专利名称：制造塑料管的方法和实现这种方法的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及制造塑料管的方法和实现这种方法的装置。
在转动的具有水平轴线用作型模的金属离心圆筒中用热固性塑料制造塑料管是众所周知的，热固性塑料可以包含填充料，例如聚酯或与碳酸钙混合的环氧树脂、砂和玻璃纤维。在这种类型的装置中，利用在离心圆筒中的来回运动的杆使原料均匀分布，并按照预定的用途和根据需要的尺寸成形管壁的结构。虽然热固性反应是一种放热过程，但是为了保证这个过程正确地和按预定的方式进行，在第一次将温度为室温的原料加入到温度也是室温的离心圆筒之后，要进行加热，这不仅是实用的，而且是必需的。普遍的作法是将热空气吹入到离心圆筒中去。因此从离心圆筒中吹出的空气将从液态树脂或催化剂中带走气态溶剂，按照新的环境调查结果和章程，需要用净化装置对这种排出的空气进行净化。
本发明的塑料管制造方法便是用来解决这个问题的。在本发明中，不是净化吹出的空气，而是提出一种方法，根据这种方法，完全不吹入空气，因而也就没有排出的空气。另一个优点是，热量可以回收，因而先前用来加热空气的能量可以省下来。本发明的方法的特征即在于，在第一次将原料加入处于室温的离心圆筒之后，从外面用通过管路输送的热水喷淋离心圆筒，使其加热，激发自身的放热热固过程，直到热固过程开始放热，然后，当正在成形的管子的温度又降低时，利用通过第二管路输送的冷水，喷淋离心圆筒，使得冷水至少部分蒸发，以此冷却离心圆筒。当如此操作时，在制造工艺的开始阶段付给冷水管路的热量至少和从温水管路中取出的热量一样大。
本发明还涉及实现这种方法的装置。这种装置至少具有一个轴向水平的用马达驱动转动的用作型模的金属离心圆筒，该圆筒用于制造基本上由包含玻璃纤维、砂以及可能含有填充料的硬塑料(duroplastic)构成的管子，该装置至少还具有将这些原料输送到转动的离心圆筒内的输送设备。它的特征在于，装有由热水管路和冷水管路构成的加热和冷却设备，以及对每一个离心圆筒，有一个封闭该离心圆筒的外罩、喷淋设备、抽汽设备和回收水设备，喷淋设备用于将水喷淋在转动的离心圆筒上，它配置在外罩的里面，抽出水蒸汽设备构成于外罩上，回收水设备配置在离心圆筒的下面，它用于回收流过管子的水，喷淋设备和回收水设备按照需要可以连接到两个供水管路中的一个管路上。
下面参照
本发明的实施例。
在附图中图1示出本发明的装置的原理示意图;
图2示出离心圆筒放大的示意前视图;
图3示出喷嘴的侧视图;
图4示出喷嘴的前视图。
在图1所示的装置中，具有六个轴向水平的可利用马达驱动转动的金属离心圆筒，这些圆筒在图中仅示意示出，并用编号1至6表示。虽然这些圆筒可以具有完全不同的直径，但是为了简单起见，在图中他们均被表示为具有相同的尺寸。为了更加清楚起见，在图上没有画出这些圆筒的复杂的轴承和驱动部件，驱动部件是无级变速马达。
从图2可以清楚看到在每一个圆筒上的外罩，外罩完全封闭离心圆筒，并且圆筒6的外罩用编号16表示。从图2还可清楚见到，该外罩可以由撑在5根支承轨条17上的一段不透水的纤维织品18构成。配置在该外罩顶部的是两根装有喷头26a的喷淋管26，它们一起构成喷淋设备并通过共用阀门27与入口管道28相连接。如图3和图4所示，这些喷嘴26以众所周知的方式设计，使得它们能够产生喷射流26b，该喷射流26b基本上在一个平面上展开。喷嘴配置得使喷射流的平面沿平行于该离心圆筒6的轴线10延伸。入口管道28通过电动阀门35与冷水供水管道36连接，并通过电动阀门37与热水供水管道38连接。由喷头、供水管道和泵组成的喷淋设备的容量是使得它能够根据塑料管的直径每分钟喷淋250至400升水。外罩16的下部分是16c，起着用于回收流过圆筒6的水的回收设备的作用。回收水设备通过装有电动阀门29的流放管道30与冷水回收管道31连接，并通过装有电动阀门32的流放管道33与热水回收管道34连接。
其它五个离心圆筒1至5的每个圆筒均以相同方式安装喷淋设备和回收水设备，并与冷水回收管道31、热水回收管道34、冷水供水管36和热水供水管38连接，因此没有必要进一步说明示于附图中的这些零件。
