阅读说明：本技术 制造pvc-o管材的方法及其扩张装置 (Method for manufacturing PVC-O pipe and expansion device thereof ) 是由 欧阳司晨 李定乾 许宏斌 杨建中 毛埼光 邹同歆 周安民 蒲礼英 陈华 罗毅 童 于 2019-09-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及公开了一种制造PVC-O管材的方法及其扩张装置；其中,所述方法的特点在于,在对采用挤出方法生产的PVC-U胚管进行双向拉伸时,所使用的扩张装置为径向截面积可扩大或缩小的扩张装置；所述的生产PVC-O管材用的扩张装置,其包括拉杆以及由拉杆的轴向移动来控制其展开或收拢的架体部分,当架体部分展开时,架体部分会形成直径逐渐增大的锥体段和直径恒定的圆柱段,且圆柱段连接于锥体段大口径的一端。由于扩张装置的体积是可以扩大或缩小的,所以可以在缩小状态时预先放入PVC-U胚管内,然后使其扩张后再开始取向加工,因此无需预先对PVC-U胚管进行剖管,优化了PVC-O管材连续生产的工艺,降低了取向阶段的难度。(The invention relates to and discloses a method for manufacturing PVC-O tubular product and an expansion device thereof; the method is characterized in that when the PVC-U billet tube produced by the extrusion method is subjected to biaxial tension, the used expansion device is an expansion device with the radial sectional area capable of being expanded or reduced; the expansion device for producing the PVC-O pipe comprises a pull rod and a frame body part which is controlled to be unfolded or folded by the axial movement of the pull rod, wherein when the frame body part is unfolded, the frame body part can form a cone section with gradually increased diameter and a cylinder section with constant diameter, and the cylinder section is connected to one end with large caliber of the cone section. Because the volume of the expansion device can be expanded or reduced, the expansion device can be placed into the PVC-U blank tube in advance in a reduced state, and then the PVC-U blank tube is expanded and then subjected to orientation processing, so that the PVC-U blank tube does not need to be cut in advance, the continuous production process of the PVC-O tube is optimized, and the difficulty in the orientation stage is reduced.)

制造PVC-O管材的方法及其扩张装置

技术领域

本发明涉及PVC-O管材生产领域，尤其涉及制造PVC-O管材的扩张装置。

背景技术

PVC-O管材(也称双轴取向聚氯乙烯)，因其卓越的承压性能、经济性和安全性在发达国家的城镇供水等领域得到广泛应用，是传统PVC-U管材、PE管材、球墨铸铁管材等在给水领域的替代品。

PVC-O管材成型技术的关键在于应用了取向加工技术，这一技术是把挤出成型的管材经过二次预热后进行径向扩张和轴向拉伸，使材料中的PVC大分子链在两个扩张方向有序排列，提高了材料的拉伸强度，改善了材料抗开裂和阻止裂纹扩展能力，使材料在取向方向上获得更加优异的力学性能。目前PVC-O管材的生产方法是：将采用挤出方法生产的PVC-U管材进行轴向拉伸和径向拉伸(即双向拉伸)，使管材中的PVC长链分子在双轴向规整排列，从而获得高强度、高韧性、高抗冲、抗疲劳的PVC-O管材。

针对公开号为CN104162972A的中国专利，该专利公开的方法属于非连续间歇生产方式，其在模具中引入加热后的坯管，通入高温高压气体使坯管膨胀，再通入低温气体冷却成型，从而获得取向管材。该专利的两步法工艺实现较为复杂，对壁厚均匀性要求较高，两端需要切割头部，原料利用率较低。

针对公告号为CN205167546U的中国专利，该专利公开了一种热缩管扩展模具，使用该模具时的生产方式属于连续生产方式，在生产加工时，把待加工管材加热到高弹态，施加载荷使其扩张，可实现热缩管内壁与扩张模具的定径段之间具有较小的摩擦力，热缩管可小阻力地滑动，在保持扩张的情况下快速冷却，使其进入玻璃态，这种状态便能固定住。而针对公告号为CN205467296U的中国专利，该专利公开了一种PVC-O管材扩张装置，使用该装置时的生产方式同样属于连续生产方式，该装置表面可以形成均匀的水膜，起到了润滑作用，减小了摩擦力，降低了牵引力，同时通水能力更强，能耗更低从而降低成本。上述两件专利中，虽然所采用的连续生产方式其效率较高，但取向阶段却是比较困难的，需要先对胚管进行剖管，再进行取向，具有操作难度大、人为因素影响较多、设备工艺较为复杂、自动化程度较低、原材料利用率较低、合格率较低、劳动强度较大等缺点，故是不太利于自动化生产的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制造PVC-O管材的方法以及提供一种所述的扩张装置，以解决上述连续生产方式中，模具取向较困难，产生废品较多，增加了劳动强度的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种制造PVC-O管材的方法，该方法的特点在于，在对采用挤出方法生产的PVC-U胚管进行双向拉伸时，所使用的扩张装置为径向截面积可扩大或缩小的扩张装置。

