专利名称：一体化法兰挡塑料管材及其加工模具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种塑料管材，具体地说，涉及一种两端中至少一端具有一体成型的法兰挡的塑料管材。本实用新型还涉及一种形成这样塑料管材的法兰挡的加工模具。
背景技术：
塑料管材广泛用于日常生活及工业中的多种应用领域，包括井下作业应用、山上作业等。具体应用时再将各段管材连接形成管道。
将管材连接的一种方法是扩口插接连接，这种方法是将管材的一端扩口，使端口的直径大于管材管径，然后用胶水与另一管材的未扩口端连接。但是，这种采用胶水扩口插接连接而成的管道，在输送酸、碱等流体时胶水易发生化学反应，从而导致连接处脱落。
热熔法兰连接法是先在管材上套以法兰盘，将平承法兰头直径与管材一致的一端加热，同时将管材一端加热，达到熔融状态后，将两者对接在一起，通过紧固法兰螺丝连接管材形成管道。这样形成的管道克服了不耐酸、碱的缺陷。但是，热熔法兰连接野外作业需要电源，而且煤矿井下因有高浓度瓦斯，无法采用热熔连接的方式。另外，虽然平承法兰头的耐压强度与管材耐压强度相当，但由于管材与平承法兰头材质不同、成型温度不同，因此各种物理性质的差异导致焊接处易于断裂。
此外，焊接成型过程中还会碰到不少问题，如打不满、飞边、表面凹陷，尺寸变化等缺陷。造成这些缺陷的影响因素很多，可能的因素包括模具设计不适当，热熔焊接机精度不够高等，也可能是操作人员没有掌握好适当的工艺条件而造成的。多种影响因素错综复杂、变化纷繁，而又互为影响。
因此，长期以来急需提供一种成本低、使用方便、连接强度高且适用于多种领域，特别是井下作业的管材以及制造这样管材的加工模具和方法。本实用新型的设计人经过大量试验，成功地制造了这样的管材，该管材自身带有法兰挡，从而省去了焊接平承法兰头连接管材的步骤。并且，设计人研发出制造这样管材的加工模具。
实用新型内容本实用新型的一个要解决的问题是提供一种两端中至少一端具有一体成型的法兰挡的塑料管材。
本实用新型的另一要解决的问题是提供一种形成本实用新型塑料管材的法兰挡的加工模具。
本实用新型的一体化法兰挡塑料管材的两端中至少一端具有管材自身成型的法兰挡。在本实用新型中，法兰挡定义为管材任一端向外扩展形成的喇叭状开口，或者可以理解为管材任一端向外翻边形成的凸缘，其作用同现有技术中的平承法兰头，用于与法兰盘一起紧固互相连接的管材，从而形成管道。本实用新型管材的法兰挡的外形不作具体限定，只要其足以使同样管材彼此能够连接即可。法兰挡上也可以带有刻痕等以增强管材连接时的牢固程度。在本实用新型中，管材包括直形管或各种连接管，如弯头、三通管、四通管或阀门等。本实用新型的两端具有一体成型的法兰挡的塑料管材适于用PVC(聚氯乙烯)、PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PEX(交联聚乙烯)等材料制成。在本实用新型的优选实施方案中，上述管材上带有法兰盘以便在具体应用中将管材连接成管道时用于紧固相连管材。
本实用新型形成具有一体成型法兰挡的塑料管材的法兰挡的加工模具包括一个锥体和一个托板。该托板的一侧有一个大于锥体底面的平面，该锥体的底面与该托板平面相连，且锥体外表面靠近底面的部分与托板的该平面平滑连接，形成与所述管材法兰挡的形状相对应的形状，用于在冲压过程中使管材一端扩展或翻边形成法兰挡。本实用新型加工模具中的锥体外表面也可以呈凹面，本实用新型中所谓的凹面是指由一段平滑曲线围绕与其位于同一平面的直线旋转一周而形成的面。根据本实用新型，锥体底面直径大于管材的管径。该加工模具由耐高温(例如但不限于130-300℃)的材料如合成纤维、铝等制造，其表面光滑，光洁度至少是约3.2华。在本实用新型中，上述锥体也包括截锥体。所谓截锥体，是指从锥体的某一位置沿平行于锥体底面的平面截取的该平面与底面之间的锥体部分。当锥体是截锥体时，锥体外表面与其顶面的夹角可以是约75-105°，锥体顶面直径小于管材内径。托板的形状不作具体限定，其可以是方形板也可以是圆板。在本实用新型的实施方案中，该加工模具还可以包括位于托板下方，即与托板连接锥体的面相对的另一侧相连的底座，该底座可以起到支撑、固定托板和锥体的作用。在本实用新型中，该锥体底面与托板的一侧平面以及托板的另一侧平面与底座的连接方式可以包括粘合、利用紧固件连接等本领域中常用的连接方式。本实用新型包括或不包括底座的加工模具也可以是整体制成的，例如通过模塑或机床切削等工艺制成。
