CN113172914A - 一种可对接焊接双壁波纹管用的电熔管件及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可对接焊接双壁波纹管用的电熔管件，包括：第一对接部和第二对接部，第一对接部的外径大于第二对接部的外径，第一对接部的内径分成第一内径和第二内径，第一内径大于第二内径，第二内径等于第二对接部的内径，第一对接部的外侧壁上对称设置有两个通电电极,通电电极的头部朝外。本发明使得热熔对接的双壁波纹管无扩口，可以实现连续一致性生产，生产效率提高50%以上；双壁波纹管的的密封性达到0泄露，对环境温度变化引起的热胀冷缩适应性更强，不会出现承插胶圈脱落泄露问题，实现对地下水零污染，有利于双壁波纹管在市政排污领域、新风输送、电力电信套管等领域大力推广，取代成本更高的实壁排水管。
Description
技术领域
本发明涉及电熔管件，特别地涉及一种可对接焊接双壁波纹管用的电熔管件及其制造工艺。
背景技术
电熔管件以其优良的焊接质量和消除人为不定因素等优点在管道行业应用十分广泛。常规电熔管件是以其内表面与管材外表面熔接成为一个整体，这种适用于管材以外径尺寸为公称尺寸的管材，现已在PE给水管和燃气管、PP冷热水管或化工管道中广泛应用。但是聚乙烯双壁波纹管一般以内径尺寸规定管材的公称尺寸，管道的连接一般采用扩口含橡胶圈承插连接方式，这种连接的密封性能得不到保障，使得聚乙烯双壁波纹管应用领域受到限制。为了彻底提升聚乙烯双壁波纹管的密封性能，充分发挥其成本低的优点，在更多领域应用推广，有必要研发一种电熔管件从根本上解决此问题。
发明内容
本发明要提供一种可对接焊接双壁波纹管用的电熔管件及其制造工艺来解决聚乙烯双壁波纹管只能橡胶圈承插连接且密封性不能持久保持的技术问题。
本发明的内容：一种可对接焊接双壁波纹管用的电熔管件，包括：第一对接部和第二对接部，所述第一对接部为空心圆柱状，所述第二对接部也为空心圆柱状，所述第一对接部与所述第二对接部连接呈一体结构，所述第一对接部的外径大于所述第二对接部的外径，所述第一对接部的内径分成第一内径和第二内径，所述第一内径大于所述第二内径，所述第二内径等于所述第二对接部的内径，所述第一对接部的外侧壁上对称设置有两个通电电极,所述通电电极的头部朝外。
作为本发明的一个优选的实施例，所述第一对接部内对称设置有两个第一穿线孔，所述第二对接部内对应设置有两个第二穿线孔，每个第一穿线孔的一端与一个第二穿线孔连通，每个通电电极对应设置在一个第一穿线孔内，所述通电电极的一端伸出所述第一穿线孔。
作为本发明的一个优选的实施例，所述第二对接部的外壁设置有斜坡面，所述斜坡面的首端连接所述第一对接部，所述斜坡面的末端设置有导向坡口，所述斜坡面斜度为1.5度。
作为本发明的一个优选的实施例，铜丝缠绕在所述斜坡面上，在所述斜坡面上设置有两个铜丝导入口，所述铜丝的一端伸入所述铜丝导入口内并与所述通电电极连接，所述铜丝的另一端伸入另一个所述铜丝导入口内并与另一个所述通电电极连接。
作为本发明的一个优选的实施例，所述第一对接部对称设置有护套，所述护套套设在所述通电电极外，所述护套与所述第一对接部连接呈一体结构。
本发明还提供了一种可对接焊接双壁波纹管用的电熔管件的制造工艺，包括以下步骤：
(1)管件毛坯模具设计：通过管件毛坯注塑成型模具，将第一穿线孔和第二穿线孔、铜丝导入孔、护套采用浇口选择中心进料方式一次注塑成型；
(2)管件毛坯注塑：先将原材料聚乙烯进行干燥处理，通过真空吸料机输送干燥好的原材料进入注塑机料斗，采用中心式的进浇口，注塑成型工艺注塑毛坯，完成每一模的注塑周期后，管件毛坯自动脱模，人工取出管件毛坯并修剪浇口，完成管件毛坯注塑生产；
(3)管件注塑毛坯车加工：通过三爪卡盘式数控车床加工热熔对接焊接端面、斜坡面以及导向坡口进行车加工，卡盘支撑第二对接部的内壁定位，先车加工第一对接部的对接焊接端面，再松开卡盘，掉头管件，用卡盘支撑第一对接部，并对第二内径定位，车导向坡口和斜坡面的外表面。