其中，当扩张装置缩小至最小状态时，扩张装置能够轻易塞入PVC-U胚管内，当扩张装置扩大至最大状态时，其尺寸大小满足预加工成型的PVC-O的尺寸要求。

进一步的，当所述扩张装置的径向截面积扩大至最大状态时，扩张装置会形成直径逐渐增大的锥体段和直径恒定的圆柱段，其中，圆柱段连接于锥体段大口径的一端；圆柱段的外径大小需要保证与预加工成型的PVC-O管材的内径大小一致。

上述方法的有益效果是：由于扩张装置的体积不是固定不变的，是可以扩大或缩小的，所以可以在缩小状态时预先放入PVC-U胚管内，然后使其扩张后再开始取向加工，即，与公告号为CN205167546U和CN205467296U的专利相比，无需预先对PVC-U胚管进行剖管，只需将扩张装置放入胚管内，之后再使其扩张展开，然后便可开始进行取向加工；可见，上述方法优化了PVC-O管材连续生产的工艺，降低了取向阶段的难度，也降低了劳动强度，降低了废品率，缩短了取向时间，自动化程度也能得到显著提升。

为配合上述方法实现上述目的，第二方面，本发明提供了一种制造PVC-O管材的扩张装置，包括拉杆以及由拉杆的轴向移动来控制其展开或收拢的架体部分；

其中，当所述架体部分展开时，架体部分会形成直径逐渐增大的锥体段和直径恒定的圆柱段，且圆柱段连接于锥体段大口径的一端。

上述扩张装置的有益效果是：架体部分是可以展开或收拢的，收拢时可以在不剖管的情况下，预先将架体部分放入PVC-U胚管内，之后再使其展开，便可进行取向加工；可见，配合上述方法使用本扩张装置时，优化了PVC-O管材连续生产的工艺，降低了取向阶段的难度，也降低了劳动强度，降低了废品率，缩短了取向时间，自动化程度也能得到显著提升。

进一步的，所述的扩张装置还包括固定端头和活动端头；所述的拉杆沿轴线穿过固定端头后与活动端头固定连接，且拉杆相对于固定端头可轴向自由移动；所述的架体部分同时与固定端头和活动端头保持连接；且，当拉杆驱使活动端头逐渐向靠近固定端头的一侧移动时，架体部分会逐渐展开，当拉杆驱使活动端头逐渐向远离固定端头的一侧移动时，架体部分会逐渐收拢。

进一步的，所述的架体部分包括：

多个支架，各架体绕所述的固定端头等间距布置，且各支架的一端均与所述的固定端头铰接，另一端均向架体部分的轴心方向弯折形成弯折段；

多个连接杆，且连接杆的数量与所述支架的数量一致，各连接杆绕所述的活动端头等间距布置，各连接杆的一端均与所述的活动端头铰接，另一端均与对应的支架铰接；

辅助部分，连接于各所述的支架之间，辅助部分为柔性材质，能够折叠或绷紧；

其中，当所述架体部分展开时，所述的锥体段由所述弯折段与固定端头之间的部分以及绷紧的辅助部分形成，所述的圆柱段由所述弯折段以及所述的辅助部分形成。

进一步的，所述拉杆的中心设置有轴向延伸的第一流体通道，各所述支架的中心均设置有轴向延伸的第二流体通道，且各支架背离架体部分轴心的一侧均开设多个有供流体流出的开孔；

