專利名稱：三通管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱塑性塑料的焊接三通管和用于制造其的方法。
背景技術(shù)：
三通管在管系中用于產(chǎn)生管出口或支管。由于重量和腐蝕的原因，熱塑性塑料越 來(lái)越多地用于管系構(gòu)造中。諸如氣體、水、廢水或?qū)嶋H上化學(xué)品的流體優(yōu)選地在這樣的管系 中輸送。
從現(xiàn)有技術(shù)中已知用于制造塑料三通管的各種方法。
通常，使用注塑法制造三通管。該方法尤其適合不超出一定尺寸的管系或三通管。 其原因在于，一方面，該方法在經(jīng)濟(jì)上不可行，除非制造一定單位數(shù)量的三通，對(duì)于較大尺 寸來(lái)說(shuō)很少出現(xiàn)這種情況；另一方面，就一定壁厚的流變性而言，也達(dá)到了可行性的邊界。 注塑法僅在有限范圍內(nèi)適合大尺寸。
US 5，551，733公開(kāi)了使用注塑法制造的三通管。為了增強(qiáng)三通管，沿周向表面裝 配了直接合并到模具中的十字狀支撐桿。這賦予三通管更大剛度并允許更大的耐壓性。
另一種制造塑料三通管的方法在于將以45°角切斷的管焊接在一起。為此需要兩 道焊縫，這又是對(duì)于三通管耐壓性的主要缺點(diǎn)，其中不得不預(yù)期O. 6的耐壓折減系數(shù)。為了 補(bǔ)償該折減系數(shù)，有可能要提供額外的增強(qiáng)，這又與提高的成本和大量的勞力相關(guān)聯(lián)。
從現(xiàn)有技術(shù)已知一種制造焊接三通管的方法，該方法通過(guò)在車床上車削中空桿的 兩個(gè)外端形成對(duì)齊的連接件。在中空桿的中部，在一點(diǎn)處適當(dāng)?shù)劂娤魍廨喞援a(chǎn)生用于焊 上外部連接件的平面支承表面。EP 1431649B1公開(kāi)一種這樣的方法，其中所述方法通過(guò)額 外裝配的加固環(huán)而增加了三通管的壓縮強(qiáng)度。
這樣的方法與通過(guò)再加工中空桿而提高材料消耗的缺點(diǎn)以及涉及后續(xù)增強(qiáng)件裝 配的額外的勞力相關(guān)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種裝置和方法，該裝置和方法增加焊接三通管的壓縮強(qiáng) 度，而在制造三通管期間不造成大量的材料損耗，并且不需要額外的增強(qiáng)。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)所述目的，其中將待接合在一起的管沿著它們的近似相貫線焊 接。
因?yàn)閷⒋雍显谝黄鸬墓苎刂鼈兊南嘭灳€焊接，所以提高了耐壓性。根據(jù)現(xiàn)有 技術(shù)焊接的三通管顯示了 O. 6的耐壓折減系數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的方法在不需要裝配額外的增 強(qiáng)件的情況下顯著地提高了耐壓性。精確分析已顯示，有可能焊接具有接近相貫線的輪廓 的管，并且相對(duì)于精確沿著相貫線的焊縫來(lái)說(shuō)耐壓性不因此而降低。
在待焊接在一起的管具有不同管徑的情況中，近似相貫線優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于主管半徑 的輪廓，而在待焊接在一起的管具有相同管徑的情況中，對(duì)應(yīng)于在頂點(diǎn)處以一半徑倒圓的 相貫線。
該近似相貫線的路線對(duì)應(yīng)于主管(B卩，外管所焊接到的管或管件)的半徑的輪廓， 這僅適用于其中待焊接在一起的管具有不同直徑的焊接操作的情況。在具有相同直徑的管被焊接在一起的情況中，焊接沿相貫線進(jìn)行，其中相貫線不直接延伸成頂點(diǎn)中而是以一半徑倒圓，因?yàn)榧眲∈諗康妮喞贿m合經(jīng)受壓力的部件。優(yōu)選地用于倒圓的半徑等于待焊接在一起的管的半徑的五分之一。
為了能沿其近似相貫線來(lái)焊接管，在管的接觸表面的位置處(即在支管的情況中的端面處和在主管的情況中的對(duì)應(yīng)凹部中)提供一輪廓，不論是通過(guò)銑削或是以其它方式加工，所述輪廓對(duì)應(yīng)于近似相貫線。
