一种用于改进电熔管件焊接强度的生产装置及方法与流程

1.本发明涉及包塑技术领域，特别是涉及一种用于改进电熔管件焊接强度的生产装置及方法。


背景技术：

2.现行业中，电熔管件的生产工艺主要有预埋发热丝(包塑线)工艺电熔管件、二次注塑工艺电熔管件、后埋发热丝工艺电熔管件，预埋发热丝(包塑线)工艺电熔管件，其基本生产工序是通过专用设备先对发热丝整体包覆塑料，包覆塑料后的发热丝具有设定的结构及厚度尺寸，然后再将包覆塑料的发热丝缠绕至模具型芯外圆面，放入模腔整体注塑，达到一定时间周期开模、产品取出。
3.发明人发现，预埋发热丝工艺电熔管件发热丝经包覆塑料后，就会造成塑料管材承插至管件内圆面之后，管件内圆面发热丝至管材外圆面的垂直距离变大；发热丝接通电源后，至管材外圆面的热量传递效率较低、熔融深度变小，界面处的熔接强度较低；同时塑料经高温加热，达到熔融状态后，才能对发热丝实现整体包覆，但包塑线在冷却至室温过程中，外圆面会形成氧化膜，若焊接过程中氧化膜清理不彻底，就会阻隔塑料分子链之间缠接，造成界面“冷焊”现象；因焊接面氧化层清理不彻底、包覆塑料层厚度原因造成热量传递差、焊接强度不足，最终导致管道泄漏的问题始终居高不小，影响管道长期安全运行。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种用于改进电熔管件焊接强度的生产装置及方法，利用包塑成型机构产出截面底部呈平面、顶部中心处具有局部隆起的包塑线，加大了包塑线底部平面与模芯外圆面的接触面积，减小了包塑层的壁厚，同时利用氧化膜刮削机构对包塑线表面的氧化膜进行刮削，大大提高了包塑线的生产质量，解决了现有预埋发热丝(包塑线)工艺电熔管件焊接强度低的问题。
5.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
6.第一方面，本发明提供了一种用于改进电熔管件焊接强度的生产装置，包括从前往后依次设置的线盘支撑机构、包塑成型机构、冷却水槽、氧化膜刮削机构以及牵引机构，所述包塑成型机构的顶部与塑化挤出机构固定连接，线盘支撑机构上的发热丝水平依次穿过包塑成型机构、冷却水槽、氧化膜刮削机构并与牵引机构连接，所述发热丝可在包塑成型机构内形成截面底部呈平面、顶部中心处具有局部隆起的包塑线，氧化膜刮削机构用于刮除冷却后包塑线外表面的氧化膜。
7.作为进一步的实现方式，所述塑化挤出机构由竖向设置的机筒、固定设置在机筒顶部并与机筒内螺杆连接的动力单元组成，所述机筒的外部沿其长度方向包裹有加热圈，机筒的底部设有与包塑成型机构螺纹连接的安装口。
8.作为进一步的实现方式，所述线盘支撑机构由第一支撑架和转动设置在第一支撑架上的第一线盘组成；所述牵引机构由第二支撑架和转动设置在第二支撑架上的第二线盘
组成，所述第二支撑架上固定设有用于驱动第二线盘转动的驱动电机。
9.作为进一步的实现方式，所述包塑成型机构由模具主体、设置在模具主体内部的锥形定位件、过塑模头组成，所述锥形定位件与过塑模头同轴设置，锥形定位件的锥形端插入过塑模头内，所述锥形定位件通过第一固定件与模具主体固定连接，过塑模头通过第二固定件与模具主体固定连接，所述第一固定件与第二固定件相对设置在模具主体的两侧。
10.作为进一步的实现方式，所述模具主体内设有注塑腔，所述锥形定位件、过塑模头均设置在注塑腔内，所述模具主体的顶端与塑化挤出机构螺纹连接，注塑腔与塑化挤出机构连通。
11.作为进一步的实现方式，所述第一固定件由法兰盘和固定设置在法兰盘上的圆形凸台组成，法兰盘与模具主体固定连接，圆形凸台插入注塑腔内以对注塑腔的端部堵塞，圆形凸台的端部设有用于锥形定位件定位安装的第一定位孔，第一固定件内还设有第一通道，第一通道贯穿第一固定件，第一通道与第一定位孔同轴设置，第一通道的直径与发热丝的直径相同。
