承口预置有钢骨架胶圈的高取向度pvc-o管材及其成型方法
阅读说明：本技术 承口预置有钢骨架胶圈的高取向度pvc-o管材及其成型方法 (High-orientation degree PVC-O pipe with steel skeleton rubber ring arranged in socket in advance and forming method thereof ) 是由 张双全 朱鹏飞 王超 何周富 于 2021-01-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种承口预置有钢骨架胶圈的高取向度PVC-O管材及其成型方法,成型方法包括如下步骤：首先,利用平直扩口模在PVC-O材质管材上加热后的承口端内扩出一组平直扩口,使管材的承口端形成平直扩口部；其中,平直扩口模的直径大于管材外径15mm以上或者不小于钢骨架密封圈外径；其次,于带有R型扩口模型的中心导柱上套设钢丝骨架胶圈,将中心导柱插入管材的平直扩口部以形成R型扩口部；加热R型扩口部至100°以上,R型扩口部高分子解取向而尺寸收缩；由于预先设置了平直扩口,便于钢丝骨架胶圈的穿入,便于操作；同时,钢丝骨架胶圈与扩口在生产时就成型为一体,不易取出,在安装时不会被挤压而位移,增强连接处的密封性,提升使用质量和安全。(The invention discloses a high-orientation degree PVC-O pipe with a socket provided with a steel skeleton rubber ring in advance and a forming method thereof, wherein the forming method comprises the following steps: firstly, a group of straight flares are expanded in a heated female end of a PVC-O material pipe by using a straight flaring die, so that the female end of the pipe forms a straight flair part; the diameter of the straight flaring die is more than 15mm larger than the outer diameter of the pipe or not smaller than the outer diameter of the steel skeleton sealing ring; secondly, sleeving a steel wire framework rubber ring on a central guide pillar with an R-shaped flaring model, and inserting the central guide pillar into the straight flaring part of the pipe to form an R-shaped flaring part; heating the R-shaped flared part to more than 100 degrees, and de-orienting the high polymer at the R-shaped flared part to shrink the size; because the straight flaring is arranged in advance, the penetration of the steel wire framework rubber ring is convenient, and the operation is convenient; meanwhile, the steel wire framework rubber ring and the flaring are molded into a whole during production and are not easy to take out, and the steel wire framework rubber ring and the flaring are not extruded and displaced during installation, so that the sealing performance of the joint is enhanced, and the use quality and the safety are improved.)
技术领域
本发明涉及管材成型技术领域，具体而言，涉及一种承口预置有钢骨架胶圈的高取向度PVC-O管材及其成型方法。
