一种胀-微缩式双轴向拉伸管连续成型设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种胀-微缩式双轴向拉伸管连续成型设备，是基于内外压平衡，先利用进风管和冷风风环之间形成的内外冷空气压力差，使管胚径向扩张并实现径向拉伸比可调，再对管胚进行轴向拉伸，实现连续制备双轴向拉伸管；该设备包括壁厚调节组件、冷却调节组件和吹胀组件，吹胀组件包括芯棒、口模基体、进气管和冷风风环，芯棒设于口模基体中，芯棒与口模基体之间形成熔体流道，冷风风环设于熔体流道的出口外周，进气管设于芯棒中部，进气管的出风端位于熔体流道的出口内侧；吹胀组件的一侧设有壁厚调节组件，吹胀组件的外周设有冷却调节组件。本实用新型原理简单，实现管胚尺寸可调并提高产品性能，产品适用范围较广。
【专利说明】一种胀-微缩式双轴向拉伸管连续成型设备
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及管材挤出成型【技术领域】，特别涉及一种胀-微缩式双轴向拉伸管 连续成型设备。
【背景技术】
[0002] 高分子材料的拉伸取向过程是材料在玻璃化温度与熔融温度之间的温度下，在外 力的作用下，分子从无序排列到有序排列的过程。高分子链由于实现了有序排列，材料由各 向同性转变为各向异性，即材料沿分子取向方向的强度大幅增加。利用高分子材料的取向 特点，对管材进行双向拉伸，能够同时提高管材的环向强度和轴向强度，实现管材综合性能 的提商。
[0003]目前，双向拉伸管的制造技术分为两大类：两步加工法和一步加工法。
[0004] 两步加工法又称离线（off-line)工艺或分批（Inbatch)工艺，其特点是将挤出厚 料胚和双向拉伸取向分两步进行。取向是将挤出成型并已经冷却的管材段（厚料胚）放在 模具内，通过加热和加压膨胀到要求尺寸来实现的。
[0005] -步加工法又称在线（in-line)工艺。是在管材挤出生产线上，把已经挤出成型 的管材（厚料胚）连续地通过径向的扩张和轴向的拉伸实现双轴取向，然后冷却定型成为 双向拉伸管材。
[0006] 两步加工法开发较早，设备和工艺比较简单，可以达到较大的取向效果，容易达到 优良的性能，可生产的产品范围较宽，但是传统的两步加工法生产效率较低，耗费劳动和能 源较多。而一步加工法是近年来开发的，生产效率较高，耗费劳动和能源较少，但是设备及 工艺都比较复杂、拉伸比调节难度大、且产品的应用范围有一定限制。同时，在两步法和一 步法加工过程中，聚合物管胚都是在较大的取向之后，直接冷却定型形成双向拉伸管材，在 这一过程中，聚合物分子链的取向得到最大效果的保存，但是也会造成双向拉伸管材存在 比较大的内应力，影响管材的最终使用效果。
[0007] 针对目前一步加工的双向拉伸挤管方法及设备存在的适用范围小、拉伸比调节难 度大、存在内应力大等问题，开发一种新的基于内外压力平衡的管胚胀-微缩式双轴向拉 伸管连续成型方法及设备具有重大意义。 实用新型内容
[0008] 本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种管胚尺寸可调、产品适用 范围较广的胀-微缩式双轴向拉伸管连续成型设备。
[0009] 本实用新型的技术方案为：一种胀-微缩式双轴向拉伸管连续成型设备，包括壁 厚调节组件、冷却调节组件和吹胀组件，吹胀组件包括芯棒、口模基体、进气管和冷风风环， 芯棒设于口模基体中，芯棒与口模基体之间形成熔体流道，冷风风环设于熔体流道的出口 外周，进气管设于芯棒中部，进气管的出风端位于熔体流道的出口内侧；吹胀组件的一侧设 有壁厚调节组件，吹胀组件的外周设有冷却调节组件。
[0010] 所述冷却调节组件包括冷却调节手轮、冷却调节杆、十字支撑架、十字定位杆、真 空定径套和定径定位拉杆，冷却调节杆一端与真空定径套固定连接，冷却调节杆另一端穿 过十字支撑架后，端部设置冷却调节手轮，十字支撑架一侧通过十字定位杆与芯棒连接，进 风管外周与十字支撑架中部相接，十字支撑架底部、冷风风环底部和真空定径套底部通过 定径定位拉杆连接，真空定径套与定径定位拉杆滑动连接。
