專利名稱：焊接型聚乙烯類大口徑、大跨度三通管及其專用生產(chǎn)工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及三通管，具體地說，是涉及焊接型聚乙烯類大口徑、大跨度三通管及其專用生產(chǎn)工具。
背景技術(shù)：
一、塑料管道行業(yè)背景我國仍處于經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展時(shí)期，建筑業(yè)和住宅產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，為建筑塑料管道提供了廣闊市場(chǎng)。預(yù)計(jì)到2015年國內(nèi)塑料管的總產(chǎn)量將達(dá)800萬噸，屆時(shí)將成為世界上塑料管道產(chǎn)量最大的國家，2015年的發(fā)展目標(biāo)是建筑給水、熱水供應(yīng)和供暖管路85%采用塑料管，基本淘汰鍍鋅鋼管；城市供水管路(DN 400mm以下)80%采用塑料管，村鎮(zhèn)供水管道90%采用塑料管，城市燃?xì)馑芰瞎艿膽?yīng)用量達(dá)到40%，城市排水管道中塑料管的使用率達(dá)到 50%ο二、塑料管道優(yōu)勢(shì)塑料管材與傳統(tǒng)金屬管材相比，具有自重輕、耐腐蝕、耐壓強(qiáng)度高、衛(wèi)生安全、水流阻力小、節(jié)約能源、節(jié)省金屬、改善生活環(huán)境、提高生活質(zhì)量、使用壽命長、安裝方便等特點(diǎn)， 受到了管道工程領(lǐng)域的青睞，并形成一種勢(shì)不可當(dāng)?shù)陌l(fā)展趨勢(shì)。近年我國塑料管材行業(yè)保持持續(xù)高速發(fā)展，尤其是建筑業(yè)(新農(nóng)村建設(shè)、農(nóng)村人口城鎮(zhèn)化)、市政工程、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、電力、通訊等行業(yè)市場(chǎng)的需求不斷加大，進(jìn)一步拉動(dòng)了塑料管材行業(yè)的快速增長。我國已成為塑料管材生產(chǎn)和應(yīng)用大國，已處于全球領(lǐng)先地位，在產(chǎn)量增加的同時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量水平不斷提高，行業(yè)技術(shù)進(jìn)步不斷加快，產(chǎn)能、應(yīng)用量等經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了歷史最高水平。聚乙烯管道作為新型環(huán)保管道產(chǎn)品，是城市供水、供氣生命管線，是涉及安全和民生的系統(tǒng)工程。聚乙烯管道作為管道行業(yè)的主導(dǎo)方向，其設(shè)計(jì)管材期望的使用壽命為50 年?；诎踩c壽命要求，管道系統(tǒng)之管材、管件必需有一致性的要求，從使用的角度出發(fā)， 要求連接接頭的使用壽命與管材等組成單元同步，才能保證整個(gè)系統(tǒng)的使用安全，避免發(fā)生管道泄露、爆管等事故，所以構(gòu)成管道系統(tǒng)的關(guān)鍵元件——管件技術(shù)是管件結(jié)構(gòu)、材料、 尺寸及連接技術(shù)。熱熔連接是聚烯烴管道的最主要連接方法，也是聚烯烴管道的重要優(yōu)勢(shì)。熱熔是一種接頭與管材一體化的連接方式，具有優(yōu)異的永久密封性。因此，作為熱熔管件是管道系統(tǒng)連接的最重要元件；國內(nèi)目前管道體系統(tǒng)最大口徑應(yīng)用已有1500mm的口徑了，但作為配套的管件遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上管材的發(fā)展，其原因主要是管材生產(chǎn)技術(shù)壁壘與投資壁壘較低，而管件投資巨大，生產(chǎn)要求技術(shù)含量較高，國內(nèi)目前專業(yè)生產(chǎn)管件廠家不多，這些廠家一般最大口徑做到DN630，且作為管件中的異徑類，能做齊的廠家更少；那么作為大口徑、大跨度的注塑異徑三通更是少之又少。