[发明专利]一种旋转制管装置

说明书

本发明公开了一种旋转制管装置，包括挤出机、电机、上模、下模、芯棒、旋转导电机构、冷却机构和电箱，上模和下模固定连接，芯棒安装在上模和下模之间，上模、下模、芯棒和深沟球轴承之间形成密封的型腔；电机的输出轴与芯棒固定连接，旋转导电机构设置在芯棒与电机之间，芯棒内设置有芯棒冷却道、芯棒热电偶和芯棒加热棒；上模上设有上模冷却道和上模浇口，下模上设有下模冷却道和下模浇口，挤出机将熔体挤出至型腔；冷却机构分别与芯棒冷却道、上模冷却道和下模冷却道连接。本发明改善了传统挤出加工的管材分子链沿着轴向取向以及传统注塑成型管件的分子链各向同性与大量熔接线情况，提高了管材管件的环向力学性能。

技术领域

本发明属于高分子成型加工设备，尤其是一种可独立调控温度、压力、环向的新型旋转制管装置。

背景技术

相对于一般材料来说，高分子材料的最终性能与结构更加取决于成型加工过程。在加工应力场与温度场的协同作用下，聚合物大分子能运动、松弛、再组织，进而形成不同的聚集态结构。这在理论上也为形态结构控制提供了可能性。通常情况下，分子链无规取向导致高分子材料的实际力学性能远低于其理论值，而通过控制聚合物的凝聚态结构可以大幅度地改善其性能，如提高分子链取向可以大幅提高其拉伸强度、模量、断裂韧性等性能。

高聚物分子链的取向是通过整链和链段协同运动所实现的，在外力作用下，克服聚合物内部的粘滞阻力，使得分子链有序化排列，沿着取向方向的力学性能显著提升。而聚合物管道因具有密度小，耐腐蚀、节能、利于运输、稳定性高等优点，因而广泛运用于各行各业，尤其是城市燃气/热水供应、给排水、农业灌溉、电工套管。

管道系统由管材、管件与阀门组成。对于传统挤出成型的塑料管材，在牵引装置的拉伸作用下，管材中聚合物大分子链沿挤出方向取向，使其轴向性能高于其周向性能；而传统聚烯烃注塑管件在静态场下结构呈现各向同性，并生成大量强度薄弱的熔接线。可是实际上承受内压的传统工艺的管材与管件中，所受到周向应力是轴向应力的两倍。因此当管内压力超过某一临界值时，塑料管材将发生屈服破坏并沿轴向破裂，降低了管材的使用寿命。为了提高管材的周向性能，以往采用的传统旋转挤出方法，使螺杆挤出的聚合物熔体受到旋转剪切力场和拉伸力场综合作用，但无法探究单一力场状态下分子链取向情况，而且经过分流梭容易形成熔接痕，进而环向力学性能提高有限，仍需增大管材的壁厚，提高分子间作用力，这样不仅浪费原料，损耗能源，对工艺中冷却定型提高难度。基于目前技术层面的不足，因此需要研发可以有效提高塑料管材管件的环向承压的新技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋转制管装置，改善传统挤出加工的管材分子链沿着轴向取向以及传统注塑成型管件的分子链各向同性与大量熔接线情况，提高管材管件的环向力学性能，进而减少管材管件的壁厚，达到降低成本的绿色制造模式。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种旋转制管装置，包括挤出机、电机、上模、下模、芯棒、旋转导电机构、冷却机构和电箱，所述上模和下模固定连接，所述芯棒通过深沟球轴承安装在上模和下模之间，且上模、下模、芯棒和深沟球轴承之间形成密封的型腔；所述电机的输出轴与芯棒固定连接，所述旋转导电机构设置在芯棒与电机之间，所述芯棒内设置有芯棒冷却道、芯棒热电偶和芯棒加热棒，芯棒热电偶和芯棒加热棒均通过旋转导电机构与电箱连接；所述上模上开设有上模冷却道和与型腔相通的上模浇口，所述下模上开设有下模冷却道和与型腔相通的下模浇口，所述挤出机通过上模浇口和下模浇口将熔体挤出至型腔；所述冷却机构分别与芯棒冷却道、上模冷却道和下模冷却道连接并形成冷却回路。

所述旋转导电机构包括导电铜环、碳刷和支架，导电铜环固定在电机与芯棒之间，碳刷通过支架设置在导电铜环一侧并与导电铜环相接触，碳刷通过导线与电箱连接，导电铜环通过导线分别与芯棒热电偶和芯棒加热棒连接。

所述导电铜环和碳刷的数量均为4个，芯棒热电偶通过其中两个导电铜环和其中两个碳刷与电箱连接，芯棒加热棒通过另外两个导电铜环和另外两个碳刷与电箱连接。