專利名稱：一種用于生產改性玻璃鋼內襯復合管的成型設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是一種用于生產適用于輸送流體介質或類似場合的改性玻璃鋼內襯復合管的成型設備。
背景技術：
美國于上個世紀六十年代開發(fā)了玻璃鋼內襯復合管技術，它以杰出的防腐性能和奇長的使用壽命轟動了石油界。在油田注水井工程領域掀起了一次技術革命。其技術特征是在普通鋼管(可稱之為基本管)內設計有防護性能的相應襯管，在基本管與襯管之間的環(huán)縫中，設置粘接填充層。我國專家建議引進此項技術，而美國只搞合資不轉讓技術，致使引進技術不能實現(xiàn)。為了攻克這項技術，本人詳細分析了考察資料，請教了有關專家，并結合我國油田的實際情況，進行了兩年多的研制攻關，于1998年5月研制成功了新一代改性玻璃鋼內稱復合管。實現(xiàn)了對美國玻璃鋼內襯管性能上的超越，填補了國內空白。其基本技術特征在于完全實現(xiàn)了基本管與內襯管的一次性密接，使內襯管在基本管上一次成型變?yōu)榭赡?。并?999年成功開發(fā)了此套用于生產改性玻璃鋼內襯復合管的成型設備，使改性玻璃鋼內襯復合管技術由實驗室階段、試樣階段、試樣放大階段正式走向了大規(guī)模成品生產階段，將科研技術直接轉化為生產力。

發(fā)明內容
本實用新型的發(fā)明目的是設計一種切實可行、簡易合理、實用性和可操作性都很強的改性玻璃鋼內襯復合管的成型設備，完全符合改性玻璃鋼內襯復合管的技術特征和改性玻璃鋼內襯復合管的技術要求，并符合實際應用當中對輸送管道的各種標準工藝要求。因此本實用新型必須充分滿足以下幾個條件，才能被認為是合理可行的第一滿足核心要求。即改性玻璃鋼內襯復合管的基本技術特征。改性玻璃鋼內襯復合管的基本特征是采用玻璃纖維布、玻璃纖維氈用乙烯基樹脂浸潤后復合制成改型玻璃鋼作為內襯；改型玻璃鋼在復合過程中使用特制專用設備上的脹芯模具直接擠壓脹貼在基本管的內壁上。所采用的玻璃纖維布是封邊的玻璃纖維布；玻璃纖維氈是含有帛絲的玻璃纖維氈。因此成型設備所要解決的核心問題必須圍繞復合材料帶(浸潤過樹脂后的玻璃纖維布、玻璃纖維氈)和脹芯模具展開。
(一、)關于復合材料帶的問題。
1)改性玻璃鋼內襯復合管采用玻璃纖維布(可稱為玻纖布)和玻璃纖維氈(可稱為玻纖氈)為基本的內襯材料帶，這兩種基本材料質地柔軟，呈帶狀。而改性玻璃鋼內襯復合管的基本技術特征要求成品管須保證襯管與基本管端面配合緊密、平齊、無縫隙。也就是說，玻纖布、玻纖氈在浸潤樹脂之后形成的復合材料帶在進入基本管之前，必須形成規(guī)則的筒狀體，不能出現(xiàn)層間偏移、褶皺和層間錯縫現(xiàn)象，否則即可帶來縮徑、鼓包、氣泡、裂縫等可見缺陷，無法達到管道輸送流質對改性玻璃鋼內襯復合管的工藝要求。成型設備必須以合理的方法滿足以上因素的制約。
2)玻纖布和玻纖氈的浸漿飽滿度、均勻度問題。樹脂是一種呈粘稠狀的易固化的流體，玻纖布在浸潤了樹脂之后，必然存在一個吸附飽和度的問題，當玻纖布達到吸附飽和度之后，如果懸空運動，必然使掛附在表面的樹脂出現(xiàn)垂淚現(xiàn)象，所以必須設計相應的裝置刮去復合材料帶表面多余的樹脂，一方面節(jié)約原材料，更重要的是應防止由于復合材料帶吸附的樹脂不均勻而造成最終成型的內襯管出現(xiàn)管徑變化及表面不光滑等現(xiàn)象。同時，這也約束了復合材料帶最終如何呈現(xiàn)圓筒狀的實現(xiàn)思路。按照常理考慮，使復合材料帶在水平牽引力帶動下同基本管體橫截面完全保持平行運動，直接貼附在脹芯模具表面即可保證復合材料帶規(guī)則筒狀體的形成，但由于原材料特性的限制，這種思路不可行的。其后果是不但造成模具表面附著大量的樹脂帶來額外的清除工作，而且一定會帶來復合材料帶在基本管中的行走過程中，由于管壁的摩擦出現(xiàn)堆積、褶皺和錯縫的問題。
