增强复合管的封口设备的制作方法

1.本实用新型涉及管道制造设备，具体地涉及一种增强复合管的封口设备。


背景技术：

2.增强复合管，通常是指利用增强体增强的复合管道，其典型结构包括自内而外依次布置的塑料内管、增强体层(增强层)和塑料外管。增强复合管中的增强体层可以为缠绕或焊接而成的钢丝网、钢带网或铝带网等。
3.为了避免增强复合管中的增强体因暴露于空气中而发生氧化、腐蚀等损害，可以利用塑料环对管材切断面进行封口，从而避免增强体在切端面位置处发生氧化，以能够长期存放，并且还能够在管道系统中使得增强体与被输送的流体隔绝，以免该流体进入增强层而破坏管体。因此，对增强复合管的管端面封口对于保证使用和存放寿命而言具有重要意义。
4.目前，增强复合管的封口过程通常在磨管封口机组上进行，该磨管封口机组包括同轴布置的管材夹具、加热板、封口环卡盘和磨管装置等组成。在封口过程中，管材夹具夹持待封口的增强复合管，加热板和封口环卡盘退出至该增强复合管的中心轴线之外，由此利用磨管装置将增强复合管的待封口端面打磨平整；然后，将封口环(与增强复合管壁厚相当的塑料环)装夹于封口环卡盘上，并使其与加热板复位至与增强复合管同轴的位置，轴向驱动增强复合管以使其朝向加热板移动，由此该加热板使得彼此相对的增强复合管的待封口端面和封口环的用于接合至该增强复合管的端面熔融；进而，使得加热板退出，继续轴向驱动增强复合管，使其与封口环的端面相接并在一定压力下保持一段时间，以待被熔融的材料冷却凝固，使得封口环熔接并覆盖于增强复合管的端面上。
5.上述现有封口方法存在缺陷，由于待封口的增强复合管与封口环具有不同的结构组成，二者对于熔融的热量需求不同，利用同一加热板加热二者相接的端面难以使得其各自的熔融状态均符合封口要求，导致最终熔接效果较差。在此情形下，为了尽量地避免熔融效果不理想带来的不利影响，在将封口环与增强复合管轴向相接之前，需要对增强复合管的待封口端面进行打磨(磨管)，导致封口效率较低。


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增强复合管封口过程中熔接效果不理想和封口效率较低的问题，提供一种增强复合管的封口设备，该封口设备便于改善增强复合管的待封口端面与封口环的熔接效果，并能够有效提升封口效率。
7.为了实现上述目的，本实用新型提供一种增强复合管的封口设备，包括用于加热封口环的第一加热装置和用于加热所述增强复合管的待封口端面的第二加热装置，所述第一加热装置包括形成有环形卡槽的封口环卡板，所述环形卡槽形成为适于容置所述封口环并允许所述增强复合管的待封口端面通过进入该环形卡槽而与所述封口环的熔融的端面同轴相接。
8.优选地，所述第一加热装置还包括封口环热压板，该封口环热压板形成有与所述环形卡槽匹配的热压板凸环，所述封口环热压板与所述封口环卡板能够相对运动为使得至少部分所述热压板凸环进入所述环形卡槽中并抵靠置于所述环形卡槽中的所述封口环，以通过该热压板凸环加热该封口环的朝向所述热压板凸环的端面，并使得该端面熔融。
9.优选地，所述热压板凸环和/或所述环形卡槽的表面上设有防粘层。
10.优选地，所述封口设备包括可滑动地设置于机架上的安装板，所述第二加热装置和所述封口环卡板安装于该安装板上，以能够通过使得所述安装板在所述机架上沿垂直于所述增强复合管轴向的方向滑动而使得置于所述环形卡槽中的所述封口环与所述增强复合管同轴。
11.优选地，所述安装板传动连接有用于驱动该安装板在所述机架上沿垂直于所述增强复合管轴向的方向滑动的伺服电机或步进电机。
12.优选地，所述机架上设有用于引导所述安装板滑动的导轨或导杆。