為了使接觸表面達(dá)到所需溫度，以便接著將塑料管焊接在一起，使用熱板加熱接觸表面。作為熱板的變型，也可以使用柔性加熱墊，該加熱墊自身完美地貼靠近似相貫線的輪廓并且從而確保對(duì)接觸表面的加熱。接觸表面與熱板或加熱墊保持接觸，直到達(dá)到所需的溫度或彈性。為了最佳的熱傳遞，熱板和加熱墊必須完全抵靠管的接觸表面擱置。對(duì)待焊接在一起的兩個(gè)管的加熱優(yōu)選地同時(shí)進(jìn)行。此外，熱板優(yōu)選地被構(gòu)造使得在熱板的一側(cè)上存在用于與支管的接觸表面的最佳接觸的合適的輪廓，并且熱板的相對(duì)側(cè)被構(gòu)造使得熱板最佳地抵靠主管中的凹部的接觸表面擱置。這使得可以僅用一個(gè)熱板或加熱墊同時(shí)加熱接觸表面。然而，用兩個(gè)單獨(dú)的熱板或加熱墊加熱待焊接在一起的接觸表面也是可行的。為了確保最佳的熱傳遞，熱板必須顯示具有待焊接的管的近似相貫線的輪廓，以便沿近似相貫線的輪廓的整個(gè)表面擱置。
這樣的方法通常僅適用于具有至少400mm的主管直徑，而不考慮支管連接的直徑。
待焊接的管優(yōu)選地是相同的塑料，其中PE、PP、PB、PA或PVDF尤其適合。
在本發(fā)明的一個(gè)構(gòu)造中，另外的管作為增強(qiáng)件套在待焊接在一起的管道上，在主管中的凹部中和支管的端面處，在所述另外的管上同樣銑削出近似相貫線的輪廓。作為另外的步驟，借助于熱板或加熱墊在接觸表面處加熱增強(qiáng)的管。該增強(qiáng)件還起到壁厚補(bǔ)償?shù)淖饔?，即，如果待焊接的管在壁厚方面具有過(guò)大的差值，則存在根據(jù)管的壁厚來(lái)選擇作為增強(qiáng)件使用的管的可能，以便增強(qiáng)的管在焊接時(shí)顯示或多或少相同的壁厚。


結(jié)合附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，本發(fā)明不僅僅限于示例性實(shí)施例。在附圖中圖1示出了沿焊接三通管的剖面線的縱剖面圖和剖面圖，其中待焊接的管具有不同的直徑；圖2示出了沿焊接三通管的剖面線的縱剖面圖和剖面圖，其中待焊接的管具有相同的直徑；圖3示出了沿帶有增強(qiáng)件的焊接三通管的剖面線的縱剖面圖和剖面圖；圖4示出了沿焊接三通管的剖面線的縱剖面圖和剖面圖，其中待焊接的管具有不同的直徑，支管以非垂直方式從主管分出；以及圖5示出了制造方法的各個(gè)制造步驟，其中各個(gè)部件以縱剖面圖示出。
附圖標(biāo)記列表I三通管 2主管 3支管 4相貫線 5近似相貫線 6內(nèi)部近似相貫線 7增強(qiáng)件 8增強(qiáng)件 9頂點(diǎn) 10熱板 11銑刀 dl主管直徑 d2支管直徑 el主管壁厚 e2支管壁厚 e3支管的加寬壁厚Ral具有不相等管徑的三通管的近似相貫線的半徑和主管的半徑 Ra2具有相同管徑的三通管的近似相貫線的倒圓半徑 Ra3未垂直焊接的管的近似相貫線的半徑之一 Ra4未垂直焊接的管的近似相貫線的半徑之一。
具體實(shí)施方式
圖1示出了焊接三通管1，其中支管3以90°角延伸到主管2或垂直接合到主管 2。支管3的直徑d2與主管2的直徑dl不匹配。因此，在圖1中將顯示具有不同直徑dl、 d2的管2、3焊接在一起。為了形成良好的焊縫，有利的是壁厚el、e3在焊縫區(qū)域中大約相 等，從而導(dǎo)致相同的接頭壓力條件。此外，加寬的壁厚導(dǎo)致增加的強(qiáng)度。因此有利的是，例 如通過(guò)增加支管3中的壁厚e3使待接合在一起的管的壁厚一致或者適應(yīng)該壁厚，如圖1所 示。在將兩個(gè)管2、3接合在一起時(shí)將出現(xiàn)的理論相貫線4在圖1中由虛線4示出。由半徑 Ral的輪廓獲得近似相貫線5，半徑Ral對(duì)應(yīng)于主管2的半徑Ral。這與下面這樣的優(yōu)點(diǎn)相 關(guān)聯(lián)近似相貫線5易于制作且顯示具有與在三通管I沿著相貫線4精密地焊接時(shí)相同的 耐壓性。內(nèi)部相貫線6通過(guò)制作近似相貫線5而形成，因而自動(dòng)形成。如已經(jīng)提及的，通過(guò) 沿著近似相貫線5焊接三通管I來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的耐壓性。迄今為止從現(xiàn)有技術(shù)已知的唯一的 焊接三通管僅經(jīng)得起相當(dāng)于對(duì)應(yīng)管尺寸的耐壓性的O. 6倍的耐壓性，因?yàn)樗鼈儾皇茄刂?似相貫線而是沿著直邊緣焊接。為了實(shí)現(xiàn)更高的耐壓性，有必要裝配合適的增強(qiáng)件。在根 據(jù)本發(fā)明的用于制造三通管的方法中，由于沿著近似相貫線5進(jìn)行焊接，實(shí)現(xiàn)了更高的耐 壓性。此外，另外的優(yōu)點(diǎn)是由簡(jiǎn)單的弧形輪廓產(chǎn)生近似相貫線5，且仍然實(shí)現(xiàn)高耐壓性。
