多層管道的聯(lián)接件、焊接裝置、聯(lián)接方法及其所得組件的制作方法
【專利說明】多層管道的聯(lián)接件、焊接裝置、聯(lián)接方法及其所得組件
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2011年9月I日，申請(qǐng)?zhí)枮?01180042542.X，發(fā)明名稱為“多層管道的聯(lián)接件、焊接裝置、聯(lián)接方法及其所得組件”的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及用于多層管道的聯(lián)接件(coupling piece)，特別地涉及適合于承插焊接(國際術(shù)語:多重恪合焊接(polyfus1n welding))的用于多層管道的聯(lián)接件。
【背景技術(shù)】
[0003]對(duì)于許多應(yīng)用，例如水的排放和水、氣體和化學(xué)物質(zhì)的供應(yīng)來說，用于塑料管道系統(tǒng)(PCS)的多層管道被認(rèn)為是鋼和銅的替代形式。多層管道可以包括不同類型的塑料，具有例如內(nèi)嵌在塑料中的鋁的基礎(chǔ)，以用于改進(jìn)壓力阻力的目的。主要使用熱塑性塑料，例如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丁烯(PB)以及有時(shí)PVC。系統(tǒng)的安裝包括形成管和連接件、聯(lián)接器和/或配件的組合。配件的類型也決定了必須被使用的工具的性質(zhì)。被很多地使用的是由具有鋁基礎(chǔ)層的PE管構(gòu)建的多層管?；A(chǔ)層在此在外側(cè)和內(nèi)側(cè)上覆蓋有塑料。
[0004]這些系統(tǒng)具有60%的估計(jì)市場(chǎng)份額，其主要在建筑環(huán)境中使用。這些系統(tǒng)的大的優(yōu)點(diǎn)是，其可以以保持形狀的方式彎曲，正如銅管道，然而相比之下，其在重量上是較輕的并且是較不昂貴的。
[0005]最令人關(guān)注的開發(fā)涉及設(shè)置有鋁內(nèi)層的聚乙烯管，該鋁內(nèi)層包括在任一側(cè)的一層聚乙烯。這樣的管是柔性的并且具有用于預(yù)期應(yīng)用的已證明強(qiáng)度。特別地令人關(guān)注的是基于PE-RT(PE提高的溫度，Dowlex的產(chǎn)品)的管，其可以抗90_95°C的溫度并且可以被施加高至10巴的壓力。
[0006]這些已知系統(tǒng)的缺點(diǎn)是配件或聯(lián)接器是昂貴的或者在產(chǎn)生聯(lián)接方面是消耗時(shí)間的。
[0007]用途是例如制造密封件，其借助于聯(lián)接件上的O形環(huán)而獲得。聯(lián)接件被插入或推動(dòng)到管道或管中。聯(lián)接件然后被借助于套筒使用在管道或管上的大的力擠壓關(guān)閉。
[0008]作為可選擇的聯(lián)接，推動(dòng)連接也可用于具有鋁基礎(chǔ)的管道或管。雖然這些是實(shí)用的，但是其另一方面是昂貴的，并且除了明顯的便利之外，還具有由于O形環(huán)而產(chǎn)生的相當(dāng)大的泄漏風(fēng)險(xiǎn)。
[0009]此外，焊接配件的使用是已知的，其中聯(lián)接件和用于聯(lián)接的管道的外端部被使用焊接裝置加熱，使得用于聯(lián)接的部分變成塑料。該技術(shù)被稱為多重熔合焊接或承插焊接。在可塑狀態(tài)下，通過把用于聯(lián)接的部分靠著彼此按壓或把其滑動(dòng)在一起并且允許其冷卻，該部分然后被恪合。
[0010]焊接裝置通常是設(shè)置有加熱元件和作為熱源的矛狀物(Iance)的手工工具，該加熱元件也被稱為焊接心軸和焊接襯套，其可以被安裝在外端部上。焊接心軸和焊接襯套被成形為使得它們裝配至分別的聯(lián)接件和管道外端部的必須被熔合在一起的接觸表面上。在加熱之后，兩個(gè)部分在可塑狀態(tài)下被推動(dòng)到彼此中，使得重疊的接觸表面熔合在一起，其中形成連接焊接部或焊接肋(weld rib)。在冷卻之后獲得持久焊接部。該技術(shù)具有可以使用簡(jiǎn)單工具以及可以迅速地進(jìn)行操作(每個(gè)操作僅持續(xù)幾秒)的優(yōu)點(diǎn)。
[0011]可以被用于借助于承插焊接來聯(lián)接多層管道的聯(lián)接件從專利公布JP07301374已知。管道的外端部在此被推動(dòng)到聯(lián)接件的環(huán)形空間中，其中管道的外端部與聯(lián)接件熔合。管道的外端部被事先調(diào)整以能夠突出到環(huán)形空間中。為了該目的，管道外端部的厚度通過除去外表面和內(nèi)表面的一部分而減小。
[0012]這種方法的顯著缺點(diǎn)與多層管道的結(jié)構(gòu)相關(guān):該多層管道通常設(shè)置有較厚的內(nèi)層、薄的外層以及在其之間的金屬層，這些層被兩個(gè)粘合劑層互相連接。整個(gè)管由五個(gè)層構(gòu)建:外層、粘合劑層、鋁、粘合劑層和內(nèi)層。所有的這些層都提供對(duì)壓力和溫度的抵抗。外層比內(nèi)層薄。外層可以被給予比內(nèi)層薄的形式，因?yàn)樨?fù)荷在管道的外側(cè)部上比在內(nèi)側(cè)部上不大，其中例如在90-95°C的PE-RT溫度和施加高至10巴的壓力的情況下。通過把外層保持為薄的，產(chǎn)品是較不昂貴、較不大量并且較低重量的。外層的功能是形成抵抗來自于大氣的氧氣的保護(hù)性層，使得不會(huì)發(fā)生金屬層的腐蝕。
