一种塑料管材扩口冷热一体化装置的制作方法

1.本发明属于塑料管材生产加工设备领域，尤其涉及一种塑料管材扩口加热冷却装置。


背景技术：

2.在我国宏观经济快速发展的形势下，塑料管材广泛的应该于各行各业，管材的连接方式种类较多，其中最常用的是承插连接方式，管材一段的扩口结构和另一个管材的直管通过密封圈密封对接即可，此方式简单快捷，成本低，因此被管材广泛的应用。而现在塑料管材扩口冷却技术多数常温水极速冷却，致使扩口后的塑料管材的脆性增大，影响管材扩口部位的力学性能，进而影响整根管材的后续连接，甚至造成整根报废。
3.中国专利：cn 211683462u公开了一种pvc电工管材扩口装置，一种pvc电工管材扩口装置，其特征在于包括气缸夹紧手、橡胶垫、固定机构、风机、扩模机构，所述固定机构为“凹”型结构，所述固定机构左侧通过螺栓安装有气缸夹紧手，所述气缸夹紧手下方通过胶水粘连有橡胶垫，所述固定机构的外侧通过螺栓安装有风机，所述固定机构的右侧设有扩模机构；所述固定机构包括加热圈、壳体、橡胶圈，所述壳体中间位置开设有穿孔，所述壳体内设有加热圈，所述加热圈通过螺栓安装在穿孔内，所述穿孔左侧外围通过胶水粘连有橡胶圈，所述橡胶圈为圆环结构，所述穿孔上下分别开设有滑槽口，所述滑槽口内部设置有穿孔滑槽，所述穿孔滑槽为“凹”型结构；所述扩模机构包括扩口模具、模具气缸、机架、气缸架，所述气缸架为长方形结构，所述模具气缸通过螺栓安装在气缸架左边，所述扩口模具通过螺栓安装在模具气缸上，所述模具气缸上下分别焊接有机架，所述机架为“l”型结构，所述机架未焊接的一端为“凸”型结构，所述机架通过穿孔滑槽与壳体连接，所述机架与穿孔滑槽为滑动结构。该专利说明书4页20段：本实用新型在使用时，将管材移动到所需要扩口的位置，气缸夹紧手1固定住管材，启动扩模装置，通过模具气缸6移动扩口模具5，移动扩口模具5至固定机构的加热圈2内，打开加热圈2，完成扩口模具5的加热，加热完成后关闭加热圈2，再通过模具气缸6推动扩口模具5完成扩口，打开风机4使其管材扩口的位置进行降温，完成后关闭风机4，过后收回模具气缸6，因模具无法通过穿孔而在穿孔外侧的橡胶垫9上被排下，完成扩口，此过程均由控制器控制。该专利主要是解决夹紧手刮花管材的问题；风机的吹风快速降温，管材迅速成型，且使管材不容易发生形变。该专利的加热方式没有对外管壁进行加热，并且利用模具温度进行内管壁加热，其加热速度慢，效率低，难以达到管材扩口的目的；其冷却方式只能冷却相对应的部位，而不能进行全面均匀的冷却，导致冷却效率低，而且还会影响管材扩口部位的性能。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种塑料管材扩口冷热一体化装置，该装置结构简单、加热和冷却均匀、加热和冷却效率高，可以降低成本，提高管材产品质量。
5.发明思路
6.现有塑料管材扩口设备的加热冷却方式主要是通过预热工位先旋转预热，转换工位后扩口，再冷却此种方式来实现塑料管材的扩口，工序较为复杂，且预热工位为开口加热，效率较低，同时采用水冷方式进行极速冷却，会造成内应力的残留，导致管材的脆性增大；中国专利：cn 211683462u公开了一种pvc电工管材扩口装置，该装置的加热冷却装置通过移动扩口模具至固定机构的加热圈内，打开加热圈，完成扩口模具的加热，加热完成后关闭加热圈，再通过模具气缸推动扩口模具完成扩口，打开风机使其管材扩口的位置进行降温，完成后关闭风机，过后收回模具气缸，此种加热冷却方式是扩口模具加热后，通过扩口模具余温对管材进行加热，只能加热管壁很薄的管材，并且加热的效率很低，同样冷却的效率也很低而不均匀。本发明通过加热单元分区加热，设置温度上低下高，可以到达壳体内的温度基本一致，但是由于冲温现象(俗称加热惯性：到达设定温度后，加热棒不能立刻达到停止加热，而是会缓慢的冷却加热棒)难以控制，本发明还设置了抽风机抽出多余的热量，用于加热扩口模具，从而保证了管材内外壁可以快速同时达到生产温度，同时还设置了风机，使热量循环均匀分布，快速达到壳体内的温度一致，热量均匀，最终保证管材的快速均匀的加热，到达生产的状态；本发明采用了一种空气循环冷却的方式，通过风机循环排出部分高温热风，部分低温热风抽出进入热交换箱后进入壳体，进行循环冷却，避免了直吹管材极速冷却，同时加快了管材的冷却速度，使得管材均匀冷却，提高了管材扩口处的力学性能。
