CN1098773A

CN1098773A - 塑料管与塑料管接头电热融接设备

Info

Publication number: CN1098773A
Application number: CN 93109477
Authority: CN
Inventors: 林长宁; 岸田喜幸
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-08-07
Filing date: 1993-08-07
Publication date: 1995-02-15

Abstract

本发明是关于塑料管与塑料管接头电热融接设备，该设备设置有以单片机为自动控制装置，能自动识别塑料管的种类，选择并设定与之相应的加热模式，同时针对操作环境及结合部的尺寸误差对已设定的加热模式进行修正，并以最佳的加热模式控制熔融焊接中的发热量，达到最佳的融接质量的电热融接设备。本发明的实现，解决了长期以来需要人工控制融接操作所存在的难度大、质量难以控制的问题，使整个融接过程变得快而方便。

Description

本发明涉及管道连接用的设备，特别是一种适于可热B塑性塑料的管材与管接头热融接用的电热融接设备。

现有利用电流通过预置插入在管材端部的管接头内表面上的卷成螺旋状的电阻式发热体，使管材与管接头的结合部熔融而相接合的电热融接机，在进行电热融接操作之前，都必须由操作者根据管接头的材质、形状、尺寸判定出电加热的发热量及加热时间，以此设定操作条件进行电热熔融焊接（融接）的操作。这种电热融接机要求操作者必须具备一定的施工经验及熟练的操作技巧，否则无法准确设定操作条件，这将给融接操作的正常进行带来麻烦。另外，春夏秋冬四季施工现场的气温变化，材与管件的尺寸误差导致管结合部间隙的变化等，而引起热传导率的变化等因素都将影响融接的质量，对此现有的电热融机就显得无能为力。

故此，本发明的目的在于将现有的电热融接设备改进成能自动识别施工对象，根据管接头的材质、形状、尺寸自动进行选择和设定加热时间，发热量的相应加热模式（程序），而无需依靠操作者人为的经验与技巧，同时又可根据施工现场的气温，管与管接头结合部间隙尺寸的情况自动对加热模式进行修正，自动选择及控制树脂的融熔温度，以使电热融接操作始终处于最佳状态的电热融接设备，以保证融接的质量。

本发明的技术解决方案如下：

第一、在现有利用电流通过预制插入管端头的管接头内表面上卷成螺旋状的电阻式发热体，使管与管接头的结合部熔融接合的电热融接机上设置了能通过读取预先特制在管接头上用以体现管接头的不同材颀、形状、尺寸等因素的机械参数或电气参数，以此输入参数为依据从数据库中选择出与之相应的电热融接的加热模式，并自动进行熔融焊接操作的自动控制装置。

第二、为使电热融接操作开始后，使工作电功率上升至第一设定电功率值。并使第一设定工作电功率保持于第一时间范围内，随后在第四时间内，以某一定比例使工作电功率降低至第二，设定电功率值并保持在第二时间范围内，经过第二时间之后方可停止电热融接操作。为这一过程能顺利的完成，本发明在电热融接机上设置了可设定电热元件的发热量及加热时间的加热模式。

第三、为了读取并获得机械参数或电（气）参数，在与自动控制装置相连的输出连接插头内，不但设置了用于与处于管接头外表面或管接头端面的发热体的二接线端子相连的二个插脚，还同时设置了通过读取处于管接头用以体现管接头材质、形状、尺寸等因素的机械参数或电（气）参数的检测用的连接件（插头）15。

第四、为保证第一设定工作电功率所发生的热量正好处于管接头所用树脂（塑料）的熔融温度触点之上，并不超出焦化温度（即破坏温度）的范围，使树脂不被破坏，本发明特设置了具有最佳发热量的加热模式。

第五、根据管与管接头结合部温度升至第一设定工作电功率值所需的时间，检测出结合部管与管接头之间的间隙的大小，和设置的气温探头测出施工现场气温。据此，本发明特设置了以管与管接头的间隙参数和气温参数为基础修正原先设定的加热模式的设定值，使设定条件与实际情况更接近，以保证电热融接效果最佳。

本发明上述技术解决方案的实现，使依此制出的电热融接设备至少具有下述效果：

其一、由于装置（装备）了可通过读取预制在管接头上以体现不同材质、形状、尺寸等因素的机械参数或电（气）参数，据此选择与之相应的加热模式，并自动进行熔融焊接操作的自动控制装置。这样就可以针对不同材质、形状、尺寸的管接头，自动选择与设定最佳的加热模式。

