專利名稱：一種能夠消除堵塞的手持承插式管道熱熔焊接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及暖通空調(diào)工程技術(shù)領(lǐng)域的地源熱泵地埋管換熱器管道焊接設(shè)備，尤其涉及一種能夠消除堵塞的手持承插式管道熱熔焊接裝置，適用于其他場(chǎng)合下聚乙烯管或聚丁烯管焊接，具體是指利用紅外溫度感應(yīng)裝置測(cè)量管材焊接處溫度，通過(guò)此溫度控制焊接裝置的加熱，以達(dá)到提高焊接成功率的目的。
背景技術(shù)：
利用以地表土或水源作為冷/熱源的地源熱泵為建筑物進(jìn)行供熱制冷，已經(jīng)成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外建筑節(jié)能的技術(shù)熱點(diǎn)。而地源換熱器的傳熱性能和運(yùn)行可靠性又是這類節(jié)能技術(shù)成功與否的關(guān)鍵。地埋管換熱器通常采用聚乙烯管或聚丁烯管。聚乙烯管或聚丁烯管管道系統(tǒng)連接技術(shù)的優(yōu)劣，直接關(guān)系到地埋管系統(tǒng)的運(yùn)行效果和使用壽命。焊接通用原理是聚乙烯一般可在190-M0°C之間的范圍內(nèi)被熔化，此時(shí)若將管材(或管件)兩熔化的部分充分接觸，并保持有適當(dāng)?shù)膲毫?，冷卻后便可牢固地融為一體。由于是聚乙烯材料之間的本體熔接，因此接頭處的強(qiáng)度與管材本身的強(qiáng)度相同。常規(guī)的手持式承插式熱熔焊接裝置焊接包括電加熱器件、兩個(gè)加熱模具陰模、兩個(gè)加熱模具陽(yáng)模、供電電路和電焊機(jī)外殼，其中，所述供電電路設(shè)于所述電焊機(jī)外殼內(nèi)，所述電加熱器件設(shè)于所述電焊機(jī)外殼的上端，兩個(gè)加熱模具陰模通過(guò)固定螺釘分別固定于所述電加熱器件的前側(cè)面上，兩個(gè)加熱模具陽(yáng)模通過(guò)固定螺釘分別固定于所述電加熱器件的后側(cè)面上，且分別與兩個(gè)加熱模具陰模的位置相對(duì)，所述電加熱器件與所述供電電路電連接，并由所述供電電路供電。使用常規(guī)的手持式承插式熱熔焊接裝置焊接，兩個(gè)需要連接的管道端部，分別與一個(gè)較粗的承接管段兩端部加熱熔接，每個(gè)接頭需要兩次熱熔過(guò)程。在施工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生由于加熱時(shí)間太長(zhǎng)，管材加熱處熔化量過(guò)多，造成焊接質(zhì)量降低，焊接處部分堵塞甚至完全堵塞，其中部分堵塞在后期的水壓測(cè)試中也很難發(fā)現(xiàn)，將導(dǎo)致水路阻力增大，增大水泵功率，甚至?xí)?dǎo)致管路的完全堵塞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種能夠消除堵塞的手持承插式管道熱熔焊接裝置，使用該裝置焊接時(shí)，能夠避免熔化不足造成的重復(fù)加熱或者過(guò)度熔化造成的管道堵塞。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的一種能夠消除堵塞的手持承插式管道熱熔焊接裝置，包括電加熱器件、 加熱模具陰模、加熱模具陽(yáng)模、供電電路和電焊機(jī)外殼，所述供電電路設(shè)于所述電焊機(jī)外殼內(nèi)，所述電加熱器件設(shè)于所述電焊機(jī)外殼的上端，加熱模具陰模通過(guò)固定螺絲固定于所述電加熱器件的前側(cè)面上，加熱模具陽(yáng)模通過(guò)固定螺絲固定于所述電加熱器件的后側(cè)面上， 且與加熱模具陰模的位置相對(duì)，所述電加熱器件與所述供電電路電連接，所述手持承插式管道熱熔焊接裝置還包括溫度控制器和溫度探測(cè)器，所述溫度控制器設(shè)于電焊機(jī)外殼上， 且位于所述電加熱器件與所述供電電路的電連接之間，所述電加熱器件上且位于所述加熱模具陰模底部的中心處設(shè)有傾斜的透光口，所述溫度探測(cè)器設(shè)于所述透光口中，且與所述溫度控制器相連。