金属衬塑管道的热熔承插专用管件

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金属衬塑管道的热熔承插专用管件
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于供水或供暖系统中的管道连接管件，特别是一种金属衬塑管道的热熔承插专用管件。
背景技术
[0002] 目前供水、供暖管道系统的类型主要有金属管道、塑料管道和金属衬塑管道。其中金属管道由于各个连接点是螺纹连接，使用过程中易出现滴、漏、跑、冒等现象，已较少使用。塑料管道采用热熔承插式连接，相邻管道之间已熔接成一体，基本避免了在连接点处出现滴、漏、跑、冒等现象，而且耐腐蚀性强，但由于其在明装时刚性较差，故使用场合受到一定限制。金属衬塑管道是在塑料管道外采用拉拔复合方式将铝合金或其它金属管道复合在塑料管道表面形成的。
[0003] 金属衬塑复合管道的耐压性能与复合在其外面的金属管道是一样的，塑料管道耐压强度一般提高至PN1.25。当在塑料管道外复合铝合金管道后形成铝合金衬塑管道时，耐压强度为PN2.0。管道连接件的耐压性取自管件壁厚，一般采用S2.5级塑料管件，耐压强度为PN2.0。因此整体铝合金衬塑管道系统的耐压为PN2.0。故金属衬塑管道可以有效解决塑料管道在明装时刚性不足的缺陷，实现管道的轻质刚性；同时又在保障内衬塑料管道原有的各项物理性能和化学性能条件下提高了管道整体的耐压性能和耐温性能。非常适用于高层及超高层建筑，此金属衬塑复合管道系统的整体结构刚性和系统耐温耐压性能与塑料管道系统有了本质性的提高，目前在国内已经得到了广泛性推广应用。
[0004] 如图1所示，金属衬塑复合管道系统的连接采用热熔承插连接方式：首先将金属衬塑复合管道的外层金属管道15按照国家标准所规定的热熔承插长度剥掉一段金属管露出一段内衬塑料管道；然后该段外露的内衬塑料管道与塑料管件进行热熔承插连接即可。
从上述可知，金属衬塑复合管道的连接方式与塑料管道的连接方式是相同的。然而这种热塑性的塑料管件和金属衬塑复合管道系统在管道介质温度变化不大情况下，运行稳定，不易出现滴、漏、跑、冒的现象。但如果介质温度变化幅度比较大时，就会出现问题，甚至导致质量事故发生。其根本原因在于金属衬塑复合管道中，外层的金属管道与内衬塑料管道的线膨胀系数不同，塑料的线膨胀量比较大，以铝合金为例，大约是铝合金的7倍。从而导致在温度变化而发生热胀冷缩时，在金属衬塑复合管道的两端，即管道与管件连接处，内衬塑料管道会有一段膨胀伸长而裸露在金属管道之外，金属管道无法将其完全包裹、覆盖。在整个管道系统的结构强度和耐压强度方面，伸长裸露的内衬塑料管道形成了金属衬塑复合管道系统的薄弱段10(见图1)，在该薄弱段10最容易出现滴漏，甚至爆管事故。因此导致了金属衬塑复合管道系统刚性、耐压强度也降至与内衬塑料管道系统的水平，金属管道系统的整体结构刚性和耐压强度优势将不复存在，成为金属衬塑管道的系统性缺陷。
[0005] 因此使用现有的热塑性管件进行金属复合管道热熔承插连接存在结构性缺陷，无法保障金属衬塑管道系统的整体性能优势。经本发明人潜心研究和现场反复实践，设计出一种与金属衬塑复合管道系统完全适配的热熔承插管道连接件。
发明内容
[0006] (一)要解决的技术问题
[0007] 本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种能够保证系统运行刚性及耐压强度的金属衬塑管道的热熔承插专用管件。
[0008] (二)技术方案
