TW200303968A - A method and a device for connecting a plastic line and a plastic socket - Google Patents

Description

200303968 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於連接塑膠管線至具有內徑的塑膠套筒之 方法，該管線具有外徑，在該方法的狀況，管線之一端部 被加熱，然後，加熱的管線部分被推入套筒中且在該處冷 卻，以形成熱連接。 【先前技術】 已知藉由安置金屬插入件或套管於塑膠管線的頭端， 使頭端接觸加熱元件而將頭端加熱，及使套管進入套筒中 而推動塑膠管線，以便連接由在相當低溫熔化的塑膠-例 如，PP或PE -製成的塑膠管線至熔點較高的塑膠套筒。 套筒同樣藉由插入圓柱形加熱元件至套筒中而內部加熱。 套筒的壁材料在該元件插入期間變形，且留在管線後方的 插入件形成防液體的密封。習知方法的缺點是通過插入件 的通流直徑減小，以致於流動阻力將增加，且在通過管線 流入套筒的液體中將產生亂流。此在碳酸飮料-例如，啤 酒-的狀況特別造成問題，如果套筒形成撓性啤酒管線的 外流部分，在該狀況，通流直徑的轉變可能導致形成不想 要的泡沬。 此外，金屬插入件在塑膠部分的再使用期間造成問題 ，且當此插入件如同額外的部分而插入時，此構成增加成 本的措施。 最後，在藉由使該管線與一加熱元件直接接觸以加熱 -6 - (2) (2)200303968 管線端部的期間，塑膠損壞，且產生不適用於接觸食品的 連接。又有熔融的塑膠留在加熱元件後方及/或留在引入 管線的心軸上之風險。防止管線崩塌之插入件的裝配構成 相當複雜的操作，其使生產率減緩。 【發明內容】 本發明之一目的是提供一種連接塑膠管線至塑膠套筒 的方法，在該狀況避免了上述缺點。 本發明之又一目的是提供一種以可靠及防流體（防氣 體及/或防液體）的方式連接塑膠管線至塑膠套筒的方法及 裝置。 爲了該目的，依據本發明的方法之特徵爲此方法包含 的步驟有： -以不接觸方式加’熱管線的端部，在該狀況，於端部 周圍的熱傳遞實質上是均勻的； -捲曲於端部的頭端上方，以致於形成一直徑大於套 筒內徑的凸緣；及 -將管線的頭端插入套筒中，在該狀況，套筒內壁的 壁材料被向上推至位於與套筒端面相隔一段距離的位置， 結果’管線之向上捲曲的端部邊緣與套筒之被向上推的壁 材料形成防液體的連接。 捲曲於塑膠管線的頭端上方產生一部分，其被熱軟化 ’且具有大於套筒內徑的直徑。在插入套筒的期間，該向 上捲曲的頭端-或「蕈狀物」—帶領套筒的壁材料一起到 -7- (3) (3)200303968 達越過套筒頭端的預定插入長度。當已到達套筒內部的某 插入長度時，向上捲曲的頭端固化，如同套筒之被向上推 的壁材料，且該材料粘合在一起，以致於形成防液體及防 氣體的密封。管線之位於向上捲曲的頭端正後方的部分提 供足夠的剛性，以將管線的頭端推入套筒，將它夾入，不 需要內部套管或插入件。由於不再需要塑膠管線頭端上的 強化金屬插入件，乃節省材料且可以減少密封的成本。最 後，不執行塑膠管線的接觸加熱，以致於塑膠材料不可能 分解，不形成有害的連接，且無塑膠餘留物留在用於連接 套筒與管線的裝置後方，以致於裝置的維修費低。 