上述的一種能夠消除堵塞的手持承插式管道熱熔焊接裝置，其中，所述溫度控制器包括控制電路和溫度顯示元件，所述控制電路設(shè)于電焊機(jī)外殼內(nèi)，且位于所述電加熱器件與所述供電電路的電連接之間，所述溫度顯示元件設(shè)于電焊機(jī)外殼的一側(cè)，且與所述控制電路相連。上述的一種能夠消除堵塞的手持承插式管道熱熔焊接裝置，其中，所述溫度探測(cè)器包括溫度感應(yīng)元件、溫度感應(yīng)元件保護(hù)蓋和溫度信號(hào)變送元件，所述溫度感應(yīng)元件傾斜地置于電加熱器件內(nèi)，且其頂端部臨近所述電加熱器件上透光口底部，所述所述溫度感應(yīng)元件的傾斜方向與所對(duì)應(yīng)的透光口傾斜方向一致，所述溫度感應(yīng)元件通過(guò)所述溫度信號(hào)變送元件與所述控制電路相連，所述溫度感應(yīng)元件保護(hù)蓋罩于所述溫度感應(yīng)元件上。上述的一種能夠消除堵塞的手持承插式管道熱熔焊接裝置，其中，所述溫度感應(yīng)元件是紅外溫度感應(yīng)元件。由于在地源熱泵埋管連接中最常用的是通過(guò)使用承接管件進(jìn)行連接操作，主要的承接管件包括直通，三通或者是彎頭。通常承接管件的壁厚要厚于要連接的管材，所以本發(fā)明焊接裝置只測(cè)量要連接的管材的內(nèi)壁溫度，在該焊接裝置的電加熱器件上加熱模具陰模側(cè)預(yù)留傾斜透光口，加熱模具陰模和陽(yáng)模使用螺絲連接固定于電加熱器件上，在不需要使用時(shí)可拆卸。安裝的加熱模具陰模的尺寸可以是地源熱泵施工過(guò)程中常用的DN25或DN32 管徑的陰模，但不限于這兩種尺寸。由于本裝置可采用兩套紅外溫度感應(yīng)元件，使用時(shí)可以同時(shí)使用兩種尺寸的模具進(jìn)行加熱，也可以只進(jìn)行一種尺寸模具的加熱。將紅外溫度感應(yīng)元件安裝于加熱模具陰模底部的電加熱器件內(nèi)，并將其傾斜，使其感應(yīng)到的溫度為連接管道焊接結(jié)合處的溫度。溫度感應(yīng)元件保護(hù)蓋主要作用是保護(hù)紅外溫度感應(yīng)元件，防止施工過(guò)程中對(duì)其造成的損害。本發(fā)明適合于施工過(guò)程中快速的承插式熱熔連接操作，能夠?qū)崿F(xiàn)在地源熱泵連接管道施工過(guò)程中準(zhǔn)確的完成管道焊接工作，提高焊接效率和成功率。采用本發(fā)明的焊接裝置進(jìn)行焊接操作，不會(huì)造成管路堵塞及增加管路阻力，降低水泵能耗。本發(fā)明采用紅外測(cè)溫元件，測(cè)量簡(jiǎn)單，快速，耐用性強(qiáng)，精度滿足要求。同時(shí)只測(cè)量管壁厚度較薄一側(cè)的溫度，降低了成本，提高易用性，能完全滿足使用要求。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的右視圖；圖3是本發(fā)明采用的溫度控制原理圖；圖4是進(jìn)行熔化溫度計(jì)算時(shí)的參考圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1和圖2，圖中示出了本發(fā)明能夠消除堵塞的手持承插式管道熱熔焊接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該焊接裝置包括電加熱器件8，加熱模具陰模41、42，加熱模具陽(yáng)模91、 92，供電電路2和電焊機(jī)外殼3，供電電路2設(shè)于電焊機(jī)外殼3內(nèi)，電加熱器件8設(shè)于電焊機(jī)外殼8的上端，加熱模具陰模41、42通過(guò)固定螺絲固定于電加熱器件8的前側(cè)面上，加熱模具陽(yáng)模91、92通過(guò)固定螺絲固定于電加熱器件8的后側(cè)面上，加熱模具陽(yáng)模91位于加熱模具陰模41的背面，加熱模具陽(yáng)模92位于加熱模具陰模42的背面，電加熱器件8與供電電路1電連接，電加熱器件上8且位于加熱模具陰模41、42底部的中心處均設(shè)有傾斜的透光口 