接合兩根由熱塑材料為基的複合材料製成的管子的裝置的製作方法
2023-05-04 19:41:41 1
專利名稱：接合兩根由熱塑材料為基的複合材料製成的管子的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是管子的接合，而這裡的管子是由增強纖維和熱塑性材料所組成的複合材料而製成的。
該種特別用於加壓輸送流體的管子，由於其重量輕得多，因而使得在現場施工比較容易，所以一般比鑄鐵或水泥管子要好。
顯而易見，在任何裝備中，必需由密封而能有效耐受應力的接合來保證管子的連續性。由專利申請FR 2,728,051我們知道有一種接合裝置，它是用來連接以增強熱塑性材料為基的複合管子一端和另一複合管子一端的裝置。該種裝置包含有連接套筒和放置在這些連接套筒內的環形密封件，該套筒在其內壁上設置有螺紋，用於與安排在兩根待接合管子端部外表面壁厚中的互補螺紋相配合。根據該裝置的一個基本特徵，連接套筒的螺紋延續在一個最小長度上，該長度取決於構成管子的增強材料紗線的直徑，以便使得到的扯裂強度大於增強筋(armature)的斷裂強度。
該種接合裝置的缺點之一是在管子端部的壁厚中製作有螺紋。這是由於，當在現場要調整管子的長度時，例如，要切短管子時，必然會失去部分螺紋甚至全部螺紋。然而，在現場切割以後，很難製作另外的螺紋。
此外，該申請中的接合裝置直接地與上述設置在管子端部壁厚中的螺紋相配合，因此該就需要製造壁厚足夠厚的管子，以便能容納該道螺紋。然而由於端部螺紋只是在管子整個主體製成以後才加工上的，而且增加的壁層又處在管子全部長度上，所以在管子壁厚中增加的壁層事實上只是在管子帶螺紋的端部有用。因此為製造這樣的管子，看來必須供應更多材料，這要增加原材料的成本和增加管子的最終重量，而且這些增加不是無足輕重的。
本於是發明的目的就是為複合管子提供一種接合裝置，這種接合裝置在工廠中和在現場都容易裝配，它不增加複合管子的生產成本，因此不增加裝備的成本，而仍然能保證管子在接合區有滿意的強度和密封。
根據本發明，這種由以增強熱塑性材料為基的複合材料製成的管子的接合裝置包含有一個套筒，用於在一邊與第一管子的端部相裝配，在另一邊與第二管子的端部相裝配，該套筒在其內壁上設置至少有一道螺紋，而且還包含有密封機構，以保證接合區的密封。該裝置的特徵在於它包含有第一連接管，用於與第一管子的端部連成一體，和第二連接管，用於與第二管子的端部連成一體，每個連接管在至少其外表面的一部分上都具有螺紋，用於以互補的方式與套筒上的螺紋相配合。
與現行技術不同，利用該附加的車有螺紋的連接管，因而就避免了管子外套在其整個長度上的過厚。
根據一個特徵，該兩根管子是由熱塑性材料製成的基體、該基體的由增強材料的防護層和覆蓋該防護層的由熱塑性材料製成的外套組成。而此連接管至少其內表面是由與管子外套同樣的熱塑性材料組成的。
材料的相同性使得可能在連接管加熱以後，把它們固定有利地在該兩根管子也被加熱的端部周圍，以便把它們粘合在一起，然後冷卻使它們固化。
這種通過粘合來固定連接管的方法，既可以在工廠中進行，也可以在現場進行，當必須在現場通過切割來調整管子長度的時候，這是有利的，連接管是適合的，於是就容易在現場裝上。
如果管子是圓柱形的，連接管的長度在管子直徑的0.5和2倍之間是有好處的。
管子防護層和套筒外層最好是基於由相互混合玻璃絲和熱塑性材料絲組成的原材料，套筒外層的厚度至少等於管子防護層的厚度。
根據另一個特徵，該套筒在其內壁上包含有兩道在相反方向上加工的螺紋，而且該兩道螺紋位於橫切套筒主體縱軸的中平面的兩邊，該兩道螺紋用來與兩個連接管的相應螺紋配合，該兩個連接管的螺紋旋向是與套筒的每道螺紋相適應。此外，在連接管上和在套筒上都提供有識別螺紋旋向的機構。
套筒螺紋加工在由與連接管外表面同樣的材料製成的厚度中是有好處的，而連接管的螺紋就安排在該外表面中。
根據再一個特徵，套筒沿著其中平面包含有一凹槽，用於接納密封機構，而裝有連接管的管子端部就壓貼在此密封機構上。
此密封機構足夠地柔軟以緊密地與管子端部的自由橫截面形狀相匹配是有好處的。
參考附圖，閱讀隨後的描述，會發現本發明進一步的特徵和優點，在這些附圖中-
圖1是本發明接合裝置的分解剖視圖，該接合裝置用於連接兩根管子的端部；-圖2是裝配在兩根管子端部的接合裝置的剖視圖。
圖1中畫出的接合裝置10的目的是把兩根圓柱形管子20和30裝配起來，而該兩根管子是由以增強熱塑性材料為基的複合材料製成的。
