CN117098645A - 用于对pvc-o管材扩口的扩口单元、包括所述单元的自动扩口机及方法 - Google Patents
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Abstract
描述了一种用于对由PVC‑O型热塑性材料制成的管材(T)进行扩口的单元(1)，包括：‑用于将由热塑性材料制成的管材(T)的端部部分(E)变形为扩口形状的成型垫件(2)，所述垫件(2)具有对称纵向中心轴线(X1)和用于容纳环形垫圈(G)的区域(3)，环形垫圈(G)设计成与由热塑性材料制成的管材(T)在内部联接；‑环形接触元件(4)，环形接触元件(4)能滑动地适配在所述垫件(2)上以沿着所述纵向中心轴线(X1)的方向在垫圈(G)的接触的前进位置(P1)与退出位置(P2)之间移动；单元(1)包括：‑第一加热装置(6)，第一加热装置(6)构造成用于将环形接触元件(4)加热至预定温度，从而通过接触加热适配在环形接触元件(4)上的管材(T)的端部部分(E)的内表面；‑第二加热装置(5)，第二加热装置(5)构造成在由热塑性材料制成的管材(T)的端部部分(E)处的垫件(2)的预定区域中，从外部加热适配在成型垫件(2)上的由热塑性材料制成的所述管材(T)。
Description
技术领域
本发明涉及一种形成用于由热塑性材料制成的管材的扩口机的扩口单元，也就是说，一种设计成将由热塑性材料制成的管材的至少一端变形为扩口形状的单元(众所周知，扩口部中容纳有垫圈，并且使用时将另一管材的端部插入，形成管道)。
特别地，本发明涉及一种用于由双轴取向PVC(聚氯乙烯)(又称PVC-O)制成的热塑性管材的扩口单元。
PVC-O管材借助于(人工)应力过程生产，该生产过程允许使沿着所需方向从管材挤出过程获得的PVC长分子链取向。
背景技术
与传统的PVC-U(硬聚氯乙烯)相比，PVC-O在纵向和周向方向上的取向可以改善其物理性能。为了实现取向，需要将管材的温度升高到高于PVC的玻璃化转变温度(Tg，约75℃-80℃)，然后在管材的轴向和周向方向施加显著的力(使得增大管材直径和减小管材壁厚度)。
这种PVC-O管材适用于加压流体(甚至是特别高压的加压流体)。
在管材的标称操作压力相同的情况下，PVC-O管材的壁厚小于传统的PVC-U管材(未取向)。
应当注意的是，PVC-O管材在厚度可接受的情况下，可用于特别高的压力(最高25巴)。
在这一领域中，现有技术教导使用文献中通常称为“Rieber”或“Rieber系统”的方法来制作扩口部。
根据Rieber系统，加热的金属轴、又称垫件插入在事先加热(至温度高于PVC的玻璃化转变温度)的管材端部，垫圈已经放置在精确的容纳区域中。
形成在垫件中的容纳区域根据要容纳的特定垫圈具有适当的构造和大小。
在PVC-O管材中，根据Rieber系统，形成扩口部和垫圈的相对位置的作用是成型垫件和垫圈上的分子取向自发收缩。
在形成扩口部的最初步骤期间，管材端部与金属垫件和垫圈相适配。实践中，垫件和垫圈共同构成了用于形成扩口部的模具。
与PVC-O管材不同，根据现有技术，在PVC-U管材中，一旦要成型的管材端部适配在由位于垫件和位于垫件上的垫圈组成的组件上，施加负压作用(从而在适配在垫件上的管材内部形成真空)和/或在管材外表面施加超压作用(例如，通过诸如压缩空气之类的加压流体)，管材端部就会在该组件上确定成形。
在冷却完成时，垫圈保留锁定在扩口部中，成为其一体部分。
根据Rieber系统使用的垫圈不同于通常设计成插入传统扩口部的凹槽座中的弹性垫圈，也就是说，扩口部成形为带有用于要在形成和冷却后插入垫圈的座。
特别地，Rieber垫圈的特征在于，在弹性体材料中包含由金属或硬塑料制成的刚性环形部件，具有特殊的垫圈加强和加固功能。
因此，Rieber系统只需单个机器就能制造出设置有带垫圈的扩口部的管材，其中，垫圈被锁定在管材的扩口部中。
EP0930148和IT01305981号专利文件以及WO 97/33739、WO 99/42279、WO 97/10942和EP2614952等其他专利文件中描述了在PVC-O管材中使用Rieber扩口方法的示例。
目前，根据Rieber系统对PVC-O进行扩口的方法只适用于供应加压流体的厚度较薄、标称操作压力相对较低(不超过12.5巴)的管材。
