专利名称：电焊套筒和利用电焊套筒来产生管道连接的方法
电焊套筒和利用电焊套筒来产生管道连接的方法5 本发明涉及一种电焊套筒(Elektroschweissmuffe)，用来焊接由热塑性塑料或可焊接塑料制成的管道，其包括至少一个加热线圈 (Heizdrahtwicklung),该加热线圈带有用来引入电流的触头以及设置在 该焊接套筒的外圓周上的张紧元件。10 在管道的建造中，特别是在用于供气和供水的管道网络的建造中，将越来越多地使用塑料(例如聚乙烯)制成的耐压的管道。当管道 的横截面非常大时，管道壁厚以及与之相配的电焊套筒也成比例地变 大。用于管道的额定直径为500mm的单个电焊套筒可能重量超过40 公斤。管道本身在运输和存放中由于巨大的自重变得不圓或变成椭15 圓。随着增大的直径，焊接套筒和管道的壁厚的公差也都变大，使得 在把管道与焊接套筒连接在一起时，留出了几个毫米的间隙。如此大 的直径需要强大的电功率，而其只有在良好的热传导以及套筒内侧和 管道外侧之间的良好接触的情况下才能够有效地引入。在焊接过程中 必须保证，套筒的内侧在整个圆周上对管道外侧施加足够大的沿径向20 作用的挤压力。文献DE29619881U1介绍了 一种用于薄壁塑料管的电焊套筒。该 套筒可以在接入这种管道端部后被张紧，从而均匀地施加作用于管道 端部的径向力。该套筒在正面(stimseitig)具有接管(Stutzen)，其^皮沿轴 向开槽并构造成舌形。利用张紧箍、张紧环或者利用锁紧螺母可以将25 该开槽了的接管安装到该管道的外壁上。因此可以实现管道端部可 以在焊接过程中关于该电焊套筒而定向并固定。该开槽套筒的制造以 及张紧环的安装使这种管道连接相对复杂。从现有技术出发，本发明的目的在于提供一种电焊套筒，其生产 尽可能简单，重量尽可能地轻，并且即使管道直径很大时也可以可靠 而有效地进行焊才姿。该目的将通过一种用于焊接由热塑性塑料或可焊接塑料制成的 5 管道的电焊套筒来实现，其具有至少一个加热线圈，该加热线圈带有 用来引入电流的触头以及设置在焊接套筒的外圓周上的张紧元件，其 中该张紧元件构造成可以移除并可再次使用。本发明的优选改型在所附权利要求中给出。当管道连接部具有尽可能轻的重量时是有利的。这通过使附接在10 凸筋上的冷却区(Kaltzonen)具有朝套筒端部不断减小的外直径来实 现。通过凸筋和套筒端部的特^^尺寸可以使在熔化过程中在焊接区产 生的力被导入到套筒端部。该套筒端部被径向地挤压到管道的外壁 上。这也可以通过特殊的产生管道连接的方法来实现。在电焊套筒上15 并不把额外的部件，例如管道箍、张紧箍或者锁紧螺母等作为张紧元 件而一体地形成在或者集成在其上。张紧元件可以再次使用，并且也 可以用于其他目的。参考附图将对本发明的实施例进行描述。其中 20
图1显示了穿过根据本发明的电焊套筒的截面，图2显示了穿过图1中电焊套筒局部区域的截面，图3显示了图1中电焊套筒的透视图，图4显示了图1中电焊套筒的另一透视图以及图5显示了带有吊环(Trag。se)的电焊套筒的透视图。25图i和图2显示了用于塑^r斗管道的电焊套筒i的截面。图i中的 电焊套筒i用来在建造供气或供水或下水道网络时连接管道段。图i中的电焊套筒1在套筒端部2、 3两端具有相同的内直径。该电焊套筒1构造成笔直延伸的管形部件，而待连接管道的轴线彼此对齐。 然而在实践中，管道轴线也可以设置成一定角度，而电焊套筒也可以在两个套筒端部2、 3具有不同的内直径。对于多个管道的分叉， 5也可以使用Y形或T形的电焊成型件。该电焊套筒1具有(沿轴线方向看的)在第一套筒端部2与第二套 筒端部3之间的、不同环形构造的范围或者说区域第一外部冷却区 4、第一焊接区5、内部冷却区6、笫二焊接区7以及第二外部冷却区 8。内部冷却区6构造成关于电焊套筒1的中线10对称。在中线10 10上，待连接的管道(未显示)相互接触。在中线10上，还可以在套筒1的内侧上设置深度限制器 (Tiefenanschlag)。