[0009] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0010] 本发明所述的金属衬塑管道的热熔承插专用管件，包括管体，其中在所述管体的至少一端设有与其一体的加长段，该加长段的长度大于或等于金属衬塑管道中的内衬塑料管道在最大使用温差条件下的膨胀伸长量。
[0011] 所述管体的两端均设有加长段。
[0012] 在所述管体的一端设有加长段，另一设有适配连接件。
[0013] 所述加长段的内径为d3＝d0+2×δmax，式中：d3是加长段(12)的内径，单位：
mm，d0是内衬塑料管外径，单位：mm，δmax是金属管道最大壁厚，单位：mm。
[0014] 所述管体内与加长段连接处具有倒角。
[0015] 所述加长段的壁厚与管体的壁厚相同。
[0016] 所述管体的外表面设置有熔接深度标识，在所述加长段与管体连接处设有加长段标识。
[0017] 所述加长段标识是沿着管体圆周方向的标识线。
[0018] 所述标识线具有醒目的颜色；或者由莹光材料制成。
[0019] 所述标识线是粗实线、细实线、点划线、双点划线或虚线；所述标识线的形状是圆形或一段圆弧。
[0020] 所述加长段标识是沿着管体圆周方向的凸环或半圆凸环或凸起弧。
[0021] 所述熔接深度标识是沿着管体轴线方向的箭头或刻度线。
[0022] 所述箭头或刻度线的起始位置在所述加长段标识处。
[0023] 所述熔接深度标识是沿着管体圆周方向的标识线，熔接深度标识的标识线(4)与所述加长段标识(8)之间的距离等于国家标准规定的熔接深度。
[0024] 所述熔接深度标识具有醒目的颜色，或者由莹光材料制成。
[0025] 所述标识线是粗实线、细实线、点划线、双点划线或虚线；所述熔接深度标识的标识线的形状是圆形或一段圆弧。
[0026] 所述熔接深度标识是沿着管体圆周方向的凸环或半圆凸环或凸起弧。
[0027] (三)有益效果
[0028] 本发明所述的金属衬塑管道的热熔承插专用管件的优点和积极效果是：由于在管体的两端设有加长段，在热熔承插连接时不仅能将去掉金属外管的内衬塑料管熔接段插入，并与管件进行热熔连接，而且能够将相当于管件加长段长度的整体金属衬塑管道随之插入管件中。当内衬塑料管道受热膨胀伸长时，其伸长部分会被管件的加长段包裹住，从而该管件加长段会对内衬塑料管道膨胀伸长段进行刚性补强。这样以来，热胀导致的内衬塑料管膨胀伸长形成的薄弱段被自然置入了管件当中，由管件加长段对此膨胀伸长的内衬塑料管段进行了强度补偿，形成了与管件同样的耐压强度和刚性。内衬塑料管道膨胀伸长段完全处于管件承压结构体系中，同时在管道两端连接处不会再出现外露的内衬塑料管道薄弱段，从根本上解决了金属衬塑管道的系统缺陷，保障了金属衬塑管道系统的整体应用优势。
附图说明
[0029] 图1是使用现有的热熔承插管件连接管道时，出现质量问题的结构示意图；
[0030] 图2是本发明的金属衬塑管道的热熔承插专用管件的结构示意图；
[0031] 图3是本发明的金属衬塑管道的热熔承插专用管件与管道连接时的结构示意图；
[0032] 图4表示本发明的金属衬塑管道的热熔承插专用管件与管道连接并膨胀伸长至最长时的结构示意图；
[0033] 图5表示本发明的金属衬塑管道的热熔承插专用管件的第一种标识结构示意图；
[0034] 图6表示本发明的金属衬塑管道的热熔承插专用管件的第二种标识结构示意图；
[0035] 图7表示本发明的金属衬塑管道的热熔承插专用管件的第三种标识结构示意图；
[0036] 图8表示本发明的金属衬塑管道的热熔承插专用管件的第四种标识结构示意图。
[0037] 图中：1.管体；2.箭头；3.刻度线；4.标识线；5.凸环；6.外丝；7.内丝；8.加长段标识；10.薄弱段；12.加长段；15.铝合金管道。
具体实施方式
