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110×
75
110
110160×
160
7）斜三通公称直径D（公制）mm50×
8）瓶径三通
公称直径D（公制）mmD1×
D2
75
9）立体四通公称直径D（公制）mm110×
10）伸缩节公称直径D（公制）mm50、75、110、160、200
管箍伸缩节
11）立管检查口公称直径D（公制）mm50、75、110、160、200、250
12）P型存水弯
S型存水弯
公称直径D（公制）mm50、75、110
1.2文献综述
关键字：
PVC排水管塑料挤出机注射机生产设备管件
摘要：
介绍了PVC管道的发展前景，及国内外PVC排水管的生产现状。
并且简要说明了排水管道、管件的种类及优点
，还阐述了生产PVC排水管道、管件的设备及方法。
前言：
塑料管在国外广泛应用于城市供排水、建筑给排水、热水供应、供热采暖等领域。
2010年，全国新建、改建、扩建工程中，建筑排水管道80%采用塑料管，建筑雨水排水管70%采用塑料管，城市排水管道的塑料管使用达到30%。
预计到2015年，全国新建住宅内的排水管85%采用塑料管。
随着国家对环境保护的日益重视，未来5年内国家将在排水管网建设方面投入巨资，这意味着塑料埋地排水管的发展市场空间加大。
正文：
1、pvc管道国内外生产情况
目前，各种塑料管道生产企业近2000家，生产线已达3000多条，生产能力初步估计达350万吨，生产量为150万吨以上，占全国各类管道应用量的50%以上。
在塑料管道中，PVC的份额为70%，PE占25%，PP－R占4%，其它占1%。
尽管国内生产厂家2000多家，年产能力在1万吨的仅有70多家，年产3万吨以上的企业为20多家，10万吨级的企业也有10家左右。
整体而言，国内小口径、低附加值的管道企业多，大口径、高技术含量的企业少。
国内部分生产厂家的产能分别是：
华亚塑胶：
10万吨、河北宝硕：
8万吨、国风集团：
8万吨、中材管道：
6.5万吨、浙江永高：
4.5万吨、福建亚通：
4万吨、湖北凯乐：
4万吨、广东顾地：
3万吨、沈阳久利：
3万吨。
1998－2003年PVC管道的产量。
[2]
2、PVC排水管道概况
建筑排水用硬氯乙烯管材简称为UPVC排水管材或PVC-U排水管，是以PVC树脂为主要原料，加入适量填充料，及适宜的助剂。
如稳定剂、改性剂、润滑剂等，经挤出机挤出成型而成。
PVC排水管是给排水工程中用量最大的一种塑料管材，PVC排水管的口径主要有50,75,110,160,200,250,315,400，弯曲强度高，弯曲模量大，具有较高的抵抗外部荷载的能力。
PVC排水管材具有以下特征：
（1）耐化学腐蚀性好；
（2）具有自熄性和阻燃性；
（3）耐老化性好，同在-15℃-60℃之间使用30-50年；
（4）电性能良好，体积电阻1~3×
1015Ω/cm3，击穿电压高达23~28Kv/mm；
（5）内壁光滑、内壁表面张力小，很难形成水垢，流体输送能力比铸铁管高43.7%；
（6）比钢管、铁管轻、很容易扩口、粘接、弯曲，安装工作量公为钢管的1/2；
（7）UPVC管的韧性低，线膨胀系数大，使用温度范围窄。
PVC排水管种类包括硬聚氯乙烯平壁管、硬聚氯乙烯双壁波纹管、硬聚氯乙烯加筋管、.芯层发泡硬聚氯乙烯（PVC-U）管、硬聚氯乙烯（PVC-U）消音管
如：
硬聚氯乙烯（PVC-U）平壁管
特点:
1）较高的抗内压能力2）内壁光滑3）环刚度较高4）承插式连接，橡胶圈密封，便于安装和维修5）由于管壁为实壁结构，同样等级的环刚度，其材料用量最高
分类:
1）按管径常用7种规格，分别为：
del160、200、250、315、400、500、630?
管的标准长度4000、6000mm?