(4)布丝作业：在加工过的电熔焊接斜坡面按照绕线工艺在数控车床上通过专用刀具预埋铜丝，采用钩丝专用工具牵引铜丝至电极，铜丝以等距离螺旋式缠绕并镶嵌在电熔焊接段斜坡面上；
(5)组装铜丝与电极：选择2个形状完全相同的通电电极作为正负电极，将牵引至通电电极的正负极铜丝末端分别连接至通电电极上，正负极铜丝末端分别在正负通电电极的尾部缠绕2圈，再采用压紧工装分别将正负通电电极压入到护套内；
(6)电性能全检：电熔管件的电性能采用精密电阻测试仪全检电阻值；
(7)管件的焊接性能检查：检测经过电熔焊接和对接焊接后的两组管材与管件组合件的负压密封与正压密封性能。
作为本发明的一个优选的实施例，步骤(2)中所述干燥处理的烘干温度为80℃±2℃，干燥时间为2至4小时。
作为本发明的一个优选的实施例，步骤(2)中所述注塑成型工艺的成型温度为185-205℃，选择低速高压注射与高压保压的注塑方式，注射时间为15-30 秒，保压时间为00-500秒，冷却时间为0-30分钟，压力50巴-100巴。
作为本发明的一个优选的实施例，步骤(4)中所述铜丝的螺旋距离为1 倍的铜丝直径，镶嵌深度为0.6倍的铜丝直径。
作为本发明的一个优选的实施例，步骤(4)中布丝作业具体为：先将专用刀具里的铜丝拉出0.5米，从正极铜丝导入口完全插入该段铜丝，启动车床开始布丝，根据固定布丝程序，车床在铜丝预埋至负极铜丝导入口停止，拉出专用刀具里的铜丝0.5米，手工剪断铜丝，将该段铜丝从负极铜丝导入口完全插入，使用专用勾丝工具在第二穿线孔拉出铜丝至第一对接部端面的垂直位置，再在第一穿线孔采用专用勾丝工具拉出正极铜丝至电极护套处，负极铜丝的引出与正极铜丝的操作完全相同。
本发明的有益效果：
(1)热熔对接的双壁波纹管无扩口，可以实现连续一致性生产，生产效率提高50％以上；
(2)双壁波纹管的的密封性达到零泄露，对环境温度变化引起的热胀冷缩适应性更强，不会出现承插胶圈脱落泄露问题，实现对地下水零污染，有利于双壁波纹管在市政排污领域、新风输送、电力电信套管等领域大力推广，取代成本更高的实壁排水管。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中，
图1是本发明的一种可对接焊接双壁波纹管用的电熔管件的工作示意图；
图2是本发明的一种可对接焊接双壁波纹管用的电熔管件的结构示意图；
图3是本发明的一种可对接焊接双壁波纹管用的电熔管件的结构左视图；
图4是现有技术橡胶圈承插法示意图。
图中：
1为第一对接部、11为通电电极、111为护套、12为第一穿线孔、2为第二对接部、21为第二穿线孔、22为斜坡面、221为铜丝导入口、23为导向坡口、 3为波纹管。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
首先，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
其次，本发明利用结构示意图等进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示一种管件的示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间。
实施例一
如图1～3所示，图1是本发明的一种可对接焊接双壁波纹管用的电熔管件的工作示意图；图2是本发明的一种可对接焊接双壁波纹管用的电熔管件的结构示意图；图3是本发明的一种可对接焊接双壁波纹管用的电熔管件的结构左视图；一种可对接焊接双壁波纹管3用的电熔管件，主要包括第一对接部1和第二对接部2两个部分，第一对接部1与第二对接部2为一体结构，第一对接部1为空心圆柱状，第二对接部2为空心圆柱状，第一对接部1远离第二对接部2的一侧为对接焊接端，对接焊接端与另一个管件的对接焊接端通过热熔对接焊进行固定，第二对接部2的内壁为水流通过面，第一对接部1内具有阶梯状通孔，第一对接部1通孔内径较小的一端与第二对接部2的内径一致，进而实现第一对接部1通孔与第二对接部2腔体连通。
