一種熱塑性復(fù)合材料連續(xù)管的生產(chǎn)線的制作方法
【專利摘要】一種熱塑性復(fù)合材料連續(xù)管的生產(chǎn)線，包括前熱塑管材擠出機、牽引機、纖維結(jié)構(gòu)層成型機組、熱烘箱、后熱塑管材擠出機、冷卻裝置、收卷機，其特征在于：纖維結(jié)構(gòu)層成型機組與臺熱烘箱組合成若干個結(jié)構(gòu)層塑化單元組合，第一種塑化單元組合由縱向間隔排列的一至三臺條束纏繞機與后續(xù)的一個熱烘箱組成、第二種由縱向間隔排列的一至三臺編織機與后續(xù)的一個熱烘箱組成、第三種由縱向間隔排列的一至三臺條束纏繞機與一至三臺編織機交錯混編后與后續(xù)的一個熱烘箱組成，在牽引機與后熱塑管材擠出機之間是上述三種結(jié)構(gòu)層塑化單元組合中一種的若干個結(jié)構(gòu)層塑化單元組合的縱向排列。提高了各層二次熱熔均勻度，加強了連續(xù)管承壓力，混編提高性價比。
【專利說明】一種熱塑性復(fù)合材料連續(xù)管的生產(chǎn)線
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及復(fù)合材料管材加工設(shè)備，特別是一種熱塑性復(fù)合材料連續(xù)管的生產(chǎn)線。
[0002]【背景技術(shù)】:
管道在液氣輸送過程中，要求具備高強度、小阻力、抗腐蝕等能力，同時在各種工況要求承受不同壓力，為了滿足從低壓至高壓的各種不同的場所使用，提供不同性價比產(chǎn)品，熱塑性復(fù)合材料連續(xù)管應(yīng)運而生。這種熱塑性復(fù)合材料管，其優(yōu)點在于:耐壓、耐腐蝕，重量輕，同時理論上一根管可以無限長，可按需取長。
[0003]現(xiàn)有熱塑性連續(xù)管生產(chǎn)線由依次排列的前熱塑管材擠出機、牽引機、纖維結(jié)構(gòu)層成型機組、熱烘箱、后熱塑管材擠出機、冷卻裝置、收卷機組成。熱塑管材擠出機為常規(guī)設(shè)備，前熱塑管材擠出機注塑成型擠出塑料管后經(jīng)過外圓真空定型、再行冷卻，其終端擠推出塑料管作為連續(xù)管的內(nèi)層管。
[0004]而后內(nèi)層管進入牽引機，牽引機由電機傳動機構(gòu)帶動上下兩副履帶，履帶上的活節(jié)塊外側(cè)呈梯形槽狀，上下活節(jié)塊梯形槽夾持內(nèi)層管上下外圓，將其往前推送進入纖維纖維結(jié)構(gòu)層成型機。現(xiàn)有生產(chǎn)線上纖維結(jié)構(gòu)層成型機組是若干臺條束纏繞機縱向間隔排列、或是若干臺編織機縱向間隔排列，機種擇一使用。
[0005]纖維條原材料為預(yù)浸塑性樹脂的纖維束，即將若干根纖維絲條并攏后浸入樹脂，使之抱團成束。國外有專業(yè)生產(chǎn)這種預(yù)浸纖維束的工廠，國內(nèi)則為生產(chǎn)熱塑性連續(xù)管的廠家自行加工后，再用在連續(xù)管生產(chǎn)線上，這種生產(chǎn)預(yù)浸纖維束技術(shù)已為常規(guī)技術(shù)。
