塑料波纹管设备冷却系统论文和设计-张泽奎

全文摘要

本实用新型公开了塑料波纹管设备冷却系统，塑料波纹管设备冷却系统包括：设置于成型模块的成型模块冷却装置、设置于定径套的定径套冷却装置，定径套冷却装置包括:设有水道和风道的主管道组件，主管道组件沿轴向贯穿定径套的内腔，定径套的周壁内设有定径套冷却水道，定径套冷却水道与主管道组件之间连接有多个定径套分水管组，主管道组件的末端设置有连通风道的多个出风口；成型模块冷却装置包括成型模块水冷装置和成型模块风冷装置。定径套冷却装置、成型模块冷却装置对波纹管的内壁及外壁进行冷却，使波纹管内外壁的快速冷却，波纹管二次风冷装置对塑料波纹管进一步冷却，使塑料波纹管快速降温，便于后续的切割，提高生产塑料波纹管的效率。

主设计要求

1.塑料波纹管设备冷却系统，所述塑料波纹管设备包括塑料波纹管成型装置，所述成型装置包括定径套和若干成型模块，所述塑料波纹管设备冷却系统包括：设置于所述成型模块的成型模块冷却装置、设置于所述定径套的定径套冷却装置，其特征在于，所述定径套冷却装置包括:设有水道和风道的主管道组件，所述主管道组件沿轴向贯穿所述定径套的内腔，所述定径套的周壁内设有定径套冷却水道，所述定径套冷却水道与所述主管道组件之间连接有多个定径套分水管组，所述主管道组件的末端设置有连通所述风道的多个出风口；所述成型模块冷却装置包括成型模块水冷装置和成型模块风冷装置；所述成型模块水冷装置包括：设置于所述成型模块内的模块冷却水道和与所述成型模块同步转动的随动水管组，所述模块冷却水道与所述随动水管组通过模块分水管组连通；所述成型模块风冷装置包括设置于所述成型装置的合模成型区出料端的成型区风机组。

设计方案

1.塑料波纹管设备冷却系统，所述塑料波纹管设备包括塑料波纹管成型装置，所述成型装置包括定径套和若干成型模块，所述塑料波纹管设备冷却系统包括：设置于所述成型模块的成型模块冷却装置、设置于所述定径套的定径套冷却装置，其特征在于，

所述定径套冷却装置包括:设有水道和风道的主管道组件，所述主管道组件沿轴向贯穿所述定径套的内腔，所述定径套的周壁内设有定径套冷却水道，所述定径套冷却水道与所述主管道组件之间连接有多个定径套分水管组，所述主管道组件的末端设置有连通所述风道的多个出风口；

所述成型模块冷却装置包括成型模块水冷装置和成型模块风冷装置；所述成型模块水冷装置包括：设置于所述成型模块内的模块冷却水道和与所述成型模块同步转动的随动水管组，所述模块冷却水道与所述随动水管组通过模块分水管组连通；所述成型模块风冷装置包括设置于所述成型装置的合模成型区出料端的成型区风机组。

2.如权利要求1所述的塑料波纹管设备冷却系统，其特征在于，所述主管道组件设置有多层直径不同的管道，相邻所述管道间的间隙形成所述水道，所述主管道组件最内层管道的内腔形成所述风道。

3.如权利要求1所述的塑料波纹管设备冷却系统，其特征在于，所述定径套分水管组包括向所述定径套冷却水道进水的多根定径套进水管和从所述定径套冷却水道出水的多根定径套出水管。

4.如权利要求1所述的塑料波纹管设备冷却系统，其特征在于，所述定径套包括固定设置的内套和外套，所述内套的外周面设有螺旋形沟槽，所述螺旋形沟槽和所述外套内周面围成所述定径套冷却水道。

5.如权利要求1所述的塑料波纹管设备冷却系统，其特征在于，所述模块分水管组包括进入所述模块冷却水道的模块进水管和从所述模块冷却水道流出的模块出水管。

6.如权利要求5所述的塑料波纹管设备冷却系统，其特征在于，所述随动水管组包括随动总进水管和随动总回水管，所述随动总进水管连通所述多根所述模块进水管，所述随动总回水管连通多根所述模块出水管。

