用于焊接管端部分的焊接装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于连接一对相互抵靠的热塑性管端部分的系统，该系统使用了一个透明套和一个位于所述管端部分内表面上的芯棒，所述套围绕所述需要连接的相互抵靠的管端部分外表面延伸。一个红外加热器透过所述透明套辐射的热量能使所述相互抵靠的管端部分熔化和熔合。在焊接过程中通过所述透明套能够以可视的方式监测所述管端部分。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热塑性管件的连接。本专利技术特别涉及一种用于成对的管端部分的无焊缝焊接方法。该方法特别适用于焊接可熔化的和可处理的含氟聚合物(诸如perfluoroalkoxy(简称PFA))。各种用于将热塑性管件的端部焊接在一起的方法已为人们所知，例如见由Oscar提出的美国专利No.4,929,293，在这篇文献中，在需要连接的管端部分之间放置一个红外加热片并使所述红外加热片面对着需要连接的管端部分。取下所述红外加热片，然后将所述管端部分接合在一起，从而形成了一个焊接件。虽然这种工艺对于可熔化的和可处理的含氟聚合物而言可以提供一种非常完整的焊接，但是这样一个焊接方法会在被连接的管端部分的内表面和/或外表面上留下一个焊缝或出现变形。在许多应用中，在被连接的管中(特别是在内表面上)存在变形是难以接受的。在食品加工和制药工业中所用的卫生系统中，根据U.S.Code of Regulation，7 C.F.R.§58.128标准，要求管非常光滑，使流体以层流方式流动并不能出现阻挡特定物质流动的断流。通常，在卫生系统中使用不锈钢管。但是，由于不锈钢管存在易腐蚀、成本较高以及其它问题，因此目前在这样的系统中已经使用塑料管。人们已经开始开发用于焊接热塑性管件且无内部焊缝的焊接装置。例如见由Dupont等人提出的美国专利No.5,484,506和由Hilpert提出的美国专利No.5,037,500，在这两篇文献中使用了径向可扩展的内部芯棒，使所述芯棒与需要连接的管端部分的内表面接合，然后使所述芯棒径向收缩并将其从所述管中取出。这种可取出的芯棒存在的一个难点是需要一个贯穿所述管的一个端部的供给管线。在需要连接较长的管或者需要连接阀或其它装置的情况下，不可能具有足够的用于取出所述芯棒的出口。人们采用易碎的内部芯棒做了许多尝试，见由Wilkenson提出的美国专利No.2,963,394。但是，这些类型的装置具有难以接受的残留物并且当这些装置破碎以便于取出时可能会损坏管的内表面。另外，这些焊接方法仅仅能够利用导热对所述管端部分进行加热。在这样的加热装置中，难以使热量集中在所述管端部分的接合面处。另外，仅利用导热方式进行加热会在所述焊接装置中产生大量的热，而这些热量必须被散失，这些热量还延长了将所述焊接装置从被连接的管中取出以进行下一次焊接所用的时间。这样将延长焊接周期。本专利技术提供一种用于连接第一部件和第二部件的装置，该装置使用了一个能够基本上透过红外辐射的套，所述套围绕所述部件中的相互抵靠的管端部分的外表面和一个位于所述管端部分内部的芯棒延伸。一个红外加热器提供透过所述套的辐射的热量以使所述相互抵靠的管端部分熔化并将所述相互抵靠的管端部分连接在一起。所述相互抵靠的管端部分可相对于所述红外加热器产生转动以使需要连接的管端部分均匀地熔化和接合。所述装置可设计成便携式，这种便携式焊接装置具有一个可分开的焊接头，所述焊接头通过一个电缆与一个控制装置相连，所述电缆中含有用于连接所述加热装置的电力线、用于连接所述焊接头中热电偶的传感器连接线以及一个用于使所述焊接头冷却的冷却介质供给管线。这样，可在所述单独的控制装置中设置一个远离所述焊接头的独立空气压缩机或流体泵以加快所述焊接头的冷却且缩短焊接周期。所述装置也可设计成台式。无论哪一种形式的焊接装置都可用于直管之间的连接或管接头与管之间的连接或盘管与其它形式的管或管接头的连接。所述装置可为所述相互抵靠的管端部分提供轴向压力。本专利技术的一个方面包括压紧装置，所述压紧装置包括一个贯穿所述相互抵靠的管端部分的杆，所述杆具有两个接合部分，其中一个接合部分与每一个部件接合并为所述部件提供一个轴向压力。这样有助于所述部件的转动，从而使所述红外辐射源的加热均匀。本专利技术的一个优点是所述透明套能够使辐射能聚束在所述相互抵靠的管端部分处以在所述热塑性材料熔化程度最小的情况下完成焊接。