CN102416698A - 一种能够消除堵塞的手持承插式管道热熔焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够消除堵塞的手持承插式管道热熔焊接装置，该装置用于焊接热塑性管道(例如PP，PE，PB管)，在确保焊接部件无泄漏的同时，消除管道堵塞，减少管道废弃、或者泵功能耗增加而造成的事故和损失。该装置包括温度探测器、承插式热熔焊接器、控制器。在焊接操着中，当被焊接部件的观察区域达到安全焊接温度值时，控制器切断电加热器件的供电，提醒操作员进行承插连接，完成焊接工作。温度探测器可以采用红外测温或者其它技术，控制器中编制有针对不同材质、不同管径、不同厚度、不同初温进行安全焊接温度值计算的数值模型。该技术特别适用于施工现场，例如地源热泵、辐射末端工地，对热塑管道进行快速焊接。

Description

一种能够消除堵塞的手持承插式管道热熔焊接装置

技术领域

本发明涉及暖通空调工程技术领域的地源热泵地埋管换热器管道焊接设备，尤其涉及一种能够消除堵塞的手持承插式管道热熔焊接装置，适用于其他场合下聚乙烯管或聚丁烯管焊接，具体是指利用红外温度感应装置测量管材焊接处温度，通过此温度控制焊接装置的加热，以达到提高焊接成功率的目的。

背景技术

利用以地表土或水源作为冷/热源的地源热泵为建筑物进行供热制冷，已经成为近年来国内外建筑节能的技术热点。而地源换热器的传热性能和运行可靠性又是这类节能技术成功与否的关键。地埋管换热器通常采用聚乙烯管或聚丁烯管。聚乙烯管或聚丁烯管管道系统连接技术的优劣，直接关系到地埋管系统的运行效果和使用寿命。焊接通用原理是聚乙烯一般可在190-240℃之间的范围内被熔化，此时若将管材(或管件)两熔化的部分充分接触，并保持有适当的压力，冷却后便可牢固地融为一体。由于是聚乙烯材料之间的本体熔接，因此接头处的强度与管材本身的强度相同。

常规的手持式承插式热熔焊接装置焊接包括电加热器件、两个加热模具阴模、两个加热模具阳模、供电电路和电焊机外壳，其中，所述供电电路设于所述电焊机外壳内，所述电加热器件设于所述电焊机外壳的上端，两个加热模具阴模通过固定螺钉分别固定于所述电加热器件的前侧面上，两个加热模具阳模通过固定螺钉分别固定于所述电加热器件的后侧面上，且分别与两个加热模具阴模的位置相对，所述电加热器件与所述供电电路电连接，并由所述供电电路供电。

使用常规的手持式承插式热熔焊接装置焊接，两个需要连接的管道端部，分别与一个较粗的承接管段两端部加热熔接，每个接头需要两次热熔过程。在施工过程中，经常会发生由于加热时间太长，管材加热处熔化量过多，造成焊接质量降低，焊接处部分堵塞甚至完全堵塞，其中部分堵塞在后期的水压测试中也很难发现，将导致水路阻力增大，增大水泵功率，甚至会导致管路的完全堵塞。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种能够消除堵塞的手持承插式管道热熔焊接装置，使用该装置焊接时，能够避免熔化不足造成的重复加热或者过度熔化造成的管道堵塞。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的一种能够消除堵塞的手持承插式管道热熔焊接装置，包括电加热器件、加热模具阴模、加热模具阳模、供电电路和电焊机外壳，所述供电电路设于所述电焊机外壳内，所述电加热器件设于所述电焊机外壳的上端，加热模具阴模通过固定螺丝固定于所述电加热器件的前侧面上，加热模具阳模通过固定螺丝固定于所述电加热器件的后侧面上，且与加热模具阴模的位置相对，所述电加热器件与所述供电电路电连接，所述手持承插式管道热熔焊接装置还包括温度控制器和温度探测器，所述温度控制器设于电焊机外壳上，且位于所述电加热器件与所述供电电路的电连接之间，所述电加热器件上且位于所述加热模具阴模底部的中心处设有倾斜的透光口，所述温度探测器设于所述透光口中，且与所述温度控制器相连。

上述的一种能够消除堵塞的手持承插式管道热熔焊接装置，其中，所述温度控制器包括控制电路和温度显示元件，所述控制电路设于电焊机外壳内，且位于所述电加热器件与所述供电电路的电连接之间，所述温度显示元件设于电焊机外壳的一侧，且与所述控制电路相连。

