專利名稱：采用榫卯結(jié)構(gòu)的管道電熔接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于塑料管道或塑料復(fù)合管道焊接領(lǐng)域，具體涉及采用榫卯結(jié)構(gòu)的管 道電熔接頭。
背景技術(shù)：
電熔焊接廣泛用于連接塑料和塑料復(fù)合管道，如聚乙烯管、鋼絲纏繞復(fù)合管等。電 熔焊接具有焊接過(guò)程受人為因素干擾較少、接頭強(qiáng)度大于管材強(qiáng)度、焊接質(zhì)量穩(wěn)定可靠等 優(yōu)點(diǎn)。為提高電熔接頭焊接質(zhì)量，確保電熔接頭能達(dá)到管道設(shè)計(jì)壽命的要求，已有相當(dāng)部 分國(guó)內(nèi)外技術(shù)人員對(duì)制備電熔接頭的結(jié)構(gòu)、工藝、操作方法、設(shè)備附件等進(jìn)行規(guī)范約束或改 進(jìn)。如浙江大學(xué)鄭津洋教授針對(duì)電熔焊接準(zhǔn)備過(guò)程中手工刮削氧化皮不穩(wěn)定的問(wèn)題，提出 了一種“聚乙烯管氧化皮刮削器”;針對(duì)電熔焊接可能出現(xiàn)的焊接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或不足而造成接 頭“過(guò)焊”或者“冷焊”缺陷的問(wèn)題，提出了一種“聚烯烴管道電熔焊接接頭冷焊缺陷的超聲 檢測(cè)方法”；針對(duì)電熔焊接最佳焊接工藝的確定方法，提出了“基于特征線的管道電熔焊接 時(shí)間測(cè)定方法”；針對(duì)電熔焊接操作過(guò)程依賴于焊工素質(zhì)，無(wú)法智能化管理的問(wèn)題，提出了 一種新型焊機(jī)，即“通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)焊接質(zhì)量監(jiān)控的電熔焊機(jī)及實(shí)現(xiàn)方法”。但是，即便電熔焊接技術(shù)不斷改進(jìn)和完善，電熔接頭失效的風(fēng)險(xiǎn)仍然存在。一種典 型的失效形式是在內(nèi)壓作用下，沿著電熔接頭內(nèi)冷焊區(qū)的第一根電阻絲向外產(chǎn)生裂紋，最 終導(dǎo)致套筒破裂。導(dǎo)致這種失效形式發(fā)生的主要原因是由于內(nèi)冷焊區(qū)管材和套筒并沒(méi)有粘 合在一起，在內(nèi)壓的作用下，在套筒內(nèi)冷焊區(qū)第一根電阻絲的位置產(chǎn)生應(yīng)力集中。由于電阻 絲的存在破壞的接頭的結(jié)構(gòu)連續(xù)性，在應(yīng)力的作用下很容易產(chǎn)生裂紋萌生擴(kuò)展。這種失效形式的根本原因是內(nèi)冷焊區(qū)的存在，如果能消除內(nèi)冷焊區(qū)，使得中間部 分的管材和套筒也能粘合在一起，就可以避免這種失效形式發(fā)生。但是內(nèi)冷焊區(qū)過(guò)小或沒(méi) 有又可能導(dǎo)致熔料大量地向中間流動(dòng)，從而導(dǎo)致電阻絲搭接短路，造成局部過(guò)熱等問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)冷焊區(qū)的長(zhǎng)短可能導(dǎo)致應(yīng)力 集中或者電阻絲短路的缺陷，提供一種采用榫卯結(jié)構(gòu)的管道電熔接頭。為解決技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型提供了一種采用榫卯結(jié)構(gòu)的管道電熔接頭，包括分別連接于兩段管材 的兩個(gè)相對(duì)的管道端頭，在所述兩個(gè)管道端頭的端面上，其中一個(gè)端面上設(shè)置環(huán)形凸出部， 另一個(gè)端面上設(shè)置環(huán)形凹槽；所述凸出部與凹槽尺寸和形狀相匹配，當(dāng)凸出部進(jìn)入凹槽后 兩個(gè)端面緊密貼合。