利用该深度限制器可以将第一管道与第二管道以尽 可能简单的方法和方式正确地并足够深地推进该套筒1中。在电焊套筒1的内侧上还^L有加热线圈21、 22，其可以通过触头 1523、 24与电压源连接。在电焊套筒1外侧上还设置有所谓的焊接指示 器，该焊接指示器包括位于导轨中的、塑料材料制成的特殊销钉，并 向外部显示焊接套筒内部的熔化过程的进展。由于电焊套筒的内部的 压力上升，指示器销钉被向外挤压。在外圆周上套筒1具有两个凸筋12、 13。凸筋12、 13在套筒1 20的外侧上，在位于焊接套筒1的焊接区5、 7和外部冷却区4、 8之间 的过渡区域中构造成环形.。凸筋12、 13可以在外圆周上构造成连贯 的或不连贯的环形。图2显示了第一套筒端部2的一部分的放大视图。从中可以看出， 电焊套筒1的壁厚在第一凸筋12和第一套筒端部2之间的冷却区4 25 的范围内是如何减少的。冷却区4(位于凸筋12与套筒端部2之间)包 括两个部分14、 15，其具有朝着套筒端部方向不断减小的壁厚。套筒 1的外直径在笫二段15处(其离凸筋12较远而离套筒端部2较近)比起 在第一段14处(其离凸筋12较近)减小得比较慢。套筒的内直径在整个冷却区4内保持不变。当电焊套筒l被加热时，管道与套筒的熔化的塑料的体积在焊接区的范围内增加。由于这增加的体积，冷却区4、 6、 8上的压力增大。通过对凸筋12、 13以及外部冷却区4、 8进行特 殊的尺寸设计，使施加在凸筋12、 13的沿轴向的作用力转化成沿径 5 向的作用力。冷却区4、 8沿径向向内改变形状并压到待焊接的管道 端部的外壁上。使用可充气的软垫16、 17(其设置在电焊套筒1的外侧上)有利于 力线的转向。在图3、图4和图5中示意性显示了电焊套筒1。这里显示了两 10 个软垫16、 17，其利用夹紧箍18、 19而彼此相连。可充气的软垫16、 17也可以包围比焊接套筒的整个圓周少的多的地方。当管道或者该焊 接套筒不是完全的圓形时这是尤其有利的。尤其是当管道具有大的直 径时，其容易变成非圓形或者椭圓形。那么可充气的软垫16、 17就 正好可以放置在直径最大的地方。也可能有多于两个的软垫16、 17 15 利用夹紧箍18、 19连接到张紧元件上。不仅在圓周方向上(也就是在 前后相随的夹紧箍上)，还可以在轴线方向上(也就是在彼此相邻的夹 紧箍上)，将多个软垫连接到比较大的张紧元件上，该张紧元件遮盖了 电焊套筒的整个长度及/或整个外圓周。在软垫16上显示有连接管路20,其可以与气动的或者液压的压 20力产生器连接。当软垫16、 17放置在具有最大直径的地方并充气时， 套筒和位于其下的管道就纟皮压在一起。套筒以及管道的圓形形状可以 再次产生。图5中显示了夹紧箍18、 19与接板(Steg)25(其沿轴向伸展)的连 接方式。在接板25上可以设有吊环26。利用吊环26，电焊套筒l(可 25具有超过40Kg的重量)可以被起重设备提起或者抬高。在铺设直径超 过500mm的供应管道时，施工地点通常都配备有起重设备。利用电焊套筒进行管道连接的过程(尤其是当直径很大时)如下 利用可充气的软垫16、 17,笫一管道端部(必须;故焊接)在直径最大的地方被围住。借此再次产生出管道的圓形形状并且使得管道端部易于 接入电焊套筒中。接着第二管道的端部以同样的方式被围住、压成圆 形并接入电焊套筒中。当两个管道端部都接入电焊套筒中时，把可充气的软垫安装在电焊套筒的圓周上、凸筋12、 13之间。可充气的软5 垫起临时性的作用并且作为用于电焊套筒的额外的装备而再次使用。 该张紧元件本身也可以设有向内(也即朝向焊接套筒的外圓周)指向的凸筋。凸筋形成在可充气的软垫16、 17的边缘。于是在电焊套 筒的外侧，形成有代替凸筋12、 13的槽口，其匹配地容纳张紧元件 的凸筋。10 利用根据本发明的电焊套筒的管道连接也可以首先在第一管道 端部的侧面上并接着在笫二管道端部的侧面上产生。