螺旋模具及具有其的管道复合设备的制作方法

1.本实用新型涉及复合管道制造设备，具体地涉及一种螺旋模具。在此基础上，本实用新型还涉及具有该螺旋模具的管道复合设备。


背景技术：

2.在复合管道制造中，通常需要通过塑料挤出模具将熔融塑料复合在管材外周面上形成塑料外层。例如，在钢丝网增强复合塑料管制造过程中，可以采用螺旋模具在待复合的管材外周面上形成pe外层。其中，由于待复合的管材需要在复合过程中沿螺旋模具的中心轴线向前运行，因此通常采用侧进料方式通入复合材料。
3.如图1所示为一种典型的螺旋模具的剖视结构示意图，其中，熔融塑料可通过径向进料口313通入模具内，并经过螺旋模组件20的由模壳22和螺旋模芯23形成的一条或多条螺旋流道21，使得熔融塑料充满于螺旋模芯23外周，进而从模头组件10内的环形物料挤出通道挤出环绕待复合的管材的外层材料并覆设在该管材的外周面上。在此过程中，可以通过螺旋模组件20上的抽吸孔抽吸挤出的外层材料与待复合的管材之间的空气，以使得外层材料紧密粘合在向前(图示自右向左方向)运行的管材上，完成外层材料的复合。
4.然而，在上述复合过程中，熔融塑料从径向进料口313直接注入螺旋模组件20的螺旋流道21内，该螺旋流道21为形成在螺旋模芯23外周面上的狭长而通流截面较小的凹腔，使得熔融塑料很难在整个圆周上均匀分布。由此，由模头组件10的环形物料挤出通道挤出的塑料外层厚度不均匀，且很难通过调整该模头组件10而消除前述影响，这对于用于大管径或复合层较厚的大型模具而言尤为明显。
5.其中，为了使得熔融塑料通过并充满螺旋流道21，需要在进料侧向通入的熔融塑料施加较高的压力，这导致由后压环34固定径向相对位置的螺旋模芯23在进料端直接承受较高的径向进料压力，不仅使得该螺旋模芯23容易相对模壳22发生径向偏移，加剧复合层厚度不均匀的问题，甚至还可能发生物料泄漏或使得连接后压环34的连接螺栓承受过高的剪切力而发生损坏等问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的螺旋模具难以保证复合层壁厚均匀性的问题，提供一种螺旋模具，该螺旋模具能够有效降低进料端压力对挤压出的复合层壁厚均匀性的影响。
7.为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种螺旋模具，包括：螺旋模组件，该螺旋模组件形成有多条螺旋延伸的螺旋流道；分流组件，该分流组件布置于所述螺旋模组件的进料端并包括第一分流环，该第一分流环设有沿周向延伸并连通多条所述螺旋流道的第一弧形流道。
8.优选地，所述第一分流环形成有从所述第一弧形流道的两端沿轴向贯穿延伸的第一物料过孔，以能够通过该第一物料过孔向多条相应的所述螺旋流道分流输送料流。
9.优选地，所述第一分流环上设有连通所述第一弧形流道的径向进料口。
10.优选地，所述分流组件的背离所述螺旋模组件的一端连接有后压环，所述第一弧形流道形成于所述第一分流环的朝向该后压环的一侧，且所述后压环连接为在与该第一分流环彼此相对的表面上密封所述第一弧形流道。
11.优选地，所述后压环的朝向所述第一分流环的一侧表面具有精加工面，所述第一分流环设有分别位于所述第一弧形流道的径向内侧和径向外侧的密封环面，所述后压环连接为使得该密封环面与所述精加工面彼此贴合而密封所述第一弧形流道。
12.优选地，所述后压环与所述第一分流环通过分别位于所述第一弧形流道的径向内侧的多个内环压紧螺栓和径向外侧的多个外环压紧螺栓轴向压紧固定，并且/或者，所述第一分流环和后压环上分别对应形成有多个定位销孔。
13.优选地，所述分流组件包括层叠设置在所述第一分流环的朝向所述螺旋模组件的一侧的第二分流环，该第二分流环设有沿周向分布的多个第二弧形流道和从该第二弧形流道的两端沿轴向贯穿延伸的第二物料过孔，且所述第一物料过孔与相应的所述第二弧形流道的中间位置对应，以能够依次通过所述第一物料过孔、所述第二弧形流道和所述第二物料过孔向多条相应的所述螺旋流道分流输送料流。
