专利名称：用双轴拉伸制造塑料管的方法和设备以及由此得到的塑料管的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种制造塑料管的方法，根据这种类型的方法，在成形筒中，把管坯的温度升到其分子的取向温度附近，除了利用热膨胀以外，还利用在管子的一端形成一个鼓泡并控制这个鼓泡移动到管子的另一端以及利用纵向拉伸，而使管坯因径向膨胀而经受双轴向拉伸，其中成形筒的内径与所需要塑料管的直径相等。
这种方法能制造分子取向的塑料管，这种管子的力学特性得到改善。
GB-A-1,432,539讲述了这样一种形式的方法，但是它却难以用在长的管子上。实际上，在加压过程中，在许多地方经常同时开始胀大(形成鼓泡)并因而开始分子取向；这种难以控制的现象会在纵向上产生大的厚度变化，甚至会在两个膨胀前沿相遇处产生皱折。
US-A-4,098,857能在模子内部用一个紧裹着管坯的套筒来改善上面提到的双向方法。在操作开始时，此套筒约束着径向膨胀，然后逐渐取出此套筒，以便能让拉伸区域前进。
EP-B-0,072,064也使用了这样一个紧围着管坯的套筒，在制造过程中，把此套筒逐渐取出来，并提供了一个反压系统，用来调节套筒的轴向位移，套筒的一端(在拉伸时与管坯的壁相接触)上装有加宽截头圆锥形的环形活塞。管坯的这种纵向拉伸主要是通过套筒沿管子相对位移时在管子的横截面上的摩擦得到的。这种解决方案，的确能控制鼓泡的位移，但却产生摩擦力，来保证纵向拉伸；然而现在已经知道，精确控制两个运动部件之间的摩擦力是不容易的，以至于沿此管子的纵向拉伸可能会明显不同。此外，套筒相对于塑料管外表面的摩擦可能会在这个表面上产生外观缺陷。
EP-A-0,404,557的目的是提供了一种对管坯纵向拉伸的可靠控制，在上面提到的方法中就没有这种控制。管坯的与鼓泡最初生成的地方相对着的一端锁定在一个活塞中，此活塞向管坯上施加一拉伸力，使得不再需要管坯和套筒之间的摩擦来保证这样的拉伸力。按照EP-A-0,404,557所给出的方法因而可能在管子的整个长度上来改善纵向拉伸率的均匀性。
然而，为了能在条件好的情况下进行塑料管的拉伸，必须利用热的流体使管子升温到并保持在适当的温度上，这个温度接近其分子取向的温度，按照EP-A-0,404,557，这种热流体不仅在塑料管坯中循环，而且围绕着此套筒循环。这种绕着此套筒通过的热流体直接与成形筒的内表面相接触，因而使之保持在较高的温度上。
在径向膨胀的最后，按照EP-A-0,404,557所述，管坯的塑料与成形筒的热的内表面相接触，不会很快变硬，不出所料，即使是冷的流体在塑料管中循环也是如此。管子外层这种较慢的冷却，使得增加了成形周期的持续时间，并使此方法的生产率降低。
本发明的目的首先是提供一种方法，这种方法能克服这些缺点并能明显地改善其生产率。
按照本发明的这种方法其特征在于径向膨胀至少是在两个阶段进行的，也即第一阶段，在这个阶段管坯胀大到中间直径，此中间直径是由插入在成形筒中的双壁罩体所确定的，而在罩体的双壁之间有热的流体在循环，以及，接着把罩体逐渐地从成形筒中取出来，以便在第二阶段让塑料管径向膨胀到成形筒的内径，并让该管子纵向膨胀，而且成形筒是从外部冷却的。
带有内部的热流体循环的双层壁的罩体的存在使得能保持管坯的温度，避免了直接对成形筒内表面加热，依此，成形周期的持续时间减短了，生产率提高了。
按照本发明的另一个方面，这个方面可以独立使用或与上面的方面联合使用，本发明的目的是使管子在整个长度上的径向膨胀均匀，尽管这种膨胀很大。
更可取的是，本发明的目的同时也是提供一种方法，这种方法使得能在管子的一个端部做上一个套节，这个套节上有一个凹槽，用于接收一个密封垫圈，而同时保证在其整个长度上，包括在套节区域上，得到管子的厚度几乎不变。
此外，本发明的目的是提供一种方法，这种方法实践起来比较简单而且经济。
本发明的这另一方面是以增加内部压力而引起管坯的膨胀现象的分析和以对管子厚度中产生的实际应力的考虑为基础的。附图中的
