專利名稱：導(dǎo)電塑料電焊元件及包括該元件的用于連接塑料零件的電焊連接件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于把兩熱塑性塑料零件連接起來的電焊連接件的制造方法，及采用該方法制得的電焊連接件。
設(shè)計(jì)一種特別適用于把熱塑性塑料管，例如，一般用聚乙烯制成的氣體或水或其他流體分配管道的管子連接起來的可電焊套管。
常用的電焊方法是采用一埋置在連接件中的電阻加熱絲將管子的接觸表面加熱，達(dá)到所用材料的焊接溫度，通常，這種連接件是采用在加熱絲上注模的方法制造的。
除特別指明以外，本文所用“塑料”一詞是指“熱塑性塑料”這一通常采用的廣義詞，從該詞的狹義上說，它特指那種處于硬的狀態(tài)，即不是呈塑性狀態(tài)的熱塑性塑料。
在過去的十多年里，日本和美國的實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一些由固有導(dǎo)電聚合物構(gòu)成的革命性的材料。這些聚合物由于其中摻有(碘、鈉、汞…等)離子而具有導(dǎo)電性，這些離子使電子易于沿著電子鏈自由移動(dòng)，亦即導(dǎo)電。
這些塑料除了自身特點(diǎn)(機(jī)械性質(zhì)，光澤，使用方便，制造成本…等)以外，它們還具有一定程度的導(dǎo)電性，其導(dǎo)電程度可通過改變摻入物的濃度來調(diào)整。
一直在開發(fā)幾種應(yīng)用。首先，這些材料用在全部由塑料制成或帶有塑料制電極的電池或蓄電池中來儲(chǔ)存能量。一種帶有聚苯胺(palyaniline)電極的蓄電池目前已在市場(chǎng)上銷售。另一種應(yīng)用是利用某些聚合物在加上電壓時(shí)發(fā)生色彩變化的性質(zhì)來制造顯示屏。另一方面的開發(fā)涉及一種由聚合物制成的導(dǎo)電分子線，這種分子可用作一種在一電極與一些融聚在該線上的敏感功能基團(tuán)之間傳遞信息的鏈。
還一直在開發(fā)一些更常見的非固有導(dǎo)電塑料，它們含有金屬纖維或粉末、或炭黑等添加物。
法國專利2586036(KaoCorporationandYoshino)說明了一種制備一種固有導(dǎo)電聚合物的方法。該方法中，將一種電解質(zhì)和一種芳香族化合物或其衍生物的單體溶解或分散在一種極性化的有機(jī)介質(zhì)中，在形成的帶有至少一種金屬離子的溶液中或分散物中進(jìn)行電化學(xué)陽極氧化，這種金屬離子可選自銅、二價(jià)銀、三價(jià)鐵、三價(jià)錳、釕、錸和銠。
法國專利2586133(Protavic)說明了一種含有精細(xì)分散的鎳的、改進(jìn)的非固有導(dǎo)電聚合混合物。在這種混合物中導(dǎo)電性本質(zhì)上是由互相建立了電接觸的金屬顆粒產(chǎn)生的，這些金屬顆?？梢允倾y、鎳、鋁、銅…等。
本發(fā)明涉及這些非固有或固有導(dǎo)電塑料的一種新穎的應(yīng)用。它涉及采用由這類塑料制成的一種電焊插入件制造電焊連接件的方法。
本方法的主要優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)施方便且制造成本低。正象本領(lǐng)域的許多專利所表明的那樣，在將一常用的螺施狀加熱絲裝到一塑料成形件中或一塑料成形件上時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一些嚴(yán)重的可靠性問題和焊接質(zhì)量問題。
這些方法的主要缺點(diǎn)是在進(jìn)行包容模制之前或過程中，會(huì)發(fā)生加熱絲膨脹和移動(dòng)的危險(xiǎn)。