本实用新型制造两端中至少一端具有法兰挡的一体化塑料法兰挡管材的方法包括步骤(1)对该管材的一端进行加热；(2)将适当的加工模具推入该被加热的一端直到形成法兰挡为止；(3)将形成的法兰挡快速冷却，以增强其耐压强度；(4)冷却后取出该加工模具。其中，上述法兰挡是指管材的被加热端向外扩展，形成一个喇叭状开口，上述加工模具带有一个锥体和一个托板，且锥体和托板相连，形成与该法兰挡的形状相对应的形状。
在本实用新型的一个实施方案中，还可以对管材的另一端进行如上加热扩展加工以形成法兰挡，从而得到两端具有法兰挡的一体化塑料法兰挡管材。
本实用新型还包括在管材的一端形成法兰挡之前或之后将适当的法兰盘从管材没有形成法兰挡的一端套在管材上。
一般地，上述加热温度为约130-230℃，优选约150-190℃；上述冷却过程在10分钟内，优选在2-6分钟内完成，一般将上述形成的法兰挡冷却到室温。
在本实用新型中，经加工形成的法兰挡的耐压强度高于管材本身，不易破裂，使用本实用新型管材形成的管道的安全系数高。根据GB/T6111-2003(流体输送用热塑性塑料管材耐内压试验方法)对抽样的管材的耐压强度进行测定，结果，测得的管材主体耐压强度为约2.8-3.0MPa，法兰挡耐压强度为约3.2-4.3MPa，法兰挡处强度高于管材主体强度可达50％以上。可见，本实用新型的两端具有一体成型法兰挡的塑料管材相连接时，连接处的耐压强度高，克服了现有技术中管材焊接处易于断裂的问题。另外，本实用新型管材成本低廉，在实际应用中两管之间进行连接时无需管接头(即平承法兰头)，且不使用电源，易于安装施工，操作简便，并且安全可靠。
图1是本实用新型一个实施方案的两端具有一体成型的法兰挡的塑料管材的示意图。
图2是图1管材的纵向截面图。
图3是本实用新型一个实施方案的制造本实用新型管材的加工模具的示意图。
图4是本实用新型一个实施方案的实现本实用新型方法的设备的示意图。
具体实施方式
下面将参考附图对本实用新型进行详细描述，其中，相同的附图标记表示相同部分。在本实用新型中，所用管材和法兰盘均符合国家标准。
图1和图2显示了本实用新型一个实施方案的两端具有一体成型的法兰挡的塑料管材1。在图1和2中，塑料管材1包括管材主体2和法兰挡3，还包括套在其上的法兰盘4。塑料管材1可以是由PVC、PP、PE、PEX制成的硬管。具体地说，管材1的管径可以是63-400mm，法兰挡3的最大直径可以是80-450mm，优选110-450mm，其厚度与管材的管径基本上相当。所述法兰挡3开口的端部向外伸展形成的平面与管材轴向相互垂直，其最大直径大于法兰盘4中心孔的直径，且其大小不妨碍管材1与其他管材通过法兰盘4进行的连接，也就是说，应当小于法兰盘4上某一螺孔到法兰盘中心的距离的两倍。更具体地说，管材1的法兰挡3的大小可以与相应的现有技术中的平承法兰头的直径相当。
图3显示了本实用新型一个实施方案的形成本实用新型管材的法兰挡的加工模具10。该加工模具10包括凹面截锥体20、托板30和底座40。凹面锥体20、托板30和底座40的中心线彼此重合，该锥体20的底面与托板30的大于锥体20底面的一侧平面粘结在一起，并且锥体20的外表面与托板30的上述平面平滑连接，托板30的与上述平面相对的另一侧平面，即托板30的下方与底座的一面粘结在一起。该加工模具10由耐高温，例如130-300℃且不易导热的材料如合成纤维制造，其表面光滑，光洁度至少是3.2华。模具10的凹面锥体20的高度可以是45-75毫米，托板30的边长可以是120-480mm。锥体20的外表面与其顶面的夹角为75-105°。凹面锥体20的顶面直径小于管材主体2的内径，而其底面大于管材主体2的外径。