其二、由于与自动控制装置相连的输出连线插头内同时设置了与管接头上的发热体相连的接线端子和获取机械参数或电（气）参数的检测连接插头。这样在操作时，只要将输出连接插头插到管接头的接线端上，就可以自动获得机械参数或电（气）参数，并以此为依据对加热模式进行初步的设定。使操作更为方便、容易。

其三、由于自动控制装置存贮有已设定各种管接头的发热量和加热时间的加热模式，至使对各种管接头在各个温度带及时间带的操作都能自动地、程序化地进行，并使熔融温度始终被控制在管接头正常的最佳的熔融温度范围内，使管与管接头的结合部得到最佳的融接。

其四、同时由于在自动控制装置的输出连线插头内设有气温探头，和随时检测得到管与管接头之间的间隙参数，这样就可以根据施工现场的气温及间隙参数随时修正已初步设定的加热模式（即发热量及加热时间），进一步的保证了电热融接达到最佳的效果。

下面将通过附图及实施例对本发明作进一步的描述。

图1是本发明电热融接机整体外形及与管接头相连接的示意图。图中：1是机体，2是机壳，3和4是左右提手，5是前面板，6是操作开始钮，7是操作停止钮，8是加热模式设定输入键，9是数字显示器，10是蜂鸣器，11是电源插头，12是电源线，13是接地金属插头，14是地线，15是输出连接插头，16是输出连线，17是管接头，18是管道，19是管接头接口，22与23是电阻式发热体（21）的两接线端的插槽，24（或45）是提供机械参数或电（气）参数的元件的连接槽。

图2是一种可获取机械参数的管接头与连接插头的连接图。图中：15是连接插头，15-1是壳体，19是管接头的接口，20是电阻丝（即发热丝），21是发热体，22与23是发热体的两接线端子的二插槽，24是根据该管接头的材质、形状、尺寸而相应设定具有一定深度的凹槽，25与26是分别与22和23相匹配的二固定的插脚，27是可前后往复移动的活动端子，28是电位计，29是齿轮，30是以活动端子（27）为端头并与齿轮（29）相啮合的齿条，31是复位弹簧，32是安装托架，33是定位圈，34是气温探头，35是塑料壁，36是开孔。

图3是一种可获取电（气）参数的管接头与连接插头的连接图。图中：15B是电（气）参数式连接插头，19是管接头的接口，22与23是发热体的两接线端子的二插槽，25与26是分别与22和23相匹配的二固定插脚，34是气温探头，35是塑料壁，36是开孔，44是管接头品种（即指不同材质、形状、尺寸等）识别电阻，45是与识别电阻（44）一端相连的插口，46是与插口（45）相匹配的固定插脚。

图4是本发明控制回路原理框图。图中：6指融接操作开始钮，7指融接操作停止钮，41指品种（指管接头）设定器，28指品种探测头（识别器），34大气温度探头（测温器），15指连接插头，21指发热体，43指数据库，9指数字显示器，42为音声合成回路，10为蜂鸣器，40是自动控制装置（器）。

图5是加热程序时间与设定电流值的曲线图。图中：t₀是结合部的间隙判定时间，t₁是最大发热量（即第一设定电功率）的保持时间，t₂是稳定时间（即第二设定电功率）的保持时间，t₄是从第一温度降至第二温度所需的时间，（A₁是最大电流值，A₂是保持熔融温度进行融接的电流值）。

图6是管与管接头结合部的剖面图。图中：18是管道，19是管接头接口，20是电阻丝，21是发热体，L是管（18）与管接头接口（19）结合部的间隙。

结合附图叙述本发明实施例如下：

实施例1、本发明的电热融接机包括有：机体（1），设置在机壳（2）上端面上的二个提手（3）和（4），在机体（1）的前端面设置了面板（5），在面板（5）上设有二个控制融接操作“开始”与“停止”的按钮（6）与（7）。加热模式设定输入键（8），设定输入及融接操作状态观察用数字显示器（9），蜂鸣器（10），一支连接100V/220V外电源用的电源插头（11）及电源线（12），用于与管接头接口（19）相连并通过输出连线（16）与机体（1）相连的输出连接插头（15），以及接地用的金属棒（13）及接地线（14）。

