径为500mm时，压力等级为0.8MPa，所述定径段的外径尺寸范围为488-489mm，压力等级为1.0MPa，所述定径段的外径尺寸范围为484-485mm，压力等级为1.6MPa，所述定径段的外径尺寸范围为475-477mm，压力等级为2.0MPa，所述定径段的外径尺寸范围为470-471mm；

成品管的管外径直径为630mm时，压力等级为0.8MPa，所述定径段的外径尺寸范围为613-614mm，压力等级为1.0MPa，所述定径段的外径尺寸范围为608-609mm，压力等级为1.6MPa，所述定径段的外径尺寸范围为598-600mm。

本发明还提供了一种生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用生产线，包括有用于对管材进行加热的加热装置以及用于对管材进行冷却定型的冷却定型装置。基于上述结构设计，本发明还包括有如上述的生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具；

所述生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具设置于所述加热装置以及所述冷却定型装置之间。

本发明还提供了一种生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用的方法，在该方法中，本发明使用如上述的生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具对加热后的普通PVC-U管材用于生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材所用的坯料管材进行轴向以及径向拉伸，从而使得坯料管材内部分子链成网状结构。

(三)有益效果

通过上述结构设计，在本发明中，该用于生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具主要包括导向段、扩张单元以及定径段。其中，扩张单元能够形成阶梯状的管径扩张结构，其能够提高管材管径扩张后的产品质量，并且能够很大程度上降低拉伸管材时的操作难度。另外，在扩张单元以及定径段上设置有通孔，当管材在爬坡扩径的过程中，通孔能够喷出气流、水或者其他液体，使管材的内壁与扩张单元之间形成隔膜，极大减小管材在模具上的运行阻力，使得牵引机能够将坯料管完整的拉伸通过整个扩张模具，这样能够使得本发明彻底解决管材与模具之间摩擦力较大而拉伸困难的问题。

附图说明

图1为本发明实施例中生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具的结构示意图；

在图1中，部件名称与附图编号的对应关系为：

导向段1、管径扩张单元2、第一通孔3、定径段4、第二通孔5、密封环6。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参考图1，图1为本发明实施例中生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具的结构示意图。

本发明提供了一种生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具，用于对生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC所用的坯料管材的轴向以及径向拉伸。

在本发明的一个实施方式中，该扩张模具包括：

1、导向段，导向段1的横截面为圆形结构，导向段1采用圆管状结构设计，其外面为平滑面结构。

2、设置于导向段1后侧的管径扩张单元2，按照工艺生产顺序，管径扩张单元2设置在导向段1的后侧。坯管由导向段1进行牵引导向，之后进入到管径扩张单元2上，在坯料管加热到高弹态后由管径扩张单元2实现径向以及轴向的双向拉伸。

具体地，管径扩张单元2为锥体结构，管径扩张单元2的一端为小径端，其另一端为大径端，这样就能够对坯管逐渐扩张。管径扩张单元2的小径端与导向段1连接，于管径扩张单元2的表面开设有第一通孔3。由第一通孔3通气、通水或通入其它液体，气体、水或其它液体在坯管与管径扩张单元2之间能够形成一个隔膜，这样可以有效减小坯管与管径扩张单元2之间的摩擦力，更利于坯管的移动以及成型。

3、定径段，定径段4设置于管径扩张单元2的后端，于定径段4上开设有第二通孔5。定径段4根据成品的设计要求进行结构尺寸的确定，在定径段4上开设第二通孔5，由第二通孔5出气、出水或输出其它液体，能够使得坯管与定径段4的外侧面之间形成一个隔膜，该隔膜能够减小定径段4与管材内壁之间的摩擦力，便于管材的连续运动。

在实际作业状态下，坯管加热后经过导向段1向前推进至管径扩张单元2上，管径扩张单元2的直径大于导向段1的直径，由于坯管加热处于高弹态，因此继续向前推进，坯管就能够在管径扩张单元2的作用下进行扩张。

为了便于气流、水或其它液体从第一通孔3以及第二通孔5中输出，本发明对导向段1、管径扩张单元2以及定径段4进行了结构优化：于导向段1上设置有独立的导向段封闭腔室，于管径扩张单元2上设置有独立的扩张单元封闭腔室，于定径段4上设置有独立的定径段封闭腔室；第一通孔3与扩张单元封闭腔室连通。