2）采用胶贴剂粘结和橡胶圈接口[11]
3、PVC排水管生产线的工艺流程
生产流程原料+助剂配制→混合→输送上料→强制喂料→锥型双螺杆挤出机→挤出模具→定径套→喷淋真空定型箱→浸泡冷却水箱→油墨印字机→履带牵引机→抬刀切割机→管材堆放架→成品检测包装
1）挤出成型工艺原理
料自料斗进入料筒，在螺杆旋转作用下，通过料筒内壁和螺杆表面摩擦剪切作用向前输送到加料段，在此松散固体向前输送同时被压实；
在压缩段，螺槽深度变浅，进一步压实，同时在料筒外加热和螺杆与料筒内壁摩擦剪切作用，料温升高开始熔融，压缩段结束；
均化段使物料均匀，定温、定量、定压挤出熔体，到机头后成型，经定型得到制品。
[10]
2）挤出成型设备
1、主机
挤出系统：
由螺杆与料筒组成，是挤出机关键部分。
其作用是塑化物料，定量、定压、定温挤出熔体
传动系统：
驱动螺杆，提高所需的纽矩和转矩
加热和冷却系统：
保证塑料和挤出系统在成型过程中温度达工艺要求
2、辅机
由机头、定型装置、冷却装置、牵引装置、卷取装置、切割组成
3、控制系统
由电器、仪表和执行机构组成
作用：
控制主、辅机电动机、以满足所需转速和功率；
控制主辅机温度、压力、流量，保证制品质量；
实现挤出机组的自动控制，保证主、辅机协调运行。
3）PVC管材生产线设备功能
（1）原料混合：
是将PVC稳定剂、增塑剂、抗氧化剂等其它辅料，按比例、工艺先后加入高速混合机内，经物料与机械自摩擦使物料升温至设定工艺温度，然后经冷混机将物料降至40-50度；
这样就可以加入到挤出机的料斗。
（2）挤出机部分：
本机装有定量加料装置，使挤出量与加料量能够匹配，确保制品稳定挤出。
由于锥形螺杆的特点，加料段具有较大的直径，对物料的传热面积和剪切速度比较大，有利于物料的塑化，计量段螺杆直径小，减少了传热面积和对熔体的剪切速度，使熔体能在较低的温度下挤出。
螺杆在机筒内旋转时，将PVC混合料塑化后推向机头，从而达到压实、熔融、混炼均化；
并实现排气、脱水之目的。
加料装置及螺杆驱动装置采用变频调速，可实现同步调速
（3）挤出模头部分：
经压实、熔融、混炼均化的PVC，有后续物料经螺杆推向模头，挤出模头是管材成型的关建部件。
（4）真空定型水箱：
用于管材的定型、冷却,真空定型水箱上装有供定型和冷却的真空系统和水循环系统，不锈钢箱体，循环水喷淋冷却,真空定型水箱上装有前后移动装置和左右、高低调节手动装置。
（5）牵引机：
用于连续、自动地将已冷却变硬的管材从机头处引出来，变频调速。
（6）切割机：
由行程开关根据要求长度控制后，进行自动切割，并延时翻架，实行流水生产,
切割机以定长工开关信号为指令，完成切割全过程，在切割过程中与管材运行保持同步，切割过程由电动和气动驱动完成,切割机设有吸尘装置，将切割产生的碎屑及时吸出，并回收。
（7）翻料架：
翻料动作由气缸通过气路控制来实现，翻料架设有一个限位装置，当切割锯切断管材后，管材继续输送，经延时后，气缸进入工作，实现翻料动作，达到卸料目的。
卸料后经延时数秒自动复位，等待下一循环。
[8][9]
4.PVC排水管件概况
PVC排水管件主要有：
管箍度弯头、45度弯头、顺水三通（TY三通）、45度斜三通（Y三通）、瓶口三通、P型及S型返水湾、变径（偏心、同心）、伸缩节、平面四通、立体四通、立管检查口等等。
还有一些柔性连接（锁扣连接）的管件：
柔性三通，柔性立体四通，柔性平面四通、柔性立管检查口等等。
如，管箍、90°
弯头、立管检查口公称直径D（公制）mm50、75、110、160、200、250
5、PVC排水管工艺流程：
粒状热塑性塑料→〗→加料塑化
〗