本处所采用的是一种可获取机械参数的管接头接口（19）及相应的连接插头（15），根据图2叙述，在管接头（17）的接口（19）上的外端面上或外表面上设置了二个用于分别与电阻式发热体（21）两端相连通的插槽（23）和（22），在二个插槽（22）和（23）之间设有一个根据管接头（17）接口（19）的材质、形状、尺寸不同相应设制了不同深度的凹槽（24）。

所述的输出用的连接插头（15）被设计成包括有：壳体（15-1）、二支处于端面可与插槽（22）和（23）相匹配的二个固定的插脚（25）和（26），同时在二插脚（25）与（26）之间有一与凹槽（24）相匹配并可插入凹槽（24）槽内的活动端子（27），设置在壳体（15-1）内的差压计（28），一条以活动端子（27）相连并与处于电位计（28）上的小齿轮（29）相啮合的齿条（30），齿轮（29）套在电位器中心活动棒上，使电位器的阻值变化随齿轮（29）的转动而改变，在齿条（30）的尾部有一定位圈（33），齿条（30）受复位弹簧张力而自动回位。这样，当连接插头（15）上的插脚（25）与（26）插入管接头（17）接口（19）的插槽（22）与（23）内时，连接插头（15）上的活动端子（27）也同样插入管接头（17）上的凹槽（24），由于凹槽（24）的深度为设定值，活动端子（27）的伸缩移动量与设定值相同，与活动端子（27）相连的齿条（30）也随之纵向位移，至使齿轮（29）也作相应量的转动，电位器的电阻值也作相应的变化，该变化量即提供给自动控制装置（40），再由自动控制装置（40）据此设定加热模式。这就是以从机械位移获得的机械参数，再由该机械参数转换成电阻值变量的方式来达到自动设定加热模式的一种方法。

在连接插头（15）内还设有通过开孔（36）与外部相通以直接测取施工环境温度的气温探头（34）。

上述插脚（25）、（26）和电位计（28）、气温探头（34）均分别经相应的连线接至电热融接机的机体（1）。

在本发明电热融接机装有由单片机构成的自动控制装置（40），以及与自动控制装置（40）相联的融接操作开始钮（6）、融接操作停止钮（7），带有加热模式设定输入键（8）的管件品种设定器（41）、数字显示器（9）、气温探头（34）、加热模式（程序）记忆数据库（43）和输出连接插头（15）。通过电位计（28）判别出管接头（17）的种类，以此选择并设定出与之相应的加热模式，据此，加热模式控制发热体（21）的发热量、加热时间，以顺利完成电热融接。

在上述加热模式（程序）记忆数据库（43）内存贮有多种管接头的加热模式及有关运算公式数据。所述的加热模式（参见图5）是设定通过发热体（21）的电流值A和时间t，从融接操作开始，电流A上升达到发热体（21）的最大电流A1之后，在第一时间t₁内保持这个电流值A1，直至过了第一时间t₁，电流从A1开始下降，在时间t₄内达到电流值A2，并在时间t₂内保持电流为A2，过了时间t₂，电流降为零。

上述电流A1通过发热体（21）产生热量，至使管（18）与管接头（17）的结合部的树脂熔融，利用时间t₄下降率和电流A下降电流，使熔融过程稳定，然后由电流A2产生的热量，使二者间树脂融合而达到管与管接头的连接。

另外，当管与管接头的结合部的间隙（L）较大时，传到管子树脂上的热量变少，管接头的树脂的温度上升很快，随着温度升高，电阻就下降。反之，当上述的间隙（L）较小时，传到管子树脂上的热量加大，管接头树脂的温度上升缓慢。利用上述特性，依据电流从融接操作开始达到电流值A1时所需的时间可以检测出间隙（L）的大小，并以此为参数修正已初步设定的加热模式。

当施工环境气温较高时，将导致树脂温度上升较快。反之，树脂升温较慢。因此，可利用气温探头（34）所输出的信号参数，修正初步设定的加热模式。

本发明整个操作过程为：接上电源，并通过金属棒（13）接地，将要施工的管子（18）的一端插入管接头（17）的接口（19）内，将本机（1）的输出连接插头上的插脚（25）、（26）和活动端子（27）插入管接头（17）的接口（19）的插槽（22）和（23）及凹槽（24），待一切就绪，按下开始钮（6），本机（1）自动读取电位计（28）输出的信号，据此判别出管接头（17）的（材质、形状、尺寸）种类，针对这种管接头（17）从数据库（43）中选出与之相应的加热模式，对熔融焊接的加热模式进行初步设定，然后，使发热体（21）的电流上升到A1后停止上升，此时，自动控制装置（40）将气温探头（34）送来的气温参数和检测得到间隙（L）的参数，自动计算出最佳发热量，对上述初步设定的加热模式中的时间参数t₁进行修正至时间参数t₁后，开始使电流下降，并达到电流值A2后停止继续下降，经时间t₂后即切断电源，此时整个操作完成。