在每一个“段”结构上设置独立的腔室，每一个腔室都能够作为一个独立的压力源供压(压缩空气、水或其它液体为充压介质)，这样可以对坯管的加工工艺进行高精度控制。

在上述结构设计中，坯管受热处于高弹态，并且，经过拉伸后的坯管还具有热回缩特性。将坯管加热使其在管径扩张单元2上“爬坡”扩张，高弹态可以允许坯管进行形变，坯管的热回缩特性能够使坯管紧紧包裹在扩张模具上，从而实现充压介质的封闭，保证上述隔膜能够顺利形成。

在本发明中，管径扩张单元2设置有多个，全部的管径扩张单元2同轴直线排列设置，相邻的两个管径扩张单元2之间的横截面直径依次递增、并形成有阶梯状结构的扩张段；扩张段的一端与密封环6连接，扩张段的另一端与定径段4连接。

基于上述改进，在本发明中，扩张段具有如下三种结构形式：1、锥体为多阶梯结构；2、锥体为单一阶梯结构；3、单一的锥体结构。

在本发明的另一个实施方式中，所述导向段为实心结构的导向段，所述管径扩张单元为实心结构的管径扩张单元，所述定径段为实心结构的定径段。

由上述内容可知，坯管的扩张可以看成多个相同的小步骤组成，在每一个管径扩张单元2上都进行一个独立的扩张作业，那么，为了保证每一个小步骤中隔膜顺利形成，本发明自管径扩张单元2的小径端向其大径端方向延伸，靠近小径端的一侧其为锥体结构，靠近大径端的一侧为密封段，密封段为平直结构、或者是微弧形结构(内凹弧形或者是外凸弧形)。密封段的作用为：在坯管经过该密封段后继续“爬坡”成型时，坯管热缩能够仅仅包裹在密封段上，通过密封段能够避免充压介质将坯管顶起，保证隔膜的顺利形成。

具体地，基于上述结构设计，本发明于扩张段与定径段4之间设置有过渡段，过渡段为锥体结构，过渡段的小径端封闭，过渡段的大径端为开放式开口结构，过渡段的大径端与定径段4连通。

在本发明中，所述定径段对坯料管材进行定径，所述定径段为直管型结构，所述定径段与成品管的外径尺寸之间的关系为：

在本发明的一个实施方式中，定径段4设置有多个相互独立的定径段单元，各个定径段单元均设置有一个封闭的定径段封闭腔室；过渡段与第一个定径段单元连接。

本发明在导向段1的后侧设置了密封环6，密封环6相对于导向段1的外侧面向外凸出。设置密封环6的作用为增加坯管热缩后与导向段1之间的密封性。

在本发明中，于管径扩张单元2的外侧面上开设有与其外侧面母线平行的均压槽。均压槽为长条状槽体结构，均压槽开设多个，全部的均压槽环绕管径扩张单元2的外侧面等间隔设置。均压槽的作用为：在均压槽的槽底开设有第一通孔3，充压介质由第一通孔3在均压槽的结构作用下可保证充压介质均匀喷出，使得隔膜更易形成；进一步减小坯管与扩张模具之间的摩擦力，使得坯管的连续运动更加顺畅。

在本发明中，管径扩张单元2包括有前端锥体部以及设置于前端锥体部后侧的密封段，前端锥体部为锥体结构。其中，前端锥体部的后段外侧面为平面或弧形面；密封段的外侧面为平面、凹面或凸面。

PVC-O管材在生产加工时，需要把待拉伸的管材加热到高弹态，利用本发明的扩张模具使管材扩张，在保持扩张的情况下快速对管材进行冷却定型。生产PVC-O管材的拉伸过程简单的讲就是用牵引机将加热到高弹态下的坯料管材拉伸并完全包裹通过扩张模具，PVC-O管材又是一种热缩管(受热后回缩至拉伸之前的坯料管状态)，在管材包裹通过扩张模具时会产生非常巨大的阻力，此阻力会导致管材拉伸失败，为了解决该问题，给管材的扩张模具输入一定的压力源(包括气压，水压，液压等)，在压力源的作用下扩张模具会向外输出压力，此压力作用于管材内壁能够抵消管材自身的回缩力，在二力平衡的状态下，能够使得扩张模具与管材的内管壁之间形成一个隔膜，这样能够非极大的减少阻力从而便于对管材的拉伸。