图1在横坐标上画出了塑料管受到内部压力(在分子取向温度附近)时以百分比表示的直径变化，内部压力的值画在纵坐标上，可以看出，直径的变化分为几个步骤-第一步，相应于基本是直线的上升部分，特点是随着内部压力的增加，管子的直径均匀增加到大约30％；-第二步，在这一步中，壁中的应力通过最大值，然后很缓慢地下降，以便稳定在一恒值上，而这时直径却在增加这就是鼓泡现象。
这种现象可能以第三步来结束，在第三步，壁中实际的应力值微微下降。
因而对于制作而言，为了开始一个鼓泡，不可避免地要把管中的内部压力增加到临界值，然后稳定此压力，以避免管子快速爆破。
在相应于管子直径均匀增加的第一步中，由膨胀导致的周边伸长低于或等于管子材料的屈服点。在相应于鼓泡现象的第二步中，周边伸长超过管子材料的屈服点。
为了使膨胀现象尽可能均匀，按照本发明第二方面的这个方法的特征是径向膨胀至少是在两个阶段实现的，也即第一阶段，在这个阶段，管坯均匀地胀大到一个中间直径，此直径小于成形筒的内径，为此，周边伸长低于或等于管子材料的屈服点，这个第一阶段实际上是没有任何纵向拉伸地进行的。
以及至少一个另一阶段，用来通过纵向拉伸向成形筒的内径过渡。
更可取的是，此中间直径是通过把滑动罩体插入到成形筒中来确定的，此罩体的内径等于此中间直径，而在第一膨胀阶段以后，把这个罩体逐渐地从成形筒中取出来，以便允许第二阶段的径向膨胀。
管子的纵向拉伸主要是在第二阶段进行的，这主要是通过把管坯的两个端部锁定在相应的夹紧机构中以及使夹紧管子一端的机构远离夹紧管子另一端的机构的位移而得到的。
在塑料管的外壁和罩体的内壁之间通入加压的气体，特别是压缩空气，是有利的，以便在取出罩体时，使这两部分相互容易滑动，避免了不希望的摩擦。
最好是，在成形筒中，在滑动罩体的完全嵌入在成形筒中的一端和桶的相邻一端之间留有一自由空间，这个自由空间使得可能通过增加管坯中的内部压力而产生鼓泡，而不必要预先移动滑动的罩体。
在产生鼓泡时，把塑料管的远离鼓泡形成区的那端推向这个区域，以便增加材料的厚度，能使得到的鼓泡的厚度大致等于管子剩余部分的厚度。
在管子的一端形成鼓泡的时候，在塑料管上制作了一个套节是有利的，而此套节带有用于接收密封垫圈的沟槽。
最好是，当鼓泡的壁与套节模子的壁接触时，把管子的相邻端推向此套节，以便在用于接收密封垫圈的凹槽区域得到的壁厚基本等于套节和管子其余部分的厚度。
有利的是，此成形筒是从外部用喷液或调节来冷却的。
本发明同时涉及的是一个实现上述确定的方法的设备，这个设备包含有一个其中嵌入了管坯的成形筒，以及关闭及夹紧此管坯每一端的机构，还有用于使流体，特别是液体在管坯中循环并使此液体压力改变的机构，其特征在于这个设备包含一个双层壁的罩体以及使热的流体，具体地讲是靠近取向温度的流体在此罩体中循环的机构，此罩体滑动地安装在成形筒中，并通过其内径确定了一个中间膨胀直径，此罩体环绕着管坯的一端，而该端上装有夹紧机构，此夹紧机构形成能滑动地安装在此罩体中的一个活塞，该端同时又与一柱体连成一体，此柱体伸出超过了罩体的这一端，还分别为罩体以及装有活塞的柱体设置了使其独立滑动的驱动机构。
装在柱体端部上的活塞最好包含有通过机构，用来向塑料管的外壁和罩体的内壁之间通入加压气体，特别是压缩空气，使它们的相对滑动容易。
有利的是，在成形筒的与装有活塞的柱体相对着的一端上，这个设备包含有夹紧塑料管端部的机构，这个机构同时形成关闭成形筒的机构并在塑料管的此端构成一个用于形成套节的模子。
这样为套节构成的这个模子包含至少两个部分，这两部分确定了一个用于密封垫圈的沟槽并且它们彼此安装得可相对滑动，沿轴向朝向塑料管外部的这部分能接近另一部分，以便把材料送入密封垫圈的凹槽区，并且使得到的壁厚能在套节的整个长度上基本不变。
有利的是，设置了用于探测套节的壁与模子的相应部分相碰的机构，用来在它们接触时启动模子的另一部分开始移动。
本发明同时还涉及的是一种双向塑料管，它包含有一个套节，此套节装有用于接收一个密封垫圈的凹槽，此管的厚度在其整个长度上以及在套节区大致是不变的。此管子的特性是在其整个长度上大致均匀的。
