專利名稱：用于焊接管端部分的焊接裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱塑性管件的連接。本發(fā)明特別涉及一種用于成對的管端部分的無焊縫焊接方法。該方法特別適用于焊接可熔化的和可處理的含氟聚合物(諸如perfluoroalkoxy(簡稱PFA))。
各種用于將熱塑性管件的端部焊接在一起的方法已為人們所知，例如見由Oscar提出的美國專利No.4,929,293，在這篇文獻中，在需要連接的管端部分之間放置一個紅外加熱片并使所述紅外加熱片面對著需要連接的管端部分。取下所述紅外加熱片，然后將所述管端部分接合在一起，從而形成了一個焊接件。雖然這種工藝對于可熔化的和可處理的含氟聚合物而言可以提供一種非常完整的焊接，但是這樣一個焊接方法會在被連接的管端部分的內(nèi)表面和/或外表面上留下一個焊縫或出現(xiàn)變形。
在許多應用中，在被連接的管中(特別是在內(nèi)表面上)存在變形是難以接受的。在食品加工和制藥工業(yè)中所用的衛(wèi)生系統(tǒng)中，根據(jù)U.S.Code of Regulation，7 C.F.R.§58.128標準，要求管非常光滑，使流體以層流方式流動并不能出現(xiàn)阻擋特定物質(zhì)流動的斷流。
通常，在衛(wèi)生系統(tǒng)中使用不銹鋼管。但是，由于不銹鋼管存在易腐蝕、成本較高以及其它問題，因此目前在這樣的系統(tǒng)中已經(jīng)使用塑料管。
人們已經(jīng)開始開發(fā)用于焊接熱塑性管件且無內(nèi)部焊縫的焊接裝置。例如見由Dupont等人提出的美國專利No.5,484,506和由Hilpert提出的美國專利No.5,037,500，在這兩篇文獻中使用了徑向可擴展的內(nèi)部芯棒，使所述芯棒與需要連接的管端部分的內(nèi)表面接合，然后使所述芯棒徑向收縮并將其從所述管中取出。這種可取出的芯棒存在的一個難點是需要一個貫穿所述管的一個端部的供給管線。在需要連接較長的管或者需要連接閥或其它裝置的情況下，不可能具有足夠的用于取出所述芯棒的出口。人們采用易碎的內(nèi)部芯棒做了許多嘗試，見由Wilkenson提出的美國專利No.2,963,394。但是，這些類型的裝置具有難以接受的殘留物并且當這些裝置破碎以便于取出時可能會損壞管的內(nèi)表面。
另外，這些焊接方法僅僅能夠利用導熱對所述管端部分進行加熱。在這樣的加熱裝置中，難以使熱量集中在所述管端部分的接合面處。另外，僅利用導熱方式進行加熱會在所述焊接裝置中產(chǎn)生大量的熱，而這些熱量必須被散失，這些熱量還延長了將所述焊接裝置從被連接的管中取出以進行下一次焊接所用的時間。這樣將延長焊接周期。
本發(fā)明提供一種用于連接第一部件和第二部件的裝置，該裝置使用了一個能夠基本上透過紅外輻射的套，所述套圍繞所述部件中的相互抵靠的管端部分的外表面和一個位于所述管端部分內(nèi)部的芯棒延伸。一個紅外加熱器提供透過所述套的輻射的熱量以使所述相互抵靠的管端部分熔化并將所述相互抵靠的管端部分連接在一起。所述相互抵靠的管端部分可相對于所述紅外加熱器產(chǎn)生轉(zhuǎn)動以使需要連接的管端部分均勻地熔化和接合。所述裝置可設計成便攜式，這種便攜式焊接裝置具有一個可分開的焊接頭，所述焊接頭通過一個電纜與一個控制裝置相連，所述電纜中含有用于連接所述加熱裝置的電力線、用于連接所述焊接頭中熱電偶的傳感器連接線以及一個用于使所述焊接頭冷卻的冷卻介質(zhì)供給管線。這樣，可在所述單獨的控制裝置中設置一個遠離所述焊接頭的獨立空氣壓縮機或流體泵以加快所述焊接頭的冷卻且縮短焊接周期。所述裝置也可設計成臺式。無論哪一種形式的焊接裝置都可用于直管之間的連接或管接頭與管之間的連接或盤管與其它形式的管或管接頭的連接。
所述裝置可為所述相互抵靠的管端部分提供軸向壓力。本發(fā)明的一個方面包括壓緊裝置，所述壓緊裝置包括一個貫穿所述相互抵靠的管端部分的桿，所述桿具有兩個接合部分，其中一個接合部分與每一個部件接合并為所述部件提供一個軸向壓力。這樣有助于所述部件的轉(zhuǎn)動，從而使所述紅外輻射源的加熱均勻。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是所述透明套能夠使輻射能聚束在所述相互抵靠的管端部分處以在所述熱塑性材料熔化程度最小的情況下完成焊接。另外，輻射熱能的聚束可使焊接頭的加熱最小化，從而縮短焊接周期。凹面鏡或凹透鏡能夠使所述紅外輻射聚束以達到最佳焊接效果。
在本發(fā)明的其它實施例中，與所述管的外表面接合的套可由各種石英材料、玻璃材料、陶瓷材料或甚至藍寶石制成。這些非金屬材料具有與常規(guī)的金屬套不同的性能，例如在焊接后可加快冷卻時間。
所述透明套可在縱向上分開以便插入和取出所述管端部分或者是一個整體結(jié)構(gòu)件，可在所述管端部分相互抵靠之前將所述完整的套安裝到所述兩個管端部分上。在焊接后，如果所述部件外徑允許的話，可使所述套滑出或者使所述套破碎并將其取出，或者使其留在所連接的部件中。
可以已知的可徑向擴展的方式設計所述芯棒，例如見由BrunoHilpert提出的美國專利No.5,037,500，所述芯棒總體是剛性的且可由不能擴展的聚四氟乙烯(PTFE)或其它惰性材料制成，在本發(fā)明的一個方面中，所述芯棒是由一種可溶解的材料(諸如氯化鈉)制成。可將一種流體(諸如水)加入到所述管端部分的內(nèi)部中以便在焊接后使所述芯棒溶解并將其去除。
所述可溶解的芯棒可是部分溶解或完全溶解的。加入添加的不能溶解的部件或物質(zhì)可以改變所述芯棒的導熱性(諸如輻射吸收和輻射反射性能)。添加物質(zhì)可包括固態(tài)金屬、陶瓷、塑料部件或諸如碳的材料。在很大程度上，所述芯棒可被所述紅外輻射加熱并且以導熱方式對待連接的所述管端部分進行進一步加熱。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是所述芯棒可被溶解成一種溶液，這樣就可在一種特殊的裝置中將其去除，所述特殊的裝置不能用于一種機械膨脹芯棒。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是所述可溶解的芯棒是可安全食用的并且在所述衛(wèi)生系統(tǒng)中不會產(chǎn)生難以接受的雜質(zhì)。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是利用輻射能比利用導熱方式進行加熱更有效。可以利用透鏡使所述紅外輻射聚束或利用鏡面反射所述紅外輻射和/或使所述紅外輻射聚束。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是利用輻射熱可使焊接頭的重量更輕且使焊接頭結(jié)構(gòu)更加緊湊，從而有助于將所述裝置設計成非臺式的便攜式結(jié)構(gòu)。特別在便攜式結(jié)構(gòu)中，焊接頭的重量較輕以有利于便攜式的特點。另外，焊接頭的重量較輕可使冷卻更快和更有效。


