專利名稱：多階段在熱塑性材料管道端部形成穩(wěn)定規(guī)則錐嘴的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在熱塑性材料制成管道的末端結(jié)合部上形成穩(wěn)定且內(nèi)部規(guī)則的錐嘴的裝置，這種裝置工作在預(yù)熱至塑性狀態(tài)的末端結(jié)合部上，所述裝置包括具有可徑向移動(dòng)的機(jī)械部件的第一部分，沿心軸的縱軸線所測(cè)量的所述機(jī)械部件的長(zhǎng)度等于錐嘴的長(zhǎng)度，所述機(jī)械部分可在從第一末端回縮位置至第二末端擴(kuò)展位置之間移動(dòng)，在所述第一末端收縮位置處第一部分的直徑使其能夠自由進(jìn)入管道的末端部分。在所述第二末端擴(kuò)展位置處將圍繞末端部分的整個(gè)部分?jǐn)U展而形成一個(gè)具有最大擴(kuò)展量的暫時(shí)性錐嘴，與處于末端擴(kuò)展位置的所述第一部分的外徑相對(duì)應(yīng)的暫時(shí)性錐嘴的內(nèi)直徑大于定形錐嘴的最終的公稱內(nèi)直徑，所述第一部分被加熱至一定溫度時(shí)要大于或等于末端部分，這樣在末端部分進(jìn)行塑性擴(kuò)展而形成具有最大擴(kuò)展量的暫時(shí)性錐嘴過(guò)程中末端部分不釋放熱量，然后所述第一部分回復(fù)至第一末端回縮位置；幾何固定的第二部分，所述第二部分的外直徑等于定形錐嘴的最終標(biāo)定公稱內(nèi)直徑，所述第二部分能夠進(jìn)入具有最大擴(kuò)展量的暫時(shí)性錐嘴。在處于回縮位置的所述第一部分完全插入之后，就使所述第二部分可自由進(jìn)入具有最大擴(kuò)展量的暫時(shí)性錐嘴，這樣所述第二部分能夠正確的校準(zhǔn)錐嘴的內(nèi)直徑，經(jīng)預(yù)先擴(kuò)展之后的錐嘴徑自然回縮并在低于末端部分的溫度之下進(jìn)行冷卻，這樣確定的錐嘴迅速降溫至環(huán)境溫度而達(dá)到最終的標(biāo)定直徑。
在上述的技術(shù)部分中有些困難需要克服，如與必需的精確性相關(guān)的困難，即為了在管道的多個(gè)部分之間達(dá)到有效的結(jié)合，錐嘴至少必須配置在內(nèi)部；另外還有在錐嘴定形之后熱塑性材料收縮問(wèn)題。已知熱塑性材料分子要經(jīng)歷尺寸變化，這些分子能夠記憶其以前的物理狀態(tài)并傾向于回復(fù)至原始狀態(tài)。因此在受熱的情況下，形成錐嘴向外突出而增大管道的直徑時(shí)，管道就傾向于回復(fù)至以前的狀態(tài)，即直徑小于錐嘴成形過(guò)程所形成管道的直徑的狀態(tài)。此外，上述熱塑性材料的收縮根據(jù)所用的熱塑性材料(聚丙烯，聚氯乙烯，聚乙烯，通用聚烯烴)的不同而不同。
為解決錐嘴的內(nèi)部測(cè)量的精確性問(wèn)題已采取了一些成型技術(shù)方案，如使用與要得到的錐嘴的形狀相一致的機(jī)械心軸成型。強(qiáng)制心軸進(jìn)入管道末端部分而產(chǎn)生錐嘴形，管道被預(yù)熱至塑性變形的溫度，處理管道具有足夠的厚度，以使在心軸的進(jìn)入過(guò)程中管道不會(huì)潰破。在錐嘴加工成形時(shí)錐嘴包含有進(jìn)行密封作用的內(nèi)部環(huán)形密封墊，在結(jié)構(gòu)中布置有可徑向擴(kuò)展的并隨后能夠回縮的機(jī)械部件，這樣可在加熱的情況下在錐嘴中形成密封墊座。針對(duì)上面所述的技術(shù)，本文參考引用同一申請(qǐng)人于1981年10月14目的申請(qǐng)?zhí)枮镹O52581的歐洲專利。上述專利對(duì)楔形驅(qū)動(dòng)裝置(一種利用傾斜平面來(lái)限制各機(jī)械部件的裝置)及機(jī)械部件自身的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了很好地描述，上述部件采用這種形狀是為了在擴(kuò)展時(shí)構(gòu)成一致的支撐表面，所述支撐表面為錐嘴密封墊形成環(huán)形座。
