CN202188254U - 焊接型聚乙烯类大口径、大跨度三通管及其专用生产工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了焊接型聚乙烯类大口径、大跨度三通管及其专用生产工具。焊接型聚乙烯类大口径、大跨度三通管，包括主管所述主管侧壁开有通孔，还包括连接于主管侧壁通孔位置的旁路支管；所述主管与旁路支管为无缝连接。用于上述焊接聚乙烯类大口径、大跨度三通管的专用生产工具，包括支撑架，还包括鞍形件和加热工具。本实用新型的优点在于：三通管采用热熔焊接生产，其生产效率高。省去了投入大容量的注塑机及模具费用，节省成本就一个系列而言在500万以上。适用于大口径、大跨度的三通管。

Description

焊接型聚乙烯类大口径、大跨度三通管及其专用生产工具

技术领域

本实用新型涉及三通管，具体地说，是涉及焊接型聚乙烯类大口径、大跨度三通管及其专用生产工具。

背景技术

一、塑料管道行业背景：

我国仍处于经济建设快速发展时期，建筑业和住宅产业的快速发展，为建筑塑料管道提供了广阔市场。预计到2015年国内塑料管的总产量将达800万吨，届时将成为世界上塑料管道产量最大的国家，2015年的发展目标是：建筑给水、热水供应和供暖管路85%采用塑料管，基本淘汰镀锌钢管；城市供水管路(DN 400mm以下)80%采用塑料管，村镇供水管道90%采用塑料管，城市燃气塑料管的应用量达到40%，城市排水管道中塑料管的使用率达到50%。

二、塑料管道优势：

塑料管材与传统金属管材相比，具有自重轻、耐腐蚀、耐压强度高、卫生安全、水流阻力小、节约能源、节省金属、改善生活环境、提高生活质量、使用寿命长、安装方便等特点，受到了管道工程领域的青睐，并形成一种势不可当的发展趋势。近年我国塑料管材行业保持持续高速发展，尤其是建筑业（新农村建设、农村人口城镇化）、市政工程、农业、工业、电力、通讯等行业市场的需求不断加大，进一步拉动了塑料管材行业的快速增长。我国已成为塑料管材生产和应用大国，已处于全球领先地位，在产量增加的同时，产品质量水平不断提高，行业技术进步不断加快，产能、应用量等经济技术指标达到了历史最高水平。

聚乙烯管道作为新型环保管道产品，是城市供水、供气生命管线，是涉及安全和民生的系统工程。聚乙烯管道作为管道行业的主导方向，其设计管材期望的使用寿命为50年。基于安全与寿命要求，管道系统之管材、管件必需有一致性的要求，从使用的角度出发，要求连接接头的使用寿命与管材等组成单元同步，才能保证整个系统的使用安全，避免发生管道泄露、爆管等事故，所以构成管道系统的关键元件——管件技术是管件结构、材料、尺寸及连接技术。

热熔连接是聚烯烃管道的最主要连接方法，也是聚烯烃管道的重要优势。热熔是一种接头与管材一体化的连接方式，具有优异的永久密封性。因此，作为热熔管件是管道系统连接的最重要元件；国内目前管道体系统最大口径应用已有1500mm的口径了，但作为配套的管件远远跟不上管材的发展，其原因主要是管材生产技术壁垒与投资壁垒较低，而管件投资巨大，生产要求技术含量较高，国内目前专业生产管件厂家不多，这些厂家一般最大口径做到DN630，且作为管件中的异径类，能做齐的厂家更少；那么作为大口径、大跨度的注塑异径三通更是少之又少。

对于目前的聚烯烃管道的生产，国内已达到较高的生产水平。同时面对的最大问题是管道系统连接元件，如三通管，U型管，生产落后，应用水平较差。尤其是三通管的连接元件，由于其特殊的结构，造成生产工艺复杂，成品率低下。但是在管道系统的布局上，又是不可缺少的一个重要连接单元。

目前对于三通管的生产，主流生产厂家，均采用注塑工艺。其工艺复杂繁琐，生产效率低下。同时面临着能耗成本居高不下。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、低成本、生产量大的焊接型聚乙烯类大口径、大跨度三通管及其专用生产工具。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：焊接型聚乙烯类大口径、大跨度三通管，包括主管所述主管侧壁开有通孔，还包括连接于主管侧壁通孔位置的旁路支管；所述主管与旁路支管为无缝连接。