二)關于脹芯模具的問題1)脹芯模具在改性玻璃鋼內襯復合管的成型過程中起到兩點作用1>將復合材料帶的末端捆綁在脹芯模具的接頭部位，利用脹芯模具接頭部位和牽引機桿上的對接鎖死機構將復合材料帶拉入基本管內，并與基本管兩端對齊2>利用脹芯模具充氣后良好的膨脹性能將復合材料帶直接擠壓脹貼在基本管的內壁。但是在試樣中發(fā)現(xiàn)兩個問題一、脹芯模具和復合材料帶直接接觸，會使脹芯模具表面沾染大量樹脂；二、脹芯模具表面的光滑度不足以使內襯管成型后達到內壁光滑的要求。所以在成型過程中必須在脹芯模具的表面包裹一層均勻光滑的薄膜，一方面保護脹芯模具，另一方面增強成型管內壁的光滑效果。而且成型設備的設計還須實現(xiàn)脹芯模具的良好定位，使脹芯模具、牽引機桿、復合材料帶的幾何中心軸線完全重合，這樣才可完全保證復合材料帶在進入基本管體后不偏移、錯位。
第二滿足技術要求。改性玻璃鋼內襯復合管的技術要求在于1)襯管與基本管端面配合緊密、平齊、無縫隙。
2)內襯管內壁平整、光滑，無鼓包、無氣泡、無裂縫、無劃痕等可見缺陷。
第三滿足標準工藝要求。即滿足各種通過管道輸送的流體介質甚至是惡劣的流體介質環(huán)境下(如油田注水井)對輸送管道的要求。包括1)生產的改性玻璃鋼內襯復合管的內徑要很小，不影響正常注水井或輸送管道的測試工作；2)輸送流體介質性能好，管道內壁光滑。
第四滿足大規(guī)模生產需要，生產效率高，運作成本低，簡易合理，有較強的實用性和可操作性。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的采用柜式結構的組合體為主體框架，此組合體由覆膜機、置料機、浸漿機、預成型機和成型機構成；以牽引平穩(wěn)、可調速的鏈式傳動牽引機為主動力設備；以耐高溫、耐老化、伸縮性很好的橡膠配合正反接頭作為脹芯模具；以固化箱為加熱固化設備。覆膜機上裝有脹芯模具傳動軸、薄膜傳動軸、覆膜過渡軸；置料機內裝有玻纖氈、玻纖布傳動軸；浸漿機內裝有浸漿槽，復合材料帶的一次限位裝置、擠漿軸；預成型機內裝有芯軸、復合材料帶的二次限位裝置；成型機上裝有上下、左右冷模組成的復合材料帶的三次限位裝置；過渡軸在置料機，浸漿機、預成型機上。
一、對于復合材料帶受“瓶”式成型原理的啟發(fā)，較薄的帶狀材料經(jīng)過直徑同其寬度相當?shù)摹捌靠凇奔s束之后會變成橫截面為半圓的幾何形體。如果采用四條材料帶分別按照同“瓶脖”錐臺的縱截面和橫截面平行的路線行進，那么它們在經(jīng)過“瓶口”后就會依照垂直面的互補原則整合為一個規(guī)則的筒狀體。依據(jù)此原理，材料帶采用上下左右四個層面的布局方式，在成型設備上設計三次限位裝置，使復合材料帶按照“瓶狀”結構的走勢逐級收縮，趨勢由發(fā)散到集中，形狀由帶狀變?yōu)橐?guī)則筒狀體。