因此，人们强烈地感觉到，有必要根据RIEBER系统提供一种扩口单元和扩口方法，该扩口单元和扩口方法适用于供应加压流体的厚度较大、设计用于较高的标称操作压力(甚至高于15-20巴、至少达到25巴)的管材。
特别地，申请人已经进行了深入的实验研究，旨在分析根据RIEBER系统的扩口方法所存在的问题，该方法仅限适用于壁厚/直径较小、设计用于相对较低的标称操作压力的管材。
因此，申请人已经通过这些实验研究了解到，根据现有技术(根据Rieber系统)制造的PVC-O管材的扩口部的管材壁与垫圈的粘合并不完美，尤其是在靠近扩口部边缘的区部。
申请人的研究强调，管材壁与垫圈的不完美粘合是由于在将管材插入垫件和垫圈的步骤中，材料逐渐冷却而导致的扩口部的壁的调整造成的。
申请人研究中强调的另一个缺点在于垫圈处扩口部的内部尺寸，该尺寸小于允许管材正常插入扩口部的极限值。该缺陷是由于在形成扩口部的步骤期间，垫圈径向压平了垫件造成的。实际上，垫圈被正在形成的扩口部的壁夹住和包裹，受到管材壁自发径向收缩所产生的力的作用。随后，随着管材壁的逐渐冷却，扩口部的形状稳定在垫圈的压平形状上。当冷却步骤完成时，扩口部在垫件和垫圈上完全稳定成形。当垫件从扩口部中抽出时，虽然扩口部的塑料壁仍然是刚性的且尺寸也基本稳定，但由于垫圈具有弹性，因管材壁压平垫件的垫圈可以自由地朝向扩口部内部自发膨胀。垫圈的弹性响应的结果是，确定扩口部中的垫圈的内径小于未一体化在扩口部中的自由垫圈的内径。因此，虽然扩口部的内部尺寸符合整个塑料管材壁的接合部功能，但扩口部中垫圈的内径尺寸的大小采用了为管材插入接合扩口部的功能而设定的极限值。这些极限值一般对应于未变形的自由垫圈的内径。
根据本发明的机器和方法旨在克服上述PVC-O管材的缺点，并满足介绍中表达的需求。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种根据Rieber系统操作的扩口单元和扩口方法，该扩口单元和扩口方法也可高效地适用于供应加压流体的壁厚较大、标称操作压力较高的管材。
本发明的另一个目的是提供一种根据Rieber系统进行高效率操作的扩口单元和扩口方法，该扩口单元和扩口方法能够生产出具有高质量扩口部的管材。
本发明的上述目的及其他目的在下文的描述中将会更加明显，本发明是通过用于由热塑性材料制成的管材的扩口机和扩口方法来实现的，扩口在一项或多项所附权利要求中描述的技术特征。
附图说明
根据前述目的，本申请的技术特征在以下权利要求中清楚描述，而它们的优点从以下详细描述中、参照作为非限制性示例示出的一个实施例的附图是明了的，在附图中：
-图1是根据本发明的扩口机的部分平面图；
-图2是图1所示扩口机的部分正视图；
-图3A示出了根据本发明的扩口单元和方法所制作的具有扩口形端部的由PVC-O制成的热塑性管材；
-图3B示出了垫圈的截面，该垫圈可以用于制作图3A所示的变形扩口形热塑性管材；
-图4A是根据本发明的形成图1和2所示机器的部分的扩口单元的部分截面；
-图4B示出了图4A的放大图(其中未示出管材的垫圈)；
-图5至23示意性地示出了在管材端部上制作扩口部的不同连续步骤中的图4A所示扩口机和管材；
-图24至32示出了根据本发明的形成管材的扩口部的进一步细节。
具体实施方式
参照附图，数字100表示设计成安装在用于由热塑性材料制成的管材T的生产机组中的扩口机。
根据RIEBER系统，机器100能够在管材T的端部E处制作并有垫圈G的扩口部。
用于在由PVC-O型的热塑性材料制成的管材T上制作扩口部的机器100包括：
-用于将管材加热至预定的加热温度的单元101；
-扩口单元1(将在下文中详细介绍)；
-用于冷却管材的单元102，与所述扩口单元1相关联，用于冷却适配在成型垫件2上的管材T(下文将详细介绍，它形成成型单元1的部分)。
根据另一个方面，机器1包括位于加热装置101上游的预热单元103，用于将管材T加热至预定的预热温度，该预热温度低于加热温度。
扩口机100包括多个工位，依次对管材T(尤其是其端部E)进行操作。
用于接纳管材的第一工位ST1，其构造成用于从挤出生产线上拾取(已适当切割的)管材T。
为此，用于接纳管材的第一工位包括拾取单元。
机器包括预热工位，其中，用于预热管材T的单元103可操作地激活，在用于接纳管材的第一工位之后管材T位于该预热工位中。
在预热工位中，管材T优选地被加热至低于PVC玻璃化转变温度(Tg)的温度。
机器还包括加热工位，其中，用于加热管材T的单元101可操作地激活。
