專利名稱：兩個強化熱塑材料管的連接方法
技術領域：
本發明涉及一種兩個強化熱塑材料管的連接方法。
城市中的流體輸送管道由一些直徑約為80至200毫米的小直徑管子構成。這些管子通常由強化熱塑材料制成。
為確保管道的連續性，通常應該直接在鋪設工地上將這些強化熱塑材料管子的兩端進行密封連接。
為確保管道在管子的連接區域和主要部位具有相同的抗外應力強度，公知的方法是使用金屬連接件以確保管子兩端的連接。
這些金屬連接件的軸向抗應力能力差，保證不了連接部位的有效鎖緊。管道受壓時，管端在連接處斷開是很常見的。
本發明旨在提出一種兩個強化熱塑材料管的連接方法，該方法實施起來簡單，完全確保管道在連接區域具有足夠強度，確保產生軸向應力時有效鎖緊并避免斷開。
為此，本發明涉及一種兩個直徑相同的強化熱塑材料管的連接方法，其特征在于，兩個管子的端部沿一條周邊焊縫首先對接焊接，焊縫焊接之后，一個強化熱塑材料外罩附加在周邊焊縫的長度的主要部分上，在兩個管子的端部管段上超出焊縫兩側，其特征還在于，對外罩進行加熱和徑向壓緊，直至外罩和兩個管子的端部管段相互滲透。
根據一些實施例，本發明方法具有下述一個或多個特征-施加在外罩上的徑向壓力一直施加到，當外罩和兩個管子的端部管段相互滲透時，強化兩個管子和外罩的強化結構進行接觸；-外罩具有一個限定閉合輪廓的套管，罩住管子的端部管段；-外罩具有一個縱向開縫的套管，罩住管子的端部管段；-套管的圓周長度是這樣的，在外罩和兩個管子的端部管段相互滲透之后，套管限定一個圍繞兩個管子的閉合輪廓；-外罩具有混合纖維，這些混合纖維包括連續玻璃纖維和熱塑性有機材料的連續纖維，其混合纖維布置成一層表面層；-熱塑性有機材料是聚乙烯；-連續玻璃纖維和熱塑性有機材料連續纖維的混合纖維是交織的；-混合纖維呈螺旋形盤繞，限定與外罩軸線基本成+55°或-55°的角度；-混合纖維限定的角度與外罩的軸線基本成0°和90°；-連續玻璃纖維和熱塑性有機材料連續纖維經紡織而成；-外罩的軸向長度是待連接管子的直徑的0.5-3倍；-管子兩個端部的對接焊接無需使用材料，尤其是采用反射鏡焊接法進行焊接；-一個保護套管附加在安裝就位之后的外罩的整個表面上。
參照附圖及非限制性實施例，本發明將得到更好的理解。
附圖如下
圖1是一個強化熱塑材料管的橫向截面圖，圖2和3是兩個強化熱塑材料管連接前的縱向剖面圖，示出本發明連接方法的前幾個步驟；圖4是兩個管子焊接區域的縱向剖面放大圖，圖5、6和7是兩個已焊接管子的縱向剖面圖，示出本發明連接方法的后幾個步驟。
圖1所示的流體輸送管例如具有內徑180毫米。該管子是一個由強化熱塑材料制成的合成管。
管子具有一層由高密度聚乙烯壓制成型的內層12。內層的厚度例如為8毫米。內層12由一層強化層14加以覆蓋，強化層14由連續玻璃纖維和熱塑性有機材料、例如與構成內層12的材料同一等級或不同等級的高密度聚乙烯的連續纖維所形成。
為了制造該強化層，連續玻璃纖維和熱塑性有機材料連續纖維接合成連續混合纖維，在這種連續混合纖維中，兩種類型的纖維緊密相連。這些混合纖維例如根據文獻EP-0367661、WO-98/01751或EP-0599695所述的方法織成。混合纖維呈螺旋形盤繞，交織在一起。相對于管子縱向軸線來說，纖維的交織呈55°左右，或者相對于管子母線來說，呈0°和90°進行交織。如此盤繞的混合纖維在高于熱塑性有機材料制成的長纖維的熔融溫度的溫度下進行加熱而粘結，形成一層連續層，其真空容積系數有利地小于0.5％，最好小于0.2％。
連續玻璃纖維14A織入熱塑性有機材料14B之中。交織的連續玻璃纖維強化構成管子的材料。強化層14的整個厚度例如為2毫米。
管子的外表面由一層與構成內層12的聚乙烯同一等級或不同等級的高密度聚乙烯外層16加以限定。外層16為擠壓成形。外層16的厚度小，例如也為2毫米。
圖2示出圖1所示管子的兩段管子18A和18B。這些管子用于根據本發明方法進行連接。