12.作为进一步的实现方式，所述锥形定位件的一端与第一定位孔螺纹连接，另一端伸入注塑模头内，锥形定位件插入注塑摸头的一端为锥形结构，所述锥形定位件内设有第二通道，第二通道与第一通道同轴设置，第二通道由同轴设置的扩口段和直线段组成，扩口段靠近于第一通道且尺寸大于第一通道，直线段的直径与第一通道直径相同。
13.作为进一步的实现方式，所述过塑模头设有同轴设置的包塑腔和成型腔，包塑腔为锥形腔体结构，包塑腔的尺寸大于锥形定位件插入端的尺寸，成型腔的截面底部呈平面、顶部中心处具有局部隆起。
14.作为进一步的实现方式，所述氧化膜刮削机构固定设置在冷却水槽的出线端，由刮刀上模、刮刀下模以及用于调整刮削深度的调整螺钉组成，刮刀上模与刮刀下模之间配合形成截面与包塑线截面相同的刮削腔。
15.第二方面，本发明提供了一种用于改进电熔管件焊接强度的生产装置的工作方法，具体如下：
16.人工将第一线盘上的发热丝引出依次穿过包塑成型机构、冷却水槽、氧化膜刮削机构并缠绕在第二线盘上；
17.启动动力单元以及驱动电机，熔融流体状塑料由机筒传递至注塑腔内，熔融流体状塑料在包塑腔内与发热丝外圈结合；
18.在第二线盘的牵引下，完成包塑工作的包塑线进入冷却水槽内冷却后进入氧化膜刮削机构内进行表面氧化膜的刮削，刮削完成后的包塑缠绕在第二线盘上，同时，发热丝在第二线盘的牵引下从第一线盘伸出并伸入到包塑成型机构内。
19.上述本发明的有益效果如下：
20.(1)本发明发热丝在包覆塑料的连续生产过程中发热丝位置始终固定且一直呈水平移动状态，有效保证了发热丝外圆包塑层的均匀性以及氧化层的刮削均匀性，大大提高了包塑线的生产质量，使得包塑线厚度尺寸控制在最薄状态，包塑线的包塑层越薄，单位焊接时间内热量传递至管材表面的速度越快、焊接效率越高，缩短焊接时间、提升安装效率。
21.(2)本发明通过氧化膜刮削机构将高温挤出成型时包塑线外圆面生成的氧化膜切除，包塑线氧化膜去除后，经通电、发热，连接件内圆面与管材外圆面的聚乙烯由固态转为
熔融流体状态，聚乙烯分子链之间形成缠接、渗透，这样焊接面在冷却至室温后，形成一体，满足焊接强度要求。
22.(3)本发明包塑线为截面底部呈平面，顶部中心处具有局部隆起的结构形式，加大了包塑线底部平面与模芯外圆面的接触面积，避免了注塑制品在生产过程中因注射压力大造成包塑线移位现场，同时减小了包塑层的壁厚，当发热丝通电后，热量向四周传递扩散更高效。
附图说明
23.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
24.图1是本发明根据一个或多个实施方式的一种用于改进电熔管件焊接强度的生产装置的整体结构示意图；
25.图2是本发明根据一个或多个实施方式的包塑成型机构的结构示意图；
26.图3是本发明根据一个或多个实施方式的模具主体的结构示意图；
27.图4是本发明根据一个或多个实施方式的第一固定件的主视结构剖面示意图；
28.图5是本发明根据一个或多个实施方式的第一固定件的侧视结构示意图；
29.图6是本发明根据一个或多个实施方式的锥形定位件的剖面结构示意图；
30.图7是本发明根据一个或多个实施方式的过塑模头的主视结构剖面示意图；
31.图8是本发明根据一个或多个实施方式的过塑模头的侧视结构示意图；
32.图9是本发明根据一个或多个实施方式的第二固定件的结构示意图；
33.图10是本发明根据一个或多个实施方式的包塑线的截面示意图；
34.图11是本发明根据一个或多个实施方式的氧化膜刮削机构的剖面结构示意图；
35.图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；
