長絲纏繞製造複合管道的方法和纏繞機的製作方法
2023-06-15 16:47:31 2
專利名稱：長絲纏繞製造複合管道的方法和纏繞機的製作方法
技術領域：
本發明涉及用長絲纏繞製造複合管道的方法與纏繞機。
複合管道的增強材料為長纖維，如玻璃纖維，碳纖維，芳綸纖維和高強聚乙烯纖維等，粘結材料為各種樹脂，如不飽和聚酯樹脂，環氧樹脂，酚醛樹脂和呋喃樹脂等，使用玻璃纖維和不飽和樹脂生產的複合管道，市場上一般叫作玻璃鋼管道。現在的生產方法是將長纖維(長絲)浸透樹脂後纏繞到一根芯棒(管芯)上，經固化後，抽出管芯，就得到以增強材料為承力骨架，以粘結材料為基體的複合管道。國內外生產這類管道的工藝方法基本相同，如
圖1所示，即管芯4轉動，繞絲頭5沿管芯軸嚮往復移動，繞絲頭5是由分絲梳3和導輥2組成(繞絲頭5在其他圖中均採用本圖中右上角的
符號表示)。這種工藝技術可生產口徑為10～4000mm，長度為1.5～12m間的各種管道，因而適用面廣，幾十年來，直廣為利用，但也存在一些不足之處。首先，由於僅採用一個繞絲頭，繞絲根數很少，一般只有幾十根，因此在繞絲頭一個往復運動中所送出的長絲，只能覆蓋管芯上較小的部分面積，由於機械和電器上的原因，這種多次覆蓋，使長絲在管芯上的分布不均勻，因而管道的力學性能，如抗彎、抗拉、抗外壓及抗滲漏均受影響;由於繞絲根數很少，一般都把纏繞絲用得很粗，粗絲在纏繞小口徑管道時，拉緊力不易均勻，導致管面高低不平，樹脂含量更加不均。其次，繞絲頭要作長距離(4米、6米甚至12米)的往復運動，導致長絲拉力多變，影響管道質量。再次，對纏繞機操作看管而言，在纏繞過程中，易出現放障的地方就是繞絲頭和樹脂槽，一旦出現斷頭和毛絲，要在繞絲頭作長矩離運動的狀態下，處理斷頭和毛絲操作很不方便，因樹脂槽也在運動，要對樹脂槽不斷補充樹脂也不方便，整臺機子生產效率較低。
本發明的目的是採用多路進絲，在管芯圓周上均布幾個繞絲頭，及採用繞絲頭固定，管芯既作迴轉又作往復運動的工藝方法，長絲在管芯上覆蓋面積大，分布均勻，生產效率高，能克服背景技術中存在的問題。
為達到上述目的，本發明的技術方案是採用繞絲頭、樹脂槽固定，裝有管芯的纏繞機主機沿固定軌道作往復運動及管芯的迴轉運動，長絲經樹脂槽和裝在門形架上由分絲梳、導輥組成的繞絲頭、在纏繞拉力的作用下，將長絲覆蓋在管芯上;生產小口徑管道時，採用單排多路進絲，即由一個樹脂槽送出長絲，分成幾路，經門形架上相應個數的繞絲頭，向相應個數的管芯送絲，同時生產幾根管道;生產大口徑管道時，採用多排多路進絲，即在門形架某一圓周上均布的2～8個繞絲頭及相應個數的樹脂槽送出長絲，纏繞一根管道;亦可採用一隻繞絲頭輸送含有固化劑樹脂的長絲，另一隻繞絲頭輸送含有促進劑樹脂的長絲組成的雙槽雙路進絲，使固化劑和促進劑均勻混合，加快固化反應;還可將前二種進絲與雙槽雙路組成複合進絲。
