一種用于隧道鉆孔的凍結(jié)管的制作方法
本發(fā)明屬于隧道施工領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于隧道鉆孔的凍結(jié)管。
背景技術(shù)：
隧道，做為人類利用地下空間的重要方式，已受到了越來(lái)越多國(guó)家各級(jí)政府的重視。目前，其主要應(yīng)用于城市鐵路、公路、排污、供水、電及通訊等方面。開(kāi)發(fā)利用隧道，將鐵路、公路、管網(wǎng)等放置地下不僅可以充分利用土地資源、有利于廢物、廢氣、噪音的排放、處理和環(huán)境保護(hù)，而且還可以減少颶風(fēng)、酸雨、戰(zhàn)爭(zhēng)等自然災(zāi)害及破壞性人為現(xiàn)象帶來(lái)的損失，同時(shí)，過(guò)江、河、海、湖隧道的修建，一方面可解決交通及通訊、通水難題，又可保持自然環(huán)境的天然美觀和舒適。
目前常用的隧道施工技術(shù)主要有：盾構(gòu)法、礦山法、頂管法、沉管法及新奧法等。目前，軟土地區(qū)，盾構(gòu)法應(yīng)用最廣泛。在隧道施工過(guò)程中，由于所處理對(duì)象(巖土體)本身具有千變?nèi)f化的客觀特性，如，在人口密集、交通繁忙、建筑物及其他設(shè)施較多，且地下水位淺，甚至存在壓力水、土質(zhì)條件差，強(qiáng)度低的地方施工淺表隧道，直接使用以上工法往往會(huì)造成坑內(nèi)涌水、地表塌陷、周圍土體發(fā)生大量變形，從而引起周邊環(huán)境和設(shè)施的破壞；另外，在地鐵或隧道連通道處，上述工作法也不能直接應(yīng)用。因此針對(duì)具體情況，一些輔助工法就應(yīng)運(yùn)而生了，目前常用的主要有：注漿法、粉噴法和建筑防護(hù)墻法都能對(duì)軟弱地層進(jìn)行永久性加固，有時(shí)對(duì)于地下水的治理也能起到很好的作用，但是這些方法都易對(duì)環(huán)境造成污染，且工序多、技術(shù)復(fù)雜，尤其防護(hù)墻還占用有限的地下空間，同時(shí)對(duì)于存在承壓水的的地區(qū)，上述工法施工難度都較大，且效果不明顯。而凍結(jié)工法是在加固區(qū)原位對(duì)土體進(jìn)行降溫，使孔隙水結(jié)冰膠結(jié)土顆粒，提高土體強(qiáng)度且形成有效止水的目的。該工法對(duì)擬加固土體擾動(dòng)小、無(wú)須降、排水，能極大限度的減小對(duì)環(huán)境的改變；施工中無(wú)噪音、泥漿、廢棄物的生成，對(duì)環(huán)境污染小。
地層凍結(jié)技術(shù)源于天然凍結(jié)，是利用人工制冷的辦法，人為在眾多凍結(jié)管中循環(huán)冷媒逐塊降低土體溫度，直至形成一個(gè)均一、穩(wěn)定的凍土體，以抵抗地壓并隔斷地下水的聯(lián)系，凍結(jié)法廣泛應(yīng)用到礦井、地鐵、隧道等工程中。隧道施工中很多情況，如盾構(gòu)始發(fā)、接收端頭井加固；盾構(gòu)隧道的地下或海底對(duì)接處或連通道處的土體加固；隧道工作井基坑支護(hù)和止水；隧道施工中的涌水、塌陷凍結(jié)修復(fù)處理都應(yīng)用到凍結(jié)法。加固完成之后，為不影響后續(xù)工序的施工，需將凍結(jié)加固時(shí)用的凍結(jié)管拔出，但在拔管施工中經(jīng)常會(huì)發(fā)生凍結(jié)管拔斷、拔不動(dòng)、冷凍管漏液等情況，嚴(yán)重影響凍結(jié)施工效果，同時(shí)也增加了工程成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種用于隧道鉆孔的凍結(jié)管，以解決上述問(wèn)題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