[0038] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0039] 如图2所示，本发明的金属衬塑管道的热熔承插专用管件，包括管体1，在管体1的的至少一端设有与其一体的加长段12。该加长段12的长度大于或等于金属衬塑管道中的内衬塑料管道在最大使用温差时的膨胀伸长量。其中所说的最大温差是根据实际使用场合、管道内介质等因素确定。为了使用时承插管道更加顺畅，可以在管体1内与加长段12连接处设置导角。为了进上步加强管件本身的强度，可以在加长段12外设置与其一体的凸环，这样就可以使加长段的壁厚与管件的壁厚相同，使管件的整体强度达到一致。如果管件的两端均是用于连接管道的，则可以在管体1的两端均设有加长段12。如果管件的一端用于连接管道，另一端用于连接阀门、水表、燃气表等，则只在连接管道的一端设置加长段，而在另一端设置用于连接阀门、水表、燃气表等的适配连接件，如外丝6(见图3)、内丝
7(见图4)或法兰(图中未示出)等。以铝合金衬塑管道为例，在最大使用温差为80℃时，根据不同规格的铝合金衬塑管道在正常安装条件下的最大自由线膨胀量，取内衬塑料管道线膨胀系数为膨胀量计算参数，计算出各规格的铝合金衬塑复合管道所对应的管件加长段长度，在依据国家相关标准，例如，内衬塑料管道是聚丙烯材料的金属衬塑管道，依据GB/T18742.3-2002国家标准，内衬塑料管道是其它类塑料时，热熔连接深度则依据其相应的国家标准，规定的热熔承插式管件基础上，设计出专用管件数据如下：
[0040] 以dn20管件尺寸为例，计算如下：
[0041] 1、内衬PP-R塑料管的线膨胀量
[0042] ΔL1＝ΔT×L×α1
[0043] 式中：ΔL1-PP-R塑管线膨胀量(mm)
[0044] ΔT-管道内水的最大温差(℃)＝90-10＝80
[0045] L-管道刚性支撑最大间距(m)，dn20管道L＝1.2
[0046] α1-PP-R塑管线性膨胀系数(mm/mk)＝0.15
[0047] 得：ΔL 1＝80×1.2×0.15＝14.4(mm)
[0048] 2、外复合的铝合金管线膨胀量
[0049] ΔL2＝ΔT×L×α2
[0050] 式中：ΔL2-铝合金管线膨胀量(mm)
[0051] L-管道刚性支撑最大间距(m)，dn20管道L＝1.2
[0052] α2-铝合金管线性膨胀系数(mm/mk)＝0.025
[0053] 得：ΔL2＝80×1.2×0.025＝2.4(mm)
[0054] 3、PP-R塑管相对铝合金管线膨胀量
[0055] ΔL3＝ΔL1-ΔL2
[0056] 式中：ΔL3-PP-R塑管相对铝合金管线膨胀量(mm)
[0057] ΔL1-PP-R塑管线膨胀量(mm)
[0058] ΔL2-铝合金管线膨胀量(mm)
[0059] 得：ΔL3＝14.4-2.4＝12(mm)
[0060] 4、管件加长段长度
[0061] L3＝ΔL3/2+c
[0062] 式中：L3-管件加长段长度
[0063] ΔL3-PP-R塑管相对铝合金管线膨胀量(mm)
[0064] c-安装余量(mm)，取c＝1
[0065] 得：L3＝12/2+1＝7(mm)
[0066] 5、管件加长段平均内径
[0067] d3＝d0+2×δmax
[0068] 式中：d3-管件加长段内径(mm)
[0069] d0-PP-R塑管外径(mm)，dn20管道d0＝20
[0070] δmax-铝合金管最大壁厚(mm)，dn20管道δmax＝0.65
[0071] 得：d3＝20+2×0.65＝21.3
[0072] 用同样的计算方法得出dn20～160的各种规格的管件加长段长度及内径见下表：