上述方法的纏繞機，它包括纏繞機主機，由分絲梳和導輥組成的繞絲頭，樹脂槽，保燥大絲櫃。在纏繞機主機的底座上裝有帶變速電機的變速箱，通過聯軸節與管芯連接，固定繞絲頭的門形架跨騎在纏繞機主機上，並固定於地面，管芯穿行於門形架中，用前後託架託住管芯，底座下的行走輪置於軌道上，以齒輪與齒條嚙合傳動，使纏繞機主機沿固定軌道作往復運動。變速箱上裝有能指示芯管轉角的探測指示器，軌道上裝有能指示纏繞行程的探測指示器。軌道兩側的保燥大絲櫃中的長絲，經樹脂槽、浸沒輥、壓輥、裝在門形架上由分絲梳和導輥組成的繞絲頭，將長絲纏繞在管芯上。在門形架上的兩根垂直短杆可用螺栓固定，兩根水平短杆用螺栓分別可固定在門形架和垂直短杆上，門形架的某一圓周上有八個螺孔，門形架、垂直短杆及一水平短杆的某一圓周上有四個螺孔，門形架，垂直短杆及另一水平短杆的某一圓周上也有四個螺孔，在每一個螺孔中均可分別安裝繞絲頭。
下面結合附圖，通過對實施例的描述，給出本發明的細節。
圖1(a).背景技術纏繞管道方法的主視圖;
圖1(b).背景技術纏繞管道方法的俯視圖;
圖2.單排多路進絲纏繞管道的方法;
圖3.多排多路進絲纏繞管道的方法;
圖4.雙槽雙路進絲纏繞管道的方法;
圖5.單排多路與雙槽雙路進絲組合纏繞管道的方法;
圖6(a).多排四路與雙槽雙路進絲組合纏繞管道的方法;
圖6(b).多排四路與雙槽雙路進絲組合纏繞管道方法的俯視圖;
圖7.多排八路與雙槽雙路進絲組合纏繞管道的方法;
圖8.纏繞機的門形架結構示意圖;
圖9.纏繞機的基本結構及安裝示意圖;
圖10.門形架與繞絲頭配合纏繞三根管道示意圖;
圖11.門形架與繞絲頭配合纏繞三根管道的俯視圖;
圖12.多個纏繞機綜合設備安裝圖。
本發明創造是對背景技術進行改進，主要是通過多路進絲(一次可送出幾百根絲)，使一次送上管芯表面的長絲，對大口徑管道而言，可覆蓋住全部表面，對小口徑管道而言，可蓋住幾根管芯的表面。其生產工藝方法如下
1.生產小口徑管道時，一次可同時繞幾根管芯，如圖2所示，採用單排多路進絲，由一個樹脂槽送出長絲1，分成三路1.1、1.2、1.3;經三個繞絲頭5.1、5.2、5.3，向三根管芯4.1、4.2、4.3送絲，同時生產三根管道。
2.生產大口徑管道時，如圖3所示，採用多排多路進絲，因管道口徑較大，同時使用四個樹脂槽，經四個繞絲頭5.1、5.2、5.3、5.4分四路同時繞絲，每路相差90°，每次往復中長絲在管芯4上覆蓋面積較大，長絲分布均勻，管材的均勻性好。
3.當樹脂中含有固化劑和促進劑時，如圖4所示，可採用雙槽雙路進絲，圖中生產一根管道時，用了兩個繞絲頭5.1、5.2，左側繞絲頭5.1輸送含有固化劑的長絲1.1，右側繞絲頭5.2輸送含有促進劑的長絲1.2，平時兩側的樹脂是不會單獨固化的。當兩側的長絲同時繞上管芯4，兩者呈分層交替排列，在纏繞拉力的作用下，內層樹脂向外滲透，使固化劑和促進劑均勻混合，加快固化反應。
以下為生產方法的實施例，計算中均取纏繞角為35.26°，纏繞絲為1200Tex，排絲的密度為3mm一根，纏繞速度為6米/分。
a.生產三根管道，規格為
Dg40×4.5×4000mm(內徑×壁厚×長度)。
如圖5所示，採用單排多路和雙槽雙路進絲組合，三根管芯4.1、4.2、4.3共用了六個繞絲頭5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6，每根管芯上的進絲位置相距180°，左側樹脂中含有固化劑，右側樹脂中含有促進劑;每根管芯上，每路長絲所佔寬度為88mm(或長絲29根)，六路共用長絲174根，每路長絲均完全覆蓋管芯表面，只需三次往復，約8分鐘就可繞好三根管道，管道兩端鋸下料頭長度約95mm，約4.7%。
