一种用于塑胶管材的热熔对接装置

技术领域

本发明涉及管材系统的工具结构技术领域，具体为一种用于塑胶管材的热熔对接装置。

背景技术

在人们的日常生产、生活过程中，经常需要大量使用到如自来水管、煤气管、燃气管以及穿线管等管材，这些管材中采用塑胶管材的比例较高，其相对于钢管、铸铁管等金属管材，具有柔韧性好、耐腐蚀性强、质轻、抗冲击性能优良、使用寿命长的优点。塑胶管材在装配和维修维护过程中经常需要对分割后的管材进行对接作业，以便对接获得足够的安装长度或者是对其中的管材破损管段进行替换，以使管材恢复正常使用而无需更换整个管材系统。另外，塑胶管材的对接技术还能用于不同管径的塑胶管以及塑胶管与接头之间的对接，以实现特定输水、输气管路的敷设需求。

在现有技术中，塑胶管材的对接主要有热熔对接、承插连接、密封胶圈连接、接头连接、粘接连接五种方式，其技术上各有优劣。目前，同管径的塑胶管材的对接主要以热熔对接和接头连接为主；其中，热熔对接方式以用热熔机作为工具，对接时，将加热板放入两根对接管材之间，并将管材对接端面与加热板抵靠，利用加热板对管材对接端面进行加热，同时管材轴向移动挤压加热板使得管材与加热板的连接处产生热熔区域，然后撤出加热板，并施加外力使两根对接管材在热熔区域进行无旋转地、均匀的压力对接后稳定成型，并完成对接。

然而现有技术条件的热熔对接操作对操作人员的经验和操作水平要求较高，需要专业的操作人员，否则容易出现对接不紧密、漏水等问题；同时其对齐的过程十分繁琐，准确度差，且热熔对接时易晃动，从而造成管口不对齐，对接后的管材出现强度缺陷，这种强度缺陷会导致接头位置对接质量不稳定，出现气孔、开裂、形状不良的缺陷，从而影响接头质量；在外部恶劣环境或者受外力冲击时容易在接头处断开或者在管内压力条件下在接头部位发生局部渗漏的情况。

基于上述原因，有必要对现有的塑胶管材热熔对接设备进行改进，提高其可操作性并降低其操作技术要求。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种用于塑胶管材的热熔对接装置，该装置可用于解决现有塑胶管材的热熔对接设备对接质量不稳定、操作技术要求高和对接效率较低的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种用于塑胶管材的热熔对接装置，包括机架以及设置于机架上的热熔对接组件，所述热熔对接组件包括：

卡瓦夹具：所述卡瓦夹具成对设置与机架两侧，用于对塑胶管材进行夹持和对中；成对设置的两个卡瓦夹具中的一个位置固定，而另一个则能通过滑座与滑轨的组合与固定的卡瓦夹具进行相对移动；

对接盘：所述对接盘固定装配于塑胶管材的对接端端部，对接盘包括盘面，对接盘的盘面背侧成型有卡瓦装夹部，对接盘的盘面外缘设置有法兰装配座，对接盘在盘心位置设置有与塑胶管材相匹配的穿装孔，对接盘在穿装孔位置外缘成型有挤压成型腔；

所述挤压成型腔为与穿装孔同心的圆筒形腔，所述挤压成型腔在塑胶管材的对接侧开放，并在挤压成型腔的腔体外圆周上成型有若干弧形压块；

所述弧形压块设置于同一圆周面上，背侧成型有顶紧机构，通过顶紧机构顶紧的弧形压块能在挤压成型腔内组成一个完整圆面；所述弧形压块内侧活动嵌装有弹性环套；

保径筒：所述保径筒活动插装于塑胶管材的管腔内，并具有与塑胶管材内径相匹配的外径；

加热板：所述加热板包括与塑胶管材的对接端端面相匹配的加热环套，所述加热环套在加热热熔时直接套装于塑胶管材的对接端外端面上，以对塑胶管材的外端面以及套装部的外侧面进行加热热熔。

作为进一步限定，所述卡瓦夹具与所述对接盘均为可拆卸结构，通过对所述卡瓦夹具和对接盘进行拆卸和替换能实现对不同管径塑胶管材的适配。

作为进一步限定，所述卡瓦夹具装配于升降支架上，并通过所述升降支架装配于机架上，机架两侧的卡瓦夹具通过升降支架进行塑胶管材在Z轴位置上的调平和对中。

作为进一步限定，两侧卡瓦夹具与对接盘在塑胶管材上的装夹位置对称，且单侧卡瓦夹具在塑胶管材上的装夹位置与对接盘在该侧塑胶管材上装夹位置之间的预留间隔为塑胶管材外径的3～8倍。