所述主管与旁路支管的连接为热熔焊接。

所述旁路支管的口径大小≤主管的口径大小的百分之五十。

所述旁路支管的轴线与主管的轴线互相垂直。

用于上述焊接聚乙烯类大口径、大跨度三通管的专用生产工具，包括支撑架，所述支撑架主要由连接于主管的管扣件、以及分别连接于管扣件两端的两个支柱、以及连接两个支柱的横板构成，所述横板连接有顶柱，所述顶柱贯穿于横板。

所述专用生产工具，还包括连接于主管侧壁通孔位置的鞍形件。

所述鞍形件与主管的接触宽度为W，且W≥12mm。

所述的专用生产工具，还包括加热工具。

所述鞍形件与主管的接触面的半径为R，且R的取值大小与加热工具相匹配。

所述鞍形件的直径为d，且d≥26mm。

所述三通管为三通异径管件。

上述三通管是由一个大口径的主管和焊接在主管上的旁路支管构成，上述三通管的制作采用热熔焊接技术，其流程为：先取大口径的主管，在主管预定位置设定通孔。再使用支撑架，使得支撑架能固定在主管上。然后取一个口径为主管口径一半的旁路支管，将旁路支管连接在支撑架的顶柱的一端，然后取鞍形件和加热工具，取加热工具对鞍形件加热，鞍形件贴合在主管外壁，使得主管受热，直到使得主管受热达到高弹态。最后在外力的作用下，使得旁路支管与主管无缝焊接在一起。

本实用新型的优点在于：三通管采用热熔焊接生产，其生产效率高。省去了投入大容量的注塑机及模具费用，节省成本就一个系列而言在500万以上。适用于大口径、大跨度的三通管。

附图说明

图1为本实用新型三通管焊接装置示意图。

图2为本实用新型鞍形件的结构示意图。

图3为本实用新型三通管的结构示意图。

图中标号分别表示为： 1、主管；2、旁路支管；3、支撑架；4、加热工具；

8、支柱；7、横板；6、顶柱；5、鞍形件；9、管扣件。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例一

如图1、2、3所示，焊接型聚乙烯类大口径、大跨度三通管，包括主管1所述主管1侧壁开有通孔，还包括连接于主管1侧壁通孔位置的旁路支管2；所述主管1与旁路支管2为无缝连接。

主管1与旁路支管2的连接为热熔焊接。

旁路支管2的口径大小≤主管1的口径大小的百分之五十。

旁路支管2的轴线与主管1的轴线互相垂直。

所述三通管为三通异径管件。

用于上述焊接聚乙烯类大口径、大跨度三通管的专用生产工具，包括支撑架3，所述支撑架3主要由连接于主管1的管扣件9、以及分别连接于管扣件9两端的两个支柱8、以及连接两个支柱8的横板7构成，所述横板7连接有顶柱6，所述顶柱6贯穿于横板7。

专用生产工具，还包括连接于主管1侧壁通孔位置的鞍形件5。

鞍形件5与主管1的接触宽度为W，且W≥12mm。

所述的专用生产工具，还包括加热工具4。

鞍形件5与主管1的接触面的半径为R，且R的取值大小与加热工具4相匹配。

鞍形件5的直径为d，且d≥26mm。

如图1所示，本实用新型三通管的制作，首先如图1所示，先架设支撑架3，采用加热工具4对鞍形件5进行加热，致使主管1受热，但温度和时间达到一定值以后，使用顶柱6对旁路支管2进行加压施力，直到主管冷却。后完成热熔成型。

热熔原理：

由于聚乙烯是具有非极性的长链分子结构，这些长链分子总是互相贯穿，彼此重叠或缠结在一起，形成无规则的线团结构。长链分子间存在着强大的吸引力，从而使聚乙烯表现出良好的力学特性。聚乙烯随温度变化表现出许多不同的性能和行为，按照其行为表现，一般把它分成三种状态：结晶态、高弹态和粘流态。