注射机料筒清洗→』→加料→塑化』
→注射充模→保压→凝封→退柱塞或螺杆→冷却固化→脱模→后处理→注射制品
1）注塑原理
因加工物料而异。
热塑性塑料的注射成型包括加料、塑化、注射、保压、冷却、脱模等过程。
热固性塑料和橡胶的成型也包括同样过程，但料筒温度较热塑性塑料的低,注射压力却较高，模具是加热的,物料注射完毕在模具中需经固化或硫化过程，然后趁热脱膜。
2）注射工艺设备：
注射成型机
由注射装置、合模装置和注塑模具三部分组成。
注射装置
注塑机的主要部分。
将塑料加热塑化成流动状态，加压注射入模具。
注射方式有柱塞式、预塑化式和往复螺杆式。
合模装置
用以闭合模具的定模和动模，并实现模具开闭动作及顶出成品。
注塑模具
它由浇注系统、成型零件和结构零件所组成。
①浇注系统是指自注射机喷嘴到型腔的塑料流动通道；
②成型零件是指构成模具型腔的零件，由阴模、阳膜组成；
③结构零件，包括导向、脱膜、抽芯、分型等各种零件。
模具分为定模和动模两大部分，分别固定于合模装置之定板和动板上，动模随动板移动而完成开闭动作。
模具根据需要可加热或冷却。
结语：
目前中国正处于起步阶段，PVC管道由于有优越的性能，具有广阔的前景，发展潜力巨大。
参考文献：
主要来自中国期刊网
1.3设计任务的依据或项目来源
目前，各种塑料管道生产企业近2000家，生产线已达3000多条，生产能力初步估计达350万吨，生产量为150万吨以上，占全国各类管道应用量的50%以上。
1.4设计范围、装置组成及建设规模
A．产量说明
在PVC管道生产方面，国内外厂家生产管道产量最大在10万吨左右，其中PVC排水管就占据50%。
（一般情况下，管道与管件的比例在5:
1-8:
1）依据以上生产现状，本厂决定生产8万吨的管道，4万吨PVC排水管，7500吨的PVC排水管件。
其中各种管件的生产量如下：
弯头1500吨，外接1000吨，三通1500吨，S弯500吨，P型弯300吨，清扫口700吨，地漏500吨，透气帽500吨，四通500吨，立管检查口300吨，伸缩节200吨
B．主要设备
主要设备
作用
说明
高速混合机
将pvc树脂和添加剂混合在一起
温度在110-120·
c
注塑机
注射生产
长径比为24∕1的矩形螺棱通用螺杆
模具
提供产品形貌
应抛光及镀铬避免HCI气体腐蚀，
1.5PVC排水管材管件配方：
[12][4]
1.主稳定剂可选用三盐基性硫酸铅和二盐基性亚磷酸铅,。
这两种无机全属盐类稳定剂的热稳定效率高、分散性能好、价格低。
在pvc物料加工温度下,这两种主稳定剂具有与pvc树脂不相熔融的特性,因而其配比量必须保证pvc物料具有一定热稳定程度,切忌过量,以免影响轻质碳酸钙&
填充量,增大产品成木。
这两种主稳定剂的搭配比例一般为3:
2,总量为5份左右。
配方巾,同时应加入3-4份环氧大豆油,以便与主稳定剂产生协同效应。
2.润滑剂在加工过程中，润滑剂分早期作用和后期作用。
早期为外润滑作用,后期为内润滑作用。
在早期,润滑剂能促进树脂粒子之间、树脂粒子与加工机械表面之间的滑动,减少摩擦生热,推
迟pvc物料熔化进程,从单螺杆注塑机塑化能力低出发,外润滑剂用量不宜大,以免影响pvc物料塑化。
在后期,pvc物料呈均匀流动状态,粘度增大,弹性加强,润滑剂则能削弱粘度,减少摩擦
热,改善加工性能。
综合分析润滑剂在pvc物料塑化过程中两个时期的不同作用可知,要控制pvc物料的熔化速率,就必须正确选择润滑剂,并使内润滑作用、外润滑作用处于平衡状态。
为此,可选用硬醋酸钙、硬酮酸作内润滑剂,石蜡作外润滑剂,通过三者有机组合,从而有效地控制pvc物料的熔化速率。