14.优选地，所述第二弧形流道形成于所述第二分流环的朝向所述第一分流环的一侧端面上，且该第一分流环与所述第二分流环连接为在彼此相对的表面上密封所述第二弧形流道。
15.优选地，所述分流组件的与所述螺旋模组件相邻的一端具有连通环，该连通环连接至所述螺旋模组件并形成有用于将所述第一物料过孔连通至多条所述螺旋流道的第三物料过孔。
16.优选地，所述螺旋模组件包括：模壳，该模壳内形成有模腔；螺旋模芯，该螺旋模芯设于所述模腔内并在该螺旋模芯与所述模壳之间形成环绕该螺旋模芯螺旋延伸的所述螺旋流道，并且/或者，所述螺旋模组件的远离所述分流组件的一端连接有模头组件，该模头组件包括芯模和环绕该芯模设置的口模，该口模和芯模之间形成有连通所述螺旋流道的物料挤出通道，并且/或者，所述螺旋模具具有加热组件，该加热组件设置为至少环绕所述螺旋模组件和所述分流组件。
17.优选地，所述分流组件的远离所述螺旋模组件的一端连接有抽真空组件，该抽真空组件设置为允许待复合的管材沿中心轴线穿过运行并在该抽真空组件周面上设置有多个抽吸孔。
18.本实用新型第二方面提供一种管道复合设备，该管道复合设备包括上述螺旋模具，以能够在待复合的管材外周面上复合形成塑料外层。
19.通过上述技术方案，本实用新型的螺旋模具，熔融塑料经由分流组件向螺旋模组件的螺旋流道分流输送，使得进料压力通过沿周向延伸的第一弧形流道施加于分流组件的第一分流环上，由此能够承受非常大的进料压力，且可使得进料压力在料流通入螺旋模组件时转换为轴向压力，同时实现复合物料在周向的均匀分配，能够有效避免螺旋流道的径向偏移或连接螺栓承受过高的剪切作用，并挤出具有均匀壁厚的复合层。
附图说明
20.图1是现有技术中一种螺旋模具的剖视结构示意图；
21.图2是根据本实用新型一种优选实施方式的螺旋模具的剖视结构示意图；
22.图3是根据本实用新型另一种优选实施方式的螺旋模具的剖视结构示意图；
23.图4是图3中螺旋模具在作业状态的外部结构视图；
24.图5是图3中螺旋模具的分流组件中部分部件的爆炸图；
25.图6是图2或图3中螺旋模具的第一分流环的剖视结构示意图。
26.附图标记说明
27.10-模头组件；11-芯模；12-口模；13-物料挤出通道；14-模头压环；
28.20-螺旋模组件；21-螺旋流道；22-模壳；23-螺旋模芯；
29.30-分流组件；31-第一分流环；311-第一弧形流道；312-第一物料过孔；313-径向进料口；32-第二分流环；321-第二弧形流道；322-第二物料过孔；33-连通环；331-第三物料过孔；34-后压环；35-内环压紧螺栓；36-外环压紧螺栓；37-密封环面；38-定位销孔；
30.40-抽真空组件；41-抽吸孔；42-密封元件；50-加热组件；100-待复合的管材。
具体实施方式
31.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
32.在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
33.参照图2至图6所示，本实用新型的第一方面提供一种螺旋模具，该螺旋模具包括螺旋模组件20和分流组件30，所述螺旋模组件20内形成有多条螺旋延伸的螺旋流道21；所述分流组件30布置于该螺旋模组件20的进料端，并至少包括第一分流环31，该第一分流环31能够将由如径向进料口313通入复合材料(如熔融塑料)分为多股，以分流输送至多条相应的螺旋流道21，进而经过该螺旋流道21后覆设于向前运行的待复合的管材100的外周面上形成管外层。