7.为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案是：
8.一种塑料管材扩口冷热一体化装置，包括壳体，加热单元，热电偶，抽风机，所述壳体为一圆筒形壳体，壳体内沿轴向设有若干均布加热单元，每组加热单元对应的位置设置有热电偶，每组加热单元单独控制分区进行加热，壳体外圆柱面上设有均布的气嘴、进风接头和出风接头，所述气嘴通过热气输送管道连接抽风机，通过热气输送管道与扩口模具内腔连通，所述的进风接头为偏心设置，进风接头和出风接头成组设置，进风接头、出风接头通过管路与上述自动控制机构相连通。
9.所述的一种塑料管材扩口冷热一体化装置，其壳体内沿轴向设有至少四组加热单元，每组加热单元单独控制分区进行加热。采用上低下高的温度设置，可以使壳体内的温度基本达到一致，热量基本可以达到均匀平衡。
10.所述的一种塑料管材扩口冷热一体化装置，其壳体的外壳体上设有风机，风机沿扩口模具的切线方向设置或与扩口模具切线平行的方向设置。风机不直吹管材不会造成管材局部加热，能够混合分布不均热量，达到壳体内部热量的均匀分布。
11.所述的一种塑料管材扩口冷热一体化装置，其还设有恒温箱，所述的恒温箱的进口与抽风机的出口通过热气输送管道相连，恒温箱出口和扩口模具内腔通过热气输送管道连通。使用抽风机抽出多余的热量进行扩口模具和管材内壁的加热，能够加快管材内外壁均衡加热。
12.所述的一种塑料管材扩口冷热一体化装置，其壳体塑料管材进入的端面设置有可拆卸环形端盖，端盖内圈设有耐高温的软质胶圈，其内径与所扩口的塑料管材外径相适应。易于维护，同时保证壳体内的热量不散失。
13.所述的一种塑料管材扩口冷热一体化装置，其自动控制机构内还设有冷热交换器，所述的加热单元，热电偶，抽风机，风机，恒温烘箱都与自动控制机构相连。通过自动控
制来精准调控壳体内的温度和能量分布。
14.所述的一种塑料管材扩口冷热一体化装置，其包括风机，进风接头连与风机出口的一端连接，风机出口的另一端通过管路与自动控制机构相连。
15.所述的一种塑料管材扩口冷热一体化装置，其进风接头沿扩张后的扩口模具切线方向设置。冷却风不直接直吹管材，不易造成局部冷却，从而形成整体管材的逐渐冷却，有利于降低管材的内应力，提高管材的性能。
16.所述的一种塑料管材扩口冷热一体化装置，其出风接头处设有三通阀门，三通阀门的接头通过管路与自动控制机构相连。三通阀门通过自动控制机构控制，精准排出高温热气。
17.所述的一种塑料管材扩口冷热一体化装置，其壳体内设有平行于壳体轴线的储风筒，储风筒两端封闭，储风筒侧壁与进风接头相连通，储风筒侧壁上设有进风口。储风筒的结构可以使冷却风更加均匀的进行冷却。
18.所述的一种塑料管材扩口冷热一体化装置，其壳体内设有可套于扩口模具外的储风筒，储风筒由内外两个同心圆环构成，圆环两端封闭，形成密封空腔，与扩口模具同心，储风筒外壁与进风接头相连通，储风筒内壁设有进风口。储风筒的结构可以使冷却风更加均匀的进行冷却。
19.所述的一种塑料管材扩口冷热一体化装置，其进风接头、出风接头沿壳体圆周均匀布置，进风接头沿壳体轴向至少设置为两个。
20.所述的一种塑料管材扩口冷热一体化装置，其进风接头、出风接头沿壳体圆周均匀布置，进风接头沿壳体轴向至少设置为两个。