在一實施例中，管線之繞它的縱向軸線轉動之端部保 持靜止，且一環形加熱元件安置在端部的周圍。爲了產生 均勻的加熱，使用一徑向加熱元件，以致於防止對流所導 致之不均勻加熱。徑向加熱元件可以包含-例如——圍繞 塑膠管線端部的環形金屬元件。塑膠管線的端部可以在縱 向移動進入金屬元件的加熱穴。同樣可以使黃銅加熱元件 樞動’以致於它可以樞動展開成爲二半部，以便在徑向插 入塑膠管線的端部。爲了獲得可靠的連接，在將管線的端 部插入套筒以前，一加熱元件安置於套筒中，以便加熱套 筒的內部。此使套筒的塑膠壁材料軟化，以致於容易將它 向上推動，結果，塑膠管線之向上捲曲頭端的材料與套筒 的壁材料可以容易地熔合在一起。一針型噴嘴_其具有一 環形溝槽及一位於與溝槽相隔一段距離的偏移器—以有利 的方式插入套筒中，以致於環形溝槽形成於套筒的內壁中 -8 - (4) (4)200303968 ，該環形溝槽由管線之向上捲曲的頭端充塡。 塑膠管線的外徑可以小於套筒的內徑，但是較佳爲大 於或等於套筒的內徑，以致於獲得壓迫配合。 一種高速連接塑膠套筒至塑膠管線的裝置包含： -一夾持滑動件，用於沿著一管線路徑夾持管線的端 部； --位於夾持滑動件附近而與管線路徑共線的支持器 ，用於容納一套筒，夾持滑動件與支持器可以相對於彼此 移動； --加熱單元，具有一環形加熱穴及一移動元件，移 動元件用於移動加熱單元於退回位置與工作位置之間，加 熱單元位於與管線路徑共線之處，在夾持滑動件與支持器 之間。 各種夾持元件與支持器較佳爲固定在它們的迴轉台上 ，迴轉台可以沿著加熱單元轉動。在一有利的實施例中， 夾持滑動件、支持器與加熱單元之二總成設在與管線路徑 共線而相隔一段距離之處，以便同時裝配一套筒於管線的 二端上。依據本發明的方法和裝置特別適用於裝配瓶塞閥 於塑膠管線的端部上，如以申請人爲名之NL 1 0 1 5 3 6 8號 所述者’或適用於裝配塑膠配接器，如同樣以申請人爲名 之NL 1 0 1 6 6 8 7號所述者。在此狀況，塑膠管線由-例 如-聚乙烯製成，而塑膠套筒的材料是焊接電鍍溫度約爲 3 9 0 °C的聚丙烯。 (5) (5)200303968 【實施方式】 圖1顯示一使用在啤酒管線的關斷閥1，如以申請人 爲名之NL 1015368號所述者。關斷閥1完全由塑膠製成 ，且包含一外流管2、一關斷柄3及一可移動套筒4，套 筒4可以在軸向相對於關斷柄3移動。套筒4具有一凸緣 5，用於嚙合旋塞把手的操作機構。一撓性管線6以防液 體的方式連接至套筒4。管線6由-例如-聚乙烯製成， 且壁厚爲1公厘，外徑爲6.2公厘。套筒5由聚丙烯製成 〇 圖2顯示在開啓狀態的關斷閥1，保護蓋7已移除， 且套筒5已相對於柄3滑動，其方式是俾使外流孔徑8開 啓，且管線6與外流管2流體連通。 圖3顯示管線6，其外徑D1爲6.2公厘，壁厚D2爲 1公厘。頭端9由一環形加熱元件完全無接觸地加熱而向 上捲曲。已經發現，環形徑向加熱器-其形式是加熱的黃 銅塊，具有例如i 〇公厘的直徑，加熱至約400 °C的溫 度-的使用使得頭端9產生自動及均勻的向上捲曲，直到 形成圓形肩10爲止，該肩相對於管線6的外壁突起1至 2公厘的高度Η。管線6在加熱期間保持靜止。頭端9在 加熱以後是軟的且是流體，然後可以插入內徑D3爲5.8 公厘的套筒5。爲了使塑膠管線6的端部以所欲的方式插 入套筒5，該套筒5具有一斜向上的邊緣1 1。