作为进一步限定，所述挤压成型腔的腔内径为塑胶管材外径为1.05～1.20倍。

作为进一步限定，成型于弧形压块背侧的顶紧机构为液压顶紧机构或者电动顶紧机构。

作为进一步限定，所述弹性环套为弹簧钢成型的环形蛇簧，所述弹性环套在环形蛇簧的折弯位置成型有侧支，而所述弧形压块内侧成型有与所述侧支相匹配的夹持嵌孔，所述弹性环套通过侧支嵌装于所述夹持嵌孔位置来完成弹性环套的装配，并能通过顶紧机构回退来将弹性环套的侧支退出所述夹持嵌孔。

作为进一步限定，所述保径筒的外筒面上成型有方便进行脱模的润滑陶瓷涂层或者特氟龙涂层，并在对应内筒面上对应热熔对接侧设置有加强筋结构来进行保径筒的抗压支撑。

作为进一步限定，所述加热板包括板体支架，所述加热环套成型于所述板体支架的两侧表面，为可拆卸装配结构，加热环套通过板体支架外接电源；所述加热环套的环剖面为与塑胶管材尺寸相匹配的L形结构，其竖直面对应塑胶管材的对接侧外端面，而水平面对应塑胶管材的外缘柱面；加热环套通过内侧面同时对塑胶管材的对接侧外端面以及外缘柱面进行非接触加热；

所述板体支架上设置有定位支架，所述定位支架包括可进行对中调整的连杆以及底座，定位支架通过连杆与底座相连，而所述底座具有与所述滑轨相匹配的滑移部，并能通过所述滑移部在滑轨上进行位置移动。

作为进一步限定，所述弹性环套外接供电单元，并在通过供电单元通电后作为电阻体进行发热。

本发明同时还提供了一种塑胶管材的热熔对接方法，其采用热熔对接装置来对两段塑胶管材进行热熔对接作业，具体操作步骤如下：

S1根据待对接的塑胶管材尺寸匹配卡瓦夹具、对接盘、加热环套以及保径筒，并完成部件装配和设备调整；

S2对塑胶管材进行对接面的端面清理，清理完成后完成卡瓦夹具、对接盘的装夹以及弹性环套的装配；

S3利用加热环套对塑胶管材的端面进行加热热熔，得到热熔对接面，然后迅速撤出加热环套，并利用滑座来将对接盘夹紧，以使得塑胶管材的热熔对接面被挤压变形并填充于挤压成型腔中得到包裹对接面的环形凸节；

S4利用法兰装配座来使对接盘保持持续压紧并冷却定型，然后利用顶紧机构收缩弧形压块进行脱模并释放弹性环套，使弹性环套埋于环形凸节内形成类似于植筋增强的效果；然后依次拆除卡瓦夹具、对接盘；然后将保径筒利用工具从管内取出；

S5对对接部进行表面修坯即得到对接完成的塑胶管材。

有益效果：本发明的用于塑胶管材的热熔对接装置可用于对同径塑胶管材进行端面的平面热熔对接，其结构紧凑、设计合理，操作方便快捷，其能有效减少操作人员的操作难度，降低操作门槛，并在对接过程中通过保证对接压力并在对接位置外侧形成带筋凸节的方式有效提高连接位置处强度，密封性更好，可铺设在腐蚀性的土壤中、地震地区、山地和沼泽等恶劣地区；并能有效减少后期管道修正，提升热熔对接的工作效率

附图说明

图1为本发明较佳实施例的装配结构示意图。

图2为图1中A部分的细节放大示意图。

图3为本发明较佳实施例中弧形压块的顶紧样式示意图。

图4为本发明较佳实施例中弧形压块的收缩卸料状态示意图。

图5为侧支在弹性环套上的布置样式示意图。

其中：1、塑胶管材；2、卡瓦夹具；3、卡瓦装夹部；4、对接盘盘体；5、法兰装配座；6、电源线；7、板体支架；8、可拆卸装夹座；9、顶紧机构；10、机架；11、固定座；12、升降支架；13、滑轨；14、连杆；15、底座；16、滑座；17、滑移限位块；18、弧形压块；19、侧支；20、弹性环套；21、挤压成型腔；22、加热环套；23、管材管壁；24、保径筒；25、加强筋。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要注意的是，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，“多个”的含义是两个或两个以上，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1～图5的一种用于塑胶管材的热熔对接装置的较佳实施例，在本实施例中，热熔对接装置用于对同管径的同材质塑胶管材进行端面对接，其对接完成后的塑胶管材会在对接位置外缘成型有一圈管材端面材料热熔后压力成型的环形凸节作为增强结构，该作为增强结构的环形凸节内部以环形蛇簧样式的弹性环套20作植筋增强，具有明显提高对接部结构强度、密封性的实际使用效果。

