專利名稱：特別用于至少一個纖維復合材料部件與另外部件非正向緊固的連接裝置的制作方法
技術領域：
發(fā)明涉及一種特別用于至少一個纖維復合材料部件與另外部件非正向緊固的連接裝置。
背景技術：
幾年來，纖維增強的聚乙烯管已經主要地用于運載原油中間品和汽油的近海開發(fā)技術。這些都是具有由聚乙烯制成的內層和例如通過使用聚芳基酰胺纖維在中心涂覆的纖維層以及也由聚乙烯制成的外護層的多層管道。這些管道可在80巴(bar)和60℃以下的壓力和溫度使用。此外，可使用由交聯(lián)型聚乙烯制成以及由聚酰胺制成的管道。本發(fā)明一般地涉及增強塑料管道，其中內層和/或外層可借助于加熱線圈熔合技術結合到其他部件上。
如果管道是整體的纖維復合材料管道乃至與纖維復合材料管道連接的金屬管道，則在管道之間存在著過渡連接的問題。套管和材料過渡連接在現(xiàn)有技術中是已知的，已經在國際上得到承認。然而，由于它們另外需要對接焊以在安裝部位焊接護套，因此非常昂貴并且繁瑣。因此，在現(xiàn)有技術中所有的解決方案都是旨在把聚乙烯的優(yōu)點即可焊性、耐腐性和彈性同時與抵抗由增強纖維所引起的50巴(bar)以上的壓力的高抵抗性結合起來。缺點是當應用對接焊技術把內圍層管道連接時，沒有模制部件可連同RTP管道(RTP＝加強塑復合材料管道)一起配置。
當連接纖維增強管道時的問題是，纖維在特定管道端會開放，并因此經受介質流動的影響。這意味著介質流可穿過該纖維復合材料并經過一定的時間使它分解。在臨界的閾值，這將導致整個管道結構爆裂。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是制造有效的裝置，其中該裝置在不需要修整增強層情況下通過在特定的管道端部覆蓋和封閉纖維而不受流體影響，同時還可能的是，可進行兩個管道端部護套的外部焊接以縱向地壓配合。
本發(fā)明通過一種連接裝置來實現(xiàn)，該連接裝置特別用于至少一個纖維復合材料部件到另外部件的非正向緊固，其中設置至少一個密封元件，而該密封元件以氣體到流體密封方式環(huán)繞開口纖維復合材料部件的暴露部分，例如如上所述纖維端部，同時設置載荷元件，該元件確保在聯(lián)接部件之間的非正向連接。
這樣，確保了絕對緊密和非正向連接，這同時實現(xiàn)了高壓載荷。該連接可利用在市場上買到的條形碼焊接機來實現(xiàn)。與現(xiàn)有技術相比，獲得了較低成本加工技術的優(yōu)點。
優(yōu)選的是，發(fā)明的特征在于，密封元件用于要聯(lián)接部件的對準。同時可以認為，每一個要聯(lián)接的部件帶有單個密封元件，因此，例如借助于加熱線圈熔合技術，該密封元件可與部件和/或與其他密封元件結合，也可提供的是，單個密封元件用于要聯(lián)接部件的對準。
已經提出的是，優(yōu)選的是，該密封元件可借助于加熱線圈熔合技術至少與纖維復合材料部件結合。也可能的是，借助于此技術聯(lián)接另一個部件，如果想要的話，甚至不僅連接纖維復合材料部件，而且可聯(lián)接金屬部件。
通過根據用于可包括纖維復合材料或者另外元件的管道的本發(fā)明連接裝置，來滿足具體應用。然而，本發(fā)明不限制到那里，而可用于任意結構的連接。
當使用管道時發(fā)明的具體優(yōu)點是，在管道的每個特定端部，可以對纖維密接。不僅可進行在類似垂直聚乙烯管中的連接，其中例如借助于卡圈可進行簡單的修補。在不接觸增強件時，在內聚乙烯層進行焊接?？刹灰蕾囉谟糜谠鰪娂牟牧希缭摬牧蠟榭椢?、鋼等等，同時不依賴于增強件的厚度來進行操作。可確保橫截面的最小錐形以及因此作為密封元件的內套筒的適合流動的外形。
不僅可在類似部件之間建立連接，也可能的是，其中一個部件可以是纖維復合材料部件，而另一個部件是金屬部件。
根據通常當今使用的加熱線圈熔合法來實現(xiàn)該處理。對于整個聯(lián)接技術，只需要一種焊接方法，從而不必要提供用于焊接的專用設備。
優(yōu)選的是，密封元件用于要聯(lián)接部件的對準。它通過限定的內皮限定了特定的鄰接表面或者焊接表面。當一個部件或者兩者部件具有各自結構時，當需要時，例如可進行調整以適應不同的管徑。
