一种用于燃气管道的电熔鞍型管件及其加工方法

摘要

本发明涉及燃气管道技术领域，尤其涉及目标管道与分支管道的连接或对目标管道上的孔隙进行封堵的技术，公开了一种用于燃气管道的电熔鞍型管件及其加工方法。所述电熔鞍型管件包括用于与目标管道连接的底座，所述底座为带开口的环套结构，所述鞍形面位于带开口的环套结构的内侧，所述带开口的环套结构由注塑成型的闭合的环套结构在设开口处断开形成。本发明的电熔鞍型管件的鞍形焊接面平整，无凹陷缺陷，能与目标管道紧密贴合，电熔焊接效果好，密封性佳。

说明书

技术领域

本发明涉及燃气管道技术领域，尤其涉及目标管道与分支管道的连接或对目标管道上的孔隙进行封堵的技术，具体涉及一种电熔鞍型管件及其加工方法。

背景技术

聚乙烯电熔鞍型管件在燃气管道领域应用广泛，主要用于在目标管道适当的位置连接分支管道，或者用于封堵目标管道上的孔隙。常见电熔鞍型管件包括电熔鞍型旁通管件、电熔鞍型直通管件、电熔鞍型封堵管件等，其中电熔鞍型旁通管件，一般内置有钻孔刀具，多用于目标管道燃气的输送不便于停断，而需要在目标管道带气的前提下完成分支管道的连接的情况。

电熔鞍型管件一般由上部的主体和下部的鞍型底座两大部分组成，主体内设有空腔结构，主体上设有用于与分支管道连接的接口，鞍型底座用于与目标管道进行连接，一般是鞍型底座与一半环形的抱箍配合（两者通过一侧铰链连接另一侧螺栓连接的方式，或者两侧均螺栓连接的方式进行连接）将电熔鞍型管件固定到目标管道上。鞍型底座朝下的凹面为与目标管道外壁贴合的鞍形面，鞍形面顶部设有与主体内腔连通的孔，鞍形面上围绕与主体内腔连通的孔的一个环形区域为焊接面，所述焊接面内部布置有电热丝。进行电熔焊接时，对电热丝通电，通过电热丝的加热功能，将孔周围的鞍形面及与之贴合的目标管道壁面熔化并粘合在一起，进而实现鞍型管件与目标管道的密封连接。在电熔焊接的过程中，孔周围的鞍形面与目标管道壁面之间的贴合程度，直接影响鞍型管件与目标管道密封连接的成功率。

现有的电熔鞍型管件的加工方法，是将鞍型底座和主体或主体的一部分一体注塑成型。

基于现有电熔鞍型底座的结构设计，在冷却的过程中，鞍形面自由地向远离模具柱面的方向收缩，鞍形面的收缩过程不再受到模具柱面的约束，导致鞍形面凸凹不平。进而导致鞍型底座与目标管道表面贴合不紧密、有缝隙的问题，这就容易导致电熔焊接强度不足，焊接面密闭性差，致使焊接失败或者留下易泄漏的安全隐患。尤其对于在目标管道带气的前提连接分支管道的情况来说，一旦鞍型管件的鞍形面与目标管道密封连接失败，将不得不截断目标管道气源，进行抢救维修，这将造成重大损失。

而且，根据注塑原理，鞍形面上对应鞍型底座与主体连接的部位具有更大的收缩量，鞍形面该处的平整度则更差，然而，该处恰恰是鞍型底座与目标管道进行电熔焊接的部位，正是影响鞍型底座与目标管道能否成功地密封连接的关键部位。

因此，基于现有鞍型底座的结构设计加工而获得的鞍型管件，在与目标管道进行连接时失败率很高。

为了获得平整度更好的鞍形面，现有的一种设置电热丝的方式是：预制电热丝圈，所述电热丝圈为内部布置有电热丝的盘状塑料件，然后通过二次注塑形成鞍型管件。因为在二次注塑时，电热丝圈只被熔融的塑料加热到软化的状态，而不是会加热到熔融的状态，由电热丝圈的表面构成的鞍形面部分，平整度要好很多。但是，一方面电热丝圈从软化到重新冷却变硬过程中，其表面同样难免发生变形。另一方面，电热丝圈对应的部位，刚好是鞍型底座与主体连接的部位，二次注塑时，电热丝圈的内侧与新的注塑材料熔接，在冷却过程中，电热丝圈会受到鞍型底座及主体部分材料收缩的牵拉作用，在这种作用下，其电热丝圈的表面也难免发生变形。