本实施例的热熔对接装置包括作为主体支撑结构的机架10，其机架10底部设置有多个调平支脚，通过调整调平支脚可以将整个机架10进行调平来方便进行后续作业。机架10的表面固定成型有固定座11以及滑轨13，其固定座11固定设置于滑轨13的一端，而滑轨13沿机架10的长度方向设置。滑轨13为双轨结构，其上装配有滑座16，该滑座16能通过外力驱动以在滑轨13上进行移位，并在选定位置进行位置保持。

在不同的实施例中，滑座16在滑轨13上的移动动力可以为驱动电机也可以人力，在采用驱动电机时，滑座16在滑轨13上的位置固定通过电机制动实现，而当采用人力驱动时，其制动装置可以为摩擦片之类的刹车装置或者是顶杆、销之类的止位结构。而为了防止滑座16在滑移过程中发生脱位，在滑轨13的另一端则设置有一个滑移限位块17。

固定座11与滑座16上分别通过升降支架12装配有一个卡瓦夹具2，该卡瓦夹具2可用于对待进行热熔对接的塑胶管材1进行夹持固定，并在夹持后通过滑座16在滑轨13上进行滑移来方便后续对接作业。

本实施例的热熔对接装置在塑胶管材1的热熔对接位置设置有对接盘作为辅助结构，该对接盘成对使用，包括对接盘盘体4，该对接盘盘体4具有厚度，以方便在对接盘盘体4内部开腔并布置元器件。对接盘盘体4的背侧设置有卡瓦装夹部3，该卡瓦装夹部3用于对待进行热熔对接的塑胶管材1进行夹持固定，而为了保证加工性能，并减少塑胶管材1在加工过程中自重变形，在单侧塑胶管材1上处于夹持态的对接盘(卡瓦装夹部3尾部)与卡瓦夹具2前部之间的预留间隔应控制为塑胶管材1外径的3～8倍。

对接盘盘体4在盘面外缘设置有法兰装配座5，并在对接盘盘体4的中心位置设置有与塑胶管材1相匹配的、过对接盘盘体4过轴心位置设置的穿装孔，对接盘盘体4在该穿装孔位置内侧(靠卡瓦装夹部3一侧)成型有余料挤压缝，对接盘盘体4在该穿装孔位置外侧成型有挤压成型腔21，该挤压成型腔21为与穿装孔同心的圆筒形腔，在塑胶管材1的对接侧开放，且其腔内径为塑胶管材1外径为1.05～1.20倍，用于作为塑胶管材1热熔部挤压成型的成型空间。

挤压成型腔21的腔体外圆周上成型有若干弧形压块18；在本实施例中，弧形压块18的数量为六个，在背侧以电动推杆作为顶紧机构9进行驱动，而对应的顶紧机构9成型于对接盘盘体4内部预开的元器件腔中；六个顶紧机构9同步进给和退出，在进给和退出状态下的弧形压块18组合样式如图3、图4所示，分别对应收缩态弧形压块18和展开态弧形压块18；而在收缩态下，六个弧形压块18能共同构成一个完整的封闭圆面。

弧形压块18的内侧面上成型有弹性环套装配位，该弹性环套装配位用于活动装配弹性环套20。在本实施例中，该弹性环套20的仰视如图5所示，为弹簧钢成型的环形蛇簧，环绕在收缩态下的弧形压块18的内环面上，弹性环套20在环形蛇簧的折弯位置成型有侧支19，而在弧形压块18的内侧面上成型有与侧支19相匹配的夹持嵌孔，弹性环套20能通过侧支19嵌装于该夹持嵌孔位置来完成弹性环套20的装配，而通过控制夹持嵌孔的夹持状态配合顶紧机构9的回退，则能使得弹性环套20处于张紧状态或者将弹性环套20的侧支19退出夹持嵌孔。

弹性环套20在通过侧支19嵌装于弧形压块18上后，能通过弧形压块18上对应夹持嵌孔设置的触点来外接供电单元，并在通过供电单元通电后作为电阻体进行发热。

卡瓦夹具2、对接盘均为可拆卸结构，通过对卡瓦夹具2和对接盘进行拆卸和替换能实现对不同管径塑胶管材1的适配。

对接盘与保径筒24为组合使用结构，对接盘在装配时套装于塑胶管材1的外管面端部，而保径筒24则在塑胶管材1的管内侧对保径筒24的内管面进行支撑，保径筒24具有与塑胶管材1内径相匹配的外径，以方便其活动插装于塑胶管材1的管腔内。