研究從外部向內(nèi)施加作用力技術(shù)，所述作用力作用在管道預(yù)熱的端部并由心軸的作用所平衡，但是這些技術(shù)不適合于目前的情況，目前的目標(biāo)為在無(wú)材料收縮的情況下將精確的錐嘴形狀適用于波紋管，所述波紋管在加熱條件下及在外界的流體或機(jī)械裝置的壓力作用下不易被處理。所述波紋管顯著地具有較小的厚度，這樣有利于波紋和/或外部鰭片或輪廓的形成。
為解決熱塑性材料的皺縮的問(wèn)題，申請(qǐng)人于1983年完成一種裝置，這種裝置提供了一種由內(nèi)部心軸確定的腔體，所述腔體提供了所要的錐嘴的最后的形狀和標(biāo)定的公稱尺寸。所述腔體由模具外部確定，其中所加工的管道的末端部分通過(guò)來(lái)自于心軸內(nèi)部的壓力氣體而初步固著。末端部分就這樣地伸展超過(guò)其所需的標(biāo)定公稱尺寸，這樣就使其在一定時(shí)間之內(nèi)與上述的外部模具相接觸，然后使這樣形成的錐嘴自然回縮，并在作在心軸上精確地自身校準(zhǔn)，在心軸上布置有供壓縮空氣流動(dòng)的管道。
已觀察到，在錐嘴形狀完全形成及達(dá)到足夠的精度之后熱塑性材料的收縮就不存在了或大大減少了，因?yàn)殄F嘴形狀的內(nèi)部校準(zhǔn)總是存在的。
不幸的是，這種技術(shù)也明顯不適合用熱塑性材料制成的波紋狀或外部具有鰭片及輪廓圈管道。
因此，同一申請(qǐng)人按照1998年4月11日申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮?8839360.8的歐洲專利及根據(jù)以上描述的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)了一種裝置。在這個(gè)專利文獻(xiàn)中所述的能產(chǎn)生強(qiáng)制擴(kuò)展的裝置是具有機(jī)械部件的心軸，所述機(jī)械部件可從第一回縮位置向第二擴(kuò)展位置徑向移動(dòng)，在所述第一回縮位置處心軸可自由進(jìn)入末端部分，在第二位置處，心軸使末端部分?jǐn)U展直至形成具有直徑大于標(biāo)定直徑的暫時(shí)性錐嘴。
這種裝置雖然可實(shí)現(xiàn)波紋管道或特型管道上的錐嘴，但這種裝置仍可進(jìn)一步改進(jìn)。注意到在該裝置從具有最小尺寸的回縮位置到具有最大擴(kuò)展量或最大尺寸的位置的移動(dòng)過(guò)程中，由于與徑向移動(dòng)的元件的外側(cè)端相接觸，這項(xiàng)技術(shù)就在錐嘴的內(nèi)表面上產(chǎn)生了一些印痕。因此，如附加的權(quán)利要求中所表征的那樣，本發(fā)明的目的為消除上述的缺陷，提供附加優(yōu)點(diǎn)而保持已存在的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明保持適用于市場(chǎng)上應(yīng)用的任何熱塑性管道的優(yōu)點(diǎn)，包括波紋管及具有外輪廓的管道(如加強(qiáng)肋管)，上述管道具有明顯減小的厚度，就實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的錐嘴。