上述的一种能够消除堵塞的手持承插式管道热熔焊接装置，其中，所述温度探测器包括温度感应元件、温度感应元件保护盖和温度信号变送元件，所述温度感应元件倾斜地置于电加热器件内，且其顶端部临近所述电加热器件上透光口底部，所述所述温度感应元件的倾斜方向与所对应的透光口倾斜方向一致，所述温度感应元件通过所述温度信号变送元件与所述控制电路相连，所述温度感应元件保护盖罩于所述温度感应元件上。

上述的一种能够消除堵塞的手持承插式管道热熔焊接装置，其中，所述温度感应元件是红外温度感应元件。

由于在地源热泵埋管连接中最常用的是通过使用承接管件进行连接操作，主要的承接管件包括直通，三通或者是弯头。通常承接管件的壁厚要厚于要连接的管材，所以本发明焊接装置只测量要连接的管材的内壁温度，在该焊接装置的电加热器件上加热模具阴模侧预留倾斜透光口，加热模具阴模和阳模使用螺丝连接固定于电加热器件上，在不需要使用时可拆卸。安装的加热模具阴模的尺寸可以是地源热泵施工过程中常用的DN25或DN32管径的阴模，但不限于这两种尺寸。由于本装置可采用两套红外温度感应元件，使用时可以同时使用两种尺寸的模具进行加热，也可以只进行一种尺寸模具的加热。将红外温度感应元件安装于加热模具阴模底部的电加热器件内，并将其倾斜，使其感应到的温度为连接管道焊接结合处的温度。温度感应元件保护盖主要作用是保护红外温度感应元件，防止施工过程中对其造成的损害。

本发明适合于施工过程中快速的承插式热熔连接操作，能够实现在地源热泵连接管道施工过程中准确的完成管道焊接工作，提高焊接效率和成功率。

采用本发明的焊接装置进行焊接操作，不会造成管路堵塞及增加管路阻力，降低水泵能耗。

本发明采用红外测温元件，测量简单，快速，耐用性强，精度满足要求。同时只测量管壁厚度较薄一侧的温度，降低了成本，提高易用性，能完全满足使用要求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的右视图；

图3是本发明采用的温度控制原理图；

图4是进行熔化温度计算时的参考图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1和图2，图中示出了本发明能够消除堵塞的手持承插式管道热熔焊接装置的结构示意图，该焊接装置包括电加热器件8，加热模具阴模41、42，加热模具阳模91、92，供电电路2和电焊机外壳3，供电电路2设于电焊机外壳3内，电加热器件8设于电焊机外壳8的上端，加热模具阴模41、42通过固定螺丝固定于电加热器件8的前侧面上，加热模具阳模91、92通过固定螺丝固定于电加热器件8的后侧面上，加热模具阳模91位于加热模具阴模41的背面，加热模具阳模92位于加热模具阴模42的背面，电加热器件8与供电电路1电连接，电加热器件上8且位于加热模具阴模41、42底部的中心处均设有倾斜的透光口81、82，其中透光口81向下倾斜，透光口82向上倾斜，本发明焊接装置还包括温度控制器和温度探测器，温度控制器包括控制电路5和温度显示元件1，控制电路2设于电焊机外壳3内，温度显示元件1设于电焊机外壳的右侧面上；温度探测器包括温度感应元件71、72、温度感应元件保护盖73和温度信号变送元件6，温度感应元件71、72倾斜地置于电加热器件8内，且其顶端部分别临近于电加热器件8上透光口81、82的底部，温度感应元件71与透光口81以及温度感应元件72与透光口82的倾斜方向一致，温度感应元件71、72均通过温度信号变送元件6与控制电路5相连，温度感应元件保护盖73罩于温度感应元件71、72上，其中，温度感应元件71、72是红外温度感应元件。

请参阅图3，图中示出了本发明采用的温度控制原理图，控制电路5位于电加热器件8与供电电路2之间，温度显示元件1与控制电路2相连，温度信号变送元件6与控制电路5相连，温度感应元件71、72分别与温度信号变送元件6相连。