冷水回收管道接通到第一冷水槽39，该冷水槽装有溢流管40和可利用阀门41关闭的排水管42。装有泵43的管44从第一冷水槽39连接到比第一冷水槽39大的第二冷水槽45。该冷水槽也装有溢流管46和可利用阀门47关闭的排水管48。较大的第二冷水槽45通过泵49与冷水供水管36连接。使得所有上述的水槽、泵和管道构成冷水管路，喷淋设备和回收水设备可以通过相应的阀门29和35连接到这条冷水管路上。
另外，还有类似的热水管路。热水回收管道34接通到第一热水槽50，该热水槽50装有溢流管51和可利用阀门52关闭的排水管52。装有泵54的管55从该第一热水槽50连接到比第一热水槽50大的第二热水槽56。第二热水槽56也装有溢流管57和可利用阀门58关闭的排水管59。较大的第二热水槽56通过泵60和热交换器61与热水供水管38连接，使得上述的两个槽、两个泵和相应的管道构成热水管路，喷淋设备和回收水设备可以通过相应的阀门32和37连接到这条热水管路上。
就需要而言，可以利用任何方法将热量供给热交换器61，例如可采用热水或热油。然而也可以在热交换上安装电热棒。
当冷水喷淋在灼热的转动型模上时，便在型模6和外罩16之间的空间产生水蒸汽，为了从这个空间抽走水蒸汽，还装有抽气管20，该抽气管可以用阀门19关闭，并连接到装有风扇21的主抽气管22上，该风扇将水蒸气抽到大气中，当然，将蒸气冷凝在一个冷凝器中也是可以的。
在附图中示出了各种其它的辅助设备和连接管，它们中的一些是用来向两条管路供水，或者完全地或部分地将其排出来，或者使其彼此连通，另外一些是用来短路经过喷淋设备和回收水设备的管路。
当然，不仅所有的电动阀门通过控制线(附图中未示出)连接到中心程控装置62(附图中仅示意示出)，而且各种温度传感器和在水槽上的水位传感器也通过相应的导线连接到程控设备上，使得可以从上面读出测量值。线路是如此设计，使得在没有达到临界值或超过临界值时，线路或报警信号可以被触发。另外，驱动离心圆筒的控制器和供应原料的控制器也连接到程控设备上，使得可用程控设备来控制装置。可以按照特定的要求，采用所谓“手动”控制，也可以按照预定的程序进行控制。
在本发明的制造塑料管的方法中，按照众所周知的配方，即按照待制造的塑料管壁的要求的组分，将包含例如碳酸钙添加剂的树脂、相应的催化剂、砂和玻璃纤维，部分先后地，部分同时地加入到转动的离心圆筒中，从而使制造的塑料管达到光滑的外表面。开始只加入树脂和催化剂，然后再加入玻璃纤维和砂，使得它们至少部分地渗透到塑料中去，正常的情况是，应形成若干相互连接层的结构。
为了开始或加快在室温下加入到温度也是室温的离心圆筒中的塑料的热固性反应，从前的习惯是将灼热的空气吹到离心圆筒内。
而按照上述的装置的本发明的方法则不是这样，而是启开相应的阀门32和37，接通相关的循环泵51和60，将喷淋设备和回收水设备与热水管路接通。利用例如温度70℃的热水，使其喷淋离心圆筒6的外边并沿其往下流，从而使该圆筒在约90秒的时间内从20℃被加热到例如60°-70℃的温度。因为圆筒是用金属，通常是用铁制作的，因此导热性很好，热量传送给了塑料。为了防止在胶化之前树脂的外层部分变得太流动，使得玻璃纤维由于它的移动而变得高度集中，妨碍热固性，对于塑料管的最外壁部分应使用这种树脂，这种树脂的胶化时间仅为最内壁所用树脂胶化时间的10%至70%。在20℃的型模温度时，这种树脂具有3分钟的胶化时间，在30℃的型模温度时，胶化时间是5分钟，而中层所用树脂的胶化时间是三倍大，内层树脂的胶化时间是4-5倍大。利用较小比例的抑制剂或加入大量加速剂可以达到这一点。由于在胶化之后开始的放热热固过程，树脂被加热到80°-120°，因而离心圆筒也多少受到加热。一当热固性过程变成放热过程，即大约在构成成型塑料管的物质达到约70℃的温度时，或者稍后一些，便关闭相应的阀门37和32，使喷淋设备和回收水设备与热水管路分开。当由放热热固过程在塑料管上产生的温度重新下降时，启开另外的阀门35和29，将水温在15°至40°之间例如20℃的冷水管路连接到喷淋设备和回收水设备，当然也接通循环泵43和49，进行冷却。在冷却期间，冷却水最初被加热到大约50℃的温度，部分冷却水被蒸发，因而释放了型模上的热量。利用这种冷却方法，依赖于冷水的温度，离心圆筒在5-10分钟的时间内便冷却到50℃至20℃之间温度。
