本发明涉及塑料管道系统构件联接端头的连接，更具体地说是涉及塑料管道系统构件联接端头的熔接的设备和方法，这些管道系统构件是应用于要求高洁净度的场合中，内部有空隙、裂缝、孔穴之类是不能容许的。 由各种热塑料性材料制成的塑料管道系统构件用途很广是由于热塑性材料具有有用的特性，包括耐腐蚀，不受污染，低成本，便于安装，和重量轻。
已知的塑料管道系统构件的连接方法包括采用机械手段，溶粘剂和/或者热熔合。
机械手段的实例包括螺纹管接头，压接管件，和法兰管件。溶粘剂连接的一个实例是将粘结剂涂到管子的端头随后将它插入一个管件或阀门内。热熔合的一个实例是管道系统构件端头间的对接。这种对接头是脆弱的，通过加热连接管道系统构件的各种管接头因而设计出来。热熔合的另一个实例是插口熔焊，将加热的管道系统构件端头插入一个管接头内。
在要求高洁净度的场合中，诸如半导体工业，食品工业，制药工业，生物技术工业，和化学制造业，避免污染是非常重要的。机械连接技术一直在要求高洁净度的场合中应用，但是需要经常拆卸来清洗，因为机械连接构件有容易积聚污染物的缝隙和空穴。
采用溶粘剂存在着污染问题，因为内部空隙，缝隙或孔穴很容易形成，污染物或潜在的污染物很容易积聚在这种空隙，缝隙或孔穴内。
在要求高洁净度的场合中采用已知的热熔接技术也存在着污染问题，容易形成不希望有的空隙，缝隙或孔穴。污染物或潜在的污染物就会积聚在这种空隙，缝隙或孔穴内。因此，曾不断试图提供一种内部光滑不带空隙，缝隙和孔穴的热熔合接头。这些尝试包括在熔接过程中当管道系统构件联接端头被加热时采用某种类型的内支承装置以支撑着该联接端头。例如，采用可膨胀心轴插入管件中随后胀大到管件内径。要采用内支承装置的一个需要考虑的重要问题是必须确保支承装置在管道系统构件接好后能够取出来。例如，当要进行连接的管道系统构件含有已经形成的直角接头，要取出支承装置就成了问题。还有，支承装置在要连接的管道系统构件内也形成了污染的潜在性。
对已知热熔接技术的另外一个要考虑的问题是，这种方法不能用于容易氧化的如聚氯乙烯（PVC）这样的热塑性材料上面。
所以提供一种不使用管接头的高洁净度塑料管道系统构件热熔接技术是有好处的。
提供一种高洁净度塑料管道系统构件熔接技术，这种技术在连接的构件内不使用支承装置也是一个优点。
所提供的一种高洁净度塑料管道系统构件熔接技术的另一个优点是可以在安装现场可靠地使用。
所提供的一种高洁净度塑料管道系统构件熔接技术的另外一个优点是可以制备的一个内部光滑并且不带积聚污染物的空隙和缝隙的接头。
所提供的一种高洁净度塑料管道系统构件熔接技术的另外一个优点是为管道系统构件联接端头提供无污染的热熔合。
所提供的一种高洁净度塑料管道系统构件熔接技术的另外一个优点是容易氧化的热塑性材料也可以应用。
本发明的上述和其它的优点和特征具备在用来熔接轴向和周边对准的第一和第二轴向对接的管道系统构件联接端头的装置中，并且该装置 还包括能将在第一和第二管道系统构件联接端头的界面附近的熔化区加热到至少达到熔化区的热塑性材料的材料软化点。该熔接装置还包括用来将熔融区的熔化材料真空抽吸向外转移的抽真空装置。
本发明还提供一种用于熔接轴向和周边对准的第一和第二轴向对接的管道系统构件联接端头的方法。这种方法包括以下步骤：（a）将在第一和第二管道系统构件联接端头的界面附近的一个熔化区加热到至少达到该熔化区的热塑性材料的材料软化点，和（b）将熔化区的熔化材料真空抽吸向外转移。
对本发明的各种优点和特征，熟悉这项技术的人们从以下的结合附图的描述就很容易理解到。
图1是本发明的一个实施例地一个加热与抽真空夹具的示意透视图。
图2是图1的加热与抽真空夹具包在待连接的管道系统构件联接端头的位置上的纵向剖面图。
图3A是图1的加热与抽真空夹具的横向剖面图。
图3B是图1的加热与抽真空夹具的另一个真空分布结构的局部横向剖面图。
