專利名稱：以液密和/或氣密方式連接塑料元件的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及到用于以液力和/或氣密方式連接至少兩個塑料元件的方法和裝置。
一般這類方法和裝置是公知的。兩個塑料元件的連接通常需以液力和/或氣密方式來進行。在這方面特別是可考慮兩個管段的液力和/或氣密連接，例如用于污水管線中的熱塑性(PVC)管道的管段的連接，雨水管道的連接，排水管道的連接，氣體管道的連接等。由于這種大量的應用，特別是液力管道的管段彼此可以有很大差別，其差別不僅在它們的形狀方面，而且也在它們的技術特征方面。因為一般情況下，每種應用有其特殊的需要(關于技術和形狀)。因此，管段由各種塑料材料、由各種形狀和由各種材料厚度來形成是公知的。
已知技術和裝置的缺點是在手工操作的情況下，得不到關于液力和/或氣密連接的穩定品質，而當機械裝置(例如注塑成型)完成這一操作時，則生產成本常常太高，在可接受的成本下，得到對所有種類塑料元件進行連接所需的柔韌性是不可能的(特別是由于形狀和直徑的差異)。
本發明特別涉及到用于以液力和/或氣密方式連接至少兩個塑料元件的方法和裝置所用的方法。據此，第一塑料元件的邊緣至少有一部分放入第二塑料元件的開口中，利用壓力裝置，將該第一塑料元件的邊緣在塑性形變下疊合到第二塑料元件開口的邊緣之上。
由美國專利文獻No.US3798097(Mendenhall)已知這一方法。這種將一塑料管連接到另一塑料管道的側壁上，以制成一分岔管道的已知方法包括以下各步驟--在管道的側壁上制成一小于該塑料管尺寸的孔;
--利用熱油浴圍繞所說的孔來軟化該管道;
--圍繞所說的孔使管道向外變形，以便形成向外突出的法蘭，同時將該孔擴展到足夠容納該塑料管的尺寸;
--在塑料管可塑性變形的溫度下，將該管的一端部進行軟化，并將所說的端部插入所說的管道的孔中;
--塑性變形的所說一端部進入一擴大的突出部分，該突出部分靠在繞所說孔的管道內壁之上--在變形狀況下，將所說的一端硬化--在靠塑料管的部分和管道之間采用PVC溶解粘合劑;
--在粘接時，對所說的靠著的部分使用壓力(利用可膨脹的氣球)將它們壓在一起--在塑料管和管道粘接在一起之后，解除所說的壓力。
由第3798097號美國專利所了解的方法的缺點在于，利用可膨脹氣球將壓力施加到上述的靠著部分，以將它們壓合一起，從而欲在塑料管和管道之間提供有效的液密和/或氣密粘合，而這是很不妥當的。該已知方法的另一缺點在于利用PVC溶解粘合劑作為粘接材料是必須的，這不僅使該方法變得不經濟和難以使用，而且也使得在時間較長之后粘合劑變質，對塑料管和管道之間的粘接質量有不利的影響。另一缺點是塑料管和管道僅能以90°角的方式連接，這限制了已知方法的應用范圍，還有一缺點是對用所有種類材料而言，美國專利公布的方法是復雜和昂貴的，因它需要擴張心軸、可膨脹氣球、熱油浴、PVC溶解性粘合劑等。
本發明的目的在于提供一種以有效的液密和/或氣密方式(即具有高質量的粘接)連接至少兩個塑料元件的十分經濟、高度柔韌(就生產可能性而言)并可靠的方法和裝置。
為了按本發明來實現在前面序言中所述的這一發明目的方法，其特征是將第一塑料元件邊緣壓向一加壓體彎曲對接表面，該加壓體放置于第二塑料元件中的開口處，將沿著對接面第一塑料元件的邊緣軸向地向外推進并超出第二塑料元件開口邊緣之上;通過在兩邊緣相對著側面上施加壓力，將兩個塑料元件邊緣壓合在一起;并在兩邊緣間至少部分地采用密封環。需要注意，所說的第二塑料元件裝有超出所說加壓體的套管，如此一來，加壓體被靠近所說第二塑料元件開口來設置。最好用手工將第一塑料元件放置在第二塑料元件開口之內，從而它已經向加壓體稍稍加壓。然后利用加壓裝置將第一塑料元件壓向加壓體，因此將第一塑料元件的邊緣經過第二塑料元件的開口邊緣加以疊合，通過在該兩邊緣相對的側面施加壓力，將該兩邊緣牢固壓在一起，提供(與橡膠密封環一起)一種塑料元件的極好液密和/或氣密連接。由于將壓力施加于兩邊緣相對著的側面上，向對著兩塑料元件之一的任何部分都沒有加以任何推動，因此不存在對施加壓力量值的限制，同時也將不會在塑料元件材料中出現裂紋。
