CN1225601A - 在塑料管上制造管端接头的方法和实施该方法的装置 - Google Patents

Abstract

本文披露了一种在由热成型塑料且尤其是由聚烯烃或PVC制成的塑料管(1)上制造管端接头(2)的方法。在一个加热工站内将一段大致具有管接头长度的管端部加热到其变形温度或其变形温度之上,在此状态下借助一个从管端(3)插入的管接头加工工具(5)形成管接头(2),在抽出管接头加工工具(5)之前和/或之后将管端冷却到热变形温度以下。允许插入管接头加工工具(5)的且从内外两侧接触管壁的夹持装置(13,14)通过管接头部(2)的外端固定管子(1),从而允许管接头加工工具(5)被插入管子,这样一来,管接头部被拉过而不是被推过管接头加工工具(5)。本文还披露了一种实施该方法的装置。

Description

在塑料管上制造管端接头的方法和 实施该方法的装置

本发明涉及一种在由热成型塑料构成的塑料管上且尤其是在聚烯烃塑料管或PVC管上制造管端接头的方法，其中一个其长度基本上等于管接头长度的管端部在加热工站内被加热到变形温度或变形温度以上。在这种情况下，通过一个从管端插入的管接头加工工具使管端变形，并在抽出管接头加工工具之前和/或之后，将管端部冷却到热变形温度以下。

本发明还涉及一种实施该方法的装置，所述装置具有一个管接头加工站，一个例如被设计成其插入端缩成锥形的管接头加工芯轴的管接头加工工具在此工站中可以在进行相对纵向调节的情况下插入这样一个管端部中，即所述管端部具有大致等于管接头的长度并在一个加热工站中被加热到其变形温度或其变形温度以上并在此管端部变形和扩大的情况下被加工成管接头。

制造这样的塑料管的材料例如包括聚烯烃如高压聚乙烯和低压聚乙烯、聚丙烯和其它的热成型塑料(热塑性塑料)且尤其是PVC。可能的变形性能在极大程度上取决于各加工材料和变形所用温度，其中变形性能不仅仅主要受加工材料的影响，而且受到所用添加剂的种类、数量和一致性如晶粒大小的影响。总而言之，形成管接头所需的管张力越小、管壁越薄且待加工管接头的程度越短，则管接头的制造越简单。因此根据材料情况，可以接近其极限尺寸地有效连续加工出这样的管接头，从而例如在某些管的情况下需要其直径和程度超出上述极限尺寸的管接头时，必须为整个管采用具有少量添加剂的且热成型性能更强的昂贵加工材料。如用于连接厚壁管或大型管的管端接头的特殊形状通常只能如此制造，即在一个独立的注塑操作中加工出管接头并使管接头与管连接或者在注塑操作后直接将管接头模铸到现有管的端部上。当附件如管接头的基本形状明显不同于管子的基本形状时，例如当方形管接头应该被连接到圆管上时，上述情况更是如此。在这种情况下，常用方法包括将待连接部件设计成带有圆形套管的且其被插入普通的管端接头中的管接头，或者如上所述地在大批量生产过程中又将部件设计成注塑部件。