图4是本发明另一个实施例的分开式抽真空夹具的示意透视图。
图5是图4的分开式抽真空夹具一侧的内面的正视图。
图6是图4的分开式抽真空夹具在包着待连接的管道系统构件联接端头纵向分开以便对管道系统构件联接端头加热的位置的纵向剖面图。
图7是图4的抽真空夹具在围绕着管道系统构件联接端头抽真空的连接或闭合位置的纵向剖面图。
图8是本发明另一个实施例使用的配合套筒的示意透视图。
图9是图8的配合套筒在包着待连接的管道系统构件联接端头的位置的纵向剖面图。
图10是一个配合图8配合套筒使用的加热与抽真空夹具的示意透视 图。
图11是图10的加热与抽真空夹具的局部剖面图。
图12是本发明的利用热空气加热待连接的管道系统联接端头的加热与抽真空夹具的示意透视图。
图13是图12的加热与抽真空夹具的横向剖面图。
图14是图12的加热与抽真空夹具在包着待连接的管道系统构件联接端头的位置上的纵向剖面图。
在以下的详细描述中和在附图中，同样的元件采用同样的标号表示。
本发明涉及热塑性材料管道系统构件联接端头（例如，管子端头，管件端头，和阀门端头）的连接。制造这种管道系统构件联接端头的热塑性材料包括：聚丙烯，聚乙烯，聚丁烯，聚偏二氟乙烯（PVDF），全氟烷氧基树脂（PFA），乙烯-三氟氯乙烯共聚物（ECTFE），聚氯乙烯（PVC），丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS），或它们的混合物。这些热塑性材料在加热时呈现热膨胀并在该具体材料的称为材料软化点的相应温度下熔化和流动。
此外，本发明涉及热塑性材料管道系统构件端头的连接，特别是将联接端头的端面边缘轴向与周边对准对接并将端头端部加热和熔化的连接。为便于引用，管道系统联接端头的端面边缘的对接处称为界面，而待熔化的端头的端部区域统称熔化区。此外，管道系统联接端头轴向和周边对准的对接也将称为轴向对接。
本发明总的是提供一种方法，该方法基本上是首先将轴向和周边对准对接的管道系统构件联接端头的熔化区加热到至少达到熔化区的材料软化点，然后将熔化区的熔化材料真空抽吸向外转移。更具体地说本发明所提供的是一种热熔接的工艺过程，将轴向和周边对准的第一和第二管道系统构件联接端头的端面边缘轴向对接，将熔化区加热，抽真空向外抽吸，然后将熔化区冷却到至少达到管道系统构件联接端头的热塑性 材料的材料软化点以下的温度。
也提供装置，这些装置具有用来加热轴向对接的管道系统构件联接端头的熔化区的装置，和用于将熔化的热塑性材料真空抽吸向外转移的装置。例如在图2剖面图中，两个轴向对接的热塑性管道系统构件联接端头75，77的熔接，可以通过采用一个包括加热熔化区的加热元件51，跟衬垫67，69和熔化区配合以界定真空室79的装置来实现。
关于本发明的热赋能方面，加热元件51更具体地体现为一个热传导装置将外加的软化材料的热能传到在管道系统构件联接端头75，77的界面的熔化区。在图1至图3B的示范实施例中，加热元件51还更具体地体现为一种导热结构，其构形是为了将热能传递到熔化区。所施加的热能可包括用热传导方式耦合到导热的加热元件51上的热。加热元件51还可以从熔化区移开使加热元件51用辐射热对熔化区加热。
除按图1的实施例采用一个合适的外部加热源外，本发明还设想一种可以跟一个给定的导热构件形成一个热整体的热源。图10所示的另一方案的装置就是这样包括一个出现在图11下部的剖面里的热源245。
图12至图14所示的另一个方案的装置，也采用了一种热传导装置，但这种装置包括流体槽路装置343、341和329，这些槽路装置的构形是为了与轴向对接的管道系统构件联接端头的熔化区作流体沟通用的。其外部施加的热能可包含强制进入流体槽路装置的软化材料用的热流体（例如空气、硅树脂、甘油）。
