CN106003697B - 一种pe管件与主管道不停输热熔焊接装置及焊接方法 - Google Patents
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Abstract
一种PE管件与主管道不停输热熔焊接装置及焊接方法，该装置和方法实现了不停输状态下PE管件与主管道的接触面的双向加热，保证了熔合面的深度均匀熔合，提高了焊接强度及密封可靠性，实现了不停输状态下在PE管道上开大孔，解决了电熔管件不能接同管径支线的弊端，同时在封堵施工中置入管道的封堵头的大小更加接近管道内径，保证了封堵的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及燃气管道支管焊接或管道封堵施工技术领域,具体地说是一种PE管件与主管道不停输热熔焊接装置及焊接方法。
背景技术
聚乙烯塑料管道(以下简称PE管道)在正常使用过程中，经常会因生产、生活需要在管线上增加同管径支线，除了增加支线外，原有的在用管线因使用寿命、城市建设等原因会进行维修、改线或更换，还要进行封堵。如何在不停输情况下安全无泄漏的对PE管线进行同管径支线连接，或因维修、改线或更换管线需要进行封堵施工，是目前PE管道施工技术领域亟待改进的问题。目前在PE管道上外加支管施工的已知技术是采用一种电熔鞍形管件，其在电熔鞍形管件的鞍形弧板的内弧面上的聚乙烯材料中镶嵌有电阻丝，施工时将鞍形管件固定在管道上，向电阻丝通电后电阻丝发热，电阻丝产生的热量使鞍形内弧面上聚乙烯材料和主管道上的聚乙烯材料同时加热熔融，使鞍形板内弧面与同质的主管道融合面进行熔合连接。此种PE管件焊接技术最早在20世纪90年代自外国引进,应用至今始终没有新的改进与突破，目前在应用中其存有以下问题：
1）熔合强度及密封性很难控制，由于在管件与管道接触面熔化结合过程中，电阻丝仅对鞍形管件上弧形面加热，而与管道接触面很难彻底熔化或熔化层很浅，从而导致熔合后相对管道强度低或熔合不均匀，有可能开裂或泄漏；
2）无法在管道上开大孔（孔径大于等于管道内径的90%），因为此种焊接连接方式要在管件的鞍形弧面内侧布置电阻丝，而且电阻丝面积应足够大以保证熔合面积从而满足设计强度，所以其开口直径受到电阻丝加热面积限制要远小于主管道内径（开口孔径小于管道内径的50%）；
3）施工应用中弊端多，由于无法开大孔，因此施工中无法实现在管道上新增同管径支线，同时封堵施工时因开孔小导致封堵头与管道内径相差太多导致封堵不严密而造成泄漏隐患。
由于存在上述弊端，现有的PE管件与PE主管道之间的不停输热熔焊接技术已经不能适应当今大城市燃气管网建设的迅速发展要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的弊端提供一种全新的PE管件与PE主管道之间的不停输热熔焊接装置及焊接方法。
本发明的目的是按以下方式实现的，该装置包括：1）管道施工连接装置，2）加压装置，3）外加焊接管件，4）热熔装置，其中：
1）管道施工连接装置，包括左右抱箍、抱箍连杆和定位卡臂，左右抱箍设置在主管道焊接位置的两侧，抱箍是由：下弧板和上弧板组成，上下弧板为半圆弧形，下弧板位于主管道底部，上弧板位于主管道上部，上弧板与下弧板的两端通过螺栓连接成圆环抱紧在主管道的外圆上，在上弧板上部中间设置有抱箍连杆接口，连杆接口通过销轴与抱箍连杆下端固定联接在一起，抱箍连杆上端设置有滑动槽结构，连杆上部设置定位销，定位卡臂通过定位销与连杆联接组成铰链机构，定位卡臂可绕连杆转动，定位卡臂下部设置有两处限位台用于卡住螺母支架，两处卡台分别对应焊接过程中螺母支架两处位置；