在包容模制之前，只能通過將加熱絲以一定的張力繞在一成形件的表面上來使其適當(dāng)就位。然而，這樣張緊可能是錯(cuò)誤的，例如由于操作者在卷繞過程中的差錯(cuò)或者由于在存放過程中套管直徑因外界大氣狀況變化尤其是過大的濕度而改變時(shí)所發(fā)生的錯(cuò)誤。
另外，在將加熱絲繞在有溝槽的套管上時(shí)很難調(diào)整所施加的拉緊力。必須對(duì)該加熱絲施加相當(dāng)大的拉緊力才能使其可靠地嵌入螺旋形溝槽的底部。然而，不應(yīng)對(duì)加熱絲施加過大的拉力，因?yàn)槟菢訒?huì)使其直徑減小而且使其最后的電阻值比所需要的大，因而在焊接過程中就有發(fā)生問題的危險(xiǎn)。
在包容模制過程中，包容模制的塑料的粘性力也可能使加熱絲移動(dòng)。
這樣的位移如果發(fā)生，將會(huì)降低焊接質(zhì)量，引起熱量不均勻分布。而且還有在連接件中產(chǎn)生氣泡的危險(xiǎn)，這也會(huì)降低焊接質(zhì)量。
還可以在一連接件內(nèi)采用一加熱插入件，用于在現(xiàn)場(chǎng)通過在管道上制出一孔來設(shè)置一分支連接。
這種連接件一般制成為包住管道的兩部分。這種孔是在焊接以后通過將管道上需要設(shè)置孔的部位加熱來制出，加熱可采用一加熱電阻進(jìn)行。
一直在設(shè)法以與連接套管相同的方式提供一種用于這種分支連接的預(yù)制加熱插入件。
在例如法國專利2171223(KallmaplastAG)所敘述的現(xiàn)有技術(shù)中，將一呈螺旋線形或其他形狀的絕緣電阻絲通過包容模注埋置在一鞍形件的主體內(nèi)。
相反，法國專利2519578(InnovationTechniqneSam)說明了一種預(yù)制插入件。該插入件包括一相當(dāng)薄的模制片，該模制片上有一可裝入一螺線狀加熱絲的凹槽，該插入件最好是在模制鞍形件時(shí)用來裝在該鞍形件的內(nèi)側(cè)面。
正如這些現(xiàn)有文件所表明，這樣裝入一個(gè)螺線形加熱絲也要引起可靠性和焊接質(zhì)量問題。
在這種情況里，也存在著上述的加熱絲位移、膨脹及調(diào)整電焊成形件等問題。
本發(fā)明的方法適于制造一種自熔連接件，即，以一種非常簡(jiǎn)單的配置就可以在焊接所需能量正確彌散開時(shí)自動(dòng)切斷電流。
在現(xiàn)有的電焊連接件中，用于切斷電流的裝置相當(dāng)復(fù)雜。
按照法國專利2572327(ToutelectricSamMC)，一種控制焊接時(shí)間的裝置包括一連接在主電路中用于手動(dòng)切換和由微動(dòng)開關(guān)控制切換的繼電器，而該微動(dòng)開關(guān)本身由焊接過程中熔化的物質(zhì)的膨脹壓力控制。這些微動(dòng)開關(guān)安置在一些靠近通電端子并且在套管或鞍形件的壁上向下挖空到靠近加熱絲線圈的凹坑內(nèi)。該焊接時(shí)間控制裝置適用于連接管狀元件的套管，也適用于通過在一管狀元件上制出一孔來設(shè)置分支連接的鞍形件。
按照法國專利229743(GeberitAG)，該連接件上靠近每個(gè)通電端子的部位有一個(gè)帶有薄盤形溫度指示器的套管，該薄盤上涂有顏色隨溫度變化的彩色涂料。該溫度指示器與一光敏傳感器相配用，當(dāng)該薄盤變成某一確定顏色時(shí)，該傳感器便將電源切斷。
按照歐洲專利93821(GeberitAG)，導(dǎo)電絲上設(shè)有一開關(guān)，用于當(dāng)焊接所需能量傳輸過去后將電路切斷。