具體講，每一管子都是由熱塑性材料製成的基體M、包圍基體M的增強防護層E和由熱塑性材料製成的外套R組成的，此熱塑性材料基體例如是聚乙烯基體，而此熱塑性材料外套則覆蓋著此防護層，最好是與基體M的材料相同。此防護層E由嵌入了連續玻璃絲的熱塑性材料，例如聚乙烯構成是有好處的，防護層的原材料是VETROTEX出售的複合紗線形式的TWINTEX→是有好處的，而此複合紗線又是由相互混合的熱塑性材料細絲和玻璃絲組成的。這種管子的構造特別是，例如，在法國專利申請FR 98/13293中描述過了。
管子20和30分別包含有端部21和端部31，該兩個端部具有同樣的橫截面，而且該兩個端部不用於相互對接在一起。
接合裝置10包含有兩個中空的連接管11和12以及一個套筒40，每一連接管都用於連在管子相應端部21和31的周圍，而此套筒則用於通過把它與連接管11和12組合起來而連接該兩根管子。根據本發明的接合裝置10是在工廠中用自動化設備製造的，這種自動化設備適合於降低成本並保證其精度。
每一連接管11，12都是由熱塑性材料製成的，這種熱塑性材料最好是與管子的外套R的材料相同。這是因為，通過嵌套粘合(embotement-soudage)而把連接管與管子1連在一起的方法使組裝過程變得容易，同時還保證了此組合有很好的機械強度。
連接管11和12在其外表面13和14上分別包含有螺紋15和16，此螺紋至少是處在與套筒40的半長度相等的一部分長度上。
每一連接管11，12都分別具有把此連接管固定在管子周圍的端部11a，12a，還分別具有相反的對接端部11b，12b。為了能經得起由於流體流入管子而產生的壓力，連接管11和12的長度最好是在管子20和30的直徑的0.5和2倍之間。
當車有螺紋的連接管及/或裝上有螺紋連接管的管子在現場進行作業時，嵌套端部11a和12a可以選擇性地具有各自的外部凸緣(collerettes)17和18，該兩個凸緣於是相對於螺紋15，16而凸出來，以便起該螺紋保護件的作用。然而為了使製造簡化，最好是不添加凸緣17，18。連接管到達現場就帶有保護殼圍繞著螺紋。
套筒40是由用熱塑性材料製成的內層41和內層的保護外層42構成的，此熱塑性材料例如是聚乙烯連接管的材料，而此外層是由增強複合材料，例如TWINTEX→構成的，以便經得起壓力。應該指出，保護外層42的厚度至少等於管子的由增強複合材料製成的防護層E的厚度，以便保證管子和連接管之間耐壓的連續性。保護層沒有畫出來，它最好是設置用於包圍保護外層42，而此保護層最好是由熱塑性材料製成。
套筒在其內壁43上，在內層41的厚度中，分別包含有螺紋48和螺紋49，它們軸向地伸展在套筒主體上，位於橫切主體縱軸的中平面P的兩邊，該兩道螺紋安排得沿著相反方向是有好處的。螺紋48和49用來分別與連接管的螺紋15和16相配合。
當然，由於螺紋48，49具有相反的旋向(pas de sens)，所以連接管的螺紋15和16也具有相反的旋向，然而此每道螺紋都具有和為其提供的套筒的螺紋有同樣的旋向。不言而喻，對管子到達工地已經裝備有連接管的情況來說，每一連接管都具有相反旋向的螺紋。為了使接合操作速度快，在連接管和套筒每一側螺紋都設置有識別旋向的機構。
最後，提供有密封機構44，該機構保證兩根管子20和30之間接合的密封性。這些密封機構對管子中流動的流體必須是非活性的。
一旦接合進行完，此密封機構於是就定位在接合區域中，處於套筒40的中平面P上。由於管子在現場可能被重新切割，在管子端部21和31的自由橫截面可能不整齊，所以密封機構必須足夠柔軟來完美地與自由橫截面形狀相匹配，以便保證完全的密封。
密封機構可以由半剛性的中央接圈組成，該中央接圈嵌入到環形的接納凹槽45中，而該凹槽則製作在套筒的內表面41上，沿著中平面P，該接圈具有從螺紋48和49凸出的側面，此側面用於被兩根管子的自由端部21和31所擠壓。
作為一種不同的形式，而是提供一個由熱塑性材料製作的剛性帶側面的墊片(rondelle)來代替，此接圈就貼在此側面上。該墊片插入在環形凹槽45中。
另一個解決密封機構的方法可以由兩個接圈組成，該兩個接圈位於管子的兩個相應端部21和31處，用於在端部21和31裝配上連接管以後，一擰緊套筒，就互相緊貼著。於是此接圈就會在連接管的粘合期間裝配在端部21和31上。
現在來說明把兩根管子通過本發明的裝置接合起來的原理。
首先是把連接管11和12裝配在兩根管子的相應端部21和31的周圍。為此目的，藉助於用來製作管子的該類以熱塑性材料為基的材料所已知的方法，對每一連接管的內壁和管子端部的外壁進行加熱；在材料軟化以後，把管子的端部嵌套進連接管中，然後冷卻，保證部件固化。