在管線部分 6的插入期間，位於頭端9正後方的管線提供足夠的剛性 ’以允許推動該頭端達若干公厘的長度L，例如’ 3至4 -10- (6) (6)200303968 公厘’而進入套同5。在管線部分6插入套筒5的期間， 向上捲曲的頭端9具有比套筒之內徑D3大的直徑。在插 入期間，軟及流體之向上捲曲的頭端9變形，且在接觸套 筒5內壁時促使該壁熔化，且沿著長度l推動壁材料向上 。在與套筒5的入口相隔若干公厘的距離處，向上捲曲的 邊緣9與套筒之被向上推動的壁材料固化，以致於形成熔 合的連接。此顯不於圖4及詳細顯示於圖5，在該狀況， 可以淸楚看到，變形的向上捲曲的邊緣9與套筒5之被向 上推動的壁材料1 2形成熔合的連接1 6，以致於形成防液 體及防氣體的連接。套筒5的壁厚D4可以是-例如- 3 公厘，而套筒5之上仰部分的壁厚D5是1.4公厘。已發 現，很可靠的防液體、防氣體及抗張力的連接可以簡單及 快速形成於向上捲曲的頭端9與套筒5之被向上推動的壁 材料1 2之間。 可以由連接吸收的張力-如圖 4與5所示-是例如 80牛頓。 圖6示意顯示一裝置，用於連接塑膠套筒5至塑膠管 線6的端部1 3。塑膠管線6夾持於夾持滑動件1 4中，夾 持滑動件1 4可以在箭頭T的方向沿著管線路徑1 5移動。 一環形加熱元件1 7由溫度調節單元1 8控制，及加熱至約 4 〇〇°C的溫度。加熱元件1 7的形式是例如具有一開口之黃 銅塊，開口的直徑D6是例如1 0公厘。加熱元件可以與 管線路徑1 5交叉而移動。套筒5夾持於一支持器1 9中。 一噴嘴20插入套筒5中，且加熱的壓縮空氣由偏移器21 -11 - (7) (7)200303968 吹至套筒5的內壁22上，以致於形成一環形溝槽。如果 必須防止高溫氧化，則除了壓縮空氣以外，也可以使用其 他氣體，諸如氮。壓縮空氣由調節單元23與（撓性）管線 24饋送至噴嘴20，該噴嘴是接縫型的設計，具有例如2 公厘的直徑D 7。噴嘴20可以沿著管線路徑1 5移動，且 同樣與該路徑交叉。在加熱於套筒5的內壁2 2及管線1 5 的端部1 3以便形成向上捲曲的頭端以後，如圖3所示， 噴嘴20與加熱元件1 7交叉退到管線路徑1 5，且夾持滑 動件14移動至套筒5，管線的端部1 3插入套筒5，以致 於產生連接，諸如圖4所示者。 圖7詳細顯示在套筒5內部的噴嘴20，其用於局部 加熱套筒5的內壁22。噴嘴20包含一心部26，其具有用 於加熱的壓縮空氣之饋送通道27、27’。套管25 -其可以 藉由螺紋而在縱向移動-裝配於心部26的周圍。偏移器 28 -其延伸於套管25的外流孔徑上方-固定在心部26上 。以此方式，加熱的壓縮空氣在示意指示的箭頭方向偏移 ，且該空氣落在套筒5的壁上，以致於一環形溝槽29 -如圖8所示-形成於套筒5內部，與套筒的頭端相隔的距 離爲L。藉由套管2 5與偏離器2 8的相對移動，可以影響 空氣流的偏離，以致於形成溝槽29的高度L可以改變。 在管線6插入套筒5的期間，向上捲曲的頭端9可以掉入 環形溝槽2 9，且在那裏與套筒5之局部加熱的壁材料熔 合，以形成抗張力及防液體的連接。 圖9顯示用於將塑膠套筒同時裝配在五管線6之二側 -12- (8) (8)200303968 的裝置之視圖。管線6的二側部夾持於夾持靴14中’且 二端由加熱裝置1 7、20加熱。