圖1是設計成一種便攜式焊接裝置的本發(fā)明一個實施例的透視圖。
圖2是本發(fā)明的一種臺式焊接裝置的一個側(cè)視圖。
圖3是本發(fā)明所述的一個焊接頭的截面圖。
圖4是一種便攜式焊接裝置的焊接頭的透視圖。
圖5是圖4中所示的便攜式焊接頭的一個端視圖。
圖6是沿圖5中的6-6線所得到的表示所述便攜式焊接焊接頭裝置的一個截面圖。
圖7是表示一個用于如圖4、圖5和圖6中所示裝置中的陶瓷焊接頭襯套的透視圖。
圖8是一個半套的端視圖。
圖9是圖8中所示半套的一個頂視圖。
圖10是表示所述控制裝置的各個部件的一個框圖。
圖11是表示帶有襯套的一個可溶解芯棒的側(cè)視圖。
圖12是表示本發(fā)明一個實施例的操作的視圖。
圖13是表示本發(fā)明一個實施例的操作的視圖。
圖14是表示本發(fā)明一個實施例的操作的視圖。
圖15是表示本發(fā)明一個實施例的操作的視圖。
圖16是表示本發(fā)明一個實施例的操作的視圖。
圖17是表示本發(fā)明一個實施例的操作的視圖。
圖18是表示本發(fā)明一個實施例的操作的視圖。
圖19是表示本發(fā)明的一種臺式焊接裝置的實施例的透視圖。
圖20是表示圖19所示的實施例的一個截面圖。
圖21是表示本發(fā)明另一個實施例的透視圖。
圖22是表示圖21所示的實施例的一個截面圖。
圖23是表示本發(fā)明的一個桿式組件的透視圖，該圖中具有一段管、一個衛(wèi)生設備的管接頭和一個位于所示桿式組件上的套。
圖24是表示圖23所示的桿式組件的一個截面圖。
圖25是表示本發(fā)明一個實施例的截面圖，其中在所示管端部分處使用了一個透鏡。
圖26是表示本發(fā)明一個實施例的截面圖，其中在所示管端部分處使用了一個透鏡。
圖27是表示本發(fā)明一個實施例的截面圖。
圖28是沿圖22中的28-28線所得到的一個截面圖。
圖29是與圖28相似的一個截面圖，其中具有一個驅(qū)動輪以使所述紅外加熱源轉(zhuǎn)動。
圖1示出了一種便攜式熱塑管焊接裝置，該裝置用附圖標記20表示。所述便攜式焊接裝置主要包括一個手持焊接頭22、一個控制裝置24和一個連接電纜26。圖2示出了一種臺式熱塑管焊接裝置，該裝置用附圖標記30表示。所述臺式焊接裝置30具有一個底部32，所述底部32中可放置所述控制裝置。這種臺式焊接裝置適用于尺寸較大的管并且無需在距離較遠的位置處進行焊接。圖2中的臺式焊接裝置示出了一對管端部分38、40，所述管端部分38、40需要被焊接在一起。所述管端部分可以是一段管道的一部分或者是待連接設備的一個管接頭、變徑接頭、閥或其它部件的一部分。便攜式焊接裝置20和臺式焊接裝置30這兩種裝置都采用了一個外部管套，所述外部管套包圍所述管端部分的外圓周表面44。這兩種裝置都具有可分離的部分48和50，所述可分離的部分48和50能夠與所述焊接頭的接收部分52相接觸。可利用一個鉸鏈使所述可分離的部分48和50能夠適當?shù)丿B合在一起或者所述可分離的部分48和50相互之間是可拆卸的。一個固定裝置60(諸如圖1中所示的彈簧鍵)可用于將所述可分離的部分48和50固定在一起。
參見圖2，所述臺式焊接裝置30具有由所述焊接頭70支承的半套64、66，利用支承件72使所述焊接頭70與所述裝置的底部相連，所述焊接頭70還相對于連接在所述裝置底部的支承件80、82由輔助支承件76、78支承。
需要連接的管36距離所述焊接頭較遠的部分被支承件83、84支承。這些支承件包括管式夾持元件86、88，所述管式夾持元件86、88在所述管部36的外表面44周圍延伸并利用可調(diào)整的螺釘90夾持到所述管部36的外表面44。利用搖把94可相對于在所述底部32上的管端部分軸向調(diào)節(jié)所述支承件96、98。所述支承件83、84中只有所述夾持元件86、88能夠夾持所述管部36并利用一個諸如盤簧的偏壓裝置102為所述管端部分38、40提供一個軸向壓力。
圖3是一個焊接頭的截面圖，所示焊接頭與用于圖2中所示臺式焊接裝置中的焊接頭類似。所述焊接頭包括一對可分離的焊接頭殼體部分110、112，所述焊接頭殼體部分110、112延伸在所述管端部分38、40的周圍。所述焊接頭殼體部分可由鋁或其它合適的材料制成。在圖3所示的結(jié)構(gòu)中，采用了一個管端部分接合套，所述管端部分接合套包括一對石英半套116，圖8和圖9中專門示出了所述石英半套116的結(jié)構(gòu)。
參見圖3，所述焊接頭70包括冷卻通道或開口122，在完成一個焊接過程以后，一種諸如空氣的冷卻介質(zhì)可在所述冷卻通道或開口122中循環(huán)。如圖3中所示的殼體部分110、112都具有一個內(nèi)殼部分126和一個外殼部分128，利用螺釘130或其它合適的裝置將所述內(nèi)殼部分126和外殼部分128固定在一起。所述殼體部分都具有一個中間部分，在一個優(yōu)選實施例中，所述中間部分是一種可加工的陶瓷材料，所述冷卻開口122形成在其中。所述中間部分還支承一個紅外加熱元件136，在圖3中所述紅外加熱元件136表示為插入在所述中間部分的槽138中的一個帶。所述槽138可在所述加熱元件和所述套之間提供一個空氣間隙并且可將紅外輻射熱從所述加熱元件136導向所述管端部分。所述輻射熱貫穿包圍所述管端部分的石英套，所述輻射熱量取決于石英材料。
所述管端部分都具有一個端面142、144，所述端面142、144相互抵靠并且所述管端部分將在所述端面相互抵靠的位置處被連接。在所述管端部分內(nèi)放置一個由一種可溶性安全食用材料(諸如氯化鈉和氯化鉀)制成的芯棒150。所述芯棒150與所述管端部分的內(nèi)表面154接合并形成一個10微米或更好的光潔度。所述芯棒的理想成分是將50％的氯化鉀和50％氯化鈉在一起壓制而形成的混合物。