另外一个加热方案包括通过一个跟熔化区直接接触的外部热源直接加热熔化区。在熔化区熔化之后，一个构形合适的并能有选择地定位的抽真空装置移入就位在熔化了的熔化区上。一个在熔化区独立地进行加热时沿着图1至图3的装置的管线离开熔化区就位的铰接的快速锁紧装置这时快速进入位置锁紧，围绕着熔化了的熔化区进行真空抽吸。
但是，抽真空的结构最好是采用从图4至图7所示的在圆周上包围 着轴向对接的管道系统构件端头的型式。图4至图7的抽真空结构横向切开是为着纵向可分开。图6的剖面图就是这样示出抽真空结构在其纵向分开状态，中间插入一个加热胎111跟熔化区接触，图7的剖面图则示出纵向联接在一起的辅助抽真空装置环绕着熔化区设置着。
现在来论述本发明的抽真空方面，图2的支承衬热67，69和内孔53的内侧壁在整个圆周上环绕着对接的管道系统构件联接端头，并与熔化区的外表面相结合形成一个环绕着熔化区的真空室。该真空室与围绕着真空室分布真空的结构流体沟通。
示范的实施例例举了两个不同的分布真空的结构的构造。例如，在图3A中，真空分布结构包括多个分散的相互隔开的孔65分别从真空室内壁径向外引。总的抽真空结构可包括一个抽真空的进口，如进口61，而真空分布结构还可包括一个真空分布集管59，该集管插入在进口和各槽路之间起流体沟通作用。
图3B的装置和图12至图14的装置采用了第二种真空分布结构的例举型式。这种结构包括一个从真空室内壁径向外引的连续的沟槽。
图9至图11的加热和抽真空装置与图8的构形是为着能在圆周上围绕着轴向对接的管道系统构件联接端头装配的圆筒形配合套筒结合使用。该圆筒形配合套筒包括一个纵向圆弧形中央部分用来界定一个紧挨着轴向对接的管道系统构件联接端头的熔化区的真空室。该纵向圆弧形中央部分将施加的软化材料的热传递到轴向对接的管道系统构件联接端头的熔化区。与套筒配合使用的热赋能装置包括一种用来将施加软化材料的热能传递到导热套筒的装置。
很明显，本发明的整套装置的构形是为着在圆周上环绕着主题圆筒形对接区。所示范的装置都是具体地纵向切开成分别具有半圆开口的相配合的横向可分离部分。此外，如图3和图5所示的可分离部分包括在直径上设置的铰链和锁紧机构用于提供横向可分离部分的快速卸开。在 图12至图14的装置中，铰接部分还包括相对着的手柄构件以便藉杠杆作用用人手将横向可分离部分分开。同样可以指出的是，对一个给定直径的管道系统构件联接端头，根据本发明构形的主题装置其总体尺寸跟管道系统构件联接端头的直径相差不大，而且可以人工操作熔接装置。
通过上述对装置的有关论述，应当清楚相应的考虑适用于根据本发明的教导实施的熔接方法的各个步骤。
现在参看图1至图3，图中所示的是一个加热和抽真空夹具50，它包括一个具有圆柱形中心孔53的环形加热构件51。该环形加热构件是纵向切开以便横向可打开，并包括两个半环形加热构件半环51a，51b。例如，该加热构件51可用一种导热材料如铝制成，并可以采用多种市场上可买到的加热带或加热构件（未显示）跟加热构件51导热接触来加热。
一个铰链55固定在两个加热构件中环51a，51b上，并可让加热构件51打开或关闭。该加热构件半环51a，51b可以通过锁紧机构57固定在关闭位置，该锁紧机构如图所示是一个速卸带凸轮肘杆螺栓。
该半环加热构件两个半环51a，51b分别包括内圆弧状真空分布集管59a，59b。真空分布集管59a通过一个内孔63a跟真空进口61a连通。真空分布集管59b通过一个内孔63b跟真空进口61b连通。真空进口61a，61b从加热构件半环51a，51b的外侧平面冒出让一个加热带（未显示）能环绕加热构件51。这里将进一步讨论到，真空进口61a，61b是设定来跟一个真空源（未显示）联接的。圆弧状真空分布集管59a，59b还通过多个小孔65与中心孔53连通。
圆弧状真空分布集管59a，59b可以按下述方法制成。加热半环51a，51b的每一个都沿着一个垂直于加热构件内孔53的纵轴线的一个平面上横向分裂成两半边。分裂的两半边的内表面分别加工出互成镜象的圆弧状槽路。该分裂的两半边然后通过适当的夹紧或螺接装置（未显示）或以一种高温粘结剂固定在一起。
