多層管道的聯接件、焊接裝置、聯接方法及其所得組件的制作方法
【專利說明】多層管道的聯接件、焊接裝置、聯接方法及其所得組件
[0001]本申請是申請日為2011年9月I日，申請號為201180042542.X，發明名稱為“多層管道的聯接件、焊接裝置、聯接方法及其所得組件”的申請的分案申請。
技術領域
[0002]本發明涉及用于多層管道的聯接件(coupling piece)，特別地涉及適合于承插焊接(國際術語:多重恪合焊接(polyfus1n welding))的用于多層管道的聯接件。
【背景技術】
[0003]對于許多應用，例如水的排放和水、氣體和化學物質的供應來說，用于塑料管道系統(PCS)的多層管道被認為是鋼和銅的替代形式。多層管道可以包括不同類型的塑料，具有例如內嵌在塑料中的鋁的基礎，以用于改進壓力阻力的目的。主要使用熱塑性塑料，例如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丁烯(PB)以及有時PVC。系統的安裝包括形成管和連接件、聯接器和/或配件的組合。配件的類型也決定了必須被使用的工具的性質。被很多地使用的是由具有鋁基礎層的PE管構建的多層管。基礎層在此在外側和內側上覆蓋有塑料。
[0004]這些系統具有60%的估計市場份額，其主要在建筑環境中使用。這些系統的大的優點是，其可以以保持形狀的方式彎曲，正如銅管道，然而相比之下，其在重量上是較輕的并且是較不昂貴的。
[0005]最令人關注的開發涉及設置有鋁內層的聚乙烯管，該鋁內層包括在任一側的一層聚乙烯。這樣的管是柔性的并且具有用于預期應用的已證明強度。特別地令人關注的是基于PE-RT(PE提高的溫度，Dowlex的產品)的管，其可以抗90_95°C的溫度并且可以被施加高至10巴的壓力。
[0006]這些已知系統的缺點是配件或聯接器是昂貴的或者在產生聯接方面是消耗時間的。
[0007]用途是例如制造密封件，其借助于聯接件上的O形環而獲得。聯接件被插入或推動到管道或管中。聯接件然后被借助于套筒使用在管道或管上的大的力擠壓關閉。
[0008]作為可選擇的聯接，推動連接也可用于具有鋁基礎的管道或管。雖然這些是實用的，但是其另一方面是昂貴的，并且除了明顯的便利之外，還具有由于O形環而產生的相當大的泄漏風險。
[0009]此外，焊接配件的使用是已知的，其中聯接件和用于聯接的管道的外端部被使用焊接裝置加熱，使得用于聯接的部分變成塑料。該技術被稱為多重熔合焊接或承插焊接。在可塑狀態下，通過把用于聯接的部分靠著彼此按壓或把其滑動在一起并且允許其冷卻，該部分然后被恪合。
[0010]焊接裝置通常是設置有加熱元件和作為熱源的矛狀物(Iance)的手工工具，該加熱元件也被稱為焊接心軸和焊接襯套，其可以被安裝在外端部上。焊接心軸和焊接襯套被成形為使得它們裝配至分別的聯接件和管道外端部的必須被熔合在一起的接觸表面上。在加熱之后，兩個部分在可塑狀態下被推動到彼此中，使得重疊的接觸表面熔合在一起，其中形成連接焊接部或焊接肋(weld rib)。在冷卻之后獲得持久焊接部。該技術具有可以使用簡單工具以及可以迅速地進行操作(每個操作僅持續幾秒)的優點。
[0011]可以被用于借助于承插焊接來聯接多層管道的聯接件從專利公布JP07301374已知。管道的外端部在此被推動到聯接件的環形空間中，其中管道的外端部與聯接件熔合。管道的外端部被事先調整以能夠突出到環形空間中。為了該目的，管道外端部的厚度通過除去外表面和內表面的一部分而減小。
[0012]這種方法的顯著缺點與多層管道的結構相關:該多層管道通常設置有較厚的內層、薄的外層以及在其之間的金屬層，這些層被兩個粘合劑層互相連接。整個管由五個層構建:外層、粘合劑層、鋁、粘合劑層和內層。所有的這些層都提供對壓力和溫度的抵抗。外層比內層薄。外層可以被給予比內層薄的形式，因為負荷在管道的外側部上比在內側部上不大，其中例如在90-95°C的PE-RT溫度和施加高至10巴的壓力的情況下。通過把外層保持為薄的，產品是較不昂貴、較不大量并且較低重量的。外層的功能是形成抵抗來自于大氣的氧氣的保護性層，使得不會發生金屬層的腐蝕。