一種用于隧道鉆孔的凍結(jié)管，所述凍結(jié)管包括依次相互連接的鉆頭、鉆桿和法蘭盤，所述鉆頭和鉆桿均呈中空的管狀，所述鉆桿的內(nèi)部靠近鉆頭的一端設(shè)置有單向閥。
進(jìn)一步的，所述鉆頭的端部設(shè)置有若干個(gè)的連續(xù)齒，所述齒的齒形為矩形。
進(jìn)一步的，所述齒的齒深為0.5-5cm，凸部寬度為0.5-5cm。
進(jìn)一步的，所述法蘭盤套接于鉆桿的外部并與鉆桿固定連接，且邊緣開(kāi)設(shè)有若干通孔。
進(jìn)一步的，所述鉆桿的長(zhǎng)度為1m-2m，內(nèi)徑為50-200mm，所述鉆頭的外徑大于鉆桿的外徑。
進(jìn)一步的，所述單向閥沿流體流動(dòng)方向依次包括閥座、閥體和閥蓋，所述閥體為具有軸向通腔的圓柱體，所述閥體側(cè)壁設(shè)置有出液口，所述通腔內(nèi)安裝有彈簧，所述閥座的中部開(kāi)設(shè)有進(jìn)液口且與通腔連通，所述閥蓋與彈簧座之間設(shè)置有彈簧，所述彈簧座與閥體的內(nèi)壁相配合并封堵住進(jìn)液口，所述閥蓋與閥體、閥體與閥座均為螺紋連接。
進(jìn)一步的，所述凍結(jié)管的鉆桿由包括如下重量份數(shù)的原料制備而得：高聚合度聚氯乙烯：100份；抗沖改性劑a：3-10份；填充劑：1-10份；穩(wěn)定劑：2.5-4份；潤(rùn)滑劑a：0.1-1份；偶聯(lián)劑：0-3份；耐寒劑：5-10份；加工助劑：1-6份；
所述鉆頭由包括如下重量份數(shù)的原料制備而得：氯化聚氯乙烯：70-80份；聚氯乙烯：20-30份；抗沖改性劑b：5-10份；填充劑：3-10份；穩(wěn)定劑：3-5份；潤(rùn)滑劑b：0.2-0.8份；改性劑：2-5份；加工助劑：3-6份；耐磨劑：1-5份；顏料：0.2-1份。
所述高聚合度聚氯乙烯的平均聚合度大于2500。pvc選擇聚合度高，相對(duì)分子質(zhì)量越大，粘數(shù)越高，pvc大分子鏈間范德華引力或纏繞程度相應(yīng)增加，pvc鏈段增長(zhǎng)，使得凍結(jié)管的耐低溫性愈好。同時(shí)凍結(jié)管的拉伸性能、耐疲勞、耐磨耗等性能均有很大提高。
進(jìn)一步的，所述抗沖改性劑a為氯化聚乙烯、乙烯—醋酸乙烯共聚物、聚烯烴彈性體、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、丙烯酸酯抗沖改性劑、丁二烯與丙烯腈共聚物中一種或兩種以上的混合物；所述抗沖改性劑b為丙烯酸酯類共聚物(acr)、氯化聚乙烯(cpe)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(mbs)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)中一種或兩種以上的混合物。優(yōu)選為甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物。
進(jìn)一步的，所述填充劑為粒徑為10-100nm的納米碳酸鈣。用于提高制品硬度、耐磨性及強(qiáng)度。
進(jìn)一步的，所述穩(wěn)定劑為鈣鋅穩(wěn)定劑。
進(jìn)一步的，所述潤(rùn)滑劑a為硬脂酸、硬脂酸正丁酯、多元醇酯、硬脂醇、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、金屬皂中一種或兩種以上的混合物；所述潤(rùn)滑劑b為褐煤酯蠟、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、合成硬蠟、石蠟、硬脂酸、脂肪酸酯蠟、金屬皂中一種或兩種以上的混合物。