即使在比较容易变形的材料的情况下，当管接头直径和长度与管径相比比较大时，仍然出现了严重问题。迄今为止众所周知的是，在远离管接头加工区的管端夹持管子并将管接头加工工具压入受热管端，或者相反地，使管接头加工工具如相应的轴固定不动并通过将管子推到固定管接头加工轴上来加工管接头。在这两种情况下，承受或施加推力的管座是在未被加热或仅略微被加热的管局部中制成的。当强烈加热管接头部以便进行大变形时，插入管接头加工工具可能导致在此受热管端部中形成波纹，但在插入管接头加工工具时管接头加工工具尚未加工出管接头。这是不希望出现的且这实际上造成了次品。管接头加工工具在前端非常平地呈锥形倾斜促进并有助于将管接头加工工具插入管中，但是这引起了不希望有的普通管子和具有整个管端直径的管接头部之间的长过渡区。部分解决这些问题的方案到目前为止在长管接头中获得了成功，其中设计用于形成管接头的管端部根据许多经验计算值被加热到不同温度，即外端被加热得大大高于内端，从而与管接头加工工具接触的管接头内端在管接头加工操作前具有比端部高的刚性。但结果，待施加的变形力又由于低温部的较强形状记忆力而增大了。另外，在几乎所有使用的塑料和由其制成的管子中不利的是所谓的“记忆效应”，即通过热成型方式经过预加工的部件在加热时或着在常温下试图全部或部分地返回原始形状。如果热变形温度必须相对熔点保持得越低，则记忆效应越强，这是因为在制造管接头时遵守其它条件的缘故。在上述长管接头的例子中，记忆效应约靠近管接头内端越强，所以由于这种形状记忆效应，随着时间的推移在内端处出现了比端部高的变形。

本发明的目的是改进上述方法，从而与现有方法相比简化了尺寸精确的管接头制造、大型长管接头的制造并在由相应材料制成的管子中极大程度地或完全避免了由所谓记忆效应引起的尺寸波动。本发明的另一个目的是提供一种实施上述改进方法的简单装置。

根据本发明，如此解决上述发明目的，即为了插入管接头加工工具，通过允许插入管接头加工工具的且从内外两侧夹持管壁的夹持装置在管接头部的外端处固定管子。

本发明的基本构思(它首先特别简单)在于，当在前端处固定管接头时，与通过对管另一端施加压力而将管接头推过整个芯轴相比，将一个弹性管接头拉到一个芯轴上容易许多。管材不仅仅可以被加热到允许变形的温度，而且可以被加热到一个高出许多的温度，与根据现有技术的允许变形的温度相比，更多的产生所述记忆效应的晶体在如此高的温度下在热塑性材料的晶体组织中熔化了。结果，管部变得更有弹性且更容易变形，从而与现有方法相比，可以在相同材料下生产出比较长的且比较大的管接头部。另外，极大地避免了由记忆效应引起的材料后续变形，这是因为绝大部分晶体已经熔化并因此失去了对原始形状的“记忆能力”。通过遵循夹持装置必须允许管接头加工工具插入的条件，可以设想出许多用于这些夹持装置的结构。它们可能基本上具有可从起始直径径向调节到最终直径的夹爪，或者夹爪具有象扩张芯轴或铰接芯轴这样的变直径式内部件，应该这样设计这些内部件，即它们在夹持区内仅仅比管内侧略微突出一些或者它们被压入管子内侧中，从而管接头加工工具可以在穿过其中。

一个实施本发明方法的优选装置的特点在于，为管子的管接头部的外端设置了一个夹持装置，此夹持装置具有带有从内侧夹持管壁的扩展件的夹爪，所述扩展件在管材扩张情况下可以从其对应于原始管径的基本位置起向外调节到一个允许管接头加工工具穿过其中并将管端外侧面压到相对夹持座上的夹持位置上。

通常可以使用独立的扩展件驱动装置。但是，直接从相对管子对管接头加工工具进行调节中获得对扩展件的调节是特别有利和简单的。还可以因此给现有的管接头加工站配备一个相应的夹持装置。从结构方面考虑，这提供了特别简单的方案，因为夹持装置具有一个外套筒，管接头加工工具通过此外套筒一直插入管端中，其中此外套筒在靠近管的那一侧具有一个用于扩张管子的端部的且带有相对用于管外侧面的夹持部的环形座。在所述外套筒上，离环形座一段距离地且在管接头加工工具插入路线之外地在插入侧设有扩展臂，所述扩展臂的自由端可以在静止位置上以展平的迎角从内侧突入环形座的纵向区内并在那里夹持尚未变形的管端。在管端扩大的情况下，插入的管接头加工工具使共同构成管接头加工工具插入辅助部的扩展臂展开，从而所述展臂开放管接头加工工具通路地通过其自由端从管内侧将管端压在环形座的相对夹持座上并在继续加工管接头的过程中固定管子。最好如此安装相对夹持座，即在相应的管接头中，它们最多到达一个设计用于容纳密封环的环形卷边处。可以通过本身公知的方式制成环形卷边，可以通过额外地使用一个可分开的外模并通过将卷边部吹入外模中或者通过采用嵌工具的铰接芯轴来制成上述环形卷边。