21.有益效果：
22.由于壳体加热单元为多组加热单元单独控制进行加热，根据热气上升的原理，设置温度为上低下高，最终达到上下温度一致，使得壳体内加热均匀；设置风机可以加快壳体内部热气的循环，进一步调节壳体内的热量分布，同时也可快速使加热箱内的温度达到均衡；设置抽风机和恒温箱，抽风机抽走多余的热量，快速稳定壳体内的温度的作用，通过恒温箱来对多余的热量进行升温并使用此热量来加热扩口模具和管材的内壁，使得管材内外壁同时加热，提高了加热效率，也就提高了生产的效率。本发明对加热冷却装置通过增设挡板和密封板形成了封闭冷却，避免了能量的损失，减少损耗，提高了冷却效率；储风筒和偏心设置的风机不直接直吹管材，不会造成局部冷却，形成整体管材逐渐冷却，有利于降低管材的内应力，提高管材的性能；另一方面本发明的冷却装置用采用了自动控制机构，提高了冷却的准确性和冷却的均匀性，保证管材产品质量，和已有技术相比，实现了采用一种风冷的方式冷却就能达到生产的需要。
附图说明
23.图1为实施例1一种管材扩口加热装置的剖视图
24.图2为实施例1一种管材扩口加热装置的左视图
25.图3为实施例6一种塑料管材扩口冷却装置的剖视图
26.图4为实施例6一种塑料管材扩口冷却装置的左视图
27.图5为实施例7一种塑料管材扩口冷却装置的剖视图
28.图6为实施例7一种塑料管材扩口冷却装置a-a剖视图
29.图7为实施例8一种塑料管材扩口冷却装置的剖视图
30.图8为实施例8一种塑料管材扩口冷却装置b-b剖视图
31.图9为一种塑料管材扩口冷热一体化装置总装配图的示意图
32.图10为一种塑料管材扩口冷热一体化装置总装配图的左视图
33.图中，1为扩口模具、2加热单元、3导线、4壳体、5热气输送管道、6热电偶、7恒温箱、8为自动控制机构、9气嘴、12信号传输线、18为挡板、19为密封板、16为进风接头、17为出风接头、14为阀门、20为管路、15为风机、21为储风筒、211为储风筒外壁、212为储风筒内壁、25为进风口。
具体实施方式
34.实施例1，参照附图1-2所示：一种塑料管材扩口电气加热装置，包括壳体4，所述壳体4为一圆柱形壳体，壳体内沿轴向设有四组加热单元2，加热单元2通过导线3与自动控制机构8中相对应的控制模块连通，每组加热单元对应的位置设置有热电偶6通过信号传输线12将本组加热单元的温度传输到自动控制机构8中相对应的控制系统，每组加热单元单独控制分区进行加热，壳体4外圆柱面上设有气嘴9，通过热气输送管道5与扩口模具1内腔连通，热气输送管道上设置有抽风机，加热装置工作时，塑料管材需要扩口的部分输送到壳体4后，壳体4内加热单元2开始加热，当温度达到设定的温度时，由于冲温现象使得壳体内的温度继续快速升高，此时热气输送管道5上的抽风机开始工作，将加热箱内的热空气输送到扩口模具1内腔对扩口模具1同时进行加热，当壳体4内温度达到设定温度后，加热单元2停止加热，扩口模具1开始进行扩口工序。
35.实施2，与实施例1不同的是：所述的壳体4中的加热单元2为沿圆周方向垂直设置有八组均匀分布的加热单元2。
36.实施例3，与实施例2不同的是：所述的壳体4外壳体上沿圆柱面切线方向设置有风机与壳体4内相通，壳体4加热时打开风机，使壳体4内气体沿圆周方向旋转，促进壳体4内各处温度均匀一致。
37.实施例4，与实施例3不同的是：所述的连接壳体4和扩口模具1之间设置有恒温烘箱7，热气输送管道5先将壳体4和恒温烘箱7连通，之后另一端热气输送管道5将恒温烘箱7和扩口模具1内腔连通。工作时，塑料管材需要扩口的部分输送到加热箱后，壳体4内加热单元2开始加热，当温度达到设定的温度时，由于冲温现象使得壳体4内的温度继续快速升高，此时热气输送管道5上的抽风机开始工作，将加热箱内的热空气输送到恒温烘箱7，通过恒温烘箱7将温度稳定在设定温度后输送到扩口模具1内腔对扩口模具1同时进行加热，当壳体4内温度达到设定温度后，加热单元2停止加热，扩口模具1开始进行扩口工序。