進(jìn)一步的，所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑和/或鋁酸酯偶聯(lián)劑。
進(jìn)一步的，所述耐寒劑為乙烯三元共聚物。
優(yōu)選地，所述耐寒劑為乙烯-醋酸乙烯-羰基共聚物(e/va/co)、乙烯-丙烯酸正丁酯-羰基共聚物(e/nba/co)、乙烯-丙烯酸正丁酯-縮水甘油共聚物(e/nba/gma)中一種或兩種以上的混合物。
乙烯三元共聚物和pvc溶解度參數(shù)相近，塑化效率高，閃點(diǎn)高，不易揮發(fā)。在塑料中勻相分布，與樹(shù)脂鍵合力強(qiáng)，阻燃、耐寒耐熱性、抗老化能優(yōu)異，撕裂強(qiáng)度大，耐寒性好，抗蠕變性能優(yōu)良。
進(jìn)一步的，所述改性劑為己二酸二辛酯(doa)、己二酸二異癸酯(dida)、壬二酸二辛酯(doz)、癸二酸二辛酯(dos)、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二異丁酸酯(txib)、硬脂酸丁酯或lhat酸一二甘醇一二一2一乙基酸酯中一種或兩種以上的混合物。
進(jìn)一步的，所述的耐磨劑為超細(xì)云母粉或是針狀硅灰石粉，耐磨劑的粒徑為100-2500目。超細(xì)云母粉、針狀硅灰石粉作為改性劑，可提高鉆頭機(jī)械強(qiáng)度，增強(qiáng)韌性、耐磨性。
進(jìn)一步的，所述的顏料為金紅石型鈦白粉或卡博特炭黑。
進(jìn)一步的，所述加工助劑為甲基丙烯酸酯與丙烯酸酯的共聚物。
進(jìn)一步的，所述氯化聚氯乙烯(cpvc)中氯含量為60％-74％。
上述凍結(jié)管的制備方法包括如下步驟：
其中，所述凍結(jié)管中鉆桿的制備方法包括如下步驟：
(1)原料混合：將pvc、穩(wěn)定劑、加工助劑、抗沖改性劑、潤(rùn)滑劑、填充劑、偶聯(lián)劑和耐寒劑，按照配方比例精確稱量，加入高速混合機(jī)內(nèi)，經(jīng)物料與機(jī)械摩擦使物料升溫至設(shè)定工藝溫度110℃，然后經(jīng)冷混機(jī)將物料將至45℃，即制得用于擠出生產(chǎn)的pvc熟料；
(2)擠出：將pvc熟料加入到擠出機(jī)料斗，調(diào)整給料速度，使擠出量與加料量能匹配，確保制品穩(wěn)定擠出。由于錐形螺桿的特點(diǎn)，加料段具有較大的直徑，對(duì)物料的傳熱面積和剪切速度比較大，有利于物料的塑化，計(jì)量段螺桿直徑小，減少了傳熱面積和對(duì)熔體的剪切速度，使熔體能在較低的溫度下擠出。螺桿在料筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，將pvc熟料塑化后推向機(jī)頭，從而達(dá)到壓實(shí)、熔融、混煉均化；并實(shí)現(xiàn)排氣、脫水目的；
(3)擠出模頭：經(jīng)壓實(shí)、熔融、混煉均化的pvc，由后續(xù)物料經(jīng)螺桿推向模頭，擠出模具是管材成型的關(guān)鍵部件；
(4)冷卻定型：真空系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)保證pvc管材真空定型冷卻；
(5)牽引：牽引機(jī)連續(xù)、自動(dòng)地將已冷卻變硬的pvc管材從機(jī)頭處引出來(lái)，變頻調(diào)速；