 处于结晶温度以下，聚乙烯分子链和链段被冻结，分子失去活动能力，在外力作用下，只能产生瞬时的弹性变形，外力消除后会恢复原状。随着温度的增加，聚乙烯处于高弹态时，分子支链开始具有活动能力，但整个分子链仍不能运动，在外力的作用下，能产生较大的变形，外力解除后，仍能缓慢恢复原状，这一阶段的形变具有弹塑性特点，当聚乙烯的温度逐渐接近粘流态时，大分子链的运动能力增强，其分子间的距离进一步增大，在外力作用下能发生整个分子的位移而出现流动。在外力作用下，整个分子链间相互滑动而产生变形，称为塑性形变，在这一阶段聚乙烯的长链分子随温度升高，分子链段和整个分子运动增加的过程，通过分子链滑移和解缠作用而能逐步恢复无规则绕团形态，这一过程称为松驰作用。这种形变是不可逆的，温度降低后去掉外力，长链分子间依然可以保持这种重组的状态。本实用新型的三通管，采用的聚乙烯管材热熔焊接正是在这种粘流态下进行的，这是聚乙烯热熔焊接可靠的保证。当温度继续升高接近粘流态上限温度时，分子运动进一步加剧，引起聚乙烯分子的分解而破坏其性能。

可见热熔接的温度范围是较窄的，所以，一般推荐的聚乙烯管材PE80专用料热熔接温度为200℃、PE100专用料热熔接温度为200℃（环境温度20℃时）。

热熔连接界面即鞍形件5与主管1的接触面，从热熔连接界面的加热表面端到连接的常温端是一个温度渐变过程，分子的活性差别很大。在热熔连接时，外力是人为施加的，施力过小界面间长链分子未能充分变形而重新重叠也不能通过流动扩散形成有效的分子缠结；相反，对接力过大，熔融的融质都被挤出连接界面，使界面间低于熔接温度的物料暴露于连结处，形成假焊，将引起接口质量严重下降。所以整个热熔连接的过程是聚乙烯的温度和作用于熔接端的压力随时间变化的过程，是温度、时间、压力三要素的合理组合。所以说对接、承插、鞍形三种热熔连接方法的技术关键是：必须在连接过程中在连接界面处建立起分子连接的条件，形成可靠的连接。

如上所示便可较好实现本实用新型。

Claims (10)

1.焊接型聚乙烯类大口径、大跨度三通管，其特征在于：包括主管（1）所述主管（1）侧壁开有通孔，还包括连接于主管（1）侧壁通孔位置的旁路支管（2）；所述主管（1）与旁路支管（2）为无缝连接。

2.根据权利要求1所述的焊接型聚乙烯类大口径、大跨度三通管，其特征在于：所述主管（1）与旁路支管（2）的连接为热熔焊接。

3.根据权利要求1所述的焊接型聚乙烯类大口径、大跨度三通管，其特征在于：所述旁路支管（2）的口径大小≤主管（1）的口径大小的百分之五十。

4.根据权利要求1所述的焊接型聚乙烯类大口径、大跨度三通管，其特征在于：所述旁路支管（2）的轴线与主管（1）的轴线互相垂直。

5.用于上述焊接聚乙烯类大口径、大跨度三通管的专用生产工具，其特征在于：包括支撑架（3），所述支撑架（3）主要由连接于主管（1）的管扣件（9）、以及分别连接于管扣件（9）两端的两个支柱（8）、以及连接两个支柱（8）的横板（7）构成，所述横板（7）连接有顶柱（6），所述顶柱（6）贯穿于横板（7）。

6.根据权利要求5所述的专用生产工具，其特征在于：还包括连接于主管（1）侧壁通孔位置的鞍形件（5）。

7.根据权利要求6所述的专用生产工具，其特征在于：所述鞍形件（5）与主管（1）的接触宽度为W，且W≥12mm。

8.根据权利要求6所述的专用生产工具，其特征在于： 还包括加热工具（4）。

9.根据权利要求8所述的专用生产工具，其特征在于：所述鞍形件（5）与主管（1）的接触面的半径为R，且R的取值大小与加热工具（4）相匹配。

10.根据权利要求6-9中任意一项所述的专用生产工具，其特征在于： 所述鞍形件（5）的直径为d，且d≥26mm。

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