圖2示出了三通管I的縱剖面圖，其中待焊接在一起的管2、3具有相同的直徑dl、 d2，出于這樣的原因相貫線4對(duì)應(yīng)于在頂點(diǎn)9處匯聚收斂的兩條直線。由于就實(shí)現(xiàn)高耐壓 性而言急劇收斂的直線或焊接輪廓不理想，頂點(diǎn)9以一半徑Ra2被倒圓。半徑Ra2等于相同尺寸管徑dl、d2的十分之一或半徑Ral的五分之一。相比現(xiàn)有技術(shù)所已知的，沿著近似 相貫線5焊接確保在也具有相同管徑dl、d2的三通管I的該實(shí)施例更好的耐壓性。圖3示 出了增強(qiáng)的三通管1，管7、8預(yù)先套在待焊接的管2、3上，并且然后在管2、3上且同時(shí)地在 相同的操作中在外套的增強(qiáng)管7、8上銑削出近似相貫線5的輪廓。該增強(qiáng)件導(dǎo)致耐壓性的 額外增加。
圖4示出了其中待焊接的管2、3不以90°角接合在一起的三通管I。對(duì)于其中管 以任何所需角度接合在一起的這樣的三通管，焊接也沿著近似相貫線5進(jìn)行，并且相應(yīng)地 制備管或提供合適的輪廓。這樣，支管3或支管3的端面以及主管2中的凹部具有合適的 近似相貫線5，以便隨后將它們接合在一起。就未以90°焊接在一起的管中的近似相貫線 5而言，可能不僅由一個(gè)半徑來(lái)限定輪廓，而是至少需要兩個(gè)半徑Ra4、Ra5來(lái)限定沿著其來(lái) 焊接管2、3的近似相貫線5。理論上確定的相貫線規(guī)定了近似相貫線的大致路線。通過(guò)諸 如應(yīng)用于理論相貫線的Ra4和Ra5的限定的半徑，獲得近似相貫線。因此，理想的是需要盡 可能少的連續(xù)半徑，但重要的是近似相貫線接近理論相貫線。
圖5示出了制造焊接三通管I的方法的各個(gè)步驟。第一幅圖示出了優(yōu)選地通過(guò)銑 削將近似相貫線5施加到支管3的端面以及在主管2中產(chǎn)生具有近似相貫線5的輪廓的凹 部，其中圖5所示的管2、3包括具有套在其上的管7、8形式的增強(qiáng)件。當(dāng)然，對(duì)管2、3、7、8 的銑削不必如圖5所示并行地進(jìn)行，也可以單獨(dú)加工支管3和主管2并且僅在焊接過(guò)程或 加熱期間對(duì)它們進(jìn)行并行處理。然后，由第二幅圖所示，借助于同樣表現(xiàn)出近似相貫線5的 形狀或輪廓的熱板10來(lái)加熱近似相貫線5的輪廓，其中，熱板10的一側(cè)優(yōu)選地被構(gòu)造使得 支管3的端面的近似相貫線5可最佳地抵靠熱板擱置以允許最佳熱傳遞。也就是說(shuō)，在熱 板10和待焊接的管2、3、7、8的接觸表面之間盡可能不出現(xiàn)空間或腔體。另外有利的是，熱 板10的另一側(cè)表現(xiàn)出主管2中的凹部的輪廓的形狀，以便通過(guò)與熱板10的充分接觸而實(shí) 現(xiàn)良好的熱傳遞。使用具有兩個(gè)輪廓的熱板10同樣使得可以僅用一個(gè)熱板10同時(shí)加熱兩 個(gè)管。就該目的而言，使用柔性加熱墊也是理想的。在加熱階段之后，移除熱板并且將包括 增強(qiáng)件7、8的兩個(gè)管2、3壓在一起，由此沿近似相貫線5出現(xiàn)焊縫。
權(quán)利要求