[0006]常規(guī)設(shè)備條束纏繞機結(jié)構(gòu)為一個縱立機架中央固定的軸套外圓通過軸承套合一個轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤與電機傳動機構(gòu)實施傳動連接，轉(zhuǎn)盤上環(huán)周均布若干個軸承，紗錠座下段軸套合在軸承內(nèi)圓中，紗錠座上段軸上套合一個附有阻尼力的紗錠套筒，紗錠套筒上套合纖維卷筒；紗錠套筒的作用在于紗錠套筒附有阻尼機構(gòu)，放線時不會自由放線要有一定的拉力克服阻尼力才放線，以便繃緊拉線。環(huán)周均布的若干個纖維卷筒上牽引出若干條纖維條向前從對應(yīng)限位桿繞過后，繞卷在穿過縱立機架中央軸套內(nèi)孔、并向前行進的內(nèi)層管外圓上。由于轉(zhuǎn)盤是旋轉(zhuǎn)的、內(nèi)層管是前行的、纖維條是周向間隔的，所以纖維條是一根根緊挨呈螺旋線狀纏繞在內(nèi)層管外圓上。纏繞機是多臺呈縱向間隔排列，內(nèi)層管過一臺纏繞機就纏繞一層纖維條，相鄰的兩臺纏繞機轉(zhuǎn)盤旋向互為反向，所以纖維條纏繞層呈正反向多層次纏繞。
[0007]常規(guī)設(shè)備編織機由縱立底盤、電機傳動機構(gòu)、內(nèi)外圈小轉(zhuǎn)盤組、滑行銷軸、紗錠座組成?？v立底盤為組合件，盤面上設(shè)有兩組內(nèi)外環(huán)槽，環(huán)槽形狀為環(huán)周S形槽，兩組S形槽交叉形成環(huán)周弦向“8”字形槽。若干個滑行銷軸分成A.B兩組其底段臺階軸等間距分別套在內(nèi)外環(huán)槽中作A.B兩組環(huán)周公轉(zhuǎn)，同時又作周向S形滑行，A.B兩組滑行銷軸的環(huán)周公轉(zhuǎn)互為反向?？v立底盤上環(huán)周均布的若干個定位銷軸上動配合套有小轉(zhuǎn)盤，每兩個小轉(zhuǎn)盤互為緊鄰，每個小轉(zhuǎn)盤上均布設(shè)有四個U形缺口，這U形缺口可四分之一圈運行套合在滑行銷軸上、四分之一圈運行與滑行銷軸脫開，可夾持滑行銷軸順沿著縱立底盤上的環(huán)周S形槽前行，相鄰的兩個小轉(zhuǎn)盤旋向互為反向，每個小轉(zhuǎn)盤皆與電機傳動機構(gòu)實施齒輪傳動連接。以順時針方向的M、N緊鄰的二個小轉(zhuǎn)盤為例，當(dāng)M小轉(zhuǎn)盤上外半圓一個U形缺口夾持A組滑行銷軸轉(zhuǎn)到M、N小轉(zhuǎn)盤相連續(xù)管處時，N小轉(zhuǎn)盤上一個內(nèi)空U形缺口反時針方向也轉(zhuǎn)到相切處接過A組滑行銷軸在N小轉(zhuǎn)盤下方的A組S形槽內(nèi)半圓中作滑行，滑行總體方向是順時針S形公轉(zhuǎn)；下一個四分之一圈是N小轉(zhuǎn)盤上外半圓一個U形缺口夾持B組滑行銷軸轉(zhuǎn)到M、N小轉(zhuǎn)盤相切處時，M小轉(zhuǎn)盤上一個內(nèi)空U形缺口順時針方向也轉(zhuǎn)到相切處接過B組滑行銷軸在M小轉(zhuǎn)盤下方的B組S形槽內(nèi)半圓中作滑行，滑行總體方向是反時針S形公轉(zhuǎn)，實現(xiàn)A.B兩組的錯時交叉互為反向運行。每個滑行銷軸頂部安裝一個紗錠座，若干個紗錠座上紗錠套筒的纖維條被牽引到內(nèi)層管外圓上，則作同樣的錯時交叉互為反向運行，而且是一個又一個纖維條輪轉(zhuǎn)交替換位的錯時交叉互為反向運行，從而實現(xiàn)一個纖維條網(wǎng)狀編織。