按照本發明方法的另一實施例，其特征在于將第二塑料元件邊緣夾持在第一塑料元件的兩邊緣之間，這樣會增加在至少兩個元件之間連接的牢固性。
按照本發明方法的再一實例，其特征在于，將至少兩個塑料元件在從0°到180°之間變化的角度下加以連接。
按照本發明方法的再一實施例其特征是至少兩個塑料元件為管道的兩個管段連接。
按照本發明方法的再一個實施例，其特征是通過加熱將所說的塑料加以變形。
按照本發明方法的再一個實施例，其特征是利用出現在其中的加熱裝置至少對所說的加壓體部分地加熱，所說的加熱裝置最好是出現在加壓體內部的加熱元件，該加熱裝置可與主管道相連接。
按照本發明方法的再一個實施例，其特征在于，將所說第一管段至少部分地置入所說的第二管段的開口內之前，先將第一管段邊緣加以予熱。這一做法優點在于一旦用人工將所說的第一管段邊緣置入所說的第二管段開口之內，并且做為后果所說的邊緣已稍稍壓向加壓體，則所說的第一管段的邊緣已被超過所說的第二管段開口的邊緣少許而加以疊合。
按照本發明方法的再一個實施例，其特征在于，在連接所說的第一和第二管段之前，沿所說的第二管段開口裝設一密封環，密封環最好具有大致L型或U型橫截面，該密封環提供給兩個管段以最佳的液密和/氣密連接。
按照本發明方法的再一個實施例，其特征在于，最好利用鋸/切操作提供第二管截段的開口，從而將所說的第二管段以相對于鋸/切裝置最好的角度加以固定，所說的角度至少大致地相應于第一和第二管段之間所要連接的角度。由于以特別單一方式得到第二管段開口的這種正確形狀(例如橢圓形狀)當所說的第一和第二管段要以例如45°或60°角連接時，具有精巧的樣式。
按照本發明裝置的一個實施例，其特征在于，所說的加壓體至少大致包含一加壓板，該加壓板具有一對按表面，第一管段的邊緣在塑性變形下可對著該加壓板對接。
按照本發明裝置的另一實施例，其特征是，所說的加壓板至少由兩部分組成，它們可彼此相對移動，第二管段開口直徑至少大致大于第二管段本身直徑時，是很重要的。通過移動彼此相對的加壓板各部分，減少了該加壓板的有效直徑，由于這一結果，使得容易滑動第二管段而超出加壓板，當將加壓板靠近第二管段開口放置時，該加壓板的各部分又返回到彼此相對的最初位置。
按照本發明裝置的再一實施例，其特征是，所說的加壓裝置包括一活塞/工作缸組件。所說的活塞/工作缸組中例如可徑一加壓盤施加壓力于第一管段上，將以圖解說明的方式在后面更詳細地描述。
按照本發明裝置的再一實施例，其特征是，所提供的加壓裝置帶有一加壓元件，它能夠做進入和離開所說第一管段的移動。
按照本發明裝置的再一個實施例，其特征是，所說的加壓元件包括一伸出的拉桿、它能夠嚙合一牽引配件，該配件能在平行于第一管段軸線方向上推或拉該拉桿。
按照本發明裝置的再一個實施例，其特征是，所說的牽引配件至少大致包括一個安裝著用于嚙合該拉桿的裝置的牽引塊，所說的牽引塊可沿一直線移動，該直線平行于所說的第二管段中心軸線延伸。
在下面參考
將更詳細解釋本發明。在附圖中，各圖相同部分用同一數字表示。
圖1表示按照本發明裝置的第一個實施例借此將兩個塑料管段以彼此相對傾斜的角度加以連接;
圖2和3分別表示按照本發明裝置的第二和第三個實例，其中將兩個塑料管段以彼此相對成直角加以連接;
圖4-7表示與按照本發明方法相一致在兩塑料元件之間連接的各種例證。
圖8表示用于圖1裝置的一個兩部分的加壓體。
圖9表示按照本發明裝置的另一實施例，借此可將第一塑料元件在現場(在地下)與已在使用的第二塑料元件相連接。
