專利名稱：為塑化將向外移動以形成支管的管壁部分而用加熱液體在聚合體管道中形成支管的方法 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在聚合材料管道中形成支管的方法。
背景技術(shù)：
管道中支管的形成導(dǎo)致若干公知的問題，例如接頭很薄弱。在其他原因中，由于缺少用于將被接合的管道之間形成連接的足夠的表面可引起強(qiáng)度不足。為了在垂直于具有較大直徑的主管道的直線部分延伸的較小直徑的支管之間提供足夠的接合，將會產(chǎn)生具體問題。
根據(jù)公知方法，支管和具有較大直徑的主管道之間的接頭是通過利用如孔鋸或其他適當(dāng)?shù)难b置在主管道壁中形成對應(yīng)于所述支管尺寸的圓孔而形成的。然后，通過將支管的外壁焊接至主管道的內(nèi)側(cè)壁而將管道連接起來。在管道中形成支管的另一種方法是從主管道上切出V形部分并將支管的一端切割成與V形相配合并且形成容納于主管道中V形開口的尺寸。支管與主管道的連接是通過將支管的外側(cè)壁焊接至主管道的側(cè)壁來實(shí)現(xiàn)的。側(cè)壁焊接比相鄰的同軸管道之間的節(jié)點(diǎn)連接更差。
眾所周知，在管道改變方向之處，尤其是如果在管道中傳輸磨損材料，管道將易于磨損。過度磨損通常發(fā)生在接頭處?？赏ㄟ^向接頭附近的管道的外側(cè)或者內(nèi)側(cè)增加附加材料來強(qiáng)化接頭。然而，當(dāng)向管道的內(nèi)側(cè)增加材料(例如，通過內(nèi)套增加材料)時，該管道的內(nèi)部橫截面就會縮小，使得經(jīng)由該接頭的流動受到阻礙。為處于討論中的少量配件的具有增加厚度的專用接頭生產(chǎn)管道沒有成本效益。對管道的外部進(jìn)行強(qiáng)化另一方法是利用熱固性聚合物或者與管道內(nèi)材料相同的附加聚合物，這種方法將需要額外的模制處理。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于在任何通常可用管道尺寸的管道中形成支管，其允許在支管上形成接頭，該接頭與同軸管道之間的接頭一樣堅固，優(yōu)選是利用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備形成的。本發(fā)明的另一目的在于提供一種低廉的方法，其利用聚合材料管道來形成支管而不損壞該管道并且需要很少的準(zhǔn)備來實(shí)施，該方法將產(chǎn)生最終支管，即使在磨損狀態(tài)下使用，其也具有延長的使用壽命，并且不會對經(jīng)由該支管的流動造成阻礙。
這是通過一種方法實(shí)現(xiàn)的，該方法的特征在于以下步驟-在主管道壁中形成圓孔，所述孔比將要形成的支管的尺寸小得多；-與所述圓孔同心地將外圓柱形模具的一端緊密地靠在主管道的外壁；-通過一端向主管道中導(dǎo)入具有錐形頭部的成形部件；-將該成形部件固定于通過所述圓孔伸入主管道中的拔出裝置的一端；-為了塑化管壁中的聚合材料但防止其退化而利用加熱至低于聚合材料熔化溫度的溫度下的適當(dāng)?shù)囊后w，對由所述外模具確定的管壁的外表面的一部分進(jìn)行加熱，其中所塑化的材料將形成該支管；-與圓柱形外模具同心地通過所塑化的壁部將成形部件逐漸向管道外部拔出，從而管壁的所塑化的聚合材料向外移動形成所述支管，而通常成為從主管道壁向外延伸的管部的形狀。
用于加熱管道的聚合材料的液體優(yōu)選為油，例如乙二醇(ethylene glycol)或者可能的硅油(silicone)。根據(jù)本發(fā)明的方法的其他特征將顯示于所附方法權(quán)利要求的從屬權(quán)利要求中。
本發(fā)明還涉及一種在由聚合材料制成的管道中形成支管的系統(tǒng)，包括-用于在該管道壁中形成圓孔的裝置，所述孔比將要形成的支管的尺寸小得多；-將被導(dǎo)入管道中的帶有錐形頭部的成形部件，-將連接于錐形成形部件以將其通過管壁中的孔拔出的拔出裝置，-具有一自由端的圓柱形模具，所述管道的外表面通過連接于拔出裝置的成形部件被緊密地壓向該自由端，以確定繞所述孔同心延伸的管壁的圓形部分，-加熱液體供應(yīng)端和從所述模具流出加熱液體的流出端，該加熱液體用于加熱管道外表面的所述部分。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)提供了許多優(yōu)點(diǎn)，例如，利用液體介質(zhì)僅加熱主管道外表面的將要形成支管的部分。此類加熱可使管道材料的加熱得到全面控制。當(dāng)通過管壁中的孔將成形部件拔出時就形成了支管。當(dāng)通過由系統(tǒng)的拔出裝置拔出的成形部件而使管壁壓向所述圓柱形模具的下端時，系統(tǒng)的圓柱形模具就為加熱液體形成一腔室。從而，主管道也將由相互配合的模具和成形部件定位支撐，從而無需其他夾具。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的其他特征將顯示于所附系統(tǒng)權(quán)利要求的從屬權(quán)利要求中。