应当指出的是，在每个加热构件半环51a，51b中，小孔65可用相应的窄的、部分环形的沟槽代替，这些窄槽径向延伸在圆弧状真空分布集管59a，59b和内孔53之间。如图3b示意地示出，半环51b的一个窄的、部分环形槽66径向伸展在圆弧状真空分布集管59b和内孔53之间。当加热构件51的另件在加工圆弧状真空分布集管59a，59b时，通过适当的加工方法可以将每个半环51a，51b上的这种窄的、部分环形的槽加工出来。
该加热和抽真空夹具50还包括一个环形支承衬垫67固定在加热构件51的一边上，另一个环形支承衬垫69则固定在加热构件51的另一边上。例如，如图所示，可以用一种雌雄榫接合结构将支承衬垫67，69固定在加热构件51上。
环形支承衬垫67，69的内周边形成跟内孔53基本上同样大小并同轴的圆柱形内孔。环形支承衬垫67，69的圆柱形内孔分别包括环形沟槽用于容纳O形环71，73。衬垫67，69的内缘倒圆以提供一个从衬垫67，69内孔的圆滑过渡。支承衬垫67，69和O型环71，73都是纵向分开，跟加热构件51的两个半环51a，51b配好。
支承衬垫67，69由如增强聚四氟乙烯（PTFE）这样的耐热材料或其它不需要外加密封的材料制成。O型环71，73是由如硅橡胶这样的耐热材料制成。
加热构件51，支承衬垫67，69和O型环71，73形成加热和抽真空夹具50，可以铰接地打开使其能环绕着待连接的管道系统构件联接端头的端部固定在其上。
应当指出的是，如一个铰接的加热带能够将半环形加热构件两个半环51a，51b保持牢固地环绕着待连接的管道系统构件联接端头，加热构件半环就可以固定在带有铰接和锁紧机构的这种铰接加热带上。同样，非铰接式加热部份也可以分开固定在半环形加热构件半环51a，51b上。
加热和抽真空夹具50的操作过程将更具体地结合图2来描述。管道 系统联接端头75，77通过一个适当的对准夹具（未显示）或一个管子支架（也未显示）固定住，使这些端头75，77在轴向上与在周边上对准，其端面边缘相互紧靠以形成一个界面。然后，加热和抽真空夹具50就环绕着管道系统联接端头75，77的端部固定在其上。
当加热和抽真空夹具50固定在管道系统构件联接端头75，77上时，一个真空室79就形成了。这样的真空室具体地是通过管道系统构件联接端头在O型环71，73之间的外表面，内孔53的内表面，支承衬垫67，69的纵向侧表面，和O型环71，73来界定的。提供一个良好的密封是非常重要的，这样才能在真空室79内产生一个真空。
在管道系统构件联接端头紧靠着真空室79的端部形成一个熔化区，该熔化区是通过加热构件51提供的辐射热加热的。所提供的辐射热，由于支承衬垫67，69和O型环71，73的作用（隔热）而集中在真空室79内。熔化区被加热时，热塑性材料就熔化，膨胀，和流动。由于产生膨胀的结果，流动纵向和横向都有。
当紧靠真空室79的熔化区的热塑性材料达到材料软化点以上的温度有足够的时间以后，就从真空进口61a，61b抽真空，而终止加热构件51的加热。抽真空将熔化区的熔化了并膨胀的热塑性材料抽进真空室79内。抽真空的作用均衡了热膨胀的熔化了的热塑性材料的内向横向流动，并且只要抽几秒钟的短时间。让加热的热塑性材料冷却，使其凝结以形成一个坚固的熔融接头。加热和抽真空夹具50可以在加热的热塑性材料冷却到材料的软化点以下的温度之后取下来。
现在参看图4至图7，图中显示的是本发明的连接装置的另一个实施例，该装置包括一个活动的加热胎111和一个横向可分开的分裂式抽真空夹具110。加热胎111是活动的，因此它可以有选择地靠在待连接的管道系统构件联接端头的熔化区上设置，并随后可以从管道系统构件联接端头移走，让分裂开的抽真空夹具110的两部分合拢在一起对熔化了 的热塑性管子材料抽真空。