发明内容

本发明的目的是针对现有电熔鞍型管件的鞍型底座的鞍形面平整度差问题，提供一种改进的电熔鞍型管件的底座结构，其于这种结构可以获得平整度较好的鞍形面。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电熔鞍型管件，包括用于与目标管道连接的底座，所述底座具有与目标管道外壁贴合的鞍形面，鞍形面上设有用于与目标管道外壁电熔焊接的焊接面，所述焊接面内部布置有电热丝，所述电热丝布置于一预制的电热丝圈内，所述电热丝圈为盘状塑料件，通过二次注塑的方式嵌于鞍形面上。电热丝圈的外露表面构成鞍形面的一部分，所述焊接面位于电热丝圈的外露表面，其特征在于，所述底座为带开口的环套结构，所述鞍形面位于带开口的环套结构的内侧，所述带开口的环套结构由注塑成型的闭合的环套结构在设开口处断开形成，所述环套结构的开口处设有连接结构，所述连接结构包括分别设置在开口两侧的第一连接部和第二连接部。

进一步地，本发明所述电熔鞍型管件由上部的主体和下部的所述的底座构成，主体内设有空腔，所述鞍形面上设有与主体内腔连通的孔，鞍形面上围绕与主体内腔连通的孔的一个环形区域为所述焊接面。所述电热丝圈中央设一个孔，该孔即为鞍形面上设置的与主体内腔连通的孔。

通常情况下，所述底座并不是单独注塑成型后，再与主体进行机械连接的，而是与主体或者主体的一部分一体注塑成型。例如：电熔鞍型直通管件，主体为一段竖向直管，可以直接与底座一体注塑成型；电熔鞍型封堵管件，主体为一段较短的柱型封帽，也可以直接与底座一体注塑成型；而电熔鞍型旁通管件，其主体的结构则相对复杂，其主体的基础部分可以与底座一体注塑，而钻孔刀具、盖帽等其它部件则需另外加工后再与基础部分进行装配形成主体。

本发明将现有的电熔鞍型管件底座的鞍型结构改进为改带开口的圆环形的环套结构。在二次注塑时，底座以一个闭合的环套结构注塑成型，然后再在设开口处断开形成带开口的环套结构。

由于环套结构在二次注塑时是闭合结构，在注塑冷却的过程中，环套结构因材料收缩有整体上内径缩小的趋势，这会对电热丝圈构成朝向模具柱面的压力，

使电热丝圈在从软化至冷却的过程中始终保持与模具的柱面贴合，因此最后成型的焊接面，具有非常好的平整度和光滑度。

由于，本发明的电熔鞍型管件底座的焊接面相比于传统电熔鞍型管件的鞍型底座的焊接面平整度显著提高。因此，采用本发明的电熔鞍型管件底座的焊接面能够与目标管道外壁更紧密地贴合，焊接面空隙存在概率大幅减小，电熔焊接后的密闭性更有保障，能有效避免泄漏情况发生。尤其对于在目标管道带气的前提下连接分支管道的情形，有效地降低了鞍型管件与目标管道之间的焊接失败率，进而避免重大工程损失。

作为优选，所述环套结构的内壁呈圆柱面结构，所述鞍形面为环套结构的内壁靠近顶部的一部分。

进一步的，所述环套结构的开口设置在过其水平中心面的一侧。

进一步的，所述连接结构的第一连接部和第二连接部分别为开口两侧向外突出的带有螺栓孔的紧固台面。

作为优选，所述紧固台面上下侧设有2–4对凸台，螺栓孔设置在凸台处。这种结构让鞍型底座的紧固安装可选地不再需要用到金属压条之类的紧固件，而是将螺栓直接拧在PE材质的有孔的凸台上，减少了安装的操作步骤和所需零件数量。

作为优选，所述底座的环套结构有一部分比其它部分薄。这使得环套结构更易于被打开，以方便套装在目标管道上。

进一步的，所述底座的环套结构以其水平中心面为界，上半部分较厚，下半部分较薄。环套下半部分较薄，可以使环套结构更容易打开套装在目标管道上，同时也节省了聚乙烯材料；上半部分较厚则确保了鞍型底座焊接区域的稳定性和结构强度。

进一步的，所述底座的环套结构的下半部分外壁设置若干条加强筋。这可以在保持环套下半部分较薄的前提下提升其结构强度。

作为优选，所述底座的环套结构的下半部分宽度较窄，而上半部分的宽度从水平中心面起到最高点逐渐增大。此设计使得底座既可满足上方待焊接面较大直径的面积要求，又在开口连接及以下部分缩小了非必要尺寸，大大节省了材料。