[0073]
序 公称 管道最大 塑管线 铝合金管线 塑管相对铝合 管件加长 管件加长号 外径dn 固定支撑 膨胀量 膨胀量ΔL2金管线膨胀量 部分长度 段平均内间距L ΔL1 ΔL3 L3 径D3
1 20 1200 14.4 2.4 12.0 7.0 21.3
2 25 1400 16.8 2.8 14.0 8.0 26.3
3 32 1600 19.2 3.2 16.0 9.0 33.3
序 公称 管道最大 塑管线 铝合金管线 塑管相对铝合 管件加长 管件加长号 外径dn 固定支撑 膨胀量 膨胀量ΔL2金管线膨胀量 部分长度 段平均内间距L ΔL1 ΔL3 L3 径D3
4 40 1800 21.6 3.6 18.0 10.0 41.5
5 50 2000 24.0 4.0 20.0 11.0 51.5
6 63 2200 26.4 4.4 22.0 12.0 64.8
7 75 2400 28.8 4.8 24.0 13.0 77.0
8 90 2600 31.2 5.2 26.0 14.0 92.4
9 110 2800 33.6 5.6 28.0 15.0 112.8
10 125 2800 33.6 5.6 28.0 15.0 128.3
11 160 3000 36.0 6.0 30.0 16.0 164.0
[0074] 如图3和图4所示，使用本发明的专用管件进行连接时，将金属衬塑复合管道的外层金属管道，例如铝合金管道15，按照国家标准所规定的热熔承插长度剥掉一段铝合金管露出一段内衬塑料管道14；然后将该段外露的内衬塑料管道14与本发明的专用管件1进行热熔承插连接；在承插时，铝合金管道15的一部分也插入到专用管件1内，与管件加长段
12配合。见图4，当管道系统中的介质温度升高时，内衬塑料管道14因膨胀而伸长；这时，铝合金管道15也随之相对于管件加长段12向外滑移。当管道系统中的介质温度达到最高时，内衬塑料管道14的伸长量最大，此时，铝合金管道15恰好滑移到管件加长段12的边沿位置。这样，铝合金管道15与管件加长段12直接连接，没有单独的内衬塑料管道14暴露在外，即整个管道系统中没有薄弱段的存在，故整个管道系统的耐压强度和刚性达到了与管件相同的水平。当管件加长段12的长度大于内衬塑料管道14的最大伸长量时，即使内衬塑料管道14的伸长至最长，铝合金管道15也仍然有一部分位于管件加长段12以内，连接可靠性进一步提高。
[0075] 如图5-图8所示，本发明的金属衬塑管道的热熔承插专用管件中，在加长段12与管体1连接处设有加长段标识8，在管件1外表面设有熔接深度标识。
[0076] 所述加长段标识8可以是沿着管体1圆周方向的标识线。该标识线可以是粗实线(见图7)、细实线、点划线、双点划线或者虚线(见图5)；所述标识线的形状可以是圆形(见图5、图6、图7)或仅仅是一小段圆弧线(见图8)。该加长段标识线最好具有醒目的颜色。
或者由莹光材料制成。所述加长段标识8是沿着管体1圆周方向的凸环或半圆凸环或凸起弧(图中未示出)，该结构与熔接深度标识中的凸环或半圆凸环或凸起弧相同。当本发明的专用管件的加长段本身设有与其一体的圆环时，在精度要求不是特别高的情况下，该圆环即可成为一种加长段标识。
[0077] 本发明中的熔接深度标识可以是沿着管体1轴线方向的箭头2(见图5)或刻度线