與這些用于中斷電焊的復(fù)雜結(jié)構(gòu)不同，本發(fā)明提出了一種特別簡(jiǎn)單的用于控制焊接熱量的系統(tǒng)，該系統(tǒng)無需安裝額外的裝置，而且因?yàn)槠錈崃靠刂圃c電焊插入件構(gòu)成一體，所以在模制電焊插入件過程中就能很簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明提供一種用于將兩塑料元件連接起來的電焊元件，其特點(diǎn)在于它是由導(dǎo)電塑料構(gòu)成的;所用導(dǎo)電塑料可以是某種固有導(dǎo)電塑料，即，某種摻有(碘、鈉、汞……等)離子的聚合物，或者，也可以是某種非固有導(dǎo)電塑料，即，某種含有金屬纖維或粉末、或炭黑…等的塑料。
因此本發(fā)明無需嵌入加熱絲之類的物體，而是用構(gòu)成電焊元件的塑料直接導(dǎo)電。
本發(fā)明也無需安裝用于切斷電流的附加裝置，因?yàn)楸倦姾冈ㄖ辽僖粋€(gè)與之構(gòu)成一體的乃是該元件的多余部分的且由同種塑料制成的熱量控制部分。
另外，本發(fā)明還提供了一種特別簡(jiǎn)單和優(yōu)越的通電端子安裝結(jié)構(gòu)。這些通電端子制成為單體零件，當(dāng)將那些準(zhǔn)備焊在一起的零件及電焊元件裝配就位后，只要將通電端子零件接入導(dǎo)電塑料制成的電焊元件即可，例如，將一端擰入所述的電焊元件，這樣便提供了一電流路徑。
由于采用這種方式安裝通電端子，而且省略了加熱絲，因此，本發(fā)明避免了在加熱絲和通電端子之間作復(fù)雜而又困難的連接。
在特別用于將管狀元件連接起來的第一個(gè)最佳實(shí)施例中，電焊元件包括一至少由一個(gè)、而且最好是兩個(gè)圓柱形套管構(gòu)成的電焊部分，和一由把兩電焊套管連接起來的中間部分構(gòu)成的熱量控制部分，而且這一部分設(shè)置成可使電流均勻地流過這些導(dǎo)電塑料套管。
該熱量控制部分最好由至少一個(gè)連接兩套管的條帶構(gòu)成。
在特別用于借助一孔進(jìn)行分支連接的第二個(gè)最佳實(shí)施例中，電焊元件包括一呈部分圓片狀的電焊部分，用于安裝通電端子的部分借助熱量控制部分連接于該電焊部分，該熱量控制部分最好由沿圓弧延伸的條帶構(gòu)成。
本發(fā)明還涉及所述電焊元件的應(yīng)用，即用于制造一種把管子連接起來用的電焊連接件和一種在現(xiàn)場(chǎng)借助在管子上制出一孔來設(shè)置分支連接的電焊連接件。
下文結(jié)合僅表示最佳實(shí)施例的附圖對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的說明。


圖1是本發(fā)明的一種特別用于把塑料管連接起來的電焊元件的立體圖;
圖2是一種用于把塑料管連接起來的包括圖1所示元件的電焊連接件的立體圖;
圖3是本發(fā)明的特別用于把管子連接起來的一種變型電焊元件的立體圖;
圖4是采用圖3所示元件制成的一種電焊連接件的局部立體圖;
圖5是本發(fā)明的一種特別用于通過在一管子上制出一孔來設(shè)置一電焊分支連接的電焊元件的平面圖;
圖6是本發(fā)明的電焊元件的一個(gè)應(yīng)用例子的剖視圖;
圖7是本發(fā)明的一個(gè)通電端子的局部剖視圖。
圖1和2表示了本發(fā)明的元件的第一個(gè)最佳實(shí)施例。
電焊元件1由導(dǎo)電塑料制成。這種塑料既可以是某種固有導(dǎo)電塑料，即摻有(碘、鈉、汞…等的)離子的聚合物，也可以是某種非固有的導(dǎo)電塑料，即，含有金屬纖維或粉末、或炭黑…等添加物的塑料。