36.其中，1、塑化挤出机构；1.1、动力单元；1.2、机筒；1.3、螺杆；1.4、安装口；2、线盘支撑机构；3、包塑成型机构；3.1、模具主体；3.1.1、注塑腔；3.2、第一固定件；3.2.1、第一通道；3.2.2、第一定位孔；3.3、锥形定位件；3.3.1、连接部；3.3.2、定位部；3.3.3、导向部；3.3.4、第二通道；3.4、过塑模头；3.4.1、第一固定部；3.4.2、第二固定部；3.4.3、包塑腔；3.4.4、成型腔；3.5、第二固定件；3.5.1、定位腔；3.5.2、第二定位孔；4、冷却水槽；5、氧化膜刮削机构；5.1、刮刀上模；5.2、刮刀下模；5.3、调整螺钉；5.4、刮削腔；6、牵引机构；7、包塑线；7.1、包塑层；7.2、发热丝。
具体实施方式
37.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
38.正如背景技术所介绍的，预埋发热丝工艺电熔管件在塑料管材承插至管件内圆面之后，管件内圆面发热丝至管材外圆面的垂直距离变大；发热丝接通电源后，至管材外圆面的热量传递效率较低、熔融深度变小，界面处的熔接强度较低，同时焊接面氧化层清理不彻底、包覆塑料层厚度原因造成热量传递差、焊接强度不足，最终导致管道泄漏的问题始终居
高不小，影响管道长期安全运行的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种用于改进电熔管件焊接强度的生产装置及方法。
39.实施例1
40.本发明的一种典型的实施方式中，如图1-图11所示，提出一种用于改进电熔管件焊接强度的生产装置，包括，按前后方向(本实施例以图1所示为例，前后方向为从左向右)依次设置在同一平面内的线盘支撑机构2、包塑成型机构3、冷却水槽4、氧化膜刮削机构5以及牵引机构6，其中包塑成型机构3与塑化挤出机构1连接，包塑成型机构3上的成型腔3.4.4与氧化膜刮削机构5上的刮削腔5.4同轴设置，以便于控制发热丝7.2外表面包塑层7.1的厚度以及均匀性。
41.如图1所示，塑化挤出机构1由动力单元1.1、机筒1.2、螺杆1.3以及模头连接单元1.4组成，其中，机筒1.2竖向设置，动力单元1.1固定设置在机筒1.2的顶部并与机筒1..2内的螺杆1.3连接，以驱动螺杆1.3的转动，螺杆1.3与机筒1.2同轴设置，机筒1.2的底部具有用于与包塑成型机构3连接的安装口1.4，安装口1.4与机筒1.2内部连通且安装口的内壁上设有内螺纹，机筒1.2的外部沿其长度方向包裹有加热圈。
42.包塑成型机构3通过螺纹连接的方式与机筒1.2底部的安装口1.4固定连接，如图2所示，包塑成型机构3由模具主体3.1、第一固定件3.2、锥形定位件3.3、过塑模头3.4以及第二固定件3.5组成，其中，锥形定位件3.3通过第一固定件3.2固定设置在模具主体3.1内，过塑模头3.4通过第二固定件3.5固定设置在模具主体3.1内，锥形定位件3.3与过塑模头3.4同轴设置，主要用于发热丝7.2的包塑成型。
43.具体如图3所示，模具主体3.1内设有注塑腔3.1.1，注塑腔3.1.1为三通腔室，其中，锥形定位件3.3、过塑模头3.4均设置在注塑腔3.1.1内，第一固定件3.2、第二固定件3.5相对设置在模具主体3.1的两侧；
44.模具主体3.1顶端的外侧壁上设有外螺纹，模具主体3.1顶端通过螺纹连接的方式与机筒1.2固定连接，机筒1.2内部与注塑腔3.1.1的顶端连通，可向注塑腔3.1.1内注入包塑材料。
45.如图4-图5所示，第一固定件3.2为凸台法兰结构，由法兰盘和固定设置在法兰盘上的圆形凸台组成，法兰盘与圆形凸台同轴设置，法兰盘通过栓接的方式与模具主体3.1固定连接，圆形凸台从左侧插入注塑腔3.1.1内，以将注塑腔3.1.1的左端堵塞，圆形凸台的端部处设有第一定位孔3.2.2，第一定位孔3.2.2的直径与锥形定位件3.3连接部的直径相同，用于锥形定位件3.3的定位安装。
46.第一固定件3.2内还设有第一通道3.2.1，第一通道3.2.1贯穿第一固定件3.2，第一通道3.2.1与第一定位孔3.2.2同轴设置，且第一通道3.2.1的一端与第一定位孔3.2.2连通，主要用于发热丝7.2的通过，第一通道3.2.1的直径与发热丝7.2的直径相同，以避免发热丝7.2发生弯曲。