[0008]紗錠座由紗錠底盤、紗錠軸、紗錠套筒、阻尼機構(gòu)、張緊機構(gòu)組成，紗錠套筒內(nèi)設(shè)有上、下軸承座，臺階軸狀的紗錠軸固定在紗錠底盤通孔中，紗錠軸通過上、下軸承與紗錠套筒的上、下軸承座套合固定；紗錠套筒上附有阻尼機構(gòu)，其作用在于:放線時不會自由放線要有一定的拉力克服阻尼力才放線，以便繃緊拉線。紗錠座上的張緊機構(gòu)是讓紗錠座的紗錠軸外圓動配合的纖維卷筒上引出的纖維條繞行張緊機構(gòu)后，才引向內(nèi)層管外圓。其作用是讓纖維條在張緊機構(gòu)出口至貼上內(nèi)層管外圓面之間絲條能有預(yù)拉力、呈緊繃狀態(tài)。該張緊機構(gòu)為紗錠座上固定兩根平行的鋼管作為軌道，一個定滑輪的定位底座套合固定在一根鋼管底部，另有一個動滑輪的矩形底座的兩個通孔動配合套在兩根鋼管上。在一根鋼管上套合有壓縮彈簧，壓縮彈簧兩端分別壓迫在定位底座、矩形底座之間，纖維條從纖維卷筒上引出后，先環(huán)繞定滑輪，再環(huán)繞動滑輪，而后才引向內(nèi)層管外圓面，而拉力是從內(nèi)層管向前行進引發(fā)的，該前行拉力迫使動滑輪向定滑輪靠近從而壓迫壓縮彈簧獲得纖維條張緊的預(yù)拉力。當(dāng)纖維卷筒隨滑行銷軸作S形運行時，其與縱立底盤中心孔軸心線的間距半徑是個變量，這變量等于小轉(zhuǎn)盤的直徑長，所以卷筒放線存在這個變量差，若沒有張緊結(jié)構(gòu)，這突發(fā)的變量差會使這引出線突發(fā)松懈狀，則纖維條無法有序緊貼在內(nèi)層管外圓上。
[0009]這種網(wǎng)狀編織層比纏繞機的螺旋線纖維絲條層的包復(fù)機械強度更大，但設(shè)備成本高些。編織機是多臺呈縱向間隔排列，內(nèi)層管過一臺編織機就纏繞一層網(wǎng)纖維條編織網(wǎng)。
[0010]從終端條束纏繞機或終端編織機引出的內(nèi)層管外圓包裹著纖維條層形成包裹管進入熱烘箱進行二次熱熔，熱烘箱由機架、箱形體及內(nèi)置電熱器組成。
[0011]從熱烘箱引出的已二次熱熔的雙層管進入后熱塑管材擠出機進行外層管注塑。
[0012]從后熱塑管材擠出機引出的三層成品管再進入冷卻裝置進行過水槽或水噴淋冷卻。
[0013]從冷卻裝置引出的三層成品管被收卷機牽引卷繞在連續(xù)管卷筒上。
[0014]這種結(jié)構(gòu)的缺陷在于:
1、紗錠座上的張緊機構(gòu)以壓縮彈簧進行調(diào)壓，滑行銷軸走S形，放線變量差大，張緊力變量也大，使纖維條產(chǎn)生突發(fā)松懈，也影響了纏繞在內(nèi)層管上的包裹力；彈簧力是與彈簧軸向長度變量的平方成正比，不是線性比，所以纖維條張緊的預(yù)拉力變量不是線性比而是幾何級比，幅度變數(shù)大。纖維條是有彈性的，其截面粗細受拉力影響，所以預(yù)拉力變量引發(fā)纏繞纖維條粗細變量，則在內(nèi)層管上纏繞的纖維條粗細。松緊不均。
[0015]2、這種多層預(yù)浸纖維束包裹后進入熱烘箱二次熱熔時，內(nèi)層比外層受熱的溫度低，各層的熱熔度不勻，影響到產(chǎn)品機構(gòu)強度和品質(zhì)。
[0016]3、纖維包裹層若全是螺旋線，其包裹耐壓機械強度不大，若全用編織機，包裹層是交叉網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其耐壓機械強度大，但編織機結(jié)構(gòu)比纏繞機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，同樣直徑的產(chǎn)品僅有兩種承壓檔次的產(chǎn)品，沒有中間承壓檔次產(chǎn)品，不能滿足不同梯次、不同性價比產(chǎn)品的需求。