38.实施例5，与实施例4不同的是：所述的壳体4塑料管材进入的端面设置有可拆卸环形端盖，端盖内圈设有耐高温的软质胶圈，其内径与所扩口的塑料管材外径相适应，当塑料管材需要扩口的部分输送到加热箱后可起到封闭壳体，减少热量损失。
39.实施例6，参照附图3-4所示，与实施例5不同的是：一种塑料管材扩口冷却装置包括一圆筒形壳体4和自动控制机构8，壳体4一端设有挡板18，壳体4的另一端设有密封板19，密封板19上设有供扩口模具1穿过的通孔，壳体4侧壁上设有进风接头16和出风接头17，进
风接头16设置为偏心，避免冷风直接吹至扩口模具1部位，便于冷风在壳体4内形成循环流，进风接头16、出风接头17通过管路20与上述自动控制机构8相连通；通过自动控制机构8内的自动控制系统控制风机15，使冷却风通过管路20进入进风接头16，然后吹至壳体4腔内，对管材扩口模具1的扩口部位进行均匀冷却；通过自动控制机构8内的自动控制系统控制出风接头17连接的阀门14，将壳体4内逐渐变热的热风通过管路20抽至冷热交换器，经过冷热交换器对热风进行制冷，在自动控制机构8中冷热交替，依次循环。
40.实施例7，参照附图5-6所示，与实施例6不同的是：为了进一步提高冷却的均匀效果，实施例2与实施例1的不同之处在于：壳体4内设置了储风筒21，储风筒21两段封闭，储风筒21的侧壁与进风接头16相连，储风筒21的侧壁设有进风口25；通过自动控制机构8内的自动控制系统控制风机15，使冷风通过管路20进入进风接头16至储风筒21内，然后冷风通过储风筒21外壁上的进风口25，进入管材扩口模具1的扩口部位进行冷却；通过自动控制机构8内的自动控制系统控制出风接头17连接的阀门14，将壳体4内逐渐变热的热风通过管路20抽至冷热交换器，经过冷热交换器对热风进行制冷，在自动控制机构8中冷热交替，依次循环。
41.实施例8，参照附图7-8所示，与实施例7不同的是：为了进一步提高冷却的均匀效果，实施例3与实施例1的不同之处在于：壳体4内设置了储风筒21，储风筒21设置于扩口模具1外，储风筒21由内外两个同心圆环构成，圆环两端封闭，与扩口模具1同心，储风筒外壁211与进风接头16相连通，储风外壁212与进风接头16连接，储风筒内壁212设有进风口25；通过自动控制机构8内的控制系统控制风机15，使冷风通过管路20进入进风接头16至储风筒8内，然后冷风通过储风筒内壁212上的进风口25，进入管材扩口模具1的扩口部位进行冷却；通过自动控制机构8内的自动控制系统控制出风接头17连接的阀门14，将壳体4内逐渐变热的热风通过管路20抽至冷热交换器，经过冷热交换器对热风进行制冷，在自动控制机构8中冷热交替，依次循环。
42.工作原理
43.管材需要扩口的部分输送到壳体后，壳体内加热单元开始加热，当温度达到设定的温度时，由于冲温现象使得壳体内的温度继续快速升高，此时热气输送管道上的抽风机开始工作，将加热箱内的热空气输送到恒温箱后再次输入扩口模具内腔对扩口模具和管材内壁同时进行加热，当壳体内温度达到设定温度后，加热单元停止加热，扩口模具开始进行扩口工序，扩口完成后，自动控制机构内的自动控制系统控制风机，使冷却风通过管路进入进风接头，然后吹至壳体内，使壳体内的高温热风循环从三通阀门精准排出高温热气，当达到一定温度时，自动控制机构控制三通阀门连接到冷热交换器，进行热交换后的冷却风继续吹入储风筒然后均匀的进入壳体，对管材扩口模具的扩口部位进行循环均匀冷却，直至扩口部位冷却至常温，完成整个扩口程序。