34.其中，参照图5和图6中所示的第一分流环31，其对应于螺旋模组件20设置为允许待复合的管材100穿过的环状，并设有沿周向延伸的第一弧形流道311和从该第一弧形流道311的两端沿轴向贯穿延伸的第一物料过孔312，以通过该第一物料过孔分流输送料流。
35.在此情形下，本实用新型的螺旋模具可以使得进料压力通过沿周向延伸的第一弧形流道311施加于分流组件30的第一分流环31上，该第一分流环31可以为钢结构件，由此能够承受非常大的进料压力，且可通过沿轴向延伸的第一物料过孔312将进料压力转换为轴向压力，同时实现复合物料在周向的均匀分配，能够有效避免螺旋流道21的径向偏移或如用于连接后压板34的连接螺栓承受过高的剪切作用，并挤出具有均匀壁厚的复合层。
36.在图5中所示的第一分流环31中，其上的第一弧形流道311具有近似半圆形的延伸长度，由此能够将由如径向进料口313通入的一股料流通过位于该第一弧形流道311两端的第一物料过孔312分为分别位于该第一分流环31的径向两端位置处的两股料流，如此可使得料流在周向更均匀地分配，便于料流压力均匀地施加在相关部件上，避免径向偏移，且有利于挤出均匀壁厚的复合层，改善产品质量。
37.以下将结合附图所示的不同优选实施方式对本实用新型的优选方案进行进一步说明。其中，图5所示分流组件中的第一分流环31和图6所示的第一分流环31可以具有相同结构，并能够适用于图2所示的螺旋模具中；同时，该图5中的分流组件和图6中的第一分流环也可以用于图3所示的另一种优选实施方式的螺旋模具中。
38.参照图2所示，根据本实用新型一种优选实施方式的螺旋模具，包括顺次相接的模头组件10、螺旋模组件20和分流组件30等。其中，螺旋模组件20可以包括模壳22或螺旋模芯23，模壳22内形成有模腔；螺旋模芯23的外周面上可以形成有螺旋流道21，该螺旋模芯23设于模壳22的模腔内以在周面上封闭螺旋流道21。
39.该螺旋模组件20的出料端(图示左端)连接有模头组件10，该模头组件10包括芯模11和口模12，芯模11设置于口模12内并在该芯模11的外周面和口模12的内周面之间形成为物料挤出通道13。该模头组件10可以通过如模头压环14轴向压接固定至螺旋模组件20的出料端，并连接为使得物料挤出通道13连通该螺旋模组件20的螺旋流道21。在一些替代实施方式中，模头组件可以集成设置在螺旋模组件20上，并通过径向收缩的物料挤出通道13将由螺旋流道21输送的熔融塑料覆设于管材外周面上。
40.为了复合材料在挤出过程中保持熔融状态，该螺旋模具可以设有加热组件50，该加热组件50设置为环绕上述模头组件10、螺旋模组件20以及随后所述的分流组件30(包括径向进料口313)等，以在复合材料在该螺旋模具内流动过程中保持具有适当的温度。
41.该螺旋模具的分流组件30包括第一分流环31，该第一分流环31具有沿周向延伸的第一弧形流道311和沿轴向贯穿延伸的第一物料过孔312(结合图5和图6所示)，并设有连通其第一弧形流道311的径向进料口313，由此可以通过从该螺旋模具的侧向通入熔融物料，便于进料装置的布置。为此，可以在第一分流环31上形成连通第一弧形流道311的径向插接口，并将进料管插接至该第一分流环31上，以向第一弧形流道311内通入熔融材料。应当理解的是，在其他实施方式中，进料口也可以布置在其他适当位置或方向，如进料管可以以相对径向具有一定倾斜角度的方向插接至第一分流环31上。
42.当通过上述径向进料口313向第一弧形流道311内注入熔融物料后，该熔融物料具有较大的进料压力，进而在第一弧形流道311内环绕周向流动，并通过该第一弧形流道311两端的第一物料过孔312流动至第一分流环31的朝向螺旋模具20的一侧(图示左侧)，进而进入该螺旋模组件20的螺旋流道21内，通过模头组件10的物料挤出通道13挤出并覆设在待复合的管材的外周面上。在该过程中，第一分流环31不仅将径向进料压力转换为轴向压力，避免螺旋模芯23在模壳22内发生径向偏移，还能够通过第一弧形流道311和第一物料过孔312的分流作用使得熔融物料在周向均布，有利于挤出壁厚均匀的复合层。