81、82，其中透光口 81向下傾斜，透光口 82向上傾斜，本發(fā)明焊接裝置還包括溫度控制器和溫度探測(cè)器，溫度控制器包括控制電路5和溫度顯示元件1，控制電路2設(shè)于電焊機(jī)外殼 3內(nèi)，溫度顯示元件1設(shè)于電焊機(jī)外殼的右側(cè)面上；溫度探測(cè)器包括溫度感應(yīng)元件71、72、溫度感應(yīng)元件保護(hù)蓋73和溫度信號(hào)變送元件6，溫度感應(yīng)元件71、72傾斜地置于電加熱器件 8內(nèi)，且其頂端部分別臨近于電加熱器件8上透光口 81、82的底部，溫度感應(yīng)元件71與透光口 81以及溫度感應(yīng)元件72與透光口 82的傾斜方向一致，溫度感應(yīng)元件71、72均通過(guò)溫度信號(hào)變送元件6與控制電路5相連，溫度感應(yīng)元件保護(hù)蓋73罩于溫度感應(yīng)元件71、72上， 其中，溫度感應(yīng)元件71、72是紅外溫度感應(yīng)元件。請(qǐng)參閱圖3，圖中示出了本發(fā)明采用的溫度控制原理圖，控制電路5位于電加熱器件8與供電電路2之間，溫度顯示元件1與控制電路2相連，溫度信號(hào)變送元件6與控制電路5相連，溫度感應(yīng)元件71、72分別與溫度信號(hào)變送元件6相連。本發(fā)明焊接裝置的電加熱器件8上加熱模具陰模側(cè)預(yù)留傾斜透光口 81、82，加熱模具陰模41、42和陽(yáng)模91、92使用螺絲連接固定于電加熱器件8上，在不需要使用時(shí)可拆卸。安裝的加熱模具陰模41、42的尺寸可以是地源熱泵施工過(guò)程中常用的DN25或DN 32 管徑的陰模，但不限于這兩種尺寸。由于本裝置可采用兩套溫度感應(yīng)元件71、72，使用時(shí)可以同時(shí)使用兩種尺寸的模具進(jìn)行加熱，也可以只進(jìn)行一種尺寸模具的加熱。將溫度感應(yīng)元件71、72安裝于加熱模具陰模41、42底部的電加熱器件內(nèi)，并將其傾斜，使其感應(yīng)到的溫度為連接管道焊接結(jié)合處的溫度。溫度感應(yīng)元件保護(hù)蓋73主要作用是保護(hù)溫度感應(yīng)元件71、 72，防止施工過(guò)程中對(duì)其造成的損害。采用能夠消除堵塞的手持承插式管道熱熔焊接裝置的焊接及溫度控制方法為開(kāi)啟熱熔焊接裝置加熱開(kāi)關(guān)，將地埋管用聚乙烯管或聚丁烯管的插入加熱模具的陰模中，再將連接用的直通、彎頭或者三通插入加熱模具的陽(yáng)模內(nèi)，直通、彎頭或者是三通材料必須與地埋管材質(zhì)一致且壁厚較厚，紅外溫度感應(yīng)元件只需測(cè)量壁厚較薄的陰模內(nèi)地埋管焊接處內(nèi)壁的溫度，并通過(guò)溫度顯示元件顯示。根據(jù)一定的計(jì)算方法計(jì)算出當(dāng)外壁熔化一部分時(shí)內(nèi)壁的溫度，若達(dá)到此溫度，控制電路斷開(kāi)供電電路對(duì)電加熱器件的供電。請(qǐng)參閱圖4，選取某品牌生產(chǎn)的地源熱泵專用管道系統(tǒng)，其管材為聚乙烯，熔化溫度為120°C，選擇工程中最常用的公稱外徑DN25和DN32的連接管道，導(dǎo)熱系數(shù)為λ = 0. 4ff/m ·Κ，熱熔焊機(jī)的加熱功率為600W，則陰模的加熱功率大概為300W，DN32 壁厚2. 5mm, DN25 壁厚 3mm。由傳熱學(xué)知識(shí)可以得到以下公式
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將相關(guān)參數(shù)帶入公式得到DN32 Δ t = 17. 09°C，DN25 Δ t = 16. 69°C,考慮到紅外測(cè)溫儀器的測(cè)量精度，可以設(shè)定熔化溫度為120°C的管材其控制溫度為103°C，即在插入陰模內(nèi)管材內(nèi)壁溫度達(dá)到103°C時(shí)立即斷開(kāi)電加熱器件供電電源，停止加熱，迅速進(jìn)行管道承插操作。本發(fā)明焊接裝置帶有溫度顯示元件，通過(guò)它實(shí)時(shí)顯示紅外溫度感應(yīng)元件所測(cè)量到的溫度。