充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的方法及装置 技术领域：
本发明涉及的是一种充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的方法及其装置。
背景技术：
近几年来在塑料管材内增加缠绕钢丝以加强管材强度已有报道和使用，如CN2313137Y公开了一种用金属编织成网状，与内管和外管结合成复合管。CN2202838Y同样公开了一种管子内壁层与外壁层之间夹有一层金属编织网的复合管，而CN2142168Y公开了一种在至少一层缠绕钢丝层与塑料芯管和外层塑料之间涂有粘结剂层的复合管，而CN2466468Y公开了一种在缠绕钢丝上先涂覆一层粘结剂和保护层再缠绕于芯管上复合外层后形成复合管，CN2465937Y公开了一种制造金属丝复合增强塑料管的装置，该装置在芯管挤出与外层挤出机之间设置有缠绕机和对缠绕有金属丝的芯管进行加热的加热单元，以上例子幸免有共同不足之处，因芯管以及缠绕之上的多丝需要加热方能与外层塑料更好的复合，但上述技术方案中有的没有加热装置，有的虽然有对缠绕钢丝的芯管进行加热的加热装置，但芯管在钢丝缠张力和中层、外层层复合成型腔中熔融体压力作用下形状和尺寸变化很大，芯管直径变小且塌扁，无法保证芯管与钢丝、外层管紧密地复合为一整体，造成相互间剥离脱层，同时芯管内表面质量也很差；另外芯管与钢丝和外层复合时是在加热状况下进行，在管材冷却定型过程中芯管由于没有内膨胀力的对管壁的支撑，冷却收缩时已经有脱离钢丝层、外复合层而向内收缩、与钢丝和外层产生剥离地趋势和现象。况且冷却定型的稳定时间至少是几十个小时以上，在冷却定型过程中没有内支撑力作用，即使在生产时基本上内外复合为一体了，该种复合管在冷却定型过程中也很易分层剥离。上述方法生产的复合管道，在长期使用中因热胀冷缩和压力波动因素更会造成复合层及钢丝相互间剥离脱层，形成间空隙，管道输送压力介质会因芯管或管端面局部损坏而从空隙中渗透造成管道系统破损失效，也会因复合分层而降低管道承压力和使用寿命。
发明内容：
本发明的目的是为了克服以上不足，提供一种操作简单，提高管材质量，成品率高的制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的方法。本发明的另一个目的是提供一种充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置。
本发明的目的是这样来实现的：
本发明充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的方法包括将连续挤出成型的聚合物芯管分切成一段段定长的管材，在芯管内充入有压力的气体并将之封堵密封而使之成为挺括、刚直的封堵密封充气芯管；将封堵密封充气芯管一段接一段连续送入钢丝缠绕机或将封堵密封的充气芯管熔接为连续长管在推送机或牵引机作用下送入钢丝缠绕机，在其外周左旋和/或右旋螺旋缠绕至少一层钢丝钢增强体，再聚合物外层复合装置中复合为复合管材后定径定型、冷却，而获得螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材。
上述的方法中在芯管未缠绕钢丝前和/或未进入复合模头成型腔前，对芯管和/或钢丝进行加热，以使芯管和钢丝的表面活化以利钢丝和芯管以及粘结剂和外层聚合物间的熔触复合。
上述的方法中连续挤出成型的聚合物芯管的表面为与之复合的粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物，在对其和/或钢丝加热时，加热钢丝嵌进芯管表面，以利于钢丝的均匀缠绕、钢丝与芯管和外层与聚合物的牢固复合。
上述的方法中未缠绕钢丝前在钢丝的表面涂覆粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物，加热钢丝和芯管表面后，在缠绕钢丝的芯管表面挤出复合聚合物外层而成为复合管材。