(6)切割：采用無(wú)屑切割機(jī)進(jìn)行切割產(chǎn)品，保證產(chǎn)品端口質(zhì)量，并實(shí)現(xiàn)無(wú)粉塵無(wú)噪音。由行程開(kāi)關(guān)根據(jù)客戶要求長(zhǎng)度控制后，進(jìn)行自動(dòng)切割，并延時(shí)翻架，實(shí)行流水生產(chǎn)，切割機(jī)以定長(zhǎng)開(kāi)關(guān)信號(hào)為令。完成切割全過(guò)程，在切割過(guò)程中與pvc管材運(yùn)行保持同步，切割過(guò)程中由電動(dòng)和氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)完成。翻料架翻料動(dòng)作由氣缸通過(guò)氣路控制實(shí)現(xiàn)，翻料架設(shè)有一個(gè)限位裝置，當(dāng)切割鋸切斷管材時(shí)，管材繼續(xù)輸送，經(jīng)延時(shí)后，氣缸進(jìn)入工作，實(shí)現(xiàn)翻料動(dòng)作，達(dá)到卸料目的，卸料后經(jīng)延時(shí)數(shù)秒自動(dòng)復(fù)位，等待下一個(gè)循環(huán)。
其中，鉆頭的制備方法包括如下步驟：
(1)混料：將cpvc、pvc樹(shù)脂在混合缸內(nèi)先預(yù)混合2-3min，使兩者充分混合均勻后，再將穩(wěn)定劑和改性劑加入高速混合機(jī)中進(jìn)行混合，當(dāng)物料溫度升至95-100℃后，加入抗沖改性劑、加工助劑、填充劑、顏料進(jìn)一步混合至溫度達(dá)到120-130℃，排料至低速冷混機(jī)中；
低速冷混合的目的是防止處在較高溫度下(120-130℃)混合料在使用、貯存過(guò)程中產(chǎn)生降解，低速冷混合機(jī)的轉(zhuǎn)速明顯低于高速混合機(jī)，同時(shí)設(shè)備夾套中通水冷卻，是物料達(dá)到40-45℃方可放料。
(2)擠出造粒：混合好的物料使用雙螺桿造粒機(jī)進(jìn)行造粒，制得用于注塑成型的粒子；
(3)注塑成型：將造粒料送入注塑機(jī)料筒，經(jīng)螺桿塑化注塑成型后冷卻頂出制品，修邊整理，檢驗(yàn)后包裝入庫(kù)。
由于cpvc加工時(shí)熔融粘度較高，易降解釋放hcl，應(yīng)注意注射時(shí)螺桿轉(zhuǎn)速和注射速度應(yīng)較低，以減少由于剪切力過(guò)大而引起的過(guò)熱；注塑模具在設(shè)計(jì)時(shí)澆口應(yīng)比相應(yīng)的pvc制品稍大或多澆口體系；模具溫度控制在70-100℃。料筒溫度一段為165-175℃、二段為175-185℃；噴嘴溫度為175-185℃；模具溫度為70-80℃；螺桿壓縮比為2.5，注塑壓力為15mpa，注塑時(shí)間6s。
cpvc樹(shù)脂極易吸濕受潮，因此，加工cpvc制品的注塑機(jī)最好選用排氣式注塑機(jī)。排氣式注塑機(jī)的主要特征是采用排氣式螺桿，而料筒上相對(duì)于螺桿減壓段處設(shè)有排氣孔，物料在進(jìn)入料筒后，通過(guò)真空泵抽真空，在負(fù)壓的作用下將物料中的水分及揮發(fā)物排出。
其中，法蘭盤的材質(zhì)和制備工藝與鉆頭相同。
將鉆頭、鉆桿和法蘭盤相互粘接即得到凍結(jié)管。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的用于隧道鉆孔的凍結(jié)管具有以下優(yōu)勢(shì)：
本發(fā)明所述的凍結(jié)管由法蘭盤、鉆桿、鉆頭組成，法蘭盤與電鉆連接為鉆孔提供動(dòng)力，凍結(jié)管在冷凍孔鉆孔時(shí)隨著鉆頭旋轉(zhuǎn)。在實(shí)施鉆孔、凍結(jié)工序后，由于凍結(jié)管的主要材質(zhì)為pvc可直接進(jìn)行后續(xù)掘進(jìn)施工，盾構(gòu)機(jī)刀盤在掘進(jìn)過(guò)程中可將凍結(jié)管直接打碎不必拔管，減少了施工工序降低工程成本。同時(shí)，冷凍管的連接采用焊接工藝，相當(dāng)于補(bǔ)強(qiáng)，在凍結(jié)過(guò)程中避免了冷凍管斷裂漏液?jiǎn)栴}，降低了施工過(guò)程中因冷凍管斷裂而出水出砂、土體涌入、覆土失穩(wěn)、地表隆沉的風(fēng)險(xiǎn)。