在预热工位之后，管材T位于加热工位中。
在该预热工位中，管材T被加热至高于PVC玻璃化转变温度的温度，在任何情况下都高于预热温度。
应当注意的是，预热工位的存在是可选的，即机器100也可以只包括一个加热工位。
优选地，预热单元103包括烘箱。
优选地，加热装置101包括烘箱。
优选地，烘箱是接触式烘箱。
烘箱沿管材的纵向方向以不同的方式加热管材T的端部。
加热工位还包括内接触元件，该内接触元件位于管材内部，以在加热期间内部支承管材T的端部，并防止管材的直径收缩。
在加热步骤结束时，管材T的端部的温度约为100℃，而在构成管材和扩口部之间的连接壁的区部中，温度降至80℃。
本发明涉及一种用于扩张由PVC-O型热塑性材料制成的管材T的单元1(形成机器300的部分)，包括：
-成型垫件2，用于将由热塑性材料制成的管材T的端部部分E变形为扩口部B的形状，所述垫件2具有对称的纵向中心轴线X1和用于容纳环形垫圈G的区域3，该环形垫圈G设计成在内部与由热塑性材料制成的管材T联接(根据Rieber系统)；
-环形接触元件4，其可滑动地适配在所述垫件2上，以沿着所述纵向中心轴线X1的方向在前进位置P1与后退位置P2之间移动；
-第一加热装置6，构造成用于将环形接触元件4加热至一定温度(高于玻璃化转变温度)，并通过接触加热适配在环形接触元件4上的端部管材T的一部分的内表面。
-第二加热装置5，构造成用于在成型垫件2的预定区部中，从外部加热适配在成型垫件2上的由热塑性材料制成的所述管材T(更具体地，该预定区部从设计成用于容纳所述垫圈G的区域3的近端区部一直延伸到管材T的端部边缘C)。
应当注意的是，由第二加热装置5和第一加热装置6组成的组件可以限定热(圆柱形)腔室21。
关于第二加热装置5，应当注意的是，该装置优选地包括环形加热元件12。
所述环形加热元件12优选地由金属材料(优选地是铝合金)制成。
第二加热装置5可以包括多个加热元件20，这些加热元件位于所述环形加热元件12中(位于其周围或嵌入其中)，用于从多个不同区部产生热量。
根据一变型，第二加热装置5可以包括单个电阻件，位于所述环形加热元件12中(位于其周围或嵌入其中)。
(一个或多个)电阻件构造成/都构造成用于均匀加热环形加热元件12。
第二加热装置5从外部加热管材T的端部边缘C，优选地从管材T的端部区部开始一直加热至垫圈G的座。
环形加热元件12构造成用于与由装置6加热的环形接触元件4形成热腔室(圆柱形)21。
该热腔室21的大小优选地设计为包容适配在环形接触元件4上的端部管材T的一部分。
因此，管材T的端部区部的壁包容在热腔室21中，相应的内表面与环形接触元件4的表面接触，相邻的外表面与环形加热元件12的内表面分离。
应当注意的是，管材壁T的外表面与环形加热元件12的内表面之间的预定距离允许管材壁插入热腔室21而不与环形加热元件12干涉(不接触)。
实验测试已得出结论：管材T的壁与环形加热元件12的内表面之间的最佳距离在0.5至10mm之间；更优选地在1至8mm之间；还更优选地在2至6mm之间。
环形加热元件12的位置使得，管材T的壁与内表面之间的距离可以使热空气产生的对流效应忽略不计，这种对流效应会干扰向管材T传递热量。
从环形加热元件12向管材T的热量传递主要是通过辐照进行的。
优选地，第二加热装置5在不接触的情况下加热管材T的端部区部(管材的位置优选地不与环形加热元件12接触)。
优选地，第二加热装置5通过辐照加热管材T的端部区部。
实验地且有利地，已经发现，在扩口部成形期间，通过与环形接触元件4(由装置6加热)接触，从内部加热适配在环形接触元件4上的管材T的端部区部，以及使用由装置5加热的加热元件12从外部加热，更具体地，通过在预定温度下进行均匀加热的事实，允许显著提高PVC-O的扩口效果，从而允许在PVC-O管材中形成尺寸比根据传统技术加工的管材更大的扩口部。
因此，根据本发明的单元1能够加工大直径/壁厚的PVC-O管材。
根据另一个方面，成型垫件2配备有第一环形座S1，用于容纳至少部分的所述垫圈G。
根据又一另一个方面，环形接触元件4配备有用于容纳垫圈G的第二座S2，构造成容纳至少部分的所述垫圈G。
有利地，座S1和S2的形状定为用于接纳垫圈G的相应部分。
特别地，座S1和S2的形状允许垫圈分别与成型垫件2和环形接触元件4之间的粘附力达到最大。用于容纳垫圈G的第二座S2和用于容纳垫圈G的第一环形座S1的存在所产生的技术效果将在下文中介绍。