47.如图6所示，锥形定位件3.3由同轴设置的连接部3.3.1、定位部3.3.2和导向部3.3.3组成，连接部3.3.1、定位部3.3.2、导向部3.3.3之间一体成型，其中连接部3.3.1的外壁具有外螺纹，第一定位孔3.2.2内设有与其配合的内螺纹，连接部3.3.1通过螺纹连接的方式与第一定位孔3.2.2固定连接，定位部3.3.2的直径大于连接部3.3.1的直径，可限制连接部3.3.1伸入第一定位孔3.2.2内的深度，导向部3.3.3为锥形结构，可伸入注塑模头3.4
内以对发热丝7.2进行导向，避免发热丝7.2在包塑过程中出现弯曲。
48.锥形定位件3.3内设有第二通道3.3.4，第二通道3.3.4贯穿锥形定位件3.3，主要用于对发热丝7.2的导向，第二通道3.3.4与第一通道3.2.1同轴设置，第二通道3.3.4为变截面的结构形式，由同轴设置的扩口段和直线段组成，其中，扩口段靠近于第一通道3.2.1，扩口段靠近第一通道3.2.1的一端尺寸大于第一通道3.2.1，以便于从第一通道3.2.1伸出的发热丝7.2进入第二通道3.3.4内，直线段的直径与第一通道3.2.1的直径相同，以进一步保证发热丝7.2的直线度。
49.如图7-图8所示，过塑模头3.4为圆形凸台结构，过塑模头3.4由同轴设置的第一固定部3.4.1、第二固定部3.4.2组成，其中，第一固定部3.4.1的外径大于第二固定部3.4.2，第一固定部3.4.1的外径略小于与其连接的注塑腔3.1.1端部的直径，以便于装配，第二固定部3.4.2的外径与第二固定件3.5上的第二定位孔3.5.2直径相同，以保证定位效果。
50.过塑模头3.4还设有包塑腔3.4.3和成型腔3.4.4，包塑腔3.4.3和成型腔3.4.4同轴设置且连通，其中，包塑腔3.4.3为锥形腔体结构，包塑腔3.4.3的尺寸大于锥形定位件3.3导向部3.3.3的尺寸，导向部3.3.3插入包塑腔3.4.3内，发热丝7.2可在包塑腔3.4.3内与包塑材料结合。
51.成型腔3.4.4为截面底部呈平面，顶部中心处具有局部隆起的结构形式，在包塑腔3.4.3内包塑完成的加热丝7.2可在成型腔3.4.4的作用下成型为截面与成型腔3.4.4形成相同的包塑线7。
52.如图10所示，包塑线7为截面底部呈平面，顶部中心处具有局部隆起的结构形式，最外层为包塑层7.1，包塑层7.1为聚乙烯塑料，包塑层7.1的内部为发热丝7.2，该结构形式的包塑线7在一定张紧力控制下，按等螺距缠绕至模具模芯的外圆面上时，包塑线7底部平面与模芯外圆面的接触面积较大，可避免注塑制品在生产过程中因注射压力大造成包塑线移位现场，严重时直接影响产品质量；同时包塑线7顶部的局部隆起设计，可起到容纳发热丝7.2的目的，实现最薄包塑截面下对发热丝7.2的包裹，当发热丝7.2通电后，热量向四周传递扩散更高效。
53.若采用圆形包塑线7，则包塑线7与模具模芯外圆面接触面很小，注塑生产过程中因注射压力很容易出现整体移位，造成产品外观问题，甚至产品质量问题；同时为保证发热丝较薄的包塑厚度，圆形包塑线外径尺寸势必较小，缠绕至模芯外圆面上包塑线与包塑线之间的螺距小，当发热丝通电后、导体在电流载荷作用下，会产生振动(电流越大、发热丝振动越大)，此时较小螺距很容易造成相邻发热丝搭接，造成电熔件短路，甚至断路，无法继续焊接，此时的管接头需报废、拆除、更换；
54.若采用其它规则结构的包塑线(如方形)，则包塑线截面积增加，包覆的塑料层厚度增大，注塑过程中熔融流体状塑料与较大截面的包塑线(固态冷料)结合强度较差，属冷料粘接，带有产品质量缺陷；同时较大截面，热量传递效率较低。
55.如图9所示，第二固定件3.5设有定位腔3.5.1和第二定位孔3.5.2，定位腔3.5.1与第二定位孔3.5.2同轴设置，其中，定位腔3.5.1的直径大于第二定位孔3.5.2的直径，定位腔3.5.1内设有内螺纹，用于与模具主体3.1右侧的端部外表面上的螺纹配合，第二定位孔3.5.2的直径与过塑模头3.4的第二固定部3.4.2外径相同，第二固定部3.4.2可穿过定位腔3.5.1并插入第二定位孔3.5.2内，以实现定位。