上述的方法中钢丝被加热后，经过装于钢丝缠绕机上的钢丝涂覆机构被涂上粘结剂。
上述的方法中采用安装在旋转的钢线缠绕机钢丝分丝器外圆周上的加热装置对旋转的钢丝分丝器上通过的钢丝加热，以利钢丝对芯管的嵌入缠绕以及粘结剂和聚合物外层与钢丝和芯管表面的熔融复合。
上述的方法中缠绕有钢丝的充气芯管经复合粘结剂和聚合物外层后其外径和被装于定径定型箱内的定径套抛光定径，在箱内恒温或加温后，被喷淋冷水或吹冷却空气冷却定型为复合管材。
本发明制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置包括芯管挤出成型机，切断机，对分段定长的芯管封堵、充气、密封、熔接的工作台，芯管推送机或牵引机，至少一台钢丝缠绕机，挤出机，复合装置，定径定型箱，切割机。
上述的芯管推送机与钢丝缠绕机间、复合装置上分别设置有对钢丝和/或芯管进行加热的加热装置。
上述的加热装置为热风烘箱或红外线加热器或石英管加热器。
上述的对钢丝的加热装置装在旋转的缠绕机分丝器外周上，对旋转的钢丝分丝器上通过的钢丝加热。
上述的加热装置为热风烘箱或红外线加热器或石英管加热器或含将与钢丝接触形成闭环的圆环加热的高频加热器。
上述的在钢丝加热装置后有对钢丝表面涂覆粘结剂或粘结剂与聚合物的共混物的涂覆装置，包括壳体，呈圆周分布的钢丝通道，粘结剂储料腔，与粘结剂储料腔相通的料斗，将粘结剂储料腔和钢丝通道连通的粘结剂流道，防止粘结剂外流的密封。
上述的复合装置为具有在已缠绕上钢丝的芯管表面复合粘结剂层或粘结剂与聚合物的共混物层的成型腔和复合外层聚合物层的成型腔的复合模头。
上述的复合装置包括具有在已缠绕上钢丝的芯管表面复合粘结剂层或粘结剂与聚合物的混合物层的成型腔的复合模头和具有复合外层的聚合物层的成型腔的复合模头。
上述的钢丝螺旋缠绕机上有稳定芯管作直线运动的由滚动体或筒形体构成的稳定装置，以保证在缠绕分段的芯管时不因钢丝缠绕力分布不均匀而使芯管产生位移错位，降低管材直线度，对复合粘结剂和聚合物外层造成困难。
上述的工作台中有芯管充气密封组件。
上述的芯管充气密封组件包括一对通过钢丝相连的具有钢骨架的与芯管内孔密封的弹性橡胶密封封盖，封盖上装有进排气气阀。
上述的芯管充气密封组件包括用与芯管相同的聚合物材料制成的分别与芯管两端面和/或内孔密封连接的封盖，至少一个封盖上装有进排气阀。
上述的芯管充气管密封组件包括一对位于芯管内的用钢丝连接的密封气囊，密封气囊上装有进排气阀，装在密封气囊中的含气孔的充气管与进排气阀连接。
上述的芯管充气密封组件包括一对位于芯管两端与芯管螺纹连接的封盖，嵌在封盖与芯管孔接合部起密封作用的弹性橡胶密封环，装在封盖上的进排气阀。
上述的芯管充气密封组件包括充气布袋，位于充气布袋内的壁上有多个气孔的充气管，充气管一端连接在布袋上而伸出布袋的另一端上有与气泵配合的快换接头。
上述的工作台中有对分段定长的聚合物芯管进行熔接连接为连续长管的热熔机或电热熔机。
上述的定径定型箱中有定径套。
本发明方法将连续挤出成型的芯管分切成一段段定长的管材，在每根芯管内采用充气密封装置在芯管内充一定压力的气，使芯管挺括、刚直，在钢丝缠绕压力和外层复合成型腔中熔融体压力下仍然保持形状和尺寸不变，该充气芯管被推送机一段接一段的或将封堵密封的充气芯管熔接为连续长管，在推送机或牵引机作用下连续送入钢丝缠绕机，周向缠绕钢丝后，再进入复合粘结剂和复合聚合物外层的成型腔中复合成复合管材，再经管材的定径定型箱的定径定型和冷却，保证芯管与外层管紧密地复合为一整体，同时保证了芯管内表面质量，用切割机在充气芯管接合部位将管材切断而获得缠绕钢丝增强复合塑料管材。芯管和聚合物外层可采用聚乙烯、PP、PVC、PPR可交联聚乙烯、交联聚乙烯。
本发明方法将芯管挤出的同时在其表面挤上一层粘接剂，并且在钢丝缠绕之前先加热钢丝，被加热的钢丝能熔融芯管表面的粘接剂层甚至芯管层，使钢丝嵌入芯管中，既保证了钢丝紧密缠绕芯管，又保证了钢丝均匀分布，而且固定位置不变，当已缠绕好钢丝的芯管进入外层复合模具中复合外层时，也不会因外层模具中压力温度影响而导致钢丝分布混乱不均，造成管道承压能力下降。
