CH690990A5

CH690990A5 - Method, heating mat and sleeve for connecting plastic pipes.

Info

Publication number: CH690990A5
Application number: CH00468/96A
Authority: CH
Inventors: Lars Bunger; Hubert Indlekofer
Original assignee: Fischer Georg Rohrleitung
Priority date: 1996-02-22
Filing date: 1996-02-22
Publication date: 2001-03-30
Also published as: DE19705327C2; DE19705327A1

Description

       

  
 



  Die Verbindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Kunststoffrohren durch elektrothermisches Schweissen. Im Rahmen der Erfindung liegt auch eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Heizmatte sowie eine Manschette. 



  Zum Verbinden von Kunststoffrohren aus thermoplastischen Werkstoffen sind so genannte Elektro-Schweissmuffen bekannt. Zum teilweisen Aufschmelzen und Verschweissen der zu verbindenden Teile ist im Bereich der Innenwand eines hülsenförmigen Muffenkörpers ein elektrischer Widerstandsheizdraht in Form einer Wicklung angeordnet, in welchem durch Zufuhr von elektrischer Energie eine dosierte, zum Verbinden der Teile ausreichende Wärmemenge erzeugt wird. Elektro-Schweissmuffen werden gewickelt und gespritzt und sind deshalb wegen ihrer aufwändigen Herstelltechnik verhältnismässig teuer. Hinzu kommt, dass für jede Rohrdimension eine entsprechend dimensionierte Schweissmuffe hergestellt werden muss. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Wandstärke der Elektro-Schweissmuffe relativ dick ist, was bei Relining-Projekten, d.h.

   Einziehen von neuen Rohren in bestehende Rohrnetze, zu Problemen führt. Die neuen Rohre können nicht so dimenisioniert werden, dass der Aussendurchmesser nur geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des alten Rohres, da die Elektro-Schweissmuffe sehr stark aufbaut. 



  Angesichts dieser Gegebenheiten stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem insbesondere für den Abwasserbereich und andere Niederdruck-Anwendungen eingesetzte Kunststoffrohre kostengünstig miteinander verschweisst werden können. Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt in der Herstellung einer zugfesten Rohrverbindung. 



  Diese Aufgabe wird gemäss den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass eine die Stossstelle der zu verbindenden Rohre überdeckende und sich über den gesamten Rohrumfang erstreckende Heizmatte während des Schweissens von einer lösbaren, wärmebeständigen Manschette umfasst und fixiert wird. Das erfindungsgemässe Verfahren soll die Verbindung derart gestalten, dass der Aussendurchmesser nur geringfügig erhöht wird. 



  Mit der Verwendung einer Heizmatte und einer von dieser unabhängigen Manschette anstelle einer Elektro-Schweissmuffe ergibt sich ein überaus einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung einer fluiddichten Rohrverbindung, wobei die mit den Rohren verschweisste Heizmatte als Dichtring wirkt. Zudem können mit diesem Verfahren Rohrtoleranzen ausgeglichen werden. 



  Die üblicherweise als aufgerolltes Band vorliegende Heizmatte kann direkt vor Ort entsprechend der Dimension der zu verbindenden Rohre zugeschnitten werden. Da die lösbare Manschette wieder verwendet werden kann, ist für jede Rohrdimension lediglich ein Manschettensatz erforderlich. 



  Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Heizmatte gemäss Patentanspruch 2 besteht aus einem Heizleiter mit einer Ummantelung aus Kunststoff mit mäanderförmig angeordneten, seitlich aneinander liegenden Windungen, wobei die Windungen im Wesentlichen in Längsrichtung der Rohre verlaufen. Durch diese axiale Anordnung der Windungen bleibt die Heizmatte kompressibel und lässt sich demzufolge mit der Manschette in optimaler Weise an die Rohroberfläche anlegen. Aus der axialen Anordnung der Heizleiter ergibt sich eine ausgezeichnete Zugfestigkeit in der Rohrlängsrichtung. 



  Bevorzugt besteht die Heizmatte aus zwei im Wesentlichen gleich grossen, elektrisch parallel geschalteten Teilstücken. Durch diese Parallelwicklung ergibt sich ein geringerer elektrischer Widerstand, was eine entsprechend niedrigere Schweissspannung erforderlich macht, wodurch auch grosse Rohrdimensionen mit handelsüblichen Schweissgeräten verschweissbar sind. 