[0011] 所述冷却调节杆与真空定径套螺纹连接，并采用双螺母锁紧。
[0012] 所述真空定径套位于冷风风环的外侧，真空定径套上，与冷风风环相对的一侧设 有测径传感器，测径传感器通过传感器座设于真空定径套上。可通过测径传感器实时测量 膜泡的直径，从而调节进风管内的冷空气压力，使膜泡直径更稳定地保持在预设值范围内。
[0013] 真空定径套与冷风风环之间的空间为膜泡形成空间，真空定径套位于冷气塞外侧 的空间为管胚轴向拉伸时的冷却段。冷却调节组件使用时，可调节冷却调节手轮，通过冷却 调节杆带动真空定径套沿着定径定位拉杆滑动，从而调节冷却段的长度。
[0014] 所述壁厚调节组件包括冷气塞、气塞支撑架、气塞锁紧帽、壁厚调节手轮、壁厚调 节杆和定径套支撑架，定径套支撑架设于十字支撑架外侧；冷气塞的中段位于进气管内，冷 气塞的一端穿过定径套支撑架后，通过气塞锁紧帽与气塞支撑架固定连接，冷气塞的另一 端位于冷风风环与真空定径套之间的空间内；壁厚调节杆一端与定径套支撑架固定连接， 壁厚调节杆另一端穿过气塞支撑架后，端部设置壁厚调节手轮；定径套支撑架底部与定径 定位拉杆连接。
[0015] 所述壁厚调节杆与定径套支撑架螺纹连接，并采用双螺母锁紧。
[0016] 所述冷气塞上，位于冷风风环与真空定径套之间空间内的一端为横置的锥形结 构，冷气塞的锥形外壁上设有多个通孔。多个通孔的设置，可使进风管的冷空气冷却管胚 后，再从各通孔进入冷气塞进行回收，实现循环利用，减少能耗。
[0017] 所述冷气塞上，位于冷风风环与真空定径套之间空间内的端部与真空定径套之间 留有空隙，空隙处为管胚出口。壁厚调节组件使用时，可调节壁厚调节手轮，通过壁厚调节 杆和气塞支撑架带动冷气塞左右移动，调节冷气塞与真空定径套之间的空隙大小，从而调 节管胚的壁厚。
[0018] 上述胀-微缩式双轴向拉伸管连续成型设备使用时，挤出机中的熔融物料从口模 基体进入熔体流道，冷风风环向管胚外壁吹冷空气，进气管向的高压冷空气同时吹向管胚 内壁，利用内外冷空气将熔体流道出口处的熔融物料冷却至玻璃化温度与熔融温度之间， 同时利用进风管中的高压冷空气将玻璃化温度与熔融温度之间的管胚吹胀成膜泡；然后通 过冷气塞和真空定径套将管胚收缩至预设的尺寸；最后挤出吹胀管胚。在上述过程中，测 径传感器实时测量管材外径；转动壁厚调节手轮，可使冷气塞左右移动，实现管胚的壁厚调 节；转动冷却调节手轮，可使真空定径套左右移动，实现冷却段长度的调节。通过壁厚调节 和冷却段长度调节，能够满足不同物料、不同工艺的要求，从而使得该设备可适用于多种材 料的管胚成型；改变进风管中高压冷空气的气压大小，可改变吹胀管胚的膜泡大小，即改变 径向拉伸比，从而实现管材性能可控。
[0019] 通过上述设备可实现一种胀-微缩式双轴向拉伸管连续成型方法，基于内外压平 衡，先利用进风管和冷风风环之间形成的内外冷空气压力差，使管胚径向扩张并实现径向 拉伸比可调，再对管胚进行轴向拉伸，实现连续制备双轴向拉伸管。
[0020] 所述管胚进行轴向拉伸之前，通过改变进风管内的冷空气压力来调节管胚径向扩 张时形成的膜泡直径，通过壁厚调节组件调节管胚轴向拉伸形成的管壁厚度，通过冷却调 节组件调节管胚轴向拉伸时的冷却段长度。
[0021] 本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：