另外，辐射热能的聚束可使焊接头的加热最小化，从而缩短焊接周期。凹面镜或凹透镜能够使所述红外辐射聚束以达到最佳焊接效果。在本专利技术的其它实施例中，与所述管的外表面接合的套可由各种石英材料、玻璃材料、陶瓷材料或甚至蓝宝石制成。这些非金属材料具有与常规的金属套不同的性能，例如在焊接后可加快冷却时间。所述透明套可在纵向上分开以便插入和取出所述管端部分或者是一个整体结构件，可在所述管端部分相互抵靠之前将所述完整的套安装到所述两个管端部分上。在焊接后，如果所述部件外径允许的话，可使所述套滑出或者使所述套破碎并将其取出，或者使其留在所连接的部件中。可以已知的可径向扩展的方式设计所述芯棒，例如见由BrunoHilpert提出的美国专利No.5,037,500，所述芯棒总体是刚性的且可由不能扩展的聚四氟乙烯(PTFE)或其它惰性材料制成，在本专利技术的一个方面中，所述芯棒是由一种可溶解的材料(诸如氯化钠)制成。可将一种流体(诸如水)加入到所述管端部分的内部中以便在焊接后使所述芯棒溶解并将其去除。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质可以改变所述芯棒的导热性(诸如辐射吸收和辐射反射性能)。添加物质可包括固态金属、陶瓷、塑料部件或诸如碳的材料。在很大程度上，所述芯棒可被所述红外辐射加热并且以导热方式对待连接的所述管端部分进行进一步加热。本专利技术的另一个优点是所述芯棒可被溶解成一种溶液，这样就可在一种特殊的装置中将其去除，所述特殊的装置不能用于一种机械膨胀芯棒。本专利技术的另一个优点是所述可溶解的芯棒是可安全食用的并且在所述卫生系统中不会产生难以接受的杂质。本专利技术的另一个优点是利用辐射能比利用导热方式进行加热更有效。可以利用透镜使所述红外辐射聚束或利用镜面反射所述红外辐射和/或使所述红外辐射聚束。本专利技术的另一个优点是利用辐射热可使焊接头的重量更轻且使焊接头结构更加紧凑，从而有助于将所述装置设计成非台式的便携式结构。特别在便携式结构中，焊接头的重量较轻以有利于便携式的特点。另外，焊接头的重量较轻可使冷却更快和更有效。附图说明图1是设计成一种便携式焊接装置的本专利技术一个实施例的透视图。图2是本专利技术的一种台式焊接装置的一个侧视图。图3是本专利技术所述的一个焊接头的截面图。图4是一种便携式焊接装置的焊接头的透视图。图5是图4中所示的便携式焊接头的一个端视图。图6是沿图5中的6-6线所得到的表示所述便携式焊接焊接头装置的一个截面图。图7是表示一个用于如图4、图5和图6中所示装置中的陶瓷焊接头衬套的透视图。图8是一个半套的端视图。图9是图8中所示半套的一个顶视图。图10是表示所述控制装置的各个部件的一个框图。图11是表示带有衬套的一个可溶解芯棒的侧视图。图12是表示本专利技术一个实施例的操作的视图。图13是表示本专利技术一个实施例的操作的视图。图14是表示本专利技术一个实施例的操作的视图。图15是表示本专利技术一个实施例的操作的视图。图16是表示本专利技术一个实施例的操作的视图。图17是表示本专利技术一个实施例的操作的视图。图18是表示本专利技术一个实施例的操作的视图。图19是表示本专利技术的一种台式焊接装置的实施例的透视图。图20是表示图19所示的实施例的一个截面图。图21是表示本专利技术另一个实施例的透视图。图22是表示图21所示的实施例的一个截面图。图23是表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于连接由可熔化和可处理含氟聚合物制成的一对管端部分的方法，每一个所述管端部分具有一个内表面、一个外表面和一个端面，所述方法包括下列步骤： 以相互抵靠的方式将所述管端部分放置在一起； 使一个基本上能够透过红外辐射的空心圆筒形套包围所述管端部分； 使所述管端部分的内表面与一个芯棒接合；以及 为所述相互抵靠的管端部分提供足够的红外辐射能以使所述相互抵靠的管端部分熔化并将它们接合在一起。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DT哈米尔顿，SP科尔博，ML阿尔伯格，JM汉森，
申请(专利权)人：氟器皿有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]