所述芯棒150具有一個軸向貫通所述芯棒的孔160。具有上述成分的芯棒在900°F以上的溫度下是穩(wěn)定的，但是其可溶于水，這樣在焊接后可將所述芯棒去除。
圖11中示出了所述可溶性芯棒150的另一個實施例。在該實施例中，所述芯棒中具有能夠影響所述芯棒換熱性能的元件161。這樣的鑲嵌件可以是金屬材料或其它材料。如圖所示，所述鑲嵌件被埋置在所述管端部分將要抵靠的位置處。因此，這樣的鑲嵌件可通過反射紅外輻射和傳導的方式對所述端面提供輔助加熱。所述鑲嵌件通常被分割成段以便當所述芯棒溶解時易于去除。另外，應該注意的是，所述可溶性芯棒150還適用于常規(guī)的金屬套焊接裝置。
所述殼體部分110、112還具有用于支承O型半環(huán)168的O型環(huán)溝槽166，從而將所述管端部分固定在所述焊接頭內(nèi)。所述焊接頭的支承部分72包括一個冷卻介質(zhì)軟管172，所述冷卻介質(zhì)軟管172可將一種諸如空氣的介質(zhì)輸入到所述焊接頭中，所述介質(zhì)能夠經(jīng)過所述冷卻通道122從出口174排出。在所述支承件72內(nèi)還具有一個與所述紅外加熱元件136相連的電力線176和一個傳感器連接線178，所述傳感器連接線178與一個熱電偶180相連以監(jiān)測所述焊接頭中需要監(jiān)測位置的溫度。
圖4、圖5、圖6和圖7中示出了所述便攜式焊接頭的各個部件。所述便攜式焊接頭通常具有可分離的部分48、50，所述可分離的部分48、50在樞軸56處相連并可用彈簧鍵固定所述可分離的部分48、50。一個手持部分186與位置靠下的分離部分50相連，所述手持部分186具有一個孔188，所述連接電纜(圖中未示出)穿過所述孔188，所述連接電纜延伸到所述焊接頭中相應的元件。
參見圖4，該圖中沒有包括半套和紅外加熱元件，因此露出了由可加工陶瓷材料制成的中間部分190、192。所述中間部分190、192能夠支承所述紅外加熱元件并且還可提供所需傳感器的位置196和冷卻通道198。圖4中還示出了用于使所述管端部分接合的O型半環(huán)202、204。
圖6和圖7詳細地示出了一個中間部分192。圖6示出了安裝在所述中間部分190、192上的紅外加熱元件136。需要說明的是，所述紅外加熱元件136與石英半套116是分開的。在圖4、圖5、圖6和圖7中沒有示出用于所述加熱元件的連接線。
圖8和圖9中示出了所述套116。所述套可以是一種適合的石英(諸如GE# 214石英)。需要說明的是，用于替換石英的材料包括藍寶石和陶瓷材料、玻璃以及其它耐高溫的剛性透明材料，特別是諸如Pyrex的強化玻璃(Pyrex是Corning Corporation首先使用的一個商標)。使用透明度小于GE# 214石英的非金屬套能夠使所述套被加熱并且為所述管端部分提供輔助的導熱。由于基本上能夠透過紅外輻射的材料的熱容通常低于常規(guī)不銹鋼材料的熱容，因此在焊接完成后，這些材料的溫度能夠快速冷卻下來。
圖10是表示所述控制裝置24的一個示意性框圖，其中示出了所述控制裝置24中的主要部件。所述控制裝置具有一個控制處理器210，利用一個輸入/輸出部分214使所述控制處理器210與所述焊接頭70中的傳感器相連，所述控制處理器210還可接收來自一個鍵盤或其它數(shù)據(jù)輸入源部分218的指令并可通過顯示部分220顯示數(shù)據(jù)或信息。所述控制裝置24還包括一個電源部分224，所述電源部分224能夠為焊接頭中的加熱元件提供電力。另外，一個冷卻劑供給部分228(諸如一個風扇)能夠?qū)⒗鋮s介質(zhì)(諸如加壓空氣或一種液體冷卻劑)提供給所述焊接頭。用于將所述控制裝置24和焊接頭22連接在一起的所述電纜26可使用一個合適的連接器230。所述控制處理器可包括可編程的部件以提供和設定具有特定尺寸和類型的管所用的焊接周期參數(shù)以及記錄與焊接工人和檢驗員相關(guān)的數(shù)據(jù)和焊接參數(shù)。所述控制處理器還可監(jiān)測和控制傳感器以及焊接頭和控制裝置中的功能元件。這些功能元件包括控制裝置顯示部分、焊接頭溫度傳感器、用于檢測焊接頭閉合和鎖定的傳感器、在焊接頭處的電子鎖定機構(gòu)以及在焊接頭處的加熱元件，但是這些功能元件并不僅限于上述部件。當所述焊接頭已經(jīng)冷卻時，所述控制裝置可通過所述控制處理器在所述控制裝置處或焊接頭處提供可視顯示或聲音顯示以使所述焊接頭與所述被焊接的管端部分分離。另外，所述控制裝置對焊接頭在所述管上的電子鎖定進行控制，從而在所述焊接頭達到合適的溫度之前所述焊接頭與被焊的管不會分開。
現(xiàn)將參照圖12-18描述本發(fā)明的操作過程。圖12中示出了一種常規(guī)的機械擴管裝置(由Rigid，400 Clark Street，Elyria，OH制造的S型號的No.15071擴管裝置)，該擴管裝置由附圖標記260表示，如果需要的話，這種擴管裝置可用于圖12中所示的管端部分38、40上并在直徑方向上擴張所述管端表面142、144以便插入一個如圖13中所示的芯棒150。所述需要連接的管端部分38、40軸向?qū)χ胁⑺鲂景?50插入其中，從而如圖14中所示，使所述管端表面144、142相互抵靠在一起。由于所述管端部分通常會在幾秒鐘之后收縮，因此必須在管端部分被擴張以后迅速插入所述芯棒。將光滑的半套64、66置于所述管端部分的外圓周表面44上并如圖15中所示將所述半套64、66固定在所述管端部分的外圓周表面44上以形成一個管套組件270。如圖16中所示，接著將所述焊接頭22置于所述半套64、66上并使之與所述半套64、66接合。利用所述控制裝置啟動所述焊接組件的加熱器元件以將熱量提供給所述管端部分的接合處232。在足夠的溫度下提供熱量并持續(xù)足夠長的時間以完成焊接。沿箭頭242、246所示方向提供的軸向壓力有利于焊接。重要的是，所述接合處的加熱應該僅限于完成焊接，這樣會使焊接周期達到最小并且使所述管端部分的過度熔融最小化。在被焊的管完全冷卻之前，特別是如果所述管套組件270如圖17所示仍留在所述被焊接的管上，那么可使焊接頭與所述被焊接的管分開。使用可分離的管套可有助于縮短焊接周期。當所述被焊接的管充分冷卻后，將所述管套與所述被焊接的管分開。