7.如权利要求1所述的塑料波纹管设备冷却系统，其特征在于，所述成型区风机组包括设置于所述成型装置的合模成型区出料端上部的成型区上风机和设置于所述成型装置的合模成型区出料端下部的成型区下风机，所述成型区上风机和所述成型区下风机均吹向所述波纹管外壁。

8.如权利要求1所述的塑料波纹管设备冷却系统，其特征在于，所述塑料波纹管设备冷却系统还包括设置于所述成型装置下游的波纹管二次风冷装置，

所述波纹管二次风冷装置包括：用于所述波纹管穿过的风冷腔，所述风冷腔的上部设置有风冷腔上风机，所述风冷腔的下部设置有风冷腔下风机。

9.如权利要求8所述的塑料波纹管设备冷却系统，其特征在于，所述风冷腔下风机为向所述风冷腔内吹风的吹风机，所述风冷腔上风机为从所述风冷腔内向外抽风的抽风机。

10.如权利要求8所述的塑料波纹管设备冷却系统，其特征在于，所述风冷腔的两端分别设有波纹管进口、波纹管出口，所述波纹管进口、所述波纹管出口分别可拆式地固定设置有风量控制环，所述风量控制环的内孔与所述波纹管的外径之间留有间隙。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及制造塑料波纹管的设备，尤其涉及塑料波纹管设备的冷却系统。

背景技术

HDPE英文全称：“High Density Polyethylene”，中文名称为高密度聚乙烯，是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂，由HDPE为原材料制成的塑料管具有连接可靠、低温抗冲击性好、抗应力开裂性好、耐化学腐蚀性好、耐老化性能好、耐磨性好、韧性好、耐高压和使用寿命长等优点。HDPE塑料管和铸铁管和镀锌钢管等传统的管材相比，具有重量轻，耐腐蚀，水流阻力小，节约能源，安装简便迅速，造价较低等显著优势，受到了管道工程界的喜爱，并逐渐代替传统管材。

制造塑料波纹管的过程是：塑料原料先经过塑料挤出机加温进行塑化，并转变成熔融态，熔融态的塑料物料经过挤出机头(挤出机头设置有挤出机模体)，形成具有管材形状的管坯，管坯进入成型模具后形成为塑料波纹管制品，并经过有效冷却将形状和尺寸尚未确定的温度较高的塑料波纹管进行冷却定型，从而使塑料波纹管制品具有能维持住的特定形状和尺寸，这个过程即是塑料波纹管的冷却定径。而且对塑料波纹管进行冷却的效率高低决定了塑料波纹管生产设备的生产效率。

现在市场上运行的塑料波纹管生产设备，在对波纹管进行冷却时，主要有风冷却和水冷却两种形式。两种形式的冷却相对而言，风冷形式效果较差，特别在制造大直径的塑料波纹管时表现尤为明显。即便是制造较小直径的塑料波纹管，风冷的冷却形式也不适合高速化生产。相对而言，对波纹成型模块进行水冷的冷却方式效率较高。但目前的波纹成型模块的水冷方案，要么存在结构复杂，故障率高，导致频繁泄露冷却液的弊端，要么存在由于结构过于简单，冷却效率低下，无法进行高速化生产的弊端。

单独使用风冷或水冷的冷却方式对管材的冷却效率都有一定的局限性，尤其是对在线扩口管材的冷却效率太低，由于管材冷却不到位会导致管材变形而无法使用，就必须降低管材生产速度来保证管材充分冷却成型，这样就严重限制了管材生产速度的提升。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种塑料波纹管设备冷却系统，冷却效率高，结构简单可靠，提高生产塑料波纹管的效率。

为解决上述技术问题，本实用新型采取以下技术方案：

塑料波纹管设备冷却系统，所述塑料波纹管设备包括塑料波纹管成型装置，所述成型装置包括定径套和若干成型模块，所述塑料波纹管设备冷却系统包括：设置于所述成型模块的成型模块冷却装置、设置于所述定径套的定径套冷却装置，

