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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Schweissverbindung zwischen einem Kunststoffrohr und einem
Verbindungsteil aus Kunststoff
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Schweiss- verbindung zwischen einem Kunststoffrohr und einem Verbindungsteil aus Kunststoff, vorzugsweise aus
Polyäthylen, Polypropylen, Polyamiden, unter Verhinderung einer Wulstbildung im Rohrinnern, wobei die zu verbindenden Kunststoffteile mit einer Heizvorrichtung auf Schweisstemperatur erhitzt werden.
Es sind Vorrichtungen bekannt, die zwei zu verbindende Kunststoffteile auf ihren ganzen Berührungoberflächen auf Schweisstemperatur erhitzen. Ebenso ist eine Einrichtung bekannt, die zwei beheizte Stellen aufweist, wovon eine derselben als Zapfen zum Einschieben in einen Verbindungsteil und die andere als Hohlraum zur Aufnahme eines Kunststoffrohres ausgebildet ist.
Diese bekannten Vorrichtungen erhitzen die zu verbindenden Teile auf einer Fläche, die einerseits beim Rohr bis ans Ende reicht sowie dessen Stirnfläche umfasst und anderseits beim Verbindungsteil die vollständige Bohrung und die Stirnfläche umfasst.
Werden Kunststoffteile nach diesen bekannten Verfahren und Vorrichtungen erhitzt, so treten im Rohrbzw. Verbindungsteilinnern an den sich berührenden Stirnflächen Wulste auf, die durch herausgedrücktes teigiges Material oder durch das Zusammenstauchen der Teile verursacht werden. Diese Wulste ergeben somit eine Querschnittsverringerung des Rohres und einen schlechten Strömungsdurchgang der Durchflussmedien.
Die Erfindung beseitigt diesen Nachteil dadurch, dass an einem Ende des Kunststoffrohres auf einem Teil seiner Länge ein Absatz mit einem kleineren Durchmesser als der Durchmesser der Bohrung des Verbindungsteiles angedreht wird. und anschliessend dann das Kunststoffrohr und der Verbindungsteil in die Heizvorrichtung eingeführt werden, bis die zwischen dem Absatz und der Rohraussenfl che befindliche Ringfläche an einem Anschlag der Heizvorrichtung anliegt und das Ende des Verbindungsteiles an einem Anschlag eines Zapfens der Heizvorrichtung anstösst. worauf nach Erreichung der Schweisstemperatur die Heizvorrichtung entfernt wird und das erhitzte Kunststoffrohr in die Bohrung des Verbindungsteiles eingeschoben wird, bis seine Stirnfläche am Absatz anliegt.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, u. zw. : Fig. 1 einen Schnitt durch die Heizvorrichtung während des Heizvorganges und Fig. 2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäss hergestellte Verschweissung eines Rohres und eines Verbindungsteiles.
In der Fig. l ist mit 1 eine Heizvorrichtung bezeichnet. Ein Zapfen 2, der als Heizkörper für einen Verbindungsteil 3 dient, ist aus zwei Teilen mit verschiedenen Durchmessern gebildet. Ein durch diesen Durchmesserunterschied gebildeter Absatz dient als Anschlag 4 für den Verbindungsteil 3, da der Durchmesser des hinteren Teiles 30 des Zapfens 2 grösser ist als der Durchmesser der Bohrung 5 des Verbindungs- : eiles 3 und letzterer über den kleineren Durchmesser des Zapfens 2 schiebbar ist. Der Teil des Zapfens 2 mit kleinerem Durchmesser bis zum Absatz 4 ist kürzer als die Tiefe der Bohrung 5 des Verbindungsteiles 3, die über ein Kunststoffrohr 10 schiebbar ist.