作為一種改進(jìn)，所述管道端頭與管材為一體式結(jié)構(gòu)。凸出部或凹槽是在管道端頭 的端面上以銑刀加工而成。作為一種改進(jìn)，所述管道端頭與管材為分體式結(jié)構(gòu)，管道端頭一端的外沿環(huán)設(shè)延 伸的模套，模套將管材固定并使管道端頭與管材的兩端面緊密貼合，所述凸出部或凹槽設(shè)3置于管道端頭的另一端。作為一種改進(jìn)，設(shè)管材的壁厚為e，則管道端頭的厚度取0. ^和1. k之間，模套厚 度為0.0 O.le，模套向外延伸的角度為5°。作為一種改進(jìn)，設(shè)管材的壁厚為e，則凸出部的高度為0. 3e le、寬度彡0. 4e、外 緣厚度彡0. 3e ；凸出部高度+0. Ie彡凹槽的深度彡凸出部高度，凸出部寬度+0. Ie彡凹槽 寬度>凸出部寬度，凸出部外緣厚度>凹槽外緣厚度>凸出部外緣厚度-0. le。傳統(tǒng)的電熔套筒為在電熔接頭中間區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)冷焊區(qū)，中間區(qū)域沒(méi)有布設(shè)電 阻絲，而只通過(guò)一根連接線。本實(shí)用新型中采用榫卯結(jié)構(gòu)的管道電熔接頭，其電熔焊接方法包括(1)對(duì)待焊接的管材進(jìn)行端部處理，采用榫卯結(jié)構(gòu)的管道電熔接頭兩個(gè)相對(duì)的 管道端頭分別連接于兩段管材，在其中一個(gè)端面上設(shè)置環(huán)形凸出部，另一個(gè)端面上設(shè)置環(huán) 形凹槽；所述凸出部與凹槽尺寸和形狀相匹配，使得凸出部進(jìn)入凹槽后兩個(gè)端面緊密貼 合；(2)在電熔套筒的中間區(qū)域埋設(shè)電阻絲，電阻絲的布線密度小于兩端熔焊區(qū)域中 電阻絲的布線密度，根據(jù)常規(guī)電熔焊接工藝要求進(jìn)行焊接，從而防止焊區(qū)內(nèi)焊接壓力過(guò)大。所述中間冷焊區(qū)埋設(shè)電阻絲的鋪設(shè)要求為1)長(zhǎng)度要求設(shè)管材的壁厚為e，中間冷焊區(qū)長(zhǎng)度Ln彡加；2)布線密度中間冷焊區(qū)電阻絲的埋設(shè)間距dn取1. 2dr ^ dn ^ 3dr，dr為單邊 熔融區(qū)的電阻絲埋設(shè)間距。本實(shí)用新型的有益之處在于通過(guò)使用本實(shí)用新型中管道電熔接頭和焊接方法焊制的塑料管或復(fù)合管，其電熔 接頭內(nèi)部不存在未融合區(qū)，相比傳統(tǒng)的電熔接頭具有更好的結(jié)構(gòu)連續(xù)性，機(jī)械性能更好?？?以避免在內(nèi)壓作用下由于套筒內(nèi)冷焊區(qū)的存在而產(chǎn)生應(yīng)力集中，進(jìn)而發(fā)生裂紋貫穿套筒而 失效。
圖1為電熔套筒電阻絲分布圖；圖2為用銑刀加工管材端面圖；圖3為可套在管材端部的獨(dú)立的帶凹槽或凸出部的管道端頭；圖4為用銑刀加工好的管材端焊制的電熔接頭。圖中附圖標(biāo)記為1為外冷焊區(qū)；2為電極；3為熔焊區(qū)；4為中間冷焊區(qū)(傳統(tǒng)電 熔接頭兩個(gè)內(nèi)冷焊區(qū)合并)；5為管材；6為凹槽寬度；7為凹槽深度；8為凹槽外緣厚度；9 為凸出部高度；10為凸出部外緣厚度；11為凸出部寬度；12為管材；13為管道端頭的底面； 14為管道端頭外沿環(huán)設(shè)延伸的模套；15為管道端頭的厚度；16為帶凹槽的管道端頭；17為 管道端頭的厚度；18為帶凸出部的管道端頭；19為管道端頭外沿環(huán)設(shè)延伸的模套；20為管 道端頭的底面。