申请人已经通过实验发现，用于容纳垫圈G的第二座S2的存在有利于管材T在垫件2和垫圈G上插入，在一定程度上(尽可能地)降低了垫圈G因与管材T接触而受力导致严重损坏的风险。
实际上，第二座S2通过将部分的垫圈接纳在其内，限制了垫圈的变形，当管材T适配在垫圈上时，该变形就会发生。
优选地，第二座S2具有朝向垫件2的远端部分(即朝向夹持件10)的凹形形状。
第一环形容座S1具有基本上与第二座S2相同的上述技术效果。
因此，第一环形容座S1通过将部分的垫圈接纳在其内，有助于限制垫圈G在扩口期间的变形，从而降低垫圈G过度变形的风险。
根据又一另一个方面，单元1包括控制和操作单元7(电子单元，包括硬件和/或软件)。
根据又一另一个方面，单元1包括第一(温度)传感器9，构造成用于测量所述第一加热装置6处的温度(更准确地，用于测量环形接触元件4的温度)。
根据另一方面，单元1包括第二(温度)传感器8，构造成用于测量所述第二加热装置5处的温度。
优选但非必要地，第一传感器9是热电偶。
优选但非必要地，第二传感器8是热电偶。
控制和操作装置7构造成用于根据第二传感器8测得的温度值调节第二加热装置5，以将管材T中用于容纳垫圈G的区域3且延伸直至管材T的端部边缘C的一部分加热至预定温度。
控制和操作单元7构造成用于根据第一传感器9测得的温度值调节所述第一加热装置6，以将环形接触元件4加热至预定温度(高于玻璃化转变温度)。
根据又一另一个方面，设备1包括用于夹持管材的夹持件10。
所述夹持件10设置有可在闭合构造与打开构造之间相对移动的夹持钳(10A、10B)(特别地，优选地是第一和第二夹持钳)。
夹持件10将管材T固定在水平位置，使得管材T的纵向轴线X2与成型垫件2的轴线X1重合。
根据另一方面，成型垫件2和环形接触元件4由支架11支承。
更具体地，成型垫件2、环形接触元件4、第二加热器5和第一加热器6由支架11(可相对于机器框架移动)支承。
应当注意的是，环形接触元件4构造成能够相对于支架11移动、也就是说能够相对于成型垫件2移动。
更具体地，环形接触元件4由支架11支承，但可以独立于支架11移动。
优选地，环形接触元件4和第二加热器5在相对于垫件2的移动过程中是彼此连成一体(即始终作为一个整体移动)。
根据另一个实施例，第二加热器5在相对于垫件2的相对运动中可以独立于第一加热器6移动。
该最终一个实施例的优点是能够更好地适应操作条件的变化；更具体地，当环形接触元件4从管材T中退出和分离时，第二加热装置5可以保留在加热位置中，为部分的管材提供加热，这部分管材在自发收缩的情况下在垫圈和垫件上形成。
结果，管材端壁的自发收缩效果得到增强。
支架11可在靠近管材T的位置P4和远离管材T的位置P5之间移动。
支架11由相应的致动器单元(未示出)驱动。
关于环形接触元件4，应当注意的是，优选地，环形接触元件4是中空的圆柱形主体(优选地由金属制成)。
更具体地，应当注意的是，环形接触元件4安置在支架11上，可相对于成型垫件2移动：换言之，成型垫件2和环形接触元件4构造成能够独立移动。
环形接触元件4可在成型垫件2上滑动；更确切地，环形接触元件4的内表面可在成型垫件2的外表面上滑动。
关于垫圈在成型垫件2上的适配，单元1可以包括用于拾取和移动垫圈G的装置，由于该装置属于常规类型，因此未作说明。
关于垫圈G，应当注意的是，在管材T适配到垫件2上之前，垫圈G位于用于容纳垫件2的区域3中。
容纳区域3由垫件2的外表面上形成的下区部所限定。
优选地，垫圈G包括弹性体部分G1和由不同材料制成的加固部分G2。
优选地，加固部分G2由塑料或金属材料制成。
优选地，加固部分G2位于垫圈的后肩。
在图3B所示的情况下，加固部分G2嵌入垫圈G的弹性体部分G1中。
优选地，加固部分G2包括金属环。
关于垫件2，应当注意的是，单元1包括用于加热成型垫件2的加热器。
根据非限制性示例，可以通过用于循环加热流体(例如，水)的标注为13的内部回路来加热垫件2。
优选地，垫件2加热至40℃至65℃之间的温度(低于PVC-O的玻璃化转变温度)。
仍更优选地，垫件2加热至45℃至60℃之间的温度(或替代地，45℃至55℃之间的温度)。
关于环形接触元件4，应当注意的是，优选地，(通过第一加热装置6)将其加热至85℃至105℃之间的温度(更优选地是92℃至100℃之间的温度，甚至更优选地是92℃至100℃之间的温度)。
举例言之，第一加热装置6由电阻器22限定。