本發(fā)明還具有錐嘴形狀精確的特點(diǎn)，其內(nèi)表面非常規(guī)則且沒(méi)有任何的印痕，即使在末端部分的擴(kuò)展量超過(guò)受具有徑向移動(dòng)的機(jī)械部件的心軸影響的錐嘴標(biāo)定尺寸的情況下也是如此。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)還在于該裝置提供了非常高的執(zhí)行速度，通過(guò)外界壓力作用加速了校準(zhǔn)工作階段，來(lái)自外部的空氣壓力可有效地應(yīng)用于波紋管。而公知的情況是波紋管不能承受所述的外部壓力，因?yàn)樗霾y管存在爆炸的危險(xiǎn)。
參考附圖，從下面的內(nèi)容中可明確本發(fā)明的進(jìn)一步的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，下面提供了一個(gè)并非限制性例來(lái)作為本發(fā)明的實(shí)施例。其中，

圖1所示為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的半部分的示意圖，圖中所示的裝置包括一個(gè)側(cè)視的處于初步運(yùn)行階段的合成心軸，為達(dá)到較好顯示一部分的目的，圖中只是示意性的顯示了部分部件而略去了其他部分；
圖2所示為圖1中所示的心軸在初步運(yùn)行階段的末尾時(shí)的示意圖；圖3所示為圖1和圖2所示的心軸在隨后的運(yùn)行階段中的示意圖；圖4所示為前面圖中的心軸在最后運(yùn)行階段的示意圖；圖5所示為本發(fā)明的波紋管的截面視圖。
參考以上的附圖，本發(fā)明的裝置最好包括有多個(gè)運(yùn)行階段的合成心軸(1)。所述合成心軸基本包括從前端(10)至后端(19)的部分，初步插入部分(13)，第一部分(11)，第二部分(12)。
第一部分(11)具有可徑向移動(dòng)的機(jī)械部件(6)，沿心軸(1)的縱軸線(5)所測(cè)的所述機(jī)械部件的長(zhǎng)度等于錐嘴(21，21’)的長(zhǎng)度。所述機(jī)械部件可從第一末端回縮位置(見(jiàn)圖1，2，4)移至第二末端擴(kuò)展位置(見(jiàn)圖3)，在所述的第一末端回縮位置處第一部分(11)的直徑(D11)小于管道(20)的內(nèi)徑(D)或至少小于直徑(D11’)，該內(nèi)容將在下文中作進(jìn)一步的描述，以這種方式可使第一部分自由的進(jìn)入管道(20)的末端部分(2)，在所述第二末端擴(kuò)展位置處(見(jiàn)圖3)，第一部分(11)擴(kuò)展圍繞它的末端部分(2)。在這個(gè)階段形成了具有最大擴(kuò)展量的錐嘴(21’)。此時(shí)錐嘴(21’)的暫時(shí)性的內(nèi)徑(D12)大于確定的錐嘴(21)的最終標(biāo)定內(nèi)徑(DN)，上述暫時(shí)性內(nèi)徑(D12)與處于末端擴(kuò)展位置的第一部分(11)的外徑相對(duì)應(yīng)。
在已知的歐洲專利EP052581中，用來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件(6)的元件(4)是具有傾斜表面的楔子，因?yàn)樵摬考且阎?，所以圖中只對(duì)其進(jìn)行了示意性表示。為了元件(4)的正確運(yùn)行，將第一部分(11)安插在第二部分(12)和末端頭(7)之間，末端頭(7)的直徑也小于管道(20)的內(nèi)徑，這樣就將機(jī)械部件(6)沿與心軸(1)的縱軸線(5)相垂直的平面進(jìn)行雙邊引導(dǎo)。將第一部分(11)加熱至溫度(T)，該溫度(T)大于或等于末端部分(2)的溫度(T1)，這樣末端部分在其進(jìn)行塑性擴(kuò)展成形錐嘴(21’)的過(guò)程中不釋放任何熱量。