2）加压装置是由外手轮、内手轮、外螺杆、内螺杆、螺母支架、锁紧螺母、加压筒和压力传感盘组成，外手轮设置在外螺杆的顶端，压力传感盘设置在外螺杆的下端，内螺杆在外螺杆中心，并与外螺杆组成螺旋配合，内螺杆顶端设置有内手轮，加压筒设置在内螺杆下端，加压筒上端与内螺杆通过轴承联接，加压筒下端为弧形与双弧加热器的上弧面配合，螺母支架通过螺纹与外螺杆连接，螺母支架的两侧设置有压力臂，压力臂的两端分别插在抱箍连杆上的滑动槽内，锁紧螺母安装在内螺杆上，起到锁紧内外螺杆的作用；
3）外加焊接管件，外加焊接管件包括连接管件和阻断管件，连接管件带有支管用于连接新增支线，连接管件设置有下接口、侧接口和设备接口，下接口与主管道热熔焊接，侧接口用于与新增支管道连接，设备接口与开口专用设备联接；阻断管件用于主管道封堵，阻断管件设置有下接口和设备接口，这两个接口的作用与连接管件上的接口相同；
4）热熔装置是由双弧加热器和控制箱组成，双弧加热器设置有上下两个加热弧面，两个加热弧面内均匀设置有电热元件，上加热弧面顶部与外加焊接管件的下口连接加热，下加热弧面底部与主管道融合面相接加热，双弧加热器内的电热元件通过电源线与控制箱联接，控制箱上设置有压力表、温度表和时间控制器，压力表与设置在压力传感盘中的压力传感器连接，温度表与设置在双弧加热器中的温度传感器连接，时间控制器控制双弧加热器的通电时间。
本发明的有益效果是：
1）实现了不停输状态下管件与管道接触面的双向加热，保证了熔合面的深度均匀熔合，提高了焊接强度及密封可靠性，并为后续开大孔做好提前准备工作；
2）实现了不停输状态下在PE管道上开大孔，解决了电熔管件不能接同管径支线的弊端，同时在封堵施工中置入管道的封堵头的大小更加接近管道内径，保证了封堵的可靠性。
附图说明
图1是PE管件与主管道不停输热熔焊接装置总装结构示意图；
图2是图1的左视结构示意图；
图3是抱箍与主管道的连接结构示意图；
图4是抱箍与主管道的连接结构右视图；
图5是抱箍连杆的主视结构示意图；
图6是抱箍连杆的右视结构示意图；
图7是双弧加热器的端部结构示意图；
图8是双弧加热器的右视结构示意图；
图9是加压筒的主视结构示意图；
图10加压筒的右视结构示意图是；
图11是连接管件的主视结构示意图；
图12是图10的右视结构示意图；
图13是封堵管件的主视结构示意图；
图14是图12的右视结构示意图；
图15是双弧加热器对主管道和连接管件的同时加热示意图；
图16是连接管件与主管道加热后的热熔连接工作示意图；
图17是连接管件与主管道熔合成成品的主视结构示意图；
图18是图16的右视结构示意图。
附图标记说明：下弧板1、上弧板2、抱箍连杆接口3、销轴4、抱箍连杆5、定位卡臂6、定位销7、定位卡臂上限位8、定位卡臂下限位9、内手轮10、内螺杆11、外手轮12、外螺杆13、螺母支架14、锁紧螺母15、加压筒16、压力传感盘17、压力传感器18、连接管件19、阻断管件20、连接管件下接口21、连接管件侧接口22、连接管件设备接口23、阻断管件下接口24、阻断管件设备接口25、双弧加热器26、控制箱27、加热器上弧面28、加热器下弧面29、电热元件30、主管道31、主管道融合面32、温度传感器33。
具体实施方案
参照附图对本发明的一种PE管件与主管道不停输热熔焊接装置作以下详细的描述，该装置包括：1）管道施工连接装置，2）加压装置， 3)外加焊接管件，4）热熔装置，其中：