[0013]在新開發的PE管中，目標因此是在鋁層的任一側上的可能最薄的PE層。具有鋁基礎層的PE-RT管可以例如在16mm的直徑處允許0.3mm的PE-RT的外層。PE-RT的內層是1.2mm并且管的包括粘合劑層的總體壁厚度是2.0_。
[0014]在這樣的多層管道與如根據JP’ 374的聯接件的聯接中，已經發現，損失了外層的完整性:除去外層的一部分并且同時仍然具有足以覆蓋金屬層的外層在技術上不是容易地實現的。因此具有管道的金屬層的一部分變得暴露的增加風險，由此可能發生金屬層的非期望腐蝕。
[0015]第二個問題在多重熔合焊接到管道端部期間在聯接管的出口處發生。聯接管的出口在此突出到管道外端部中，其中出口在某種程度上成為可塑的。聯接管的出口以此趨于向內彎曲至已經插入該聯接管的管道外端部的內側。這引起在聯接管的出口和管道的內側部之間的間隙形成，由此粘合是不完全的。這可以達到出口向內坍塌并且因此阻擋穿過聯接管的通路的程度。該問題經常在聯接管的小外徑(例如小于25_)的情況下或在聯接管的長加熱時間的情況下發生。
[0016]由于間隙形成，在任何情況下都得到向管道的內壁的不完美焊接，其中管道可以由于污垢在所形成的間隙中的積聚而變得易于具有在焊接的位置處堵塞，由此其可以變成被完全或部分地阻塞。
[0017]第三個問題是，獲得的在聯接件和兩個管道外端部之間的聯接在聯接件的位置處相對于各種拉力或軸向力和扭轉力是機械地易受傷害的。當連接于聯接件的管道外端部施加高扭轉力時，聯接部可能例如在加寬部分的位置處破裂和斷裂。
【發明內容】
[0018]本發明的目的是通過提供適合于通過多重熔合焊接以簡單且迅速的方式形成向管道外端部的持久且可靠的聯接部的聯接件來完全或部分地消除已知的現有技術聯接件的缺點并且提供可能的另外的優點。
[0019]在第一方面，為了該目的，本發明提供了用于多層管道的外端部的聯接件，該聯接件包括在外側部上設置有徑向地直立的壁的聯接管，其中壁在軸向方向上在距主體的外側部一徑向距離處被加寬，其中聯接管的外側部、直立的壁和加寬部分包圍環形插入空間，管道的外端部可以直接地插入到該環形插入空間中，并且其中在插入空間的入口的位置處，壁的加寬部分和聯接管的外側部之間的徑向距離是使得其大于或等于管道的壁厚度，其中聯接管的內壁用由具有比聯接管的材料的強度大的強度的增強塑料或金屬制成的毗鄰增強層來增強，并且該層設置有軸向接合元件，而內壁設置有相應于并且連接于接合元件的軸向連接元件。
[0020]內壁的這樣的增強賦予聯接件更大的機械強度，這對于其應用來說是重要的，在該應用中，一旦聯接件已經被聯接于管道外端部，該聯接件就被暴露于各種拉力、彎曲力和扭轉力。軸向定向對抵抗彎曲力和扭轉力是特別地有效的。軸向在此被理解為意指連接元件和接合元件在相對于聯接管的中心軸線的軸向方向延伸。這引起兩個分別的元件彼此接合，使得聯接管上的彎曲力或扭轉力通過這些元件被同樣地施加在增強層上。增強層以此提供對這些力的另外抵抗。作為分離元件或整體元件，增強層可以與聯接管形成組件。
[0021 ] 增強層還具有在多重熔合焊接期間防止聯接管的出口的向內彎曲的優點。這因此引起間隙形成被防止以及在聯接件的位置處經過管道的無問題流動。
[0022]關于對用于增強層的材料的選擇，增強塑料可以例如是PVDF、POM、PPSU或相似材料，并且黃銅、鋼等可以例如作為金屬應用。
[0023]還已經發現，當使用根據本發明的聯接件時，簡單的聯接對于多層管來說是可能的。管道被推動在聯接件上直至直立壁，并直接地裝配