  Zweckmässigerweise ist die Heizmatte zu einem ringförmigen Band geformt, dessen Innendurchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser der zu verschweissenden Rohre entspricht. 



  Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Manschette gemäss Patentanspruch 5 weist axiale Halbschalen, in der Art einer Isolierbride, mit ringförmiger Nut zur Aufnahme der Heizmatte auf. Zur Fixierung der zu verbindenden Rohre sowie der Heizmatte während des Schweissens kann die Manschette zusätzlich von einem lösbaren Fixierband, insbesondere von einer Bride, umfasst sein. 



  Unter Kunststoffrohren werden hier auch alle im Rohrleitungsbau verwendeten Elemente verstanden, die einen Rohranschluss aufweisen. Die Ummantelung des Heizleiters der Heizmatte und die mit dieser zu verschweissenden Rohrleitungsteile sind aus dem gleichen oder einem ähnlichen bzw. verwandten Kunststoff gefertigt. Geeignete Kunststoffe sind u.a. PVDF, PFA, PE, PB und PP. 



  Der Heizleiter kann als Widerstandsheizdraht aus beispielsweise Kupfer, Edelstahl, Silber oder auch aus elektrisch leitendem Kunststoff bestehen. 



  Das erfindungsgemässe Verfahren ist insbesondere zur Verbindung von Rohren mit glatter Oberfläche geeignet, lässt sich aber auch einsetzen zum Verschweissen von Rohren mit profilierter Wandung. 



  Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt schematisch in 
 
   Fig. 1 eine Draufsicht auf die Abwicklung einer Heizmatte; 
   Fig. 2 die Heizmatte von Fig. 1 im gebrauchsfertigen Zustand; 
   Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Rohranordnung mit aufgelegter Heizmatte und aufgesetzter Manschette; 
   Fig. 4a, b einen Querschnitt durch ein Rohr mit aufgesetzter Heizmatte vor und nach der Schweissung; 
   Fig. 5a, b, c unterschiedliche Ausführungsformen von Heizmatten im Querschnitt. 
 



  Eine in Fig. 1 dargestellte Heizmatte 10 weist einen elektrischen Widerstandsdraht oder Heizleiter 12 mit einer Ummantelung 14 aus einem schweissbaren thermoplastischen Kunststoff auf. Der Heizleiter 12 ist mit mäanderförmig angeordneten, seitlich aneinander liegenden Windungen 16 zu einem Band der Breite b, die der Länge der einzelnen Windungen 16 entspricht, geformt. Die bandförmige Heizmatte 10 ist aus zwei Teilstücken A, B zusammengesetzt, wobei die beiden Heizleiterenden 18a, 20a des Teilstückes A mit den beiden Heizleiterenden 18b, 20b des Teilstückes B zu je einem gemeinsamen elektrischen Anschluss 18, 20 zusammengeführt sind. Die Teilstücke A, B der bandförmigen Heizmatte 10 sind damit elektrisch parallel geschaltet. 



  In Fig. 2 ist die in Fig. 1 flach liegende Heizmatte 10 zu einem ringförmig geschlossenen Band mit einander diametral gegenüberliegenden elektrischen Anschlüssen 18, 20 geformt. Der Vollständigkeit halber sei hier erwähnt, dass die Heizmatte 10 üblicherweise als langes Band aufgerollt ist und erst im Bedarfsfall auf die gewünschte Länge geschnitten wird. 



  In Fig. 3 ist eine zu einem ringförmigen Band geformte Heizmatte 10 über eine Stossstelle 26 zweier stumpf aneinander liegender Rohre 22, 24 aus einem schweissbaren, thermoplastischen Kunststoff gestülpt. Eine aus zwei axialen Halbschalen zusammengesetzte Manschette 28, 29 aus einem wärmebeständigen Kunststoff, z.B. aus Teflon, ist ringförmig um die beiden aneinander stossenden Rohre 22, 24 sowie die deren Stossstelle überdeckende Heizmatte 10 gelegt. Hierbei sitzt die Heizmatte 10 in einer an der Innenseite der Manschette 28, 29 angeordneten Ringnut 30, deren Querschnittsdimension dem Querschnitt der bandförmigen Heizmatte 10 angepasst ist. Die elektrischen Anschlüsse 18, 20 sind über Quernuten 32 seitlich aus der Manschette 28, 29 herausgeführt. 