56.包塑成型结构3的外部固定设有加热模块，加热模块可以为加热丝等结构，用于对包塑成型结构3整体加热，使温度控制在固定范围，便于熔融塑料顺利进入包塑成型结构3内并实现连续挤出。
57.线盘支撑机构2由第一线盘和第一支撑架组成，第一线盘转动设置在第一支撑架上，主要用于发热丝7.2的容纳以及释放。
58.冷水水槽4为现有的水槽结构，其两侧均开有允许包塑线7通过的通孔，通过的形状以及尺寸与成型腔3.4.4相同且与成型腔3.4.4同轴设置，以保证包塑线7水平的进入冷却水水槽4内，且在包塑线7冷却过程中冷却水不会从通孔内向外泄露。
59.氧化膜刮削机构5固定设置在冷却水槽4的出线端，主要用于对包塑线7表面氧化膜的刮除，如图11所示，氧化膜刮削机构5由刮刀上模5.1、刮刀下模5.2以及用于调整刮削深度的调整螺钉5.3组成，刮刀上模5.1位于刮刀下模5.2的上方，二者配合在中间位置形成形状与成型腔3.4.4形状相同的刮削腔5.4，刮削腔5.4与成型腔3.4.4同轴设置，刮削腔5.4的尺寸小于成型腔3.4.4的尺寸，本实施例中，刮削腔5.4比成型腔3.4.4小0.1mm-0.2mm，即对包塑线7外表面切除0.1mm-0.2mm。
60.由于氧化膜阻止分子链之间的缠接、渗透，因氧化膜阻隔就造成连接件与管材之间“虚焊”现场，影响管道安全运行，因此，通过氧化膜刮削机构5将高温挤出成型时包塑线外圆面生成的氧化膜切除0.1mm-0.2mm；包塑线氧化膜去除后，经通电、发热，连接件内圆面与管材外圆面的聚乙烯由固态转为熔融流体状态，聚乙烯分子链之间形成缠接、渗透，这样焊接面在冷却至室温后，形成一体，满足焊接强度要求。
61.牵引机构6位于氧化膜刮削机构5的出线端，牵引机构6由第二线盘、第二支撑架以及驱动电机组成，第二线盘转动设置在第二支撑架上，驱动电机固定设置在第二支撑架上并与第二线盘连接，可通过驱动电机驱动第二线盘转动，进而带动发热丝7.2单向匀速运动，具体的，将发热丝7.2从第一线盘引入包塑成型机构3内包塑成型，并将包塑成型的包塑线7从包塑成型机构3引出冷却、氧化膜刮削并收纳。
62.实施例2
63.本发明的另一种典型的实施方式中，提出一种用于改进电熔管件焊接强度的生产装置的工作方法，具体如下：
64.人工将线盘支撑机构2第一线盘上的发热丝7.2引出并依次穿过第一固定件3.2、锥形定位件3.3、过塑模头3.4、第二固定件3.5、冷却水槽4、氧化膜刮削机构5并缠绕在牵引机构6的第二线盘上；
65.启动动力单元1.1以及牵引机构6上的驱动电机，熔融流体状塑料在螺杆1.3的作用力下由机筒1.2内部传递至注塑腔3.1.1内并流入过塑模头3.4的包塑腔3.4.3内，熔融流体状塑料在包塑腔3.4.3内与发热丝7.2外圈结合；
66.第二线盘在驱动电机的驱动下转动进行包塑线7的收纳，在第二线盘的牵引下，完成包塑工作的包塑线7进入冷却水槽4内冷却后进入氧化膜刮削机构5内进行表面氧化膜的刮削，刮削完成后的包塑线7缠绕在第二线盘上，同时，发热丝7.2在第二线盘的牵引下从第一线盘伸出并伸入到包塑成型机构3内，以实现发热丝7.2单向匀速运动。
67.由于第一通道3.2.1、第二通道3.3.4、成型腔3.4.4、刮削腔5.4同轴设置，发热丝7.2在包覆塑料的连续生产过程中发热丝位置始终固定且一直呈水平移动状态，有效保证
了发热丝7.2外圆包塑层7.1的均匀性以及氧化层的刮削均匀性，大大提高了包塑线7的生产质量，使得包塑线7厚度尺寸控制在最薄状态，包塑线7的包塑层7.1越薄，单位焊接时间内热量传递至管材表面的速度越快、焊接效率越高，缩短焊接时间、提升安装效率。
68.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。