圖1表示(部分剖開)在管段1-1，2-1形狀下的塑料元件。管段2-1有一帶邊緣3的開口，在圖示的實施例中，此開口徑向朝內。管段2-1上的邊緣3位于一升坡或平臺4上。將管段2-1套在臂5上，在臂5中裝有桿6，它能從左到右地運動(按箭頭指示的方向)。桿6可通過安裝在臂5一端上的活塞/工作缸組件7加以移動。所述的活塞/工作缸組件7可以是液壓、氣動或例如是電力操作的裝置。將拉推裝置8、9固定在桿6上。在圖示實施例里，將輥輪10安裝在拉推裝置8、9上，并為容納輥輪10在臂5內縱向設置導向槽11，從而組成一導向系統，用其引導拉推桿6在臂5中做往復運動，值得注意的是所述的拉推裝置8、9構成一個滑塊。
在管段1-1里(正如圖1所展示的，它與管段2-1成45°角相連接)出現一扣壓裝置，它由壓力元件12組成，加壓裝置緊密地靠在管段1-1的內圓周上。拉桿13的一端卡緊在所述的壓力元件12上，拉桿13的另一端裝著呈輥輪形的導向裝置14。為與導向裝置14同步操作，拉推裝置8、9分別裝有導軌15和16，以便當桿6與拉裝置8和推裝置9一起朝右移動時，斜面導軌16(它與導向裝置14相接觸)將拉桿13朝外側推。相反地，當桿6移動到左側時，導軌15將與導向裝置14彼此相接觸，由于推桿13的原故，壓力元件12將向下拉。
當使用液密和/或氣密的方式連接兩個管段1-1和2-1時，管段2-1套在臂5上，在此方式下，呈加壓板17形式的加壓體放置在管段2-1中形成在平臺4上的開口附近。該加壓板17與臂5構成一體。為了連接兩個管段1-1和2-1，將管段1-1的邊緣18加以軟化。這一點將由待詳加說明的，予加熱該邊緣18的方法加以進行。經軟化的邊緣18將以下面的方式加以折疊并超出管段2-1的邊緣3首先用手工將第一管段1-1對著壓板17加壓，結果使管段1-1的已予熱邊緣18沿壓板17的對接面20輕度的朝外延伸;然后將插入管段1-1的該壓力元件12用以上方式，首先用手工然后經過拉桿13向下移動，結果使相互放入的管段1-1的邊緣18、19與管段2-1的邊緣3壓在一起，從而形成液密和/或氣密連接。
用于構成兩個管段之間連接的另一裝置實施例展示于圖2中。管段1-2和2-2之間大致垂直連接，可利用裝在管段1-2內的活塞/工作缸組件7加以實現。在將管段2-2套在臂5上，并將壓力元件12插進管段1-2之后，利用鎖定裝置22將一活塞/工作缸組件7的拉桿23固定到壓板17下面的臂5上。在活塞/工作缸組件7移動時，管段1-1的邊緣18、19與管段2-2的邊緣3以早經說明的方式壓在一起。由此提供了液密和/或氣密連接。
圖3是按照本發明裝置的另一實例的示圖，它相應于圖2所示的裝置。在這一實施例中，用于將第一管段1-3的邊緣18壓向壓板17的加壓裝置未使用壓力元件12的形式，而是使用了壓盤12的形式。利用活塞/工作缸組件7來加壓，將壓盤12壓向管段1-3的自由端，從而形成了液密和/或氣密連接。
當然，如何分別將邊緣18、19和3折疊在一起的方式并非本發明的主要方面，有關兩實施例圖示的方式，各自的邊緣18、19與3以如下方式結合在一起該邊緣3夾持在兩邊緣18和19之間，該邊緣18和19放置于邊緣3的兩側。
相類似地，在圖4展示的實施例中，邊緣3朝管段2-4中心軸線a-a方向回折，在此實施例中(邊緣3未放置于平臺之上)。當然，所采用的壓力元件12的壓力部件的實際形狀(圖中未示出)，像壓板17的對接面20一樣(同樣未示出)，目的在于產生所記述過的那類連接。
圖5示出管段1-5和2-5之間連接的一個特殊實施例，其中管段2-5的邊緣3直接夾持在徑向向外擴張的邊緣18和一在手動之前套在管段1-5上面的套管26的邊緣25之間。管26的作用在于部分地加強管段1-5，并且在這一特定的實施例中，用來做所要形成的連接。這種連接以上面早經說明的方式，通過將壓力元件12(未示出)朝著加壓板17(亦未示出)的方向向下移動加以實現。在此實施例中，當按本發明方法使用時，加壓元件12的有效壓力部分朝管段1-5圓周邊27，向下壓。