按照本发明，双向塑料管包含一个套节，此套节装有接收密封垫圈的凹槽，这管子的特征还在于此套节的相对轴向拉伸比成品管的剩余部分的轴向拉伸大。
最好是套节在其整个范围的轴向拉伸至少等于管子其余部分的轴向拉伸的1.5倍。
除了上面描述的配置外，本发明还包含有一些其他配置，下面就按照实施例来更清楚地介绍这些配置，而实施例的描述是参考了附图的，但是这些实施例绝不是起限制作用。
这些附图中的图1表示了画在横坐标上并以百分比表示的塑料管直径的增加，而以巴(1巴=105帕)表示的管中压力画在纵坐标上；图2是带有从本发明设备中拔出部分的简化图；图3是用剖面放大地表示了成形筒的一个端部，此端部装有为套节形成一个模子的机构；图4是一个简图，它以剖面的形式表示了在成形筒中放置到位的管坯；图5与图4类似，表示了在第一阶段径向膨胀的最后，胀大了的管子；图6与图5类似，表示了此方法形成套节的下一个相继步骤；图7表示了此套节的形成；图8以剖面的形式放大地表示了形成套节的细节；图9与图7类似，表示了鼓泡的传播以及管子的互补的径向膨胀；图10是本设备的图示剖面图，它显示了在图9所示阶段通入压缩空气的过程；图11表示了成形周期的图解；图12，最后，是套节的放得更大的部分截面；参考附图，又看到图1，这个图已经描述过了。
图2部分地图示地给出了制造双向塑料管的设备1。这个设备包含由金属，例如，由钢材制成的柱状管子组成的成形筒2，用作要得到成品的模子；以考虑到热收缩。此成形筒2的内径比成品双向塑料管的外径稍大一些。在此成形筒2的一端(图2的右端)设置了一个环套3，它构成一个模子的一部分，而此模子用来在塑料管T的相应端部形成套节E(图7-10)。
借助一个喷洒架R向成形筒2的外表面上喷水，使成形筒2的外壁冷却。最好用一温度调节机构也使环套3的外壁冷却，保证温度在20C到30℃的范围内。
如图3中更详细表明的一样，此环套3在其朝向成形筒2的一端上有一个孔眼4，其直径与嵌入在此孔眼中的成形筒2的外经相等。用任何适合的方法，特别是焊接的方法把环套3与成形筒2装配在一起。孔眼4在内部由一个径向的肩部5划界限，这个肩部保证了向另一个孔眼6的过渡，这个孔眼6的直径比孔眼4的直径小，但比成形筒2的内径大。径向凹进部7保证孔眼6与端部孔眼之间的过渡，而此端部孔眼的直径较大，长度较长，并延伸到环套3的外端。
在成形筒2的这一端和肩部5之间安置了一个金属环8，在对着成形筒2的一侧，此环的内径与成形筒的内径相同，然后就逐步增加，以便形成一个截头圆锥形的斜面9，此斜面的大的直径与孔眼6的直径相等。这个孔眼6确定了套节E的外表面；它的直径是这样选定的，它使得在孔眼6的区域内，套节E的内径在接受成品塑料管T的外径时能有一点摩擦力，而此外径类似于装有套节E的塑料管的外径。
另有一个环10沿轴向顶靠在凹进部7上。这个环10的内孔直径与孔眼6的直径相同，并在与孔6相反的一侧，通过一个截头圆锥形斜面11而张开，此斜面11确定了模子壁的区域，用于在成品管子T上形成一个外横肋，在管子的内壁上与此横肋相对应的是一个槽K(图7)，用来接受一个密封垫圈。环10的外部柱面在装有斜面11的其端部区域有一个圆周的空隙12。这个空隙12能构成一个环形空间，它适宜于接收柱状顶冠13，并能沿轴向做滑动。这个凸出的顶冠13与环套14的这一端形成整体，此环套又轻微磨擦地嵌入在环套3的孔眼中。环套14有一个内孔14a，其直径与孔眼6的直径相同。
环套14的内部形状与环套3的形状以及顶冠13的内部柱状表面的形状一起，为套节E构成一个空腔G。在图2的实施例中，相对于这个顶冠的中部平面来说，环套14的内部形状与处于顶冠13左边的环套3的部分的形状是大致对称的。用于密封垫圈的槽K的横截面，可以有一个不是图中所示的V字形截面，例如可以是矩形。
在环套14的外表面上设置了一个凹槽15，用于把密封垫圈装配在环套3和14之间。
提供了一个关闭及夹紧管坯Te的邻近端的装置16，用来密封地紧固在环套14的外端上。设置关闭装置16是为了通过轴向压缩一个弹性塑料环，来保证径向夹紧管坯Te的这一端，这种夹紧能够使这一端密封并能通过夹紧而使之固定。提供了用来使环套14相对于环套3滑动位移的以及使之固定在所需位置不动的机构(未画出)。
