专利名称：接合两根由热塑材料为基的复合材料制成的管子的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是管子的接合，而这里的管子是由增强纤维和热塑性材料所组成的复合材料而制成的。
该种特别用于加压输送流体的管子，由于其重量轻得多，因而使得在现场施工比较容易，所以一般比铸铁或水泥管子要好。
显而易见，在任何装备中，必需由密封而能有效耐受应力的接合来保证管子的连续性。由专利申请FR 2,728,051我们知道有一种接合装置，它是用来连接以增强热塑性材料为基的复合管子一端和另一复合管子一端的装置。该种装置包含有连接套筒和放置在这些连接套筒内的环形密封件，该套筒在其内壁上设置有螺纹，用于与安排在两根待接合管子端部外表面壁厚中的互补螺纹相配合。根据该装置的一个基本特征，连接套筒的螺纹延续在一个最小长度上，该长度取决于构成管子的增强材料纱线的直径，以便使得到的扯裂强度大于增强筋(armature)的断裂强度。
该种接合装置的缺点之一是在管子端部的壁厚中制作有螺纹。这是由于，当在现场要调整管子的长度时，例如，要切短管子时，必然会失去部分螺纹甚至全部螺纹。然而，在现场切割以后，很难制作另外的螺纹。
此外，该申请中的接合装置直接地与上述设置在管子端部壁厚中的螺纹相配合，因此该就需要制造壁厚足够厚的管子，以便能容纳该道螺纹。然而由于端部螺纹只是在管子整个主体制成以后才加工上的，而且增加的壁层又处在管子全部长度上，所以在管子壁厚中增加的壁层事实上只是在管子带螺纹的端部有用。因此为制造这样的管子，看来必须供应更多材料，这要增加原材料的成本和增加管子的最终重量，而且这些增加不是无足轻重的。
本于是发明的目的就是为复合管子提供一种接合装置，这种接合装置在工厂中和在现场都容易装配，它不增加复合管子的生产成本，因此不增加装备的成本，而仍然能保证管子在接合区有满意的强度和密封。
根据本发明，这种由以增强热塑性材料为基的复合材料制成的管子的接合装置包含有一个套筒，用于在一边与第一管子的端部相装配，在另一边与第二管子的端部相装配，该套筒在其内壁上设置至少有一道螺纹，而且还包含有密封机构，以保证接合区的密封。该装置的特征在于它包含有第一连接管，用于与第一管子的端部连成一体，和第二连接管，用于与第二管子的端部连成一体，每个连接管在至少其外表面的一部分上都具有螺纹，用于以互补的方式与套筒上的螺纹相配合。
与现行技术不同，利用该附加的车有螺纹的连接管，因而就避免了管子外套在其整个长度上的过厚。
根据一个特征，该两根管子是由热塑性材料制成的基体、该基体的由增强材料的防护层和覆盖该防护层的由热塑性材料制成的外套组成。而此连接管至少其内表面是由与管子外套同样的热塑性材料组成的。
材料的相同性使得可能在连接管加热以后，把它们固定有利地在该两根管子也被加热的端部周围，以便把它们粘合在一起，然后冷却使它们固化。
这种通过粘合来固定连接管的方法，既可以在工厂中进行，也可以在现场进行，当必须在现场通过切割来调整管子长度的时候，这是有利的，连接管是适合的，于是就容易在现场装上。
如果管子是圆柱形的，连接管的长度在管子直径的0.5和2倍之间是有好处的。
管子防护层和套筒外层最好是基于由相互混合玻璃丝和热塑性材料丝组成的原材料，套筒外层的厚度至少等于管子防护层的厚度。
根据另一个特征，该套筒在其内壁上包含有两道在相反方向上加工的螺纹，而且该两道螺纹位于横切套筒主体纵轴的中平面的两边，该两道螺纹用来与两个连接管的相应螺纹配合，该两个连接管的螺纹旋向是与套筒的每道螺纹相适应。此外，在连接管上和在套筒上都提供有识别螺纹旋向的机构。
套筒螺纹加工在由与连接管外表面同样的材料制成的厚度中是有好处的，而连接管的螺纹就安排在该外表面中。
根据再一个特征，套筒沿着其中平面包含有一凹槽，用于接纳密封机构，而装有连接管的管子端部就压贴在此密封机构上。
此密封机构足够地柔软以紧密地与管子端部的自由横截面形状相匹配是有好处的。
参考附图，阅读随后的描述，会发现本发明进一步的特征和优点，在这些附图中-
图1是本发明接合装置的分解剖视图，该接合装置用于连接两根管子的端部；-图2是装配在两根管子端部的接合装置的剖视图。
图1中画出的接合装置10的目的是把两根圆柱形管子20和30装配起来，而该两根管子是由以增强热塑性材料为基的复合材料制成的。
