CN1316195C - 为塑化将向外移动以形成支管的管壁部分而用加热液体在聚合体管道中形成支管的方法和系统 - Google Patents

为塑化将向外移动以形成支管的管壁部分而用加热液体在聚合体管道中形成支管的方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种在由聚合材料制成的管道中形成支管的方法，其允许在支管上形成对另一管道的接头。该方法包括以下步骤：在聚合材料管道的壁中形成一孔；用液体加热管道表面，以高度局部化方式软化聚合材料；将具有锥形头部的圆柱形成形器或销通过软化的材料拔出，以相对模具或者轴环使管道变形，从而形成均匀的支管。也公开了一种用于实施该方法的系统。

Description

为塑化将向外移动以形成支管的管壁部分而用加热液体 在聚合体管道中形成支管的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于在聚合材料管道中形成支管的方法。
背景技术
管道中支管的形成导致若干公知的问题，例如接头很薄弱。在其他原因中，由于缺少用于将被接合的管道之间形成连接的足够的表面可引起强度不足。为了在垂直于具有较大直径的主管道的直线部分延伸的较小直径的支管之间提供足够的接合，将会产生具体问题。
根据公知方法，支管和具有较大直径的主管道之间的接头是通过利用如孔锯或其他适当的装置在主管道壁中形成对应于所述支管尺寸的圆孔而形成的。然后，通过将支管的外壁焊接至主管道的内侧壁而将管道连接起来。在管道中形成支管的另一种方法是从主管道上切出V形部分并将支管的一端切割成与V形相配合并且形成容纳于主管道中V形开口的尺寸。支管与主管道的连接是通过将支管的外侧壁焊接至主管道的侧壁来实现的。侧壁焊接比相邻的同轴管道之间的节点连接更差。
众所周知，在管道改变方向之处，尤其是如果在管道中传输磨损材料，管道将易于磨损。过度磨损通常发生在接头处。可通过向接头附近的管道的外侧或者内侧增加附加材料来强化接头。然而，当向管道的内侧增加材料(例如，通过内套增加材料)时，该管道的内部横截面就会缩小，使得经由该接头的流动受到阻碍。为处于讨论中的少量配件的具有增加厚度的专用接头生产管道没有成本效益。对管道的外部进行强化另一方法是利用热固性聚合物或者与管道内材料相同的附加聚合物，这种方法将需要额外的模制处理。
发明内容
本发明的目的在于在任何通常可用管道尺寸的管道中形成支管，其允许在支管上形成接头，该接头与同轴管道之间的接头一样坚固，优选是利用标准设备形成的。本发明的另一目的在于提供一种低廉的方法，其利用聚合材料管道来形成支管而不损坏该管道并且需要很少的准备来实施，该方法将产生最终支管，即使在磨损状态下使用，其也具有延长的使用寿命，并且不会对经由该支管的流动造成阻碍。
这是通过一种方法实现的，该方法的特征在于以下步骤：
-在主管道壁中形成圆孔，所述孔比将要形成的支管的尺寸小得多；
-与所述圆孔同心地将外圆柱形模具的一端紧密地靠在主管道的外壁；
-通过一端向主管道中导入具有锥形头部的成形部件；
-将该成形部件固定于通过所述圆孔伸入主管道中的拔出装置的一端；
-为了塑化管壁中的聚合材料但防止其退化而利用加热至低于聚合材料熔化温度的温度下的适当的液体，对由所述外模具确定的管壁的外表面的一部分进行加热，其中所塑化的材料将形成该支管；
-与圆柱形外模具同心地通过所塑化的壁部将成形部件逐渐向管道外部拔出，从而管壁的所塑化的聚合材料向外移动形成所述支管，而通常成为从主管道壁向外延伸的管部的形状。
用于加热管道的聚合材料的液体优选为油，例如乙二醇(ethylene glycol)或者可能的硅油(silicone)。根据本发明的方法的其他特征将显示于所附方法权利要求的从属权利要求中。
本发明还涉及一种在由聚合材料制成的管道中形成支管的系统，包括：
-用于在该管道壁中形成圆孔的装置，所述孔比将要形成的支管的尺寸小得多；
-将被导入管道中的带有锥形头部的成形部件，
-将连接于锥形成形部件以将其通过管壁中的孔拔出的拔出装置，
-具有一自由端的圆柱形模具，所述管道的外表面通过连接于拔出装置的成形部件被紧密地压向该自由端，以确定绕所述孔同心延伸的管壁的圆形部分，
-加热液体供应端和从所述模具流出加热液体的流出端，该加热液体用于加热管道外表面的所述部分。
根据本发明的系统提供了许多优点，例如，利用液体介质仅加热主管道外表面的将要形成支管的部分。此类加热可使管道材料的加热得到全面控制。当通过管壁中的孔将成形部件拔出时就形成了支管。当通过由系统的拔出装置拔出的成形部件而使管壁压向所述圆柱形模具的下端时，系统的圆柱形模具就为加热液体形成一腔室。从而，主管道也将由相互配合的模具和成形部件定位支撑，从而无需其他夹具。
根据本发明的系统的其他特征将显示于所附系统权利要求的从属权利要求中。