第一部分(11)然后回復(fù)至第一末端回縮位置(見(jiàn)圖4)。上面所述的初步插入部分(13)執(zhí)行初步運(yùn)行階段(見(jiàn)圖1和圖2)，所述初步插入部分(13)位于與第一部分(11)相連的末端端頭(7)的前面。特別地，該結(jié)構(gòu)的初步插入部分(13)是由中空的橡膠元件構(gòu)成，該部分可通過(guò)擴(kuò)展而伸展，從而從第一靜止的最小尺寸形狀擴(kuò)展至第二最大伸展形狀。在第一種形狀下，橡膠元件的最大直徑(D11’)小于管道(20)內(nèi)徑(D)。這樣可使橡膠元件自由初步地進(jìn)入管道(20)的末端部分(2)。在第二種形狀下，橡膠元件基本為圓柱形，其直徑(D1)的變化范圍在管道(20)的內(nèi)徑(D)和具有暫時(shí)性最大擴(kuò)展量的錐嘴(21”)的暫時(shí)性內(nèi)徑(D12)之間，其中所述第一部分(11)隨后就被導(dǎo)入而進(jìn)行其余的擴(kuò)展直至形成所述的暫時(shí)性最大擴(kuò)展量錐嘴(21’)。
最好是，中空元件具有可變的厚度，從而在上述機(jī)械部件(6)作用之前擴(kuò)展時(shí)能保持基本為圓柱形。因?yàn)闄C(jī)械部件(6)對(duì)已幾乎完全擴(kuò)展的錐嘴(21”)僅須提供較小的擴(kuò)展量，所以橡膠元件對(duì)錐嘴已沒(méi)有留下印痕。這樣當(dāng)錐嘴完全擴(kuò)展時(shí)，因?yàn)樗鲥F嘴的均勻性良好且同時(shí)確定出良好的圓柱形幾何形狀，這樣就可能得到具有完好規(guī)則的內(nèi)部形狀的最大擴(kuò)展量錐嘴(21’)。
幾何固定的第二部分(12)與第一部分(11)順次布置，所述第二部分(12)的外徑等于定形的錐嘴(21)的最終標(biāo)定公稱內(nèi)直徑(DN)。
處于收縮位置的第一部分(11)完全插入之后，所述第一部分(11)實(shí)際被引入暫時(shí)性最大擴(kuò)展錐嘴(21’)(見(jiàn)圖4)，這樣就允許第二部分(12)隨后自由地進(jìn)入錐嘴(21’)，錐嘴(21’)無(wú)任何外部印痕。
第二部分(12)的直徑精確地等于所需的公稱直徑，這樣就能保證其正確校準(zhǔn)錐嘴(21)的內(nèi)徑的作用，在經(jīng)過(guò)預(yù)先的擴(kuò)展之后，通過(guò)所用材料特別是聚丙烯的自然特性的作用而初步擴(kuò)大為能夠自然回縮的暫時(shí)性部件(21’)(所述內(nèi)容代表最后第四階段，見(jiàn)圖4)。通過(guò)這種方式就保證了錐嘴(21)的穩(wěn)定性，即使錐嘴具有外部鰭片或輪廓。
將第二部分在低于末端部分(2)的溫度(T1)的溫度下冷卻，這樣就可使定形的錐嘴(21)迅速變化至環(huán)境溫度，這樣它就自然地從直徑(D12)回縮至定形的直徑(DN)。最后應(yīng)注意到本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為第二部分(12)的直徑(DN)被計(jì)算為被處理的管道(20)所用的熱塑性材料的函數(shù)。這樣第二部分(12)可取下更換。為根據(jù)不同的階段且利用最少的時(shí)間而同步調(diào)整不同的運(yùn)動(dòng)，元件(3)用來(lái)促進(jìn)心軸(1)和管道(20)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)沿著心軸(1)的縱軸線而與元件(4)結(jié)合同步驅(qū)動(dòng)第一部分(11)的擴(kuò)展和收縮。
在不脫離下述的本發(fā)明的內(nèi)容的范圍的情況下，還可構(gòu)想出本發(fā)明的多種變更和變化，例如，在不同的工作軸線相分離或?qū)⒅辽倨渲械囊粭l與其他工作軸線相分離而將所有的部分(11)和(12)相分離的情況。
此外，該裝置包括與第二部分(12)相結(jié)合的裝置(55)，在校準(zhǔn)階段裝置(55)可將來(lái)自于外界的被壓縮流體的壓力施加到末端部分(2)的外壁上以加速該校準(zhǔn)階段，并能提高定形的錐嘴(21)的內(nèi)表面的規(guī)則性。
