專利名稱：在塑料管上制造管端接頭的方法和實(shí)施該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在由熱成型塑料構(gòu)成的塑料管上且尤其是在聚烯烴塑料管或PVC管上制造管端接頭的方法，其中一個(gè)其長(zhǎng)度基本上等于管接頭長(zhǎng)度的管端部在加熱工站內(nèi)被加熱到變形溫度或變形溫度以上。在這種情況下，通過(guò)一個(gè)從管端插入的管接頭加工工具使管端變形，并在抽出管接頭加工工具之前和/或之后，將管端部冷卻到熱變形溫度以下。
本發(fā)明還涉及一種實(shí)施該方法的裝置，所述裝置具有一個(gè)管接頭加工站，一個(gè)例如被設(shè)計(jì)成其插入端縮成錐形的管接頭加工芯軸的管接頭加工工具在此工站中可以在進(jìn)行相對(duì)縱向調(diào)節(jié)的情況下插入這樣一個(gè)管端部中，即所述管端部具有大致等于管接頭的長(zhǎng)度并在一個(gè)加熱工站中被加熱到其變形溫度或其變形溫度以上并在此管端部變形和擴(kuò)大的情況下被加工成管接頭。
制造這樣的塑料管的材料例如包括聚烯烴如高壓聚乙烯和低壓聚乙烯、聚丙烯和其它的熱成型塑料(熱塑性塑料)且尤其是PVC?？赡艿淖冃涡阅茉跇O大程度上取決于各加工材料和變形所用溫度，其中變形性能不僅僅主要受加工材料的影響，而且受到所用添加劑的種類、數(shù)量和一致性如晶粒大小的影響?？偠灾?，形成管接頭所需的管張力越小、管壁越薄且待加工管接頭的程度越短，則管接頭的制造越簡(jiǎn)單。因此根據(jù)材料情況，可以接近其極限尺寸地有效連續(xù)加工出這樣的管接頭，從而例如在某些管的情況下需要其直徑和程度超出上述極限尺寸的管接頭時(shí)，必須為整個(gè)管采用具有少量添加劑的且熱成型性能更強(qiáng)的昂貴加工材料。如用于連接厚壁管或大型管的管端接頭的特殊形狀通常只能如此制造，即在一個(gè)獨(dú)立的注塑操作中加工出管接頭并使管接頭與管連接或者在注塑操作后直接將管接頭模鑄到現(xiàn)有管的端部上。當(dāng)附件如管接頭的基本形狀明顯不同于管子的基本形狀時(shí)，例如當(dāng)方形管接頭應(yīng)該被連接到圓管上時(shí)，上述情況更是如此。在這種情況下，常用方法包括將待連接部件設(shè)計(jì)成帶有圓形套管的且其被插入普通的管端接頭中的管接頭，或者如上所述地在大批量生產(chǎn)過(guò)程中又將部件設(shè)計(jì)成注塑部件。
即使在比較容易變形的材料的情況下，當(dāng)管接頭直徑和長(zhǎng)度與管徑相比比較大時(shí)，仍然出現(xiàn)了嚴(yán)重問(wèn)題。迄今為止眾所周知的是，在遠(yuǎn)離管接頭加工區(qū)的管端夾持管子并將管接頭加工工具壓入受熱管端，或者相反地，使管接頭加工工具如相應(yīng)的軸固定不動(dòng)并通過(guò)將管子推到固定管接頭加工軸上來(lái)加工管接頭。在這兩種情況下，承受或施加推力的管座是在未被加熱或僅略微被加熱的管局部中制成的。當(dāng)強(qiáng)烈加熱管接頭部以便進(jìn)行大變形時(shí)，插入管接頭加工工具可能導(dǎo)致在此受熱管端部中形成波紋，但在插入管接頭加工工具時(shí)管接頭加工工具尚未加工出管接頭。這是不希望出現(xiàn)的且這實(shí)際上造成了次品。管接頭加工工具在前端非常平地呈錐形傾斜促進(jìn)并有助于將管接頭加工工具插入管中，但是這引起了不希望有的普通管子和具有整個(gè)管端直徑的管接頭部之間的長(zhǎng)過(guò)渡區(qū)。部分解決這些問(wèn)題的方案到目前為止在長(zhǎng)管接頭中獲得了成功，其中設(shè)計(jì)用于形成管接頭的管端部根據(jù)許多經(jīng)驗(yàn)計(jì)算值被加熱到不同溫度，即外端被加熱得大大高于內(nèi)端，從而與管接頭加工工具接觸的管接頭內(nèi)端在管接頭加工操作前具有比端部高的剛性。但結(jié)果，待施加的變形力又由于低溫部的較強(qiáng)形狀記憶力而增大了。