根据一个实施例，所述扩展臂是由以迎角紧固在外套筒上的且均匀分布在外套筒周围的簧片构成的。将簧片用作扩展臂的有利之处在于，无需接头就可以实现理想的管口扩张运动并且可以使用可简单地装在管接头内的或装在开设在那里以便插入管接头加工工具的平槽中的薄簧片。

作为环形座的相对夹持座而设置了至少一个环形梳齿，它们同样和扩展臂端部一样在夹持位置上压入受热的管材中。管接头端由此被可靠地固定住并具有与冠形软塞外边缘相似的整齐外观。

由于本发明的基本要求，还可以加工出管接头的特殊形状。在一个相应布置扩展臂的情况下，为了形成相应的管接头，管接头加工工具和外套筒至少在边缘区内具有一个不等于一个旋转体的基本横截面形状的横截面形状如四边形或多边形。

在上述加工HD-PE长管接头的例子中，如果其内管端直径为112mm而长度为400mm的管接头需要用于其内径为104mm且壁厚为5mm的管子，加热到不同温度是有一定困难的，其中管接头部内端的温度最高将达到120℃，外端温度最高将达到140℃。在本发明方法中，使相同管子在其整个长度范围内保持在140℃以上且优选地将管子加热到200℃范围内即很接近熔点的温度范围内，并接着使管子变形。

本发明主题的其它细节和优点可以从以下对附图的描述中获得。

在图中，通过实施例示出了本发明的主题，其中：

图1示出了带有根据本发明方法制造成的管端接头的管的视图；

图2示出了在管接头加工工序前带有插入管端的本发明管接头嵌工制站的夹持装置的截面图；

图3以与图2相同的视图示出了当管端固定不动而加工站的管接头加工轴部分插入管中时的夹持装置。

如图1所示，在管1端上形成了一个管接头2，此管接头与管径相比很长且它具有较大的直径。在管接头加工过程中，管接头的管端3被固定且管接头离管端3一定距离地支承着一个例如通过将气体吹入外模中而形成的且用于容纳一个密封环的环形卷边4。在管接头加工过程中，管接头部2、3、4在其整个长度范围内被加热到一个较高的温度，从而即使它是由敏感材料制成的，也排除了管接头成品的记忆效应。

为图2、3所示的管接头加工站配备了已知的管1的夹持或送料装置并且配置了一个相对管纵向延伸的且具有一个锥形端部6的管接头加工芯轴5，此管接头加工芯轴5可在随后构成环形卷边4的区域内设有喷嘴，所述喷嘴将相应的管接头区吹入一个分开的外模中，所述外模在形成环形卷边后又可拆开以便松开环形卷边。为了制造环形卷边，也可以在管接头加工芯轴5中采用铰接芯体。

在此实施例中，对本发明重要的是如图2、3所示的夹持装置7。此夹持装置主要由一个外套筒8构成，使在外端9和在内端11的环形座10附近的外套筒直径略微大于管接头加工芯轴5的直径，并且该外套筒从内端11起略微呈锥形地向一个凹形部12扩大。

凹部12是一个具有三角形横截面的环槽，其外边缘向12倾斜。在向端部11倾斜的凹部12斜边上设置有用作扩展臂的簧片13，所述簧片具有一个在静止状态下笔直地向端部11和环形座10倾斜的迎角。簧片13的自由端彼此靠近地位于一个圆上。例如，簧片宽度可以在10mm范围内且簧片厚度可以在1mm的范围内。