該密封元件可借助于加熱線圈熔合技術至少與纖維復合材料部件結合。只有較小的軸向力出現(xiàn)，從而不需要安裝設備。
另外的部件可以是纖維復合材料部件或者由其他材料制成的部件。在近海開發(fā)技術中，經常出現(xiàn)的情況是，金屬管道必須要替換，其中必須建立到現(xiàn)代纖維復合材料部件的過渡連接。在這里本發(fā)明可有利地應用。
優(yōu)選的是，該載荷元件設計成環(huán)繞聯(lián)接部件的連接部位的外套筒形式。方便的是，該外套筒至少在它的內表面具有加熱線圈。
已經出現(xiàn)的是，特別是如果使用由兩件套內套筒形成的密封元件，則熔化的塑料將滑移而阻止良好的焊接。這樣，特別有利的是，外套筒包括兩個隔開的加熱線圈，這保持鄰接內套筒元件的對接表面不受影響。因此，還可把能量單獨施加到兩個加熱線圈上，然而，最好是兩個加熱線圈串聯(lián)電連接。橋接式觸點可以適當?shù)姆绞诫[藏。
根據又一個實施例，該外套筒包括載體，在該載體上，固定有至少一個帶有加熱線圈的熔合元件。換句話說，該加熱線圈不直接集成到該套筒本體上，而是以單獨的部件容納在其中，從而可使用線圈的不同間距、線寬等等。
優(yōu)選的是，為外套筒提供增強層或者保護層。
對于具有不同壓力級的部件，具體地說管道，密封元件-內套筒始終保持相同，而外套筒通過增強件以及可能的延伸件適合于不同的壓力級。具體地說，操作被簡化，即內套筒的焊接可該廠家或者鋪管現(xiàn)場預先進行。在內外的熔合可獨立控制，其中該內套筒可具有指示器。
密封元件-內套筒可形成為一體或者兩件套。優(yōu)選的是，定位凸緣設置在密封元件上，例如作為局部連續(xù)的環(huán)形凸緣，該環(huán)形凸緣確保了鄰接管道部分的精確對準。已經提出的是，加熱線圈的具體布置即隔開的距離使熔合接頭始終清潔，然而，在該密封元件可進行某些測量，例如通過把密封唇口固定在吸收內部壓力的密封元件上。


在以下描述中，將參考附圖通過實例來解釋本發(fā)明。在其中附圖中圖1示出了用于借助于由聚乙烯制成的內套筒把兩個內管道聯(lián)接的發(fā)明的實施例；圖2示出了包括由聚乙烯制成的內套筒的發(fā)明的實施例，其中包括由聚甲醛制成的支撐套筒；圖3示出了包括兩個內套筒的發(fā)明的實施例；圖4示出了具有連續(xù)加熱線圈的外套筒的縱剖面圖；
圖5示出了具有兩個加熱線圈的外套筒的縱剖面圖，其中該兩個加熱線圈以定距離間隔并可獨立地帶有能量；圖6示出了包括加熱線圈的外套筒的縱剖面圖，其中該兩個加熱線圈以定距離間隔并借助于隱藏橋接線串聯(lián)電連接；圖7示出了連接裝置的縱剖面圖，其中該連接裝置包括根據圖5或者圖6的外套筒以及兩件套的內套筒；圖8示出了根據第一實施例的內套筒的縱剖面圖；圖9示出了根據第二實施例的內套筒的縱剖面圖；圖10示出了兩件套的內套筒元件的縱剖面圖；圖11為其中可看見加熱線圈的內套筒元件的縱剖面圖；圖12為包括密封唇口的內套筒元件的縱剖面圖；圖13示出了兩個管道連接區(qū)域的剖面圖，其中該外套筒包括兩個熔合元件；圖14示出了根據第一實施例的到另外部件例如由鋼制成管道的過渡連接的結構設計，以及圖15示出了根據第二實施例的到另外部件過渡連接的結構設計。
具體實施例方式
盡管在附圖中，參考兩個纖維增強管道的連接解釋了發(fā)明，然而可以理解的是，也可設想由其他材料制成的管道的連接。此外，本發(fā)明可應用到例如閥門、支管等等的部件上，在這些部件中需要液體密封過渡連接。
在圖1中，借助于加熱線圈熔合技術，內套筒30結合到由纖維復合材料制成的管道10內，其中加熱線圈的至少一圈安裝在所述內套筒30上，這樣通過特定的外部電流源，所述管道10和所述內套筒30牢固地結合到一起。所述內套筒30還提供了要聯(lián)接的管道20與所述管道10軸向對齊。此外，在這里，加熱線圈熔合技術可用于把所述內套筒30和所述管道20聯(lián)接。盡管在圖中示出了該聯(lián)接是在不同時期進行的，然而，可以設計成管道10和管道20基本上同時與所述內套筒30聯(lián)接。在管道10、20之間的連接部位還通過外套筒40固定。外套筒40吸收分別作用于管道10、20或者由它們施加的軸向力。如果需要的話，該外套筒可得到加強。