电阻器22由控制和操作单元7控制。
本发明提供了一种用于对由PVC-O型热塑性材料制成的管材T进行扩口的方法，包括以下步骤：
-准备成型垫件2，该成型垫件2设计成将由热塑性材料制成的管材T的端部部分E变形为扩口形状；
-准备环形接触元件4，该环形接触元件4适配在所述成型垫件2上，并可沿所述成型垫件2在前进位置P1与退出位置P2之间移动；
-在预定区域3中的所述成型垫件2上准备环形垫圈G，所述环形垫圈G设计成稳定地位于待形成的扩口部B中(与成品管材T一体)，
-将所述环形接触元件4定位在前进位置P1，以与准备在区域3中的垫圈G相接触；
-准备管材T，该管材T的端部部分E加热至预定温度(大于玻璃化转变温度Tg)，以允许发生变形，
-在管材T的纵向中心轴线X2的方向上，将管材T的所述端部部分E和所述垫件2朝向彼此移动直至预定距离，以将所述端部部分E适配在所述垫件2、所述垫圈G以及所述环形元件4的组件上。
该方法还包括以下步骤：
-将环形接触元件4加热至预定温度(高于玻璃化转变温度)，使得通过接触加热适配在环形接触元件4上的端部管材T的部分的内表面，同时，在垫件2的预定区部中，从外部加热适配在成型垫件2上的由热塑性材料制成的所述管材T(更准确地说，该预定区部从用于容纳所述环形垫圈G的区域3的近端区部一直延伸到管材T的端部边缘C)；
-将所述环形接触元件4从前进位置P1移至退出位置P2，使环形接触元件4从垫圈G和管材T松开(不与之接触)。
根据又一另一个方面，环形接触元件4设置有用于容纳垫圈G的一部分的第二座S2，并且将所述环形接触元件4定位在前进位置P1中的步骤包括将垫圈G的至少一部分接纳到第二座S2内的步骤。
根据又一另一个方面，成形垫件2设置有用于容纳垫圈G的第一环形座S1，该第一环形座S1径向面向成形垫件2的外部，并且将管材T的所述端部部分E适配在所述成形垫件2和所述环形垫圈G的组件上的步骤包括将垫圈G的至少一部分接纳到用于容纳成形垫件2的第一座S1内的步骤。
根据另一个方面，在预定位置上的所述成形垫件2上准备环形垫圈G的步骤包括将所述垫圈G适配在成形垫件2上的步骤，以及将环形接触元件4从退出位置P2移动到前进位置P1，以与垫圈G接触并将其移动到所述成形垫件2的预定位置的步骤。
根据又一另一个方面，在将管材T的端部部分E和垫件2彼此相对地移动直至预定距离之前，该方法包括通过闭合夹持件10夹持管材的步骤。
根据另一个方面，该方法包括通过打开夹持件10在预定时间内松开管材T的步骤，该步骤在以下步骤之后：
-在管材T的纵向中心轴线X2的方向上，将管材T的端部部分E和成型垫件2朝向彼此移动直至预定距离；
-将环形接触元件4定位在前进位置P1，用于与管材T和管材的垫圈G接触；
-在从设置所述环形垫圈G位于其中的容纳区域3一直延伸到管材的端部边缘C的区部中，将由热塑性材料制成的管材T的端部部分E同时从内部和外部加热至预定温度，持续预定时间。
根据又一另一个方面，通过打开夹持件10松开管材的步骤在将所述环形接触元件4从前进位置P1移动至退出位置P2的步骤之前进行，或部分叠加在该步骤上，以便将其从垫圈G和管材T松开。
根据另一个方面，该方法包括，在通过打开夹持件10以在预定时间内松开管材T的步骤之后，通过闭合夹持件10进一步夹持管材T的步骤。
根据又一另一个方面，该方法包括，在将所述环形接触元件4从前进位置P1移动至退出位置P2，以从管材T的垫圈G松开的步骤之后，将环形接触元件4从脱开的退出位置P2移动至接合的前进位置P1，直至环形接触元件4与垫圈G和管材T的端部边缘之间的端部部分接合的中间位置P3。
有利地，这样允许获得扩口部B，其中，垫圈G具有所需的最终内径，由于管材T的端部在其仍处于延展阶段(未完全冷却)时受到环形元件4的应力，从而可以对管材T和垫圈G的座进行建模，使得一旦成品管材T冷却，垫圈G就具有正确的最终直径，并可以正确接纳另一个管材T的联接。
在形成扩口部的过程中，当管材T的壁在垫圈G和垫件2上完全形成，而扩口部的冷却和最终稳定步骤仍未启动时，扩口部的壁对机械应力的响应，即使主要是弹性响应，一般也是弹塑性响应。
特别地，在扩口部邻近垫圈G的前肩直至扩口部的端部边缘的区部中，塑性表现更为突出。
实际上，该区部一直受到热腔室热量的传递，并且由于这种加热，维持了残余塑性。
如果在用于扩口部形成的过程的这一步骤期间，环形接触元件4向管材T的扩口部边缘推进，使环形接触元件4移动到扩口部边缘被压住的预定高度，则扩口部的壁的径向压力作用将有益地释放到垫圈G上。