對(duì)于目前的聚烯烴管道的生產(chǎn)，國內(nèi)已達(dá)到較高的生產(chǎn)水平。同時(shí)面對(duì)的最大問題是管道系統(tǒng)連接元件，如三通管，U型管，生產(chǎn)落后，應(yīng)用水平較差。尤其是三通管的連接元件，由于其特殊的結(jié)構(gòu)，造成生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成品率低下。但是在管道系統(tǒng)的布局上，又是
3不可缺少的一個(gè)重要連接單元。目前對(duì)于三通管的生產(chǎn)，主流生產(chǎn)廠家，均采用注塑工藝。其工藝復(fù)雜繁瑣，生產(chǎn)效率低下。同時(shí)面臨著能耗成本居高不下。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低成本、生產(chǎn)量大的焊接型聚乙烯類大口徑、大跨度三通管及其專用生產(chǎn)工具。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為焊接型聚乙烯類大口徑、大跨度三通管，包括主管所述主管側(cè)壁開有通孔，還包括連接于主管側(cè)壁通孔位置的旁路支管；所述主管與旁路支管為無縫連接。所述主管與旁路支管的連接為熱熔焊接。所述旁路支管的口徑大小 < 主管的口徑大小的百分之五十。所述旁路支管的軸線與主管的軸線互相垂直。用于上述焊接聚乙烯類大口徑、大跨度三通管的專用生產(chǎn)工具，包括支撐架，所述支撐架主要由連接于主管的管扣件、以及分別連接于管扣件兩端的兩個(gè)支柱、以及連接兩個(gè)支柱的橫板構(gòu)成，所述橫板連接有頂柱，所述頂柱貫穿于橫板。所述專用生產(chǎn)工具，還包括連接于主管側(cè)壁通孔位置的鞍形件。所述鞍形件與主管的接觸寬度為W，且W彡12mm。所述的專用生產(chǎn)工具，還包括加熱工具。所述鞍形件與主管的接觸面的半徑為R，且R的取值大小與加熱工具相匹配。所述鞍形件的直徑為d，且d彡沈讓。所述三通管為三通異徑管件。上述三通管是由一個(gè)大口徑的主管和焊接在主管上的旁路支管構(gòu)成，上述三通管的制作采用熱熔焊接技術(shù)，其流程為先取大口徑的主管，在主管預(yù)定位置設(shè)定通孔。再使用支撐架，使得支撐架能固定在主管上。然后取一個(gè)口徑為主管口徑一半的旁路支管，將旁路支管連接在支撐架的頂柱的一端，然后取鞍形件和加熱工具，取加熱工具對(duì)鞍形件加熱， 鞍形件貼合在主管外壁，使得主管受熱，直到使得主管受熱達(dá)到高彈態(tài)。最后在外力的作用下，使得旁路支管與主管無縫焊接在一起。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于三通管采用熱熔焊接生產(chǎn)，其生產(chǎn)效率高。省去了投入大容量的注塑機(jī)及模具費(fèi)用，節(jié)省成本就一個(gè)系列而言在500萬以上。適用于大口徑、大跨度
的三通管。

圖1為本實(shí)用新型三通管焊接裝置示意圖。圖2為本實(shí)用新型鞍形件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型三通管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號(hào)分別表示為1、主管；2、旁路支管；3、支撐架；4、加熱工具；8、支柱；7、橫板；6、頂柱；5、鞍形件；9、管扣件。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例一如圖1、2、3所示，焊接型聚乙烯類大口徑、大跨度三通管，包括主管1所述主管1 側(cè)壁開有通孔，還包括連接于主管1側(cè)壁通孔位置的旁路支管2 ；所述主管1與旁路支管2 為無縫連接。主管1與旁路支管2的連接為熱熔焊接。旁路支管2的口徑大小<主管1的口徑大小的百分之五十。