b.生產兩根管道，規格為Dg200×6×6000mm。
如圖6(a)所示，多排四路與雙槽雙路進絲組合，每路管芯都是四路進絲，每路相距90°，一路長絲所佔寬度為110mm(或37根)，兩根管芯八路共用長絲296根，在這裡，固化劑與促進劑的分配方式與生產三根時有所不同，在圖6(a)、圖6(b)中共有8隻樹脂槽，含固化劑與促進劑各四隻，每側的樹脂槽，採用並排平放，上下兩層，而長絲出樹脂槽的位置高低略有差異，高的一隻引出含有固化劑的長絲1.1，低的一隻引出含有促進劑的長絲1.2，把長絲穿進繞絲頭的分絲梳時，即把1.1和1.2兩隻樹脂槽緊靠處的長絲穿進距離較近而位置較低的分絲梳5.2中，其餘長絲，則穿進距離較遠而位置較高的分絲梳5.1中，絲的排列順序為一根固化劑，一根促進劑，按1∶1的關係，依次穿進，在1.1、1.2、5.1、5.2的位置符合上述要求時，可保證在5.1與5.2之前，1.1和1.2的長絲不會相互接觸，不產生固化反應。在生產過程中管芯既旋轉又直線移動而形成的螺旋運動，使四路長絲同時完全覆蓋管芯，七次往復，約25分鐘，就可繞好兩根管道，管道兩端鋸下的料頭長度約120mm，約4%。
c.生產一根管道，規格為Dg450×6×6000mm。
如圖7所示，多排八路與雙槽雙路進絲組合，採用八路進絲，每路相距45°，一路絲的寬度為126mm(42根)，八路長絲總根數為336根，至於樹脂槽布置，長絲穿進分絲梳的方法和上述生產兩根管道情況完全一樣，由於厚度和長度與上述相同，約25分鐘，就繞好一根管道，管道兩端鋸下的料頭長度約140mm，約4.6%。
d.生產500～4000mm間特大口徑管道，樹脂槽仍用八隻，分八路進絲，由於口徑加大，可用3000Tex的粗絲來纏繞，穿絲密度可取4mm一根，繞絲速度仍取6米/分，現以生產Dg3000×30×12000mm的管道為例
每路長絲的寬度208mm，52根，全機共用絲52×8＝416根。這時，經72個繞絲往復，約八小時便可結束繞絲工作，管道兩端鋸下的料頭長度240mm，約4%。由於管芯太粗，長絲不能一次繞絲過程中就覆蓋住整個管芯表面，這裡要經過八個單程，才能完全覆蓋住整個管芯表面，所以繞絲行程數必須是八的倍數，而在微機中必須輸入指令，使每次繞絲開始時，管芯轉角探測器的指示值應不一樣，為方便起見，每次增加5°，即0°、5°、10°…360°…720°。
為了能在一臺機上能繞制口徑為25～500mm內的所有管道，同時又可繞制一根、兩根或三根管道，故繞絲頭適當的布置和組合是十分重要的。如圖8所示，跨騎在纏繞機主機上的門形架6上，有垂直短杆7.1、7.2用螺栓7.3、7.4、7.5、7.6固定;水平短杆8.1、8.2用螺栓G、C和8.3、8.4分別固定在門形架6和垂直短杆7.1、7.2上;門形架6的某一圓周上有螺孔A、B、C、D、E、F、G、H;門形架6;垂直短杆7.1、7.2;水平短杆8.1的某一圓周上，有螺孔A、a1、b1、c1;門形架6，垂直短杆7.1、7.2，水平短杆8.2的某一圓周上，有螺孔E、a2、b2、c2;在每個螺孔上均可分別安裝繞絲頭。