所需直径的模具具有液体入口，当在低压下该管道由成形部件拔出时，该液体入口允许液体流动，从而不会发生管道表面的损坏。当在管壁的加热部分中的聚合材料变为塑性时，该成形部件将逐渐通过管壁上形成的孔，所述孔具有比将形成的支管的内径小得多的直径。在受控状态下，液体在配置有适当的控制装置的加热设备中被加热。成形部件配有锥形头部并且形成为一尺寸以确定将要形成的支管的内径。成形部件的头部可连接于管道外的拔出装置，该拔出装置用于通过管壁中的孔逐渐从管道内部向管道外部拔出该成形部件。
附图说明
参照附图，下面将对本发明进行更加详细地说明，附图中：
图1是用于在聚合材料制成的管道中形成支管的根据本发明的系统的平面示意图，其中拆卸了管道的部分。
图2是图1中系统的局部放大图，其中一管道与系统的外圆柱形模具接触。
图3是图2中管道的截面示意图，其示出成形部件刚通过管道被拔出前的状态。
图4是示出成形部件的管道的截面示意图，其中该成形部件处于其头部通过管道被部分拔出的阶段。
图5是示出成形部件位于其最终位置的管道和模具的截面示意图。
图6示出通过具有支管的管道的纵向截面。
具体实施方式
附图中，公开了用于在管道12中形成支管11(图6)的系统，该管道是由聚烯烃(例如HDPE)的聚合材料制成的。
该系统包括固定框架1，该固定框架配有垂直支柱和水平杆，在该水平杆上可连接为所需管道直径提供的模具9。一对圆柱活塞装置3安装于所述支柱并且其轴10连接于水平的、垂直可动框架2，该框架2置于固定框架1的水平杆上。
该系统还包括一具有锥形头部的圆柱成形部件6。所述成形部件6的圆柱体形成将在管道12中形成的支管11的内径的尺寸。该锥形头部可连接于拔出杆5的一端，而拔出杆5的另一端连接于垂直可动杆2。成形部件6和拔出杆5之间的连接可以是利用位于拔出杆5一端的连接套16的螺纹连接。
连接于固定框架1的水平杆的模具9将形成腔室13，以在管道12的外壁被拉向或者推向所述模具9的底端时容纳加热液体。加热液体优选为油，例如乙二醇或者硅油，其通过可承受150℃温度的管道7被抽入腔室13中。也可为模具9配置出口管道8，油通过该出口管道流回油箱4。优选地，利用热交换器在所述油箱4中加热油。
在一优选实施例中，采用了瑞士Tool Temp AG生产的油加热系统。连接于电源的该系统时通过PID温度控制器进行控制的。优选地，管道7、8和模具是热绝缘的，以防止热损失。
如图3所示，通过螺栓18将模具9安装在框架1上。
当将在管道12中形成支管11时，在将形成支管11的位置上，在管壁中形成比拔出杆5稍大一些的小孔14(图3)。成形部件6通过所述管道的一端插入管道12中，并且拔出杆5的端部通过该孔14伸入所述管道12中，从而拔出杆5连接于成形部件6的锥形头部。当成形部件6已固定于拔出杆5时，圆柱活塞装置3被激活为轻微推动框架2并从而成形部件6向上挤压管道12的外壁以抵住模具9的底端，并且同时封闭管壁中的孔14，使管道外壁和模具9的底端之间产生紧密接触。向由模具和管道12的外壁形成的腔室13中充入具有预定温度的加热液体(例如，乙二醇)，其加热由模具9的底端确定的管壁外表面的一部分。当温度达到管壁中的聚合材料刚好从固态转变为塑态的水平时，通过进一步激活这对圆柱活塞装置3经由该孔14向外拔出成形介质6，因此杆2并且从而成形部件6将被向上拔出。如图5示意性所示，圆柱活塞装置3被激活为从管道12内部通过管壁向管道外部拔出成形部件6，以通过使管壁的加热部分变形而形成支管11。停止向腔室12供应加热油，所有油将通过管道8流回油箱4，并且冷却在所形成的支管中的塑性材料，随后将带有所形成的支管的管道12移出模具9。
应该理解的是，根据管道直径和将形成的支管11的尺寸，将采用不同尺寸的模具9和成形部件6，因为模具将确定支管11的外径，而成形部件6将确定支管11的内径。模具9的底端凹曲成形为与主管道12的外壁形状相匹配。
从而，对管壁的加热将主要限制在将要通过其拔出成形部件6的区域。由油进行的加热是在调整至管壁中塑性材料所需水平的油温下进行的。在加热阶段，加热油通过管道7从油箱4流向模具9并通过管道8流回油箱来进行循环。当例如具有450mm直径的支管将形成于900 SDR 17 PE 100管道中，在塑性材料的温度达到130℃时，通过施加50bar压力以拔出成形部件6，成形部件6将被拔出以使管壁中的塑性材料变形，从而得到450 SDR 17的支管。
由于用油加热，防止氧化所加热的塑性材料的表面，因为管壁的表面将被油覆盖，塑性材料始终处于高温下。从而，在塑性材料冷却前，该表面将不与外界空气接触。
为了在冷却过程中允许所述内径轻微收缩，优选地，成形部件6的直径稍大于将形成的支管11的内径。当管道12的外表面充分冷却后移去成形部件6时，如此形成的支管11将适于应用。