管坯Te的另一端被密封地关闭并锁定在关闭及夹紧装置17(图2)中，这个与装置16类似的装置构成一个活塞，而这个活塞又与在环套3的相对一侧伸出的柱状金属管18的端部连成一体。
相应的管道16a,17a沿轴向通过这两个关闭装置16,17，用于使流体(通常是水)通入和/或使之循环于管Te中。
与成形筒2同轴的管子18可以在远离成形筒2的端部一侧的一个导向器19中滑动，同时被驱动装置B夹紧，而此驱动装置能使管子18沿轴向移动。通道C1，特别是一条可弯曲的通道，伸入到管子18中并与管道17a相连接，以便把流体通入管Te中。
另一条通道C2，例如也是由一条可弯曲管子形成的，伸入到管子18中，并与管道20相连(图2和10)，而此管道设置在构成活塞的关闭装置17中；这个管道20包含有一个沿径向取向的部分，这个部分在活塞17外部的柱状圆周表面上开口。
罩体21(或是套筒)有两个不同直径的同轴柱状壁，在它们之间构成一个环形室，这个罩体被滑动地安装在成形筒2中。罩体21的内径Di与关闭活塞17的外径相等，而此关闭活塞17可以做有轻微磨擦地滑动。罩体21的外径比成形筒2的内径稍小。
罩体21确定了一个在其两个纵向端部沿轴向关闭的内腔，而且还装备有两个喷嘴22,23，它们图示地在图2中给出，用来使热的流体循环，尤其是用来使处于管Te的塑性材料的分子取向温度附近的温度下油循环。在塑料管是由聚氯乙烯(PVC)制作的情况下，其分子取向温度范围为大约为90℃到110℃，则让大约100℃温度下的热油在罩体21中循环是有利的。
罩体21的外端紧固在一个带有电动减速马达25的固定及驱动装置24上，此马达能够与齿条27配合而驱动小齿轮26，这里的齿条安装得与成形筒的轴平行并且相对于成形筒2是固定的。
管坯Te膨胀会引起塑料的周边伸长，最大可等于塑料的屈服点，就在管坯经受膨胀时来决定罩体21的内径Di，以使其与管坯的外经相适应。
正如对图1所做的解释那样，这个直径与柱状管坯Te的初始外径H增加大约30％相应。
罩体21的长度是这样选择的，它使得在罩体21事实上已经完全进入成形筒中时，如图4所示，除了位于使套节E成型的空腔G区中的端部区域以及短的部段e的柱状区域外，罩体21会覆盖管坯Te的几乎整个长度，而这个部段e在关闭装置16的相对一侧从空腔G伸出来。
罩体21的朝向套节区域的前端28最好是有一个加宽的截头圆锥形，这种形状能保证罩体21的内径和成形筒2的内径之间的逐渐过渡。
在环套3(图3)中，设置用来在塑料膨胀时检测其与斜面11的相碰的一个装置S是有好处的。这个装置S最好包含有与光发射与接收仪器相连的光纤(未画出)，能用光学方法检测塑料的接近。为光纤通过而设置的场所通过一个开口0通向斜面11附近的环10的内部通道中。
作为变型，一种超声波探测法可以被考虑。
情况是这样的，实现本发明制造方法的设备运行如下首先把塑料制造的柱状管毛坯Te放进成形筒2内部。管毛坯Te的外径H比想要的成品管的直径小，其厚度较大，大于成品管的厚度。作为一个例子，一个由聚氯乙烯(PVC)制作的管坯Te的初始外径为85mm，厚度为20mm，而双向成品管的直径为160mm；就此例子而言，与均匀的径向膨胀相当的中间直径Di大约为125mm。
最好是把例如，由塑料管的加工设备来的管坯Te升到其分子取向温度附近的一个温度。
为了把管坯Te安置到位，把环套14(图3)从环套3中取出，并把柱状管18推向右边，使得关闭及夹紧装置17可进入并超过环套3，以便能抓紧管坯Te的左端。
当此管坯Te的端部紧固在装置17中时，把管18和其关闭活塞17移动向图2的左边并带动管坯Te进入成形筒2和罩体罩体21中，其位置是在图4中所画出的位置。
热的管坯Te的这种安装到位是在避免了管坯Te与冷的部件，例如，在环境温度的部件相接触的情况下实现的。
当管坯Te的右端(按照图示)到达环套3附近时，关闭装置16被固定在此管坯的端部，然后就被锁定在环套14中，此环套14最后进入环套3中；在环10和预冠13之间的空间12中有一个纵向的间隙，允许以后环套14做滑动。