旁路支管2的軸線與主管1的軸線互相垂直。所述三通管為三通異徑管件。用于上述焊接聚乙烯類大口徑、大跨度三通管的專用生產(chǎn)工具，包括支撐架3，所述支撐架3主要由連接于主管1的管扣件9、以及分別連接于管扣件9兩端的兩個(gè)支柱8、 以及連接兩個(gè)支柱8的橫板7構(gòu)成，所述橫板7連接有頂柱6，所述頂柱6貫穿于橫板7。專用生產(chǎn)工具，還包括連接于主管1側(cè)壁通孔位置的鞍形件5。鞍形件5與主管1的接觸寬度為W，且W彡12mm。所述的專用生產(chǎn)工具，還包括加熱工具4。鞍形件5與主管1的接觸面的半徑為R，且R的取值大小與加熱工具4相匹配。 鞍形件5的直徑為d，且d彡洸匪。如圖1所示，本實(shí)用新型三通管的制作，首先如圖1所示，先架設(shè)支撐架3，采用加熱工具4對(duì)鞍形件5進(jìn)行加熱，致使主管1受熱，但溫度和時(shí)間達(dá)到一定值以后，使用頂柱 6對(duì)旁路支管2進(jìn)行加壓施力，直到主管冷卻。后完成熱熔成型。熱熔原理由于聚乙烯是具有非極性的長鏈分子結(jié)構(gòu)，這些長鏈分子總是互相貫穿，彼此重疊或纏結(jié)在一起，形成無規(guī)則的線團(tuán)結(jié)構(gòu)。長鏈分子間存在著強(qiáng)大的吸引力，從而使聚乙烯表現(xiàn)出良好的力學(xué)特性。聚乙烯隨溫度變化表現(xiàn)出許多不同的性能和行為，按照其行為表現(xiàn)，一般把它分成三種狀態(tài)結(jié)晶態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)。處于結(jié)晶溫度以下，聚乙烯分子鏈和鏈段被凍結(jié)，分子失去活動(dòng)能力，在外力作用下，只能產(chǎn)生瞬時(shí)的彈性變形，外力消除后會(huì)恢復(fù)原狀。隨著溫度的增加，聚乙烯處于高彈態(tài)時(shí)，分子支鏈開始具有活動(dòng)能力，但整個(gè)分子鏈仍不能運(yùn)動(dòng)，在外力的作用下，能產(chǎn)生較大的變形，外力解除后，仍能緩慢恢復(fù)原狀，這一階段的形變具有彈塑性特點(diǎn)，當(dāng)聚乙烯的溫度逐漸接近粘流態(tài)時(shí)，大分子鏈的運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng)，其分子間的距離進(jìn)一步增大，在外力作用下能發(fā)生整個(gè)分子的位移而出現(xiàn)流動(dòng)。在外力作用下，整個(gè)分子鏈間相互滑動(dòng)而產(chǎn)生變形，稱為塑性形變，在這一階段聚乙烯的長鏈分子隨溫度升高，分子鏈段和整個(gè)分子運(yùn)動(dòng)增加的過程，通過分子鏈滑移和解纏作用而能逐步恢復(fù)無規(guī)則繞團(tuán)形態(tài)，這一過程稱為松馳作用。這種形變是不可逆的，溫度降低后去掉外力，長鏈分子間依然可以保持這種重組的狀態(tài)。本實(shí)用新型的三通管，采用的聚乙烯管材熱熔焊接正是在這種粘流態(tài)下進(jìn)行的，這是聚乙烯熱熔焊接可靠的保證。當(dāng)溫度繼續(xù)升高接近粘流態(tài)上限溫度時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步加劇，引起聚乙烯分子的分解而破壞其性能。
5[0046]可見熱熔接的溫度范圍是較窄的，所以，一般推薦的聚乙烯管材PE80專用料熱熔接溫度為200°C、PE100專用料熱熔接溫度為200°C (環(huán)境溫度20°C時(shí))。熱熔連接界面即鞍形件5與主管1的接觸面，從熱熔連接界面的加熱表面端到連接的常溫端是一個(gè)溫度漸變過程，分子的活性差別很大。在熱熔連接時(shí)，外力是人為施加的，施力過小界面間長鏈分子未能充分變形而重新重疊也不能通過流動(dòng)擴(kuò)散形成有效的分子纏結(jié)；相反，對(duì)接力過大，熔融的融質(zhì)都被擠出連接界面，使界面間低于熔接溫度的物料暴露于連結(jié)處，形成假焊，將引起接口質(zhì)量嚴(yán)重下降。所以整個(gè)熱熔連接的過程是聚乙烯的溫度和作用于熔接端的壓力隨時(shí)間變化的過程，是溫度、時(shí)間、壓力三要素的合理組合。所以說對(duì)接、承插、鞍形三種熱熔連接方法的技術(shù)關(guān)鍵是必須在連接過程中在連接界面處建立起分子連接的條件，形成可靠的連接。如上所示便可較好實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