本发明还提供了一种生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用生产线，包括有用于对管材进行加热的加热装置以及用于对管材进行冷却定型的冷却定型装置。生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具设置于加热装置以及冷却定型装置之间。

在加热装置与冷却定型装置之间设置了扩张模具，该扩张模具为如上述的生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具。

坯管由加热装置加热，在高弹状态下经过扩张模具对管材进行轴向以及径向拉伸，扩张后的管材在冷却定型装置作用下快速冷却定型，之后再进行其它工艺完成生产。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims

1.一种生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具，用于对生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC所用的坯料管材的轴向以及径向拉伸，其特征在于，包括：

导向段(1)，所述导向段的横截面为圆形结构；

设置于所述导向段后侧的管径扩张单元(2)，所述管径扩张单元为锥体结构，所述管径扩张单元的小径端与所述导向段连接，于所述管径扩张单元的表面开设有第一通孔(3)；

定径段(4)，所述定径段设置于所述管径扩张单元的后端，于所述定径段上开设有第二通孔(5)。

2.根据权利要求1所述的生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具，其特征在于，

于所述导向段上设置有独立的导向段封闭腔室，于所述管径扩张单元上设置有独立的扩张单元封闭腔室，于所述定径段上设置有独立的定径段封闭腔室；

所述第一通孔与所述扩张单元封闭腔室连通。

3.根据权利要求1所述的生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具，其特征在于，

所述管径扩张单元设置有多个，全部的所述管径扩张单元同轴直线排列设置，相邻的两个所述管径扩张单元之间的横截面直径依次递增、并形成有阶梯状结构的扩张段；

所述扩张段的一端与所述密封环连接，所述扩张段的另一端与所述定径段连接。

4.根据权利要求3所述的生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具，其特征在于，

于所述扩张段与所述定径段之间设置有过渡段，所述过渡段为锥体结构，所述过渡段的小径端封闭，所述过渡段的大径端为开放式开口结构，所述过渡段的大径端与所述定径段连通。

5.根据权利要求4所述的生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具，其特征在于，

所述定径段设置有多个相互独立的定径段单元，各个所述定径段单元均设置有一个封闭的定径段封闭腔室；

所述过渡段与第一个定径段单元连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具，其特征在于，

设置于所述导向段后侧的密封环(6)，所述密封环相对于所述导向段的外侧面向外凸出。

7.根据权利要求6所述的生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具，其特征在于，

于所述管径扩张单元的外侧面上开设有与其外侧面母线平行的均压槽，所述第一通孔开设于所述均压槽的槽底。

8.根据权利要求1所述的生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具，其特征在于，

所述管径扩张单元包括有前端锥体部以及设置于所述前端锥体部后侧的密封段，所述前端锥体部为锥体结构。

9.根据权利要求8所述的生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具，其特征在于，

所述前端锥体部的后段外侧面为平面或弧形面；

所述密封段的外侧面为平面、凹面和\或凸面。

10.根据权利要求1所述的生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具，其特征在于，

所述导向段为实心结构的导向段，所述管径扩张单元为实心结构的管径扩张单元，所述定径段为实心结构的定径段。

11.根据权利要求1所述的生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具，其特征在于，

所述定径段对坯料管材进行定径，所述定径段为直管型结构，所述定径段与成品管的外径尺寸之间的关系为：

12.一种生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用生产线，包括有用于对管材进行加热的加热装置以及用于对管材进行冷却定型的冷却定型装置，其特征在于，

还包括有如权利要求1至11任一项所述的生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具；

13.一种生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用的方法，其特征在于，

使用如权利要求1至11任一项所述的生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用扩张模具对加热后的普通PVC-U管材用于生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材所用的坯料管进行轴向以及径向拉伸，从而使得坯料管材内部分子链成网状结构。

14.根据权利要求13所述的生产PVC-O、BOPVC、双向拉伸PVC管材用的方法，其特征在于，

PVC-U坯料管材在扩张体上进行爬坡时通过中心杆向扩张体前端提供主压力，同时在扩张体的尾端提供辅助压力，其压力源可以为气压、水压或者其他液体压力；

当PVC-U坯料管材完全包裹通过扩张体后，断开输入辅助压力，仅由中心杆持续提供压力。