另外，在幾乎所有使用的塑料和由其制成的管子中不利的是所謂的“記憶效應(yīng)”，即通過(guò)熱成型方式經(jīng)過(guò)預(yù)加工的部件在加熱時(shí)或著在常溫下試圖全部或部分地返回原始形狀。如果熱變形溫度必須相對(duì)熔點(diǎn)保持得越低，則記憶效應(yīng)越強(qiáng)，這是因?yàn)樵谥圃旃芙宇^時(shí)遵守其它條件的緣故。在上述長(zhǎng)管接頭的例子中，記憶效應(yīng)約靠近管接頭內(nèi)端越強(qiáng)，所以由于這種形狀記憶效應(yīng)，隨著時(shí)間的推移在內(nèi)端處出現(xiàn)了比端部高的變形。
本發(fā)明的目的是改進(jìn)上述方法，從而與現(xiàn)有方法相比簡(jiǎn)化了尺寸精確的管接頭制造、大型長(zhǎng)管接頭的制造并在由相應(yīng)材料制成的管子中極大程度地或完全避免了由所謂記憶效應(yīng)引起的尺寸波動(dòng)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種實(shí)施上述改進(jìn)方法的簡(jiǎn)單裝置。
根據(jù)本發(fā)明，如此解決上述發(fā)明目的，即為了插入管接頭加工工具，通過(guò)允許插入管接頭加工工具的且從內(nèi)外兩側(cè)夾持管壁的夾持裝置在管接頭部的外端處固定管子。
本發(fā)明的基本構(gòu)思(它首先特別簡(jiǎn)單)在于，當(dāng)在前端處固定管接頭時(shí)，與通過(guò)對(duì)管另一端施加壓力而將管接頭推過(guò)整個(gè)芯軸相比，將一個(gè)彈性管接頭拉到一個(gè)芯軸上容易許多。管材不僅僅可以被加熱到允許變形的溫度，而且可以被加熱到一個(gè)高出許多的溫度，與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的允許變形的溫度相比，更多的產(chǎn)生所述記憶效應(yīng)的晶體在如此高的溫度下在熱塑性材料的晶體組織中熔化了。結(jié)果，管部變得更有彈性且更容易變形，從而與現(xiàn)有方法相比，可以在相同材料下生產(chǎn)出比較長(zhǎng)的且比較大的管接頭部。另外，極大地避免了由記憶效應(yīng)引起的材料后續(xù)變形，這是因?yàn)榻^大部分晶體已經(jīng)熔化并因此失去了對(duì)原始形狀的“記憶能力”。通過(guò)遵循夾持裝置必須允許管接頭加工工具插入的條件，可以設(shè)想出許多用于這些夾持裝置的結(jié)構(gòu)。它們可能基本上具有可從起始直徑徑向調(diào)節(jié)到最終直徑的夾爪，或者夾爪具有象擴(kuò)張芯軸或鉸接芯軸這樣的變直徑式內(nèi)部件，應(yīng)該這樣設(shè)計(jì)這些內(nèi)部件，即它們?cè)趭A持區(qū)內(nèi)僅僅比管內(nèi)側(cè)略微突出一些或者它們被壓入管子內(nèi)側(cè)中，從而管接頭加工工具可以在穿過(guò)其中。
一個(gè)實(shí)施本發(fā)明方法的優(yōu)選裝置的特點(diǎn)在于，為管子的管接頭部的外端設(shè)置了一個(gè)夾持裝置，此夾持裝置具有帶有從內(nèi)側(cè)夾持管壁的擴(kuò)展件的夾爪，所述擴(kuò)展件在管材擴(kuò)張情況下可以從其對(duì)應(yīng)于原始管徑的基本位置起向外調(diào)節(jié)到一個(gè)允許管接頭加工工具穿過(guò)其中并將管端外側(cè)面壓到相對(duì)夾持座上的夾持位置上。