为此加热线圈 21、 22可以设置在用于两个焊接区(其位于电焊套筒的两端)的隔开的 两个电流回路中。当焊接工具的功率较小时，加热线圈也可分配在多 于两个的电流回路中(其各自带有多于两个的触头23、 24)。加热线圈15 21、 22也可以分配成，使得多个焊接工具可以同时连接。焊接区本身 也可以分成较小的具有不同任务的区域，相应于每个区域的任务，可 以使张紧元件具有不同张紧效果且施加不同的力到焊接连接部中。由于临时地额外地装备了可移除的又可再次使用的张紧元件，电 焊套筒1可以设计成具有较轻的重量。该张紧元件可以使用在不同的20 环境温度下。在焊接过程中，可充气的软垫16、 17承受由熔化过程 在焊接区5、 7所产生的压力。临时的张紧元件也可以和由热塑材料制成的加固箍(其与套筒主 体的外圓周构成作用力锁定的连接)根据文献DE4203626A1而结合。 通过套筒主体外圆周上的张紧元件的作用力锁定的设置，在焊接25 过程中产生指向内部的压力，其作用在熔化的材料上并且产生对于优 良的焊接连接来说所必需的焊接压力。通过凸筋12、 13以及外部冷 却区4、 8的特殊形状，可以把力从焊接区引到冷却区4、 8中。总而言之，本文公开了一种电焊套筒，其具有尽可能小的重量， 而可以对额定直径较大的管道进行尽可能良好的焊接，同时也可以用 在非圆管道的焊接中。
权利要求
1、一种电焊套筒(1)，其用于焊接由热塑性塑料或可焊接塑料制成的管道，所述电焊套筒包括至少一个加热线圈(21，22)，所述加热线圈(21，22)带有用来引入电流的触头(23，24)以及设置在所述焊接套筒(1)外圆周上的张紧元件(16，17，18，19)，其特征在于，所述张紧元件(16，17，18，19)构造成能够被移除且能够再次使用。
2、 根据权利要求1所述的电焊套筒，其特征在于，所述套筒端 部(2,3)在所述套筒(1)的外圓周上具有构造成环形的凸筋(12，13)。10
3、根据权利要求1或2所述的电焊套筒，其特征在于，所述凸筋(12,13)设置在位于所述焊接套筒(1)的焊接区(5,7)和外部冷却区(4,8) 之间的过渡区域中。
4、 根据权利要求1至3中任一项所述的电焊套筒，其特征在于， 张紧元件能够被引入到所述凸筋(12,13)之间并处于所述焊接区(5,7)的15 范围内。
5、 根据权利要求1至4中任一项所述的电焊套筒，其特征在于，(16,17)形成，其中所述箍(18,19)设置成彼此平行延伸。
6、 根据权利要求1至5中任一项所述的电焊套筒，其特征在于， 20 所述可充气软垫(16，17)设置成完全地或部分地围绕所述焊接区(5,7)的外圓周。
7、 根据权利要求1至6中任一项所述的电焊套筒，其特征在于， 在所述箍(18，19)之间，设置有沿轴向伸展的、带吊环(26)的接板(25)。
8、 根据权利要求1至7中任一项所述的电焊套筒，其特征在于， 25 邻近所述凸筋(12,13)的所述冷却区(4,8)具有朝着套筒端部方向不断减小的外直径。
9、 根据权利要求1至8中任一项所述的电焊套筒，其特征在于， 所述冷却区(4,8)具有至少两个部分(14,15),所述两个部分(14，15)具有 以不同方式减小的外直径。
10、 根据权利要求1至9中任一项所述的电焊套筒，其特征在于， 5 邻近所述凸筋(12，13)的所述第一部分(14)具有最大程度地减小的外直径。