[0017]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種熱塑性復(fù)合材料連續(xù)管的生產(chǎn)線。
[0018]本發(fā)明的方案是:包括前熱塑管材擠出機、牽引機、纖維結(jié)構(gòu)層成型機組、熱烘箱、后熱塑管材擠出機、冷卻裝置、收卷機，其特征在于:纖維結(jié)構(gòu)層成型機組與臺數(shù)增加的熱烘箱組合成若干個結(jié)構(gòu)層塑化單元組合，第一種結(jié)構(gòu)層塑化單元組合由縱向間隔排列的一至三臺條束纏繞機與后續(xù)的一個熱烘箱組成、第二種結(jié)構(gòu)層塑化單元組合由縱向間隔排列的一至三臺編織機與后續(xù)的一個熱烘箱組成、第三種結(jié)構(gòu)層塑化單元組合由縱向間隔排列的一至三臺條束纏繞機與一至三臺編織機交錯混編后與后續(xù)的一個熱烘箱組成，在牽引機與后熱塑管材擠出機之間是上述三種結(jié)構(gòu)層塑化單元組合中一種的若干個結(jié)構(gòu)層塑化單元組合的縱向排列。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點在于:提高了各纖維結(jié)構(gòu)層間的二次熱熔均勻度，同時也加強了連續(xù)管的承壓力度?？砂磯毫σ蠼M合纏繞機、編織機混編，提高性價比，適應(yīng)各種檔次要求；張緊機構(gòu)的預(yù)拉力較均衡，提高產(chǎn)品質(zhì)量；纖維條底層與內(nèi)層管管面粘結(jié)強度提高。本生產(chǎn)線除能夠生產(chǎn)預(yù)浸后全熱熔管，還可以生產(chǎn)預(yù)浸非熱熔管，非預(yù)浸非熱熔管。
[0020]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為熱塑管材擠出機的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3為條束纏繞機的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4為編織機的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5為現(xiàn)有技術(shù)編織機紗錠座張緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖6為本發(fā)明的編織機紗錠座張緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]【具體實施方式】:
本發(fā)明結(jié)構(gòu)包括前熱塑管材擠出機1、牽引機2、纖維結(jié)構(gòu)層成型機組、熱烘箱7、后熱塑管材擠出機6、冷卻裝置9、收卷機8，其特征在于:纖維結(jié)構(gòu)層成型機組與臺數(shù)增加的熱烘箱組合成若干個結(jié)構(gòu)層塑化單元組合，第一種結(jié)構(gòu)層塑化單元組合由縱向間隔排列的一至三臺條束纏繞機4與后續(xù)的一個熱烘箱7組成、第二種結(jié)構(gòu)層塑化單元組合由縱向間隔排列的一至三臺編織機5與后續(xù)的一個熱烘箱7組成、第三種結(jié)構(gòu)層塑化單元組合由縱向間隔排列的一至三臺條束纏繞機4與一至三臺編織機5交錯混編后與后續(xù)的一個熱烘箱7組成，在牽引機2與后熱塑管材擠出機6之間是上述三種結(jié)構(gòu)層塑化單元組合中一種的若干個結(jié)構(gòu)層塑化單元組合的縱向排列。