圖2示出了其中內套筒30帶有由聚甲醛制成的支撐套筒32。此外，它的結構與圖1中的對應。具有支撐套筒32的內套筒30使在管道10和管道20的連接部位出現(xiàn)橫截面較小的成錐形變化。外套筒40的結構未受影響。
在圖3中示出了包括兩個內套筒31、33的變型。管道10以及管道20在相應的內套筒31、33之前熔合。這具有當同軸定位管道時可存在較高公差的優(yōu)點。因此，安裝外套筒40以便該系統(tǒng)隨后以流體和氣體密封方式被密封。
圖4示出了外套筒40的縱剖面圖，其中單個加熱線圈42埋入到其內壁。加熱線圈42的端部分別通過觸頭44和觸頭46經過外套筒40的外表面，從而它們可容易使用，用于供應電能。
圖5示出了其中布置兩個隔開加熱線圈42、42′的外套筒40的變型。在加熱線圈42、42′之間的間距將超出鄰接的內套筒元件的對接表面。這結合圖7很清楚地看到。在根據圖5的實施例中，每個加熱線圈42、42′可獨立帶有能量，其中這可通過觸頭44和44′(未顯示)以及46′(未顯示)和46實現(xiàn)。
圖6的實施例在它的布線上更簡單，其中加熱線圈42、42′經由觸頭橋接線48與另外加熱線圈連接，從而能量只經由觸頭44和46供應。
圖7示出了如何把兩個管道10、20聯(lián)接。每一個管道10、20分別具有內套筒元件31和33，其中管道和相應的內套筒借助于加熱線圈熔合技術聯(lián)接到另外管道。該內套筒元件31、33中每一個分別包括定位凸緣34和35，在這里在對接表面形狀為連續(xù)的環(huán)形凸緣，當與外套筒40共同動作時，定位凸緣34、35為管道10、20提供相對于另外管道的精確定位。使用根據圖5或者圖6的實施例，作為外套筒40。這意味著由于在加熱線圈42和42′之間留有間隙，緊靠在內套筒元件31、33鄰接的對接表面50不進行焊接。因此沒有材料熔化的臨界區(qū)域出現(xiàn)，該區(qū)域將以不希望的方式蔓延。
在圖8到12中，示出了內套筒的不同實施例。
圖8示出了與圖2類似的一件套內套筒30，它帶有由聚甲醛制成的支撐套筒32。在內套筒30的外圓周中心，定位凸緣38與支撐套筒30整體形成。
圖9還示出了由整體材料制成的一件套內套筒30的又一個實施例，該內套筒30也包括位于中心的定位凸緣38。
圖10示出了包括內護套62的內套筒元件60，其中環(huán)形凸緣元件64安裝在該內護套62上。
在圖8到10的實施例中，為了清楚起見，省略了用于該加熱線圈熔合技術的加熱線圈。
圖11示出了帶有整體固定的定位凸緣64的內套筒元件60。在內套筒元件60的外表面，安裝可帶有經由接觸部位68提供的能量的加熱線圈66。觸頭部位68緊靠定位凸緣64后面，而實際上可接近，然而以最大可能程度阻止外部破壞。
圖12中的內套筒元件60與圖11中的對應，其中在在隨后將朝向該對接表面的定位凸緣64的側部，布置密封唇口70，這樣，來自管道連接的一部分內壓力被吸收。
圖13示出了具有兩個內套筒元件31、33的連接部位的局部剖面圖，其中分別在其朝向管道10和20的相應側分別設置有加熱線圈51和53。相應內套筒元件31或者33與相應管道10或者20的熔合可在工廠預先進行。定位凸緣34和35用于相對于對接表面50的精確對準。外套筒40已經穿過該連接部位分別移動到熔合元件62和64，其中該外套筒40包括護層狀支撐件60。熔合元件62和64包括加熱線圈的加熱絲，用于分別把外套筒70和管道10管道20熔合。環(huán)形凸緣66分別在對接表面5、支撐凸緣68和68′區(qū)域把熔合元件62和64隔離，使熔合元件64和66穩(wěn)定地固定在支撐件60上。
圖14和15示出了纖維復合材料部件到例如由鋼制成的另外部件的過渡連接。理論上，此部件可以是包括多種幾何形狀的任意元件，例如管道、插口端或者凸緣，并包括多種材料。金屬套筒84插入管道10中，其中該金屬套筒在管道10的遠端包括螺紋94。在圖14的實施例中，借助于環(huán)繞倒角96，套筒84支撐在管道10的相應結構的內側。套筒84到管道10的密封由O形圈86和88實現(xiàn)。纖維層82纏繞在包括管道10和套筒84的結構上，并覆蓋管道10和套筒84，以獲得非正向安裝(non-positive fit)。管道10因此構成借助于加熱線圈技術的用于熔合連接的內圍層或者內管道。其他部件80可安裝在所述套筒84上，或者可旋入在螺紋94上，并可借助于螺釘98固定。螺釘98由此嚙合在纖維層82的前部，而該纖維層82以朝向管道中心形式環(huán)繞在管道10的前端。