由于不同管材的熔化溫度會(huì)不同，也為了適應(yīng)不同的施工環(huán)境，施工人員可以通過(guò)觀察顯示器顯示的溫度根據(jù)實(shí)際情況來(lái)手動(dòng)控制電加熱器，也可以在焊接裝置上增加設(shè)定裝置，改變?cè)O(shè)定的加熱停止溫度。以上實(shí)施例僅供說(shuō)明本發(fā)明之用，而非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種能夠消除堵塞的手持承插式管道熱熔焊接裝置，包括電加熱器件、加熱模具陰模、加熱模具陽(yáng)模、供電電路和電焊機(jī)外殼，所述供電電路設(shè)于所述電焊機(jī)外殼內(nèi)，所述電加熱器件設(shè)于所述電焊機(jī)外殼的上端，加熱模具陰模固定于所述電加熱器件的前側(cè)面上， 加熱模具陽(yáng)模固定于所述電加熱器件的后側(cè)面上，且與加熱模具陰模的位置相對(duì)，所述電加熱器件與所述供電電路電連接，其特征在于，所述手持承插式管道熱熔焊接裝置還包括溫度控制器和溫度探測(cè)器，所述溫度控制器設(shè)于電焊機(jī)外殼上，且位于所述電加熱器件與所述供電電路的電連接之間，所述電加熱器件上且位于所述加熱模具陰模底部的中心處設(shè)有傾斜的透光口，所述溫度探測(cè)器設(shè)于所述透光口中，且與所述溫度控制器相連。
2.如權(quán)利要求1所述的一種能夠消除堵塞的手持承插式管道熱熔焊接裝置，其特征在于，所述溫度控制器包括控制電路和溫度顯示元件，所述控制電路設(shè)于電焊機(jī)外殼內(nèi)，且位于所述電加熱器件與所述供電電路的電連接之間，所述溫度顯示元件設(shè)于電焊機(jī)外殼的外側(cè)面上，且與所述控制電路相連。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種能夠消除堵塞的手持承插式管道熱熔焊接裝置，其特征在于，所述溫度探測(cè)器包括溫度感應(yīng)元件、溫度感應(yīng)元件保護(hù)蓋和溫度信號(hào)變送元件， 所述溫度感應(yīng)元件傾斜地置于電加熱器件內(nèi)，且其頂端部臨近所述電加熱器件上透光口底部，所述所述溫度感應(yīng)元件的傾斜方向與所對(duì)應(yīng)的透光口傾斜方向一致，所述溫度感應(yīng)元件通過(guò)所述溫度信號(hào)變送元件與所述控制電路相連，所述溫度感應(yīng)元件保護(hù)蓋罩于所述溫度感應(yīng)元件上。
4.如權(quán)利要求3所述的一種能夠消除堵塞的手持承插式管道熱熔焊接裝置，其特征在于，所述溫度感應(yīng)元件是紅外溫度感應(yīng)元件。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種能夠消除堵塞的手持承插式管道熱熔焊接裝置，該裝置用于焊接熱塑性管道(例如PP，PE，PB管)，在確保焊接部件無(wú)泄漏的同時(shí)，消除管道堵塞，減少管道廢棄、或者泵功能耗增加而造成的事故和損失。該裝置包括溫度探測(cè)器、承插式熱熔焊接器、控制器。在焊接操著中，當(dāng)被焊接部件的觀察區(qū)域達(dá)到安全焊接溫度值時(shí)，控制器切斷電加熱器件的供電，提醒操作員進(jìn)行承插連接，完成焊接工作。溫度探測(cè)器可以采用紅外測(cè)溫或者其它技術(shù)，控制器中編制有針對(duì)不同材質(zhì)、不同管徑、不同厚度、不同初溫進(jìn)行安全焊接溫度值計(jì)算的數(shù)值模型。該技術(shù)特別適用于施工現(xiàn)場(chǎng)，例如地源熱泵、輻射末端工地，對(duì)熱塑管道進(jìn)行快速焊接。
文檔編號(hào)B29C65/02GK102416698SQ20111022467
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者龐麗穎, 徐相梅, 朱晟, 陳九法, 陳軍偉, 高龍 申請(qǐng)人:東南大學(xué), 寶蓮華新能源技術(shù)(上海)有限公司