使用电阻焊接塑料构件的方法和连接组件技术

本发明专利技术涉及热—熔性塑料制成的构件（２，６，８）的焊接，使用了一个埋在连接组件（２）厚度方向上的电加热电阻（１０）。按照本发明专利技术，该电阻（１０）是环绕着一个薄导电层（１１）形成的，而导电层（１１）便利地成型在由热—熔性塑料制成的支撑薄膜（１３）上，而且能够在一个相当于构件焊接温度的特殊温度处，引起薄膜（１１）的撕裂。本发明专利技术特别应用在气体工业中用的聚乙烯管的热焊上。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及构件的装配，该构件至少局部由热-熔性材料构成。目前，这些装配主要由热焊来完成，而且这种技术已经广泛地被使用，尤其在气体工业中用于分配网中管子之间的连接(特别用在密度大约高于925公斤/米3的聚乙烯管上)。按照现在非常普便的方法，被连接的构件通常是管子，它们借助于一个连接组件装配起来。无论构件的类型是什么(套管、分支管等等)，惯用的方法是一般由绕制的电导线组成的电加热电阻被埋置在构件的厚度方向里，安置在面对着的管子或管子组的表面附近。焊接操作是通过将焊接的构件相互对置放置，并且将绕制的导线连接到电源(例如经过整流的交流电源)上来进行的，通过焦耳效应电源将加热电阻，造成构件周围塑料的软化到熔化，从而来保证焊接。为了获得良好的焊接质量，换句话说为了取得对于气流的密封连接和满意的机械阻力，加热时间必须在一个最小持续时间和一个最大持续时间之间，最小持续时间使得在冷却之后在构件之间能获得精确的焊接，最大持续时间比可能引起构件的热损坏时间低些。已经注意到，由绕制的电线所构成的这种类型的通用电阻，在某些情况下，构件的熔化和跟着发生的在构件的塑料上的压力，造成了匝间的接触，随着短路的产生能够导致材料的热损坏。在目前的焊接系统中，由于所使用的用于确定最合理的与“焊接时间”相符的加热持续时间，也就是电阻提供电流的时间相对来讲不精确，所以特别是接合处的缺陷也会发生。当焊接时间被自动地确定时，焊接的停止往往是借助于放置在连接组件的多个凹处的传感器取得的，传感器设置在焊接区并且距离绕制的电加热导线一段明显的距离。由于这些凹处之间的间隔、它们的排列和所使用的塑料相当低的热传导性，如果发生短路的话，最快被检测出来的时间也要稍微延迟一些。还应当注意到，借助一个整体绕制的导线来产生可电焊的接头，需要长而且困难的绕制导线的工序。本专利技术的目的尤其是为了克服上述的缺点而设计的，采用了一个环绕薄导电层或者箔而形成的加热元件，该导电层或者箔设计成在最佳温度处断裂，并且最好能放置在与待装配构件的塑性聚合物的类型不一样的聚合物薄膜上。因此，按照本专利技术，传统的绕制电导线将被电阻箔所替代，该电阻箔被“埋置”在可电焊的管接头里，并且在焊接温度时执行熔化的功能。此外，本专利技术的另一个目的是提供了一种将一个连接构件与至少另外一个构件用焊接连接在一起的方法，每一个构件都包括由热-熔性塑料制成的本体，该方法包括-相互对置放置所述的构件，该构件具有确定了焊接区段的邻接表面，-在连接组件的内部沿焊接区提供一条电流的环流路线，该路线设置在构件的所述邻接表面的附近，-电流沿着所述路线环流，以便在所述焊接区的部位将构件加热到使它们可以焊接的温度。按照本专利技术的方法，其特征在于它还包括-在所述的连接组件里提供一个成整体的由导电材料制成的金属薄层或箔作为环流的路线，该薄层或箔能够在大约等于所述的焊接温度的特殊温度处断裂，-环流通过所述的箔直到引起横穿箔的连续裂缝产生，箔材断开，这样由于电流中断的结果，加热也就停止了。可以注意到，在接合处“焊接温度”的概念被定义为将待焊接在一起的构件在它们的焊接区处(也就是它们的接合面附近)必须达到的温度，以便在加热期间，这些构件局部受到熔化，在加热和冷却之后，这些构件实质上就以不漏气的方式，同时也以与它们的应用相一致的机械阻力焊接在一起。本专利技术其它的说明、特点和优点将结合附图从下面的叙述中看出来。附图说明图1是按照本专利技术，使用一个套管将两根管子头对头连接起来的接头系统的中部截面示意图。图2是本专利技术电阻元件的实施例的示意立体图。图3是图1所示系统的另一个实施例的中部截面图，在该特殊的实例中，用了一个分支管横向连接到管子上。图4是图2所示的电阻元件的另一个实施例的局部放大图。