43.继续参照图2、图5和图6所示，第一弧形流道311可以形成于第一分流环31的背离螺旋模组件20的一侧表面上，并在该侧连接有后压环34，即该后压环34连接于第一分流环31的形成有第一弧形流道311的一侧。并且，后压环34连接为在与该第一分流环31彼此相对的表面上密封第一弧形流道311。由此，可以容易地在第一分流环31上形成第一弧形流道311，并将后压环34作为相关附属零件的安装基础。在其他实施方式中，第一弧形流道311可以形成在第一分流环31的朝向螺旋模组件20的一侧，由此无需前述后压环对该第一弧形流道311封闭，同时无需在第一分流环31上形成第一物料过孔312，而通过在该第一分流环31与螺旋模组件20之间设置如图5中所示的连通环33，以通过形成在该连通环33适当位置处
的轴向通孔(即图示第三物料过孔331)连通螺旋流道21。另外，在其他替代实施方式中，第一分流环31也可以由两片彼此相对且在相对的表面上分别对应形成有流道槽的部件对接形成第一弧形流道。通过将第一弧形流道311设置在第一分流环31的侧面上，可以避免流道槽对接对尺寸一致性的极高要求。
44.为了使得后压环34与第一分流环31连接为在彼此相对的表面密封第一弧形流道311，可以在二者之间夹持安装有耐高温的密封垫片，或者在彼此相对的表面设置相互嵌合的凹凸结构等。在图示优选实施方式中，第一分流环31的朝向后压环34的一侧表面上形成有分别位于第一弧形流道311的径向内侧和径向外侧的密封环面37，后压环34的朝向该第一分流环31的一侧表面具有精加工面，该精加工面可以与第一分流环31的密封环面37彼此贴合，由此密封第一弧形流道311。为此，可以仅在后压环34的对应于第一弧形流道311的适当区域实施精加工，并通过在该后压环34和第一分流环31上施加彼此相向的轴向力，即可有效密封第一弧形流道311。并且，通过设置具有较小径向宽度的密封环面37，轴向力可以对加工中不可避免的变形或尺寸误差进行校正，确保第一弧形流道311完全密封，不会发生物料泄漏，并避免较高的加工成本。
45.为此，还可以利用螺栓等紧固件在轴向拉紧后压环34和第一分流环31。具体地，在第一弧形流道311的径向内侧，可以设置有沿周向均布的多个内环压紧螺栓35；在该第一弧形流道311的径向外侧，可以设置有沿周向均布的多个外环压紧螺栓36，由此提供充分的轴向力，使得后压环34与第一分流环31在轴向压紧固定，保证第一弧形流道311的密封。此处，内环压紧螺栓35和外环压紧螺栓36可以选择为具有较高连接强度，如可采用12.9级或以上的高强度螺旋连接。
46.在装配过程中，为了便于精加工面与密封环面、物料流道如第一物料过孔312与螺旋流道21的进料口之间的准确对齐，可以在后压环34、第一分流环31和螺旋模组件20上分别对应形成有多个定位销孔38。
47.在该优选实施方式中，后压环34的周壁上还可以形成有多个抽吸孔41，以在作业过程中通过连接该抽吸孔41的真空泵抽吸螺旋模具挤出的外层材料与待复合的管材之间的空气，以使得外层材料紧密粘合在向前(图示自右向左方向)运行的管材上，完成外层材料的复合。其中，还可以在该后压环34的管材进口一侧设置环绕待复合的管材的密封元件42，如能够与待复合的管材的外周面贴合的橡胶或硅胶密封板，有利于外层的良好复合。
48.图3和图4所示为根据本实用新型另一种优选实施方式的螺旋模具，其与图二所示的螺旋模具存在诸多相同或相似之处，如可以相同的模头组件10、螺旋模组件20、加热组件50以及第一分流环31和后压环34等，以下主要对其不同之处进行详细说明。