其中，各所述的第二流体通道均与所述的第一流体通道保持连通。

取向加工时，可由第一流体通道通入流体(如气体)，流体会经第二流体通道后从各开孔处流出，流出的流体能起到减小摩擦力的作用，以减小管材移动时的阻力。

进一步的，当所述架体部分收拢时，架体部分的最大外径小于预加工的胚管的内径。

附图说明

图1是实施例2的扩张装置处于收拢状态且放入PVC-U管材时的示意图；

图2是实施例2的扩张装置处于展开状态且正在进行取向加工时的示意图；

图3是图2中A处的放大图；

图4是实施例3的扩张装置处于收拢状态且放入PVC-U管材时的示意图；

图5是实施例3的扩张装置处于膨胀状态且正在进行取向加工时的示意图；

图中标记为：1-拉杆，11-第一流体通道，2-架体部分，21-支架，211-弯折段，212-第二流体通道，213-开孔，22-连接杆，23-辅助部分，31-固定端头，32-活动端头，4-PVC-U胚管，5-气囊，6-拉杆，7-输气管道，8-连接部，a-锥体段，b-圆柱段。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1：

本实施例提供了一种制造PVC-O管材的方法，该方法的特点在于，在对采用挤出方法生产的PVC-U胚管进行双向拉伸时，所使用的扩张装置为径向截面积可扩大或缩小的扩张装置(即扩张装置的体积可径向扩张或收缩)。

且，当所述扩张装置扩大至最大状态时，扩张装置会形成直径逐渐增大的锥体段和直径恒定的圆柱段，圆柱段连接于锥体段大口径的一端。

且，在根据制造需求具体设计扩张装置时，应当根据PVC-U胚管的内径大小来确定扩张装置缩小至最小状态时的最大外径，以使扩张装置能够轻易放入PVC-U胚管内，还应当根据预加工成型的PVC-O管材的内径大小来确定扩张装置扩大至最大状态时圆柱段的外径大小，即，需保证圆柱段的外径大小与预加工成型的PVC-O管材的内径大小基本一致。

在实施例1的方法中，扩张装置起了极为重要的作用。因此，为使该方法得以顺利实现，发明人还特意设计了该扩张装置，以实施例2和实施例3为例，发明人设计了两种类型完全不同的扩张装置，其中，实施例1为机械结构类型的扩张装置，实施例2为气体膨胀类型的扩张装置。具体结构详见下文：

实施例2：

参见图1和图2所示，本实施例提供了一种制造PVC-O管材的扩张装置，该扩张装置包括拉杆1以及由拉杆1的轴向移动来控制其展开或收拢的架体部分2；其中，当架体部分2展开时，架体部分2会形成直径逐渐增大的锥体段a和直径恒定的圆柱段b，且圆柱段b连接于锥体段a大口径的一端；当所述架体部分2收拢时，架体部分2的最大外径小于预加工的PVC-U胚管的内径。

优选的，所述的扩张装置还包括间隔布置的固定端头31和活动端头32；所述的拉杆1沿轴线穿过固定端头31后与活动端头32固定连接，且拉杆1相对于固定端头31可轴向自由移动；所述的架体部分2同时与固定端头31和活动端头32保持连接；当拉杆1驱使活动端头32逐渐向靠近固定端头31的一侧移动时，架体部分2会逐渐展开，当拉杆1驱使活动端头32逐渐向远离固定端头31的一侧移动时，架体部分2会逐渐收拢。

其中，架体部分2的结构形式可以是多种多样的，以下列举一种结构类似于雨伞的且结构简单、稳定的架体部分2，具体如下：

该架体部分2包括多个支架21、多个连接杆22以及辅助部分23。

各所述支架21绕所述的固定端头31等间距布置，且各支架21的一端均与固定端头31铰接，另一端均向架体部分2的轴心方向弯折形成弯折段211。

所述连接杆22的数量与所述支架21的数量一致，各连接杆22绕所述的活动端头32等间距布置，且各连接杆22的一端均与活动端头32铰接，另一端均与对应的支架21铰接。

所述的辅助部分23连接于各所述的支架21之间，且辅助部分23为柔性材质，能够折叠或绷紧；辅助部分23类似雨伞的伞面一样，其材质也可以选用与雨伞伞面一样的材质，当架体部分2收拢时，辅助部分23为折叠状态，当架体部分2展开至最大状态时，辅助部分23为绷紧状态。

其中，当所述架体部分2展开时，所述的锥体段a由所述弯折段211与所述固定端头31之间的部分以及绷紧的辅助部分23形成，所述的圆柱段b由所述弯折段211以及绷紧的辅助部分23形成。

为了保证取向加工时管材移动的阻力较小，可进行如下设计：

参见图2和图3所示，在所述拉杆1的中心设置一个轴向延伸的第一流体通道11，在各所述支架21的中心均设置一个轴向延伸的第二流体通道212，且在各支架21背离架体部分2轴心的一侧开设多个供流体流出的开孔213；其中，各第二流体通道212均与第一流体通道11保持连通。