另外，可通过本发明的电热融接机的加热模式设定输入键（8），向品种设定器（41）输入品种参数值，由自动控制装置（40）判断该管接头的种类，此时数据库（43）内如记录有相应的加热模式的话，便自动读出该加热模式，使融接操作开始。反之，数据库（43）内无记录相应的加热模式，则蜂鸣器（10）告知操作者，融接操作无法实施。所以，既使是其他厂家生产的管接头，也可以通过设定输入键（8），重新设定操作条件，使融接照样能实现。

实施例2（参见图3），本例是管接头接口（19）的一种新的改进，是一种可获取电（气）参数的管接头接口（19）及相应的连接插头（15B），它包括：在管接头（17）的接口（19）内，通过二次成形的方式在预先埋入发热体（21）的同时，根据管接头（17）的不同材质、形状、尺寸等因素也相应选择具有不同电阻值的电阻（44）预先埋入在管接头（17）的接口（19）内。该电阻（44）的一端与发热体（21）的电阻丝（20）的二接线端插槽（22）与（23）之间的插槽（45）相连;另外，与自动控制装置相连的连接插头（15B）被设计成包括有：壳体（ 15-2），三根设置在连接端面上并分别与连接插槽（22）、（45）、（23）相匹配的连接插脚（25）、（46）、（26），及设置在壳体（15-2）上的开孔（36）上的气温探头（34）等组成。其中三个插脚（25）、（46）、（26）和气温探头（34）分别经各自的连线与自动控制装置相连。

使用时，只须将连接插头（15B）上的三个插脚（25）、（46）、（26）分别同时插入与之相匹配的三个插脚槽（22）、（45）、（23），这样处于管接头接口（19）上的电阻（44）的电阻值便输入自动控制装置，根据此获得的电（气）参数，自动控制装置就能识别出该管接头的品种（即材质、尺寸、形状等），进而自动进行加热模式的初步设定。

Claims

1、一种适用于塑料管与塑料管接头的电热融接设备，其特征在于它装配有一种能读取预先特制在管接头上用以体现不同材质、形状、尺寸等因素的机械参数或电气参数，识别施工对象并据此选择与之相应的热模式，自动进行熔融焊接操作的控制装置。

2、根据权利要求1所述的塑料管与塑料管接头电热融接设备，其特征在于，它具有设定发热量及加热时间的加热模式。即熔融焊接操作开始后，使工作的电功率上升，达到第1设定电功率值后在第1的时间带内保持该第1设定的电功率。经过第1时间带后在第4时间带内按某一定的下降率降低工作电功率量，直至达到第2设定电功率值，并在第2时间带内保持该第2设定的电功率，经过第2时间带之后熔融作业停止。

3、根据权利要求1所述的塑料管与塑料管接头电热融接设备，其特征在于，自动控制装置相连的连接插头内设置有：

用于连接露出管接头外表面或端面的发热体的两接线端子的连接元件。

以及用于连接管接头上以体现管接头的材质、形状、尺寸等因素的机械参数或电气参数的检测用的元件。其特征在于，它具有设定发热量及加热时间的加热模式。

4、根据权利要求1所述的塑料管与塑料管接头电热融接设备，其特征在于，它具有将熔融温度控制在管接头树脂不受破坏的安全温度范围内的最佳发热量的加热模式。

5、根据权利要求1所述的塑料管与塑料管接头电热融接设备，其特征在于，在与自动控制装置相连的连接插头内装配有检测工作环境气温的气温探头。

6、根据权利要求1所述的塑料管与塑料管接头电热融接设备，它是一种能根据融接操作开始至管与管接头结合部的温度从融接操作开始至达到第一温度（即熔融温度）所需的时间，而检测出管与管接头结合部的间隙大小并依此间隙参数对初步设定的加热模式进行修正的设备。

7、根据权利要求1和权利要求5所述的塑料管与塑料管接头电热融接设备，其特征在于它是一种能检测得到的工作环境气温参数对已初步设定的加热模式进行修正的设备。