Claims (10)

1.一种用于在聚合材料管道中形成支管的方法，其特征在于，包括以下步骤：
-在主管道壁中形成圆孔，所述孔比将要形成的支管的尺寸小；
-与所述圆孔同心地将外圆柱形模具的一端紧密地靠在主管道外壁；
-通过主管道一端向主管道中导入具有锥形头部的成形部件；
-将该成形部件固定于通过所述圆孔伸入主管道中的拔出装置的一端；
-利用加热至低于聚合材料熔化温度的温度下的适当的液体，对由所述外模具确定的管壁的外表面的一部分进行加热，其中所塑化的材料将形成该支管；
-与圆柱形外模具同轴地通过所塑化的壁部将成形部件逐渐向管道外部拔出，从而管壁的所塑化的聚合材料向外移动形成所述支管，而具有从主管道壁向外延伸的管部的形状。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，一旦成形部件已经由拔出装置逆着管壁被拔动并且同时挤压管壁外表面使其与外模具端部紧密接触，加热液体就被抽入外模具中，该液体覆盖由所述外模具确定的外管壁的一部分。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，加热液体在外模具内部和配置有加热和控制装置的箱体之间连续循环。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该液体为油。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述油为乙二醇或者硅油。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当已经将成形部件从管壁中拔出时，就停止加热液体的循环并从外模具中移除所有液体。
7.一种用于在由聚合材料制成的管道中形成支管的系统，其特征在于，其包括：
-用于在管道壁中形成圆孔的装置，所述孔比将要形成的支管的尺寸小；
-将被导入管道中的带有锥形头部的成形部件，
-将连接于锥形成形部件以将其通过管壁中的孔拔出的拔出装置，
-具有一自由端的圆柱形模具，所述管道的外表面通过连接于拔出装置的成形部件被紧密地压向该自由端，以确定绕所述孔同心延伸的管壁的圆形部分，以及
-加热液体供应端和从所述模具流出加热液体的流出端，其中加热液体用于加热管道外表面的所述部分。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述圆柱形模具配置有与液体箱体连通的液体供应端和液体流出端，其中液体箱体配有加热装置，该加热装置具有适当的控制装置以保持预定的液体温度。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，该系统包括配有垂直支柱和水平杆的固定框架，为预定管道尺寸提供的模具可连接于该水平杆上，一对圆柱形活塞装置安装于所述支柱上并且其轴连接于水平的、垂直可动框架，该垂直可动框架定位于固定框架的水平杆上，拔出杆的一端与所述可动框架相邻，所述拔出杆的另一端可与成形部件的锥形头部相连，该成形部件通过将要配置支管的管道的一端插入该管道。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，该圆柱形模具的自由端凹曲成形以与将要配置支管的管道的外表面相匹配。
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