在这一步骤期间，垫圈G被扩口部的壁朝向垫件2压缩并压平。
垫圈G是有弹性的，因此，即使在垫圈区域内的扩口部内壁膨胀，垫圈G始终保持与扩口部内壁的粘附力，也就是说，它弹性地恢复了之前压平的部分。同时，管材T的扩口部内壁继续逐渐冷却，使得在环形接触元件4与管材T边缘的接触作用结束时，即环形接触元件4从中间位置P3移动到退出位置P2时，垫圈G的弹性松弛部分得以部分保留，因为扩口部的部分对环形接触元件4所引起的应力的机械响应不是完全弹性的，而是弹塑性的。
垫圈G的这种部分松弛足以确保在从最终冷却的扩口部中抽出垫件2之后，垫圈处的管材T的内径是所需的内径(这对于在保证密封的情况下在扩口部中插入下一根管材的正确功能来说是必要的)。
下文简要介绍图5至23，图中详细示出了本发明的方法。
图5至23示出了扩口周期的各步骤。
图5示出了将管材T定位在夹持件10内的步骤。
如图所示，管材T在定位时，其轴线X2与成型垫件2的轴线X1(与接触元件4的轴线)对齐(重合)。
图6示出了闭合夹持件10的步骤。管材T锁定在夹持件10的夹持钳(10A、10B)之间。
图7至14分别示出了支架11在不同的前进位置朝向管材T推进。在这些步骤期间，管材T逐渐插在成型垫件2上(管材适配在成型垫件2上，插入垫圈G中，最终插入环形接触元件4中，也就是说插入热腔室21中)。
在这些步骤期间，支架11从远端位置P5移动至近端位置P4。
图15示出了一步骤，其中，支架11位于近端位置P4，环形接触元件4位于前进位置P1。
在该步骤期间，夹持件10处于打开构造，即各夹持钳(10A、10B)是打开的。
图中示出了正在形成的扩口部的延伸步骤的开始，其中，夹持件10的夹持钳10A、10B在预定时间内保持打开。
图16示出了扩口部的延伸步骤的继续。
在该步骤期间，夹持件10处于打开构造，支架11处于闭合位置P4，环形接触元件4开始从前进位置P1朝向退出位置P2移动。
从将管材T插入垫圈G开始，直到延伸步骤结束，第一加热装置6启动，用于加热管道内部，同时，第二加热装置5启动，用于从外部加热由热塑性材料制成的管材T。
两个加热装置(5、6)都有助于加热管材T的端部区部，该端部区部从垫圈G的座延伸至管材T的端部边缘C。
图18示出了扩口部的延伸步骤的结束。
在该步骤期间，夹持件10处于闭合构造。
图19示出了一步骤，其中，环形接触元件4朝向管材T移动(朝向前进位置P1移动)，也就是说环形接触元件4移动至中间位置P3(在前进位置P1与退出位置P2之间)，在该位置上环形接触元件4与管材T的扩口部的边缘接合。。
以这种方式，环形接触元件4会撞击并压缩扩口部的边缘。
环形接触元件4在与管材T边缘接合的中间位置中保持预定时间，以允许垫圈G弹性松弛以及管材T边缘适配。
这一步骤限定了垫圈G的弹性松弛和管材T边缘的配合。
图20示出了垫圈G弹性松弛和管材T边缘适配的结束。
环形接触元件4远离管材T，朝向退出位置P2移动。
图21示出了环形接触元件4在脱开的退出位置P2中(与垫圈G和/或管材T没有任何接合)。
扩口部仍然是热的，在这一步骤中，管材T的端部E开始冷却(使用冷却单元102)。
图22示出了在夹持件10仍然闭合的情况下制作的管材T的扩口部113。在这一步骤中，支架11移动到远端位置P5，用于将垫件2与管材T脱开。
图23示出夹持件10处于打开构造。在这一步骤期间，管材T(带有所制作的扩口部113和插入管材内的垫圈G)从单元1中抽出。
图24至图32以更精确的细节(时间)示出了在根据本发明的管材T的扩口部形成过程期间发生的情况。
在图24至26中，支架11朝向管材T移动；在图30中，环形元件4朝向退出位置P2移动。
在图31中，环形元件4朝向闭合位置P1移动，更具体地，直到到达与管材T边缘的预定中间接触位置P3(在此之前再次朝向退出位置P2移动，见图4)。
应当注意的是，根据上述方法和单元1，垫圈G被永久锁定在管材T内(用于形状联接以及管材T的材料与垫圈G之间在加工期间建立的连结)。
有利地，并且根据所附的权利要求，根据RIEBER方法，即使壁厚相当大，也允许在PVC-O管材中获得扩口部。
这种扩口单元1和方法极其有效，并且允许在PVC-O管材中制作出高质量的扩口部(既在扩口部的尺寸和结构特征方面，也在密封件与管材之间的联接以及管材与其他管材联接期间的相对密封方面)。
Claims (17)