1）管道施工连接装置，包括左右抱箍、抱箍连杆5和定位卡臂6，左右抱箍设置在主管道焊接位置32的两侧，抱箍是由：下弧板1和上弧板2组成，上下弧板为半圆弧形，下弧板1位于主管道31底部，上弧板2位于主管道31上部，上弧板2与下弧板1的两端通过螺栓连接成圆环抱紧在主管道的外圆上，在上弧板2上部中间设置有抱箍连杆接口3，连杆接口3通过销轴4与抱箍连杆5下端固定联接在一起，抱箍连杆5上端设置有滑动槽结构，连杆5上部设置定位销7，定位卡臂6通过定位销7与连杆5联接组成铰链机构，定位卡臂6可绕连杆5转动，定位卡臂6下部设置有两处限位台8和9，用于卡住螺母支架，两处卡台分别对应焊接过程中螺母支架两处位置，锁紧螺母15安装在内螺杆11上，起到锁紧内外螺杆的作用；
2）加压装置是由内手轮10、内螺杆11、外手轮12、外螺杆13、螺母支架14、锁紧螺母15、加压筒16和压力传感盘17组成，外手轮12设置在外螺杆13的顶端，压力传感盘17设置在外螺杆13的下端，内螺杆11在外螺杆13中心，并与外螺杆13组成螺旋配合，内螺杆11顶端设置有内手轮10，加压筒16设置在内螺杆11下端，加压筒16上端与内螺杆11通过轴承联接，加压筒16下端为弧形与双弧加热器26的上弧面配合，螺母支架14通过螺纹与外螺杆13连接，螺母支架14的两侧设置有压力臂，压力臂的两端分别插在抱箍连杆5上的滑动槽内；
3）外加焊接管件，外加焊接管件包括连接管件19和阻断管件20，连接管件19带有支管用于连接新增支线，连接管件19设置有下接口21、侧接口22和设备接口23，下接口21与主管道31热熔焊接，侧接口22用于与新增支管道连接，设备接口23与开口专用设备联接；阻断管件20用于主管道31封堵，阻断管件20设置有下接口24和设备接口25，这两个接口的作用与连接管件上的接口相同；
4）热熔装置是由双弧加热器26和控制箱27组成，双弧加热器26设置有上下两个加热弧面28、29，两个加热弧面内均匀设置有电热元件30，上加热弧面28顶部与外加焊接管件的下口连接加热，下加热弧面29底部与主管道融合面32相接加热，双弧加热器26内的电热元件30通过电源线与控制箱27联接，控制箱27上设置有压力表、温度表和时间控制器，压力表与设置在压力传感盘17中的压力传感器18连接，温度表与设置在双弧加热器中的温度传感器33连接，时间控制器控制双弧加热器26的通电时间。
实施例
本发明的一种聚乙烯管道接口不停输热熔焊接方法具体步骤如下：
1）管道施工连接装置的安装
将主管道待安装位置的表面清洗干净，将管道左右抱箍的下弧板与上弧板通过紧固螺栓抱紧在主管道待焊接部位的两侧，在紧固螺栓前，调整两侧上下弧板之间的间隙，使两侧间隙相等，再调整管道抱箍上弧板顶部中间的抱箍连杆接口使之同时垂直于主管道的中心轴线，调整完毕后用紧固螺栓紧固定位，将抱箍连杆下端插入管道抱箍上抱箍连杆接口处并用销轴连接，安装完毕后观察连杆是否平行且垂直于主管道中心轴线；
2）加压装置与管件的安装
将加压装置的压力传感盘与连接管件连接，连接管件上的下接口处待熔合弧面提前用干净布擦拭干净，然后将加压装置的螺母支架两侧的压力臂放入抱箍连杆的滑动槽内，松动锁紧螺母，外手轮固定不动，转动内手轮使加压筒下弧面与管件下弧面对齐；
3）主管道融合面及管件融合面的加热