第一对接部1的外侧壁上对称设置通电电极11,通电电极11的头部朝外；第一对接部1内对称设置有第一穿线孔12，第二对接部2内对应设置第二穿线孔21，第一穿线孔12的一端与第二穿线孔21连通，电极为后压入设计结构，铜丝在电极的固定孔穿过，再绕电极外表面2圈，电极采用紧配合方式压入第一穿线孔12的孔口处，第一穿线孔12与第二穿线孔21用于铜丝过线，提高了铜丝的连接稳定性，防止铜丝破损。
第二对接部2的外壁设置有斜坡面22，以便充分适应波纹管3的内孔尺寸，斜坡面22的末端设置有导向坡口23，以便电熔管件插入波纹管3内起到定位导向的作用且不易损伤铜丝；斜坡面22上设置有两个铜丝导入口221，以便铜丝隐蔽地接到通电电极11，有利于铜丝在第一穿线孔12和第二穿线孔21内进固定安装，防止铜丝破损。
为了实现对通电电极11的保护，第一对接部1的外壁上对称设置一对护套 111，护套111套设在通电电极11的外部，对通电电极11起到一定的保护作用。
上述结构的工作原理为：先将电熔管件的导向坡口23插入对应规格的波纹管3内孔，沿着斜坡面22继续插入，直到插入到管件的第一对接部1紧贴合波纹管3管口端。接通管件电极到焊接机的输出电源插头，并按照规定焊接参数输入或扫描录入焊接参数，按照参数通电加热直到焊机自动冷却结束。将两支电熔焊接好管件的双壁波纹管材的对接焊接端相向对齐，在普通热熔对接焊接机的焊接原理下，进行对接焊接端的热熔对接焊接。
在本实施例中，在铜丝起点和终点分别设置有两个铜丝导入口221，对接焊接端的宽度为8至15毫米，该段长度为10至15毫米；第二对接部的内壁和外壁13之间的厚度为10至20毫米；第一对接部厚度为20至30毫米；斜坡面的长度为100至200毫米；第二对接部的内孔径为200至800毫米。
实施例二
如图1～3所示，实施例二是在实施例一的基础上进行的，因此，实施例一中阐述的内容，此处不再赘述。
电熔管件的发热铜丝与绕线参数、电阻参数设计：根据双壁波纹管的内壁厚度确定熔区深度，以管件和波纹管熔接界面熔融塑料的体积和比热容值，确定总体发热量。首选常规输入电压39.5±0.5伏，根据焦耳定律公式设计发热时间、发热电阻值大小。电阻值的大小与铜丝的特性(如材质、线径、米电阻) 有直接关联。
上述电熔管件的制作工艺流程：
a管件毛坯模具设计：根据管件产品设计结构图纸设计管件毛坯注塑成型模具，浇口选择中心进料方式。铜丝的横向和纵向穿线孔(第二穿线孔21、第一穿线孔12)、铜丝导入口221、电极护套111采用一次注塑成型。
b管件毛坯注塑：先进行原材料(聚乙烯)进行干燥处理，烘干温度 80-82℃，干燥时间2-4小时。采用真空吸料机输送干燥好的原材料进入注塑机料斗。再按照注射成型工艺注塑毛坯。为了保障管件注塑残余应力最小，采用中心式的进浇口，成型温度设计为185-205℃之间，选择低速高压注射与高压保压的注塑方式。注射时间15-30秒，保压时间200-500秒，冷却时间10-30 分钟。压力至50-100巴。在自动完成每一模的注塑周期后，管件毛坯自动脱模，人工取出管件毛坯并修剪浇口。完成管件毛坯注塑生产。
c管件注塑毛坯车加工：采用三爪卡盘式数控车床加工热熔对接焊接端面及斜坡面22、导向端口进行车加工。卡盘支撑第二对接部内壁定位，先车加工第一对接部1的对接焊接端面，再松开卡盘，掉头管件，用卡盘支撑第一对接部1，并对第二内径定位，车导向坡口23和斜坡面22外表面。