在裝置的側部30，套筒成 爲盤形配接器31的形式’如以申請人爲名之NL 1 0 1 6687 號所述者，以供連接至管線6 ’而在裝置的側部3 0 ’關斷 閥的套筒5 -如圖1與2所示-連接至管線6。管線6以 五條爲一群而安置於轉動的迴轉台3 3上，以致於管線成 群被夾持，且可以轉動至加熱裝置1 7、20。在管線6端 部的加熱與套筒內壁的加熱以後，加熱裝置退回，且藉由 配接器3 1的支持器3 4、3 5與套筒5在管線6縱向的移動 ，將套筒與配接器3 1壓在管線上。 圖1 〇 a顯示夾持滑動件1 4，其具有一管線6且具有 一夾持於支持器1 9中的關斷閥1。關斷閥1是由管狀結 構3 7供應，管狀結構3 7固定至一可以在垂直於夾持滑動 件1 4的方向移動的供應/加熱單元3 8，如圖1 Ob所示。環 形加熱元件17及噴嘴2〇 -噴嘴20藉由管線24而具有加 熱的壓縮空氣-裝配在單元38上。在單元38已安置於夾 持滑動件1 4上且關斷閥1裝配於支持器1 9中以後，單元 3 8相對於夾持滑動件1 4而在管線的縱向移動，以致於管 線的端部停置於環形加熱元件1 7內部，其方式是俾使噴 嘴在關斷閥1的內部。在管線6端部及關斷閥1內壁的加 熱以後’單元3 8再次在管線6的縱向移動，直到管線的 端部坐落於環形加熱器1 7的外部，且噴嘴已自關斷閥1 退回’單兀3 8以與夾持滑動件1 4交叉的方式自管線路徑 移除爲止，然後，管線6相對於支持器19移動，以致於 -13- 200303968 Ο) 管線被推入關斷閥1的套筒內部，且依此方式形成抗張力 與防液體的熔合連接。 【圖式簡單說明】 將參考附圖，更詳細解釋很多依據本發明的方法和裝 置之實施例。圖中： 圖1與2顯示一啤酒管線的關斷閥之縱向剖面，在該 狀況，一塑膠管線接合至依據本發明的塑膠套筒； 圖3顯示具有捲曲的頭端與塑膠套筒的塑膠管線在連 接以前的示意縱向剖面； 圖4顯示在組合狀態之依據圖3的熱熔合管線與套筒 圖5顯示依據圖4之熔合連接的細節； 圖6顯示用於執行依據本發明的方法之裝置的示意圖 圖7顯示用於加熱套筒內壁的噴嘴細節； 圖8顯示用於套筒內部的環形溝槽細節； 圖9顯示用於同時裝配塑膠套筒於五管線之二端上的 迴轉台焊接機透視圖； 圖10a與l〇b顯示依據本發明的夾持滑動件與加熱單 元透視圖。 主要元件對照表 1 :關斷閥 -14- (10) (10)200303968 2 :外流管 3 :關斷柄 4 :可移動套筒 5 :凸緣 5 :套筒 6 :管線 7 :保護蓋 8 :外流孔徑 9 :頭端 10 :肩 1 1 :邊緣 1 2 :壁材料 1 3 :端部 1 4 :夾持滑動件 1 5 :管線路徑 1 6 :熔合的連接 1 7 :加熱元件 1 8 :溫度調節單元 1 9 :支持器 2 0 :噴嘴 2 1 :偏移器 22 :內壁 2 3 :調節單元 24 :管線 -15· (11) (11)200303968 25 :套管 2 6 :心部 27、27’：饋送通道 2 8 :偏移器 29 :環形溝槽 3 0 :側部 3 1 :配接器 3 3 :迴轉台 3 4、3 5 :支持器 3 7 :管狀結構 38 :供應/加熱單元 D 1 :外徑 D2 :壁厚 D 3 :內徑 D4 :壁厚 D5 :壁厚 D 6 :直徑 D 7 :直徑

Claims (1)