最后，參考所述的波紋管，應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)的是波紋形表面的每個(gè)波狀凸起(23)與相分離的環(huán)形通道(24)相對(duì)應(yīng)，所述環(huán)形通道(24)通過(guò)孔(25)而與外界相通，利用這種方式使波紋管的內(nèi)部和外部具有相同的壓力，這樣不管施加到波紋管上的壓力如何而從根本上消除了內(nèi)爆的危險(xiǎn)。
權(quán)利要求
1.一種具有多個(gè)運(yùn)行階段的裝置，該裝置在由熱塑性材料制造的管道的末端結(jié)合部分上形成穩(wěn)定的且內(nèi)部規(guī)則的錐嘴，所述裝置在末端結(jié)合部分(2)中運(yùn)行時(shí)應(yīng)被預(yù)熱至塑性狀態(tài)，所述裝置應(yīng)至少包括以下部分具有可徑向移動(dòng)的機(jī)械部件(6)的第一部分(11)，沿心軸(1)的縱軸線(5)所測(cè)的所述機(jī)械部件的長(zhǎng)度等于錐嘴(21，21’)的長(zhǎng)度。所述機(jī)械部件可從第一末端回縮位置移動(dòng)至第二末端擴(kuò)展位置，在第一末端回縮位置第一部分(11)的直徑可使第一部分自由的進(jìn)入管道(20)的末端部分(2)，第一部分(11)在第二末端擴(kuò)展位置處擴(kuò)展圍繞它的整個(gè)末端部分(2)，這樣就形成了具有最大擴(kuò)展量的暫時(shí)性錐嘴(21’)，暫時(shí)性錐嘴(21’)的暫時(shí)性內(nèi)徑(D12)大于定形錐嘴(21)的最終標(biāo)定公稱內(nèi)徑(DN)，上述暫時(shí)性內(nèi)徑(D12)與處于末端擴(kuò)展位置的第一部分(11)的外徑相對(duì)應(yīng)，將所述第一部分(11)加熱至溫度(T)，該溫度大于或等于末端部分(2)的溫度(T1)，這樣末端部分在其進(jìn)行塑性擴(kuò)展而形成具有最大擴(kuò)展量的暫時(shí)性錐嘴(21’)的過(guò)程中不釋放任何熱量，然后第一部分(11)就回復(fù)至第一末端回縮位置；幾何固定的第二部分(12)，所述第二部分(12)的外徑等于定形的錐嘴(21)的最終標(biāo)定公稱內(nèi)直徑(DN)，所述第二部分(12)能夠進(jìn)入具有最大擴(kuò)展量的暫時(shí)性錐嘴(21’)，處于回縮位置的第一部分(11)完全插入之后就允許第二部分(12)隨后自由地進(jìn)入具有最大擴(kuò)展量的暫時(shí)性錐嘴(21’)，第二部分(12)能夠正確校準(zhǔn)錐嘴(21)的內(nèi)徑，在經(jīng)過(guò)初步的擴(kuò)展之后，第二部分能夠自然回縮并在低于末端部分(2)的溫度(T1)的溫度下冷卻，這樣就可使定形的錐嘴(21)迅速變化至環(huán)境溫度，直到錐嘴回縮至定形的直徑(DN)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)包括初步插入部分(13)，初步插入部分(13)是由中空的橡膠元件構(gòu)成，該部分可通過(guò)擴(kuò)展而伸展，從而從第一靜止的最小尺寸形狀擴(kuò)展至第二最大伸展形狀，在第一種形狀下，橡膠元件的最大直徑(D11’)小于管道(20)內(nèi)徑(D)，這樣，橡膠元件才能自由初步地進(jìn)入管道(20)的末端部分(2)，在第二種形狀下，橡膠元件基本為圓柱形，其直徑(D1)的變化范圍在管道(20)的內(nèi)徑(D)和具有最大擴(kuò)展量的暫時(shí)性錐嘴(21’)的暫時(shí)性內(nèi)徑(D12)之間，這樣預(yù)先形成了處于中間擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