优选的，所述主管道组件设置有多层直径不同的管道，相邻所述管道间的间隙形成所述水道，所述主管道组件最内层管道的内腔形成所述风道。

优选的，所述定径套分水管组包括向所述定径套冷却水道进水的多根定径套进水管和从所述定径套冷却水道出水的多根定径套出水管。

优选的，所述定径套包括固定设置的内套和外套，所述内套的外周面设有螺旋形沟槽，所述螺旋形沟槽和所述外套内周面围成所述定径套冷却水道。

优选的，所述模块分水管组包括进入所述模块冷却水道的模块进水管和从所述模块冷却水道流出的模块出水管。

优选的，所述随动水管组包括随动总进水管和随动总回水管，所述随动总进水管连通所述多根所述模块进水管，所述随动总回水管连通多根所述模块出水管。

优选的，所述成型区风机组包括设置于所述成型装置的合模成型区出料端上部的成型区上风机和设置于所述成型装置的合模成型区出料端下部的成型区下风机，所述成型区上风机和所述成型区下风机均吹向所述波纹管外壁。

优选的，所述塑料波纹管设备冷却系统还包括设置于所述成型装置下游的波纹管二次风冷装置，所述波纹管二次风冷装置包括：用于所述波纹管穿过的风冷腔，所述风冷腔的上部设置有风冷腔上风机，所述风冷腔的下部设置有风冷腔下风机。

优选的，所述风冷腔下风机为向所述风冷腔内吹风的吹风机，所述风冷腔上风机为从所述风冷腔内向外抽风的抽风机。

优选的，所述风冷腔的两端分别设有波纹管进口、波纹管出口，所述波纹管进口、所述波纹管出口分别可拆式地固定设置有风量控制环，所述风量控制环的内孔与所述波纹管的外径之间留有间隙。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

波纹管的管坯在成型装置内成型时，外层管坯成型时因凝结释放大量的热量，内层管坯成型时因凝结释放大量的热量，外层管坯的部分热量由成型模块内的水冷却装置内的循环水带走，内层管坯的部分热量定径套的水冷却装置内的循环水带走，同时主管道组件连通的出风口吹向波纹管的内壁的风带走部分热量，加速波纹管的冷却定型，从成型装置合模区出来的波纹管被设置在成型装置合模区出料位置的成型区风机组进一步吹风冷却。

定径套冷却装置、成型模块冷却装置对波纹管的内壁及外壁冷却是同时进行的，保证了管材内外壁的同时快速冷却。经过成型装置生产出来的塑料波纹管仍带有大量的热量，还需要进一步冷却，才能达到塑料波纹管所需的坚硬度，并且便于后续的加工。

波纹管二次风冷装置对塑料波纹管进一步冷却，使塑料波纹管快速降温，便于后续的管材切割，提高生产塑料波纹管的效率。

附图说明

图1是本实用新型塑料波纹管设备冷却系统的结构示意图；

图2是本实用新型图1中定径套冷却装置的结构示意图；

图3是图2中主管道组件的放大结构示意图；

图4是本实用新型成型模块冷却装置的结构示意图；

图5是本实用新型成型模块水冷装置的结构示意图；

图6是图1中二次风冷装置的结构示意图；

图中：1-成型装置，11-成型模块，12-成型模块冷却装置,121-成型模块水冷装置，1210-随动水管组，1210a-随动总进水管，1210b-随动总进水管，1211-模块进水管，1212-模块出水管，122-成型模块风冷装置，1220-成型区上风机，1221-成型区下风机，13-定径套，131-内套，132-外套，14-定径套冷却装置,140-主管道组件，1401-出风口，1402-风道，1403-水道，1404-储风管，141-定径套冷却水道，142-定径套进水管，143-定径套出水管，2-二次风冷装置，200-风冷腔，201-风冷腔上风机，202-风冷腔下风机，203-风量控制环，S-波纹管，δ-端部进风间隙。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本实用新型的目的、方案及功效，但并非作为本实用新型所附权利要求保护范围的限制。