取向加工时，可由第一流体通道11通入流体(如气体)，流体会经第二流体通道212后从各开孔213处流出，流出的流体会散步在架体部分2外层和管材内壁之间，起到减小摩擦力的作用，从而达到减小管材移动阻力的目的。其中，图2和图3中的箭头表示流体的流动方向。

另外，由于支架21相对于固定端头31是可以转动的，因此为了保证架体部分2展开或收拢时，第二流体通道212均能与第一流体通道11保持连通，所述的第二流体通道212可采用空心的软管形成，该软管包裹在支架21内且端头与第一流体通道11连通，软管的内腔即为第二流体通道212；采用软管设计后，支架21转动时第二流体通道212始终都能与第一流体通道11保持连通。当然，也可从结构设计方面考虑，使第二流体通道212始终能与第一流体通道11保持连通。

本实施例的使用方法如下：

架体部分2在收拢状态时，将架体部分2塞入PVC-U胚管4内(参见图1)，然后将PVC-U胚管4加热到高弹态，之后保持固定端头31固定，然后拉动拉杆1使活动端头32向靠近固定端头31的一侧移动，便可使架体部分2转换成展开状态，然后施加牵引力使PVC-U胚管4向架体部分2的圆柱段b一侧移动，在移动过程中，PVC-U胚管4在架体部分2的锥体段a逐渐爬坡扩张，进而完成取向(即完成双向拉伸)，之后再在圆柱段b完成冷却定型，即可加工出PVC-O管材(参见图2)；当生产停止时，推动拉杆1使活动端头32向远离固定端头31的一侧移动，便可使架体部分2转换成收拢状态，然后便可将架体部分2从管材内取出；有必要时，还可向第一流体通道212内通入气体，以减小管材移动时的阻力。

实施例3：

参见图4和图5所示，本实施例提供了另一种制造PVC-O管材的扩张装置，该扩张装置包括气囊5、拉杆6以及输气管管道7。

当充满气体后，所述气囊5会膨胀形成直径逐渐增大的锥体段a和直径恒定的圆柱段b，所述圆柱段b位于锥体段a大口径的一端，锥体段a和圆柱段b的内部为气囊5的腔体。气囊5具体制作时，其规格大小需要根据PVC-U胚管的内径以及预加工成型的PVC-O管材的内径大小确定，即，一方面要保证，未充气时气囊5能顺利的放入PVC-U胚管内，另一方面还要保证，充气完全膨胀后，气囊5圆柱段b的直径符合扩张要求。其中，气囊5的选材还需保证：气囊5膨胀后，在一定外部压强状态下，可保持硬度高、不易被压扁的外部结构特征，如可采用橡胶材质制成。

所述的拉杆6连接于所述气囊5的一端。拉杆5的作用在于：便于气囊5放入管材内或由管材内取出。

所述的输气管道7与所述气囊5的内腔连通，用于向气囊5内充气。

优选地，为了便于拉杆6与气囊5连接，扩张装置还包括连接部8，该连接部8的一侧与气囊5连接，另一侧与拉杆6连接，用以衔接拉杆6与气囊5。

所述的输气管道7可以是一根独立的气管，直接与气囊5连接，也可以附着于拉杆6上或内置于拉杆6内。但通常为了简化结构，优选将输气管道7内置于拉杆6内，即如图4和图5中所示，输气管道7贯穿于拉杆6及连接部8后与气囊5的内腔连通。

优选地，所述的拉杆6连接于所述气囊5锥体段a小口径的一端。

本实施例的使用方法如下：

先在未充气状态下将气囊5塞入PVC-U胚管4内(参见图4)，然后将PVC-U胚管4加热到高弹态，之后借助输气管道7向气囊5内通气使气囊5膨胀，然后施加牵引力使PVC-U胚管4向气囊5的圆柱段b一侧移动，在移动过程中，PVC-U胚管4在气囊5的锥体段a逐渐爬坡扩张，进而完成取向(即完成双向拉伸)，之后再在圆柱段b完成冷却定型，即可加工出PVC-O管材(参见图5)；当生产停止时，放出气囊5内的气体，使气囊5恢复至初始状态，然后从管材内取出即可；其中，图5中箭头表示气体的流动方向。

在本发明的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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。