一次限位裝置安裝在漿槽內，所起的作用是使玻纖氈、玻纖布產生向下位移，完全浸潤在漿槽內，達到浸漿飽滿的效果；擠漿軸安裝在漿槽末端的表面，它有兩個作用，第一利用兩個固定滾軸的擠壓，除去復合材料帶表面過多的樹脂，達到浸漿均勻的效果。第二使復合材料帶在通過滾軸時受到同牽引力相反的摩擦力作用，產生均勻的表面張力，緊繃為平面，避免褶皺、錯縫現(xiàn)象的發(fā)生。二次限位裝置安裝在預成型機內，它所起的作用是對復合材料帶進行“瓶脖“限制，使復合材料帶逐漸向芯軸末端的幾何中心點靠近，形成錐臺式立體框架。三次限位裝置安裝在成型機的上，由上下、左右冷模組成。上下冷模位于左右冷模的前面位置。上下冷模是一個在左右立面中心開圓孔的長方體經(jīng)過水平面剖切形成的模具，可以拆裝；左右冷模是一個在左右立面中心開橢圓孔的長方體經(jīng)過垂直面剖切形成的模具。上下冷模所起的作用是將兩條玻纖氈材料帶進行水平面的“瓶口”限制，使其形成內層筒狀體；左右冷模所起的作用使將兩條玻纖布材料帶進行垂直面的“瓶口”限制，使其形成外層筒狀體。
二、對于脹芯模具在置料機、浸漿機、預成型機的左右立面的幾何中心位置開孔，安裝脹芯模具過渡軸，作為脹芯模具的定位軸。仍然依照“瓶式”成型原理，在覆膜機上安裝一個空心的錐臺剖面體，利用脹芯模具橡膠材料同薄膜之間良好的自然摩擦力，使脹芯模具在行進過程中表面包裹一層均勻的薄膜。
當脹芯模具在牽引力的作用下帶動復合材料帶進入基本管體并同基本管兩端對齊后，在基本管兩端安裝工裝模具，防止脹芯模具由于充氣和帶壓加熱發(fā)生過度膨脹而爆裂。


圖1、圖2、圖3為本實用新型的技術原理示意圖。它們從不同角度反映了本實用新型復合材料帶經(jīng)過三次限位裝置后的“瓶”型走式以及脹芯模具覆膜過渡軸、過渡軸、芯軸、三次限位裝置、基本管和牽引機的牽引桿之間的中心軸線配合形式。圖1為主視圖，圖1-1表示一次限位裝置，圖1-2表示二次限位裝置，圖1-3表示上下冷模，圖1-4表示左右冷模，圖1-5表示玻線氈走式，圖1-6表示脹芯模具，圖1-7表示基本管，圖1-8表示牽引機桿，圖1-9表示對接瑣死機構，圖1-10表示芯軸，圖1-11表示脹芯過渡軸。
圖2為俯視圖，圖2-1表示玻纖布走式。
圖3為東南等軸視圖，它以更直觀的立體視角表現(xiàn)了本實用新型的技術原理。
圖4為覆膜機。圖4-1表示第一個脹芯模具傳動軸，圖4-2表示第二個傳動軸，圖4-3表示薄膜傳動軸，圖4-4表示覆膜過渡軸。
圖5為置料機。圖5-1表示玻纖氈傳動軸，圖5-2表示玻纖布傳動軸，圖5-3表示玻纖氈材料，圖5-4表示玻纖布材料。
圖6為浸漿機。圖6-1表示玻纖氈浸漿槽，圖6-2表示玻纖布浸漿槽，圖6-3表示擠漿軸。
圖7為預成型機。圖7-1表示位于左右兩個立面的二次限位裝置。
圖8為成型機。圖8-1表示上下冷模，圖8-2表示左右冷模，圖8-3表示芯軸。
圖9為安裝好工裝模具的基本管。圖9-1為工裝模具，圖9-2為基本管固定裝置。
圖10為鏈式傳動牽引機。圖10-1表示反接機構，圖10-2表示牽引桿。
圖11為本實用新型的主視圖。
圖12為本實用新型的東南等軸視圖。
具體實施方式