3(见图6)。这时，该箭头2或刻度线3的长度即是国家标准所规定的热熔熔接深度值。这样的箭头2或刻度线3可以布置在管件上的任何位置，都可以测量出国家标准所规定的热熔熔接深度值。但是，为了结合前述的加长段标识8，从而直观地得出的管道需要插入到管件内的深度值，最好将所述箭头2或刻度线3的起始位置设置在加长段标识8处。因为加长段的长度加上热熔熔接深度就是管道需要插入到管件内的深度值。在实际的管道系统的连接操作中，将管道与管件的端口对齐，管道上对应于管件上的熔接深度标识顶端的位置(即箭头2或刻度线3的顶端)即是管道插入管件内深度位置，在该处作好标记，插接时，当管道上所作的标记与管件端口平齐时立即停止插接。这样，就确保了管道插接深度和熔接深度的精确控制，从而确保了管道系统连接的可靠性，杜绝了安全隐患。
[0078] 熔接深度标识也可以是沿着管体1圆周方向的标识线4(见图7)。这时，该标识线4与加长段标识8之间的距离等于国家标准规定的熔接深度。熔接深度标识的颜色最好是红色等比较醒目的颜色或者与管件反差较大的颜色，以利于操作者容易清楚的识别。熔接深度标识可以由莹光材料制成，这样即使在昏暗的环境中也能清楚地看到熔接深度标识的位置。熔接深度标识还可以是沿着管体1圆周方向的凸环5(见图4)或半圆凸环或凸起弧。这时在测量管道的熔接深度时可以将管道端面直接抵靠在凸出的凸环5或半圆凸环或凸起弧上，不用目测精确对准熔接深度标识位置，有利于进一步提高工作效率，减小测量误差。当需要在同一个管件的两端同时设置熔接深度标识时，各种不同结构的熔接深度标识可以单独使用，也可以互相组合使用。例如，同时设置两个标识线；或者在管件一端设置标识线，另一端设置刻度线。各种加长段标识和熔接深度标识也可以相互组合使用。
[0079] 使用本发明的具有加长段标识和熔接深度标识的专用管件进行管道系统的连接时按照下述步骤进行：
[0080] 1)首先，将需要互相连接的专用管件和管道的端口对齐比对，在相应于管件上的熔接深度标识的管道上设置插入深度标记。当熔接深度标识是箭头或刻度线是，插入深度标记在相应于箭头或刻度线的顶端(即靠近管件中心的一端)；当熔接深度标识沿着管件圆周方向的标识线时，插入深度标记在相应于该标识线位置。即该插入深度标记标示出了管道从其端口算起插入到专用管件内的总体长度。与此同时，在相应于加长段标识8处设置熔接深度标记。在管道上，所述插入深度标记与熔接深度标记之间的距离即为国家标准所规定的熔接深度，故去除插入深度标记与熔接深度标记之间的外覆金属管，用热熔机将该裸露的内衬塑料管道部分进行热熔。
[0081] 2)然后，当管件上的熔接深度标识是沿着管体1轴线方向的箭头2或刻度线3这类具有一定长度的线段时，将该熔接深度标识热熔；当管件上的熔接深度标识是沿着管体
1圆周方向的圆形或圆形或圆弧线的标识线或凸环、半圆凸环、凸起弧一类的标识时，将加长段标识8与熔接深度标识之间的部分管件热熔；
[0082] 3)再后，向具有热熔部分的管件中插入带有热熔部分的管道，当管道上的插入深度标记与管件的端口平齐时，停止插入。
[0083] 4)最后，管道和管件上已热熔的部分即可热熔连接在一起。
[0084] 本发明的热熔承插专用管件，在加长了现有管件长度基础上，将不同规格管件热熔连接所要求的熔接深度标识标注在所对应的管件表面上，并同时标示出了加长段标识。
实际上是将不同规格型号的各个管件都同时变成了相对应的熔接深度位置控制尺，通过使用这种特定的控制尺就可以直接得出管道需要热熔的熔接深度，与此同时根据设置在管件上的加长段标识还可以直观地得出管道插入到管件内的插接深度。在管道上作出熔接深度标记和插入深度标记后，即可进行下一步操作。这样操作人员就不必熟记各种规格管件的熔接深度。不仅精确控制了熔接深度，而且在整个连接过程中不需要用测量尺测量，也不必放熔接深度控制线，即省略了传统连接方法中用尺测量和放置熔接深度控制线两道工序，简单易行，快捷方便，大幅度提高了热熔连接的施工效率，降低操作误差。同时也避免了因工人偷懒或误操作而导致连接不可靠，充分保障了管道系统的安装质量。