1.一種由熱塑性塑料制造焊接三通管的方法，其特征在于，將待接合在一起的管(2，3)沿著其近似相貫線(5)進(jìn)行焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在待焊接在一起的所述管(2，3)具有不同管徑(dl，d2)的情況中，所述近似相貫線(5)優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于所述主管(2)的半徑(Ral)的輪廓，并且在待焊接在一起的所述管(2，3)具有相同管徑(dl，d2)的情況中，所述近似相貫線(5)優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于在頂點(diǎn)(9)處以一半徑(Ra2)被倒圓的相貫線(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述頂點(diǎn)(9)的所述倒圓半徑(Ra2)對(duì)應(yīng)于所述待焊接的管(2，3)的所述半徑(Ral)的五分之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述管(2，3)的待焊接的接觸表面處形成與所述待接合在一起的管(2，3)的所述近似相貫線(5)相對(duì)應(yīng)的輪廓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述接觸表面借助于熱板(10)來(lái)加熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述接觸表面借助于柔性加熱墊來(lái)加熱。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，同時(shí)加熱待焊接在一起的所述管(2，3)的所述接觸表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求4和6中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述熱板(10)表現(xiàn)出所述近似相貫線(5)的所述輪廓。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至7中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，相同的所述熱板(10)或相同的所述柔性加熱墊被用于所述支管(3)的所述輪廓和所述主管(2)中的凹部的所述接觸表面兩者。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述主管(2)具有400mm的最小外徑(dl)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述待焊接的管(2，3)由相同的塑料制成，優(yōu)選地由PE、PP、PB、PA或PVDF制成。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，沿著所述管(2，3)在所述焊縫區(qū)域中的周邊提供用于壁厚的增強(qiáng)件(7，8)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在焊接之前裝配用于增強(qiáng)所述三通管(I)的管(7, 8) ο
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在相同操作中在所述增強(qiáng)管(7，8)上和在形成所述主管或支管(2，3)的所述管(2，3)上同時(shí)銑削出所述近似相貫線的所述輪廓。
15.一種熱塑性塑料的焊接三通管，其特征在于，著待接合在一起的管(2，3)沿著其近似相貫線(5)被焊接，其中，在待焊接在一起的所述管(2，3)具有不同管徑(dl，d2)的情況中，所述近似相貫線(5)優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于所述主管(2)的半徑(Ral)的輪廓，并且在待焊接在一起的所述管(2，3)具有相同管徑(dl，d2)的情況中，所述近似相貫線(5)優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于在頂點(diǎn)(9)處以一半徑(Ra2)被倒圓的相貫線(4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及三通管和由熱塑性塑料制造焊接三通管的方法，其中待接合在一起的管沿著其近似相貫線進(jìn)行焊接。
文檔編號(hào)B29C65/18GK103016887SQ201210353788
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者J.韋梅林格 申請(qǐng)人:喬治費(fèi)希爾管路系統(tǒng)公開(kāi)股份有限公司