權(quán)利要求1.焊接型聚乙烯類大口徑、大跨度三通管，其特征在于包括主管(1)所述主管(1)側(cè)壁開有通孔，還包括連接于主管(1)側(cè)壁通孔位置的旁路支管(2)；所述主管(1)與旁路支管(2)為無縫連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接型聚乙烯類大口徑、大跨度三通管，其特征在于所述主管(1)與旁路支管(2)的連接為熱熔焊接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接型聚乙烯類大口徑、大跨度三通管，其特征在于所述旁路支管(2)的口徑大小 < 主管(1)的口徑大小的百分之五十。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接型聚乙烯類大口徑、大跨度三通管，其特征在于所述旁路支管(2)的軸線與主管(1)的軸線互相垂直。
5.用于上述焊接聚乙烯類大口徑、大跨度三通管的專用生產(chǎn)工具，其特征在于包括支撐架(3)，所述支撐架(3)主要由連接于主管(1)的管扣件(9)、以及分別連接于管扣件 (9 )兩端的兩個(gè)支柱(8 )、以及連接兩個(gè)支柱(8 )的橫板(7 )構(gòu)成，所述橫板(7 )連接有頂柱 (6)，所述頂柱(6)貫穿于橫板(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的專用生產(chǎn)工具，其特征在于還包括連接于主管(1)側(cè)壁通孔位置的鞍形件(5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的專用生產(chǎn)工具，其特征在于所述鞍形件(5)與主管(1)的接觸寬度為W，且W彡12_。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的專用生產(chǎn)工具，其特征在于還包括加熱工具(4)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的專用生產(chǎn)工具，其特征在于所述鞍形件(5)與主管(1)的接觸面的半徑為R，且R的取值大小與加熱工具(4)相匹配。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9中任意一項(xiàng)所述的專用生產(chǎn)工具，其特征在于所述鞍形件 (5)的直徑為d，且d彡洸_。
專利摘要本實(shí)用新型公開了焊接型聚乙烯類大口徑、大跨度三通管及其專用生產(chǎn)工具。焊接型聚乙烯類大口徑、大跨度三通管，包括主管所述主管側(cè)壁開有通孔，還包括連接于主管側(cè)壁通孔位置的旁路支管；所述主管與旁路支管為無縫連接。用于上述焊接聚乙烯類大口徑、大跨度三通管的專用生產(chǎn)工具，包括支撐架，還包括鞍形件和加熱工具。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于三通管采用熱熔焊接生產(chǎn)，其生產(chǎn)效率高。省去了投入大容量的注塑機(jī)及模具費(fèi)用，節(jié)省成本就一個(gè)系列而言在500萬以上。適用于大口徑、大跨度的三通管。
文檔編號(hào)F16L41/02GK202188254SQ201120305340
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者孟錢軍, 王成軍, 陳建, 陳黎慕 申請(qǐng)人:四川普拉恩管業(yè)有限公司