1. (1) (1)200303968 拾、申請專利範圍 1.一種連接塑膠管線（6)至具有內徑（D3)的塑膠套筒 (5 )之方法’該管線具有外徑（D i )，在該方法的狀況，管 ‘ 線之一端部被加熱，然後，加熱的管線部分被推入套筒中 且在該處冷卻，以形成熱連接（i 6)，其特徵爲該方法包含 以下步驟： -以不接觸方式加熱管線的端部，在該狀況，於端部 周圍的熱傳遞實質上是均勻的； · -捲曲於端部的頭端（9)上方，以致於形成一直徑大 於套筒內徑（D3)的凸緣；及 -將管線（6)的頭端（9)插入套筒（5)中，在該狀況，套 筒內壁的壁材料被向上推至位於與套筒端面相隔一段距離 (L)的位置’結果，管線之向上捲曲的頭端與套筒之被向 上推的壁材料形成防液體的連接（1 6)。 2 .如申請專利範圍第1項之方法，其中外徑（D丨）大於 或等於套筒的內徑（D3)。 · 3 .如申請專利範圍第1項之方法，其中在管線端部加 熱期間’管線圍繞其的縱向軸線轉動之該端部係保持靜止 ，且一環形加熱元件（17)安置在端部的周圍。 4 .如申請專利範圍第3項之方法，其中加熱元件（1 7) 包含一徑向加熱元件。 . 5 .如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法，其中 在將管線的端部插入套筒以前，一加熱元件（20)安置於套 筒中，用於加熱套筒的內部。 -17- (2) (2)200303968 6.如申請專利範圍第5項之方法，其中一環形溝槽 (2 9 )由套筒（5 )中的加熱元件（2 0 )形成，用於容納管線（6 )之 向上捲曲的頭端（9)。 7 ·如申請專利範圍第6項之方法，其中加熱元件（2 〇) 包含一噴嘴，其具有一環形槽及一位於與槽相隔一段距離 的偏移器（28)，以致於熱的流體由噴嘴與偏移器吹至套筒 (5)的內壁（22)上。 8 . —種連接塑膠管線至塑膠套筒的裝置，包含： -一夾持滑動件（I4)，用於沿著一管線路徑（15)夾持 管線的端部； --支持器（19)，係位於夾持滑動件（14)附近而與管 線路徑（15)共線，用於容納一套筒（5)，夾持滑動件（14)與 支持器（19)可以相對於彼此移動； -一加熱單元（17)，具有一環形加熱穴及一移動元件 (3 8)，移動元件（3 8)用於移動加熱單元於退回位置與工作 位置之間，加熱單元位於與管線路徑共線之處，在夾持滑 動件與支持器之間。 9.如申請專利範圍第8項之裝置，其中加熱單元包含 一噴嘴（2〇)及一流體供應源（24)，噴嘴（20)具有一孔徑及 一與孔徑相隔一段距離的偏移器（2 8 )，在工作位置的該噴 嘴可以安置成爲與管線路徑（15)共線。 1 0 .如申請專利範圍第8項之裝置，其中夾持滑動件 (I4)與套筒的支持器（19)安置在一可轉動的迴轉台（33)上 ，且可以沿著加熱單元（1 7，2 0 )轉動。 200303968 (3) 1 1.如申請專利範圍第1 〇項之裝置，其中許多夾持元 件（I4)與支持器（19)固定在迴轉台（33)的支撐件上，且設 有很多對應於夾持元件與支持器之數目的加熱單元（17,2 〇) 〇 1 2 ·如申請專利範圍第8至1 1項中任一項之裝置，其 中該裝置具有夾持滑動件（14)、支持器（19)與加熱單元之 二總成，其位在相隔一段距離之處，與管線路徑（1 5 )共線 ，以便同時裝配一套筒（5)於管線的二端上。