[0027]編織機5紗錠座包括紗錠底盤、紗錠軸、紗錠套筒、張緊機構(gòu)，張緊機構(gòu)由紗錠底盤21、紗錠軸22、紗錠套筒25、力矩電機24、內(nèi)接軸23，上鎖盤27組成，紗錠軸22設(shè)有中央通孔，臺階軸狀內(nèi)接軸23動配合狀套在紗錠軸22中央通孔內(nèi)；圓環(huán)盤狀上鎖盤27通過四螺栓固定在上軸承座28上表面，內(nèi)接軸23上臺階螺紋軸穿過上鎖盤27的中央通孔后用雙螺母鎖定，內(nèi)接軸23后臺階軸處于紗錠底盤21下方并設(shè)有中央盲孔，一個通過支架固定在紗錠底盤21下表面的力矩電機24輸出軸套入內(nèi)接軸23后臺階軸中央盲孔后用銷軸實施二者傳動連接；力矩電機24與固定在紗錠底盤21上的蓄電池線路連接。
[0028]可在冷卻裝置9、收卷機8之間插入一臺牽引機，加強牽引力。
[0029]結(jié)構(gòu)層塑化單元組合內(nèi)若干臺編織機5與若干臺條束纏繞機4縱向間隔混編排列指編織機5、條束纏繞機4任意交錯排列，同樣數(shù)量的編織層組合比同樣數(shù)量螺旋線層組合，編織層組合承壓大得多。條束纏繞機4與編織機5混編組合可按需求承壓檔次進行調(diào)節(jié)。可加工同樣直徑大小但不同承壓檔次、不同性價比要求的產(chǎn)品。生產(chǎn)線上條束纏繞機4與編織機5可以按設(shè)定層次的次序固定混編排列，生產(chǎn)線也可以混編排列多臺纏繞機4與編織機5，按層次的次序需求選擇性交錯開幾臺停幾臺實施不同的混編組合。則產(chǎn)品中層為螺旋線層與編織層任意混編組合。
[0030]將原纖維結(jié)構(gòu)層成型機組分割成若干個小單元機組，分別與一臺臺熱烘箱7組合形成結(jié)構(gòu)層塑化單元的作用在于:每個小單元機組中可以是一臺或少量的幾臺纖維結(jié)構(gòu)層成型機，它只包裹了一層或少量幾層纖維束后在熱烘箱7內(nèi)二次熱熔各層受熱均勻，小單元塑化后再進入下一個小單元塑化，可以是包裹一層熱熔一層，也可以是包裹少量幾層馬上熱熔少量幾層，這樣塑化均勻度提高、承壓效果也同樣提高。若是按原方法幾十層全包裹后再二次熱熔，內(nèi)層與外層間距大受熱度則有較大的溫差。此外，幾十層疊加二次熱熔時，層與層之間的間隙會疊加產(chǎn)生較大的幾何空間積累間隙，嚴(yán)重的會產(chǎn)生層內(nèi)氣泡；而單層或少量幾層疊合后馬上二次熱熔，熱熔過程也是排氣、塑料密實過程，容易消除小單元內(nèi)間隙；分道次逐個消除小單元內(nèi)間隙，則大為縮小了這種幾何空間積累間隙，加強了連續(xù)管承壓力度。
[0031]紗錠座的張緊機構(gòu)的力矩電機24通過內(nèi)接軸23、上鎖盤27與紗錠套筒26傳動連接，使紗錠套筒26始終保持有均衡的反向扭力矩，可實現(xiàn)快速回位，但力矩電機24對纖維束的后拉力始終小于生產(chǎn)線內(nèi)層管前行對纖維束的前拉力。力矩電機24在控制器的作用下產(chǎn)生輸出I公斤的力，當(dāng)外在力小于馬達張力時，紗錠反向旋轉(zhuǎn)收線。當(dāng)負(fù)載力矩增加或大于馬達張力時，紗錠正向旋轉(zhuǎn)，但是馬達反向的張力依然存在。其工作原理目的是當(dāng)外在力小于馬達張力時收線，當(dāng)外在力大于馬達張力時放線。由于紗錠座作自轉(zhuǎn)及公轉(zhuǎn)，不能用有線電源，所以使用定位在紗錠底盤21上的蓄電池。同時，紗錠座的張緊機構(gòu)設(shè)立也確立了紗錠座放線時的反向力，則紗錠座上的紗錠套筒原附有的阻尼機構(gòu)取消，簡化了紗錠座結(jié)構(gòu)。