49.结合图5所示，该优选实施方式相比于图2所示的优选实施方式的一个不同之处在于具有与第一分流环31层叠设置的第二分流环32，该第二分流环32设置在第一分离环31的朝向螺旋模组件20的一侧，并设有沿周向分布(优选为均布)的多个第二弧形流道321和从该第二弧形流道321的两端沿轴向贯穿延伸的第二物料过孔322。在装配状态下，第一分流环31的第一物料过孔312与相应的第二弧形流道321的中间位置对应。在图示优选实施方式中，由径向进料口313注入的一股熔融物料在经过第一弧形流道311后由其两端的第一物料过孔312分为两股，该两股熔融物料又分别在经过相应的第二弧形流道321后经过第二物料过孔322各分为两股熔融物料(总计四股)，由此熔融物料能够依次通过第一弧形流道311、
第一物料过孔312、第二弧形流道321和第二物料过孔322向相应的螺旋流道21分流输送。
50.根据上述，对应于第一分流环31的每一个第一物料过孔312，可以在第二分流环32上设置相应的一条第一弧形流道321和两个第二物料过孔322，进一步使得熔融物料在周向均匀分布，促进挤出的复合层壁厚更加均匀。由此，通过增设第二分流环32，可以使得螺旋模具适用于大管径管材的外层复合步骤。
51.该第二分流环32可以设置为具有与第一分流环31相同或相似的连接结构，以便于第二弧形流道321的加工和密封等。例如，第二弧形流道321可以形成于第二分流环32的朝向第一分流环31的一侧端面上，并与第一分流环31连接为在彼此相对的表面上密封第二弧形流道321。为此，可以在第一分流环31的朝向第二分流环32的一侧形成精加工面，并在第二分流环32的朝向第一分流环31的一侧形成分别位于第二弧形流道321的径向内侧和径向外侧的密封环面，进而利用内环压紧螺栓和外环压紧螺栓等轴向拉紧，使得该密封环面与第一分流环31的精加工面密封贴合。
52.在其他实施方式中，还可以在第一分流环31和第二分离环32之间设置过渡环，用于第一物料过孔312与第二弧形流道321的连通过渡，并对该连通位置实施密封。
53.另外，在该图3所示的优选实施方式中，分流组件30的与螺旋模组件20相邻的一端具有连通环33，该连通环33连接至螺旋模组件20并形成有用于将第二物料过孔322(以及前序第一物料过孔312等)连通至螺旋流道的第三物料过孔331。该连通环33可以通过周向布置的多个螺栓分别与螺旋模组件20的模壳22和螺旋模芯23连接，由此在轴向隔开螺旋模芯23与第一分流环31和第二分流环32的直接连接，有利于防止径向进料压力导致的螺旋模芯23发生径向偏移。
54.结合图5所示，第一分流环31、第二分流环32和连通环33顺次层叠布置在螺旋模组件的进料端一侧，并具有相互对应的螺栓孔、销孔及流道，由此向螺旋流道21分流输送料流。在此基础上，可以适当设置分流组件30的部件组成，以满足不同的生产需要。如，可以进一步增加分流环的数量，将料流分为更多在周向均布的多股；再如，可以使得第二分流环32直接连接至螺旋模组件20而省去连通环33等。
55.在图3所示的优选实施方式中，还设置有抽真空组件40，该抽真空组件40连接于分流组件30(后压环34)的远离螺旋模组件20的一端，并在周壁上设置有多个抽吸孔41。如图4所示，待复合的管材100可以沿该抽真空组件40的中心轴线穿过运行(自右向左)。为此，还可以在抽真空组件40的端部设置有用于与待复合的管材100的外壁面贴合的密封元件42，该密封元件42可以为橡胶或硅胶密封板。在替代实施方式中，抽吸孔和密封元件可以如图2所示地设置于后压板34上。
56.本实用新型的另一方面提供一种具有上述螺旋模具的管道复合设备，该管道复合设备能够利用上述螺旋模具在待复合的管材100的外周面上复合形成具有均匀壁厚的塑料外层，显著改善产品质量。
57.以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。