背景技术
PVC-O管材的中文名是抗冲抗压双轴取向聚氯乙烯管材，属于PVC管材的最新进化形式，其将采用挤出方法生产的PVC-U管材进行轴向和径向拉伸，通过特殊的取向加工工艺使管材中的PVC长链分子在双轴向规整排列，获得高强度、高韧性、高抗冲、抗疲劳的新型PVC-O管材。
现有技术中的PVC-O管材的取向度达到400-500级等高取向度时，存在如下问题：
(1)、管材承口端的R型扩口在夏天暴晒时，其鼓包突出部分易出现坍陷，致使扩口内胶圈(密封圈)安装位置变小，在压力大时经常出现胶圈(密封圈)位移和渗漏，同时致使管材安装效率较低；
(2)、PVC-O管材在高于100-120℃以上的温度下会因高分子解取向而产生管材尺寸收缩复原现象，现有取向度达到400-500级时，扩口管材扩口加热收缩较大，同时加热后收缩的“高弹态状态下”的管材，其扩口需要张力也非常大，采用传统工艺预置胶圈(密封圈)，通常易把胶圈挤出或极偏，不易制作出自带钢骨架预置密封圈的管材。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术之不足，提供一种承口预置有钢骨架胶圈的高取向度PVC-O管材极其成型方法，在实现更好的密封性能的同时，提高安装效率，用以提高管材接口抗震、抗地基沉降能力。
本发明的实施例通过以下技术方案实现：
一种承口预置有钢骨架胶圈的高取向度PVC-O管材的成型方法，包括如下步骤：
S1、利用平直扩口模在PVC-O材质管材上加热后的承口端内扩一组平直扩口，使管材的承口端形成平直扩口部；其中，平直扩口模的直径大于管材外径15mm以上；或者平直扩口模的成型段直径不小于钢骨架密胶圈的外径,以便于在平直扩口内容置钢骨架密胶圈；
S2、于带有R型扩口模型的中心导柱上套设钢丝骨架胶圈，将中心导柱插入管材的平直扩口部以形成R型扩口部；加热R型扩口部至100°以上，R型扩口部高分子解取向而尺寸收缩；冷却R型扩口部后，钢丝骨架胶圈嵌入R型扩口部内。
此外，冷却R型扩口部采用水冷或风冷。
在步骤S1前，将管材的承口端插入烘箱内进行加热。
在步骤S1中，平直扩口模插入管材的承口端形成平直扩口部后，需对所述平直扩口部采用水冷或风冷的方式进行冷却。
本发明还提供一种承口预置有钢骨架胶圈的高取向度PVC-O管材,其采用采用上述成型方法制成。
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
本发明中，PVC-O管材事先加热扩出一组平直扩口，其中平直扩口模的直径大于未扩口前管材的外径15mm以上，然后再插入带有R型扩口模型的中心导柱，加热R型扩口部至100°以上，R型扩口部高分子解取向而尺寸收缩；冷却R型扩口部后，钢丝骨架胶圈嵌入R型扩口部内，形成具有预置钢骨架胶圈的PVC-O管材产品；
预置胶圈成型扩口过程中，由于预先设置了平直扩口，便于钢丝骨架胶圈的穿入，便于操作；同时，钢丝骨架胶圈与扩口在生产时就成型为一体，非破坏情况下胶圈是不能取出的，胶圈在安装时不会被挤压而位移，增强了连接处的密封性，提升了使用质量和安全。同时免除旧式安装PVC-O管道现场胶粘结和分离式胶圈安装的要求，安装效率提升20％以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的承口预置有钢丝骨架胶圈的高取向度PVC-O管材的成型设备结构示意图；
图2为图1中加热工位的烘箱结构示意图；
图3为平直扩口工位工作状态示意图；
图4为预置胶圈成型扩口工位工作状态示意图；
图5为本发明的承口预置有钢丝骨架胶圈的高取向度PVC-O管材的结构示意图；
图6为本发明的承口预置有钢丝骨架胶圈的高取向度PVC-O管材的使用状态图；
图标：1-管材，1a-承口端，10-平直扩口部，11-R型扩口部，110-钢丝骨架胶圈，2-中心导柱，3-驱动装置，4-夹紧装置，40-上夹具体，41-下夹具体，5-烘箱，50-加热元件，6-平直扩口模,7-成型设备,7a-给料工位，7b-加热工位，7c-平直扩口工位，7d-预置胶圈成型扩口工位。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
现有的第一种PVC-O管材扩口工艺为：PVC-O管材扩口成型设备的给料工位将生产线上定长切割的PVC-U管材传输到加热工位，管材1的一端在加热工位加热一定时间，传输到扩口工位，管材1加热后的一端进入成型室(如烘箱5)，将扩口模具导入到管材1内部，保持一定的压力和冷却温度，管材1内壁紧密贴合在模具表面，抽走扩口模具，扩口完成；该PVC-O管材的扩口设备及工艺的缺点是不能实现一体成型预置钢骨架胶圈的扩口形式；同时设备和工艺稳定性低，成材率和生产效率都低，设计非常复杂。