13.优选地，所述第二加热装置包括热风机和设于该热风机的出风口端的热风环，并设置为允许所述增强复合管的待封口端面进入所述热风环中，以通过所述热风机向所述增强复合管的待封口端面吹送热风而使得该待封口端面熔融。
14.优选地，所述热风环具有彼此径向间隔设置的内板和外板，以在该内板和外板之间限定有能够容纳所述增强复合管的待封口端面的热风风道，其中，该热风风道内设有用于引导热风流动的挡风环，并且/或者，所述热风风道具有分别沿周向分布的内圈出风口和外圈出风口，所述内圈出风口的通流总面积大于所述外圈出风口的通流总面积。
15.优选地，所述封口设备包括复合管支撑装置，该复合管支撑装置具有用于夹持所述增强复合管的管材夹具，该管材夹具传动连接有用于驱动所述增强复合管沿轴向移动的伺服电机或步进电机。
16.优选地，所述复合管支撑装置的两端均设有所述第一加热装置和第二加热装置，以能够在所述增强复合管被夹持的状态下分别对该增强复合管的两端进行封口。
17.通过上述技术方案，本实用新型的封口设备可以分别利用第一加热装置和第二加热装置加热封口环和增强复合管的待封口端面，由此便于分别控制熔融工艺温度和时间，使其熔融状态更好地满足封口要求，以利于改善最终熔接效果；利用不同加热装置，可以在熔融过程中以相对较长时间和/或功率加热封口环的端面，使得其熔融的厚度较大，由此，即使增强复合管的待封口端面未经打磨而具有小量不平整区域或突出的增强体，也可以穿入至熔融的封口环中，从而可以省去磨管步骤，有效提升了封口效率。另外，通过在封口环卡板的环形卡槽内使得增强复合管与封口环相接，可以使得相接位置处熔融的材料因轴向挤压而产生的流动，从而能够将预定轴向压力稳定地施加于熔融的材料上，由此保证熔接质量。
附图说明
18.图1是根据本实用新型一种优选实施方式的增强复合管的封口设备的工艺原理图；
19.图2是图1中封口设备的第一加热装置在加热封口环时的示意图；
20.图3是图1中的封口设备在将增强复合管的待封口端面进入封口环卡板的环形卡
槽内时的示意图；
21.图4是增强复合管与封口环相接后的结构示意图，其中，尚未执行修边步骤；
22.图5是图1中封口设备的第二加热装置在加热增强复合管的待封口端面时的示意图；
23.图6是图5中第二加热装置的热风环的剖视结构示意图；
24.图7是另一种结构形式的热风环的立体结构示意图；
25.图8是图7中热风环的左视图。
26.附图标记说明
27.1-第一加热装置；11-封口环卡板；11a-环形卡槽；12-保温加热板；13-封口环热压板；13a-热压板凸环；14-热压加热板；15-第一滑动引导件；
28.2-第二加热装置；21-热风机；22-热风环；221-内板；222-外板；223-热风风道；224-挡风环；225-内圈出风口；226-外圈出风口；
29.3-封口环；4-增强复合管；5-机架；51-第二滑动引导件；6-安装板；7-管材夹具；8-第三滑动引导件。
具体实施方式
30.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。
31.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“轴向”通常是指沿待封口的增强复合管的中心轴线的方向，“周向”通常是指环绕该中心轴线的圆周方向。在本实用新型中，“封口环”指的是用于接合至增强复合管的端面(含切断面)的环状部件，其与增强复合管的基管可以具有相同的材质，如壁厚与增强复合管的壁厚相当或略大于该增强复合管壁厚的高密度聚乙烯(hdpe)环。