通?？梢允褂锚?dú)立的擴(kuò)展件驅(qū)動(dòng)裝置。但是，直接從相對(duì)管子對(duì)管接頭加工工具進(jìn)行調(diào)節(jié)中獲得對(duì)擴(kuò)展件的調(diào)節(jié)是特別有利和簡(jiǎn)單的。還可以因此給現(xiàn)有的管接頭加工站配備一個(gè)相應(yīng)的夾持裝置。從結(jié)構(gòu)方面考慮，這提供了特別簡(jiǎn)單的方案，因?yàn)閵A持裝置具有一個(gè)外套筒，管接頭加工工具通過(guò)此外套筒一直插入管端中，其中此外套筒在靠近管的那一側(cè)具有一個(gè)用于擴(kuò)張管子的端部的且?guī)в邢鄬?duì)用于管外側(cè)面的夾持部的環(huán)形座。在所述外套筒上，離環(huán)形座一段距離地且在管接頭加工工具插入路線之外地在插入側(cè)設(shè)有擴(kuò)展臂，所述擴(kuò)展臂的自由端可以在靜止位置上以展平的迎角從內(nèi)側(cè)突入環(huán)形座的縱向區(qū)內(nèi)并在那里夾持尚未變形的管端。在管端擴(kuò)大的情況下，插入的管接頭加工工具使共同構(gòu)成管接頭加工工具插入輔助部的擴(kuò)展臂展開(kāi)，從而所述展臂開(kāi)放管接頭加工工具通路地通過(guò)其自由端從管內(nèi)側(cè)將管端壓在環(huán)形座的相對(duì)夾持座上并在繼續(xù)加工管接頭的過(guò)程中固定管子。最好如此安裝相對(duì)夾持座，即在相應(yīng)的管接頭中，它們最多到達(dá)一個(gè)設(shè)計(jì)用于容納密封環(huán)的環(huán)形卷邊處。可以通過(guò)本身公知的方式制成環(huán)形卷邊，可以通過(guò)額外地使用一個(gè)可分開(kāi)的外模并通過(guò)將卷邊部吹入外模中或者通過(guò)采用嵌工具的鉸接芯軸來(lái)制成上述環(huán)形卷邊。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述擴(kuò)展臂是由以迎角緊固在外套筒上的且均勻分布在外套筒周圍的簧片構(gòu)成的。將簧片用作擴(kuò)展臂的有利之處在于，無(wú)需接頭就可以實(shí)現(xiàn)理想的管口擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)并且可以使用可簡(jiǎn)單地裝在管接頭內(nèi)的或裝在開(kāi)設(shè)在那里以便插入管接頭加工工具的平槽中的薄簧片。
作為環(huán)形座的相對(duì)夾持座而設(shè)置了至少一個(gè)環(huán)形梳齒，它們同樣和擴(kuò)展臂端部一樣在夾持位置上壓入受熱的管材中。管接頭端由此被可靠地固定住并具有與冠形軟塞外邊緣相似的整齊外觀。
由于本發(fā)明的基本要求，還可以加工出管接頭的特殊形狀。在一個(gè)相應(yīng)布置擴(kuò)展臂的情況下，為了形成相應(yīng)的管接頭，管接頭加工工具和外套筒至少在邊緣區(qū)內(nèi)具有一個(gè)不等于一個(gè)旋轉(zhuǎn)體的基本橫截面形狀的橫截面形狀如四邊形或多邊形。
在上述加工HD-PE長(zhǎng)管接頭的例子中，如果其內(nèi)管端直徑為112mm而長(zhǎng)度為400mm的管接頭需要用于其內(nèi)徑為104mm且壁厚為5mm的管子，加熱到不同溫度是有一定困難的，其中管接頭部?jī)?nèi)端的溫度最高將達(dá)到120℃，外端溫度最高將達(dá)到140℃。在本發(fā)明方法中，使相同管子在其整個(gè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)保持在140℃以上且優(yōu)選地將管子加熱到200℃范圍內(nèi)即很接近熔點(diǎn)的溫度范圍內(nèi)，并接著使管子變形。
本發(fā)明主題的其它細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)可以從以下對(duì)附圖的描述中獲得。
在圖中，通過(guò)實(shí)施例示出了本發(fā)明的主題，其中

圖1示出了帶有根據(jù)本發(fā)明方法制造成的管端接頭的管的視圖；圖2示出了在管接頭加工工序前帶有插入管端的本發(fā)明管接頭嵌工制站的夾持裝置的截面圖；圖3以與圖2相同的視圖示出了當(dāng)管端固定不動(dòng)而加工站的管接頭加工軸部分插入管中時(shí)的夾持裝置。