所需直徑的模具具有液體入口，當(dāng)在低壓下該管道由成形部件拔出時，該液體入口允許液體流動，從而不會發(fā)生管道表面的損壞。當(dāng)在管壁的加熱部分中的聚合材料變?yōu)樗苄詴r，該成形部件將逐漸通過管壁上形成的孔，所述孔具有比將形成的支管的內(nèi)徑小得多的直徑。在受控狀態(tài)下，液體在配置有適當(dāng)?shù)目刂蒲b置的加熱設(shè)備中被加熱。成形部件配有錐形頭部并且形成為一尺寸以確定將要形成的支管的內(nèi)徑。成形部件的頭部可連接于管道外的拔出裝置，該拔出裝置用于通過管壁中的孔逐漸從管道內(nèi)部向管道外部拔出該成形部件。
參照附圖，下面將對本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)地說明，附圖中圖1是用于在聚合材料制成的管道中形成支管的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的平面示意圖，其中拆卸了管道的部分。
圖2是圖1中系統(tǒng)的局部放大圖，其中一管道與系統(tǒng)的外圓柱形模具接觸。
圖3是圖2中管道的截面示意圖，其示出成形部件剛通過管道被拔出前的狀態(tài)。
圖4是示出成形部件的管道的截面示意圖，其中該成形部件處于其頭部通過管道被部分拔出的階段。
圖5是示出成形部件位于其最終位置的管道和模具的截面示意圖。
圖6示出通過具有支管的管道的縱向截面。
具體實(shí)施例方式
附圖中，公開了用于在管道12中形成支管11(圖6)的系統(tǒng)，該管道是由聚烯烴(例如HDPE)的聚合材料制成的。
該系統(tǒng)包括固定框架1，該固定框架配有垂直支柱和水平桿，在該水平桿上可連接為所需管道直徑提供的模具9。一對圓柱活塞裝置3安裝于所述支柱并且其軸10連接于水平的、垂直可動框架2，該框架2置于固定框架1的水平桿上。
該系統(tǒng)還包括一具有錐形頭部的圓柱成形部件6。所述成形部件6的圓柱體形成將在管道12中形成的支管11的內(nèi)徑的尺寸。該錐形頭部可連接于拔出桿5的一端，而拔出桿5的另一端連接于垂直可動桿2。成形部件6和拔出桿5之間的連接可以是利用位于拔出桿5一端的連接套16的螺紋連接。
連接于固定框架1的水平桿的模具9將形成腔室13，以在管道12的外壁被拉向或者推向所述模具9的底端時容納加熱液體。加熱液體優(yōu)選為油，例如乙二醇或者硅油，其通過可承受150℃溫度的管道7被抽入腔室13中。也可為模具9配置出口管道8，油通過該出口管道流回油箱4。優(yōu)選地，利用熱交換器在所述油箱4中加熱油。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，采用了瑞士Tool Temp AG生產(chǎn)的油加熱系統(tǒng)。連接于電源的該系統(tǒng)時通過PID溫度控制器進(jìn)行控制的。優(yōu)選地，管道7、8和模具是熱絕緣的，以防止熱損失。
如圖3所示，通過螺栓18將模具9安裝在框架1上。
當(dāng)將在管道12中形成支管11時，在將形成支管11的位置上，在管壁中形成比拔出桿5稍大一些的小孔14(圖3)。成形部件6通過所述管道的一端插入管道12中，并且拔出桿5的端部通過該孔14伸入所述管道12中，從而拔出桿5連接于成形部件6的錐形頭部。當(dāng)成形部件6已固定于拔出桿5時，圓柱活塞裝置3被激活為輕微推動框架2并從而成形部件6向上擠壓管道12的外壁以抵住模具9的底端，并且同時封閉管壁中的孔14，使管道外壁和模具9的底端之間產(chǎn)生緊密接觸。向由模具和管道12的外壁形成的腔室13中充入具有預(yù)定溫度的加熱液體(例如，乙二醇)，其加熱由模具9的底端確定的管壁外表面的一部分。當(dāng)溫度達(dá)到管壁中的聚合材料剛好從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗軕B(tài)的水平時，通過進(jìn)一步激活這對圓柱活塞裝置3經(jīng)由該孔14向外拔出成形介質(zhì)6，因此桿2并且從而成形部件6將被向上拔出。如圖5示意性所示，圓柱活塞裝置3被激活為從管道12內(nèi)部通過管壁向管道外部拔出成形部件6，以通過使管壁的加熱部分變形而形成支管11。停止向腔室12供應(yīng)加熱油，所有油將通過管道8流回油箱4，并且冷卻在所形成的支管中的塑性材料，隨后將帶有所形成的支管的管道12移出模具9。
應(yīng)該理解的是，根據(jù)管道直徑和將形成的支管11的尺寸，將采用不同尺寸的模具9和成形部件6，因?yàn)槟＞邔⒋_定支管11的外徑，而成形部件6將確定支管11的內(nèi)徑。模具9的底端凹曲成形為與主管道12的外壁形狀相匹配。