图4显示了本实用新型一个实施方案的实现本实用新型方法的设备，包括机械冲压装置100和置于其下方的加工模具10。如图4所示，利用机械冲压装置100和加工模具10对管材进行加工以形成所需的法兰挡。将两个适当的法兰盘4套在管材上，并将管材固定在机械冲压装置100上；在130-230℃的温度下对管材的一端进行加热；根据管材的管径选择适当的加工模具10；将该加工模具10推入该被加热的一端，管材的这一端在模具10的锥体20的作用下管材的该端的管壁向外翻边，直到形成所需的法兰挡3为止；然后，将管材的法兰挡3在10分钟内快速冷却到室温(约25℃)，以增强其耐压强度；最后，利用机械冲压装置100将管材上下倒置，对管材的另一端进行同样的加热翻边加工并形成法兰挡3。这样，就得到了两端具有一体成型的法兰挡的塑料管材1。在本实用新型中，管材端口向外扩展的尺寸由冲压过程中的冲程决定，托板上也可以带有尺寸标记，起到检测翻边大小是否符合标准的作用。
在本实用新型方法的一个具体实施方式
中，将管材固定在机械冲压装置100上；在150℃的温度下对管材的一端进行加热；将适当的加工模具10推入该端对被加热的管材进行机械冲压，在模具10的锥体20的作用下管材端口的管壁向外扩展，形成法兰挡3；然后，将管材的法兰挡3在2-6分钟内快速冷却到室温，以增强其耐压强度。这样，就得到了本实用新型的其中一端具有一体成型法兰挡的塑料管材。在本实用新型中，还可以将法兰盘4套在管材上，并对管材的另一端进行如上加热扩展工艺，形成法兰挡3。这样就得到了两端具有一体成型法兰挡的塑料管材1。
权利要求1.一种塑料管材，其特征在于所述管材的两端中至少一端具有一体成型的法兰挡，所述法兰挡是所述管材的所述端向外扩展，形成一个喇叭状开口。
2.如权利要求1所述的塑料管材，其特征在于所述法兰挡开口的端部向外伸展，形成与管材轴向垂直的平面。
3.如权利要求1或2所述的塑料管材，其特征在于所述管材上套有法兰盘，所述法兰挡的最大直径大于法兰盘中心孔的直径。
4.如权利要求3所述的塑料管材，其特征在于所述法兰挡的尺寸制成不妨碍所述管材与其他管材通过所述法兰盘进行的连接。
5.一种形成权利要求1所述塑料管材的法兰挡的加工模具，其特征在于所述加工模具包括一个锥体和一个托板，所述锥体的底面直径大于所述管材管径，所述托板的一侧有一个大于锥体底面的平面，所述锥体的底面与所述托板平面相连，且所述锥体外表面靠近底面的部分与所述托板平面平滑连接，形成与所述管材法兰挡的形状相对应的形状。
6.如权利要求5所述的加工模具，其特征在于所述锥体是凹面锥体。
7.如权利要求5或6所述的加工模具，其特征在于所述加工模具是整体制成的。
8.如权利要求5或6所述的加工模具，其特征在于所述加工模具还包括一个底座，所述底座位于托板的另一侧。
9.如权利要求8所述的加工模具，其特征在于所述加工模具是整体制成的。
10.如权利要求5或6所述的加工模具，其特征在于所述锥体是截锥体，所述锥体的顶面直径小于所述管材的内径。
11.如权利要求10所述的加工模具，其特征在于所述加工模具是整体制成的。
12.如权利要求10所述的加工模具，其特征在于所述加工模具还包括一个底座，所述底座位于托板的另一侧。
13.如权利要求12所述的加工模具，其特征在于所述加工模具是整体制成的。
专利摘要本实用新型涉及一种两端中至少一端具有一体成型法兰挡的塑料管材。还涉及一种形成这样管材的法兰挡的加工模具，它包括锥体和托板，该锥体的底面直径大于所要加工管材的管径，锥体的底面与托板大于锥体底面的一面相连，并且该锥体外表面靠近底面的部分与托板平面的连接处平滑。本实用新型管材使用方便、连接强度高且适用于多种领域，特别是井下作业。
文档编号B29C33/00GK2784711SQ20042011631
公开日2006年5月31日 申请日期2004年12月1日 优先权日2004年12月1日
发明者苏芳, 冯中民, 苏涛 申请人:苏芳, 冯中民, 苏涛