利用均勻分布在上面小圓周上的螺孔A、a1、b1、c1和下面小圓周上的螺孔E、a2、b2、c2各固定四隻繞絲頭，就可同時生產兩根口徑80～250mm間的各種管道;若將螺孔G、8.3、8.4、c上的螺栓拆去，則可卸下水平短杆8.1、8.2，這時利用螺孔a1、c1、a2、c2、8.3、8.4六點上的螺孔固定繞絲頭，就可同時生產三根口徑為25～100mm間的各種管道;這時若繼續拆去螺栓7.3、7.4、7.5、7.6，則可卸下垂直短杆7.1、7.2，這時利用螺孔A、B、C、D、E、F、G、H固定繞絲頭，就可生產一根200～500mm間的管道。
本發明採用繞絲頭固定，而裝有管芯的纏繞機主機沿固定軌道作往復運動和管芯作迴轉運動，如圖9所示，管芯的前後託架9.1和9.2、變速箱13均裝在纏繞機主體的底架10上，繞小口徑管道(25～100mm)時，可在託架9.1和9.2的上、中、下三個軸承位置中各放一根管芯;繞中等口徑管道(80～250mm)時，可在託架9.1和9.2的上、下位置各放一根管芯;繞大口徑管道(200～500mm)時，則只在託架9.1和9.2中間的軸承內放一根管芯。管芯由變速箱13傳動，可調節管芯轉速，固定繞絲頭的門形架6跨騎在纏繞機主機上，並固定於地面，管芯穿行於門形架6中，底座10下的行走輪11.1和11.2，支承全機重量並置於軌道11.3上，以齒輪12.1與齒條12.2嚙合傳動，使纏繞機主體沿固定軌道上作往復運動。主機由變速電機16驅動，管芯轉角探測指示器14，用它指示管芯的轉角，纏繞機的行程探測指示器15，用它指示當前的纏繞位置，用以確定管芯轉速的增減和纏繞機行走速度的增減、停動和進退。14與15的配合，可協調不同纏繞層間的相位變化，促使長絲在管芯表面分布均勻。門形架與繞絲頭配合纏繞三根管道，如圖10、圖11所示(因左、右對稱，現僅畫出右側)，固定繞絲頭的門形架6，直立跨騎於纏繞機主機上，用地腳螺栓固定於地面，行走輪11.2置於「工」字軌道11.3上，用齒輪12.1與齒條12.2嚙合傳動，形成纏繞機主機軸向運動，在a1中固定繞絲頭5.1，在c1中固定繞絲頭5.4，則兩側的長絲1穿過繞絲頭就可纏繞到上面管芯上，同樣在8.3、8.4、a2、c2中固定繞絲頭5.2、5.3、5.5、5.6，兩側的長絲1就可纏中間和下面的管芯上。從圖10可見左右兩側上下兩層均有樹脂槽17，從圖11可見每層均平行放置兩隻樹脂槽17，故每側均有四隻樹脂槽，上下層的樹脂槽，除可將長絲1分別送進最高和最低的繞絲頭外，還可將長絲送進中間位置的繞絲頭，故兩側的全部樹脂槽，在纏繞各種口徑管道，不論是繞一根、兩根或是三根管芯，都可按工藝需要，把長絲送進相應的繞絲頭中。長絲1從兩側的保燥大絲櫃18中拉出，經樹脂槽17、浸沒輥20的壓下，使長絲1浸透樹脂，經壓輥19擠去多餘樹脂，整片長絲分成單根依次穿過分絲梳上的每條狹縫，使長絲均勻排列，這時再把長絲繞上管芯，由於繞絲頭的固定和管芯的螺旋運動，整片長絲便均勻而平整的纏繞在管芯表面上，由於大量送絲，故一次送上管芯表面的長絲，足以覆蓋住整個管芯表面而不留空隙。