[0022] 本胀-微缩式双轴向拉伸管连续成型设备原理简单，易于操作和实现控制。具体 表现为：（1)通过调节内外冷空气压力差大小，实现径向拉伸比的可调，通过调节管胚冷却 段长度，实现管材性能可调，使该设备能够满足不同物料、不同工艺的要求，同时实现管材 性能可控，应用范围较广；（2)利用管胚的微收缩可保持管胚内的气密性，同时实现管胚壁 厚可调，能适用不同物料和不同工艺的要求，适用材料范围和加工范围广，同时使高度取向 的聚合物分子链有所松弛，减少管胚内应力，提高其使用性能；(3)该设备拆装方便，可直 接替换挤出机的传统模头。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1为本胀-微缩式双轴向拉伸管连续成型设备的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实 施方式不限于此。
[0025] 实施例
[0026] 本实施例一种胀-微缩式双轴向拉伸管连续成型设备，包括壁厚调节组件、冷却 调节组件和吹胀组件，如图1所示，吹胀组件包括芯棒11、口模基体12、进气管7和冷风风 环13,芯棒设于口模基体中，芯棒与口模基体之间形成熔体流道20,冷风风环设于熔体流 道的出口外周，进气管设于芯棒中部，进气管的出风端位于熔体流道的出口内侧；吹胀组件 的一侧设有壁厚调节组件，吹胀组件的外周设有冷却调节组件。
[0027] 冷却调节组件包括冷却调节手轮8、冷却调节杆14、十字支撑架9、十字定位杆10、 真空定径套15和定径定位拉杆16,冷却调节杆一端与真空定径套固定连接，冷却调节杆另 一端穿过十字支撑架后，端部设置冷却调节手轮，十字支撑架一侧通过十字定位杆与芯棒 连接，进风管外周与十字支撑架中部相接，十字支撑架底部、冷风风环底部和真空定径套底 部通过定径定位拉杆连接，真空定径套与定径定位拉杆滑动连接。
[0028] 冷却调节杆与真空定径套螺纹连接，并采用双螺母锁紧。
[0029] 真空定径套位于冷风风环的外侧，真空定径套上，与冷风风环相对的一侧设有测 径传感器19,测径传感器通过传感器座17设于真空定径套上。可通过测径传感器实时测量 膜泡的直径，从而调节进风管内的冷空气压力，使膜泡直径更稳定地保持在预设值范围内。
[0030] 真空定径套与冷风风环之间的空间为膜泡形成空间，真空定径套位于冷气塞外侧 的空间为管胚轴向拉伸时的冷却段。冷却调节组件使用时，可调节冷却调节手轮，通过冷却 调节杆带动真空定径套沿着定径定位拉杆滑动，从而调节冷却段的长度。
[0031] 壁厚调节组件包括冷气塞1、气塞支撑架2、气塞锁紧帽3、壁厚调节手轮4、壁厚 调节杆5和定径套支撑架6,定径套支撑架设于十字支撑架外侧；冷气塞的中段位于进气管 内，冷气塞的一端穿过定径套支撑架后，通过气塞锁紧帽与气塞支撑架固定连接，冷气塞的 另一端位于冷风风环与真空定径套之间的空间内；壁厚调节杆一端与定径套支撑架固定连 接，壁厚调节杆另一端穿过气塞支撑架后，端部设置壁厚调节手轮；定径套支撑架底部与定 径定位拉杆连接。
[0032] 壁厚调节杆与定径套支撑架螺纹连接，并采用双螺母锁紧。
[0033] 冷气塞上，位于冷风风环与真空定径套之间空间内的一端为横置的锥形结构，冷 气塞的锥形外壁上设有多个通孔21。多个通孔的设置，可使进风管的冷空气冷却管胚18 后，再从各通孔进入冷气塞进行回收，实现循环利用，减少能耗。
[0034]冷气塞上，位于冷风风环与真空定径套之间空间内的端部与真空定径套之间留有 空隙，空隙处为管胚出口。壁厚调节组件使用时，可调节壁厚调节手轮，通过壁厚调节杆和 气塞支撑架带动冷气塞左右移动，调节冷气塞与真空定径套之间的空隙大小，从而调节管 胚的壁厚。
[0035] 上述胀-微缩式双轴向拉伸管连续成型设备使用时，挤出机中的熔融物料从口模 基体进入熔体流道，冷风风环向管胚外壁吹冷空气，进气管向的高压冷空气同时吹向管胚 内壁，利用内外冷空气将熔体流道出口处的熔融物料冷却至玻璃化温度与熔融温度之间， 同时利用进风管中的高压冷空气将玻璃化温度与熔融温度之间的管胚吹胀成膜泡；然后通 过冷气塞和真空定径套将管胚收缩至预设的尺寸；最后挤出吹胀管胚。在上述过程中，测 径传感器实时测量管材外径；转动壁厚调节手轮，可使冷气塞左右移动，实现管胚的壁厚调 节；转动冷却调节手轮，可使真空定径套左右移动，实现冷却段长度的调节。通过壁厚调节 和冷却段长度调节，能够满足不同物料、不同工艺的要求，从而使得该设备可适用于多种材 料的管胚成型；改变进风管中高压冷空气的气压大小，可改变吹胀管胚的膜泡大小，即改变 径向拉伸比，从而实现管材性能可控。