如圖18中所示，接著使由箭頭250所示的流體流到所述被焊接的管端部分中以使所述芯棒150溶解并將使所述溶解后的芯棒150流出。無論使用一種可擴張的芯棒或一種不可擴張的芯棒，都可在這時將其去除。
雖然本發(fā)明總體適用于焊接熱塑性材料，但是上述所披露的裝置和方法特別適用于諸如由PFA材料制成的管。
圖19和20示出了本發(fā)明的另一個實施例。該實施例是一種臺式焊接裝置，它主要包括一個支承件302、一個驅(qū)動馬達303、一個焊接頭304、一個具有第一軸承310的第一管座308、一個具有第二軸承316的第二管座314以及一個具有第三軸承322的第三管座320。每一個所述管座都具有一個下半部323和一個可分離的上半部324以便將管插入其中。一個第一部件326接合在所述管座308、316、320內(nèi)，所述第一部件326為一段管，所述第一部件326固定在所述第一管座和第三管座中并與所述第一管座和第三管座以可轉(zhuǎn)動的方式接合。一個第二部件330具有第二管端部分332，所述第二部件330為一個衛(wèi)生設備的管接頭。所述第一部件326具有第一管端部分329。所述第一管端部分和第二管端部分在接合點334處相接觸。所述第二部件330通過適配器338和一個密封墊340與所述第二管座和第二軸承相連，所述適配器338為一個驅(qū)動軸套。所述驅(qū)動軸套338可在所述第二軸承316中轉(zhuǎn)動。所述驅(qū)動軸套338與一個驅(qū)動軸環(huán)344接合。一個桿式組件348貫穿所述第一部件和第二部件，所述桿式組件348包括一個驅(qū)動軸部分350，所述驅(qū)動軸部分350與所述驅(qū)動馬達303相連。所述桿式組件具有一個第一接合部分354，所述第一接合部分354包括一個端部356、一個彈簧358以及一個彈簧螺母360，所述彈簧螺母360與所述桿364的一個螺紋部分362以螺紋方式接合。一個密封墊366位于所述端部368和第一部件326之間。所述桿式組件還包括球形中心元件370，所述球形中心元件370可由一種剛性塑料制成。這些球形中心元件370可防止所述桿擦傷或刮傷所述第一部件326的光滑內(nèi)表面372。
所述焊接頭304包括一個下半部374和一個上半部376，所述下半部374和上半部376在樞軸378處轉(zhuǎn)動連接。一個鏡面反射器382基本上包圍一個鎳鎘絲384的三個側(cè)面，所述鎳鎘絲384是紅外輻射源385。罩388能夠容納和聚集由所述加熱元件384所產(chǎn)生的紅外輻射能。
當馬達303轉(zhuǎn)動時，所述桿式組件348通過所述聯(lián)接裝置390也隨著馬達303的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，所述桿364通過銷釘345與所述驅(qū)動軸環(huán)344相聯(lián)接，從而使所述連接裝置338和第二部件330轉(zhuǎn)動。所述桿364貫穿所述第一接合部分354并與其接合。通過擰緊所述彈簧螺母360可以將軸向壓力施加到所述第一部件和第二部件上。這種實施例對于焊接管徑為3/4英寸至2英寸的PFA管和管接頭是最理想的。
一個驅(qū)動襯套392支承一個芯棒394并延伸到所述驅(qū)動軸套338以與所述驅(qū)動軸套338接合。因此，所述芯棒與所述第一管端部分和第二管端部分的內(nèi)表面接合在一起。相對于所述管端部分與所述芯棒相對的是一段透明筒形套396。這樣一個套可由諸如Pyrex的強化玻璃、石英或其它剛性的并基本上能透過紅外輻射的材料制成。
在圖19和圖20所示的實施例中，所述桿式組件為所述相抵靠的第一管端部分329和第二管端部分332提供了所需的軸向壓力，所述第一管端部分329和第二管端部分332被限定在所述芯棒394和外套396之間的環(huán)狀空間內(nèi)。所述桿式組件還能使所述第一部件和第二部件以及相應的抵靠在一起的管端部分轉(zhuǎn)動，從而使由所述鎳鎘絲384產(chǎn)生的紅外熱均勻地分配在所述管端部分接合處。當所述焊接頭處于閉合位置時，上部的鏡面反射器和加熱器元件384位于圖中虛線384.1所示位置。這種布置使上部加熱器元件384.1和下部加熱器元件384.2之間存在一個間隙，從而在一個間隙397處形成一個視窗，操作者在所述部件加熱和轉(zhuǎn)動過程中可透過所述視窗觀察焊接接合處和焊接情況。如果需要的話，可利用常規(guī)的馬達速度控制裝置控制所述馬達303的速度。
可利用彈簧螺母360控制所述軸向壓力?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，對于1/2″(英寸)至1″的PFA管，所述彈簧的軸向壓力的理想范圍為20ft-lbs(英尺-磅)至24ft-lbs。而對于1-1/2″和2″的PFA管，適合的彈簧壓力為54ft-lbs。所述彈簧可利用軸向變形提高軸向壓力。在焊接PFA管端部的過程中，當所述部件被加熱并熔化了千分之幾英寸時，所述部件會延長。在所述部件的延長過程中，當軸向壓力增加10％或10％以上時，可以達到比較好的焊接效果。
圖19和圖20所示的實施例最適用于管段與管接頭之間的焊接或管段與帶有管接頭的部件之間的焊接。如圖中所示，在該實施例中，所述第一部件和第二部件的端部與用于提供軸向壓力的所述管端部分相對。在一個較長的管或尺寸較小的管中，如果所述管的剛性不足以支承所述軸向壓力而沒有出現(xiàn)較大的變形，可以采用下面將要描述的另外一種結(jié)構(gòu)。利用圖19和圖20所示的裝置在一個PFA管與一個PFA衛(wèi)生設備管接頭之間進行焊接的一種適合的工序如下1.利用不起毛的擦洗布和異丙醇清洗所述管接頭的外表面、內(nèi)表面和接合面，然后用潔凈和干燥的壓縮空氣吹除所述外表面、內(nèi)表面和接合面上的殘余物。
2.將所述已清潔的管接頭推至所述PTFE驅(qū)動軸套338中，確保將密封墊置于所述管接頭和軸套之間。
3.用乙醇清洗PTFE芯棒并用空氣吹除PTFE芯棒上的殘余物，檢查芯棒是否破損和有缺陷。
4.將PTFE芯棒安裝到所述管接頭中直至其底部接觸到PTFE驅(qū)動軸套上。