圖6示出管段1-6和2-6之間連接的實施例。管段1-6有一徑向朝內翻的邊緣28，它由管段2-6的邊緣29和30加以密閉。此外，這一實施例還示出一個軸肩31，它圍著要加以連接的邊緣28、29和30。此軸肩對連接產生輔助的機械強度和牢固性的作用。如果在管段1-6和2-6內造成的液力和/或氣壓實際上不太大時，實際上就有可能省去此軸肩。
圖7示出的實施例中，其中管段1-7裝有一塑料部件2-7，該塑料部件表現為采用以上描述過的方式連接到管段上的底座的形式。在此實施例中，連接也使用于適當形式的壓力元件12(未示出)。由此，將管段1-7的邊緣18、19和塑料元件2-7的居于其間的邊緣3壓在一起。
對以上所述的所有實施例都保留有得到改善兩管道間密封的可能性，如果希望這樣做，就可利用一密封環24(例如，該環可呈L型或U型截面。在這種情況下，最好使密封環24在兩管段連接之前，在該所要連接的兩管段之間滑動，隨后在塑性變形之下，將所說的諸邊緣夾持在一起。
當各管段按所希望的相對角度連接時，一鋸/切裝置制出在平臺4中的開口，使之處于這樣一種理想的角度最好選擇所述的角度實際上與各自管段所要相互連接的角度相一致。這就導致在平臺4中所要制成的開口為具有精確大小的圓形(在90°角情況下)或橢圓形。
在諸邊緣連接以前，特別可先將所述的那些邊緣3、18、19、25、28、29和30加以軟化，如若需要，可將這些邊緣暴露在熱氣中或熱體上。壓板17可裝有(最好是電的)加熱裝置32(示意的表示在圖8中)(如果需要的話)，在適當條件下，以使前述諸邊緣稍稍冷卻的方式對加壓板17加熱，以便得到液密和/或氣密的連接。
例如當第一管段1-1的尺寸大于(或等于)第二管段2-1時，建議設計的加壓板17為一多塊板的形式，特別是兩塊板的形式。這樣的加壓板17;在圖8中由17-1和17-2兩部分組成。就這樣的板而言，還有可能將第二管段2-1套在該多塊式加壓板17上(管段2-1有較小或相等的直徑)，并在平臺4中早經制成的開口處，將加壓板17的部件17-1和17-2合在一起，以便用上面說明過的方式連接第一個、較大直徑的管段1-1。
圖9示出按本發明的一個裝置，使用這種裝置在現場就能將第一管段(未示出)和已在使用中的第二管段(同樣未示出)相連接。這個裝置帶有由錐體32組成的加壓板17。該錐形體32通過一活塞/工作缸組件35加以驅動。沿著帶有彈性承載舌板的錐殼33的內表面往復的移動。所述的彈性承載舌板處于伸長的彈簧36的徑向向內的壓力之下。圖中所表示出的帶有彈性承載舌板34的錐殼33處于這樣的狀態可將該裝置插入已在使用情況下的第二管段的開口中。一旦該裝置出現在所述的開口中，則錐體32受活塞/工作缸組件的作用，相對于圖中示出的位置向下移動，以使在第二管段內的彈性承載舌片彈開，將該裝置相對于第二管段暫時固定住。然后，通過活塞/工作缸組件7將壓力元件12向下移動(由此，以在某種意義上與圖3的狀態相應的方式，對第一管段的無外端的圓環邊緣施加壓力)，以上面說明過的方式將第一和第二管的夾持在一起。當然，舌板34的徑向朝外部分，在此起到了壓板的作用。在這點上，本裝置特別適于在現場中，用來將管段以液密和/或氣密的方式相連接。
權利要求
1.一種以液密和/或氣密方式連接至少兩個塑料元件(1-1，2-1)的連接方法，據此第一塑料元件(1-1)的邊緣至少有一部分放入第二塑料元件(2-1)開口中，利用壓力裝置(12)將第一塑料元件(1-1)邊緣(18)在塑料變形下疊合到第二塑料元件(2-1)開口的邊緣(3)之上，其特征在于將第一塑料元件(1-1)的邊緣(18)壓向一加壓體(17)的彎曲對接表面(20)，該加壓體放置于第二塑料元件(2-1)中的開口處，將沿著對接面(20)的第一塑料元件(1-1)的邊緣(18)軸向地向外推進并超過第二塑料元件(2-1)的邊緣(3)之上，通過在兩個塑料元件(1-1、2-1)的邊緣(18、3)的相對著的側邊上(18、3)施加壓力，將兩個塑料元件邊緣(18、3)壓合在一起，并在兩邊緣間(18、3)至少部分地使用密封環(24)。