該凍結(jié)管不僅拓展了pvc管道應(yīng)用領(lǐng)域，而且也為隧道鉆孔提供了便捷工藝。本發(fā)明的凍結(jié)管既可作為鉆孔設(shè)備，同時(shí)可作為冷凍管通凍結(jié)鹽水，對(duì)隧道起到支護(hù)作用。實(shí)施凍結(jié)后不用拔管即可進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)施工，既減少了施工工序降低了工程成本，又避免了因拔管過(guò)程不順利導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)。
附圖說(shuō)明
圖1為用于隧道鉆孔的凍結(jié)管的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為用于隧道鉆孔的凍結(jié)管的俯視圖；
圖3為單向閥的剖視圖；
圖4為單向閥的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記
1、鉆頭；11、齒；2、鉆桿；3、法蘭盤；31、通孔；4、通道；5、單向閥；51、閥座；52、閥體；53、閥蓋；54、彈簧座；55、彈簧；56、進(jìn)液口；57、出液口。
具體實(shí)施方式
除有定義外，以下實(shí)施例中所用的技術(shù)術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員普遍理解的相同含義。以下實(shí)施例中所用的試驗(yàn)試劑，如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)生化試劑；所述實(shí)驗(yàn)方法，如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法。
下面結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
如圖1-4所示，一種用于隧道鉆孔的凍結(jié)管，凍結(jié)管包括依次相互連接的鉆頭1、鉆桿2和法蘭盤3，鉆頭1和鉆桿2均呈中空的管狀，鉆頭1的端部設(shè)置有若干個(gè)的連續(xù)齒11，齒11的齒11形為矩形，齒11的齒11深為0.5-5cm，凸部寬度為0.5-5cm。法蘭盤3套接于鉆桿2一端的外部并于鉆桿2固定連接。法蘭盤3中開(kāi)設(shè)有若干通孔31，用于與電鉆連接，使凍結(jié)管整體與電鉆聯(lián)動(dòng)進(jìn)行鉆孔操作。鉆桿2的長(zhǎng)度為1m～2m，鉆桿2和鉆頭1的內(nèi)徑相同，均為50～200mm，鉆頭1的外徑大于鉆桿2的外徑。鉆桿2的可承受壓力為1.6mpa。在盾構(gòu)始端通過(guò)凍結(jié)管鉆若干凍結(jié)孔，施工中凍結(jié)管每旋轉(zhuǎn)進(jìn)入0.8～1.5m后，在法蘭盤3與鉆桿2連接的某處將鉆桿切斷，將另一根鉆桿熱熔焊接到切口處，繼續(xù)鉆孔操作直至鉆進(jìn)需要的長(zhǎng)度。鉆孔操作完成后將電鉆拆除，此時(shí)無(wú)需將凍結(jié)管拔出，將凍結(jié)管與冷凍機(jī)連接，冷凍機(jī)將低溫冷媒介質(zhì)(如-20℃--40℃的低溫鹽水)通入至凍結(jié)管內(nèi)部，具體施工時(shí)，將每4個(gè)凍結(jié)孔串聯(lián)為一組，兩個(gè)流入低溫冷媒介質(zhì)，另外兩個(gè)流出低溫冷媒介質(zhì)，形成循環(huán)，在盾構(gòu)始端形成凍土帷幕。試驗(yàn)證明，上述材質(zhì)的凍結(jié)管完全可以滿足盾構(gòu)凍結(jié)的需求。