结合图1对塑料波纹管的制造过程作简单叙述：塑料原料先经过塑料挤出机加温进行塑化，并转变成熔融态，熔融态的塑料物料经过挤出机头，挤出机头挤出两个具有管材形状的不同口径的管坯，大口径的管坯为管材的外壁，小口径的塑料管坯为管材的内壁，管坯进入波纹管成型装置1后，外层管坯通过压缩空气和真空共同作用，紧贴成型模块11的内腔成型，同时，内层管坯沿定径套13外周面拉伸并与外层管坯(此时的外层管坯已紧贴模块内腔)粘合，这样两层塑料粘合后，塑料波纹管达到了所需的坚硬度。

如图1所示的塑料波纹管设备冷却系统设置于塑料波纹管设备，塑料波纹管设备包括波纹管成型装置1，成型装置包括成型模块11和定径套13，波纹管设备冷却系统包括设置于成型模块11的成型模块冷却装置12、设置于定径套13的定径套冷却装置14。

如图2所示，定径套冷却装置14包括设有水道1403和风道1402的主管道组件140，主管道组件140固设在挤出机头的模体内并沿轴向贯穿定径套13的内腔，定径套13是由多节定径套单元组成，定径套13的周壁内设有定径套冷却水道141，具体地，定径套13包括固定设置的内套131和外套132，内套131的外周面设有螺旋形沟槽，螺旋形沟槽和外套132内周面围成定径套冷却水道141。定径套冷却水道141设有连通主管道组件140的多个定径套分水管组，主管道组件140的末端设置有连通风道的多个出风口1401。定径套分水管组包括向定径套冷却水道141进水的多根定径套进水管142和从定径套冷却水道141出水的多根定径套出水管143。

如图3所示，主管道组件140设置有多层直径不同的管道，相邻管道间间隙形成水道1403，主管道组件140最内层的内腔形成风道1402。本实施例中主管道组件140是由不同管径的不锈钢管、铝法兰和管接头组成，其中不同管径的不锈钢管套在一起，在管与管的夹缝内形成若干个水道(图3中管道内的实线箭头表示进水水道，虚线箭头表示回水水道)，每个水腔分别连通铝法兰后接入定径套上的定径套进水管142和定径套出水管143，外接水泵将水输送进主管道道组件140的进水水道，经定径套进水管142进入至定径套冷却水道141后，从定径套出水管143流回主管道道组件140的回水水道，最后的水排到外界，经处理后再回收利用。

如图2所示，主管道组件末端连接有暂时储气的储气管1404，储气管1404的周壁上设有多个环形排列出风口1401，出风口1401对向波纹管S的内壁表面。主管道组件140的最内层不锈钢管的内腔形成冷却的风道1402，风道1402内的风是由外界的风机提供的冷却风，冷风不断地进入风道1402经过主管道组件140末端的储气管1404将冷却风从出风口1401吹向脱离了定径套的波纹管的内壁，对波纹管S内壁进行风冷。

成型模块冷却装置12包括：成型模块水冷装置121和成型模块风冷装置122。如图1、图4和图5所示，成型模块水冷装置121包括：设置于成型模块11内的模块冷却水道和与成型模块11同步转动的随动水管组1210，模块冷却水道与随动水管组1210通过模块分水管组连通，模块分水管组包括进入模块冷却水道的多根模块进水管1211和从模块冷却水道流出的多根模块出水管1212。随动水管组1210包括随动总进水管1210a和随动总回水管1210b，随动总进水管1210a连通模块进水管1211，随动总回水管1210b连通模块出水管1212。成型装置生产波纹管时成型模块绕椭圆形的轨道旋转，而随动总水管组1210也是绕椭圆形的轨道和成型模块绕同步运动的。

成型模块水冷装置121冷却原理：外界进入的水进入随动总进水管1210a中，如图1、图4和图5所示，随动总进水管1210a水经其上的接头流进多根模块进水管1211，然后水流入成型模块11内的模块冷却水道，从成型模块11内的模块冷却水道流出的水经多根模块出水管1212和随动总回水管1210b的接头进入随动总回水管1210b中。随着水的流动达到带走成型装置内外层管坯成型时因凝结释放部分热量的目的。