该抽真空夹具110是横向分开的，并包括基本上是功能对称的左，右环形夹紧构件120，130。右环形夹紧构件130是纵向分出的并包括半环形半部113a，113b。右环形夹紧构件130的内表面形成一个圆柱形内孔115，有一个环形沟槽形成在内孔115上面用来容纳一个耐热O型环117，这O型环分裂开跟半环形构件半部113a，113b配好。右环形夹紧构件130还包括一个连接端面119，这端面是用来靠紧抽真空夹具110的左环形夹紧构件120的相对应连接端面的。
一个铰链122固定在两个半环形半部113a，113b上让该两个半环形半部可以打开和关闭。这两个半环形半部113a，113b可以通过一个锁紧机构124固定在关闭位置，图示的锁紧机构是一个速卸带凸轮肘杆螺栓。
一个圆弧形槽121a形成在半环形半部113a上的连接端面119的部份里，一个圆弧形槽121b则形成在半环形半部113b上的连接端面的部份里。如图7所示，圆弧形槽121a，121b分别跟左环形夹紧构件120里的相对应圆弧形槽相配合以形成弧形真空分布集管。
一个真空进口123a从半环形半部113a伸出并通过孔125a与圆弧形槽121a连通。真空进口123b从半环形半部113b伸出并通过孔125b与圆弧形槽121b连通。
在孔115的内表面与连接端面119之间的区域向内倒圆以提供一个倒圆凹槽127。有多个沟槽129在圆弧形槽121a、121b与倒圆凹槽之间穿通。
左环形夹紧构件120几乎是右环形夹紧构件130的镜象，除了不带真空进口和连通孔以外。具体地说，左环形夹紧构件120是横向分开的并包括半环形半部153a，153b。左环形夹紧构件120的内表面形成一个圆柱形内孔155，有一个环形沟槽形成在内孔155上面用来容纳一个耐热O型环157，这O型环分裂开跟半环形构件半部153a，153b配好。左环形 夹紧构件120还包括一个连接端面159，这端面是用靠紧抽真空夹具110的右环形夹紧构件130的相对应连接端面119的。
一个铰链154固定在两个半环形半部153a，153b上让该两个半环形半部可以打开和关闭。一个基本上跟速卸带凸轮肘杆螺栓124同样的锁紧机构156可将半环形半部153a，153b固定在关闭位置。
一个圆弧形槽161a形成在左环形夹紧构件120的半环形构件半部153a的连接端面159的部份里;和一个圆弧形槽161b形成在半环形构件半部153b的连接端面159的部份里。如上所述，圆弧形槽161a，161b分别跟右环形夹紧构件130里的相对应圆弧形槽121a，121b相配合以形成弧形真空分布集管。
关于抽真空夹具110的左环形构件120，还有，在孔155的内表面与连接端面159之间的区域向内倒圆以提供一个倒圆凹槽167。有多个沟槽169在圆弧形槽161a，161b和倒圆凹槽167之间穿通。沟槽169最好是与右环形构件130里的相对应沟槽129对准。
按本例来说，左右环形夹紧构件120，130可以由铝，不锈钢或类似的材料加工制成。O型环117，157可以由如硅橡胶这样的耐热材料制成。当左右环形夹紧构件120，130环绕着待连接的管道系统构件联接端头相互紧靠着夹紧抽真空时，这种O型环提供良好的密封是非常重要的。
在操作过程中，待连接的管道系统构件联接端头75，77穿入抽真空夹具110的环形夹紧构件120，130的圆柱形内孔内，然后用一种合适的夹具（未示出）或管子支架（也未示出）来固定，使管道系统构件联接端头75，77在轴向上与在圆周上对准，其端面边缘相互靠紧以形成一个界面。