本发明方法将芯管一段段分切下来，制成4～24米长的管材，在每根芯管内采用充气密封组件在芯管内充一定压力的气，使芯管挺括、刚直，然后再一段段送入钢线缠绕机或将充气芯管熔接为连续长管送入钢丝缠绕机缠绕钢丝复合外层塑料，这样生产的好处是设备控制、操作简单、成品率高，不会因缠绕机或外层复合模具或挤出机故障而影响芯管的制造和质量。芯管生产线可直接生产普通聚合物管材。
本发明方法及装置操作简单，可提高管材质，成品率高，管材使用寿命长。
附图说明：
图1为本发明实施例1装置结构示意图。
图2为图1中的充气密封装置结构示意图1。
图3为图1中的充气密封装置结构示意图2。
图4为图1中的充气密封装置结构示意图3。
图5为图1中的充气密封装置结构示意图4。
图6为图1中的充气密封装置结构示意图5。
图7为图1中的充气密封装置结构示意图6。
图8为图1中两台挤出机、两个流道的复合模头装配示意图。
图9为具有电热熔机的工作台结构意图。
图10为粘结剂复合模头结构示意图。
图11为外层聚合物复合模头结构示意图。
图12为加热装置位置示意图1。
图13为加热装置位置示意图2。
图14为加热装置位置示意图3。
图15为加热装置位置示意图4。
图16为钢丝粘结剂涂覆装置结构示意图。
图17为图16的左视图。
图18为本发明实施例2装置结构示意图。
图19为本发明实施例3装置结构示意图。
图20为本发明实施例4装置结构示意图。
图21为本发明实施例5结构装置示意图。
具体实施方式：
实施例1：
图1～图17给出了本发明实施例1的充气制造螺旋缠绕钢丝增强复合塑料管材的装置。包括依次排列的65挤出机1、芯管挤出模头2、真空定径箱3、喷淋冷却水箱4、牵引机5、切割机6、翻管机7、含芯管充气密封组件8的芯管封堵充气工作台9、芯管推送机10，两台螺旋缠绕机11，如图8所示的含粘结剂流道12的粘结剂层的成型腔13和含外管塑料流道14的外层聚合物层的成型腔15的带加热装置的复合模头16，分别与粘结剂流道12、外管塑料流道13连通的45粘结剂挤出机17，65塑料挤出机18，定径定型箱19、牵引机20、切割机21、翻管机22。
65挤出机1、芯管挤出模头2连续挤出成型的聚合物芯管经真空定径箱3定径、喷淋冷却水箱4冷却后在牵引机5的牵引下经切割机6切割成一段段定长的管材，经翻管机7，在芯管封堵充气工作台9上用图2～图7之一所示的充气密封组件8在芯管内充一定压力的气，使芯管挺括、刚直且将其封堵、密封，使充气芯管被芯管推送机10一段接一段的连续送入钢丝缠绕机中，周向左旋和右旋缠绕二层钢丝增强体后进入复合模头14中，45挤出机17、65挤出机18向复合模头挤出熔融粘结剂和熔融聚合物使充气芯管复合粘结剂和聚合物外层而成复合管材，再经定径定型箱19定径冷却后在牵引机20作用下被切割机21切断而获得缠绕钢丝增强复合塑料管材，再经翻管机22送出。
图2为充气密封组件结构示意图1。包括一对通过钢丝23连接的装于芯管中与芯管配套的有钢骨架的弹性橡胶密封的封盖24。其中一个封盖上有进排气阀25。通过进排气阀向芯管内充气。
图3为充气密封组件结构示意图2。包括一对可置于芯管内通过钢丝26连接的含充气阀27的密封气囊28。装于气囊内的含气孔的充气管29伸出气囊的一端上装有进排气阀30。通过进排气阀向气囊内充气。
图4为充气密封组件的结构示意图3。包括位于芯管两端与芯管热熔焊接的封盖31，带进排气阀的带阀封盖32。通过进排气阀向芯管充气。
图5为充气密封组件的结构示意图4。包括位于芯管两端与芯管热熔焊接的两密封板33，其中一个密封板上装有进排气阀34。
图6为充气密封组件的结构示意图5。包括两个分别位于芯管两端内与芯管螺纹连接的带有外螺纹的金属封盖35，位于金属封盖与芯管相对端面间的弹性橡胶密封环36。其中一个金属封盖上装有进排气阀37。