如图1和图4所示，成型区风机组包括设置于成型装置1的合模成型区出料端上部的成型区上风机1220和设置于成型装置1的合模成型区出料端下部的成型区下风机1221，成型区上风机1220和成型区下风机1221均吹向波纹管外壁。当在线生产的波纹管到达成型装置合模区的出料端时，波纹管S不断地脱离成型模块，到达成型模块风冷装置122的位置，此时，成型区上风机1220及成型区下风机1221不断地将冷风吹波纹管S的外壁，进一步对波纹管S的外壁进行冷却。

如图1和图6共同所示，塑料波纹管设备冷却系统还包括设置于成型装置1下游的波纹管二次风冷装置2，波纹管二次风冷装置2包括：用于波纹管S穿过的风冷腔200，风冷腔200的上部设置有风冷腔上风机201，风冷腔200的下部设置有风冷腔下风机202。风冷腔下风机202为向风冷腔200内吹风的吹风机，风冷腔上风机201为从风冷腔200内向外抽风的抽风机。如图6所示，风冷腔的两端分别设有波纹管进口、波纹管出口，所述波纹管进口、所述波纹管出口分别可拆式地固定设置有风量控制环203，风量控制环203的内孔与波纹管S的外径之间留有间隙。

本实施例中，风冷腔下风机202设置有两台，风冷腔上风机201设置有三台。风冷腔200除了其两端的波纹管进口、波纹管出口、风冷腔上风机201和风冷腔下风机202的通风口之外的其余部位均为密闭结构。如图6所示，本实施例中风量控制环203设置为圆环状，圆环内径为D，而波纹管外径为d，风量控制环203的内径与波纹管的外壁之间的间隙为端部进风间隙δ＝(ΦD-Φd)\/2，端部进风间隙δ是定值。若生产不同规格的波纹管则需要更换不同尺寸的风量控制环203，以确保端部进风间隙δ不变，从而来控制风冷腔上风机201抽风时在风冷腔两端产生的风道的风速，便于严格控制了波纹管S通过风冷腔的速度进而确保双壁波纹被快速冷却，准确控制了管材的生产速度。

风冷腔200的下部的风冷腔下风机202对波纹管进行吹风冷却，风冷腔上风机201通过对风冷腔200内的热空气进行排风，排走风冷腔200内的热量(因管材热量的散发，风冷腔200内形成了热空气)，由于热空气的上升原理，风冷腔上风机201可以将管材散发的热量不断地排出风冷腔200。其中，三台风冷腔上风机201排走的风量等于两台风冷腔下风机202吹出的风量加风冷腔200两端进入的风量，三者达到动态平衡，形成空气的不断流动，进而不断地对波纹管进行冷却。

波纹管的管坯在成型装置1内成型时，外层管坯成型时因凝结释放大量的热量，内层管坯成型时因凝结释放大量的热量，外层管坯的部分热量由成型模块内的水冷却装置121内的循环水带走，内层管坯的部分热量被定径套的定径套冷却水道141内的水带走，同时主管道组件连通的出风口吹向波纹管的内壁的风带走部分热量，加速波纹管的冷却定型。也就是说，定径套冷却装置14、成型模块冷却装置12对波纹管的内壁及外壁冷却是同时进行的，保证了管材内外壁的同时快速冷却。

经过成型装置1生产出来的塑料波纹管仍带有大量的热量，还需要进一步冷却，才能达到塑料波纹管所需的坚硬度，并且便于后续的加工。

波纹管二次风冷装置2对塑料波纹管进一步冷却，使塑料波纹管快速降温，便于后续的塑料波纹管切割，提高生产塑料波纹管的效率。

本实用新型不局限于上述实施例，一切基于本实用新型的构思、原理、结构和方法，所做出的种种改进，都在本实用新型的保护范围之内。

设计图

塑料波纹管设备冷却系统论文和设计

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