[发明专利]一种无模具大口径PVC管材动态成型方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种无模具大口径PVC管材动态成型方法及装置，属于管材成型领域。

背景技术

大口径管道是管道运输业中的主动脉，主要用在节能环保、水利建设、市政公共设施网络、新农村城镇化建设、农业灌溉、污水处理等方面。由于塑料管道自重轻、施工方便,在节能、节地、节水、节材方面的优势突出，使得“以塑代钢”成为管道行业发展一个必然趋势。根据《国家化学建材产业“十五”计划和2010年发展规划纲要》，塑料管道的推广应用将大力发展，重点品种以PVC和PE管为主。开发生产高强、轻质耐磨、耐冲击、耐腐蚀的大口径塑料管材是未来塑料行业主要发展方向之一。

目前，生产管材的一般工艺流程是物料经由挤出机塑化后经模具挤出，冷却定型、切割得到管材制品。生产大口径管材时,螺杆挤出机容量已不能够满足要求,生产外径为Φ400—Φ2000的大口径PE管材则以双壁波纹管及缠绕管为主，生产设备复杂、技术难度高，一直由国外垄断。2009年国内首套具国际领先水平的PE大口径实壁管道挤出生产线研制成功，从而一举结束了我国生产PE大口径实壁管长期依赖进口设备的历史，但国内还没有生产直径大于630mm的大口径PVC管材的成熟方法，因为PVC是热敏性塑料，其加工温度范围很窄，缠绕熔接时易降解。

PVC原材料相对于PE成本低，而且PVC管材具有质量轻、抗拉抗压强度好、耐腐蚀、耐磨损、耐老化、水密性好、防咬啮等一系列独特优势，使得国内众多企业争先进行大口径PVC管材成型技术攻关。

现在大口径塑料管材的成型方法多为利用内模具缠绕成型方法，即将挤出的塑料片材缠绕到一定直径的滚筒内模具上，然后用电熔方法进行焊接，冷却定型后从辊筒上取下来。滚筒体积大，质量大，对其刚度要求高，成型的管材长度受到滚筒模具长度的限制，且成型后的管材从滚筒内模具上取下时难度大。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的设备复杂、成本高、工艺复杂等不足，设计一种无模具大口径PVC管材动态成型方法及装置，利用超声波焊接装置进行PVC管材的缝隙焊接，焊接头是可滚动的圆柱体，焊接头压在PVC片材上随辊筒一起转动，实现挤出、缠绕与焊接同步，在缠绕一圈Ω状PVC片材时，超声波焊接装置就把上一圈Ω状PVC片材熔融焊接，并由管材支撑架接住已成型的PVC管材，可以实现动态焊接和连续化生产，既简化了装置，又大大地提高大口径PVC管材的成型效率。

实现上述目的的技术方案是，一种无模具大口径PVC管材动态成型装置，主要由挤出机、胶片托架、托架滚子、托架电机、加热箱、三点定圆装置、辊筒、压辊、支撑辊、管材支撑架、支撑架电机、引导辊、引导辊电机、导轨和超声波焊接装置等构成，两条长度相等的具有特定界面形状的导轨平行相对地放置在地面上，支撑着管材支撑架；三点定圆装置正对着管材支撑架的一端，两者的轴对称线相重合；三点定圆装置上一个千手架，千手架上安装三至五个规格相同的辊筒、五至七个支撑辊、三至五个压辊轴和六至十个规格相同的压辊；辊筒、支撑辊、压辊轴、压辊直径各不相同，并且分别分布在不同直径的圆弧上，各圆弧直径由管材的内径和厚度决定，并且每个辊筒和压辊轴由相隔相同角度的千手架支撑，辊筒在辊筒电机的带动下以一定速度旋转；压辊轴通过螺母结构与支撑架连接，沿圆弧径向与辊筒相对，每个压辊轴上有两个可以沿着轴向自由移动的压辊，并且辊筒和压辊轴在支架上的位置可以进行调整以确定不同直径的圆弧，来成型不同口径的管材；辊筒上具有和波纹管螺距及旋向相适应的辊筒螺旋槽，辊筒在转动的过程中能够促使已经焊接的Ω状PVC片材离开辊筒；管材支撑架上有两个引导辊，并通过四个轮子与导轨接触，沿着导轨轨迹移动；引导辊在电机的拖动下以一定的角速度转动，带动成型后的PVC管材一边转动一边向前移动；引导辊上具有和波纹管螺距、旋向相同的螺纹引导槽，螺纹引导槽能够在引导辊转动的过程中给PVC管材向前运动的推力，辅助PVC管材向前运动；挤出机位于导轨的一侧，以一定的速度挤出特定形状的PVC片材；胶片托架位于挤出机和三点定圆装置中间，胶片托架上有四组滚子，每两组相对，中间具有一定的距离，分为上下两排，上面一排托架滚子每组长度较短，可以通过调节相对两组滚子间的距离，使其与Ω状PVC片材相吻合，能够使Ω状PVC片材从三点定圆装置的上端或者下端进行PVC片管材成型；同时可以调节上下两排滚子的转速来对Ω状PVC片进行一定的拉伸，提高PVC管材强度；加热箱固定在胶片托架上，挤出的胶片经过加热箱后保持一定的温度，并由托架滚子牵引和拉伸后在三点定圆装置上进行缠绕和超声波焊接。