图7为充气密封组件的结构示意图6。包括充气布袋38，位于充气布袋内的壁上有多个气孔的充气管39一端连接在充气布袋上而伸出布袋的另一端上装有与气泵配合的快换接头40。充气时，将充气布袋置于芯管内，向内充气即可。
图2～图7中的序号41为聚合物芯管。
参见图9，本发明装置中有对分段定长的聚合物芯管进行封堵、充气、密封和熔接的工作台42，芯管推送机43，加热装置44，46复合装置64。
工作台42中有活动小车45、46。活动小车45上装有如图2-图7之一所示的充气密封组件8和封芯管端面的电热熔焊机47。活动小车46上装有用于芯管对接的电热熔焊机48。活动小车45、46上分别有电热熔机的卡管套49、50，加热板51、52，芯管固定卡套53、54。加热装置44中有位于钢丝缠绕机内的有冷风吹送器55和循环热风发生器56的对芯管表面进行加热的热风循环加热器57和装在旋转的钢丝分丝器58上的高频加热器59，通过与钢丝接触的圆环60对钢丝加热。在钢丝缠绕机内有稳定芯管作直线运动的稳定装置——装在加热器42和分丝器内的稳定环61、62。钢丝定径支撑器63位于钢丝缠绕机后。
参见图9，被切割成一段段定长的聚合物芯管在工作台上被依次封堵充气、密封后再被热熔接为连续长的芯管，以连续生产的方式送入钢丝缠绕机中缠绕钢丝后再依次经过粘结剂层复合模头和复合外层模头而成为充气螺旋缠绕金属丝增强复合塑料管材。
复合装置64也可采用如图10所示的含粘结剂流道65的复合粘结剂的复合粘结剂层模头66和如图11所示的含外层聚合物流道67的复合外层聚合物层的复合外层模头68。粘结剂挤出机69、聚合物挤出机70分别与复合粘结剂模头66、复合外层模头68中的粘结剂流道和外层聚合物流道连通。图9中的A、B、C分别表示A段管、B段管、C段管。
加热装置可如图12所示包括在钢丝缠绕机内腔中对芯管表面进行加热的加热器71和装于钢丝缠绕机后端的有钢丝通道72的对钢丝加热的烘箱加热器73。
加热装置也可如图13所示包括位于钢丝缠绕机74前端和内腔中的对芯管表面进行加热的加热器75、76，位于钢丝缠绕机74、77间和钢丝缠绕机77内腔中的对芯管表面进行加热的加热器78、79。在钢丝缠绕机77和外层复合装置80间有对芯管和钢丝表面进行加热的加热器104。
加热装置也可如图14所示包括分别位于钢丝缠绕机81、82内腔的对芯管表面进行加热的加热器83、84。
加热装置也可如图15所示包括分别位于钢丝缠绕机85、86前端和二者间的对芯管表面进行加热的加热器87、88。
图16、17为装于旋转的钢丝缠绕机上的涂覆装置示意图。包括壳体89，呈圆周分布的钢丝通道90，粘结剂储料腔91，与粘结剂储料腔和钢丝通道连通的粘结剂流道92，防止粘结剂外流的密封盖93。位于密封上的压盖94。粘结剂料斗95，加热器96。加热器96在开机前对壳体粘结剂熔融，开机生产时摘除电源，之后维持熔融状的热能靠被钢丝加热器加热的钢丝带入，钢丝通过钢丝通道90时，被粘结剂涂覆，涂覆有粘结剂的钢丝被钢丝缠绕机作用缠绕芯管。有这套涂覆机构可以节约挤出生产后对钢丝的涂覆机构。
实施例2：
图18给出了本发明实施例2的充气制造螺旋钢丝增强复合塑料管材的装置。本实施例2装置基本与实施例1同，不同处是在后一台螺旋绕丝机后端有向钢丝涂覆粘结剂的45挤出机97，复合膜头98.为带加热器的外管挤出模头。充气芯管经螺旋绕丝机在其上绕制了钢丝增强体后经挤出机97被涂覆上粘结剂后经外管挤出模头复合聚合物外层。在芯管挤出模头99上有与之配合相通的45挤出机100。
实施例3：
图19为本发明实施例3制造螺旋钢丝增强复合塑料管材的装置。本实施例3装置基本与实施例2同。不同处是在前一台螺旋绕丝机出口端有向芯管上的钢丝涂覆粘结剂的挤出机101。其方法与实施例2同。
实施例4：
图20为本发明实施例4制造螺旋钢丝增强复合塑料管材的装置。本实施例4装置基本与实施例3同。不同处是芯管挤出模头102上无45挤出机。
实施例5：
图21给出了本发明实施例5充气制造螺旋钢丝增强复合塑料管才的装置。本实施例5基本与实施例1同，不同处是芯管挤出模头是103上无挤出机。