為此，兩個管子18A和18B的端部沿兩個管子的公共軸線相對布置。
管子的端部首先進行對接焊接而無需使用材料。這種焊接較好地是通過反射鏡焊接法加以實施。
為此，如圖2所示，一個其軸線22與兩個管子的軸線相平行地進行延伸的轉盤20間置在管子的環形端面24、26之間。端面24、26與轉盤20的兩個相對的表面保持接觸，轉盤20被驅動圍繞軸線22轉動。因此，相對的管子端部加熱到足以使之軟化并接近熔融狀態的溫度。
此時，轉盤20抽出，管子18A、18B的兩個端部對接并且彼此軸向壓緊。然后，管子的兩個管端進行冷卻。
如圖3所示，兩個管子18A、18B的內層12、中間層14和外層16沿一條周邊焊縫28彼此分別進行焊接。在焊縫28區域，管子具有一個外凸緣28A和一個內凸緣28B，這是管子的兩個端部軟化而壓緊的結果。
圖4示出獲得的焊縫形狀。
在對這種焊縫進行分析時發現，接合是緊密的，而且強化層14中的連續玻璃纖維埋入在高密度聚乙烯中，不形成流體通道。特別是強化層14的端部進行彎曲和交迭。但是，這些強化層端部不在焊縫28區域從外層16穿出。
如圖5所示，在焊縫28焊接之后，一個用熱塑性強化塑料制成的強化外罩30圍繞焊縫28，其軸向長度足以使外罩在已裝配管子18A、18B的端部管段上超出焊縫28的兩側。
外罩30由一個縱向開縫的套管構成，罩住管子的兩個端部管段。該套管的軸向長度是待連接管子的外徑的0.5-3倍。
套管30有利地具有由連續玻璃纖維30A和熱塑性有機材料、例如高密度聚乙烯的連續纖維30B形成的混合纖維。這些混合纖維交織成一層表面層。
根據本發明方法的第一實施例，在套管30中，連續玻璃纖維和熱塑性有機材料的連續纖維的混合纖維呈螺旋形盤繞，進行交織。混合纖維交織而與套管30的軸線形成例如50°-55°的角度。混合纖維最好相對于套管的軸線呈0°-90°的角度進行交織。在套管安裝之后，這種布置確保改進的軸向強化作用。外罩30的結構基本相當于加熱前管子18A、18B的強化層14的結構。
在其它實施例中，這些混合纖維經紡織而成。
每根混合纖維有利地由緊密混合的800根玻璃纖維和800根聚乙烯纖維構成。這些混合纖維由VETROTEX公司以TWINTEX的品牌銷售。重量比為60％玻璃和40％聚乙烯。
為了安裝外罩30，兩個加熱半殼體32、34附加在其外表面上，用于對外罩30加熱并使之徑向壓緊在焊縫28和已連接管18A、18B的端部管段上。1巴的壓力效果較好。
在高于形成纖維30B的熱塑性有機材料的熔融溫度的溫度下，加熱半殼體32、34沿箭頭F方向徑向壓緊外罩，同時對外罩進行加熱。其作用保持到外罩30和管子18A、18B的端部管段相互滲透，如圖6所示。徑向壓緊和加熱進行到使纖維30B熔融，并且使形成外罩30和中間層16的強化纖維的玻璃纖維30A和14A進行接觸。
熔融后的纖維30B形成一種緊密結合的材料30C，其中包埋有玻璃纖維30A。
取下加熱半殼體和冷卻之后，已連接管18A、18B在連接區域具有玻璃纖維30A的連續性，從而確保管道的軸向和周邊強化作用。
形成外罩30的套管的圓周長度的選擇有利地使得，在其與兩個管子的端部管段相互滲透之后，套管的相對的縱向邊緣進行鄰接或局部覆蓋，確保外罩30的圓周連續性。
為了防止連接區域尤其是外罩30的整個外表面受土壤的物理-化學浸蝕，一個保護套管36(見圖7)附加在外罩30的整個表面上。保護套管36有利地用熱收縮材料、例如與內層12的材料同一等級或不同等級的高密度聚乙烯制成。
外罩30有利地在焊縫28還熱的時候安裝并且徑向壓緊在已連接管的已焊接端部管段上。
外罩30可以在環境溫度下進行安裝，在其徑向壓緊在兩個管子的連接區域同時進行加熱。
在變型中，外罩30可以離開管子進行加熱，當兩個半殼體壓緊時使之徑向收縮的溫度下圍繞兩個管子進行安裝。
根據一個變型，形成外罩的套管在安裝前是一個限定閉合輪廓的管子。