複合管道的繞制過程，不是將長絲繞到管芯上就算完成，在繞管之前有許多準備工作，在繞管完成之後，樹脂從液體變為固體的固化過程還要一個較長的時間，所以，應把複合管道的生產，當作一個系統工程來處理，為此，將有關纏繞工藝設備，採用如圖12所示的布置，圖中的18分別為兩側的保燥大絲櫃，17為樹脂槽，每側四隻，分上下兩層，每層並排兩隻，6為固定繞絲頭的門形架，軌道11.3在門形架6的下方穿過，在固定軌道11.3的前後及左右安裝四臺纏繞機主機21.1、21.2、21.3、21.4，分別可用行車起吊到軌道11.3上運行並不斷穿行於門形架6之中，由於管芯的螺旋運動，將大絲櫃中拉出的長絲在17處浸漬樹脂，經6上的繞絲頭引導，繞在管芯表面，當繞絲厚度達到要求時，在開慢車，不停機的狀態下，割斷長絲，經行車起吊，把21.1移至22處空轉，直至樹脂固化。此時，另一臺纏繞機主機已作好繞管準備，由行車起吊至軌道11.3上進行纏繞作業。這樣，幾臺纏繞機主機依次輪流進行準備、繞絲和固化，生產過程連續循環。
本發明與背景技術相比，具有的有益的效果是
1.產品質量好
a)由於大量進絲，每次送上管芯表面的長絲，足以覆蓋住全部管芯表面，沒有多次小平面拼接覆蓋而造成拼接重疊和拼接脫空現象，因拼接脫空處是強度較低的部位，容易發生管道破裂;
b)由於繞絲頭及樹脂槽固定，大絲櫃到樹脂槽的位置不變，因而兩者間長度也不變，生產過程中，長絲的行程不變，不會因行程變化而引起長絲拉力時松時緊的變化，故纏繞時，長絲拉緊力大小穩定，管材質量較高。
2.單機生產率高
由於大量進絲，一次可送出幾百根絲，比現有纏繞機送出的長絲根數多好幾倍，故產量較高，如上所述，8分鐘可繞完三根Dg40×4.5×4000mm，25分鐘可繞完兩根Dg200×6×6000mm或一根Dg450×6×6000mm，即使特大口徑的Dg3000×30×12000mm繞絲時間也不超過八小時。
3.材料浪費小
由於採用多路進絲，每路長絲的寬度不會超過150mm，故管道兩端鋸下廢料長度不會超過180mm，如上所述生產Dg40×4.5×4000mm時，廢料率為4.7%;Dg200×6×6000mm時為4%;生產Dg450×6×12000mm時，為4.6%;特大口徑的Dg3000×30×12000mm時，也為4%。
4.看管操作方便
生產過程中，最易出現長絲被磨毛和磨斷的地方是樹脂槽的浸沒輥和繞絲頭的分絲梳，一旦出現毛絲或斷絲，必須立即處理，否則斷絲增多，無法浸漬，生產中斷，在樹脂槽和繞絲作長距離(4米，6米甚至12米)運動的情況下，工人要看到如此寬範圍內的毛絲和斷絲，十分艱難，往往座車跟著樹脂槽和繞絲頭一起往復運動，長期乘車操作，視覺易疲勞，不易發現問題。當繞絲頭和樹脂槽固定，看管操作很方便。
5.設備利用合理，在採用幾臺纏繞機主機與繞頭、樹脂槽、大絲櫃配合使用的情況下，纏繞機主機總在不停的繞絲之中，使繞絲的準備，繞絲和繞絲後的固化合理組織，形成不間斷的流水生產。
權利要求