元件1包括兩個(gè)焊接部分2和3，每個(gè)部分均由一適當(dāng)厚度和成分的圓柱形套管構(gòu)成，用于傳遞兩個(gè)要連接在一起的管子焊接時(shí)所需的熱量。該兩電焊部分2和3通過一作為熱量控制部分的中間部分4互相連接。元件1還設(shè)有兩部分5和6，供安裝通電端子用。
熱量控制部分4配置成可使電流均勻地流過兩套管的可熔材料。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，該部分由與兩套管2和3相連接的條帶狀可溶材料構(gòu)成，并配置成與兩互相對(duì)準(zhǔn)的套管成一線，該熱量控制部分又位于與用來安裝通電端子5和6的兩部分所在的母線徑向相對(duì)的母線上。另外，該熱量控制部分的尺寸設(shè)計(jì)成當(dāng)電流流過導(dǎo)電塑料而充分發(fā)熱以致使該元件與需要連接的管子的接觸面發(fā)生熔化并因此而焊接在一起時(shí)，所述的條帶4會(huì)完全熔化掉，從而切斷兩通電端子之間的電流，并因此自動(dòng)中斷電焊過程。
圖2表示了元件1用于制成一連接件的最佳應(yīng)用，該元件構(gòu)成了一電焊插入件1，包容該插入件1的是用注模法制造的一外套管7，從而制成了一連接件，將需要連接的管子分別插入該連接件的兩端，然后將通電端子裝在部分5和6上，至此，進(jìn)行電焊的裝配就準(zhǔn)備完華。
因?yàn)閷?dǎo)電塑料是可注射的，因此，插入件可以有各種形狀。
圖3和4表示了上述電焊元件及電焊連接件的一種變型實(shí)施例。
在這一變型實(shí)施例中，如圖3所示，圓柱形套管不是呈整體狀的而是由螺旋形纏繞的導(dǎo)電塑料條帶構(gòu)成的。同一塑料條帶同時(shí)構(gòu)成了兩套管和中間的直線狀熱量控制部分4。在圖3所示的例子中，兩螺線管2和3是以相反方向繞制的，不過它們也完全可以以相同方向繞制。
熱量控制部分4以與圖1所示的例子相同的方式設(shè)置和確定尺寸。
圖4表示采用那種其外側(cè)有包容模制的外套管7的電焊元件1制成的用于連接管子的電焊連接件的局部立體圖。
圖5表示本發(fā)明的電焊元件的第二個(gè)最佳實(shí)施例。
該元件同樣也由導(dǎo)電塑料制成。這種塑料既可以是固有導(dǎo)電塑料，即，摻有(碘、鈉、汞…等)離子的聚合物，也可以是非固有導(dǎo)電塑料，即，那些含有金屬纖維或粉末、或炭黑等添加物的塑料。
如上所示的電焊元件10是由一導(dǎo)電塑料片構(gòu)成，它基本上呈部分圓形。它包括一由在兩平行線12和13之間截取的圓盤構(gòu)成的電焊部分11，用于安裝通電端子14和15的部分徑向相對(duì)地設(shè)置在所述截掉的部位并借助兩熱量控制部分16和17與該截取的圓盤相連接，每一熱量控制部分由沿著構(gòu)成元件10的整個(gè)輪廓的圓周設(shè)置的導(dǎo)電塑料條帶構(gòu)成。
熱量控制條帶16和17設(shè)置成可使電流均勻地流過塑料片11的可熔化塑料。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，它們相對(duì)于圓盤的中心對(duì)稱設(shè)置。另外，它們的尺寸設(shè)計(jì)成當(dāng)電流流過導(dǎo)電塑料而發(fā)出的熱量足以使元件11與需要焊接在一起的管子的接觸面發(fā)生熔化并因此而焊接在一起時(shí)，部分16和17將完全熔化掉，從而切斷端子14和15之間的電流，并因此自動(dòng)中斷電焊過程。