32.结合图1所示，根据本实用新型一种优选实施方式的增强复合管的封口方法，包括熔融步骤(即步骤s1)和熔接步骤(即步骤s2)。其中，在步骤s1中，利用第一加热装置1加热封口环3，使得该封口环3的用于接合至增强复合管4的端面熔融；利用第二加热装置2加热增强复合管4的待封口端面，使得该待封口端面熔融。在步骤s2中，移动封口环3和/或增强复合管4，使得封口环3的熔融的端面与增强复合管4的待封口端面同轴相接，并在预定轴向压力下保持预定时间。
33.该封口方法在熔融步骤中分别利用第一加热装置1和第二加热装置2加热封口环3和增强复合管4的待封口端面，由此便于使其熔融状态更好地满足封口要求，以利于改善最终熔接效果。由于利用不同加热装置，在熔融过程中可以以相对较长的时间和/或功率加热封口环3的端面，以使得该封口环3被熔融的厚度较大，而不至于使得由另一加热装置加热的增强复合管4的待封口端面熔融过度。由此，即使增强复合管4的待封口端面未经打磨而具有小量不平整区域或突出的增强体(如钢丝)，也可以穿入至熔融的封口环3中，从而可以省去磨管步骤，在保证封口质量的前提下有效提升了封口效率。
34.本实用新型的另一方面还提供一种增强复合管的封口设备，该封口设备可以用于执行本实用新型的封口方法。为了更好地理解本实用新型的技术方案、技术原理及优势，以下将以相互穿插的方式说明该封口方法和封口设备。
35.正如前述，第一加热装置1和第二加热装置2分别用于加热封口环3和增强复合管4，其加热熔融效果直接影响后续的熔接效果，因而合理设置加热装置的结构和加热方式对于保证封口质量具有重要意义。结合图1和图2所示，在本实用新型一种优选实施方式中，第一加热装置1包括封口环卡板11，该封口环卡板11形成有环形卡槽11a，该环形卡槽11a适于容纳用于熔接至增强复合管4的待封口端面上的封口环3。由此，在步骤s1中，可以将封口环3置于该环形卡槽11a中，并在该环形卡槽11a中将封口环3加热为使得其朝向环形卡槽11a的开口端的端面(即用于熔接至增强复合管4的一端)熔融。通过在熔融过程中由环形卡槽11a产生的限定作用，便于对封口环3的端面实施长时间或大功率加热，从而获得较大的熔融厚度，这样，即使有增强复合管4的待封口端面未经打磨而具有小量不平整区域或突出的增强体，其也可以在熔接步骤中穿入至熔融的封口环3中，从而有利于省去磨管步骤。其中，形成在封口环卡板11上的环形卡槽11a能够有利于封口环3在被加热熔融过程中保持稳固，而不至于发生严重的翘曲、径向伸缩等变形；通过在封口环3的朝向环形卡槽11a的开口端的一端施加热量，能够使得用于熔融的热量的传递更具针对性，使得封口环3的端面受热均匀，便于调整和控制加热时间和加热功率，并能够避免热量散失，对于熔融效果具有更高的可控性。可以理解的是，尽管因本实用新型采用的不同加热装置和环形卡槽11a的限定作用而可以省去磨管步骤，但本实用新型的封口方法并不排除在熔融步骤之前执行该磨管步骤。然而，即使执行该磨管步骤，本实用新型的封口方法也能够降低磨管步骤中对打磨精细度的要求，因而也同样能够相比于现有技术提升封口效率。
36.进一步地，可以在封口环卡板11的背离环形卡槽11a的开口端的一侧设置有保温加热板12，或者，可以在封口环卡板11上集成设置有其他辅助加热装置，其保温温度可为如100℃-200℃，从而能够用于在熔融步骤中对环形卡槽11a和封口环3进行预热，或者用于在从熔融步骤至熔接步骤的切换过程中保持环形卡槽11a内的热量，避免封口环3被熔融的部分在熔接之前发生冷却凝固，从而有利于保证熔接质量。