5.推動不銹鋼驅(qū)動襯套并使之穿過PTFE芯棒和驅(qū)動軸套，直至球式制動銷卡扣入驅(qū)動襯套中的溝槽中。
6.小心地將清潔的Pyrex套引導到管接頭的上方直至其底部接觸到管接頭的臺肩部。
7.利用空氣徹底地吹除管接頭和桿式組件上的污垢。
8.將管接頭/軸套組件置于焊接裝置右側(cè)的第二管座中的溝槽內(nèi)。
9.利用擦洗布和乙醇清洗PFA管的外表面、內(nèi)表面和接合面，然后用空氣吹除所述外表面、內(nèi)表面和接合面上的殘余物。
10.將管置于焊接裝置左側(cè)的第一管座和第三管座中并且小心地使管端滑到Pyrex套中，直至管端與管接頭抵靠在一起。
11.將鋁制驅(qū)動軸環(huán)插入到PTFE驅(qū)動軸套背面的孔中，轉(zhuǎn)動驅(qū)動銷孔并使之與不銹鋼驅(qū)動襯套中的孔對中。
12.在管接頭/軸套組件和PFA管上方閉合并鎖緊所有的管座。
13.穿過不銹鋼驅(qū)動襯套慢慢地將一定長度的驅(qū)動桿裝入管的開口端和驅(qū)動馬達中。必須注意的是，避免擦傷PFA管的內(nèi)表面。
14.穿過驅(qū)動軸環(huán)、不銹鋼襯套和驅(qū)動桿安裝驅(qū)動銷。
15.在管端前部安裝密封墊。在桿的螺紋部分上方安裝管端部分并使管端部分進入PFA管的開口端。將彈簧裝入管端部分背面的凹槽中。將彈簧墊圈裝入彈簧的敞開端并在彈簧墊圈上部安裝彈簧螺母。
16.擰緊彈簧螺母直至彈簧墊圈的背面與管端部分的背面平齊。
17.開始使驅(qū)動馬達轉(zhuǎn)動并檢查管接頭和管是否能夠自由地轉(zhuǎn)動。小心地放下焊接頭的下半部并使之定位。
18.根據(jù)產(chǎn)品尺寸將可調(diào)節(jié)的電源設定在合適的電源輸出位置。
19.啟動加熱器直至熔融材料區(qū)域已經(jīng)透過管壁達到所述PTFE芯棒，然后斷開加熱器。
20.在被焊接端部冷卻的同時繼續(xù)轉(zhuǎn)動所述被焊接組件，然后使驅(qū)動馬達停止轉(zhuǎn)動，小心地抬起帶有加熱器的焊接頭上半部并將其移到旁邊。
21.松開彈簧螺母并取下驅(qū)動銷。
22.慢慢地取出桿和鋁制驅(qū)動軸環(huán)。必須注意的是，避免擦傷PFA管的內(nèi)表面。
23.松開所有的管座并取出被焊接管/管接頭組件，將所述組件置于去芯裝置中。
24.當被焊接組件冷卻后，利用適合的機械裝置(例如由De-Sta-Co采用的牌號為No.TC-640的一種推拔卡具)從焊接組件中取下驅(qū)動軸套、芯棒和不銹鋼驅(qū)動襯套組件。
25.檢查PTFE芯棒是否潔凈以及是否被損壞，如果需要的話，可利用異丙醇對其進行清洗并用不起毛的擦洗布重新對其進行擦光，或者換一個新的芯棒。
26.取出Pyrex套并檢查其是否潔凈，如果需要的話，用清潔裝置對其進行清潔和重新擦光。
27.再次檢查焊接組件。
圖21、圖22、圖23和圖24披露了另一個實施例，其中還是由桿式組件348為所述管端部分提供軸向壓力，但是第一接合部分354與所述第一部件的內(nèi)表面372接合。這樣可使作為所述第二部件330的一個管接頭能夠與所示的在自動盤管架411上的盤管410連接。這個特殊的實施例特別適用于1/4″和1/2″的PFA管，這種管子是撓性的，從而使所述PFA管與直徑較大的管相比，其第一接合處更靠近所抵靠的管端部分。這種PFA管可以是非常難于焊接在一起的或不可能焊接在一起的盤管。
圖23和圖24中詳細地示出了能夠與所述第一部件326、第二部件330和套396相聯(lián)接的所述桿式組件348的各個部件。該實施例具有一個第一接合部分354，所述第一接合部分354包括一個橡膠或彈性擴管裝置412、一個用于壓緊所述橡膠擴管裝置的驅(qū)動螺母414、一對鎖緊螺母416和一個止推墊圈418。諸如利用一種適合的工具來接合桿364的端部422(諸如常規(guī)球形螺母)使桿364轉(zhuǎn)動，從而對所述第一接合部分進行調(diào)節(jié)。這樣使所述驅(qū)動螺母414沿著桿364軸向移動，同時所述鎖緊螺母416仍固定在所述桿上，所述驅(qū)動螺母414壓緊所述擴管裝置，使得所述彈性擴管裝置412徑向擴展。
所述桿364貫穿所述芯棒394中的一個孔426和所述第二接合部分432并與所述第二接合部分432接合，所述第二接合部分432包括一個管端部分436和一個驅(qū)動軸套，所述桿364還貫穿一個減震和夾緊密封墊438、一個彈簧442、一個止推墊圈444以及一個具有螺紋孔448的翼形螺母446，所述桿364在一個螺紋部分450處與所述螺紋孔448接合。
在所述擴管裝置412與所述第一部件326的內(nèi)表面接合并且使所述芯棒、套和第二部件330定位后，在所述桿364上安裝所述密封墊438、具有彈簧442的管端部分436、墊圈444以及翼形螺母446。轉(zhuǎn)動所述翼形螺母以壓緊所述彈簧446，所述彈簧446能夠為所述相互抵靠的端部329、332提供一個軸向壓力，所述相互抵靠的端部329、332在徑向上被限定在所述芯棒394和套396之間。所述套的內(nèi)徑比所述管端部分的外徑大千分之幾英寸，從而有助于裝配和適應一種特定管外徑的公差。
仍然參見圖21和圖22，將帶有所述第一部件326和第二部件330的桿式組件裝配到所述第一管座308、第二管座314和第三管座320中并使所述桿式組件在所述第一管座308、第二管座314和第三管座320中轉(zhuǎn)動。所述帶有第一部件326和第二部件330的桿式組件的轉(zhuǎn)動是由一個驅(qū)動聯(lián)接裝置460來完成的，所述驅(qū)動聯(lián)接裝置460包括驅(qū)動桿462，相對于所述驅(qū)動桿462固定的一個板464、一個彈簧468和一個活動聯(lián)接板472，所述活動聯(lián)接板472可在所述驅(qū)動桿462上移動并可偏置移動到所述馬達303中與之聯(lián)接。
參見圖21、圖22、圖23和圖24，利用這種特定實施例進行焊接的步驟如下1.以盤管架的鋁制管479為中心安裝PFA盤管(第一部件)。所述PFA管的端部降至盤管架上的鋁管端部并被卡在所述焊接裝置上的夾具中。利用3個管夾將PFA管固定在盤管架上的鋁管481的端部，所述管夾在所述鋁管481上滑動以使所述管夾的開口交錯排列。