如圖1所示，在管1端上形成了一個(gè)管接頭2，此管接頭與管徑相比很長(zhǎng)且它具有較大的直徑。在管接頭加工過(guò)程中，管接頭的管端3被固定且管接頭離管端3一定距離地支承著一個(gè)例如通過(guò)將氣體吹入外模中而形成的且用于容納一個(gè)密封環(huán)的環(huán)形卷邊4。在管接頭加工過(guò)程中，管接頭部2、3、4在其整個(gè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)被加熱到一個(gè)較高的溫度，從而即使它是由敏感材料制成的，也排除了管接頭成品的記憶效應(yīng)。
為圖2、3所示的管接頭加工站配備了已知的管1的夾持或送料裝置并且配置了一個(gè)相對(duì)管縱向延伸的且具有一個(gè)錐形端部6的管接頭加工芯軸5，此管接頭加工芯軸5可在隨后構(gòu)成環(huán)形卷邊4的區(qū)域內(nèi)設(shè)有噴嘴，所述噴嘴將相應(yīng)的管接頭區(qū)吹入一個(gè)分開(kāi)的外模中，所述外模在形成環(huán)形卷邊后又可拆開(kāi)以便松開(kāi)環(huán)形卷邊。為了制造環(huán)形卷邊，也可以在管接頭加工芯軸5中采用鉸接芯體。
在此實(shí)施例中，對(duì)本發(fā)明重要的是如圖2、3所示的夾持裝置7。此夾持裝置主要由一個(gè)外套筒8構(gòu)成，使在外端9和在內(nèi)端11的環(huán)形座10附近的外套筒直徑略微大于管接頭加工芯軸5的直徑，并且該外套筒從內(nèi)端11起略微呈錐形地向一個(gè)凹形部12擴(kuò)大。
凹部12是一個(gè)具有三角形橫截面的環(huán)槽，其外邊緣向12傾斜。在向端部11傾斜的凹部12斜邊上設(shè)置有用作擴(kuò)展臂的簧片13，所述簧片具有一個(gè)在靜止?fàn)顟B(tài)下筆直地向端部11和環(huán)形座10傾斜的迎角?；善?3的自由端彼此靠近地位于一個(gè)圓上。例如，簧片寬度可以在10mm范圍內(nèi)且簧片厚度可以在1mm的范圍內(nèi)。
如圖2所示，被加熱的管1的相應(yīng)端部被插入外套筒8中，從而管端邊緣略微超出環(huán)形座10，其中簧片12的端部插入管端3中?，F(xiàn)在，管接頭加工芯軸5從右方插入并由此使簧片13向外展開(kāi)，直到它們快觸及外套筒8的內(nèi)壁為止，其中分別插入管端3中的簧片或片簧13的自由端使所述管端擴(kuò)寬并將其壓入環(huán)形座10中。在環(huán)形座10中，與邊緣平行地設(shè)有至少一個(gè)環(huán)形梳齒14，所述環(huán)形梳齒在簧片13完全展開(kāi)的情況下從外面壓入現(xiàn)在已經(jīng)是管接頭端的管端3中?；善艘矎耐鈧?cè)壓入管接頭端3。從此位置向上，反正通過(guò)簧片擺動(dòng)被擴(kuò)大的管接頭端被固定在外套筒8上，從而進(jìn)一步插入的管接頭加工芯軸不僅僅通過(guò)簧片13具有了一個(gè)引入輔助部，而且在將管接頭部拉到管接頭加工芯軸5上時(shí)可靠地防止了擠壓管接頭部。在完成管接頭加工過(guò)程和通過(guò)上述方式設(shè)置了環(huán)形卷邊4后，最好可以對(duì)管接頭部進(jìn)行預(yù)冷卻，直到管接頭2具有必需的強(qiáng)度為止，隨后抽出管接頭加工芯軸或著從管接頭加工芯軸中抽出帶管接頭成品2的管子1。
權(quán)利要求
1．一種在由熱成型塑料且尤其是由聚烯烴或PVC制成的塑料管上制造管端接頭的方法，其中在一個(gè)加熱工站內(nèi)將一段大致具有管接頭長(zhǎng)度的管端部加熱到其變形溫度或其變形溫度之上，在此狀態(tài)下借助一個(gè)從管端插入的管接頭加工工具形成管接頭，在抽出管接頭加工工具之前和/或之后將管端冷卻到熱變形溫度以下，其特征在于，為了插入管接頭加工工具(5)，通過(guò)允許插入管接頭加工工具(5)的且從內(nèi)外兩側(cè)接觸管壁的夾持裝置(13,14)在管接頭部(2)的外端處固定管子(1)。