[0032]還可以生產(chǎn)預(yù)浸非熱熔管，原材料為預(yù)浸塑性樹脂的纖維束，生產(chǎn)線不開熱烘箱7。
[0033]生產(chǎn)非預(yù)浸非熱熔管，原材料為非浸潤樹脂的纖維束，生產(chǎn)線不開熱烘箱7。
【權(quán)利要求】
1.一種熱塑性復(fù)合材料連續(xù)管的生產(chǎn)線，包括前熱塑管材擠出機(I)、牽引機(2)、纖維結(jié)構(gòu)層成型機組、熱烘箱(7)、后熱塑管材擠出機(6)、冷卻裝置(9)、收卷機(8)，其特征在于:纖維結(jié)構(gòu)層成型機組與臺數(shù)增加的熱烘箱組合成若干個結(jié)構(gòu)層塑化單元組合，第一種結(jié)構(gòu)層塑化單元組合由縱向間隔排列的一至三臺條束纏繞機(4)與后續(xù)的一個熱烘箱(7)組成、第二種結(jié)構(gòu)層塑化單元組合由縱向間隔排列的一至三臺編織機(5)與后續(xù)的一個熱烘箱(7)組成、第三種結(jié)構(gòu)層塑化單元組合由縱向間隔排列的一至三臺條束纏繞機(4)與一至三臺編織機(5)交錯混編后與后續(xù)的一個熱烘箱(7)組成，在牽引機(2)與后熱塑管材擠出機(6)之間是上述三種結(jié)構(gòu)層塑化單元組合中一種的若干個結(jié)構(gòu)層塑化單元組合的縱向排列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱塑性復(fù)合材料連續(xù)管的生產(chǎn)線，其特征在于:編織機(5)紗錠座包括紗錠底盤、紗錠軸、紗錠套筒、張緊機構(gòu)，張緊機構(gòu)由紗錠底盤(21)、紗錠軸(22),紗錠套筒(25)、力矩電機(24)、內(nèi)接軸(23)，上鎖盤(27)組成，紗錠軸(22)設(shè)有中央通孔，臺階軸狀內(nèi)接軸(23 )動配合狀套在紗錠軸(22 )中央通孔內(nèi)；圓環(huán)盤狀上鎖盤(27 )通過四螺栓固定在上軸承座(28)上表面，內(nèi)接軸(23)上臺階螺紋軸穿過上鎖盤(27)的中央通孔后用雙螺母鎖定，內(nèi)接軸(23)后臺階軸處于紗錠底盤(21)下方并設(shè)有中央盲孔，一個通過支架固定在紗錠底盤(21)下表面的力矩電機(24)輸出軸套入內(nèi)接軸(23 )后臺階軸中央盲孔后用銷軸實施二者傳動連接；力矩電機(24)與固定在紗錠底盤(21)上的蓄電池線路連接。
【文檔編號】B29C47/06GK103802327SQ201410084456
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年3月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月10日
【發(fā)明者】馮國竟, 蘇曉, 于少波, 其他發(fā)明人請求不公開姓名 申請人:上海飛舟博源石油裝備技術(shù)有限公司