1.一种用于对由PVC-O型热塑性材料制成的管材(T)进行扩口的单元(1)，包括：
-成型垫件(2)，所述成型垫件(2)用于将由热塑性材料制成的所述管材(T)的所述端部部分(E)变形为扩口形状，所述垫件(2)具有对称纵向中心轴线(X1)和用于容纳环形垫圈(G)的区域(3)，所述环形垫圈(G)设计成与由热塑性材料制成的所述管材(T)在内部联接；
-环形接触元件(4)，所述环形接触元件(4)能滑动地适配在所述成型垫件(2)上以沿着所述纵向中心轴线(X1)的方向在所述垫圈(G)的接触的前进位置(P1)与退出位置(P2)之间移动；
其特征在于，所述单元(1)包括：
-第一加热装置(6)，所述第一加热装置(6)构造成用于将所述环形接触元件(4)加热至预定温度，从而通过接触加热适配在所述环形接触元件(4)上的所述管材(T)的所述端部部分(E)的内表面；
-第二加热装置(5)，所述第二加热装置(5)构造成在由热塑性材料制成的所述管材(T)的所述端部部分(E)处的所述垫件(2)的预定区域中，从外部加热适配在所述成型垫件(2)上的由热塑性材料制成的所述管材(T)。
2.根据前述权利要求所述的单元，其特征在于，所述成型垫件(2)配备有用于容纳至少部分的所述垫圈(G)的第一环形座(S1)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的单元，其特征在于，所述环形接触元件(4)配备有用于容纳所述垫圈(G)的第二座(S2)，所述第二座(S2)构造成容纳至少部分的所述垫圈(G)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的单元，其特征在于，包括控制和操作单元(7)。
5.根据前述权利要求和权利要求4中任一项所述的单元，其特征在于，包括构造成用于测量所述第一加热装置(6)处的温度的第一传感器(9)，并且其中，所述控制和操作单元(7)构造成用于根据所述第一传感器(9)测得的温度值调节所述第一加热装置(6)，以将所述环形接触元件(4)加热至所述预定温度。
6.根据前述权利要求和权利要求4中任一项所述的单元，其特征在于，包括构造成用于测量所述第二加热装置(5)处的温度的第二传感器(8)，并且其中，所述控制和操作单元(7)构造成用于根据所述第二传感器(8)测得的温度值调节所述第二加热装置(5)，以将所述管材(T)的所述端部部分(E)加热至所述预定温度。
7.根据前述权利要求中任一项所述的扩口单元，其特征在于，所述第二加热装置(5)由环形加热元件(12)限定，所述环形加热元件(12)构造成与由所述第一加热装置(6)加热的所述环形接触元件(4)一起形成热腔室(21)，所述热腔室(21)的大小至少能在内部容纳所述管材封围所述环形接触元件(4)的所述端部部分(E)，所述管材封围所述环形接触元件(4)的所述端部部分(E)具有与所述环形接触元件(4)的表面接触的相对内表面，以及与面向所述环形加热元件(12)的表面分离的相对外表面。
8.一种用于对由PVC-O型热塑性材料制成的管材(T)进行扩口的机器(100)，包括：
-用于将管材加热至预定的加热温度的单元(101)；
-根据前述权利要求中任一项所述的扩口单元(1)；
-用于冷却所述管材的单元(102)，所述单元(102)与所述扩口单元相关联，用于冷却适配在所述成型垫件(2)上的所述管材。
9.根据前述权利要求所述的机器，其特征在于，还包括预热单元(103)，所述预热单元(103)位于所述加热单元(101)的上游，并且构造成用于将所述管材(T)加热至预定的预热温度，所述预热温度低于所述加热温度。
10.一种用于对由PVC-O型热塑性材料制成的管材(T)进行扩口的方法，包括以下步骤：
-准备成型垫件(2)，所述成型垫件(2)设计成将由热塑性材料制成的所述管材(T)的端部部分(E)变形为扩口形状；
-准备环形接触元件(4)，所述环形接触元件(4)适配在所述成型垫件(2)上，并且能沿着所述成型垫件(2)在前进位置(P1)与退出位置(P2)之间移动；
-在所述成型垫件(2)上的预定区域(3)中准备环形垫圈(G)，所述环形垫圈(G)设计成稳定地位于待形成的扩口部(B)中，
-将所述环形接触元件(4)定位在所述前进位置(P1)，以与在所述区域(3)中所准备的所述垫圈(G)接触；
-准备管材(T)，所述管材(T)的所述端部部分(E)加热至允许变形的预定温度；