抽真空夹具110的左右环形夹紧构件120，130纵向可分离以便放置加热胎111使其跟管道系统构件联接端头75，77的熔化区直接接触，如图6所示。加热保持足够的一段时间让管道系统构件联接端头的熔化区 达到热塑性材料的材料软化点以上的一个合适的温度。然后将加热胎111移开，并将抽真空设备110的左右环形构件120，130合拢在一起使紧靠着管道系统构件联接端头75，77的熔化区的倒圆凹槽127，167形成一个环形真空室。从真空进口123a，123b抽真空，将熔化了并膨胀的热塑性材料抽进真空室。按本例来说，抽真空的时间大约为几秒钟。让加热的热塑性材料冷却使其凝固以形成坚固的熔融接头。抽真空夹具110可以在加热的热塑性材料冷却至材料软化点以下的温度之后取下来。
现在参看图8至图11，本发明的另一个实施例包括一个加热与抽真空夹具210，此夹具与一个永久安装的圆筒形配合套筒220结合以提供按本发明的管道系统构件联接端头的真空熔接。
这配合套筒220包括被一个隆起的纵向弧状中央段215分隔开的第一和第二套筒段211，213。套筒段211，213具有相同内径尺寸的圆柱形内表面。每个套筒段211，213还可包括多个分布在其上的壁孔。这纵向弧状中央段215包括一个形成一个环形凹槽219的圆弧内表面，还包括多个壁孔221分布在中央段215上，这些壁孔跟在中央段215内面的环形凹槽219连通。
按本例来说，第一和第二套筒段211，213都是薄壁的并由如不锈钢这样的耐蚀金属制成的。第一和第二套筒段内径的公差要求是很严的。纵向弧状中央段215也应当用耐蚀金属制成，而且可以跟第一和第二套筒段211，213用一块金属薄板整体制出。
现在参看图10，加热和抽真空夹具210包括一个第一钳口223和一个第二钳口225。第一钳口223包括一个具有一个圆弧状半环形槽229的半圆开口227。半圆开口227和圆弧状半环形槽229的末端跟位于半圆开口227径向的前，后面231，233相交。一个短的杠杆235从第一钳口223后伸。
现在参看图11，第一钳口223还包括一个真空进口237，该进口伸入 一个细长的真空分布集管239。这真空分布集管239通过多个孔241跟半环形槽229连通。可以设置一个细长孔243用以容纳一个加热元件245。
第二钳口225跟第一钳口相同，它包括一个具有一个圆弧状半环形槽249的半圆开口247。半圆开口247和圆弧状半环形槽249末端与位于半圆开口247径向的前，后面251，253相交。一个短杠杆255从第二钳口225后伸。
参看图9和图10，第二钳口225还包括一个真空进口257，该进口伸入一个细长真空分布集管259。这真空分布集管259通过多个孔261跟半环形槽249连通。一个细长孔263用来容纳一个加热元件265。
第一和第二钳口223，225的真空进口237和257是用来跟一个真空源（未示出）联接的。
第一和第二钳口223，225通过一个轴销267转动连接，该轴销装在第一和第二钳口223，225的各自的短杠杆235，255上。一个锁紧机构可用来将第一和第二钳口223，225固定在关闭位置上，并图示为一个速卸带凸轮肘杆螺栓组件。一个带槽的卡爪设置在第一钳口223紧靠其前面231处，而一个肘杆螺栓组件271则设置在第二钳口225上紧靠其前面251处。
当第一和第二钳口223，225处于关闭位置时，半圆开口227，247形成由圆弧状半环形槽229，249所形成的圆弧状环形槽两侧的圆形边缘。
第一和第二钳口223，225很容易地用如铝或不锈钢这样的金属原料加工出来。
前述的配合套筒220及加热和抽真空夹具210的应用情况如下。待连接的管道系统构件联接端头75，77的端部可以加工外圆与平端，将管道系统构件联接端头的圆周尺寸加工到适合于跟配合套筒220配合。平端保证当管件端面边缘相靠对接时两端头的纵向轴线重合。加工外圆与 平端的工具是容易找得到的那种。
在管道系统构件联接端头进行外圆加工与平端之后，将一个联接端头的经加工部份插入套筒段211内而将另一个联接端头的经加工部份插入套筒段213内。管道系统构件的联接端头是这样插入，使端面边缘在紧靠着位于纵向弧状中央段215内侧的环形凹槽219处相靠对接。作为举例，管道系统构件联接端头的加工部分要有足够的长度，使套筒段211，213的末端在管道系统构件联接端头都已插入并相靠对接以后跟加工部分的终止端靠得非常近。
