[发明专利]具有自传感智能监测功能的电熔管件及其加工与监测方法

权利要求书

1.一种具有自传感智能监测功能的电熔管件，包括由填充了短纤维的热塑性塑料制成的电熔管件本体（1）；以及设置在所述电熔管件本体（1）的内部熔接区中的总电阻丝（7,8），所述总电阻丝（7,8）作为加热元件用于导通焊接电流进行电熔焊接；其特征在于，所述总电阻丝（7,8）包括：第一根电阻丝（7）和第二根电阻丝（8）；所述第一根电阻丝（7）和所述第二根电阻丝（8）均沿电熔管件本体（1）环向缠绕，且两者相互独立、互不导通；所述第一根电阻丝（7）和所述第二根电阻丝（8）的端部分别与设于电熔管件本体（1）表面的接线柱（4）连接，接线柱（4）周围设有管状护套（5）；

所述短纤维是具有导电性的直径在7~10 μm范围、长度在1~5 mm范围的短碳纤维、短金属纤维或短镀金属纤维中的至少一种，或者是直径在2~20 nm范围、长度在5~30 μm范围的碳纳米管或碳纳米纤维中的至少一种；设于内部熔接区中的总电阻丝（7,8）与周围的管件本体材料相接触作为内部监测电极，用于监测第一根电阻丝（7）和第二根电阻丝（8）之间管件本体材料的电阻变化；接线柱（4）用于连接内部监测电极与外部导线，以形成完整的监测电路。

2.根据权利要求1所述的电熔管件，其特征在于，所述第一根电阻丝（7）和第二根电阻丝（8）分别设于电熔管件两侧的内部熔接区中，且以电熔管件中间横截面呈对称布置。

3.根据权利要求1所述的电熔管件，其特征在于，所述短纤维在热塑性塑料中的掺混质量比范围是5~20 %。

4.根据权利要求1所述的电熔管件，其特征在于，在电熔管件两侧的内部熔接区中，第一根电阻丝（7）和第二根电阻丝（8）对称布置且两者的最小轴向间距是第一根电阻丝（7）和第二根电阻丝（8）中的任一电阻丝自身缠绕间距的2倍以上，且该最小轴向间距不小于6mm。

5.根据权利要求1所述的电熔管件，其特征在于，在电熔管件表面的接线柱共有4个，位于环向外壁面或者轴向侧壁面，并以电熔管件中间横截面呈两两对称分布，管状护套设在接线柱外侧；同侧相邻两接线柱之间至少保持环向30°间隔，且最小间距不小于5 cm。

6.根据权利要求1所述的电熔管件，其特征在于，所述电熔管件是直通管件，或者是45°、60°、90°弯头管件中的任意一种。

7.一种加工权利要求1所述的具有自传感智能监测功能的电熔管件的方法，其特征在于，包括：

步骤1：采用热塑性塑料粉末和短纤维通过掺混和挤出工艺制得复合粒子；

步骤2：按常规制备工艺将复合粒子注塑成型，得到电熔管件半成品；

步骤3：在电熔管件两侧内部熔接区的内壁上需要铺设总电阻丝的部位，加工出相互独立且互不导通的嵌线凹槽；在嵌线凹槽端部对应的管件外壁注塑有管状护套；

步骤4：将第一根电阻丝和第二根电阻丝沿嵌线凹槽布线，然后将每条电阻丝的首末端分别从管状护套中抽出，并与铜质的接线柱紧固连接。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，以车削方式加工嵌线凹槽：嵌线凹槽由车刀通过进刀和退刀两步刻成，进刀和退刀形成间隔分布、间距相等且相互平行的凹槽，退刀起点与进刀终点光滑连接，从而形成一条完整而连续的凹槽。

9.一种根据权利要求1所述的具有自传感智能监测功能的电熔管件的使用方法，其特征在于，是将该电熔管件用于与管材的焊接，在电熔管件表面的接线柱共有4个；使用方法具体包括：

步骤1：将需连接的管材稳固对接在电熔管件中；

步骤2：用导线分别连接电熔管件一侧的接线柱和电熔焊机；对电熔管件两侧的第一根电阻丝和第二根电阻丝依次通电进行电熔焊接；或者，

先用串接线分别连通第一根和第二根电阻丝的一个接线柱，再将电熔焊机与剩余两个接线柱用导线进行连接，以实现第一根电阻丝和第二根电阻丝的同时焊接；第一根电阻丝和第二根电阻丝之间的串接线的阻值应小于电阻丝阻值的1%。

10.一种根据权利要求1所述的具有自传感智能监测功能的电熔管件的监测方法，其特征在于，是将电熔管件在与管材焊接之后用于自身的结构监测，具体包括以下步骤：

步骤1：从电熔管件两侧的内部熔接区中的第一根电阻丝和第二根电阻丝的分别对应的两个接线柱中各任选一个，通过导线与电阻检测设备相连，利用接线柱和具有导电性能的管件本体材料构成完整的监测电路；

步骤2：当电熔管件承受载荷增大，在电阻检测设备上实时呈现管件本体材料的电阻变化曲线；

步骤3：分析电阻变化曲线，对电熔管件当前的工作状态进行定性或定量判断，进而实现对电熔管件内压、应变及损伤的智能监测。