從而，對管壁的加熱將主要限制在將要通過其拔出成形部件6的區(qū)域。由油進(jìn)行的加熱是在調(diào)整至管壁中塑性材料所需水平的油溫下進(jìn)行的。在加熱階段，加熱油通過管道7從油箱4流向模具9并通過管道8流回油箱來進(jìn)行循環(huán)。當(dāng)例如具有450mm直徑的支管將形成于900 SDR 17 PE 100管道中，在塑性材料的溫度達(dá)到130℃時，通過施加50bar壓力以拔出成形部件6，成形部件6將被拔出以使管壁中的塑性材料變形，從而得到450 SDR 17的支管。
由于用油加熱，防止氧化所加熱的塑性材料的表面，因?yàn)楣鼙诘谋砻鎸⒈挥透采w，塑性材料始終處于高溫下。從而，在塑性材料冷卻前，該表面將不與外界空氣接觸。
為了在冷卻過程中允許所述內(nèi)徑輕微收縮，優(yōu)選地，成形部件6的直徑稍大于將形成的支管11的內(nèi)徑。當(dāng)管道12的外表面充分冷卻后移去成形部件6時，如此形成的支管11將適于應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種用于在聚合材料管道中形成支管的方法，其特征在于，包括以下步驟-在主管道壁中形成圓孔，所述孔比將要形成的支管的尺寸小得多；-與所述圓孔同心地將外圓柱形模具的一端緊密地靠在主管道外壁；-通過主管道一端向主管道中導(dǎo)入具有錐形頭部的成形部件；-將該成形部件固定于通過所述圓孔伸入主管道中的拔出裝置的一端；-為了塑化管壁中的聚合材料但防止其退化而利用加熱至低于聚合材料熔化溫度的溫度下的適當(dāng)?shù)囊后w，對由所述外模具確定的管壁的外表面的一部分進(jìn)行加熱，其中所塑化的材料將形成該支管；-與圓柱形外模具同軸地通過所塑化的壁部將成形部件逐漸向管道外部拔出，從而管壁的所塑化的聚合材料向外移動形成所述支管，而通常成為從主管道壁向外延伸的管部的形狀。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，一旦成形部件已經(jīng)由拔出裝置逆著管壁被拔動并且同時擠壓管壁外表面使其與外模具端部緊密接觸，加熱液體就被抽入外模具中，該液體覆蓋由所述外模具確定的外管壁的一部分。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，加熱液體在外模具內(nèi)部和配置有加熱和控制裝置的箱體之間連續(xù)循環(huán)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該液體為油，例如乙二醇或者硅油。
5.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng)已經(jīng)將成形部件從管壁中拔出時，就停止加熱液體的循環(huán)并從外模具中移除所有液體。
6.一種用于在由聚合材料制成的管道中形成支管的系統(tǒng)，其特征在于，其包括-用于在管道壁中形成圓孔的裝置，所述孔比將要形成的支管的尺寸小得多；-將被導(dǎo)入管道中的帶有錐形頭部的成形部件，-將連接于錐形成形部件以將其通過管壁中的孔拔出的拔出裝置，-具有一自由端的圓柱形模具，所述管道的外表面通過連接于拔出裝置的成形部件被緊密地壓向該自由端，以確定繞所述孔同心延伸的管壁的圓形部分，以及-加熱液體供應(yīng)端和從所述模具流出加熱液體的流出端，其中加熱液體用于加熱管道外表面的所述部分。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圓柱形模具配置有與液體箱體連通的液體供應(yīng)端和液體流出端，其中液體箱體配有加熱裝置，該加熱裝置具有適當(dāng)?shù)目刂蒲b置以保持預(yù)定的液體溫度。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括配有垂直支柱和水平桿的固定框架，為預(yù)定管道尺寸提供的模具可連接于該水平桿上，一對圓柱形活塞裝置安裝于所述支柱上并且其軸連接于水平的、垂直可動框架，該垂直可動框架定位于固定框架的水平桿上，拔出桿的一端與所述可動框架相鄰，所述拔出桿的另一端可與成形部件的錐形頭部相連，該成形部件通過將要配置支管的管道的一端插入該管道。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，該圓柱形模具的自由端凹曲成形以與將要配置支管的管道的外表面相匹配。
全文摘要
一種在由聚合材料制成的管道中形成支管的方法，其允許在支管上形成對另一管道的接頭。該方法包括以下步驟在聚合材料管道的壁中形成一孔；用液體加熱管道表面，以高度局部化方式軟化聚合材料；將具有錐形頭部的圓柱形成形器或銷通過軟化的材料拔出，以相對模具或者軸環(huán)使管道變形，從而形成均勻的支管。也公開了一種用于實(shí)施該方法的系統(tǒng)。
文檔編號B29C55/22GK1653292SQ03810427
公開日2005年8月10日 申請日期2003年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月17日
發(fā)明者阿杰伊·奧門 申請人:Kwh管道公司