電焊元件11還設(shè)有一中心孔18，該孔與用于設(shè)置分支連接孔的并且無需焊接的中心部位相對(duì)應(yīng)。
電焊元件10用于制造一電焊連接件，而該連接件用于借助一穿過塑料管的孔設(shè)置分支連接。為實(shí)現(xiàn)此目的，元件11構(gòu)成了一帶有包容模制的鞍形連接部分的插入件，而該插入件用于固定在設(shè)有孔的管道上。
圖6是本發(fā)明的電焊元件的另一種結(jié)構(gòu)布置的剖視圖。
套管20用于將兩個(gè)零件30和40連接起來，每個(gè)零件的連接部位均有一內(nèi)擴(kuò)孔，用于容納僅呈套管狀的電焊元件20。
將兩個(gè)通電端子(下文將更詳細(xì)地說明)擰入零件30和40的連接部分并穿入電焊套管20的厚度達(dá)到一定的深度，以便將電壓施加于該套管，從而進(jìn)行電焊。
安裝電焊插入件的這一方法還可應(yīng)用于制造使上述管子互相連接或設(shè)置分支連接用的連接件。制造這種連接件不必進(jìn)行任何包容模制，而是可將電焊插入件通過嵌套或者類似的方法，裝入一預(yù)制的外套管7或鞍形件內(nèi)。這樣，電焊元件、外套管以及分支連接鞍形件均可以模制方式制造，當(dāng)需要焊接時(shí)，將它們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)裝配在一起就行了。
最后，在一個(gè)最廉價(jià)的實(shí)施例中，只用一次操作就可以用一個(gè)有可伸縮型芯的模子把插入件和外部元件一并注射成形。這種制造方法可將這種產(chǎn)品的成本降低50%以上。
圖7表示通電端子50的一個(gè)實(shí)施例。該端子可插過包圍電焊元件的外面部分，并插入該電焊元件，以便使電流流過該電焊元件。這種插入最好是采用螺紋連接。為此該端子上有一適于直接擰入外面部分和內(nèi)部元件之塑料的帶有尖頭和螺紋的自攻部分51。它還包括一常規(guī)的電連接部分52以及一最好由塑料制成的常規(guī)外套53。
總之，當(dāng)使用非固有導(dǎo)電塑料時(shí)，可以將添加物的特性定義為所需能量的函數(shù)，而且這些添加物可以不均勻地分布，例如，使其在元件表面的密度低于在元件內(nèi)部的密度，以便根據(jù)需要調(diào)整導(dǎo)電性。
權(quán)利要求
1.一種用于把兩塑料制零件連接起來的電焊元件，該電焊元件特別是由注模法制成的，以便與一塑料制外面部分相配用，其特征在于，該元件是由導(dǎo)電塑料構(gòu)成的。
2.如權(quán)利要求1所述的電焊元件，其特征在于，該元件是由固有導(dǎo)電塑料構(gòu)成的。
3.如權(quán)利要求1所述的電焊元件，其特征在于，該元件是由非固有導(dǎo)電塑料構(gòu)成的。
4.如前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的電焊元件，其特征在于，該元件包括至少一個(gè)與之構(gòu)成一體的熱量控制部分。
5.如前述任何一個(gè)權(quán)利要求所述的電焊元件，其特征在于，該元件包括至少一個(gè)由圓柱形套管2、3、20構(gòu)成的電焊部分。
6.如權(quán)利要求5所述的電焊元件，其特征在于，該元件包括一由把兩個(gè)電焊套管2和3連接起來的中間部分構(gòu)成的熱量控制部分。
7.如權(quán)利要求5所述的電焊元件，其特征在于，該熱量控制部分是由至少一個(gè)把電焊套管2和3連接起來的導(dǎo)電塑料條帶4構(gòu)成的。