)的錐嘴(21”)，其中所述第一部分(11)隨后就被導(dǎo)入而完成剩余的擴(kuò)展直至形成所述的具有暫時(shí)性最大擴(kuò)展量的錐嘴(21’)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的裝置，其特征在于，所述第一部分(11)安置在第二部分(12)和末端頭(7)之間，末端頭(7)的直徑也小于管道(20)的內(nèi)徑(D)，這樣就將機(jī)械部件(6)沿與心軸(1)的縱軸線(5)相垂直的平面進(jìn)行雙向引導(dǎo)，其特征在于，所述初步插入部分(13)位于朝向相對(duì)第一部分(11)的末端端頭(7)的前面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的裝置，其特征在于，至少所述部分(11)、(12)、(13)之一沿不同的工作軸線而與另外的部分相分離。
4.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的裝置，其特征在于，所有所述部分(13)、(11)、(12)相互結(jié)合而形成單個(gè)合成心軸(1)，將合成心軸與管道(20)共軸線設(shè)計(jì)，元件(3)用來(lái)促進(jìn)心軸(1)和管道(20)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)沿心軸(1)的縱軸線(5)而與元件(4)結(jié)合同步以驅(qū)動(dòng)第一部分(11)的擴(kuò)展和收縮。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，至少第二部分(12)是可取下更換的。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，該裝置包括與第二部分(12)相結(jié)合的裝置(55)，在校準(zhǔn)階段裝置(55)可將來(lái)自于外界的被壓縮流體的壓力施加到末端部分(2)的外壁上而加速該校準(zhǔn)階段，并能提高定形的錐嘴(21)的內(nèi)表面的規(guī)則性。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述中空元件厚度可變而在其擴(kuò)展時(shí)能基本保持為圓柱形狀。
8.根據(jù)所述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，第二部分(12)的直徑(DN)作為熱塑性材料的函數(shù)計(jì)算。
9.根據(jù)所述權(quán)利要求之一所述的波紋管，其特征在于，波紋形表面的每個(gè)波狀凸起(23)具有互相隔離的環(huán)形管道(24)，其特征為，所述的各相隔離的環(huán)形通道(24)通過(guò)孔(25)而與外界相通。
全文摘要
一種具有多階段的裝置,該裝置包括多個(gè)運(yùn)行階段的合成心軸,在熱塑性材料管道的端頭結(jié)合部上形成穩(wěn)定的錐嘴,包括:初步插入部分,包括能自由進(jìn)入末端部分的中空橡膠元件,可擴(kuò)展直至預(yù)先形成第一錐嘴;具有機(jī)械部件的第一部分,所述機(jī)械部件可從第一回縮位置徑向移動(dòng)至第二末端擴(kuò)展位置,形成具有最大擴(kuò)展量所精密的暫時(shí)性錐嘴;及與第一部分順次相連的幾何固定的第二部分。
文檔編號(hào)B29C57/06GK1273170SQ00104830
公開(kāi)日2000年11月15日 申請(qǐng)日期2000年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月31日
發(fā)明者萊奧波爾多·薩維奧利 申請(qǐng)人:西卡公司