虽然套筒220给待连接的管道系统构件联接端头提供一定的轴向和周向对准，但仍可用一个对准夹具（未示出）或管子支架（亦未示出）来保证在使用加热和抽真空夹具210时能保持住对准。
加热和抽真空夹具210的钳口223，225被加热（或者在管道系统构件联接端头正在制备的时候已在加热）到一个预定的温度并环绕着套筒220的纵向弧状中央段215固定住。这中央段215将热传导到靠着环形凹槽219的热塑性管子端头的熔化区，使熔化区达到一个高于材料软化点的温度。套筒段211，213的薄壁，和壁孔217相配合以降低加到管道系统构件联接端头上靠近这些套筒段211，213的地方的热量。
在熔化区已经熔化并膨胀之后，就停止加热（即加热元件245，265被关掉），就从真空进口237，257抽真空。半环开口227，247的边缘与套筒220的中央段215的两侧形成密封，而且通过中央段215的设置在中间的小孔221来抽真空。由此将熔化了的热塑性材料抽入套筒220的中央段215的环形凹槽219中。按本例来说，抽真空的时间为几秒钟。让加热的热塑性材料冷却，使其凝固以形成坚固的熔融接头。加热和抽真空夹具210可以在加热的热塑性材料已经冷却到材料的软化点以下的温度后取下来。
采用永久安装的圆筒形配合套筒220是为了提高管道系统构件两个 端头的熔接头的强度。
现在参看图12至图14，图中显示的是本发明采用热空气以提供待连接的管道系统构件联接端头的对流加热的一个实施例。提供了一种包括绕枢轴转动钳口311与313的加热和抽真空夹具310。第一钳口311联接到一个第一延长杠杆315，而第二钳口313则联接到一个第二延长杠杆317。第一和第二钳口311，313通过一个装在杠杆315，317上靠近钳口311，313的地方的轴衬318转动连接起来。第一和第二钳口311，313分别通过移动两个杠杆315，317互离和合拢来打开和关闭。
第一钳口311包括一个半圆开口319，在其上形成有一个圆弧状半环形槽321。半圆开口319和圆弧状半环形槽321的末端与位于半圆开口319径向的前，后面323，325相交。第一钳口311还包括一个与圆弧状半环形槽321连通的一个半圆形径向槽327，这径向槽327通过一个孔331与一个出口329连通。
第二钳口313跟第一钳口311相同，它包括一个半圆开口333，在其上形成有一个圆弧状半环形槽335。半圆开口333和圆弧状半环形槽335的末端与位于半圆开口333径向的前，后面337，339相交。第二钳口313还包括一个与圆弧状半环形槽335连通的一个半圆形径向槽341，这径向槽341通过一个孔345与一个进口343连通。
当第一和第二钳口311，313处于关闭位置时，半圆开口319，333形成由圆弧状半环形槽321，335所形成的圆弧状环形槽两侧的圆形边缘。径向槽327，341形成一个连续的环形径向槽。
第一和第二钳口311，313很容易地用诸如铝，不锈钢，或增强塑料这样的金属或其它材料制成。杠杆315，317可以分别与第一和第二钳口311，313做成整体。
在使用中，可以通过进口343输入加压热空气，加压冷空气，或抽真空。当加压热空气或加压冷空气加到进口343时，出口329被控制着 （例如用一个阀）让空气外流。当从进口343抽真空时，出口被控制着基本上防止空气流入。按本例来说，出口329的流入和流出的空气流可以用一个单向阀或其它形式的阀联接到出口上进行控制。
加热和抽真空夹具310的操作过程将参照图13和图14进行论述。管道系统构件联接端头75，77用一种合适的对准夹具（未示出）或一种管子支架（也未示出）固定住使管道系统构件联接端头75，77在轴向上与在圆周上对准，其端面边缘相互靠紧以形成一个界面。然后将加热和抽真空夹具310环绕着管道系统构件联接端头75，77的端部固定住。