Die Buhrung 5 des Verbindungsteiles 3 kann deshalb nur teilweise über den Zapfen 2 geschoben werden, wodurch sich ein Hohlraum 6 zwischen der Stirnfläche 7 des Zapfens 2 und dem Bohrungsgrund 8 des Verbindungsteiles 3 ergibt. Durch diese Anordnung wird der
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Verbindungsteil 3 nur auf der zylindrischen Mantelfläche der Bohrung erhitzt.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 ist weiter mit einer Büchse 9 versehen, deren Bohrung 14 teilweise zum
Erhitzen für das Kunststoffrohr 10 dient. Die Bohrung der Büchse 9 wird aus zwei Teilen mit verschiede- nen Durchmessern gebildet, wodurch ein Absatz 13 entsteht. Der Innendurchmesser des hinteren Teiles der Bohrung 14 nach dem Absatz 13 ist kleiner als der Aussendurchmesser des Kunststoffrohres 10, jedoch grösser als der Aussendurchmesser eines am Kunststoffrohrende angedrehten Absatzes 11.
Die Länge des abgesetzten hinteren Teiles der Bohrung 14 der Büchse 9 ist grösser als der Absatz 11 am Kunststoffrohrende.
Der Absatz 13 dient als Anschlag für die zwischen Absatz 11 und Rohraussenfläche gebildete Ring- fläche am Kunststoffrohr, das in den Teil der Büchsenbohrung mit grösserem Innendurchmesser einschieb- bar ist. Durch den Anschlag 13 kann das Kunststoffrohr 10 nur teilweise in die Bohrung 14 der Büchse 9 eingeschoben werden. Zwischen dem Bohrungsgrund 12 und der Stirnfläche 15 des Kunststoffrohres 10 wird ein Hohlraum gebildet. Das Kunststoffrohr 10 wird durch diese konstruktive Ausgestaltung nur auf seiner zylindrischen Aussenfläche erhitzt, wobei das Kunststoffrohrende vor übermässiger Erhitzung geschützt wird und seine Stabilität beibehält.
Eine handliche Arbeitsweise mit der Heizvorrichtung wird durch einen Handgriff 16 ermöglicht. An
Stelle des Handgriffes kann ein Flacheisen an der Vorrichtung angebracht sein, das ermöglicht, die Vorrichtung in einem Schraubstock festzuklemmen.
DasAufheizen der Vorrichtung nach Fig. l aufArbeitstemperatur ist im dargestellten Fall durch eine mit der Vorrichtung nicht verbundene und nicht dargestellte Heizquelle zu bewerkstelligen. Es könnte aber auch die Vorrichtung so ausgeführt werden, dass eine eingebaute elektrische Widerstandsheizung die nötige Wärme liefert. Auch liesse sich die Vorrichtung als geschlossener Behälter ausbilden, der von innen her durch eine Gasflamme erhitzt wird.
In der in Fig. 1 dargestellten Schweissvorrichtung sind die Heizstellen für das Rohr und den Verbindungsteil zu einer Einheit zusammengefasst. Selbstverständlich kann das Schweissverfahren mit zwei getrennt voneinander konstruierten Heizvorrichtungen ausgeführt werden, die je das Rohr oder den Verbin- dungsteil erhitzen.
Das Schweissverfahren mit der erfindungsgemässen Vorrichtung geht wie folgt vor sich :
Die aufgeheizte Vorrichtung 1 (Fig. l) wird mit der Büchse 9 über das Kunststoffrohr 10 geschoben, bis der Absatz 11 am Anscnlag 13 anschlägt. Die Aussenfläche des Kunststoffrohres 10, die mit der Büchse 9 in Berührung steht, erwärmt sich bis zur Schmelz- bzw. Schweisstemperatur. Es wird sich geschmolzenes Material an den Stellen 17 und 18 ansammeln.