将主管道待加热部位的表面表皮刮除并修整光滑擦拭干净，将双弧加热器与控制箱联接并接通电源，然后放置在平整、干燥处等待使用，将双弧加热器表面灰尘和残留物清除干净，通过控制箱设定双弧加热器温度200～235℃，当双弧加热器温度达到设定值后，打开两侧定位卡臂，提起加压装置与管件至滑槽顶部，将双弧加热器放在主管道上方待焊接弧面，沿滑槽将加压装置与管件落下，放置在双弧加热器的上弧面，同时加压筒的下弧面也与双弧加热器的上弧面接触，此时落下定位卡臂，使定位卡臂位置上限位台处卡在螺母支架压力臂上，一手抓住外手轮保持不动，一手转动内手轮通过内螺杆、加压筒向双弧加热器施压，通过控制箱设定压力、温度和对主管道开口部位的加热时间，当控制箱参数达到设定值后，仍然保持外手轮不动，反向转动内手轮，撤压并提起加压筒一定距离，然后旋紧锁紧螺母，使内螺杆与外螺杆固定为一体，转动外手轮，通过外螺杆、压力传感盘给管件施压，通过控制箱设定压力、温度和加热时间，施压加热过程应注意观察连接管件与双弧加热器连接处热熔物的挤出高度；
4）连接管件与主管道的热熔焊接，
连接管件与双弧加热器之间的挤出物高度达到要求数值时，反向转动外手轮撤去压力，打开定位卡臂，提起加压装置和连接管件，迅速撤去双弧加热器，将加压装置和连接管件下落，并使连接管件下端已经热熔的部分安放在热熔后的主管道融合面上，快速放下定位卡臂，使定位卡臂位置下限位台处卡在螺母支架压力臂上，然后重新转动外手轮通过外螺杆、压力传感盘给管件施压，通过控制箱设定压力、温度和加热时间，连接管件下端的热熔部位与主管道的热熔部位熔合粘连在一起，冷却至室温后，整个热熔焊接过程完成；
5）主管道不停输开口施工
焊接完毕后进入主管道不停输开口施工；主管道不停输开口施工技术在现有技术中已经做过详细描述，在此不再复述；
6）主管道不停输封堵施工
主管道上焊接的是阻断管件，则在阻断管件上安装不停输封堵器实施主管道不停输封堵施工，主管道不停输封堵施工同样在现有技术中已经做过详细描述，在此不再复述。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
Claims (2)
1.一种PE管件与主管道不停输热熔焊接装置，其特征在于，包括1）管道施工连接装置，2）加压装置， 3)外加焊接管件，4）热熔装置，其中：
1）管道施工连接装置，包括左右抱箍、抱箍连杆和定位卡臂，左右抱箍设置在主管道焊接位置的两侧，抱箍是由：下弧板和上弧板组成，上下弧板为半圆弧形，下弧板位于主管道底部，上弧板位于主管道上部，上弧板与下弧板的两端通过螺栓连接成圆环抱紧在主管道的外圆上，在上弧板上部中间设置有抱箍连杆接口，连杆接口通过销轴与抱箍连杆下端固定联接在一起，抱箍连杆上端设置有滑动槽结构，连杆上部设置定位销，定位卡臂通过定位销与连杆联接组成铰链机构，定位卡臂可绕连杆转动，定位卡臂下部设置有两处限位台，用于卡住螺母支架，两处卡台分别对应焊接过程中螺母支架两处位置，锁紧螺母安装在内螺杆上，起到锁紧内外螺杆的作用；
2）加压装置是由内手轮、内螺杆、外手轮、外螺杆、螺母支架、锁紧螺母、加压筒和压力传感盘组成，外手轮设置在外螺杆的顶端，压力传感盘设置在外螺杆的下端，内螺杆在外螺杆中心，并与外螺杆组成螺旋配合，内螺杆顶端设置有内手轮，加压筒设置在内螺杆下端，加压筒上端与内螺杆通过轴承联接，加压筒下端为弧形与双弧加热器的上弧面配合，螺母支架通过螺纹与外螺杆连接，螺母支架的两侧设置有压力臂，压力臂的两端分别插在抱箍连杆上的滑动槽内；
3）外加焊接管件，外加焊接管件包括连接管件和阻断管件，连接管件带有支管用于连接新增支线，连接管件设置有下接口、侧接口和设备接口，下接口与主管道热熔焊接，侧接口用于与新增支管道连接，设备接口与开口专用设备联接；阻断管件用于主管道封堵，阻断管件设置有下接口和设备接口，这两个接口的作用与连接管件上的接口相同；