44.以上描述的实施方式只能说明本发明的基本原理、主要特征构思和优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制。本发明还会有各种外形的变化和组合方式的改进，凡是在此技术上所做的变化和改进均落入本发明保护的范围内。

技术特征：
1.一种塑料管材扩口冷热一体化装置，包括壳体，加热单元，热电偶，抽风机，所述壳体为一圆筒形壳体，壳体内沿轴向设有若干均布加热单元，其特征在于:每组加热单元对应的位置设置有热电偶，每组加热单元单独控制分区进行加热，壳体外圆柱面上设有均布的气嘴、进风接头和出风接头，所述气嘴通过热气输送管道连接抽风机，通过热气输送管道与扩口模具内腔连通，所述的进风接头为偏心设置，进风接头和出风接头成组设置，进风接头、出风接头通过管路与上述自动控制机构相连通。2.根据权利要求1所述的一种塑料管材扩口冷热一体化装置，其特征在于：壳体内沿轴向设有至少四组加热单元，每组加热单元单独控制分区进行加热。3.根据权利要求2所述的一种塑料管材扩口冷热一体化装置，其特征在于壳体的外壳体上设有风机，风机沿扩口模具的切线方向设置或与扩口模具切线平行的方向设置。4.根据权利要求3所述的一种塑料管材扩口冷热一体化装置，其特征在于还设有恒温箱，所述的恒温箱的进口与抽风机的出口通过热气输送管道相连，恒温箱出口和扩口模具内腔通过热气输送管道连通。5.根据权利要求4所述的一种塑料管材扩口冷热一体化装置，其特征在于壳体塑料管材进入的端面设置有可拆卸环形端盖，端盖内圈设有耐高温的软质胶圈，其内径与所扩口的塑料管材外径相适应。6.如权利要求5所述的一种塑料管材扩口冷热一体化装置，其特征在于：自动控制机构内还设有冷热交换器，所述的加热单元，热电偶，抽风机，风机，恒温烘箱，冷热交换器都与自动控制机构相连。7.如权利要求6所述的一种塑料管材扩口冷热一体化装置，其特征在于：包括风机，进风接头连与风机出口的一端连接，风机出口的另一端通过管路与自动控制机构相连。8.如权利要求7所述的一种塑料管材扩口冷热一体化装置，其特征在于：进风接头沿扩张后的扩口模具切线方向设置。9.如权利要求8所述的一种塑料管材扩口冷热一体化装置，其特征在于：出风接头处设有三通阀门，三通阀门的接头通过管路与自动控制机构相连。10.如权利要求9所述的一种塑料管材扩口冷热一体化装置，其特征在于：壳体内设有平行于壳体轴线的储风筒，储风筒两端封闭，储风筒侧壁与进风接头相连通，储风筒侧壁上设有进风口。11.如权利要求9所述的一种塑料管材扩口冷热一体化装置，其特征在于：壳体内设有可套于扩口模具外的储风筒，储风筒由内外两个同心圆环构成，圆环两端封闭，形成密封空腔，与扩口模具同心，储风筒外壁与进风接头相连通，储风筒内壁设有进风口。12.如权利要求10所述的一种塑料管材扩口冷热一体化装置，其特征在于：进风接头、出风接头沿壳体圆周均匀布置，进风接头沿壳体轴向至少设置为两个。13.如权利要求11所述的一种塑料管材扩口冷热一体化装置，其特征在于：进风接头、出风接头沿壳体圆周均匀布置，进风接头沿壳体轴向至少设置为两个。

技术总结
一种塑料管材扩口冷热一体化装置，包括壳体，加热单元，热电偶，抽风机，所述壳体为一圆筒形壳体，壳体内沿轴向设有若干均布加热单元，每组加热单元对应的位置设置有热电偶，每组加热单元单独控制分区进行加热，壳体外圆柱面上设有均布的气嘴、进风接头和出风接头，所述气嘴通过热气输送管道连接抽风机，通过热气输送管道与扩口模具内腔连通，所述的进风接头为偏心设置，进风接头和出风接头成组设置。本发明提高了冷却的准确性和冷却的均匀性，保证管材产品质量，实现了采用一种风冷的方式冷却就能达到生产的需要。就能达到生产的需要。就能达到生产的需要。


技术研发人员：宋晓玲 黄东 兰明 严格 蒋琨 方锐栋 徐涛 朱财 赵中华 姚琼 叶德海
受保护的技术使用者：新疆天创科技有限责任公司
技术研发日：2022.11.17
技术公布日：2023/9/23