1、一種長絲纏繞製造複合管道的方法，本發明的特徵是繞絲頭、樹脂槽固定，裝有管芯的纏繞機主機沿固定軌導作往復運動及管芯的迴轉運動，長絲經樹脂槽和裝在門形架上由分絲梳、導輥組成的繞絲頭，在纏繞拉力的作用下，將長絲覆蓋在管芯上，生產小口徑管道時，採用單排多路進絲，即由一個樹脂槽送出長絲，分成幾路，經門形架上相應個數的繞絲頭，向相應根數的管芯送絲；生產大口徑管道時，採用多排多路進絲，即在門形架某一圓周上均布的2～8個繞絲頭及相應個數的樹脂槽送出長絲，纏繞一根管道；亦可採用一隻繞絲頭輸送含有固化劑樹脂的長絲，另一隻繞絲頭輸送含有促進劑樹脂的長絲組成的雙槽雙路進絲，使固化劑和促進劑均勻混合，加速固化反應，還可將單排多路進絲、多排多路進絲與雙槽雙路進絲組成複合進絲。
2、根據權利要求1所述方法的纏繞機，它包括纏繞機主機、由分絲梳和導輥組成的繞絲頭，樹脂槽，保燥大絲櫃，本發明的特徵是
1)在纏繞機的底座[10]上裝有帶變速電機[16]的變速箱[13]，通過聯軸節與管芯連接，固定繞絲頭的門架[6]跨騎在纏繞機主機上，並固定於地面，管芯穿行於門形架[6]中，[9.1]、[9.2]為管芯的前、後託架，底座[10]下的行走輪[11.1]、[11.2]置於軌道[11.3]上，以齒輪[12.1]與齒條[12.2]嚙合傳動，使纏繞機主機沿固定軌道作往復運動;
2)變速箱[13]上裝有能指示芯管轉角的探測指示器[14]，軌道[11.3]上裝有能指示纏繞行程的探測指示器[15];
3)軌道[11.3]兩側的保燥大絲櫃[18]中的長絲[1]，經樹脂槽[17]、浸沒輥[20]、壓輥[19]、裝在門形架[6]上由分絲梳[3]和導輥[2]組成的繞絲頭[5]，將長絲[1]纏繞在管芯上。
3、根據權利要求2所述的纏繞機，其特徵是垂直短杆[7.1]、[7.2]在螺孔[7.3]、[7.4]、[7.5]、[7.6]中分別用螺栓可固定在門形架[6]上，水平短杆[8.1]、[8.2]在螺孔G、C和[8.3]、[8.4]中分別用螺栓可固定在門形架[6]和垂直短杆[7.1]、[7.2]上，門形架[6]的某一圓周上有螺孔A、B、C、D、E、F、G、H，門形架[6]，垂直短杆[7.1]、[7.2]，水平短杆[8.1]的某一圓周上有螺孔A、a1、b1、c1門形架[6]，垂直短杆[7.1]、[7.2]，水平短杆[8.2]的某一圓周上有螺孔E、a2、b2、c2，在螺孔A、B、C、D、E、F、G、H及a1、b1、c1、a2、b2、c2中均可分別安裝繞絲頭。
4、根據權利要求2所述的纏繞機，其特徵是可在固定軌道[11.3]的前後及左右安裝四臺纏繞機主機[21.1]、[21.2]、[21.3]、[21.4]，分別可用行車起吊到軌道[11.3]上，使生產過程連續循環。
全文摘要
長絲纏繞製造複合管道的方法與纏繞機，採用繞絲頭和樹脂槽固定，裝管芯的纏繞機主機沿導軌作往復運動及管芯的迴轉運動，長絲經樹脂槽和裝在門形架上的繞絲頭，在纏繞拉力的作用下，將長絲均勻地覆蓋在管芯上。可採用單排多路進絲，多排多路進絲，分別生產幾根小口徑管道和一根大口徑管道；亦可使一隻繞絲頭送含有固化劑的長絲，另一隻繞絲頭送含有促進劑樹脂的長絲組成的雙槽雙路進絲，加速固化。還可將前二種進絲方法與雙槽雙路組成複合進絲。
文檔編號B29C63/14GK1088507SQ9311861
公開日1994年6月29日 申請日期1993年10月13日 優先權日1993年10月13日
發明者王光華 申請人:浙江絲綢工學院