4）热熔装置，是由双弧加热器和控制箱组成，双弧加热器设置有上下两个加热弧面，两个加热弧面内均匀设置有电热元件，上加热弧面顶部与外加焊接管件的下口连接加热，下加热弧面底部与主管道融合面相接加热，双弧加热器内的电热元件通过电源线与控制箱联接，控制箱上设置有压力表、温度表和时间控制器，压力表与设置在压力传感盘中的压力传感器连接，温度表与设置在双弧加热器中的温度传感器连接，时间控制器控制双弧加热器的通电时间。
2.一种PE管件与主管道不停输热熔焊接方法，其特征在于，具体步骤如下：
1）管道施工连接装置的安装
将主管道待安装位置的表面清洗干净，将管道左右抱箍的下弧板与上弧板通过紧固螺栓抱紧在主管道待焊接部位的两侧，在紧固螺栓前，调整两侧上下弧板之间的间隙，使两侧间隙相等，再调整管道抱箍上弧板顶部中间的抱箍连杆接口使之同时垂直于主管道的中心轴线，调整完毕后用紧固螺栓紧固定位，将抱箍连杆下端插入管道抱箍上抱箍连杆接口处并用销轴连接，安装完毕后观察连杆是否平行且垂直于主管道中心轴线；
2）加压装置与管件的安装
将加压装置的压力传感盘与连接管件连接，连接管件上的下接口处待熔合弧面提前用干净布擦拭干净，然后将加压装置的螺母支架两侧的压力臂放入抱箍连杆的滑动槽内，松动锁紧螺母，外手轮固定不动，转动内手轮使加压筒下弧面与管件下弧面对齐；
3）主管道融合面及管件融合面的加热
将主管道待加热部位的表面表皮刮除并修整光滑擦拭干净，将双弧加热器与控制箱联接并接通电源，然后放置在平整、干燥处等待使用，将双弧加热器表面灰尘和残留物清除干净，通过控制箱设定双弧加热器温度200～235℃，当双弧加热器温度达到设定值后，打开两侧定位卡臂，提起加压装置与管件至滑槽顶部，将双弧加热器放在主管道上方待焊接弧面，沿滑槽将加压装置与管件落下，放置在双弧加热器的上弧面，同时加压筒的下弧面也与双弧加热器的上弧面接触，此时落下定位卡臂，使定位卡臂位置上限位台处卡在螺母支架压力臂上，一手抓住外手轮保持不动，一手转动内手轮通过内螺杆、加压筒向双弧加热器施压，通过控制箱设定压力、温度和对主管道开口部位的加热时间，当控制箱参数达到设定值后，仍然保持外手轮不动，反向转动内手轮，撤压并提起加压筒一定距离，然后旋紧锁紧螺母，使内螺杆与外螺杆固定为一体，转动外手轮，通过外螺杆、压力传感盘给管件施压，通过控制箱设定压力、温度和加热时间，施压加热过程应注意观察连接管件与双弧加热器连接处热熔物的挤出高度；
4）连接管件与主管道的热熔焊接
连接管件与双弧加热器之间的挤出物高度达到要求数值时，反向转动外手轮撤去压力，打开定位卡臂，提起加压装置和连接管件，迅速撤去双弧加热器，将加压装置和连接管件下落，并使连接管件下端已经热熔的部分安放在热熔后的主管道融合面上，快速放下定位卡臂，使定位卡臂位置下限位台处卡在螺母支架压力臂上，然后重新转动外手轮通过外螺杆、压力传感盘给管件施压，通过控制箱设定压力、温度和加热时间，连接管件下端的热熔部位与主管道的热熔部位熔合粘连在一起，冷却至室温后，整个热熔焊接过程完成；
5）主管道不停输开口施工
焊接完毕后进入主管道不停输开口施工；
6）主管道不停输封堵施工；
主管道上焊接的是阻断管件，则在阻断管件上安装不停输封堵器实施主管道不停输封堵施工。
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