為了凍結(jié)管在鉆孔過(guò)程中順利鉆進(jìn)，鉆桿2鉆進(jìn)過(guò)程中始終通水對(duì)土體進(jìn)行軟化，為了防止水倒流，在鉆桿2中靠近鉆頭1的一端安裝有一單向閥5，該單向閥5沿流體流動(dòng)方向依次包括閥座51、閥體52和閥蓋53，閥體52為具有軸向通腔的圓柱體，閥體52側(cè)壁設(shè)置有出液口57，通腔內(nèi)安裝有彈簧55，閥座51的中部開(kāi)設(shè)有進(jìn)液口56且與通腔連通，閥蓋53與彈簧座54之間設(shè)置有彈簧55，彈簧座54與閥體52的內(nèi)壁相配合并封堵住進(jìn)液口56，閥座51與閥體52、閥體52與閥蓋53均為螺紋連接。流體通過(guò)該單向閥5時(shí)，先進(jìn)入進(jìn)液口56，便產(chǎn)生了壓力，將彈簧55座54和彈簧55向內(nèi)壓縮，壓縮到一定距離后，進(jìn)液口56便與通腔連通，流體向閥體52內(nèi)流動(dòng)之后便從出液口57流出實(shí)現(xiàn)單向?qū)Я?。該單向閥5的外徑與鉆桿2的內(nèi)徑相配合或直接膠粘在鉆桿2內(nèi)部。向鉆頭持續(xù)通水，土體和水混合變成泥漿實(shí)現(xiàn)了土體的軟化，在單向閥5的作用下泥漿無(wú)法沿鉆桿回流，而是在鉆頭離心力的作用下沿著鉆桿2和鉆孔內(nèi)壁之間的孔隙排出。
凍結(jié)完成后，無(wú)需將凍結(jié)管拔出，盾構(gòu)機(jī)可直接進(jìn)行掘進(jìn)操作，掘進(jìn)過(guò)程中凍結(jié)管和土體一起被打碎。
實(shí)施例1-3中鉆桿中使用的鈣鋅穩(wěn)定劑使用的是德國(guó)熊牌9398、皓海wzg-503zs、志海7138g，乙烯三元共聚物使用的是杜邦公司生產(chǎn)的
實(shí)施例1
上述的凍結(jié)管中鉆桿2通過(guò)如下重量份數(shù)的原料制備而得：高聚合度聚氯乙烯(平均聚合度大于2500)：100份；氯化聚乙烯：5份；納米碳酸鈣(粒徑為10nm)：5份；鈣鋅穩(wěn)定劑：3.5份；硬脂酸：0.5份；鈦酸酯偶聯(lián)劑：2.2份；乙烯-醋酸乙烯-羰基共聚物(e/va/co)：5份；甲基丙烯酸酯與丙烯酸酯的共聚物：3份。
所述鉆頭1由包括如下重量份數(shù)的原料制備而得：氯化聚氯乙烯：72份；聚氯乙烯：28份；甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物：6份；納米碳酸鈣(粒徑為10nm)：3份；鈣鋅穩(wěn)定劑：3份；褐煤酯蠟：0.3份；己二酸二辛酯：2份；甲基丙烯酸酯與丙烯酸酯的共聚物：3份；金紅石型鈦白粉：0.8份；超細(xì)云母粉：2份；卡博特炭黑：0.2份。
上述凍結(jié)管由如下步驟制備而得：其中，所述凍結(jié)管中鉆桿2的制備方法包括如下步驟：
(1)原料混合：將pvc、穩(wěn)定劑、加工助劑、抗沖改性劑、潤(rùn)滑劑、填充劑、偶聯(lián)劑和耐寒劑，按照配方比例精確稱量，加入高速混合機(jī)內(nèi)，經(jīng)物料與機(jī)械摩擦使物料升溫至設(shè)定工藝溫度110℃，然后經(jīng)冷混機(jī)將物料將至45℃，即制得用于擠出生產(chǎn)的pvc熟料；
(2)擠出：將pvc熟料加入到擠出機(jī)料斗，調(diào)整給料速度，使擠出量與加料量能匹配，確保制品穩(wěn)定擠出。由于錐形螺桿的特點(diǎn)，加料段具有較大的直徑，對(duì)物料的傳熱面積和剪切速度比較大，有利于物料的塑化，計(jì)量段螺桿直徑小，減少了傳熱面積和對(duì)熔體的剪切速度，是熔體能在較低的溫度下擠出。螺桿在料筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，將pvc熟料塑化后推向機(jī)頭，從而達(dá)到壓實(shí)、熔融、混煉均化，并實(shí)現(xiàn)排氣、脫水目的；