[0013]在新開發(fā)的PE管中，目標(biāo)因此是在鋁層的任一側(cè)上的可能最薄的PE層。具有鋁基礎(chǔ)層的PE-RT管可以例如在16mm的直徑處允許0.3mm的PE-RT的外層。PE-RT的內(nèi)層是1.2mm并且管的包括粘合劑層的總體壁厚度是2.0_。
[0014]在這樣的多層管道與如根據(jù)JP’ 374的聯(lián)接件的聯(lián)接中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，損失了外層的完整性:除去外層的一部分并且同時(shí)仍然具有足以覆蓋金屬層的外層在技術(shù)上不是容易地實(shí)現(xiàn)的。因此具有管道的金屬層的一部分變得暴露的增加風(fēng)險(xiǎn)，由此可能發(fā)生金屬層的非期望腐蝕。
[0015]第二個(gè)問題在多重熔合焊接到管道端部期間在聯(lián)接管的出口處發(fā)生。聯(lián)接管的出口在此突出到管道外端部中，其中出口在某種程度上成為可塑的。聯(lián)接管的出口以此趨于向內(nèi)彎曲至已經(jīng)插入該聯(lián)接管的管道外端部的內(nèi)側(cè)。這引起在聯(lián)接管的出口和管道的內(nèi)側(cè)部之間的間隙形成，由此粘合是不完全的。這可以達(dá)到出口向內(nèi)坍塌并且因此阻擋穿過聯(lián)接管的通路的程度。該問題經(jīng)常在聯(lián)接管的小外徑(例如小于25_)的情況下或在聯(lián)接管的長加熱時(shí)間的情況下發(fā)生。
[0016]由于間隙形成，在任何情況下都得到向管道的內(nèi)壁的不完美焊接，其中管道可以由于污垢在所形成的間隙中的積聚而變得易于具有在焊接的位置處堵塞，由此其可以變成被完全或部分地阻塞。
[0017]第三個(gè)問題是，獲得的在聯(lián)接件和兩個(gè)管道外端部之間的聯(lián)接在聯(lián)接件的位置處相對(duì)于各種拉力或軸向力和扭轉(zhuǎn)力是機(jī)械地易受傷害的。當(dāng)連接于聯(lián)接件的管道外端部施加高扭轉(zhuǎn)力時(shí)，聯(lián)接部可能例如在加寬部分的位置處破裂和斷裂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明的目的是通過提供適合于通過多重熔合焊接以簡(jiǎn)單且迅速的方式形成向管道外端部的持久且可靠的聯(lián)接部的聯(lián)接件來完全或部分地消除已知的現(xiàn)有技術(shù)聯(lián)接件的缺點(diǎn)并且提供可能的另外的優(yōu)點(diǎn)。
[0019]在第一方面，為了該目的，本發(fā)明提供了用于多層管道的外端部的聯(lián)接件，該聯(lián)接件包括在外側(cè)部上設(shè)置有徑向地直立的壁的聯(lián)接管，其中壁在軸向方向上在距主體的外側(cè)部一徑向距離處被加寬，其中聯(lián)接管的外側(cè)部、直立的壁和加寬部分包圍環(huán)形插入空間，管道的外端部可以直接地插入到該環(huán)形插入空間中，并且其中在插入空間的入口的位置處，壁的加寬部分和聯(lián)接管的外側(cè)部之間的徑向距離是使得其大于或等于管道的壁厚度，其中聯(lián)接管的內(nèi)壁用由具有比聯(lián)接管的材料的強(qiáng)度大的強(qiáng)度的增強(qiáng)塑料或金屬制成的毗鄰增強(qiáng)層來增強(qiáng)，并且該層設(shè)置有軸向接合元件，而內(nèi)壁設(shè)置有相應(yīng)于并且連接于接合元件的軸向連接元件。
[0020]內(nèi)壁的這樣的增強(qiáng)賦予聯(lián)接件更大的機(jī)械強(qiáng)度，這對(duì)于其應(yīng)用來說是重要的，在該應(yīng)用中，一旦聯(lián)接件已經(jīng)被聯(lián)接于管道外端部，該聯(lián)接件就被暴露于各種拉力、彎曲力和扭轉(zhuǎn)力。軸向定向?qū)Φ挚箯澢团まD(zhuǎn)力是特別地有效的。軸向在此被理解為意指連接元件和接合元件在相對(duì)于聯(lián)接管的中心軸線的軸向方向延伸。這引起兩個(gè)分別的元件彼此接合，使得聯(lián)接管上的彎曲力或扭轉(zhuǎn)力通過這些元件被同樣地施加在增強(qiáng)層上。增強(qiáng)層以此提供對(duì)這些力的另外抵抗。作為分離元件或整體元件，增強(qiáng)層可以與聯(lián)接管形成組件。
[0021 ] 增強(qiáng)層還具有在多重熔合焊接期間防止聯(lián)接管的出口的向內(nèi)彎曲的優(yōu)點(diǎn)。這因此引起間隙形成被防止以及在聯(lián)接件的位置處經(jīng)過管道的無問題流動(dòng)。
[0022]關(guān)于對(duì)用于增強(qiáng)層的材料的選擇，增強(qiáng)塑料可以例如是PVDF、POM、PPSU或相似材料，并且黃銅、鋼等可以例如作為金屬應(yīng)用。
[0023]還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)接件時(shí)，簡(jiǎn)單的聯(lián)接對(duì)于多層管來說是可能的。管道被推動(dòng)在聯(lián)接件上直至直立壁，并直接地裝配