-在所述管材(T)的纵向中心轴线(X2)的方向上，将所述管材(T)的所述端部部分(E)和所述垫件(2)朝向彼此移动直至预定距离，以将所述端部部分(E)适配在所述垫件(2)、所述环形垫圈(G)和所述环形元件(4)的组件上，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-将所述环形接触元件(4)加热至预定温度，从而通过接触加热所述管材(T)的围绕所述环形接触元件(4)的所述端部部分(E)的内表面，同时从外部加热所述管材(T)。
11.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述成形垫件(2)配备有用于容纳所述垫圈(G)的第一环形座(S1)，所述第一环形座(S1)径向面向所述垫件(2)的外部，并且其中，在所述预定区域(3)中在所述垫件(2)上准备所述环形垫圈(G)的步骤包括以下步骤：。
在所述成形垫件(2)的所述第一容座(S1)内接纳所述垫圈(G)的至少一部分。
12.根据权利要求10至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述环形接触元件(4)配备有用于容纳所述垫圈(G)的一部分的第二座(S2)，并且其中，在所述预定区域(3)中在所述垫件(2)上准备所述环形垫圈(G)的步骤包括将所述垫圈(G)的至少一部分插入所述第二容座(S2)内的步骤。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其特征在于，在所述管材(T)的所述端部部分(E)处，从所述外部加热适配在所述成型垫件(2)上的由热塑性材料制成的所述管材(T)的步骤包括准备环形加热元件(12)的步骤，所述环形加热元件(12)具有围绕所述管材(T)的所述端部部分(E)的内表面，所述内表面与所述管材的所述外表面径向间隔开1mm至10mm之间的距离。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其特征在于，至少在将所述环形接触元件(4)加热至所述预定温度，从而通过接触加热围绕所述环形接触元件(4)的所述管材(T)的所述端部部分(E)的所述内表面，同时在所述管材(T)的所述端部部分(E)处，从所述外部加热适配在所述成型垫件(2)上的由热塑性材料制成的所述管材(T)的步骤期间，包括
使用夹持件(10)闭合所述管材的步骤，以及通过打开所述夹持件(10)预定时间，松开所述管材(T)的步骤，在所述步骤之后：
-在所述管材(T)的所述纵向中心轴线(X2)的所述方向上，将所述管材(T)的所述端部部分(E)和所述成型垫件(2)朝向彼此移动直至预定距离；
-将所述环形接触元件(4)定位在所述前进位置(P1)中，用于与所述管材(T)和所述管材的所述垫圈(G)接触。
15.根据前述权利要求的方法，其特征在于，通过打开所述夹持件(10)松开所述管材的所述步骤，在将所述环形接触元件(4)从所述前进位置(P1)移动至所述退出位置(P2)的步骤之前执行，或部分叠加在所述步骤上，以从所述垫圈(G)和所述管材(T)松开。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，在通过打开所述夹持件(10)所述预定时间以松开所述管材(T)的所述步骤之后，包括通过闭合夹持件(10)进一步夹持所述管材(T)的步骤。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的方法，其特征在于，在将所述环形接触元件(4)加热至所述预定温度，从而通过接触加热围绕所述环形接触元件(4)的所述管材(T)的所述端部部分(E)的所述内表面，同时在所述端部部分(E)处，从所述外部加热适配在所述成型垫件(2)上的由热塑性材料制成的所述管材(T)的所述步骤之后，包括将所述环形接触元件(4)从所述前进位置(P1)移动至所述退出位置(P2)以从所述管材(T)松开的步骤，以及将所述环形接触元件(4)从所述退出位置(P2)朝向所述前进位置(P1)移动，直到用于接合所述环形接触元件(4)与所述管材(T)的边缘(C)的后续步骤，以压缩所述管材(T)的所述边缘(C)。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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