2.利用擦洗布和乙醇清洗PFA管的外表面和內(nèi)表面，然后用空氣吹除所述外表面和內(nèi)表面上的殘余物。
3.用空氣吹除桿式組件上的殘余物并先將橡膠擴管裝置插入到PFA管中。
4.將2個臨時螺母(未示出)擰到所述桿上并鎖緊在所述桿上，然后順時針轉(zhuǎn)動翼形螺母以使在所述PFA管內(nèi)的橡膠件擴張，繼續(xù)轉(zhuǎn)動翼形螺母直至被壓緊和擴張的橡膠件足以夾緊所述PFA管。
5.取下臨時球形螺母。
6.利用不起毛的擦洗布和異丙醇清洗所述管接頭(第二部件)的外表面、內(nèi)表面和接合面，然后用潔凈和干燥的壓縮空氣吹除所述外表面、內(nèi)表面和接合面上的殘余物。
7.將所述已清潔的管接頭推入所述PTFE驅(qū)動軸套中，確保將密封墊置于所述管接頭和軸套之間。
8.用乙醇清洗PTFE芯棒并用空氣吹除PTFE芯棒上的殘余物，檢查芯棒是否破損和有缺陷。
9.將PTFE芯棒安裝到所述管接頭中直至其底部接觸到PTFE驅(qū)動軸套上。
10.小心地將清潔的Pyrex套引導到管接頭和軸套組件的上方，最好用空氣對Pyrex套進行清潔以保持其清潔度。
11.利用空氣徹底地吹除管接頭、軸套組件和PFA管端部上的污垢。
12.穿過所述兩個部件和Pyrex套小心地將桿引導到PFA管的上方。
13.檢查焊接區(qū)域是否有污物，如果存在的話，那么重新進行上述清潔步驟。
14.在安裝一個球形螺母后，將彈簧/墊圈組件安裝到所述軸套組件的背側(cè)。
15.擰上翼形螺母直至彈簧墊圈與所述軸套平齊。
16.將管接頭/軸套組件置于焊接裝置右側(cè)的第二管座中的溝槽內(nèi)。
17.在管接頭/軸套組件和PFA管上方閉合并鎖緊所有的管座。
18.用手壓驅(qū)動聯(lián)接裝置并將其插入到驅(qū)動軸套和驅(qū)動馬達之間，正方形軸側(cè)面對著馬達。首先將三個驅(qū)動桿插入到所述軸套孔中。然后用手轉(zhuǎn)動驅(qū)動聯(lián)接裝置直至正方形軸落入馬達中。
19.小心地放下焊接頭的上半部并使之定位。
20.根據(jù)產(chǎn)品尺寸將可調(diào)節(jié)的電源設定在合適的電源輸出位置。
21.同時啟動兩個驅(qū)動馬達(一個在所述盤管架上，另一個在焊接裝置上)并觀察焊接裝置驅(qū)動馬達的轉(zhuǎn)動方向，如果所述盤管架驅(qū)動馬達反向轉(zhuǎn)動，那么用手使之停止轉(zhuǎn)動迫使它轉(zhuǎn)向，所述盤管架驅(qū)動馬達將自動轉(zhuǎn)向。
22.啟動加熱器。
23.在熔融材料區(qū)域已經(jīng)透過管壁達到所述PTFE襯套并在所述PTFE芯棒上形成一個寬度大約為1/4英寸的平面部分后，斷開加熱器。
24.繼續(xù)轉(zhuǎn)動所述被焊接組件以使焊端組件冷卻，然后使驅(qū)動馬達停止轉(zhuǎn)動，小心地抬起帶有加熱器的焊接頭上半部并將其移到旁邊。
25.壓下并取出驅(qū)動聯(lián)接組件。
26.取下翼形螺母和彈簧。
27.松開所有的管座并取出被焊管組件。
28.從管接頭的端部取出驅(qū)動軸套和密封墊。
29.將兩個球形螺母擰在承載桿上并將它們鎖定，然后逆時針轉(zhuǎn)動所述球形螺母以松開橡膠擴管裝置。
30.將所述桿推入到PFA管中以松開對所述管的夾持。
31.將被焊接端部置于一個拉拔裝置中并取出PTFE芯棒和桿式組件。將桿式組件放到一旁，注意不能使PTFE芯棒與其它部件接觸。
32.使Pyrex套滑到焊接位置一側(cè)并檢查焊接結(jié)合處。
圖24、圖25、圖26、圖27和圖28示出了利用紅外輻射進行焊接的各種實施例。圖24是穿過一個芯棒394、相互抵靠的管端部分329、332以及套396的一個截面圖。該實施例在圖19、圖20、圖21和圖22所示結(jié)構(gòu)基礎上增加了透鏡470。盡管截面圖中所示的透鏡形狀為半月形，但是所述透鏡也可圍繞套396在圓周方向和同軸方向上延伸。利用所述透鏡可使由紅外輻射源472所提供的紅外輻射能量聚焦，所示的紅外輻射源472包括一對安裝在一個玻璃罩480內(nèi)的鎳鎘電熱線476，所述玻璃罩480的外表面采用鍍金層482。由玻璃或其它類似物質(zhì)制成的透鏡可具有任何適用的形狀，所述透鏡在所述組件內(nèi)的不同所需位置處具有一個焦點。例如，在接合處334的外部具有一個焦點485，或者在所述管壁488厚度的中間位置具有一個焦點486，或者在所述管壁488的內(nèi)表面或稍微進入所述芯棒394處具有一個焦點490。
在圖25中所示的實施例中，所述聚焦透鏡與套396相鄰設置或者與套396整體結(jié)合在一起。在圖26中所示的另一個實施例中，所述紅外加熱源472是一種紅外激光器，與常規(guī)的紅外激光器相比，這種紅外激光器所發(fā)出的激光束可對一個稍微擴展的區(qū)域進行加熱。這些激光器具有透鏡492，所述透鏡可提供一個圍繞所述接合處在圓周方向上延伸的加熱區(qū)域。使用多個激光器472可覆蓋整個區(qū)域并有助于所述相互抵靠的管端部分的均勻熔化。
圖27和圖28所示的截面圖披露了本發(fā)明的另外幾種實施例。圖28具有紅外加熱源472，所示紅外加熱源472基本上圍繞如圖19、圖20、圖21和圖22所示實施例中的套延伸。根據(jù)這些實施例，所述紅外加熱源可以是圍繞所述套和兩個部分延伸的一種鎳鎘線。所述兩個部分在一個鉸接點510處具有開口。為了達到使所述相互抵靠的管端部分被均勻加熱的目的，使包括被焊接部件的桿式組件沿箭頭514所示方向轉(zhuǎn)動，或者使所述紅外加熱源472沿箭頭516方向轉(zhuǎn)動。如圖28中所示，利用一個驅(qū)動齒輪使一個裝有所述紅外加熱源472的框架520轉(zhuǎn)動可進一步完成所述管端部分相對于紅外加熱源的轉(zhuǎn)動。該圖中的紅外加熱源為三個發(fā)出激光束524的紅外激光器。
參見圖19和圖28，采用透明套的一個重要優(yōu)點是提供了一個視窗550，這樣在焊接過程中，可以通過所述視窗550監(jiān)測焊接過程，從而可對諸如所產(chǎn)生的紅外能量值、焊接時間以及冷卻時間等參數(shù)進行調(diào)節(jié)。