在插入管坯Te的最后，其结构如图4所示。可以看到罩体21是让内部区域G敞开的。
通过通道C1和管道17a，把处于管坯塑料的分子取向温度附近的热流体通入到管坯Te中。在聚氯乙烯(PVC)的情况下，通入管坯Te中的流体是由温度近100℃的热水形成的。在用一个阀门(未画出)保证把管道16a封闭以后，就增加管坯Te中水的压力，以产生该管子第一阶段的均匀径向膨胀，此管子就贴靠在罩体21的内表面上，因内部油的循环，这个表面本身是热的。
正如已经阐明的，管子的这个第一径向膨胀阶段相应于与材料的具有周边伸长的膨胀，它不超过塑料的屈服点。在与套节空腔相应的，那里没有被罩体所覆盖的管坯Te区域中，膨胀是均匀的。在这个第一径向膨胀阶段时，关闭装置16和17沿轴向是处在一固定的位置。管坯的厚度减少，而材料实际上不经受纵向拉伸。这种情况如图5所示。
正如图6中所表示的，通过关闭活塞17和由装置B(图2)推动的柱状管18，在管坯Te左端部上，朝着套节区，施加上一轴向推力。同时，在罩体21上施加上一轴向推力，来使其移动向套节区域，以便补偿这个部段e。管坯Te和罩体21的这种同时移动最好速度是相同的，避免任何不想要的，容易损坏管坯Te外表面的摩擦。
因此在管坯Te的无遮盖区N的材料受到了压缩，其厚度增加了。
然后增加管坯Te内热水的压力，使在区域N中产生一个鼓泡并导致套节E的形成，正如图7中所画出的。在此膨胀阶段，材料的周边伸长超过塑料的屈服点。在图6的步骤时在地区N中所实现的厚度增加使得可能为套节E的壁获得事实上不变的厚度，这个厚度等于成品管T在套节以外部分的厚度，此厚度足以获得套节的耐压特性。
正如已经解释的那样，在此套节中制做了一个凹槽K，以便接收一个密封垫圈。制造限制此凹槽K的壁是困难的，特别是考虑到此壁在此凹槽区的形状、尺寸与厚度时更是如此。
按照本发明，为了得到一个尽可能精确的凹槽K，是按下面这样做的。在膨胀期间(图3)，在环套3的区域中，鼓泡壁接触到成型管2的冷表面的稍前一点，在环套14上对着活塞17施加上一轴向推力，如图7中箭头所画出的。于是顶冠13就更深地嵌入在图3的空间12中。结果是鼓泡的壁在形成过程中，主要是在未来凹槽K的区域，变得厚了，在制造的最后，此凹槽K将有想要的正确厚度。
在环套14上施加推力是受光纤探测器S控制的。图8放大地图示了环套14进给量的最后情况。
套节E的壁被冷却成与成形筒2的冷壁接触的形状。
然后保证减少管坯Te中的压力，以便把管坯从罩体21的内壁上脱开。接着把罩体21移向左边，如图9所示，以便使管坯Te的表面逐渐露出。管坯中的压力仍保持着足以保证第二阶段径向膨胀以及鼓泡的传播。在罩体21开始向左边移动后不久(按照图9)，就控制柱状管18在同一方向移动，这个移动拉动着关闭装置17和管坯Te。这样就在管坯Te经受径向膨胀的同时，也导致了其纵向拉伸。打开马达25(图2)，带动小齿轮26，与齿条27协作从而带动了罩体21。任何其他等效的能纵向移动的设备，例如球导向装置或液压系统都可以使用。
罩体21的移动速度比关闭装置17的移动速度快，在成型周期的最后，鼓泡到达关闭装置17的附近。
为了避免管坯Te和罩体21之间的任何摩擦，如图10所示，通过管道20向管坯Te与罩体21内表面之间所形成的空间中通入压缩空气。此空气向着罩体21的端部28移动，绕过这一端部，又在罩体21的外表面和成形筒2的内壁表面之间，沿着相反方向返回，以便排放到大气中。可以在罩体21一开始向左边移动时，就立刻通入这种压缩空气。在这个阶段所用的空气压力比较低，具体讲来大约4巴。
因此通过关闭装置17的受控移动很好地控制着管坯Te的纵向拉伸，管坯Te的外表面受到保护，不因受摩擦而损坏。