然後把密封機構44，例如是半剛性的接圈，放入套筒的凹槽45中。
最後，把裝有連接管的管子端部21和31放在一個託架(berceau)上，以便保證它們對準，然後把它們與套筒40的每一端部接觸，在已知方向轉動套筒，由於螺紋48和49具有相反的旋向，就同時繞著兩根管子擰緊。當然，擰緊的扭矩必須足夠大，使得接圈變形，以便它與管子端部21和31的自由橫截面形狀相匹配，來保證完美的接合。這樣操作就完成了，管子的端部緊緊地貼在接圈44的側面上，以保證密封。
權利要求
1.用於把兩根管子接合在一起的裝置。該兩根管子是由以增強熱塑性材料為基的複合材料製成的，該裝置包含有套筒(40)，該套筒用於在一邊裝配到第一管子(20)的端部(21)上，在另一邊裝配到第二管子(30)的端部(31)上，該套筒在其內壁(43)上設置有至少一道螺紋(48)，還包含有用於在接合區域保證密封的密封機構(44)，該裝置的特徵在於它包含有第一連接管(11)和第二連接管(12)，第一連接管用於與第一管子的端部(21)連成一體，第二連接管用於與第二管子的端部(31)連成一體，每一連接管至少在其外表面(13，14)的一部分上包含有螺紋(15，16)，用於以互補的方式與套筒(40)的螺紋(48)相配合。
2.根據權利要求1所述的接合裝置，其特徵在於該兩根管子(20，30)是由熱塑性材料製作的基體(M)、該基體的由增強材料製成的防護層(E)和包圍該防護層(E)的由熱塑性材料製成的外套(R)組成，其特徵還在於該連接管(11，12)至少具有它們的內表面，而此內表面是由與管子外套(R)的同樣熱塑性材料製成的。
3.根據權利要求1或2所述的接合裝置，其特徵在於該連接管(11，12)在加熱以後用於鑲接在也被加熱了的該兩根管子端部(21，31)的周圍，該連接管和管子通過冷卻後的固化而粘合在一起。
4.根據前面任一項權利要求所述的接合裝置，其特徵在於該套筒(40)在其內壁(43)上包含有兩道螺紋(48，49)，該兩道螺紋(48，49)是沿著相反方向加工的並位於橫切套筒主體縱軸的中平面(P)兩邊，該兩道螺紋是用來與兩個連接管(11，12)的相應螺紋(15，16)相配合，它們的旋向與套筒每道螺紋(48，49)的旋向相適應。
5.根據權利要求4所述的接合裝置，其特徵在於在該連接管(11，12)上和在套筒(40)上設置有識別螺紋旋向的機構。
6.根據權利要求4所述的接合裝置，其特徵在於該套筒(40)沿著其中平面(P)包含有一個凹槽(45)，用於容納密封機構(44)，管子的裝有連接管(11，12)的端部(21，31)用於緊貼在此密封機構上。
7.根據前面任一項權利要求所述的接合裝置，其特徵在於該套筒的螺紋或多道螺紋(48，49)加工在由與連接管外表面(13，14)同樣材料構成的厚度中，而在該外表面中安排有它們的螺紋(15，16)。
8.根據權利要求2所述的接合裝置，其特徵在於套筒(40)包含有防護外層(42)，該防護外層的材料與該管子防護層(E)的材料相同，該材料是由相互混合的玻璃絲和熱塑性材料細絲組成的。
9.根據權利要求8所述的接合裝置，其特徵在於該套筒防護外層(42)的厚度至少等於管子防護層(E)的厚度。
10.根據前面任一項權利要求所述的接合裝置，其特徵在於該密封機構(44)足夠柔軟，以便與管子端部(21，31)的自由部分的形狀相貼合。
11.根據前面任一項權利要求所述的接合裝置，其特徵在於該連接管的長度在呈圓柱形的管子(20，30)直徑的0.5和2倍之間。
全文摘要
用於把兩根管子接合在一起的裝置。該兩根管子是由以增強熱塑性材料為基的複合材料製成的。該裝置包含有其內壁上車有螺紋的套筒(40)，該套筒用於裝配到第一管子(20)的端部(21)上和第二管子(30)的端部(31)上，還包含有用於在接合區域保證密封的密封機構(44)。該裝置的特徵在於它包含有第一連接管(11)和第二連接管(12)，第一連接管用於與第一管子的端部(21)連成一體，第二連接管用於與第二管子的端部(31)連成一體，每一連接管至少在其外表面(13，14)的一部分上包含有螺紋(15，16)，用於以互補的方式與套筒(40)的螺紋(48)相配合。
文檔編號F16L47/00GK1451085SQ00819290
公開日2003年10月22日 申請日期2000年11月29日 優先權日2000年1月5日
發明者J·－P·德巴爾梅, G·岡德雷 申請人:法國聖戈班韋特羅特斯有限公司