2．一種實(shí)施權(quán)利要求1所述方法的裝置，它具有一個(gè)管接頭加工站，一個(gè)例如被設(shè)計(jì)成在插入端成錐形縮小的管接頭加工芯軸的管接頭加工工具在此工站中可以在進(jìn)行相對(duì)縱向調(diào)節(jié)的情況下被插入這樣一個(gè)塑料管端部中，即所述管端部具有大致等于管接頭的長(zhǎng)度且它在一個(gè)加熱工站中被加熱到其變形溫度或其變形溫度以上并在此管端部變形和擴(kuò)大的情況下被加工成管接頭，其特征在于，為管子(1)的管接頭部(2)的外端(3)設(shè)置了一個(gè)夾持裝置(7)，此夾持裝置具有帶有從內(nèi)側(cè)夾持管壁的擴(kuò)展件(13)的夾爪(13,14)，所述擴(kuò)展件在管材擴(kuò)張情況下可以從其對(duì)應(yīng)于管端原始直徑的基本位置起向外調(diào)節(jié)到一個(gè)允許管接頭加工工具(5)穿過(guò)其中并將管端(3)外側(cè)面壓到相對(duì)夾持座(14)上的夾持位置上。
3．如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，夾持裝置(7)具有一個(gè)外套筒(8)，管接頭加工工具(5)通過(guò)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側(cè)具有一個(gè)用于擴(kuò)張管子(1)的端部(3)的且?guī)в邢鄬?duì)用于管外側(cè)面的夾持部(14)的環(huán)形座(10)，在所述外套筒上，離環(huán)形座一段距離地且在管接頭加工工具插入路線之外地在插入側(cè)設(shè)有展臂(13)，所述展臂的自由端可以在靜止位置上以展平的迎角從內(nèi)側(cè)突入環(huán)形座(10)的縱向區(qū)內(nèi)并在那里夾持尚未變形的管端，在管端被擴(kuò)大的情況下，插入的管接頭加工工具(5)使共同構(gòu)成管接頭加工工具插入輔助部的展臂(13)展開(kāi)，從而所述展臂開(kāi)放管接頭加工工具通路地通過(guò)其自由端從管內(nèi)側(cè)將管端壓在環(huán)形座(10)的相對(duì)夾持座(14)上并在繼續(xù)加工管接頭的過(guò)程中固定管子(1)。
4．如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述展臂是由以迎角張緊在外套筒(8)上的且均勻分布在外套筒周圍的簧片(13)構(gòu)成的。
5．如權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征在于，作為環(huán)形座(10)的相對(duì)夾持座而設(shè)置了至少一個(gè)環(huán)形梳齒(14)，它們也和展臂(13)端部一樣在夾持位置上壓入被加熱的管材中。
6．如權(quán)利要求2-5之一所述的裝置，其特征在于，在相應(yīng)地布置展臂的情況下，為了形成相應(yīng)的管接頭，管接頭加工工具和外套筒至少在邊緣區(qū)內(nèi)具有一個(gè)不等于一個(gè)旋轉(zhuǎn)體的基本橫截面形狀的橫截面形狀如四邊形或多邊形。
全文摘要
本文披露了一種在由熱成型塑料且尤其是由聚烯烴或PVC制成的塑料管(1)上制造管端接頭(2)的方法。在一個(gè)加熱工站內(nèi)將一段大致具有管接頭長(zhǎng)度的管端部加熱到其變形溫度或其變形溫度之上,在此狀態(tài)下借助一個(gè)從管端(3)插入的管接頭加工工具(5)形成管接頭(2),在抽出管接頭加工工具(5)之前和/或之后將管端冷卻到熱變形溫度以下。允許插入管接頭加工工具(5)的且從內(nèi)外兩側(cè)接觸管壁的夾持裝置(13,14)通過(guò)管接頭部(2)的外端固定管子(1),從而允許管接頭加工工具(5)被插入管子,這樣一來(lái),管接頭部被拉過(guò)而不是被推過(guò)管接頭加工工具(5)。本文還披露了一種實(shí)施該方法的裝置。
文檔編號(hào)B29C57/04GK1225601SQ97196602
公開(kāi)日1999年8月11日 申請(qǐng)日期1997年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月20日
發(fā)明者雷金納·施奈爾林格 申請(qǐng)人:雷金納·施奈爾林格