(3)擠出模頭：經(jīng)壓實(shí)、熔融、混煉均化的pvc，由后續(xù)物料經(jīng)螺桿推向模頭，擠出模具是管材成型的關(guān)鍵部件；
(4)冷卻定型：真空系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)保證pvc管材真空定型冷卻；
(5)牽引：牽引機(jī)連續(xù)、自動(dòng)地將已冷卻變硬的pvc管材從機(jī)頭處引出來(lái)，變頻調(diào)速；
(6)切割：采用無(wú)屑切割機(jī)進(jìn)行切割產(chǎn)品，保證產(chǎn)品端口質(zhì)量，并實(shí)現(xiàn)無(wú)粉塵無(wú)噪音。由行程開(kāi)關(guān)根據(jù)客戶要求長(zhǎng)度控制后，進(jìn)行自動(dòng)切割，并延時(shí)翻架，實(shí)行流水生產(chǎn)，切割機(jī)以定長(zhǎng)開(kāi)關(guān)信號(hào)為令。完成切割全過(guò)程，在切割過(guò)程中與pvc管材運(yùn)行保持同步，切割過(guò)程中由電動(dòng)和氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)完成。翻料架翻料動(dòng)作由氣缸通過(guò)氣路控制實(shí)現(xiàn)，翻料架設(shè)有一個(gè)限位裝置，當(dāng)切割鋸切斷管材時(shí)，管材繼續(xù)輸送，經(jīng)延時(shí)后，氣缸進(jìn)入工作，實(shí)現(xiàn)翻料動(dòng)作，達(dá)到卸料目的，卸料后經(jīng)延時(shí)數(shù)秒自動(dòng)復(fù)位，等待下一個(gè)循環(huán)。
其中，擠出機(jī)的工藝參數(shù)見(jiàn)下表：
另外，鉆頭1的制備方法包括如下步驟：
(1)混料：將cpvc、pvc樹(shù)脂在混合缸內(nèi)先預(yù)混合2-3min，使兩者充分混合均勻后，再將穩(wěn)定劑和改性劑加入高速混合機(jī)中進(jìn)行混合，當(dāng)物料溫度升至95-100℃后，加入抗沖改性劑、加工助劑、填充劑、顏料進(jìn)一步混合至溫度達(dá)到120-130℃，排料至低速冷混機(jī)中；
低速冷混合的目的是防止處在較高溫度下(120-130℃)混合料在使用、貯存過(guò)程中產(chǎn)生降解，低速冷混合機(jī)的轉(zhuǎn)速明顯低于高速混合機(jī)，同時(shí)設(shè)備夾套中通水冷卻，是物料達(dá)到40-45℃方可放料。
(2)擠出造粒：混合好的物料使用雙螺桿造粒機(jī)進(jìn)行造粒，制得用于注塑成型的粒子；
(3)注塑成型：將造粒料送入注塑機(jī)料筒，經(jīng)螺桿塑化注塑成型后冷卻頂出制品，修邊整理，檢驗(yàn)后包裝入庫(kù)。
由于cpvc加工時(shí)熔融粘度較高，易降解釋放hcl，應(yīng)注意注射時(shí)螺桿轉(zhuǎn)速和注射速度應(yīng)較低，以減少由于剪切力過(guò)大而引起的過(guò)熱；注塑模具在設(shè)計(jì)時(shí)澆口應(yīng)比相應(yīng)的pvc制品稍大或多澆口體系；模具溫度控制在70-100℃。料筒溫度一段為165-175℃、二段為175-185℃；噴嘴溫度為175-185℃；模具溫度為70-80℃；螺桿壓縮比為2.5，注塑壓力為15mpa，注塑時(shí)間6s。