37.结合图3和图4所示，设置具有环形卡槽11a的封口环卡板11，还有利于利用该环形卡槽11a可靠地实施熔接步骤。当封口环3在环形卡槽11a内被熔融至适当程度后，在前述保温加热板12的保温作用下，使得封口环3在保持熔融的状态下移动至与待封口的增强复合管4同轴的位置，进而增强复合管4与容纳有封口环3的封口环卡板11轴向相对移动为使得该增强复合管4的待封口端面进入环形卡槽11a，从而与封口环3的熔融的端面同轴相接，并在预定轴向压力下保持预定时间。此处所述预定轴向压力和预定时间可以根据管道材料、熔融程度等因素而选择，在一种优选实施方式中，预定轴向压力可以为0.1mpa-1mpa，预定时间可以为60s-200s。在该过程中，环形卡槽11a的内周壁引导和限制相接位置处熔融的材料因轴向挤压而产生的流动，从而可以使得施加的预定轴向压力稳定地施加于熔融的材料上，由此保证熔接质量。
38.熔接完成并冷却后，使得增强复合管4相对封口环卡板11轴向远离，以带动熔接至该增强复合管4上的封口环3退出环形卡槽11a。其中，可以在环形卡槽11a的表面上设有防粘层(如聚四氟涂层)，以利于封口环3随增强复合管4退出环形卡槽11a。在一种优选实施方式中，整个封口环卡板11的表面上均设有防粘层。从环形卡槽11a退出后，封口环3与增强复合管4的相接位置处(内、外周)可能存在多余的材料，可以利用修边工具移除这些多余的材料，使得该相接位置处的内、外表面与增强复合管4的内、外壁面平齐。
39.在本实用新型中，第一加热装置1可以设置为多种适当的结构形式，以对置于封口环卡板11的环形卡槽11a中的所述封口环3的朝向该环形卡槽11a的开口端的端面加热。为了使得封口环3的端面均匀受热，并保证熔融效率，在本实用新型一种优选实施方式中，如图1和图2所示，第一加热装置1还包括封口环热压板13，该封口环热压板13形成有与环形卡槽11a匹配的热压板凸环13a。该封口环热压板13可以设置为能够通过热压板凸环13a加热布置于环形卡槽11a内的封口环3。如图示地，可以在封口环热压板13的背离封口环卡板11的一侧设置用于发热的热压加热板14或在封口环热压板13中集成有其他发热元件(如发热管)，其产生的热量能够通过封口环热压板13传递并通过热压板凸环13a施加于封口环3的端面上。由此，在熔融步骤中，可以在将封口环3置入封口环卡板11的环形卡槽11a中后，使得封口环热压板13与该封口环卡板11相对运动，以使得至少部分热压板凸环13a进入环形卡槽11a中并抵靠置于该环形卡槽11a中的所述封口环3，从而加热该封口环3的朝向热压板凸环13a的端面，使得该端面熔融。在图1所示优选实施方式中，第一加热装置1的封口环卡板11布置为仅能沿垂直于增强复合管4的中心轴线的方向(沿随后所述的第二滑动引导件51)运动以便在熔融位置和熔接位置之间切换，而在平行于该增强复合管4的中心轴线的方向相对其所在的机架5不能发生相对运动，由此，将第一加热装置的封口环热压板13布置为能够沿平行于增强复合管4的中心轴线的方向(箭头a所示的方向)沿例如为导轨或滑动杆的第一滑动引导件15靠近或远离位于熔融位置的封口环卡板11。在其他实施方式中，也可以采用其他布置方式使得封口环热压板13和封口环卡板11能够相对运动，以使得热压板凸环13a进入环形卡槽11a中。在此，为了使得封口环3的端面熔融为合适的状态，热压板凸环13a的温度可以在熔融步骤中保持为200℃-220℃，且抵靠至封口环3的保持时间为80s-200s。