具体讲，每一管子都是由热塑性材料制成的基体M、包围基体M的增强防护层E和由热塑性材料制成的外套R组成的，此热塑性材料基体例如是聚乙烯基体，而此热塑性材料外套则覆盖着此防护层，最好是与基体M的材料相同。此防护层E由嵌入了连续玻璃丝的热塑性材料，例如聚乙烯构成是有好处的，防护层的原材料是VETROTEX出售的复合纱线形式的TWINTEX→是有好处的，而此复合纱线又是由相互混合的热塑性材料细丝和玻璃丝组成的。这种管子的构造特别是，例如，在法国专利申请FR 98/13293中描述过了。
管子20和30分别包含有端部21和端部31，该两个端部具有同样的横截面，而且该两个端部不用于相互对接在一起。
接合装置10包含有两个中空的连接管11和12以及一个套筒40，每一连接管都用于连在管子相应端部21和31的周围，而此套筒则用于通过把它与连接管11和12组合起来而连接该两根管子。根据本发明的接合装置10是在工厂中用自动化设备制造的，这种自动化设备适合于降低成本并保证其精度。
每一连接管11，12都是由热塑性材料制成的，这种热塑性材料最好是与管子的外套R的材料相同。这是因为，通过嵌套粘合(embotement-soudage)而把连接管与管子1连在一起的方法使组装过程变得容易，同时还保证了此组合有很好的机械强度。
连接管11和12在其外表面13和14上分别包含有螺纹15和16，此螺纹至少是处在与套筒40的半长度相等的一部分长度上。
每一连接管11，12都分别具有把此连接管固定在管子周围的端部11a，12a，还分别具有相反的对接端部11b，12b。为了能经得起由于流体流入管子而产生的压力，连接管11和12的长度最好是在管子20和30的直径的0.5和2倍之间。
当车有螺纹的连接管及/或装上有螺纹连接管的管子在现场进行作业时，嵌套端部11a和12a可以选择性地具有各自的外部凸缘(collerettes)17和18，该两个凸缘于是相对于螺纹15，16而凸出来，以便起该螺纹保护件的作用。然而为了使制造简化，最好是不添加凸缘17，18。连接管到达现场就带有保护壳围绕着螺纹。
套筒40是由用热塑性材料制成的内层41和内层的保护外层42构成的，此热塑性材料例如是聚乙烯连接管的材料，而此外层是由增强复合材料，例如TWINTEX→构成的，以便经得起压力。应该指出，保护外层42的厚度至少等于管子的由增强复合材料制成的防护层E的厚度，以便保证管子和连接管之间耐压的连续性。保护层没有画出来，它最好是设置用于包围保护外层42，而此保护层最好是由热塑性材料制成。
套筒在其内壁43上，在内层41的厚度中，分别包含有螺纹48和螺纹49，它们轴向地伸展在套筒主体上，位于横切主体纵轴的中平面P的两边，该两道螺纹安排得沿着相反方向是有好处的。螺纹48和49用来分别与连接管的螺纹15和16相配合。
当然，由于螺纹48，49具有相反的旋向(pas de sens)，所以连接管的螺纹15和16也具有相反的旋向，然而此每道螺纹都具有和为其提供的套筒的螺纹有同样的旋向。不言而喻，对管子到达工地已经装备有连接管的情况来说，每一连接管都具有相反旋向的螺纹。为了使接合操作速度快，在连接管和套筒每一侧螺纹都设置有识别旋向的机构。
最后，提供有密封机构44，该机构保证两根管子20和30之间接合的密封性。这些密封机构对管子中流动的流体必须是非活性的。
一旦接合进行完，此密封机构于是就定位在接合区域中，处于套筒40的中平面P上。由于管子在现场可能被重新切割，在管子端部21和31的自由横截面可能不整齐，所以密封机构必须足够柔软来完美地与自由横截面形状相匹配，以便保证完全的密封。
密封机构可以由半刚性的中央接圈组成，该中央接圈嵌入到环形的接纳凹槽45中，而该凹槽则制作在套筒的内表面41上，沿着中平面P，该接圈具有从螺纹48和49凸出的侧面，此侧面用于被两根管子的自由端部21和31所挤压。
作为一种不同的形式，而是提供一个由热塑性材料制作的刚性带侧面的垫片(rondelle)来代替，此接圈就贴在此侧面上。该垫片插入在环形凹槽45中。
另一个解决密封机构的方法可以由两个接圈组成，该两个接圈位于管子的两个相应端部21和31处，用于在端部21和31装配上连接管以后，一拧紧套筒，就互相紧贴着。于是此接圈就会在连接管的粘合期间装配在端部21和31上。
现在来说明把两根管子通过本发明的装置接合起来的原理。
首先是把连接管11和12装配在两根管子的相应端部21和31的周围。为此目的，借助于用来制作管子的该类以热塑性材料为基的材料所已知的方法，对每一连接管的内壁和管子端部的外壁进行加热；在材料软化以后，把管子的端部嵌套进连接管中，然后冷却，保证部件固化。