cpvc樹(shù)脂極易吸濕受潮，因此，加工cpvc制品的注塑機(jī)最好選用排氣式注塑機(jī)。排氣式注塑機(jī)的主要特征是采用排氣式螺桿，而料筒上相對(duì)于螺桿減壓段處設(shè)有排氣孔，物料在進(jìn)入料筒后，通過(guò)真空泵抽真空，在負(fù)壓的作用下將物料中的水分及揮發(fā)物排出。
其中，法蘭盤3和單向閥5的材質(zhì)和制備工藝與鉆頭1相同。
將鉆頭1和法蘭盤3粘接在鉆桿2的兩端，并將單向閥5安裝在鉆桿2內(nèi)靠近鉆頭1一端即得到凍結(jié)管。
實(shí)施例2
上述的凍結(jié)管的鉆桿2通過(guò)如下重量份數(shù)的原料制備而得：高聚合度聚氯乙烯(平均聚合度大于2500)：100份；甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物：3份；納米碳酸鈣(粒徑為30nm)：3份；鈣鋅穩(wěn)定劑：4份；硬脂酸鈣：0.2份；鋁酸酯偶聯(lián)劑：3份；乙烯-丙烯酸正丁酯-羰基共聚物(e/nba/co)：5份；甲基丙烯酸酯與丙烯酸酯的共聚物：3份。
所述鉆頭1由包括如下重量份數(shù)的原料制備而得：氯化聚氯乙烯：75份；聚氯乙烯：25份；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物：7.5份；納米碳酸鈣(粒徑為30nm)：6份；鈣鋅穩(wěn)定劑：4.2份；石蠟：0.3份；2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二異丁酸酯：4.5份；甲基丙烯酸酯與丙烯酸酯的共聚物：4.5份；金紅石型鈦白粉：0.5份；超細(xì)云母粉：3份；卡博特炭黑：0.3份。
鉆桿2、鉆頭1、單向閥5和法蘭盤3的制備工藝與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例3
上述的凍結(jié)的鉆桿2管通過(guò)如下重量份數(shù)的原料制備而得：高聚合度聚氯乙烯(平均聚合度大于2500)：100份；丁二烯與丙烯腈共聚物：10份；納米碳酸鈣(粒徑為80nm)：7份；鈣鋅穩(wěn)定劑：3.8份；聚乙烯蠟：1份；鋁酸酯偶聯(lián)劑：2份；乙烯-丙烯酸正丁酯-縮水甘油共聚物(e/nba/gma)：8份；甲基丙烯酸酯與丙烯酸酯的共聚物：5份。
所述鉆頭1由包括如下重量份數(shù)的原料制備而得：氯化聚氯乙烯：80份；聚氯乙烯：20份；甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物：10份；納米碳酸鈣(粒徑為80nm)：7份；鈣鋅穩(wěn)定劑：4.5份；脂肪酸酯蠟：0.8份；lhat酸一二甘醇一二一2一乙基酸酯：5份；甲基丙烯酸酯與丙烯酸酯的共聚物：4.6份；超細(xì)云母粉：1.0份；卡博特炭黑：0.2份。
鉆桿2、鉆頭1、單向閥5和法蘭盤3的制備工藝與實(shí)施例1相同。
將實(shí)施例1-3得到的凍結(jié)管分別進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)下表：
從上表的測(cè)試結(jié)果也已看出，本發(fā)明得到的凍結(jié)管焊接強(qiáng)度高、機(jī)械強(qiáng)度高、耐磨、耐低溫性好，不僅能夠滿足盾構(gòu)始發(fā)和接受端頭井加固，還能代替現(xiàn)有的金屬鉆頭鉆孔，在鉆孔結(jié)束后無(wú)需取出即可直接進(jìn)行后續(xù)掘進(jìn)施工，極大的減少了施工成本，提高了施工的安全系數(shù)。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
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