为了保证保径筒24的在塑胶管材1管腔中的可移动性能，对应的保径筒的外筒面上成型有方便进行脱模的润滑陶瓷涂层或者特氟龙涂层；并在保径筒24内筒面上对应热熔对接侧设置有加强筋25来进行保径筒的抗压支撑。

而机架10上还设置有一个加热板，该加热板包括板体支架7，该板体支架7的顶部通过接出电源线6来与市电进行电连接，板体支架7的下部通过连杆14连接底座15，而该底座15底面上具有与滑轨13相匹配的双轨滑槽，底座15能通过该双轨滑槽活动架装于滑轨13上，并能沿滑轨13进行滑移；而连杆14为底部带阻尼万向节的伸缩杆体，可用于进行板体支架7的位置调整以实现对中。板体支架7在两侧面上成型有可拆卸装夹座8，并通过该可拆卸装夹座8活动装配有加热环套22，该加热环套22的环剖面为与塑胶管材1尺寸相匹配的L形结构，其竖直面对应塑胶管材1的对接侧外端面，而水平面对应塑胶管材1的外缘柱面；加热环套22通过内侧面同时对塑胶管材1的对接侧外端面以及外缘柱面进行非接触加热。

本实施例的用于塑胶管材的热熔对接装置在对两根塑胶管材进行热熔对接作业时，按照一下操作步骤进行：

首先按照选定的塑胶管材1的尺寸规格选择相匹配的卡瓦夹具2、对接盘、加热环套22以及保径筒24，将卡瓦夹具2、加热环套22在设备上进行装配，并完成对设备各部件的位置校准、找平和对中作业；然后在弧形压块18上完成后弹性环套20的装配。

然后将待对接的两根塑胶管材1分别利用两侧的卡瓦夹具2进行装配和位置固定，必要时利用底衬、垫块等工具进行调平，然后在塑胶管材1的端面用铣刀去皮，再在调整好位置间距，利用卡瓦装夹部3在塑胶管材1的对接端端部装配对接盘，并使塑胶管材1外端少量伸出对接盘的表面。

在塑胶管材1的内管中装入保径筒24，然后在两对接盘之间放置板体支架7，并使其保持通电状态，通过移动底座15以及滑座16来对两根塑胶管材1的外端面进行热熔，并利用L形的加热环套22来覆盖塑胶管材1表面，以保证热熔面积达到预定深度。

而若挤压成型腔21的腔内空间较小，不利于加热环套22放入时，还可通过弧形压块18夹持侧支19，并通过顶紧机构9回退的方式来提高挤压成型腔21的尺寸来适配加热环套22。

达到加热时间后完成管材的端部热熔，热熔完成后退出滑座16并卸除板体支架7，并利用顶紧机构7使弧形压块18形成如图3所示的收缩态，并通电弹性环套20使其连续发热；再将滑座16向固定座11侧顶靠，并使得两个对接盘盘体4保持压紧。

在压紧状态下，塑胶管材1的端面热熔部分发生变形，并在挤压力作用下填充挤压成型腔21以及挤压成型腔21外缘的余料挤压缝来进行塑性。

塑性完成后的定型环节中，利用螺栓对法兰装配座5进行固定，然后断开加热环套22的电源以停止加热，待热熔对接部冷却后依次拆除卡瓦夹具2、对接盘，拆除对接盘时，通过在弧形压块18上释放侧支19来释放弹性环套20，然后将保径筒24从管内取出后进行修坯美化，并打磨处理掉侧支19的外露部分即得到对接完成的塑胶管材。

本实施例的热熔对接装置能在塑胶管材1的端面对接位置得到外包对接缝位置、与挤压成型腔21尺寸相匹配的环形凸节；多余的少量塑胶部分则通过挤压成型腔21外缘的余料挤压缝中形成过度边。

同时，弹性环套20被整体埋入环形凸节中形成植筋结构，并以锚定效果保证该环形凸节的结构强度和稳定性。同时，上述成型后的对接结构还具有成型稳定性好，抗外力冲击性能佳、抗管内压性能佳、内管面平滑、成型后不需要进行后期修正的优势，避免了后期修正过程需要使用的胶水、密封材料等附加材料成本的同时保证管件使用性能。

另外，在上述操作过程中，整个通电热熔和对接成型的过程均不需要进行判断，而是利用工具结构进行导向引导，减少了操作难度的同时也能避免烫伤或划伤等问题。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。