使用這種方法，兩個管子之間的連接具有的強度類似于管子主要部分的強度，因為確保強化作用的玻璃纖維的連續性在連接管段上得到確保。
權利要求
1．一種兩個直徑相同的強化熱塑材料管(18A,18B)的連接方法，其特征在于，兩個管子(18A,18B)的端部(24,26)沿一條周邊焊縫(28)首先對接焊接，焊縫(28)焊接之后，一個強化熱塑材料外罩(30)附加在周邊焊縫(28)的長度的主要部分上，在兩個管子(18A,18B)的端部管段上超出焊縫(28)兩側，對外罩(30)進行加熱和徑向壓緊，直至外罩(30)和兩個管子(18A,18B)的端部管段相互滲透。
2．根據權利要求1所述的方法，其特征在于，施加在外罩(30)上的徑向壓力一直施加到，當外罩(30)和兩個管子(18A,18B)的端部管段相互滲透時，強化兩個管子(18A,18B)和外罩(30)的強化結構進行接觸。
3．根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，外罩(30)具有一個限定閉合輪廓的套管，罩住兩個管子(18A,18B)的端部管段。
4．根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，外罩(30)具有一個縱向開縫的套管，罩住兩個管子(18A,18B)的端部管段。
5．根據權利要求4所述的方法，其特征在于，套管(30)的圓周長度是這樣的，在外罩(30)和兩個管子(18A,18B)的端部管段相互滲透之后，套管(30)限定一個圍繞兩個管子(18A,18B)的閉合輪廓。
6．根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，外罩(30)具有混合纖維，這些混合纖維具有連續玻璃纖維(30A)和熱塑性有機材料的連續纖維(30B)，其混合纖維布置成一層表面層。
7．根據權利要求6所述的方法，其特征在于，熱塑性有機材料是聚乙烯。
8．根據權利要求6或7所述的方法，其特征在于，連續玻璃纖維(30A)和熱塑性有機材料連續纖維(30B)的混合纖維是交織的。
9．根據權利要求8所述的方法，其特征在于，混合纖維呈螺旋形盤繞，限定的角度與外罩(30)的軸線基本成+55°或-55°。
10．根據權利要求8所述的方法，其特征在于，混合纖維限定的角度與外罩(30)的軸線基本成0°和90°。
11．根據權利要求6所述的方法，其特征在于，連續玻璃纖維(30A)和熱塑性有機材料連續纖維(30B)紡織而成。
12．根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，外罩(30)的軸向長度是待連接管子(18A,18B)的直徑的0.5-3倍。
13．根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，管子(18A,18B)兩個端部的對接焊接無需使用材料，尤其是采用反射鏡焊接法進行焊接。
14．根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，一個保護套管(36)附加在安裝就位之后的外罩(30)的整個表面上。
全文摘要
本發明涉及一種兩個直徑相同的強化熱塑材料管(18A,18B)的連接方法。兩個管子(18A,18B)的端部(24,26)沿一周邊焊縫(28)首先對接焊接。焊縫(28)焊接之后,一個強化熱塑材料外罩(30)附加在周邊焊縫(28)的長度的主要部分上,在兩個管子(18A,18B)的端部管段上超出焊縫(28)兩側。對外罩(30)進行加熱和徑向壓緊,直至外罩(30)和兩個管子(18A,18B)的端部管段相互滲透。
文檔編號B29K105/06GK1289395SQ9980241
公開日2001年3月28日 申請日期1999年11月22日 優先權日1998年11月27日
發明者阿蘭·薩布羅, 阿蘭·圖尼耶, 米歇爾·德里克, 杰拉德·諾利 申請人:Seva公司