  Während des Schweissvorgangs wird die Manschette zur Fixierung der beiden Rohre 22, 24 sowie zur Aufrechterhaltung eines gewissen Druckes auf die Heizmatte 10 von einer abnehmbaren Bride 34 bzw. einem anderen lösbaren Fixierband fixiert. Nach erfolgter Schweissung wird die Bride 34 gelöst und die Manschette 28, 29 entfernt. 



  Fig. 4a zeigt die auf die Rohre 22, 24 aufgelegte Heizmatte 10 vor der Schweissung. Der Heizleiter 12 mit der Ummantelung 14 liegt in Form diskreter Windungen 16 vor. Nach der Schweissung verschmelzen die einzelnen Ummantelungen 14 zu einem dichten, mit der darunter liegenden Rohroberfläche verschweissten Band (Fig. 4b). 



  In den Fig. 5a, b, c sind Querschnitte von Heizmatten 10 mit möglichen Ausbildungsformen von Heizleiter-Ummantelungen 14 dargestellt. 



  Die Stossflächen 26 können verschiedene Konfigurationen aufweisen, die beispielsweise in Fig. 6 dargestellt sind. 



  Die Abschrägungen 26a dienen dazu, das beim Schweissvorgang verdrängte Material aufzunehmen bzw. aufzufangen. 



  
 



  The connection relates to a method for connecting plastic pipes by electrothermal welding. A heating mat suitable for carrying out the method and a cuff are also within the scope of the invention.



  So-called electric welding sleeves are known for connecting plastic pipes made of thermoplastic materials. For the partial melting and welding of the parts to be connected, an electrical resistance heating wire in the form of a winding is arranged in the region of the inner wall of a sleeve-shaped sleeve body, in which a metered amount of heat sufficient to connect the parts is generated by supplying electrical energy. Electric welding sleeves are wound and sprayed and are therefore relatively expensive due to their complex manufacturing technology. In addition, a correspondingly dimensioned welding socket must be produced for each pipe dimension. Another disadvantage is that the wall thickness of the electric welding socket is relatively thick, which is the case in relining projects, i.e.

   Pulling new pipes into existing pipe networks leads to problems. The new pipes cannot be dimensioned in such a way that the outside diameter is only slightly smaller than the inside diameter of the old pipe, since the electric welding socket builds up very strongly.



  In view of these circumstances, there is the task of creating a method of the type mentioned at the outset with which plastic pipes used, in particular for the wastewater sector and other low-pressure applications, can be inexpensively welded together. Another object of the invention is to produce a tensile pipe connection.



  This object is achieved according to the characterizing features of claim 1 in that a heating mat covering the joint of the pipes to be connected and extending over the entire pipe circumference is covered and fixed during welding by a detachable, heat-resistant sleeve. The method according to the invention is intended to design the connection in such a way that the outside diameter is increased only slightly.



  The use of a heating mat and a sleeve independent of this instead of an electric welding sleeve results in an extremely simple and inexpensive method for producing a fluid-tight pipe connection, the heating mat welded to the pipes acting as a sealing ring. In addition, pipe tolerances can be compensated with this process.



  The heating mat, which is usually in the form of a rolled-up strip, can be cut directly on site according to the dimensions of the pipes to be connected. Since the detachable sleeve can be used again, only one sleeve set is required for each pipe dimension.



  A heating mat suitable for carrying out the method consists of a heating conductor with a sheathing made of plastic with meandering, laterally adjacent turns, the turns essentially running in the longitudinal direction of the tubes. Due to this axial arrangement of the turns, the heating mat remains compressible and can therefore be optimally applied to the pipe surface with the sleeve. The axial arrangement of the heating conductors results in excellent tensile strength in the longitudinal direction of the pipe.



  The heating mat preferably consists of two substantially equally large, electrically parallel sections. This parallel winding results in a lower electrical resistance, which necessitates a correspondingly lower welding voltage, as a result of which even large pipe dimensions can be welded using commercially available welding devices.



  The heating mat is expediently shaped into an annular band, the inside diameter of which essentially corresponds to the diameter of the pipes to be welded.



  A sleeve suitable for carrying out the method according to claim 5 has axial half-shells, in the manner of an insulating clip, with an annular groove for receiving the heating mat. In order to fix the pipes to be connected and the heating mat during welding, the sleeve can additionally be surrounded by a releasable fixing band, in particular a strap.



  Plastic pipes are also understood here to mean all elements used in pipeline construction which have a pipe connection. The sheathing of the heating conductor of the heating mat and the pipeline parts to be welded to it are made of the same or a similar or related plastic. Suitable plastics include PVDF, PFA, PE, PB and PP.