8.如權(quán)利要求5到7中之任一所述的電焊元件，其特征在于，該元件包括分別位于套管兩相對(duì)端的、用于安裝通電端子5和6的部分。
9.如權(quán)利要求8所述的電焊元件，其特征在于，該熱量控制條帶4位于套管的與安裝通電端子5和6的部分所在的母線徑向相對(duì)的母線的方向上。
10.如權(quán)利要求5到9中之任一所述的電焊元件，其特征在于，諸圓柱形套管是實(shí)體的。
11.如權(quán)利要求5到9中之任一個(gè)所述的電焊元件，其特征在于，所述的圓柱形套管是由一繞成螺旋狀的條帶構(gòu)成的。
12.如權(quán)利要求1到4中之任一個(gè)所述的電焊元件，其特征在于，該元件包括一個(gè)部分圓片形11的電焊部分。
13.如權(quán)利要求12所述的電焊元件，其特征在于，該部分圓片11呈一由兩平行直線截取的圓盤形。
14.如權(quán)利要求13所述的電焊元件，其特征在于，該元件包括用于安裝通電端子14、15的部分，它們位于圓片11的徑向相對(duì)地截去的部分。
15.如權(quán)利要求14所述的電焊元件，其特征在于，熱量控制部分是由導(dǎo)電塑料條帶構(gòu)成的，它們使圓片沿著圓弧延伸到其被截去的部分并把圓片11與安裝通電端子14、15的部分連接起來。
16.一種用于與權(quán)利要求1到15中之任一個(gè)所述的電焊元件相連接的通電端子，其特征在于，它包括一導(dǎo)電部分，該導(dǎo)電部分包括適于機(jī)械地插入塑料的機(jī)械插入裝置。
17.如權(quán)利要求16所述的端子，其特征在于，該機(jī)械插入裝置是一種自攻螺紋螺釘51。
18.一種用于把兩塑料管連接起來的電焊連接件，其特征在于，它包括一如權(quán)利要求5到11中之任一個(gè)所述的插入件，一塑料制成的外套管7，和通電端子。
19.如權(quán)利要求18所述的連接件，其特征在于，該外套管7是包容模制在該插入件外面的。
20.如權(quán)利要求18所述的連接件，其特征在于，該連接件的插入件和外套管是7是在一個(gè)有一可伸縮型芯的單一模具中經(jīng)一次操作模制而成的。
21.如權(quán)利要求18所述的連接件，其特征在于，該外套管7是預(yù)制成的且有容納電焊插入件的部分。
22.一種用于借助一穿過塑料管子的孔設(shè)置分支連接的電焊連接件，其特征在于，它包括一如權(quán)利要求12到15中之任一個(gè)所述的插入件，構(gòu)成一鞍形件的外側(cè)上面部分，和一下外側(cè)下面部分。
23.如權(quán)利要求22所述的連接件，其特征在于，該塑料鞍形件是包容模制在該插入件外面的。
24.如權(quán)利要求22所述的連接件，其特征在于，該鞍形件是預(yù)制成的且有一用于容納該插入件的部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于把兩塑料零件連接起來的電焊元件，它由導(dǎo)電塑料制成，既可以用固有導(dǎo)電塑料制成，也可以用非固有導(dǎo)電塑料制成。在一最佳實(shí)施例中，該電焊元件1包括一由圓柱形套管2和3構(gòu)成的電焊部分和一由把該兩套管2和3連接起來的中間部分4構(gòu)成的熱量控制部分，一種用于把兩塑料管子連接起來的電焊連接件可以通過在該電焊元件上包容模制塑料套管來制成，該套管上裝有通電端子。
文檔編號(hào)B29C45/16GK1047827SQ90104360
公開日1990年12月19日 申請(qǐng)日期1990年6月9日 優(yōu)先權(quán)日1989年6月9日
發(fā)明者文森特·斯坦尼斯拉斯·布萊多里亞 申請(qǐng)人:布萊多里亞泰利齊公司