当需要的塑料管的组成原料已经加入并且树脂已经凝固时，不用费大力气便可将塑料管从离心圆筒中拔出来，这是由于采用新的加热和冷却方式，离心圆筒的内径稍大于硬化的塑料管的外径，而且，沿整个离心圆筒和塑料管的长度温度是恒定的。另一个显著的优点在于，在放热的热固过程期间产生的热量可以用来起动下一根管子的热固性过程，为此使用了热泵，该泵将从冷水槽45来的热量送到热水槽56，但是为了更清楚起见，在附图中未示出该泵。如果不用任何热泵，则必需用热交换器61加热在热水管路中的水，根据热水管路上水槽的保温情况，不但在较长的操作停顿之后要加热，而且在其余时间也要加热。在冷水管路中的水一定要保持是冷的。或者必须要用任一种已知的方法使其冷却，例如利用基于水蒸发原理的冷却设备。
用新方法可以得到的第三个优点是没有环境污染。另外，成本问题也不能忽视，以前用于加热空气的能量大于现在用于操作两条供水管路上的循环泵的能量，而且安装供水管路的成本也在安装热空气发生器和风扇的成本费之内，总之，尽管减少操作成本不是没有意义，但最终可使环境利益显著提高。
权利要求
1.一种将液体的可能包含填充料的热固性树脂、适当的催化剂、砂和玻璃纤维加入到作为型模的具有可旋转的水平轴线的金属离心圆筒中制作塑料管的方法，其特征在于，在第一次加入原料到温度为室温的离心圆筒之后，利用通过管路输送的热水从外边喷淋离心圆筒，使其被加热，激发自身的放热热固性反应，一直喷淋到热固过程成为放热过程，然后，当正成形管子的温度又下降时，则利用第二管路提供的冷水喷淋离心圆筒，使得水至少部分地蒸发，以此冷却离心圆筒。
2.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于对于被制造管的最外壁部分，应用的树脂其胶化时间为最内壁部分所用树脂胶化时间的10%至70%。
3.一种实现权利要求1或2所述方法的装置，该装置至少具有一个有水平轴线的由马达驱动转动的作为型模的金属离心圆筒和一个输送设备，金属圆筒用于制造主要由玻璃纤维、砂和硬塑料构成的塑料管，输送装置用于将这些原料输送到转动的离心圆筒中，该装置的特征在于，装有具有热水和冷水管路的加热和冷却设备，对于每一个离心圆筒有一个封闭该离心圆筒的外罩，喷淋设备配置在外罩内，它用于用水喷淋转动的离心圆筒，另外，还有抽汽设备和回收水设备，抽汽设备用于将外罩中产生的水蒸汽抽走，回收水设备配置在离心圆筒的下面，用于回收流过圆筒的水，喷淋设备和回收水设备可以按需要连接到两条供水管路中的一条管路上。
4.一种如权利要求3所述的装置，其特征在于，喷淋装置包括许多喷头，该喷头产生一束基本上在一个平面上展开的射流，喷头如此配置，使得射流的平面平行于离心圆筒的轴线展开。
5.一种如权利要求3或4所述的装置，其特征在于，两条供水管路的每一条供水管路具有较小的和较大的水槽，这些水槽按次序配置在有关的管路中。
6.一种如权利要求5所述的装置，其特征在于，所有水槽装有溢流管和可以由阀门关闭的排水管。
7.一种如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，两条管路中的每一条管路包括两个泵，一个泵用于将水从小水槽抽到大水槽，另一个泵用于将大水槽的水送到喷淋设备。
8.一种如权利要求3至7中任何一条权利要求所述的装置，其特征在于，为了将喷淋设备和回收设备按需要连接到两条管路中的一条管路上，将装置中这些部件中的每一个部件通过第一遥控阀连接到热水管路上，通过第二遥控阀连接到冷水管路上，其特征还在于，有一个操作所有阀门的中心程控设备。
全文摘要
一种将液体树脂、催化剂、砂和玻璃纤维加入到作为型模的离心圆筒中制造塑料管的方法，先有技术采用向圆筒内吹入热空气来起动热固性反应，造成环境污染。本发明改进的方法在于，起动热固性反应所需的热量不再是向圆筒内吹热空气，而是利用通过热水管路传输的热水，喷淋离心圆筒的外边，在放热的热固性反应开始后，由于放热反应释放的热量，圆筒又升到开始的温度。用冷水管路可达到进一步冷却，冷水管路可选择地接通以喷淋离心圆筒。
文档编号B29C41/04GK1093315SQ93103408
公开日1994年10月12日 申请日期1993年4月3日 优先权日1993年4月3日
发明者伯格·卡尔斯特朗, 拉尔夫·约斯特 申请人:郝巴斯工程公司