本发明的另一个目的是提供一种电熔鞍型管件加工方法，所述电熔鞍型管件包括用于与目标管道连接的底座，其特征在于，所述底座通过如下方法加工成型：

步骤一：注塑加工底座原型，所述底座原型为闭合的环套结构，环套结构内侧具有与目标管道外壁贴合的鞍形面，鞍形面上设有用于与目标管道外壁电熔焊接的焊接面，所述焊接面内部布置有电热丝，所述环套结构的外侧一处设有连接结构；所述连接结构包括第一连接部和第二连接部，在环套结构的圆周方向上，第一连接部与第二连接部之间间隔一段距离。

步骤二：通过在闭合的环套结构的第一连接部与第二连接部之间加工开口，使之形成带开口的环套结构的方式，将底座的原型加工成底座。

优选地，所述电热丝通过预制电热丝圈的方式进行布置，具体地，所述步骤一包括首先加工预制的电热丝圈的步骤，在该步骤中将所述电热丝布置于预制的电热丝圈内，所述电热丝圈为盘状塑料件；所述底座原型的注塑加工是指：使用预制的电热丝圈，采用二次注塑的方式加工内嵌有电热丝圈的底座原型；所述电热丝圈嵌于底座原型的环套结构的内侧顶部，电热丝圈的外露表面构成鞍形面的一部分，可以直接作为所述的焊接面。

进一步地，所述电熔鞍型管件由上部的主体和下部的所述的底座构成，所述鞍形面上设有与主体内腔连通的孔，鞍形面上围绕与主体内腔连通的孔的一个环形区域为所述焊接面。当优选预制电热丝圈时，所述电热丝圈中央也对应地设一个孔，二次注塑完成后，电热丝圈中央的孔即为鞍形面上设置的与主体内腔连通的孔。

进一步地，加工预制的电热丝圈的步骤包括：注塑加工电热丝载体盘，在载体盘表面切割螺旋线槽，在螺旋线槽内埋入电热丝。

作为优选，所述环套结构的内壁呈圆柱面结构，所述鞍形面为环套结构的内壁靠近顶部的一部分。

进一步的，所述环套结构的开口设置在过其水平中心面的一侧。

进一步的，所述连接结构的第一连接部和第二连接部分别为开口两侧向外突出的带有螺栓孔的紧固台面。

作为优选，所述底座的环套结构有一部分比其它部分薄。

进一步的，所述底座的环套结构以其水平中心面为界，上半部分较厚，下半部分较薄。

进一步的，所述底座的环套结构的下半部分外壁设置若干条加强筋。

作为优选，所述底座的环套结构的下半部分宽度较窄，而上半部分的宽度从水平中心面起到最高点逐渐增大。

本发明的有益效果如下：

1、鞍型管件底座的环套结构内壁圆周面极为平整，圆柱度高，与目标管道贴合度好；

2、二次注塑后，电热丝圈作为焊接面的外露表面平整光滑，无凹陷缺陷；相比之下，常规的半圆环结构的鞍型底座在相同的工艺条件下加工难以得到平整光滑的内壁表面；

3、与目标管道电熔焊接时，一次成功率提升，管道泄漏的安全隐患减小。

总的来说：本发明的电熔鞍型管件的焊接面平整，无凹陷缺陷，能与目标管道紧密贴合，电熔焊接效果好，密封性佳。

附图说明

图1为一种电熔鞍型旁通管件的结构示意图。

图2为图1所示电熔鞍型旁通管件中中间体和钻孔刀具的示意图。

图3为图1中鞍型旁通主体剖面图。

图4为图1中鞍型旁通主体的侧视图。

图5为图1的电熔鞍型旁通的俯视图。

图6为另一种电熔鞍型旁通管件的底座形状示意图。

图7为图6的俯视图。

图8为电熔鞍型旁通管件底座在二次注塑的冷却过程中受力示意图。

具体实施方式

本发明所述的鞍型管件，可以是电熔鞍型直通管件、电熔鞍型旁通管件和电熔鞍型封堵管件中一种。下面结合附图以电熔鞍型旁通管件为例对本发明的技术方案作进一步说明。

参照图1-4，基于本发明技术方案的一种电熔鞍型旁通管件，包括盖帽1、中间体2、钻孔刀具4以及一个一体注塑件3。所述一体注塑件3由上部的竖管31、与竖管31腰部横向连通的横管32、下部的用于与目标管道连接的底座33组成，所述竖管31和横管32组成电熔鞍形旁通管件的主体的基础部分，该基础部分进一步与中间体2、钻孔刀具4以及盖帽1组成电熔鞍形旁通管件的主体。所述竖管31的下端与底座33相连通。竖管31内腔安装中间体2，中间体2上半部分从竖管31内腔突出，顶部设有外螺纹，带有内螺纹的盖帽1可与之形成螺纹密封。所述钻孔刀具4安装在中间体2内，钻孔刀具4包括刀座嵌件41和钻孔刀42，刃口朝下且带有外螺纹的钻孔刀42与带有内螺纹的管柱状刀座嵌件41以螺旋配合构成可轴向旋转钻孔的结构。