[0036] 通过上述设备可实现一种胀-微缩式双轴向拉伸管连续成型方法，基于内外压平 衡，先利用进风管和冷风风环之间形成的内外冷空气压力差，使管胚径向扩张并实现径向 拉伸比可调，再对管胚进行轴向拉伸，实现连续制备双轴向拉伸管。
[0037] 管胚进行轴向拉伸之前，通过改变进风管内的冷空气压力来调节管胚径向扩张时 形成的膜泡直径，通过壁厚调节组件调节管胚轴向拉伸形成的管壁厚度，通过冷却调节组 件调节管胚轴向拉伸时的冷却段长度。
[0038] 如上所述，便可较好地实现本实用新型，上述实施例仅为本实用新型的较佳实施 例，并非用来限定本实用新型的实施范围；即凡依本实用新型内容所作的均等变化与修饰， 都为本实用新型权利要求所要求保护的范围所涵盖。
【权利要求】
1. 一种胀-微缩式双轴向拉伸管连续成型设备，其特征在于，包括壁厚调节组件、冷却 调节组件和吹胀组件，吹胀组件包括芯棒、口模基体、进气管和冷风风环，芯棒设于口模基 体中，芯棒与口模基体之间形成熔体流道，冷风风环设于熔体流道的出口外周，进气管设于 芯棒中部，进气管的出风端位于熔体流道的出口内侧；吹胀组件的一侧设有壁厚调节组件， 吹胀组件的外周设有冷却调节组件。
2. 根据权利要求1所述一种胀-微缩式双轴向拉伸管连续成型设备，其特征在于，所述 冷却调节组件包括冷却调节手轮、冷却调节杆、十字支撑架、十字定位杆、真空定径套和定 径定位拉杆，冷却调节杆一端与真空定径套固定连接，冷却调节杆另一端穿过十字支撑架 后，端部设置冷却调节手轮，十字支撑架一侧通过十字定位杆与芯棒连接，进风管外周与十 字支撑架中部相接，十字支撑架底部、冷风风环底部和真空定径套底部通过定径定位拉杆 连接，真空定径套与定径定位拉杆滑动连接。
3. 根据权利要求2所述一种胀-微缩式双轴向拉伸管连续成型设备，其特征在于，所述 冷却调节杆与真空定径套螺纹连接，并采用双螺母锁紧。
4. 根据权利要求2所述一种胀-微缩式双轴向拉伸管连续成型设备，其特征在于，所述 真空定径套位于冷风风环的外侧，真空定径套上，与冷风风环相对的一侧设有测径传感器， 测径传感器通过传感器座设于真空定径套上。
5. 根据权利要求2所述一种胀-微缩式双轴向拉伸管连续成型设备，其特征在于，所述 壁厚调节组件包括冷气塞、气塞支撑架、气塞锁紧帽、壁厚调节手轮、壁厚调节杆和定径套 支撑架，定径套支撑架设于十字支撑架外侧；冷气塞的中段位于进气管内，冷气塞的一端穿 过定径套支撑架后，通过气塞锁紧帽与气塞支撑架固定连接，冷气塞的另一端位于冷风风 环与真空定径套之间的空间内；壁厚调节杆一端与定径套支撑架固定连接，壁厚调节杆另 一端穿过气塞支撑架后，端部设置壁厚调节手轮；定径套支撑架底部与定径定位拉杆连接。
6. 根据权利要求5所述一种胀-微缩式双轴向拉伸管连续成型设备，其特征在于，所述 壁厚调节杆与定径套支撑架螺纹连接，并采用双螺母锁紧。
7. 根据权利要求5所述一种胀-微缩式双轴向拉伸管连续成型设备，其特征在于，所述 冷气塞上，位于冷风风环与真空定径套之间空间内的一端为横置的锥形结构，冷气塞的锥 形外壁上设有多个通孔。
8. 根据权利要求5所述一种胀-微缩式双轴向拉伸管连续成型设备，其特征在于，所述 冷气塞上，位于冷风风环与真空定径套之间空间内的端部与真空定径套之间留有空隙，空 隙处为管胚出口。
【文档编号】B29C55/26GK203863998SQ201420250551
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月15日 优先权日:2014年5月15日
【发明者】瞿金平, 张桂珍 申请人:华南理工大学, 广州华新科实业有限公司