在不超出本發(fā)明的保護范圍的基礎上可以其它形式實施本發(fā)明，因此上述的實施例僅僅是用于描述本發(fā)明而不是對本發(fā)明的限定，權(quán)利要求書對本發(fā)明的保護范圍進行了限定。
權(quán)利要求
1.一種用于連接由可熔化和可處理含氟聚合物制成的一對管端部分的方法，每一個所述管端部分具有一個內(nèi)表面、一個外表面和一個端面，所述方法包括下列步驟以相互抵靠的方式將所述管端部分放置在一起；使一個基本上能夠透過紅外輻射的空心圓筒形套包圍所述管端部分；使所述管端部分的內(nèi)表面與一個芯棒接合；以及為所述相互抵靠的管端部分提供足夠的紅外輻射能以使所述相互抵靠的管端部分熔化并將它們接合在一起。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在為所述相互抵靠的管端部分提供熱能時為所述兩個管端部分提供軸向壓力的步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述套在縱向上被分成多個部分并且至少一個用于包圍所述管端部分的套筒部分是可移動的。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，利用一個在圓周方向上圍繞所述套的紅外加熱源提供所述紅外輻射熱能，所述相互抵靠的管端部分和所述紅外加熱源中的至少一個是可轉(zhuǎn)動的，從而使所述相互抵靠的管端部分均勻受熱。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述空心圓筒形套是易碎的，使所述接合部分冷卻，然后使所述易碎的套破裂，從而將所述套從所述相互抵靠并接合在一起的管端部分取下。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使所述接合部分冷卻，將所述套留在所述相互抵靠并接合在一起的管套部分上。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在為所述相互抵靠的管端部分提供熱能時為所述兩個管端部分提供軸向壓力的步驟以及在為所述相互抵靠的管端部分提供熱能時增大所述軸向壓力的步驟。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一管端部分是第一部件的一部分，所述第二管端部分是第二部件的一部分，所述方法還包括利用一個軸向貫穿所述兩個管端部分的桿式組件提供軸向壓力的步驟，所述桿式組件具有用于與所述第一部件接合的第一接合部分以及用于與所述第二部件接合的第二接合部分。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一部件是一種細長管，所述桿式組件的第一接合部分包括一個徑向擴展的圓筒形夾持部分，所述方法還包括使所述夾持部分與所述第一管端部分的內(nèi)表面接合以施加所述軸向壓力的步驟。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一部件具有一個與所述第一管端部分相對的端部，所述方法還包括使所述桿式組件的接合部分抵靠著所述端部以便在所述兩個相互抵靠的管端部分處提供一個壓力的步驟。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述桿式組件包括一個軸向貫穿所述管端部分的桿，所述桿通過一個彈簧與所述兩個接合部分中的其中一個相接合，所述方法還包括壓緊所述彈簧的步驟。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述套是透明的，所述方法還包括通過所述套以可視的方式監(jiān)測所述管端部分熔化過程的步驟。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括使由所述紅外加熱源發(fā)出的紅外輻射能聚束的步驟。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述紅外輻射能在需要接合的所述相互抵靠的管端部分處聚束。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括為所述芯棒提供紅外輻射能的步驟。
16.一種對一對管端部分的焊接進行監(jiān)測的方法，包括下列步驟以相互抵靠的方式將所述管端部分放置在一起；使一個基本上透明的空心圓筒形套包圍所述管端部分；為所述相互抵靠的管端部分提供紅外輻射能；以及通過所述透明的套以可視的方式觀察所述相互抵靠的管端部分，從而對所述焊接過程進行監(jiān)測。
17.一種用于將具有第一管端部分的第一部件與具有第二管端部分的第二部件連接在一起的方法，所述管端部分由可熔化的和可處理的含氟聚合物制成，每一個所述管端部分具有一個內(nèi)表面、一個外表面和一個端面，所述方法包括下列步驟以相互抵靠的方式將所述管端部分放置在一起；使一個空心圓筒形套包圍所述管端部分；使所述管端部分的內(nèi)表面與一個圓筒形芯棒接合；穿過所述兩個管端部分和所述芯棒軸向插入一個桿式組件，所述桿式組件具有用于與所述第一部件接合的第一接合部分以及用于與所述第二部件接合的第二接合部分；利用由所述桿式組件所提供的一個壓力來壓緊所述相互抵靠的管端部分；以及為所述相互抵靠的管端部分提供足夠的熱能以使所述相互抵靠的管端部分熔化并將它們?nèi)酆稀?br> 18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法還包括利用由設置在所述套外部的一個紅外輻射源所產(chǎn)生的紅外輻射透過所述套對所述相互抵靠的管端部分進行加熱的步驟。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法還包括使(a)所述紅外輻射源或(b)所述相互抵靠的管端部分之一產(chǎn)生轉(zhuǎn)動以便對所述相互抵靠的管端部分進行均勻加熱的步驟。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法還包括改變由所述桿式組件所提供的軸向壓力的步驟。