一般配比为:
硬醋酸钙1-1.5份硬醋酸0.1-0.3份
石蜡0.4-0.6份
3.改性剂对pvc物料起改性作用的改性剂种类较多,但从价格和对pvc树脂的分散性、相容性看,CPE效果最佳。
当选用含氯量36%的CPE时,其用量以6-8份为宜。
由于CPE玻璃化温度比pvc树脂低,
管件产品的维卡软化点会随CPE份量增加而下降,
所以6-8份CPE可使其软化点下降1度左右。
4.加工助剂加工助剂可选用环氧大豆油和ACR。
前者掺加量增大会影响管件的拉伸强度,后者则能既不降低pvc树脂熔体粘度,又改善加工性能,赋予制品表面光泽,但是掺加过量ACR会增加成木,且使pvc管件变脆,因此,一般掺加量应控制在：
环氧大豆油2-2.4份ACR2份
5.填充剂一般采用经表面活性处理的轻质碳酸钙,这种填充剂既可降低pvc管件成木,又能促进pvc物料塑化,减少管件收缩率。
轻质碳酸钙用量大小会影响螺杆塑化压力,因而其掺加量应适当控制。
当上述三盐基性硫酸铅和二盐基性亚磷酸铅用量恰当时,轻质碳酸钙用量一般为6-8份
2．生产方案和生产流程确定
生产硬质PVC排水管一般采用两次塑化造粒的粒料注射工艺,但其生产能力因受造粒工序之造粒能力制约,以致生产效率不高。
而采用粉料注射工艺生产硬质PVC排水管件,其质量可以和粒料注射工艺生产的PVC管件比美,其原料可全部立足于国产材料,生产效率较高,具有更多优越性。
因为粉料工艺生产硬质PVC排水管件优越，且原料国产，所以采用此种生产方法。
3．生产流程简述
在我国一般采用粉料注射工艺生产pvc排水管件，生产效率较高,具有更多优越性。
粉料注射工艺流程如下：
原料破碎（破碎室）→配料（粉料室、各种贮存室、储罐）→
称量（电子秤）→捏合（高速混合机）→干燥（干燥室）→
→自动加料器→注射（注塑机）→冷却定型→产品
（粉状热塑性塑料→→加料塑化
→注射充模→保压→凝封→退螺杆→冷却固化→脱模→后处理→注射制品）
由注射装置、合模装置和注塑模具三部分组成。
a.注射装置
b,合模装置
c,注塑模具
3）聚氯乙烯（PVC）条件参数
料筒温度/干燥处理通常不需要干燥处理
熔料温度185～205℃
模具温度/℃20～50
注射压力可大到150MPa
射出速度为避免材料降解，一般要用相当的注射速度
浇口系统所有常规的浇口都可以使用。
如果加工较小的部件，最好使用针尖型浇口或潜入式浇口；
对于较厚的部件，最好使用扇形浇口。
针尖型浇口或潜入式浇口的最小直径应为1mm；
扇形浇口的厚度不能小于1mm
4）关键工艺参数
a.捏合工序
捏和温度为110-120°
c,以便各种助剂充分渗透至pvc链中,捏和时间约12分钟。
捏和投料时,应先投入内润滑剂和其它助剂,最后投入内润滑剂,从而促进各种助剂充分渗透至pvc链中。
b.注塑工序
为避免硬质pvc注射产品浇口处混浊和银丝斑纹缺陷出现,通常可采用以下方法控制：
1提高料筒温度,特别是料斗端的温度,2.提高喷嘴温度3减慢注射速率4增加注射压力,5改变注射时间。
从而克服pvc物料在模具内因产生强烈涡流现象而引起的熔体破碎。
5）注塑工艺控制
实现粉料注塑工艺的先决条件是各种助剂特别是润剂的相互组合和有机搭配。
过分的润滑作用会给pvc物料塑化过程带来不利影响,因而配方要使内，外润滑作用保持平衡,从而有效地控制pvc物料在料筒内的凝胶化速率。
同时,必须选择最佳工艺参数,从而保证pvc物料塑化,改善管件产品质量。
在粉料注射工艺中,一般应重视以下几点：
a.加长捏和时间可提高配方中各种助剂在Pvc树脂中的分散性,促进pvc物料在料筒内塑化。