在图9所示的鼓泡传播时，由于成形筒2保持是冷的，因而塑料管的壁立即与冷壁接触，很快地凝固，这使得能大大减少成型周期的持续时间。应该注意的是，成形筒2的内表面保持在较低的温度下，这是因为热油循环是在罩体21的内部进行的；罩体21的外壁与成形筒2的内壁之间任何可能的热量传输只能是通过固体壁之间的接触，或通过径向间隙和厚度薄的空气层才发生。这与为保持管坯Te在形成鼓泡的适宜温度，而让热的流体直接靠着成形筒2的内壁循环的情况相比，热的传输是大大地减少了。在后一种情况，刚刚成形的管子T的冷却会是较长的，因而增加了成形周期的持续时间，使生产率明显地低于本发明的生产率。
当成形周期结束时，把冷水通入成品管T中以便降低其温度，并且在把它从成形筒2取出之前让材料硬化。
由于在图9中所示的鼓泡传播阶段，塑料管的直径增加比较小，因而没有必要在罩体21的端部28处保证特别的几何形状。鼓泡的壁能独立地耐足够的压力，不必靠在已确定的表面上。
此关闭活塞17使得能在鼓泡的成长过程中，跟随及/或控制管子的轴向膨涨。
图11是一个表示在成形周期中各种不同参数变化的图。在这个图上，分别画出了三条曲线L1,L2,L3。
-就L1而言，它画出了管坯内部的压力变化，-就L2而言，它画出了容器中水高度的变化，热水就是从此容器中抽取，以便注入到管坯Te中，在向管坯中通入冷水时热水又返回到此容器中。
-以及，就L3而言，它画出了关闭活塞17和管坯相应端部的位移。
就L1而言，以巴(或105帕)表示的压力变化作为时间的函数画在纵坐标上，而以秒表示的时间画在横坐标上。第一水平线段L1a的相对压力为0，与管坯的装入相对应；接着是上升线段L1b，它与管中的压力增加相对应。下一个水平线段L1c与处于恒压下的管坯中水的循环相对应。接着的一个上升线段L1d与增加压力形成鼓泡相对应；压力保持在水平段L1e上，然后减少，并保持在平台L1f的高度上，这时鼓泡在管子的整个长度上(图9中的步骤)传播。在成形的最后，压力又可按照峰L1g重新增加，以便保证套节E贴靠着模子。随后压力又降到平台L1h的高度，压力的值基本上与平台L1c相同，以使冷却水循环并让热水排放。通过下降阶段L1i压力又返回到相对的零点值。
就L2而言，容器中水的高度画在纵坐标上，以秒表示的时间则画在横坐标上。与线段L1b,L1c相应的管坯的均匀径向膨胀伴随有管坯内部水体积的增加，因而伴随有容器中水高度的下降。
在形成鼓泡以及鼓泡传播时，管坯内部水体积的增加是连续的，直到成形的最后，这位于峰L1g的开始。
当冷却水在平台L1h的开始处通入时，热水就返回到容器中，容器中水的高度又会按照线段L2h增加。
就L3而言，关闭活塞17的位移幅度作为时间的函数画在纵坐标上，而用秒表示的时间画在横坐标上。第一水平线段L3a与零位移相对应，它的后面是下降线段L3b，它表示位移是负的，也就是说，对于图6的步骤来说，关闭活塞17的位移是朝向套节区域G的。接着，位移按照线段L3c而增加，这与鼓泡的传播相对应，直到活塞17停止，这相应与水平线段L3d。
最后，把双向管T从成形筒2中取出，可以在其外表面上喷水进行冷却，然后把关闭装置16和17卸下来。切掉留在关闭装置16和17中的管子T的没有膨胀的两端，同时把一根新的管坯Te插入到成形筒2中。
对用本发明的方法得到的一根管子的特性做了分析，具体地讲，是在套节或漏斗件E区域中做了分析，如图12所示，按照分析要求，这区域假想地分成几个线段Ea,Eb……Ee。
Ea相应于套节的入口区，另一根管子为了要与带有图12所示套节的管子装配在一起时，其端部就首先穿过这个入口区。
Eb相应于凹槽K的第一斜壁并大致相应于凹槽底部的一半。
Ec区相应于凹槽K底部的另一半和另一斜壁。
Ed相应于凹槽K和截头圆锥的过渡区Ee之间的套节底部的柱状区域。
最后，f区(成形筒)相应于柱状管的开始部分，它不属于套节E本身。
与成品套节E的各个区域相应的有管坯的各个区域，为了对这些区域之间的轴向长度变化进行分析，进行了以下操作。
把按照本发明由聚氯乙烯(PVC)做成的漏斗件或套节E的样品切下来，然后放入150℃的烘箱中停留一小时。
这个操作刚一完成，就关掉烘箱加热，让温度降到部件的环境温度；这一操作大约用15小时。
这样处理以后，套节E又恢复到其原来的柱状管坯的形状(温度已经超过聚合物的玻璃态转变)。各个不同区域Ea,Eb……Ee,f之间的界限先前已经用n1,n2……n6标出。