在圖15的實施例中，該套筒84僅僅借助于一個O形圈86封接到管道10上。纖維層82在從管道10伸出的套筒84上面以增大部形式延伸，其中可形成為六邊形90的正幾何形狀設置在該增大部的下面，以實現(xiàn)抵抗部件旋轉的鎖定。另外的O形圈92用于把另一個部件80支靠套筒84進行密封。
總之，本發(fā)明確保纖維復合材料部件的纖維永久地防止環(huán)境破壞。甚至也可應付在不同材料之間的材料過渡連接。發(fā)明不局限于管道，而通用于管件、支管、T形管等等。1所有通常的模制件可以加強形式使用。
在上面描述、在權利要求書和/或在附圖中公開的可單獨以及可以任何組合形式的特征，對于以多種形式實現(xiàn)發(fā)明是重要的。
權利要求
1.一種連接裝置，特別用于至少一個纖維復合材料部件和另外部件的非正向緊固，其中該另外部件可能包括除了所述纖維復合材料部件以外的材料，特征在于，設置密封元件(30、31、33)，而該密封元件以氣體和流體密封方式環(huán)繞所述纖維復合材料部件(10、20)的暴露部分，以及設置載荷元件(40、60)，該元件確保在聯(lián)接部件之間的非正向連接。
2.如權利要求1的連接裝置，其特征在于，所述密封元件(30、31、33)用于對要聯(lián)接的部件(10、20)進行對準。
3.如權利要求1的連接裝置，其特征在借助于加熱線圈熔合技術，所述密封元件(30、31、33)至少與所述纖維復合材料部件(10、20)聯(lián)接。
4.如權利要求1的連接裝置，其特性在于，另外部件為纖維復合材料部件。
5.如權利要求1的連接裝置，其特性在于，另外部件為金屬部件(80)。
6.如權利要求1的連接裝置，其特性在于，所述纖維復合材料部件或者所述金屬部件為管道。
7.如權利要求6的連接裝置，其特征在于，所述密封元件包括至少一個用于所述管道的內套筒元件(30、60)。
8.如權利要求6或者7的連接裝置，其特征在于，所述載荷元件(40)為環(huán)繞要聯(lián)接部件連接部位的外套筒。
9.如權利要求8的連接裝置，其特征在于，所述外套筒(40)在它的內側帶有至少一個加熱線圈(42、42′)。
10.如權利要求9的連接裝置，其特征在于，兩個加熱線圈(42、42′)設置成彼此隔開。
11.如權利要求10的連接裝置，其特征在于，可單獨地向所述加熱線圈(42、42′)提供能量。
12.如權利要求10的連接裝置，其特征在于，所述加熱線圈(42、42′)串聯(lián)電連接。
13.如權利要求8的連接裝置，其特征在于，所述外套筒(40)包括支撐件(60)、包括安裝在其上的加熱線圈的至少一個熔合元件(62、64)。
14.如權利要求8的連接裝置，其特性在于，所述外套筒具有加強層。
15.如權利要求1到14任何一項權利要求的連接裝置，其特征在于，所述密封元件(30、60)以兩件套形成。
16.如權利要求1到14任何一項權利要求的連接裝置，其特征在于，所述密封元件(30、60)包括定位凸緣(34、35、38、64)。
17.如權利要求1到14任何一項權利要求的連接裝置，其特征在于，所述密封元件(60)包括用于釋放內部壓力的密封唇口(70)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連接裝置，特別用于至少一個纖維復合材料部件與另外部件非正向緊固，其特征在于，設置密封元件(30、31、33)，該密封元件以氣體和流體密封方式環(huán)繞所述纖維復合材料部件的暴露部分，另外，設置載荷元件(40、60)，該元件確保在聯(lián)接部件之間的非正向連接。
文檔編號F16L47/03GK1989367SQ200580025452
公開日2007年6月27日 申請日期2005年6月7日 優(yōu)先權日2004年6月8日
發(fā)明者德克·埃爾薩塞, 沃納·戈爾克, 法比安·邁爾 申請人:弗利亞特克公司