11、 一种利用根据权利要求1至10中任一项所述的电焊套筒来 产生管道连接的方法，依次包^^以下步骤-把电焊套筒(l)放到它的使用位置，其中所述套筒被带有经由所 10述吊环(26)而设置的承重绳索的起重设备提举，-把所述张紧元件(16,17,18,19)放置到邻近第一待连接管道的端 部，其中所述可充气软垫(16,17)放置在具有最大管道直径的地方，-对所述可充气软垫充气，其中，在第一管道端部上施加恰当的 压力，使得管道的直径在所有方向上都相等， 15 -将第一管道端部接入所逸电焊套筒(l),-从所迷可充气的软垫排掉压力，-把所述张紧元件放置在所述凸筋(12,13)之间并处于所述电焊套 筒的所述焊接区(5，7)的范围内，-对所述可充气软垫充气，其中，在所述电焊套筒(l)上施加恰当 20的压力，使得外直径在所有方向上都相等，-通过把电流引到所述加热线圈(21,22)的所述触头(23,24)上，从 而在所述套筒和所述第一管道端部之间产生焊接连接，其中，在熔化 压力的作用下，所述焊接套筒的所述冷却区(4,8)挤压在所述管道端部 的外圆周上，并且在熔化压力的作用下，焊接指示器被从其导轨中压 25 出，-把张紧元件放置到邻近第二待连接管道的端部，其中，所述可 充气软垫(16，17)放置在具有最大管道直径的地方，-对所述可充气软垫充气，其中，在管道端部施加恰当的压力， 使得管道的直径在所有方向上都相等，-将第二管道端部接入到所述电焊套筒中，-从所述可充气软垫(16,17)排掉压力， 5 -把所述张紧元件放置在所述凸筋(12,13)之间并处于所述电焊套筒的所述焊接区(5,7)的范围内，-对所述可充气软垫充气，其中，在所述电焊套筒(l)上施加恰当 的压力，使得外直径在所有方向上都相等，-通过把电流引到所述加热线圈(21,22)的所述触头(23,24)上，从 10而在所述套筒和第二管道端部之间产生焊接连接，其中，在熔化压力 的作用下，所述焊接套筒的所述冷却区(4,8)挤压在管道端部的外圓周 上，并且，在熔化压力的作用下，所述焊接指示器被从其导轨中压出，-从所述可充气软垫(16,17)中排掉压力，并且-移除所述张紧元件(16,17，18,19)。 15 12、 一种利用根据权利要求1至10中任一项所迷的电焊套筒来产生管道连接的方法，依次包括以下步骤-把所述电焊套筒(l)放置在它的使用位置，其中所述套筒被带有 经由所述吊环(26)而设置的承重绳索的起重设备提举，-把所述张紧元件(16,17,18，19)放置到邻近第一待连接管道的端 20 部，其中所述可充气软垫(16,17)放置在具有最大管道直径的地方，-给可充气软垫充气，其中在第一管道端部施加恰当的压力，使 得管道的直径在所有方向上都相等，-将第一管道端部接入所述电焊套筒(l)，-从所述可充气软垫(16,17)排掉压力， 25 -放置张紧元件到邻近第二待连接管道的端部，其中，所述可充气软垫放置在具有最大管道直径的地方，-对所述可充气软垫充气，其中，在所述管道端部施加恰当的压 力，使得管道的直径在所有方向上都相等，-将第二管道端部接入所迷电焊套筒，-从所述可充气软垫(16,17)中排掉压力，-把所述张紧元件放置在所述凸筋(12,13)之间并处于所述电焊套 筒的所述焊接区(5,7)的范围内， 5 -对所述可充气软垫充气，其中，在电焊套筒(l)上施加恰当的压力，使得外直径在所有方向上都相等，-通过把电流引到所述加热线圈(21,22)的所述触头(23，24)上，在 所述套筒和所述管道端部之间产生焊接连接，其中，在熔化压力的作 用下，所述焊接套筒的所述冷却区(4,8)挤压在所述管道端部的外圆周 10上，并且，在熔化压力的作用下，焊接指示器被从其导轨中压出，-从所述可充气软垫(16,17)中排掉压力，以及-移除所述张紧元件(16,17,18,19)。
全文摘要
一种电焊套筒(1)，用于焊接由热塑性的塑料或者可焊接的塑料制成的管道，所述电焊套筒(1包括带有用于引入电流的触头(23，24)的至少一个加热线圈(21，22)，其中该套筒端部(2，3)构造成，在焊接过程中因为压力增大而沿径向对管道端部施加作用力。还公开了利用该电焊套筒(Y)来连接管道的方法。
文档编号B29C65/34GK101223022SQ200680025978
公开日2008年7月16日 申请日期2006年6月26日 优先权日2005年7月18日
发明者D·派拉斯基, E·莱曼, M·格雷斯曼, P·赫斯 申请人:乔治费希尔韦文股份公司