在使管坯恢复的热处理之前，已经在成品套节上测量了不同区域Ea,Eb……Ee,f的展开长度；这个长度与标记n0……n6之间的展开距离相对应。
热处理以后，在恢复回管坯形状的套节区域上，测量了同样区域的长度。
相对轴向拉伸Δl/l定义为等于(成品管的一个区域的展开长度-已恢复管坯上的展开长度)/已恢复管坯上的展开长度。
得到的结果如下(长度为mm)Ea Eb Ec Ed Ee单独套节总长 成形筒管坯上的长度 28 19 20 67 24158 50成品管上的长度35 24 20 74 28181 54.5轴向拉伸Δl/l％ 21％ 26％ 0％ 10％ 17％ 15％ 9％因而在套节独自的整个范围上，也就是说，在区域Ea-Ee上表现出大约为15％的轴向拉伸现象，而在管子(相应于区域f)上，轴向拉伸大约只有9％。换句话说，在作为整体的套节区域中轴向拉伸比管子的其余部分的轴向拉伸大，甚至是达到管子其余部分轴向拉伸的1.5倍。
这种轴向拉伸有助于被加固的套节区域中的双向性，并有助于此套节有良好的机械特性。
此外，利用本发明的方法，虽然在套节区域轴向拉伸较大，但是套节的壁的厚度却大致与管子的其余部分的厚度相同。
权利要求
1．制造塑料管的方法，按照这种方法，在成形筒(2)中，把管坯温度升到其分子取向温度附近，除了利用热膨胀之外，还利用在管子的一端形成一个鼓泡并控制这个鼓泡移动到管子另一端并利用纵向拉伸，使塑料管(Te)因径向膨胀而经受双轴向拉伸，此成形筒的内径等于所需要的塑料管(T)的直径，此方法的特征在于径向膨胀至少是在两个阶段进行的，即第一阶段，在这个阶段管坯(Te)胀大到中间直径(Di)，此中间直径是由插入在成形筒(2)中的双壁罩体(21)所确定的，而在罩体(21)的双壁之间有热的流体在循环，并且，接着把罩体(21)逐渐地从成形筒(2)中取出来，以便在第二阶段让塑料管径向膨胀到成形筒(2)的内径，并让该管子纵向膨胀，此成形筒(2)从外部被冷却。
2．制造塑料管的方法，按照这种方法，在成形筒(2)中，把管坯温度升到其分子取向温度附近，除了利用热膨胀之外，还利用在管子的一端形成一个鼓泡并控制这个鼓泡移动到管子另一端以及利用纵向拉伸，具体讲是按照权利要求1所述的纵向拉伸，使塑料管(Te)因径向膨胀而经受双轴向拉伸，此成形筒的内径等于塑料管(T)的所希望的直径，此方法的特征在于径向膨胀至少是在两个阶段进行的，也即第一阶段，在这个阶段管坯(Te)均匀地胀大至中间直径(Di)，为此，周边伸长低于或等于管坯(Te)的材料屈服点，这个第一阶段实际上没有伴随任何纵向拉伸，以及至少另一个阶段，以便用纵向拉伸来过渡到成形筒(2)的内径。
3．按照权利要求2所述的方法，其特征在于通过把一个滑动的罩体(21)插入在成形筒(2)中来确定中间直径(Di)，具体讲来，这个罩体具有内部有热流体循环的双层壁，其内径与此中间直径(Di)相等，其特征还在于在第一膨胀阶段以后，逐渐把此罩体(21)从成形筒(2)中取出来，使能进行第二阶段的径向膨胀。
4．按照权利要求1到3中的一项所述的方法，其特征在于主要是在第二阶段进行的管子(Te)的纵向拉伸，是通过把管坯(Te)的两端锁定在相应的夹紧机构(16,17)中并通过使夹紧管子一端的机构(17)离开夹紧管子(Te)另一端的机构(16)的运动而得到的。
5．按照权利要求1到4中的一项所述的方法，其特征在于在塑料管(Te)的外壁和罩体(21)的内壁之间通入加压的空气，特别是压缩空气，以便在把罩体(21)取出来的时候，使这两部分相互容易滑动，避免不想要的摩擦。
6．按照权利要求1到5中的一项所述的方法，其特征在于在成形筒(2)的内部，在滑动罩体(21)的嵌入在成形筒中的那一端以及成形筒的相邻端之间，留有一自由空间(G)，此自由空间(G)允许通过增加管坯(Te)内部的压力来产生鼓泡，而不需预先对滑动罩体进行移动。