d布丝作业：在同一个工位在加工过的电熔焊接外斜坡面按照绕线工艺在数控车床上以专用刀具预埋铜丝，采用钩丝专用工具牵引铜丝至电极。铜丝以等距离螺旋式缠绕并镶嵌在电熔焊接段外斜坡面上，螺旋距离为1倍铜丝直径，镶嵌深度为0.6倍铜丝直径。布丝的先后步骤如下：先将专用刀具里的铜丝拉出0.5米，从正极铜丝导入口完全插入该段铜丝，启动车床开始布丝，根据固定布丝程序，车床在铜丝预埋至负极铜丝导入口处停止，拉出专用刀具里的铜丝0.5米，手工剪断铜丝，将该段铜丝从负极铜丝导入口完全插入。使用专用勾丝工具在正极铜丝横向穿丝孔(第二穿线孔21)拉出正极铜丝至接焊接端面的垂直位置，再在正极纵向穿丝孔(第一穿线孔12)采用专用勾丝工具拉出正极铜丝至电极护套111处。负极铜丝引出与正极铜丝操作相同。
e组装铜丝与电极：选择直径φ4.7毫米的2个形状完全相同的电极作为正负电极，将正负极铜丝分别连接至正负电极上，正负极铜丝分别在正负电极上缠绕2圈，再采用压紧工装分别将正负电极压入到正负电极固定孔(护套111) 内。
f电性能全检：电熔管件的电性能采用精密电阻测试仪全检电阻值，测量电阻值为0.99至1.01倍设计值之间为合格。
g管件的焊接性能检查：采用抽检方式检测经过电熔焊接和对接焊接后的两组管材与管件组合件的负压密封与正压密封性能。
本发明中材料的选择：
1)管件的主要材料：选择与双壁波纹管同材质的聚乙烯材料，熔体流动速率介于0.2至1.2g/10min之间，密度0.93至0.96g/cm3。
2)辅助材料：发热铜丝选用H65紫铜铜丝，直径1.2毫米；电极选用H59 黄铜，其直径为φ4.7毫米，长度35毫米。
双壁波纹管传统连接与本发明所提及的热熔对接方式的对比，如下表1所示：
表1
此种可对接焊接双壁波纹管用的电熔管件，相对于传统的橡胶圈承插来说，具有较好的承压优势，同时电熔管件与管材同为耐酸碱的聚乙烯材料，具有同等耐腐蚀性能，可以延长设备的使用寿命；对管材具有较好的适配性，不需要对管材进行扩口处理，因此对管材的要求较低，可使用12至16米的管材配合，可提高管材的生产效率；电熔管材整体式连接，抗拉强度大，抗沉降能力强，渗漏概率为0，维修便捷。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种可对接焊接双壁波纹管用的电熔管件，其特征在于，包括：第一对接部（1）和第二对接部（2），所述第一对接部（1）为空心圆柱状，所述第二对接部（2）也为空心圆柱状，所述第一对接部（1）与所述第二对接部（2）连接呈一体结构，所述第一对接部（1）的外径大于所述第二对接部（2）的外径，所述第一对接部（1）的内径分成第一内径和第二内径，所述第一内径大于所述第二内径，所述第二内径等于所述第二对接部（2）的内径，所述第一对接部（1）的外侧壁上对称设置有两个通电电极（11）,所述通电电极（11）的头部朝外。
2.如权利要求1所述的一种可对接焊接双壁波纹管用的电熔管件，其特征在于：所述第一对接部（1）内对称设置有两个第一穿线孔（12），所述第二对接部（2）内对应设置有两个第二穿线孔（21），每个第一穿线孔（12）的一端与一个第二穿线孔（21）连通，每个通电电极（11）对应设置在一个第一穿线孔（12）内，所述通电电极（11）的一端伸出所述第一穿线孔（12）。
3.如权利要求2所述的一种可对接焊接双壁波纹管用的电熔管件，其特征在于：所述第二对接部（2）的外壁设置有斜坡面（22），所述斜坡面（22）的首端连接所述第一对接部（1），所述斜坡面（22）的末端设置有导向坡口（23），所述斜坡面（22）的斜度为1.5度。
4.如权利要求3所述的一种可对接焊接双壁波纹管用的电熔管件，其特征在于：铜丝缠绕在所述斜坡面（22）上，在所述斜坡面（22）上设置有两个铜丝导入口（221），所述铜丝的一端伸入所述铜丝导入口（221）内并与所述通电电极（11）连接，所述铜丝的另一端伸入另一个所述铜丝导入口（221）内并与另一个所述通电电极（11）连接。
5.如权利要求4所述的一种可对接焊接双壁波纹管用的电熔管件，其特征在于：所述第一对接部（1）对称设置有护套（111），所述护套（111）套设在所述通电电极（11）外，所述护套（111）与所述第一对接部（1）连接呈一体结构。