覆膜機、置料機、浸漿機、預成型機、成型機依次縱向排列構成柜式結構框架體，按照實際需要相互之間留有一定間隙，四者左右立面的水平中心軸線相互重合，在置料機的右立面、浸漿機的左右立面、預成型機的左右立面按照玻纖布、玻纖氈的浸漿需求和“瓶”型結構走勢的約束開方孔。并分別在浸漿機各浸漿槽的始端和末端合適位置固定開方孔的薄鋼板作為一次限位裝置，在浸漿機玻纖布浸漿槽的末端合適位置垂直于浸漿槽平面固定兩個滾軸作為擠漿裝置。在預成型機的開孔位置固定同方孔相互吻合的二次限位裝置，材料和一次限位裝置相同。在成型機上按照先上下冷漠、后左右冷漠的順序安裝由上下左右冷漠組成的三次限位裝置。在置料機、浸漿機、預成型機各自的左右立面的幾何中心點位置開圓孔，安裝脹芯模具過渡軸。芯軸始端與過渡軸對接，末端穿過上下左右冷膜的中心孔。過渡軸和芯軸都是空心的鋼管管，內徑大于脹芯模具的正反接頭的外徑。在覆膜機上從左至右以不同高度的落差依次安裝第一個脹芯模具機械傳動軸；薄膜傳動軸；第二個脹芯模具機械傳動軸；覆膜過渡軸。生產時，脹芯模具采用對接瑣死機構循環(huán)瑣死，第一支脹芯模具搭放在第一個機械傳動軸上，通過兩個脹芯模具的相互配合使模具以相切于薄膜平面的位置進入覆膜過渡軸，然后利用模具端頭和牽引機桿上的對接瑣死機構瑣死，把模具通過芯軸拉出左右冷膜到合適位置。將浸潤過樹脂的玻纖布、玻纖氈穿過冷模裝置包裹在芯軸上，捆扎在模具端頭位置利用牽引機水平拉入基本管使模具前后端頭同基本管兩端對齊。在基本管兩端安裝工裝模具，最后送入固化箱定時、定溫加熱，定型后將脹芯模具放氣取出，修邊、封端，即可。
權利要求一種生產改性玻璃鋼內襯復合管的成型設備，其特征是由柜式結構的組合體(1)，牽引機(2)，脹芯模具(3)、固化箱組成。上述組合體(1)由覆膜機(4)、置料機(5)、浸漿機(6)、預成型機(7)和成型機(8)構成。覆膜機(4)上裝有脹芯模具傳動軸(9)、薄膜傳動軸(10)、覆膜過渡軸(11)；置料機(5)內裝有玻纖氈、玻纖布傳動軸(12)；浸漿機(6)內裝有浸漿槽(13)，復合材料帶一次限位裝置(14)、擠漿軸(15)；預成型機(7)內裝有復合材料帶二次限位裝置(16)；成型機(8)上裝有上下、左右冷模組成的復合材料帶三次限位裝置(17)、芯軸(18)。在置料機、浸漿機、預成型機不同立面開限位孔，通過三次限位裝置使復合材料帶形成“瓶”式走勢，利用牽引機(2)上牽引桿(19)和脹芯模具(3)上的對接鎖死機構(20)，將表面包裹了薄膜并綁上了經(jīng)過三次限位形成筒狀且浸有樹脂的復合材料帶的脹芯模具鎖死，通過牽引機拉入基本管且與管兩端對齊。管端固定工裝(21)后，對脹芯模具(3)充氣，使筒狀復合材料帶(21)緊貼在管內壁形成密接，送入固化箱加溫固化，定型后將脹芯模具(3)放氣取出。
專利摘要一種生產改性玻璃鋼內襯復合管的成型設備。由覆膜機、置料機、浸漿機、預成型機和成型機組成的柜式結構主體及安裝在其內的機械傳動、過渡、浸漿、三次限位裝置和輔助裝置，牽引機，脹芯模具、固化箱構成。將表面包裹了薄膜并綁上了經(jīng)過三次限位形成筒狀且浸有樹脂的復合材料帶的脹芯模具利用對接鎖死機構鎖死，通過牽引機拉入基本管且與管兩端對齊?；竟軆啥税惭b工裝后對脹芯模具充氣，使筒狀復合材料帶緊貼在管內壁形成密接，送入固化箱加溫固化，定型后將脹芯模具放氣取出，修邊、封端，即可。本實用新型實現(xiàn)工藝簡單，操作性、實用性很強，可對新舊管內壁進行防腐處理，成品管內壁防腐涂層薄，機械強度高，光潔度好，防腐、防垢效果明顯。
文檔編號B29C63/02GK2678879SQ20032013187
公開日2005年2月16日 申請日期2003年12月16日 優(yōu)先權日2003年12月16日
發(fā)明者魏小兵 申請人:魏小兵