B.提高注射机料斗端的温度会削弱配方体系内的外润滑作用,提高pvc物料塑化速率c.降低注射机螺杆背压虽会影响pvc物料塑化,但低背压却能减少pvc物料在料筒内的停留时间,保证物料一定的热稳定度。
d.加大注塑机的螺杆转速,有助于pvc物料塑化e.采用多级注射﹙多级压力和多级速度﹚可排除因粉料裹入空气而给管件外观带来不利影响
4．工艺计算书
4.1物料衡算
1.计算原始数据
生产能力7500吨／年pvc管件
年生产时间5000小时
pvc管件合格率99%
工序
配料
高速混合
注塑成型
后处理
损耗率
0.2%
0.4%
0.3%
a.生产能力计算
每小时设计产量=装置产量／年生产时数×
合格率
=7500×
1000／5000×
0.99=1515.15Kg
每天设计产量=1515.15×
24=36363.6kg
b.物料衡算
按物料每天在各工序中进出料量计算
进入工序物料量=出料量／1-该工序的损耗率
日进入后处理的物料量=36363.6／1-0.3%=37488.28Kg
日进入注塑成型的物料量=37488.28／1-0.3%=38647.77Kg
日进入高速混合的物料量=38647.77／1-0.4%=40258.80Kg
日进入配料的物料量=40258.80／1-0.2%=41079.63Kg
输入
输出
损耗
41079.63kg
40258.80kg
820.83kg
38647.77kg
1611.03kg
成型
37488.28kg
1159.49kg
36363.60kg
11124.68kg
日输入输出
4716.03kg
4.2能量衡算
1.1.电消耗量
（高混机，注塑机）这些定型设备是主要的电能消耗体，还有其他的辅助设备，如货梯、照明等也要消耗电能，为了计算方便，在这些定型设备消耗的电能上乘以一个余数1.1，计算如下：
高混机利用率：
0.85功率为：
60kw
注塑机利用率：
0.85功率为:
60kw
则定型设备的耗电约为：
﹙60×
0.85×
3+60×
6﹚×
6000×
1.1=3029400kw．h
非常用设备用电量估计为：
76000KW.h,则总耗电能为：
3029400+76000=3105400kw．h
本设计年产量为7500吨所以每吨管件耗电3105400／7500=414.05kw．h
2.水消耗
水被作为冷却剂使用，根据公式进行计算。
注塑冷却剂的用量：
PVC比热容为：
044kcal/（kg.℃）;
水比热容为：
1kcal/（kg.℃）;
管材出口摸温度220℃，冷却到40℃；
冷却水入口温度15℃，出口温度40℃；
则W=0.44×
10000×
（220-40）/1×
（40-15）=31680t
考虑到其中的损耗量，设用量系数为1.3，则冷却需要水量为:
31680×
1.3=41884t
则管件每顿耗水量:
41884／7500=5.49t
为了节约用水，水可以根据具体情况进行循环使用
2.3.煤消耗
冬季车间供暖时间为4个月，设每天用煤量为1.9t,则车间每年用煤量为：
30×
4×
1.9×
1.1=251t
根据以上计算，列出下列能量耗损一览表：
项目
年消耗量
每吨消耗量
电
3105400kw．h
414.05kw．h
水
41884t
5.49t
煤
251t
--------
5．主要设备的工艺计算和设备选型
A．高速混合机
a.高混机参数
由张家港环球塑料机械厂生产高速混合机选取SHR—800A高速混合机，有效容积为600L
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