  As a resistance heating wire, the heating conductor can consist of, for example, copper, stainless steel, silver or also of electrically conductive plastic.



  The method according to the invention is particularly suitable for connecting pipes with a smooth surface, but can also be used for welding pipes with a profiled wall.



  Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of a preferred exemplary embodiment and with reference to the drawing; this shows schematically in
 
   Figure 1 is a plan view of the processing of a heating mat.
   FIG. 2 shows the heating mat from FIG. 1 in the ready-to-use state;
   3 shows a cross section through a tube arrangement with a heating mat and a sleeve attached;
   4a, b show a cross section through a tube with a heating mat attached before and after the welding;
   5a, b, c different embodiments of heating mats in cross section.
 



  A heating mat 10 shown in FIG. 1 has an electrical resistance wire or heating conductor 12 with a sheath 14 made of a weldable thermoplastic. The heating conductor 12 is formed with meandering windings 16 lying side by side to form a band of width b, which corresponds to the length of the individual windings 16. The band-shaped heating mat 10 is composed of two sections A, B, the two heating conductor ends 18a, 20a of section A being brought together with the two heating conductor ends 18b, 20b of section B to form a common electrical connection 18, 20. The sections A, B of the band-shaped heating mat 10 are thus electrically connected in parallel.



  In FIG. 2, the heating mat 10 lying flat in FIG. 1 is formed into an annularly closed band with diametrically opposite electrical connections 18, 20. For the sake of completeness, it should be mentioned here that the heating mat 10 is usually rolled up as a long band and is only cut to the desired length if necessary.



  In Fig. 3, a heating mat 10 formed into an annular band is placed over a butt joint 26 of two butt-fitting tubes 22, 24 made of a weldable, thermoplastic material. A sleeve 28, 29 composed of two axial half-shells made of a heat-resistant plastic, e.g. made of Teflon, is placed in a ring around the two abutting tubes 22, 24 and the heating mat 10 covering their abutting point. Here, the heating mat 10 is seated in an annular groove 30 arranged on the inside of the sleeve 28, 29, the cross-sectional dimension of which is adapted to the cross section of the band-shaped heating mat 10. The electrical connections 18, 20 are led laterally out of the sleeve 28, 29 via transverse grooves 32.



  During the welding process, the sleeve for fixing the two tubes 22, 24 and for maintaining a certain pressure on the heating mat 10 is fixed by a removable strap 34 or another releasable fixing strap. After welding has been carried out, the collar 34 is released and the cuff 28, 29 removed.



  4a shows the heating mat 10 placed on the tubes 22, 24 before welding. The heating conductor 12 with the sheath 14 is in the form of discrete windings 16. After welding, the individual sheaths 14 fuse to form a dense band welded to the pipe surface underneath (FIG. 4b).



  5a, b, c show cross sections of heating mats 10 with possible forms of heating conductor sheaths 14.



  The abutment surfaces 26 can have different configurations, which are shown for example in FIG. 6.



  The bevels 26a serve to receive or catch the material displaced during the welding process.

Claims

1. A method for connecting plastic pipes by electrothermal welding, characterized in that a heating mat (10) covering the joint (26) of the pipes (22, 24) to be connected and extending over the entire circumference of the pipe is welded by a detachable, heat-resistant one and insulating printing system (28, 29) and is fixed.

2. Heating mat for performing the method according to claim 1, characterized in that it consists of a heating conductor (12) with a sheath (14) made of plastic with meandering, laterally adjacent turns (16), the turns (16) in Run essentially in the longitudinal direction (x) of the tubes (22, 24).

3rd

Heating mat according to claim 2, characterized in that it consists of two substantially equally large, electrically connected sections (A, B).

4. Heating mat according to claim 2 or 3, characterized in that it is shaped into an annular band, the inside diameter (d) of which essentially corresponds to the diameter (D) of the pipes (22, 24) to be welded.

5. cuff for performing the method according to claim 1, characterized in that the pressure system has axial half-shells with an annular groove (30) for receiving the heating mat (10).

6. Cuff according to claim 5, characterized in that the axial half-shells (28, 29) by a releasable fixing tape in the manner of a clip (34) are included.

7.

Cuff according to claim 5, characterized in that the half-shells are equipped with a quick-release system for fixing.

8. Cuff according to claim 7, characterized in that the quick-release system is equipped with a holding pressure system, which acts as holding pressure when the insulation melts during the welding process.