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施例。[0027]本實(shí)用新型包含兩部分內(nèi)容一方面是提出一種新的電熔套筒布線工藝。傳統(tǒng)的電熔套筒為在電熔接頭中間區(qū) 域產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)冷焊區(qū)，中間區(qū)域沒(méi)有布線。本實(shí)用新型提出在電熔套筒的中間區(qū)域也埋設(shè) 電阻絲，但電阻絲的布線密度比熔焊區(qū)小，從而防止焊區(qū)內(nèi)焊接壓力過(guò)大。另一方面是對(duì)焊接的管材進(jìn)行端部處理，可以有兩種方法一種方法是在電熔焊接前進(jìn)行端面清理的同時(shí)，用銑刀在待連接的管材兩個(gè)端面 分別銑出一個(gè)凹槽和一個(gè)凸出部。凹槽和凸出部的大小、位置剛好使之可以貼合在一起 (凹槽要略大于凸出部)。另一種方法是專門生產(chǎn)獨(dú)立的帶有凹槽或凸出部的管道端頭。兩 種管道端頭可以相互配合在一起，同時(shí)可以分別套裝在管材的端部。電熔焊接前，將管材兩端加工出來(lái)的凹槽和凸出部、或套裝在端部的管道端頭伸 入前述改制的電熔套筒并通過(guò)軸向壓緊力使相互之間配合貼緊。然后采用普通的電熔焊機(jī) 進(jìn)行焊接即可。具體實(shí)施例1 1、電熔套筒的布線工藝電阻絲埋入鋪設(shè)要點(diǎn)如下1)長(zhǎng)度要求設(shè)管材的壁厚為e，外冷焊區(qū)1的長(zhǎng)度 Lw彡0. Se ；熔合區(qū)3長(zhǎng)度Lr彡e+5mm ；原位于中間的兩側(cè)內(nèi)冷焊區(qū)合并為中間冷焊區(qū)4，長(zhǎng) 度Ln彡2e。2)布線密度中間冷焊區(qū)的電阻絲埋設(shè)間距dn要大于熔合區(qū)的電阻絲埋設(shè)間 距 dr，可取 1. 2dr ^ dn ^ 3dr。2、管道端頭加工凹槽和凸出部凸出部高度9為OJe Ie;凸出部寬度11彡0.4e;凸出部外側(cè)厚度彡0.;3e。凹 槽深度7大于等于凸出部高度，小于等于凸出部高度+0. Ie ；凹槽寬度6大于等于凸出部寬 度，小于等于凸出部寬度+0. Ie ；凹槽外緣厚度8大于等于凸出部外緣厚度-0. le，小于等于 凸出部外緣厚度。3、獨(dú)立的帶凹槽或凸出部的管道端頭帶凹槽或凸出部的管道端頭為與管材基體材料相同的高分子材料。如PE80聚乙 烯管就用PE80聚乙烯；鋼絲纏繞復(fù)合管(PSP)就用基體材料聚乙烯(同時(shí)需要匹配材料型 號(hào))。帶凹槽或凸出部的管道端頭的厚度取0. 和1. 之間，凹槽和凸出部的尺寸及 分布和管材端部加工的凹槽和凸出部相同。帶凹槽或凸出部的管道端頭通過(guò)模套套在管材 端部，模套厚度約為0.0 O.le。模套根部與管道端頭的底面相連。模套內(nèi)側(cè)的內(nèi)徑與 管材內(nèi)徑相同；模套外側(cè)的外徑與管材外徑相同。因此，模套內(nèi)側(cè)的外徑比管材內(nèi)徑略大； 模套外側(cè)的內(nèi)徑比管材外徑略小；模套向外延伸的角度5°左右。采用在管材端部銑凹槽和凸出部方案將現(xiàn)有管材端部銑刀替換為一端有一段突 起，一端有一段凹陷的銑刀，從而能銑出如圖2所示的管材端部。測(cè)量總套筒長(zhǎng)度為L(zhǎng)，在距 離管材端部L/2的地方做標(biāo)記。將銑削好的管材從套筒兩端插入，直至管材上標(biāo)記線與套 筒端部平面齊平。用力向內(nèi)壓緊管材，使凸出部緊緊插到凹槽內(nèi)部。采用管材端部套上管道端頭的方案模套套在管材上后，用力壓緊，使得管道端頭 底部的凹凸面貼緊管材端部，并且使得模套的高分子材料發(fā)生變形從而緊貼在管材表面。 測(cè)量總套筒長(zhǎng)度為L(zhǎng)，在已套上管道端頭的管材距離管道端頭凹槽或凸出部底面L/2的地方做標(biāo)記。將分別套上管道端頭的兩根管材插入到電熔套筒內(nèi)部，直至管材上標(biāo)記線與套 筒端部平面齊平。然后壓緊，使得管道端頭能夠貼緊。 需要說(shuō)明的是，管材端部加工的凹槽和凸出部以及帶凹槽或凸出部的管道端頭上 的凹槽和凸出部的截面形狀并不限于矩形，其他的如圓弧形、拋物線形等，以及單層凸出 部、多層凸出部、添加密封圈亦屬于本實(shí)用新型的變形。