如图2所示，被加热的管1的相应端部被插入外套筒8中，从而管端边缘略微超出环形座10，其中簧片12的端部插入管端3中。现在，管接头加工芯轴5从右方插入并由此使簧片13向外展开，直到它们快触及外套筒8的内壁为止，其中分别插入管端3中的簧片或片簧13的自由端使所述管端扩宽并将其压入环形座10中。在环形座10中，与边缘平行地设有至少一个环形梳齿14，所述环形梳齿在簧片13完全展开的情况下从外面压入现在已经是管接头端的管端3中。簧片端也从外侧压入管接头端3。从此位置向上，反正通过簧片摆动被扩大的管接头端被固定在外套筒8上，从而进一步插入的管接头加工芯轴不仅仅通过簧片13具有了一个引入辅助部，而且在将管接头部拉到管接头加工芯轴5上时可靠地防止了挤压管接头部。在完成管接头加工过程和通过上述方式设置了环形卷边4后，最好可以对管接头部进行预冷却，直到管接头2具有必需的强度为止，随后抽出管接头加工芯轴或着从管接头加工芯轴中抽出带管接头成品2的管子1。

Claims (6)

1．一种在由热成型塑料且尤其是由聚烯烃或PVC制成的塑料管上制造管端接头的方法，其中在一个加热工站内将一段大致具有管接头长度的管端部加热到其变形温度或其变形温度之上，在此状态下借助一个从管端插入的管接头加工工具形成管接头，在抽出管接头加工工具之前和/或之后将管端冷却到热变形温度以下，其特征在于，为了插入管接头加工工具(5)，通过允许插入管接头加工工具(5)的且从内外两侧接触管壁的夹持装置(13,14)在管接头部(2)的外端处固定管子(1)。

2．一种实施权利要求1所述方法的装置，它具有一个管接头加工站，一个例如被设计成在插入端成锥形缩小的管接头加工芯轴的管接头加工工具在此工站中可以在进行相对纵向调节的情况下被插入这样一个塑料管端部中，即所述管端部具有大致等于管接头的长度且它在一个加热工站中被加热到其变形温度或其变形温度以上并在此管端部变形和扩大的情况下被加工成管接头，其特征在于，为管子(1)的管接头部(2)的外端(3)设置了一个夹持装置(7)，此夹持装置具有带有从内侧夹持管壁的扩展件(13)的夹爪(13,14)，所述扩展件在管材扩张情况下可以从其对应于管端原始直径的基本位置起向外调节到一个允许管接头加工工具(5)穿过其中并将管端(3)外侧面压到相对夹持座(14)上的夹持位置上。

3．如权利要求2所述的装置，其特征在于，夹持装置(7)具有一个外套筒(8)，管接头加工工具(5)通过此外套筒一直插入管端(3)中，其中此外套筒在靠近管子的那一侧具有一个用于扩张管子(1)的端部(3)的且带有相对用于管外侧面的夹持部(14)的环形座(10)，在所述外套筒上，离环形座一段距离地且在管接头加工工具插入路线之外地在插入侧设有展臂(13)，所述展臂的自由端可以在静止位置上以展平的迎角从内侧突入环形座(10)的纵向区内并在那里夹持尚未变形的管端，在管端被扩大的情况下，插入的管接头加工工具(5)使共同构成管接头加工工具插入辅助部的展臂(13)展开，从而所述展臂开放管接头加工工具通路地通过其自由端从管内侧将管端压在环形座(10)的相对夹持座(14)上并在继续加工管接头的过程中固定管子(1)。

4．如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述展臂是由以迎角张紧在外套筒(8)上的且均匀分布在外套筒周围的簧片(13)构成的。

5．如权利要求3或4所述的装置，其特征在于，作为环形座(10)的相对夹持座而设置了至少一个环形梳齿(14)，它们也和展臂(13)端部一样在夹持位置上压入被加热的管材中。

6．如权利要求2-5之一所述的装置，其特征在于，在相应地布置展臂的情况下，为了形成相应的管接头，管接头加工工具和外套筒至少在边缘区内具有一个不等于一个旋转体的基本横截面形状的横截面形状如四边形或多边形。