[发明专利]一种考虑电阻丝布线区域长度的聚乙烯电熔管件

权利要求书

1.一种考虑电阻丝布线区域长度的聚乙烯电熔管件，包括圆筒状管体，在管体内壁上嵌入电阻丝；在管体两端的外表面各设一个接线柱，分别连接至电阻丝两端；以电阻丝呈连续螺旋状布线的区域为电熔焊接过程中的加热区，未设电阻丝或电阻丝仅起连通作用的部分为非加热区；其特征在于，以加热区沿管体轴线方向的尺寸作为电阻丝布线区域长度l，其数值由以下步骤获得：

(1)根据下式计算套接于电熔管件内管材的最大工作压力MOP，单位MPa：

其中，MRS为管材的最小要求强度，根据GB/T 18075-2001得到；C为设计系数，按照设计标准取值；SDR为标准尺寸比，即管材外径与壁厚之比，通过管材型号获得；

(2)根据下式计算焊接后电熔接头受到的轴向力F，单位N：

其中，D_i为管材内径，单位mm，通过管材型号获得；

(3)根据下式计算焊接界面上的平均切应力τ_m，单位MPa：

其中，D_o为管材外径，单位mm，通过管材型号获得；l为电阻丝布线区域长度，单位mm；

(4)根据下式计算焊接界面上的最大Mises应力(σ_Mises)_max，单位MPa：

(σ_Mises)_max＝M_k×τ_m (4)

其中，M_k为端部应力集中系数，即电熔管件与管材焊接界面上的Mises应力最大值(σ_Mises)_max与平均切应力τ_m之比；

(5)根据下式计算电熔接头的许用应力[σ]：

其中，C为设计系数，按照等强度设计，电熔接头设计系数与管材的设计系数相等；C_σ为管材环向应力与管材内壁Mises应力之间的转换系数，表示管材内壁处Mises应力与环向应力之比；

(6)根据下式计算电熔接头在强度要求下的极限载荷状态为：

(σ_Mises)_max＝[σ] (6)

即：

τ_m·M_k＝[σ] (7)

将公式(7)化简为一个一元分式方程，求解得到满足电熔接头强度要求的最小电阻丝布线区域长度l的数值。

2.根据权利要求1所述的聚乙烯电熔管件，其特征在于，在所述步骤(1)中，PE80材料的管材MRS＝8.0MPa，PE100材料的管材MRS＝10.0MPa；燃气用聚乙烯管的设计系数根据GB15558.1-2005取C≥2，或者根据CJJ63-2018取值为C＝2.5；给水用聚乙烯管的设计系数根据GB/T13663.2-2018取C≥1.25。

3.根据权利要求1所述的聚乙烯电熔管件，其特征在于，在所述步骤(4)中，端部应力集中系数M_k与电阻丝布线区域长度l之间呈近似线性关系：M_k＝al+b，其中a＝0.13±0.05，单位mm^-1；b＝2.8±1.0，无量纲；l的单位为mm，M_k为无量纲数。