2.按權利要求1所述的方法，其特征在于塑料元件(2-1)的開口邊緣(3)夾持在第一塑料元件(1-1)的邊緣(18、19)之間。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征是至少兩塑料元件(1-1、2-1)的接合角度在0°和180°之間變化。
4.按權利要求1、2或3所述的方法，其特征是至少兩塑料元件(1-1、2-1)是管段。
5.按權利要求1-4任一項權利要求所述的方法，其特征是所述的塑料變形是通過加熱的方式來達到的。
6.按權利要求5所述的方法，其特征是所述的加壓體(17)至少通過裝在加壓體(17)中的加熱裝置(32)局部加熱。
7.按權利要求4、5或6所述的方法，其特征是所述的第一管段(1-1)邊緣(18)在第一管段(1-1)裝配之前預熱、至少要在所述的第二管段(2-1)開口處局部地預熱。
8.按照權利要求4-7中任一項所述的方法，其特征是沿第二管段(2-1)開口處的密封環(24)要在第一和第二管段(1-1、2-1)接合之前裝入。
9.按照權利要求1-8任一項權利要求所述的方法，其特征在于密封環(24)的橫截面大體為L型或是U型。
10.按照權利要求4-9任一權利要求所述的方法，其特征是第二管段(2-1)的開口用鋸/切操作裝置，保持在一角度上，所說的角度至少大致相應于第一和第二管段(1-1、2-1)之間所要連接的角度。
11.為執行權利要求1-10任一項所述的方法的一種裝置。
12.按權利要求11所述的裝置，其特征是所述的加壓體(17)至少實際上是由加壓板組成。
13.按權利要求12所述的裝置，其特征是所述的加壓體(17)包括至少兩塊板(17-1、17-2)彼此間可相對地移動。
14.按權利要求12或13所述裝置，其特征是所述加壓板(17)裝有電加熱裝置(32)。
15.按權利要求11-14任一項權利要求所述的裝置，其特征是加壓裝置包括一活塞/缸體組件(7)。
16.按權利要求11-14任一項權利要求所述的裝置，其特征是加壓裝置裝有一加壓元件(12)，此元件可移進和移出第一管段(1-1)。
17.按權利要求16所述的裝置，其特征是所述的加壓體(12)包括一伸出的拉桿(13)，它能嚙合一牽引配件，該配件能在平行于所說第一管段(1-1)軸線方向推或拉該拉桿(13)。
18.按權利要求17所述的裝置，其特征是牽引配件至少大致包括一安裝著用于嚙合該拉桿(13)裝置(15、16)的牽引塊(8、9)所述的牽引塊(8、9)可沿一直線移動，該直線平行于所說的第二管段(2-1)的中心軸線。
19.按權利要求11所述的裝置用于在現場，以液密和/或氣密方式連接兩個管段(1-1、2-1)，從而帶有一伸開裝置，它能夠在第一和第二位置之間移動，在第一位置中所述裝置至少能部分地設置管段(2-1)開口中，在第二位置中所述裝置相對于該管段能暫固定位。
20.按權利要求19所述的裝置，所述的伸開裝置裝有一錐形(32)、它能沿錐殼(33)內表面移動，錐殼帶有彈性承載舌板(34)。
全文摘要
一種以液密和/或氣密氣式連接塑料元件的方法，其利用壓力裝置將第一塑料元件邊緣在塑性變形下疊合到第二塑料元件開口邊緣之上，第一塑料元件的邊緣壓向一放置于第二塑料元件開口處的加壓體的彎曲對接表面，將沿著對接面的第一塑料元件邊緣軸向地向外推進，并超過第二塑料元件的邊緣之上，通過在兩個塑料元件邊緣相對著的側邊上加壓，將兩個塑料元件邊緣壓合在一起，并在兩邊緣間至少局部地使用密封環。
文檔編號F16L47/26GK1109818SQ94112950
公開日1995年10月11日 申請日期1994年11月5日 優先權日1993年11月5日
發明者佛德瑞克·卡爾·艾伯特·沃夫 申請人:耐洛派斯特歐州公司