權(quán)利要求1.采用榫卯結(jié)構(gòu)的管道電熔接頭，包括分別連接于兩段管材的兩個(gè)相對(duì)的管道端頭， 其特征在于，在所述兩個(gè)管道端頭的端面上，其中一個(gè)端面上設(shè)置環(huán)形凸出部，另一個(gè)端面 上設(shè)置環(huán)形凹槽；所述凸出部與凹槽尺寸和形狀相匹配，當(dāng)凸出部進(jìn)入凹槽后兩個(gè)端面緊 密貼合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用榫卯結(jié)構(gòu)的管道電熔接頭，其特征在于，所述管道端頭 與管材為一體式結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用榫卯結(jié)構(gòu)的管道電熔接頭，其特征在于，所述管道端頭 與管材為分體式結(jié)構(gòu)，管道端頭一端的外沿環(huán)設(shè)延伸的模套，模套將管材固定并使管道端 頭與管材的兩端面緊密貼合，所述凸出部或凹槽設(shè)置于管道端頭的另一端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用榫卯結(jié)構(gòu)的管道電熔接頭，其特征在于，設(shè)管材的壁厚 為e，則管道端頭的厚度取0. 5e和1. 5e之間，模套厚度為0. 05e 0. le，模套向外延伸的 角度為5°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)中所述的采用榫卯結(jié)構(gòu)的管道電熔接頭，其特征在于， 設(shè)管材的壁厚為e，則凸出部的高度為0. 3e le、寬度< 0.如、外緣厚度> 0. 3e ；凸出部高 度+0. Ie彡凹槽的深度彡凸出部高度，凸出部寬度+0. Ie彡凹槽寬度彡凸出部寬度，凸出部 外緣厚度>凹槽外緣厚度>凸出部外緣厚度-0. le。
專利摘要本實(shí)用新型涉及塑料管道或塑料復(fù)合管道焊接領(lǐng)域，旨在提供采用榫卯結(jié)構(gòu)的管道電熔接頭。該管道電熔接頭包括分別連接于兩段管材的兩個(gè)相對(duì)的管道端頭，在所述兩個(gè)管道端頭的端面上，其中一個(gè)端面上設(shè)置環(huán)形凸出部，另一個(gè)端面上設(shè)置環(huán)形凹槽；所述凸出部與凹槽尺寸和形狀相匹配，當(dāng)凸出部進(jìn)入凹槽后兩個(gè)端面緊密貼合。通過(guò)使用本實(shí)用新型中管道電熔接頭焊制的塑料管或復(fù)合管，其電熔接頭內(nèi)部不存在未融合區(qū)，相比傳統(tǒng)的電熔接頭具有更好的結(jié)構(gòu)連續(xù)性，機(jī)械性能更好?？梢员苊庠趦?nèi)壓作用下由于套筒內(nèi)冷焊區(qū)的存在而產(chǎn)生應(yīng)力集中，進(jìn)而發(fā)生裂紋貫穿套筒而失效。
文檔編號(hào)F16L47/03GK201827578SQ20102058135
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者師俊, 徐平, 施建峰, 鄭津洋, 饒靜 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)