为避免管材1在加热后尺寸收缩复原而对下一步扩口成型工序产生不良影响，一般采用现有的第二种PVC-O管材扩口工艺：给料工位将生产线上定长切割的PVC-O管材传输到加热工位，先在管材1的一端内置一段金属圆筒衬在管材1内部，在加热工位加热一定时间，传输到扩口工位，管材1加热后的一端进入成型室(如烘箱5)，将扩口模具导入到管材1内部，顶出金属圆筒，保持一定的压力和冷却温度，管材1内壁紧密贴合在模具表面，抽走扩口模具，扩口完成，其内衬圆筒放入、取出不易控制；同时设备自动化程度低，生产效率较低；再者有的是专门设计带有锥度导入段结构的扩口模以及铣口装置，这些设备和工艺流程不稳定，带有锥度导入段结构的扩口模针对管材1尺寸允许误差和温度允许误差会出现不同状况。
鉴于以上原因，本发明提供一种PVC-O管材取向度达到400-500级时，具有预置钢骨架胶圈的PVC-O管材、成型设备7及其成型方法，利用直径增大的平直扩口模6先在管材1上扩出能放进钢骨架胶圈的平直扩口部10，在后面再增加一个预置钢丝骨架胶圈110的成型工位，实现一体成型预置钢骨架胶圈的PVC-O管材。
参照图1，本发明的PVC-O管材的成型设备包括给料工位7a、加热工位7b和扩口工位，其中扩口工位包括平直扩口工位7c和预置胶圈成型扩口工位7d，以制成如图5和图6所示的成品管材1。
参照图2，加热工位7b采用现有的设备，主要由可轴向位移的加热烘箱5和转管装置构成，加热烘箱5包括筒体、设于筒体内的加热元件50等，加热元件50为多个，且均匀等距分布在筒体的内壁上，管材1的承口端1a插入其中进行加热；加热工位还设有冷却系统(未示出)，冷却系统可以为风冷也可以为水冷。
参照图3，平直扩口工位7c包括平直扩口模6、夹紧装置4及驱动装置3等，还包括冷却系统(未示出)，平直扩口工位7c的驱动装置3为液压缸，液压缸的活塞杆输出端与平直扩口模6相连，液压缸移动行程由行程限位机构控制，在一定范围内可根据实际需要自由调节。
平直扩口模6包括成型段和设于成型段前端的带有锥度导入段，液压缸的活塞杆输出端与成型段连接，锥度导入段的外径小于未扩口管材1的内径，便于穿入管材1内进行扩口；平直扩口模6的成型段直径大于对应需要扩口管材1的外径15mm以上,或者平直扩口模6的成型段直径不小于钢骨架密胶圈110的外径,以便于在平直扩口内容置钢骨架密胶圈110；冷却系统可以为风冷结构也可以为水冷结构。
参照图4，预置胶圈成型扩口工位7d包括有驱动装置3、与驱动装置3输出端连接的中心导柱2以及夹紧装置4。
平直扩口工位7c和预置胶圈成型扩口工位7d采用的驱动装置3以及夹紧装置4均一致，其中夹紧装置4用于在扩口过程中夹紧管材1，夹紧装置4设置有两组，包括上夹具体40和下夹具体41，两组夹紧装置4沿管材1的轴向布置；冷却系统用于对扩口后的管材1进行冷却定型。
本发明的预置钢骨架胶圈的PVC-O管材的扩口成型工艺包括以下步骤：
S1、所述成型设备7，即扩口机通电启动后，选择所需工作程序设定各工作参数，给料工位7a将管材1轴向输送到位后，通过横向移动架将管材1平移至加热工位7b，管材1在烘箱5内加热后输送到平直扩口工位7c；
S2、平直扩口工位7c的夹紧装置4内上下液压缸工作，驱动上夹具体40和下夹具体41聚拢，将管材1夹紧；驱动装置3驱动平直扩口模6前进，平直扩口模6插入管材1内将管材1涨起，并通过加压使管材1贴附在平直扩口模6上成型，在规定时间后使用冷却系统风吹或喷水使管材1最终冷却定型；然后扩口模收回，平直扩口模6自动退回原位；夹紧装置4张开，输送装置将管材1轴向退出到行程限位的规定位置，再由横向移动架将管材1平移到预置胶圈成型扩口工位7d；
S3、预置胶圈成型扩口工位7d的输送装置将管材1沿轴向伸入到规定位置，预置胶圈成型扩口工位7d内的夹紧装置4上下液压缸驱动上夹具体40和下夹具体41，将管材1夹紧，带有R型扩口模型的中心导柱2前进，中心导柱2上预置套设好钢骨架胶圈110，中心导柱2携胶圈插入到管材1的平直扩口部10位内，到行程限位的规定位置后，利用加热烘箱5对管材1均匀加热至预定温度，如100°到120°以上，管材1的受热部分因高分子解取向而产生管材1尺寸收缩，直至管材1贴附在中心导柱2上成型，烘箱5撤出后，风吹或喷水使管材1最终冷却定型；然后中心导柱2自动退回原位，并使钢骨架胶圈留在管材1内，夹紧装置4松开后，成型管材1运送到存料架上，扩口完成。
上述用于平移、横移转运管材1的移动输送机构采用现有扩口机内的移动输送机构，在此不再赘述。
参照图5和图6，成型的管材1内，钢丝骨架胶圈110与承口端1a内的扩口在生产时就成型为一体，不破坏管材1的情况下钢丝骨架胶圈110是不能取出的，钢丝骨架胶圈110在安装时不会被挤压而位移，同时增强了连接处的密封性，提升了使用质量和安全，同时免除了现有施工过程安装PVC-O管道现场胶粘结和分离式胶圈安装的要求，安装效率提升20％以上。
以上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。
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