6.一种可对接焊接双壁波纹管用的电熔管件的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1) 管件毛坯模具设计：通过管件毛坯注塑成型模具，将第一穿线孔（12）和第二穿线孔（21）、铜丝导入孔（221）、护套（111）采用浇口选择中心进料方式一次注塑成型；
(2) 管件毛坯注塑：先将原材料聚乙烯进行干燥处理，通过真空吸料机输送干燥好的原材料进入注塑机料斗，采用中心式的进浇口，注塑成型工艺注塑毛坯，完成每一模的注塑周期后，管件毛坯自动脱模，人工取出管件毛坯并修剪浇口，完成管件毛坯注塑生产；
(3) 管件注塑毛坯车加工：通过三爪卡盘式数控车床加工热熔对接焊接端面、斜坡面（22）以及导向坡口（23）进行车加工，卡盘支撑第二对接部（2）的内壁定位，先车加工第一对接部（1）的对接焊接端面，再松开卡盘,掉头管件，用卡盘支撑第一对接部（1），并对第二内径定位，车导向坡口（23）和斜坡面（22）的外表面；
(4) 布丝作业：在加工过的斜坡面（22）按照绕线工艺在数控车床上通过专用刀具预埋铜丝，采用钩丝专用工具牵引铜丝至电极，铜丝以等距离螺旋式缠绕并镶嵌在电熔焊接段斜坡面（22）上；
(5) 组装铜丝与电极：选择2个形状完全相同的通电电极（11）作为正负电极，将牵引至通电电极（11）的正负极铜丝末端分别连接至通电电极（11）上，正负极铜丝末端分别在正负通电电极（11）的尾部缠绕2圈，再采用压紧工装分别将正负通电电极（11）压入到护套（111）内；
(6) 电性能全检：电熔管件的电性能采用精密电阻测试仪全检电阻值；
(7) 管件的焊接性能检查：检测经过电熔焊接和对接焊接后的两组管材与管件组合件的负压密封与正压密封性能。
7.如权利要求6所述的一种可对接焊接双壁波纹管用的电熔管件的制造工艺，其特征在于：步骤（2）中所述干燥处理的烘干温度为80℃±2℃，干燥时间为2至4小时。
8.如权利要求6所述的一种可对接焊接双壁波纹管用的电熔管件的制造工艺，其特征在于：步骤（2）中所述注塑成型工艺的成型温度为185-205℃，选择低速高压注射与高压保压的注塑方式，注射时间为15-30秒，保压时间为00-500秒，冷却时间为0-30分钟，压力50巴-100巴。
9.如权利要求6所述的一种可对接焊接双壁波纹管用的电熔管件的制造工艺，其特征在于：步骤（4）中所述铜丝的螺旋距离为1倍的铜丝直径，镶嵌深度为0.6倍的铜丝直径。
10.如权利要求6所述的一种可对接焊接双壁波纹管用的电熔管件的制造工艺，其特征在于，步骤（4）中布丝作业具体为：先将专用刀具里的铜丝拉出0.5米，从正极铜丝导入口（221）完全插入该段铜丝，启动车床开始布丝，根据固定布丝程序，车床在铜丝预埋至负极铜丝导入口（221）停止，拉出专用刀具里的铜丝0.5米，手工剪断铜丝，将该段铜丝从负极铜丝导入口（221）完全插入，使用专用勾丝工具在第二穿线孔（21）拉出铜丝至第一对接部（1）端面的垂直位置，再在第一穿线孔（12）采用专用勾丝工具拉出正极铜丝至电极护套（111）处，负极铜丝的引出与正极铜丝的操作完全相同。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114536657A (zh) * | 2022-03-08 | 2022-05-27 | 余姚市东普管业有限公司 | 一种电熔管件制作工艺 |
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- 2021-04-25 CN CN202110446673.XA patent/CN113172914A/zh active Pending
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