本发明焊接装置的电加热器件8上加热模具阴模侧预留倾斜透光口81、82，加热模具阴模41、42和阳模91、92使用螺丝连接固定于电加热器件8上，在不需要使用时可拆卸。安装的加热模具阴模41、42的尺寸可以是地源热泵施工过程中常用的DN25或DN 32管径的阴模，但不限于这两种尺寸。由于本装置可采用两套温度感应元件71、72，使用时可以同时使用两种尺寸的模具进行加热，也可以只进行一种尺寸模具的加热。将温度感应元件71、72安装于加热模具阴模41、42底部的电加热器件内，并将其倾斜，使其感应到的温度为连接管道焊接结合处的温度。温度感应元件保护盖73主要作用是保护温度感应元件71、72，防止施工过程中对其造成的损害。

采用能够消除堵塞的手持承插式管道热熔焊接装置的焊接及温度控制方法为：开启热熔焊接装置加热开关，将地埋管用聚乙烯管或聚丁烯管的插入加热模具的阴模中，再将连接用的直通、弯头或者三通插入加热模具的阳模内，直通、弯头或者是三通材料必须与地埋管材质一致且壁厚较厚，红外温度感应元件只需测量壁厚较薄的阴模内地埋管焊接处内壁的温度，并通过温度显示元件显示。根据一定的计算方法计算出当外壁熔化一部分时内壁的温度，若达到此温度，控制电路断开供电电路对电加热器件的供电。

请参阅图4，选取某品牌生产的地源热泵专用管道系统，其管材为聚乙烯，熔化温度为120℃，选择工程中最常用的公称外径DN25和DN32的连接管道，导热系数为λ＝0.4W/m·K，热熔焊机的加热功率为600W，则阴模的加热功率大概为300W，DN32：壁厚2.5mm，DN25：壁厚3mm。

由传热学知识可以得到以下公式：

加热量 $Q=\frac{\mathrm{\λg\Δt}}{r2g\ln (r2/r1)}$

将相关参数带入公式得到DN32：Δt＝17.09℃，DN25：Δt＝16.69℃，考虑到红外测温仪器的测量精度，可以设定熔化温度为120℃的管材其控制温度为103℃，即在插入阴模内管材内壁温度达到103℃时立即断开电加热器件供电电源，停止加热，迅速进行管道承插操作。

本发明焊接装置带有温度显示元件，通过它实时显示红外温度感应元件所测量到的温度。由于不同管材的熔化温度会不同，也为了适应不同的施工环境，施工人员可以通过观察显示器显示的温度根据实际情况来手动控制电加热器，也可以在焊接装置上增加设定装置，改变设定的加热停止温度。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (4)

1.一种能够消除堵塞的手持承插式管道热熔焊接装置，包括电加热器件、加热模具阴模、加热模具阳模、供电电路和电焊机外壳，所述供电电路设于所述电焊机外壳内，所述电加热器件设于所述电焊机外壳的上端，加热模具阴模固定于所述电加热器件的前侧面上，加热模具阳模固定于所述电加热器件的后侧面上，且与加热模具阴模的位置相对，所述电加热器件与所述供电电路电连接，其特征在于，所述手持承插式管道热熔焊接装置还包括温度控制器和温度探测器，所述温度控制器设于电焊机外壳上，且位于所述电加热器件与所述供电电路的电连接之间，所述电加热器件上且位于所述加热模具阴模底部的中心处设有倾斜的透光口，所述温度探测器设于所述透光口中，且与所述温度控制器相连。

2.如权利要求1所述的一种能够消除堵塞的手持承插式管道热熔焊接装置，其特征在于，所述温度控制器包括控制电路和温度显示元件，所述控制电路设于电焊机外壳内，且位于所述电加热器件与所述供电电路的电连接之间，所述温度显示元件设于电焊机外壳的外侧面上，且与所述控制电路相连。

3.如权利要求1或2所述的一种能够消除堵塞的手持承插式管道热熔焊接装置，其特征在于，所述温度探测器包括温度感应元件、温度感应元件保护盖和温度信号变送元件，所述温度感应元件倾斜地置于电加热器件内，且其顶端部临近所述电加热器件上透光口底部，所述所述温度感应元件的倾斜方向与所对应的透光口倾斜方向一致，所述温度感应元件通过所述温度信号变送元件与所述控制电路相连，所述温度感应元件保护盖罩于所述温度感应元件上。

4.如权利要求3所述的一种能够消除堵塞的手持承插式管道热熔焊接装置，其特征在于，所述温度感应元件是红外温度感应元件。

Images