40.熔融完成后，封口环热压板13和封口环卡板11相对远离，以使得热压板凸环13a从环形卡槽11a中退出，继而使得封口环卡板11移动至与待封口的增强复合管4同轴的熔接位置。在此，可以在热压板凸环13a的表面上设有防粘层(如聚四氟涂层)，以避免封口环3随热压板凸环13a从环形卡槽11a中退出。在一种优选实施方式中，整个封口环热压板13的表面上均设有防粘层。另外，还可以在热压板凸环13a和环形卡槽11a的彼此相对的端部形成有倒角，以便二者配合插入。
41.在上述第一加热装置1中，其封口环卡板11和封口环热压板13可以采用导热性能良好的铝或铜等材质制成。对于不同口径或壁厚的增强复合管，可以更换不同规格的封口环卡板11和封口环热压板13，以适应相应尺寸的封口环3的加热熔融过程。
42.结合图1、图5至图8所示，在本实用新型一种优选实施方式的封口方法和封口设备中，采用热风对增强复合管4的待封口端面加热以使其熔融。具体地，用于加热增强复合管4的待封口端面的第二加热装置2可以包括热风机21，该热风机21能够向增强复合管4的待封口端面吹送热风，以加热为使得该待封口端面熔融。通过采用热风方式加热，可以使得加热温度低于上述封口环3的加热温度，如100℃-150℃，以避免增强复合管4的待封口端面过度熔融。此处所述热风机21通常为工业热风机，其组成结构、工作原理已为本领域技术人员熟知，在此不再详述。
43.进一步地，为了使得热风机21吹出的热风均匀地施加于增强复合管4的待封口端面的各部分，可以在该热风机21的出风口端连接有热风环22。在熔融过程中，可以使得增强
复合管4相对热风机21移动为使得待封口端面进入热风环22中，以引导热风均匀施加在待封口端面的周向各处。
44.具体地，图5和图6示出了本实用新型一种优选实施方式中采用的热风环22的剖视结构示意图。其中，该热风环22包括连接至热风机21的出风口端的进风部、从该进风部渐扩延伸的锥形部以及从该锥形部延伸的延伸部，以适于使得增强复合管4进入该热风环22中。该热风环22具有彼此径向间隔设置的内板221和外板222，该内板221和外板222之间限定有热风风道223，由热风机21吹出的热风通过该热风风道223吹送至增强复合管4的待封口端面上，即在熔融步骤中，增强复合管4的待封口端面伸入至内板221和外板222之间的空间内。热风风道223的径向尺寸可以设置为略大于增强复合管4的壁厚，以便该增强复合管4插入其中。另外，根据被封口的增强复合管4的规格，可以更换不同尺寸的热风环22。
45.热量在热风风道223传递过程中具有径向向外扩散的趋势，这可能导致增强复合管4的不同壁厚位置处的受热不均。为此，可以在热风风道223内设置热风引导结构，以使得热量均匀施加于增强复合管4。在图5和图6所示的优选实施方式中，热风风道223内设置有挡风环224，该挡风环224引导为使得热风向靠近内板221的方向流动，以减小或消除热量向外扩散导致的不良影响。
46.在图7和图8所示的另一种优选实施方式中，热风环22可以在热风风道223中设置分别沿周向分布的多个内圈出风口225和多个外圈出风口226，其中，内圈出风口225的分布密度大于外圈出风口226的分布密度，由此引导更多的热风从靠近增强复合管4的内层的部分吹出，使得其待封口端面受热均匀。可以理解的是，图示内圈出风口225和外圈出风口226均形成为圆孔并设置有多个，在其他实施方式中，二者也可以形成为其他形状，只要内圈出风口225的通流总面积大于外圈出风口226的通流总面积即可。另外，前述挡风环224和该出风口布置可以同时应用于同一挡风环22中。