21.一種用于將第一部件的第一管端部分與第二部件的第二管端部分焊接在一起的裝置，所述管端部分在軸向上對中并相互抵靠在一起，所述裝置包括一個支承結(jié)構(gòu)；一個由所述支承結(jié)構(gòu)支承并在圓周方向上圍繞所述相互抵靠的管端部分延伸的空心圓筒形套，所述套由一種能夠基本上透過紅外輻射的透明材料制成；以及一個由所述支承結(jié)構(gòu)支承的紅外輻射源，所述紅外輻射源在徑向上位于所述圓筒形套的外部以使紅外輻射能夠透過所述套，從而使所述相互抵靠的管端部分熔化和熔合。
22.如權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括一個芯棒，所述芯棒可插入到所述相互抵靠的管端部分內(nèi)以便當所述管端部分受熱和熔合時防止形成一個內(nèi)部焊縫。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括一個桿式組件，所述桿式組件包括一個桿，所述桿在所述相互抵靠的管端部分和芯棒內(nèi)軸向延伸并貫穿所述相互抵靠的管端部分和芯棒，所述桿式組件在所述桿上具有用于與所述第一部件接合的第一接合部分以及用于與所述第二部件接合的第二接合部分，至少一個所述接合部分可向著另一個接合部分移動以便為所述管端部分施加軸向壓力。
24.如權(quán)利要求23所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括一個與其中一個所述接合部分接合的彈簧以便為所述管端部分提供所述軸向壓力。
25.如權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，所述套在縱向上是分開的以便將所述套安裝在所述需要接合的管端部分之上和將所述套從所述需要接合的管端部分之上拆下。
26.如權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，所述套是透明的。
27.如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于，所述裝置和紅外輻射源的位置關(guān)系是這樣的，即具有一條觀察視線以從所述裝置外部通過所述套觀察所述相互抵靠的管端部分，從而以可視的方式監(jiān)測焊接過程。
28.一種用于將軸向壓力提供給一個第一部件和一個第二部件的桿式組件，所述部件都具有一個管端部分，所述管端部分在軸向是對中的，所述桿式組件具有一個桿、一個第一接合部分、一個第二接合部分、一個緊固元件和偏壓元件，所述桿軸向貫穿所述一對相互抵靠的管端部分，所述第一接合部分與所述桿相連并可與所述第一部件相接合，所述第二接合部分與所述桿相連并可與所述第二部件相接合，所述緊固元件和偏壓元件以可調(diào)整的方式與所述桿相連以使所述接合部分相向移動，從而為所述相向抵靠的管端部分提供軸向壓力。
29.如權(quán)利要求28所述的桿式組件，其特征在于，所述第一接合部分包括一個徑向可擴展的夾持元件。
30.如權(quán)利要求25所述的桿式組件，其特征在于，所述桿式組件還包括一個用于在所述相互抵靠的管端部分的內(nèi)部徑向支承該管端部分的芯棒，所述桿貫穿所述芯棒，所述芯棒位于所述第一接合部分和第二接合部分之間。
31.一種用于傳遞熱量以使一對相互抵靠并且軸向?qū)χ械墓芏瞬糠秩酆系奶?，所述套的尺寸根?jù)所述管端部分的外徑來確定，所述套為透明的并且基本上可透過紅外輻射，因此紅外輻射可透過所述套傳遞在所述相互抵靠的管端部分上。
32.如權(quán)利要求31所述的套，其特征在于，所述套由強化玻璃、石英或藍寶石制成。
33.如權(quán)利要求31所述的套，其特征在于，所述套在縱向上被分成多個部分以將所述套安裝在所述管端部分上和將所述套從所述管端部分上拆下。
34.如權(quán)利要求31所述的套，其特征在于，所述套是一個整體。
35.如權(quán)利要求34所述的套，其特征在于，所述套是易碎的，因此可使所述易碎的套破裂，從而在焊接之后將所述套取下。
36.一種用于連接一對可熔化和可處理的管端部分的焊接系統(tǒng)，每一個所述管端部分具有一個內(nèi)表面、一個外表面和一個端面，所述焊接系統(tǒng)包括一個焊接頭，所述焊接頭包括一個可打開的殼體，所述殼體用于插入和取出所述需要連接的管端部分；支承在所述殼體中的套，所述套用于接合所述管端部分的外表面；一個設置在所述套外部的加熱元件，所述加熱元件用于提供熱量以焊接所述管端部分；一個用于為所述加熱元件提供能量的電源；以及一個插入在所述管端部分中的可溶解的芯，所述可溶解的芯的外表面與所述管端部分的內(nèi)表面相吻合。
37.一種如權(quán)利要求1所述的焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述可溶解的芯由氯化鈉制成。
38.一種如權(quán)利要求1所述的焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述套基本上可透過紅外輻射并且所述加熱元件產(chǎn)生紅外輻射以穿過所述套。
39.一種用于焊接系統(tǒng)中的芯棒，在所述焊接系統(tǒng)中相互抵靠的管端部分位于所述芯棒和一個用于與所述相互抵靠的管端部分外表面接合的套之間，其特征在于，熱量透過所述套以使所述管端部分熔化和熔合，所述芯棒可在流體中溶解以將其從所述被焊接的管端部分中去除。
40.如權(quán)利要求39所述的芯棒，其特征在于，所述芯棒由氯化鈉制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于連接一對相互抵靠的熱塑性管端部分的系統(tǒng),該系統(tǒng)使用了一個透明套和一個位于所述管端部分內(nèi)表面上的芯棒,所述套圍繞所述需要連接的相互抵靠的管端部分外表面延伸。一個紅外加熱器透過所述透明套輻射的熱量能使所述相互抵靠的管端部分熔化和熔合。在焊接過程中通過所述透明套能夠以可視的方式監(jiān)測所述管端部分。
文檔編號F16L13/02GK1252024SQ9880392
公開日2000年5月3日 申請日期1998年2月5日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月5日
發(fā)明者D·T·哈米爾頓, S·P·科爾博, M·L·阿爾伯格, J·M·漢森 申請人:氟器皿有限公司