当加热和抽真空夹具310环绕着管道构件联接端头75，77固定住以后，半环形槽321，335和管道系统构件联接端头的熔化区形成一个真空室。半环开口319，333的边缘提供一个良好的密封是非常重要的，这样才能在真空室内产生真空。
热空气被强制进入进口343中，环绕着熔化区循环加热，并通过出口329排出。当熔化区已经充分熔化时，进入进口335的热空气流就终止，向内流入出口329的空气被阻止住，并从进口343抽真空几秒钟。抽真空使熔化了的和膨胀的热塑性材料抽入由圆弧状半环形槽321，335形成的圆弧状环形槽中。然后出口329受控制让空气外流并且将冷空气强制进入进口393以冷却熔化了的热塑性材料。热的热塑性材料受到冷却，因此就凝固以形成一个坚固的熔接头。加热和抽真空夹具310可以在热的热塑性材料冷却到材料的软化点以下的温度之后取下。
应当注意到，可以用空气以外的流体来加热和/或者冷却。例如，加热的硅树脂或甘油可以用来加热。
应当理解，这里的特定的加热和/或抽真空结构只是作为实现本发明的概念的实例，而不应看作是限制。例如，图10的加热和抽真空夹具210可以按图1的加热和抽真空夹具50的形式同样带着支承衬垫使用。同样地，图1的加热和抽真空夹具50很容易修改成图10的加热和抽真空 夹具210那样的形式跟图8的配合套筒220配合使用。进行这样的修改，支承衬垫67，69就不会使用，而且内孔53的内表面应包括一个环形槽用来容纳套筒220的纵向弧状中央段。
还应当理解，各种结构都可以用来从环绕着待连接的管道系统构件联接端头的熔化区的真空室抽真空。这样，这里公开了一种合适结构的型式，包括一个真空集管和将真空集管连接到真空室的多个孔的应用。还公开了径向伸展的部份环形槽，这些槽设置在真空室与真空集管之间并将两者连通。另外还公开了一种径向伸展的槽联接到并环绕着真空室。多个带有适当的真空进口和/或者真空分布集管的径向伸展的槽都可以使用。
在前面公开的夹具结构中，包括有锁紧机构（包括延长杠杆）用来将夹具固定在关闭位置以加热和抽真空。但是，应当注意到，图4、图5和图7的夹具只用于抽真空，在抽真空过程中，可以利用真空的作用保持夹具闭合。这就要求夹具的半环形半部要精密加工，同时，和环绕着的待连接的管道系统构件联接端头要有精密配合。
关于根据本发明用来熔接的管道系统构件联接端头的制备，重要的是对接的端面边缘要平端。此外，已经发现减少界面上的热塑性材料可提供较好的熔接头。例如，将对接的端面边缘的外侧倒角是有帮助的，这样熔化区就带有一个V型沟槽。将对接的端面边缘的内侧稍为倒一点角也是有帮助的，去毛刺就行。
前述的本发明提供了许多优点，包括如下：熔化了的热塑性材料由于热膨胀和重力作用所引起的向内的膨胀和流动被真空抽吸作用抵消了，这样就在最后形成的熔接头中避免了内部的小珠或裂缝。最坏的情况，有可能形成一个非常浅的无关紧要的“汇合线”。此外，由于本发明没有在待连接的管道系统构件联接端头的内部采用任何装置，在连接过程中导致污染的可能性就基本上减小了。
本发明的另一个重要的优点是可以用于容易氧化的热塑性材料的熔接，当这些材料采用已知热熔接技术进行熔接时，会由此导致氧化而变成不能用。这些容易氧化的热塑性材料包括：聚氯乙烯（PVC），聚乙烯（PE），聚丙烯（PP），聚丁烯（PB），丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）（前面已提过的）和氯化聚氯乙烯（CPVC）。本发明通过抽真空基本上把产生氧化所必需的空气都去除掉从而防止了破坏性的氧化作用。
本发明也可以很方便地应用于现场热塑性材料管道系统构件的连接。
虽然以上是本发明的具体实施例的描述和示范，熟悉本专业技术的人员可以在不脱离被下面权利要求所限定的本发明的范围和精神的情况下作出各种改进和改变。