然后把密封机构44，例如是半刚性的接圈，放入套筒的凹槽45中。
最后，把装有连接管的管子端部21和31放在一个托架(berceau)上，以便保证它们对准，然后把它们与套筒40的每一端部接触，在已知方向转动套筒，由于螺纹48和49具有相反的旋向，就同时绕着两根管子拧紧。当然，拧紧的扭矩必须足够大，使得接圈变形，以便它与管子端部21和31的自由横截面形状相匹配，来保证完美的接合。这样操作就完成了，管子的端部紧紧地贴在接圈44的侧面上，以保证密封。
权利要求
1.用于把两根管子接合在一起的装置。该两根管子是由以增强热塑性材料为基的复合材料制成的，该装置包含有套筒(40)，该套筒用于在一边装配到第一管子(20)的端部(21)上，在另一边装配到第二管子(30)的端部(31)上，该套筒在其内壁(43)上设置有至少一道螺纹(48)，还包含有用于在接合区域保证密封的密封机构(44)，该装置的特征在于它包含有第一连接管(11)和第二连接管(12)，第一连接管用于与第一管子的端部(21)连成一体，第二连接管用于与第二管子的端部(31)连成一体，每一连接管至少在其外表面(13，14)的一部分上包含有螺纹(15，16)，用于以互补的方式与套筒(40)的螺纹(48)相配合。
2.根据权利要求1所述的接合装置，其特征在于该两根管子(20，30)是由热塑性材料制作的基体(M)、该基体的由增强材料制成的防护层(E)和包围该防护层(E)的由热塑性材料制成的外套(R)组成，其特征还在于该连接管(11，12)至少具有它们的内表面，而此内表面是由与管子外套(R)的同样热塑性材料制成的。
3.根据权利要求1或2所述的接合装置，其特征在于该连接管(11，12)在加热以后用于镶接在也被加热了的该两根管子端部(21，31)的周围，该连接管和管子通过冷却后的固化而粘合在一起。
4.根据前面任一项权利要求所述的接合装置，其特征在于该套筒(40)在其内壁(43)上包含有两道螺纹(48，49)，该两道螺纹(48，49)是沿着相反方向加工的并位于横切套筒主体纵轴的中平面(P)两边，该两道螺纹是用来与两个连接管(11，12)的相应螺纹(15，16)相配合，它们的旋向与套筒每道螺纹(48，49)的旋向相适应。
5.根据权利要求4所述的接合装置，其特征在于在该连接管(11，12)上和在套筒(40)上设置有识别螺纹旋向的机构。
6.根据权利要求4所述的接合装置，其特征在于该套筒(40)沿着其中平面(P)包含有一个凹槽(45)，用于容纳密封机构(44)，管子的装有连接管(11，12)的端部(21，31)用于紧贴在此密封机构上。
7.根据前面任一项权利要求所述的接合装置，其特征在于该套筒的螺纹或多道螺纹(48，49)加工在由与连接管外表面(13，14)同样材料构成的厚度中，而在该外表面中安排有它们的螺纹(15，16)。
8.根据权利要求2所述的接合装置，其特征在于套筒(40)包含有防护外层(42)，该防护外层的材料与该管子防护层(E)的材料相同，该材料是由相互混合的玻璃丝和热塑性材料细丝组成的。
9.根据权利要求8所述的接合装置，其特征在于该套筒防护外层(42)的厚度至少等于管子防护层(E)的厚度。
10.根据前面任一项权利要求所述的接合装置，其特征在于该密封机构(44)足够柔软，以便与管子端部(21，31)的自由部分的形状相贴合。
11.根据前面任一项权利要求所述的接合装置，其特征在于该连接管的长度在呈圆柱形的管子(20，30)直径的0.5和2倍之间。
全文摘要
用于把两根管子接合在一起的装置。该两根管子是由以增强热塑性材料为基的复合材料制成的。该装置包含有其内壁上车有螺纹的套筒(40)，该套筒用于装配到第一管子(20)的端部(21)上和第二管子(30)的端部(31)上，还包含有用于在接合区域保证密封的密封机构(44)。该装置的特征在于它包含有第一连接管(11)和第二连接管(12)，第一连接管用于与第一管子的端部(21)连成一体，第二连接管用于与第二管子的端部(31)连成一体，每一连接管至少在其外表面(13，14)的一部分上包含有螺纹(15，16)，用于以互补的方式与套筒(40)的螺纹(48)相配合。
文档编号F16L47/00GK1451085SQ00819290
公开日2003年10月22日 申请日期2000年11月29日 优先权日2000年1月5日
发明者J·－P·德巴尔梅, G·冈德雷 申请人:法国圣戈班韦特罗特斯有限公司