首先参照图1，1代表整个可电焊的管接头，它包括一个连接套管2，该套管的本体由热熔性塑料制成，并有一个直着穿过本体的中心孔4，该孔4易于接收两个外径比套管孔4的直径稍微小一些、且大体与管套2同轴的管6和管8，以便连接它们。两根管子6、8从套管的端部插入套管孔4中，两管延着该套管区段的相对表面6a，8a(称为焊接区)延伸，其延续长度为L。该区段由邻接的外表面2a来限定，并具有一个电热阻件10，该电热阻件10借助于两个接线端子12、14连到电源上(未显示出)，例如连接到被整流的交流电源上。用于制造套管本体的塑料以及待连接在一起的管子的塑料特别可以采用聚乙烯、聚酰胺，聚丁烯和聚丙烯制成。从图中可以看出，按照本专利技术的电热阻件包括由导电材料11制成的薄层或者箔，该箔11可以通过专门的真空蒸气喷镀在热熔性塑料的支撑薄膜13上成型。最好构成支撑薄膜13的塑料与连接组件2和管子所使用的塑料不同，更准确的说，一般的观点认为薄膜13所用的塑料最好比管子和连接组件本体所用的塑料熔点高一点。此外，该薄膜最好选用这样一种材料，当薄膜仍然处在固态时，在导电层11(固态)和管子以及套管(熔化状态)之间具有中等的热膨胀系数。在该情况下，通过选择大致在构件的焊接温度时能熔化的、由导材料11构成的薄层就可以取得良好的焊接的自行调节。事实上，只要薄层里的环流不将薄膜的温度增至薄膜的熔化温度，一般该电流将环行着，构件就将被加热，然而一旦薄膜软化，达到支撑薄膜的材料熔化的温度，薄膜就将膨胀，这样首先在导电层里引起裂缝，然后出现延伸的裂缝横穿并遍布整个的薄层厚度，由此由于电流中断的结果，加热也就停止了。当然，相对于传统的绕制导线来讲，应用这样的系统具有各种优点，特别是-消除了短路的危险。-由于在加热元件和待装配的构件之间交换面的明显增加，使构件加热的更均匀。-由于不再需要使用附加的传感器，所以连接组件的制造成本减少了。-当典型的导线直径约为1毫米时，由于导电箔的厚度只约为几百埃，因此能较好地将热流局限在焊接交界表面的附近。-最后，由于管接头自己本身确定了环流时间，即，在该时间期间有环流存在，该环流是在最接近焊接区的附近产生的，因此，也就是，在最可能可靠和有效的条件下，应用这样的电阻层，有可能获得真正的自行调节的管接头。-正如要知道的一样，要想提供该种类型的加热阻件，必须要考虑到各种参数，换句话讲，尤其是要考虑到-构成薄层11的导电材料(一般为金属)的类型，-该层的厚度，-如果必要的话，构成支撑薄膜13的塑料薄膜的厚度和类型，-整个加热元件的尺寸和几何形状。一旦这些参数已经作出选择，就有必要提供安全的和可以按工艺等级进行制造的电接头，使其有可能提供与这样获得的加热元件相适应的电流。现在，我们将接连地涉及到这些标准规范。a)所用的导电材料的类型、金属箔的厚度和加热元件的几何形状;这些参数必须经过选择，以便取得一个电阻，使它有可能在构件的焊接区里达到相应的焊接温度。为在聚乙烯套管和同样由聚乙烯制造的管子之间进行装配，在构件的临接结合面的附近(在图1中分别用2a、6a和8a表示)，必须达到近似于150℃和350℃至400℃之间的实际温度，这只发生在大约几分钟的时间间隔内。在知道加热元件的焊接电压和电阻的情况下，温度的增长速度将由构件所损耗的电功率来确定。因此，加热时间将不是一个预定参数。当加热元件的电阻是所使用的金属的电阻率、导电层厚度、薄层里电流流过的横截面以及离开电接头的距离的函数时，将有可能很容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将一个连接组件与至少另外一个构件通过焊接连接在一起的方法，它们中的每一个包括由热一熔性塑料制成的主体，该方法包括：－相对放置所述的构件，该构件具有确定了焊接区段的邻接表面，－给所述的连接组件提供由一个导电材料制成的箔，用于在焊接 区段中形成环流，所述箔被埋在所述的连接组件里，并且能够在大体等于预定焊接温度的温度处撕裂，－环流流过所述的箔，用以将构件加热到所述焊接温度，直到至少一个裂缝横穿该箔，与此同时所述的箔材的断裂引起了电流中断。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：德尼迪富尔，弗朗索瓦福尔坦，
申请(专利权)人：法国气体公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]