底座33为带开口的环套结构，其内壁上方绕内管口嵌有电热丝圈5。电热丝圈5中心有和底座33内管口相等的通孔，电热丝圈5的引线两头分别连至底座33上方轴向两侧的接线柱36处。底座33的所述带开口的环套结构由圆环结构在设开口k处切断形成，开口k处设有连接结构。所述连接结构为环套结构在开口k两侧分别径向凸出的紧固台面34。紧固台面34背向开口k侧分别有三对带螺栓孔的凸台341。以过开口k的中心面Z为界，底座33的环套结构上半部分较厚，下半部分较薄，下半部分外侧均匀设有三条加强筋35。

参照图6和图7，所述电熔鞍型旁通管件的底座33在前述基础上有另一种可选形状。底座33的环套结构以过开口k的中心面Z为界，环套结构下半部分轴向宽度较窄，而上半部分的宽度从中心面Z起到最高点逐渐增大。此设计使得鞍型底座既可满足上方待焊接面较大直径的面积要求，又在连接结构及以下部分缩短了非必要尺寸，大大节省了材料。

电熔鞍型旁通管件在安装使用时，将底座33环套结构从开口k处张开，套在目标管道上，按规范将3组螺栓拧在紧固台面的螺栓孔凸台341处。紧固好后，按规范进行电容焊接过程。电热丝圈5通电产热，使得自身及目标管道上表面熔融，从而把电熔鞍型旁通管件与目标管道焊接在一起。待达到规定冷却时间后，用内六角扳手旋转钻孔刀具4中的钻孔刀42，钻孔刀42前端刀刃接触切削目标管道上表面，持续推进打通目标管道，完成在线钻孔。之后钻孔刀42回缩至初始位置，检查无泄漏后，盖紧盖帽1。所谓“在线钻孔”意味着在安装时目标管道正常工作，管道内有气体或液体流通，因而对于焊接面质量及电熔鞍型旁通各部件的密封性要求极高，否则将产生泄漏的严重后果。

电熔焊接的成功与否是影响密封性的关键因素，而底座33内壁电热丝圈5和目标管道表面相接触的焊接面区域是否贴合紧密又是影响焊接质量的关键因素。本发明的电熔鞍型管件内壁包括设置电热丝圈的焊接区域光滑平整，使得焊接面质量有保障，泄漏可能性大大降低。

上述电熔鞍型旁通管件中一体注塑件3的加工方法，具体包括如下步骤。

首先，加工电热丝圈5。先用聚乙烯注塑加工电热丝圈所用载体盘；该载体盘为中间有孔的圆环片，孔的直径和底座33上部的内管孔相等。冷却后在载体盘上划出螺旋线槽并嵌入布置电热丝，得到预制的电热丝圈。可选地，在载体盘正反两面都划螺旋线槽，从而双面布置电热丝，由同一根电热丝在正面电热丝圈靠近圆心的尾端穿透载体盘至反面，在反面继续布置而成。双面布线的电热丝圈具有加热功率足够大的优点。

然后，将加工好的电热丝圈5放入按上述一体注塑件3形状设计的模具中的相应位置，电热丝两头分别拉至两个接线柱36处。用聚乙烯材料进行二次注塑，并保温适当时间；然后冷却至室温。注塑过程中，高温致使电热丝圈5软化，下表面和模具形状贴合。冷却过程中二次注塑的管件材料收缩，如图8中的箭头所示意，底座33的环套结构有内径缩小的趋势，因而受到来自模具径向向外的支撑力F1。环套结构收缩，同时形成对电热丝圈5的包覆压力F2。电热丝圈5双面受压，从软化态至冷却变硬过程始终紧贴模具，从而具有较高的表面质量，能有效避免翘曲、凹痕等缺陷。本步骤得到融嵌了电热丝圈5的一体注塑件3的原型，此时所述底座33的环套结构为闭合结构。

最后，在一体注塑件3的原型的两个紧固台面34中间将环套结构径向切割，形成开口k。得到最终形态的一体注塑件3。

之后，在一体注塑件3上装配中间体2、钻孔刀42、盖帽1等其余零部件，即得到成品电熔鞍型旁通管件。

本发明不局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。