7．按照权利要求1到6中的一项所述的方法，其特征在于在鼓泡产生的时候，把塑料管(Te)的远离鼓泡形成区(N)的一端推向这一区域(N)，以便使材料的厚度增加，使得到的鼓泡厚度能大致与管子剩余部分的厚度相等。
8．按照权利要求1到7中的一项所述的方法，其特征在于在管子的端部形成鼓泡时，就在此塑料管上制成了套节(E)，此套节带有用于接收一个密封垫圈的槽(K)。
9．按照权利要求8所述的方法，其特征在于当鼓泡的壁与套节的模子(G)的壁相接触的时候，把此管子的相邻端推向此套节，以便在槽(K)区域中得到的壁厚基本与套节及管子的其余部分的壁厚大致相等。
10．按照权利要求8所述的方法，其特征在于成形筒(2)是从外面用喷液(R)或温度调节装置来冷却的。
11．实现按照权利要求1或2所述方法的设备，它包含有一个成形筒(2)(管坯(Te)就嵌入在此成形筒中)，关闭和夹紧管坯每一端的机构(16,17)，以及向管坯中通入流体，特别是液体以及改变此流体的压力的装置(16a,17a,Cl)，其特征在于此设备包含一个双壁的罩体(21)和用于让热的流体在此罩体(21)中循环的机构(22,23)，此罩体滑动地安装在此成形筒(2)中并用其内径(Di)确定了塑料管的中间膨胀直径，这个罩体环绕着管坯(Te)的一端，这一端上装有夹紧机构(17)，这个机构构成滑动地安装在罩体(21)中的一个活塞并且与伸出超过罩体(21)的这一端部的一根柱体(18)做成一体，分别为罩体(21)和装有活塞(17)的柱体(18)设置了使其独立滑动的驱动机构。
12．按照权利要求11所述的设备，其特征在于安装在柱体端部的活塞(17)包含有通过机构(20)，用来在塑料管(Te)的外壁和罩体(21)的内壁之间通入加压气体，特别是压缩空气。
13．按照权利要求11或12所述的设备，其特征在于位于成形筒(2)的与装有活塞的柱体(18)相对着的那一端上，此设备包含有夹紧机构(16)，这个机构用于夹紧塑料管(Te)的这个端部，它同时形成了关闭机构，用来关闭成形筒并为塑料管的套节(E)构成一个模子(G)。
14．按照权利要求13所述的设备，其特征在于用于套节(E)的这个模子(G)至少包含有两部分(3,10；13,14)，它们为密封垫圈确定了一个槽(K)，而且它们是相对滑动地安装的，沿轴向朝向塑料管(Te)外部的这部分(13,14)能接近另一部分(3,10)，以便把材料送入密封垫圈的凹槽(K)区域。
15．按照权利要求14所述的设备，其特征在于设置了用于探测套节(E)的壁与模子(G)的相应部分相碰的机构，以便在接触时启动模子的另一部分(13,14)开始移动。
16．双向塑料管包含一个带有接收密封垫圈用凹槽(K)的套节(E)，特别是包含有用权利要求1到10中的一项中的方法所得到的套节(E)，其特征在于管子(T)的厚度在其整个长度上以及在套节(E)区域基本上是不变的。
17．双向塑料管包含一个带有接收一个密封垫圈用凹槽(K)的套节(E)，特别是包含有按照权利要求16的套节(E)，其特征在于此套节(E)的相对轴向拉伸(Δl/l)比成品管剩余部分(f)的轴向拉伸大。
18．按照权利要求17所述的双向塑料管，其特征在于此套节(E)在其整个范围内的轴向拉伸至少等于管子剩余部分的轴向拉伸的1.5倍。
全文摘要
一种制造塑料管的方法,按照这种方法,在成形筒(2)中,把管坯(Te)的温度升到其分子取向温度附近,利用在管子的一端形成一个鼓泡并控制这个鼓泡移动到管子另一端以及利用纵向拉伸,使塑料管(Te)因径向膨胀而经受双轴向拉伸。此径向膨胀至少是在两个阶段进行的,也即第一阶段,在这个阶段管坯(Te)胀大到中间直径(Di),此中间直径是由插入在成形筒(2)中的双壁罩体(21)所确定的,而在罩体(21)的双壁之间有热的流体在循环,以及,接着把罩体(21)逐渐地从成形筒(2)中取出来,以便在第二阶段让塑料管径向膨胀到成形筒(2)的内径,并让该管子纵向膨胀。
文档编号B29C49/14GK1231634SQ9719822
公开日1999年10月13日 申请日期1997年9月18日 优先权日1996年9月26日
发明者B·普雷沃塔特, J·－J·阿克特 申请人:阿尔法康公司