47.在本实用新型提供的封口方法中，需要在熔融步骤中分别加热增强复合管4的待封口端面和封口环3的用于接合至该增强复合管4的端面，并在之后的熔接步骤中使得封口环3与增强复合管4同轴相接。为了提高封口效率并避免在步骤切换中因切换时间过长导致的熔融材料凝固，需要合理地布置各部分的相对位置和运动关系。在此，参照图1所示，可以将封口环卡板11和例如包括热风机21的第二加热装置2安装于同一个安装板6上，并将该安装板6通过例如为导轨或滑动杆的第二滑动引导件51可滑动地安装于机架5上，以能够带动封口环卡板11和第二加热装置2在垂直于增强复合管4的中心轴线的方向(箭头b所示的方向)滑动。当滑动为使得封口环卡板11的环形卡槽11a与封口环热压板13的热压板凸环13a对齐时，热风机21连接的热风环22恰与增强复合管4同轴，由此能够同步加热封口环3和该增强复合管4。
48.当加热熔融完成后，使得安装板6在机架5上滑动，热风机21从与增强复合管4同轴的位置移出，同时封口环压板11移动为使得其中的封口环3与增强复合管4同轴，由此可以通过轴向相对移动而实现同轴相接。在该过程中，可以利用伺服电机或步进电机驱动安装板6滑动，以便精确控制其移动位置和速度，有利于保证封口质量。通过上述布置，可以在封口过程中同时加热封口环3和增强复合管4，并快速地由熔融步骤转入熔接步骤，减少切换过程中的热量散失。
49.在封口过程中，待封口的增强复合管4应被适当支撑，以便与封口环3同轴相接。在
图示优选实施方式中，封口设备还包括复合管支撑装置，该复合管支撑装置具有用于夹持增强复合管4的管材夹具7，该管材夹具7传动连接有用于驱动增强复合管4沿轴向(图示箭头c所示的方向)移动的伺服电机或步进电机，如可以驱动为使得管材夹具7带动其夹持的增强复合管4沿第三滑动引导件8滑动。由此，当封口环3移动至与该增强复合管4同轴的位置时，该增强复合管4能够被驱动为朝向封口环3移动，并在封口环卡板11的环形卡槽11a熔接为一体。
50.继续参照图1所示，为了进一步提高生产效率，可以在复合管支撑装置的两端均设有所述第一加热装置1和第二加热装置2，由此，在增强复合管4被夹持的状态下能够分别对该增强复合管的两端进行封口，而无需调转其夹持方向。
51.为了更好地理解本实用新型的上述封口方法和封口设备，以下结合图示优选实施方式对封口过程进行示例性说明：
52.通过热压加热板14将封口环热压板13加热到需要的温度(200℃-220℃)，在封口环卡板11的环形卡槽11a内放入封口环3，驱动固定于封口环热压板13的热压加热板14向封口环卡板11移动，使得热压板凸环13a移入环形卡槽11a内，并紧贴封口环3的表面，保持80s-200s，使封口环3的端面熔融。与此同时，增强复合管4在管材夹具7的带动下移入热风环22内，热风(温度100℃-150℃)被吹至该增强复合管4的端面，使该端面的塑料熔融。
53.封口环3和增强复合管4的端面都熔融后，在其保持熔融状态下分别快速使封口环热压板13从封口环卡板11的环形卡槽11a退出，增强复合管4从热风环22中退出，将封口环卡板11(带封口环3)平移到与增强复合管4同轴的位置。
54.增强复合管4在管材夹具7的带动下移动为其熔融的待封口端面进入封口环卡板11的环形卡槽11a内，并与端面呈熔融状态的封口环3接触并保压60s-200s(保压压力0.1mpa-1mpa)。冷却一段时间后，将增强复合管4退回，此时，封口环3与增强复合管4熔接在一起从环形卡槽11a中脱出。
55.最后，利用修边工具移除封口环3和增强复合管4相接位置处多余的材料。
56.该封口过程可在6分钟内完成一个端头的封口。
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。