In ähnlicher Weise wird der Verbindungsteil 3 erwärmt, indem derselbe auf den Zapfen 2 der Vorrichtung 1 geschoben wird, bis die Stirnfläche 19 am Anschlag 4 anliegt. Dabei wird die Berührungsfläche des Verbindungsteiles mit dem Zapfen 2 bis zur Schmelz- bzw. Schweisstemperatur erhitzt. An den Stellen 20 und 21 sammelt sich geschmolzenes Material an.
Die Stimflächenlä und 8 berübren die Heizvorrichtung 1 nicht und werden deshalb nicht auf Schmelztemperatur gebracht.
Beim Zusammenschieben des Kunststoffrohres 10 und des Verbindungsteiles 3 (Fig. 2) stossen diese Stirnflächen 15 und 8 gegeneinander. An den erhitzten Berührungsflächen der Teile 10 und 3 ergibt sich die Verschweissung 22. Die Materialanhäufungen an den Stellen 17 und 20 vermengen sich und ergeben an der äusseren Trennaht derTeilelO und 3 eine Schweissnaht23 als zusätzliche Dichtstelle der Verbindung. Durch das Einschieben des Kunststoffrohres 10 in den Verbindungsteil 3 wird etwas Material durch die Kante 24 aufgeschoben. Dieses vermengt sich mit den Materialanhäufungen an den Stellen 18 und 21, wodurch die
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Schweissnaht 25bilden.
Die Berührungsstelle 26 der Teile 10 und 3 ergibt einen geraden sauberen Durchgang für die durchströmenden Medien, da keine Erwärmung dieser Stossflächen stattgefunden hat und deshalb keine Verformung beim Zusammenbau möglich war.
Die vorliegende Erfindung zeigt als wesentlichsten Vorteil den freien geraden Strömungsdurchgang.
Ein weiterer Vorteil sind die zusätzlichen Schweissnähte an den Dichtstelle der Verbindungsteile.
Sinngemäss können mit der erfindungsgemässen Vorrichtung an Stelle- der runden Kunststoffrohre auch Polygonrohre, mehrkantige oder anders geformte Rohre verschweisst werden. wenn die zu heizenden Stellen durch geeignete Formgebung den jeweiligen Rohr- bzw. Verbindungsquerschnitten Angepasst werden.
Es lassen sich z. B. auch Rohre von verschiedenem Querschnitt verschweissen, wenn der Verbindungsteil je mit einem den Rohren entsprechenden Querschnitt versehen ist. Für diesen Schweissvorgang sind mehrere Vorrichtungen notwendig.
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Auch konnten die Anschläge der Vorrichtung in anderer Weise ausgeführt werden. So z. B. wäre es möglich. den Zapfen und den Büchsenhohlraum ohne Durchmesserunterschied auszuführen, wobei die An- schläge durch feste oder einstellbare Stifte oder durch eingelegte Scheiben aus hitzebeständigen und schlecht wärmeleitenden Materialien ersetzt werden. Das erfindungsgemässe Schweissverfahren könnte auch ohne Anschläge an der Vorrichtung ausgeführt werden, wobei durch gefühlsmässiges Einschieben der Kunststoffteile eine Erhitzung der Stirnfläche am Rohr oder der Stirnfläche am Verbindungsteil vermieden werden müsste. Für diesen Fall wäre es zweckmässig, Rillen, Kerben oder andere sichtbare Kennmarken oder Gucklöcher an der Vorrichtung anzubringen, womit der Ein-bzw. Überschiebeweg kontrolliert werden könnte.
Durch die Anwendung von Kennmarken zur Schiebewegkontrolle oder bei Verwendung von einstellbaren Stiftanschlägen oder solchen mit auswechselbaren Ringen von verschiedener Dicke beim Anschlag mit verschiedenen Durchmessern könnte die Schweisslänge je nach Bedarf variiert werden.
Mit der dargestellten Vorrichtung lassen sich auch Rohre ohne angedrehtem Absatz erhitzen. Dabei wird die Rohrstirnfläche dadurch verhindert, vollständig mit der Vorrichtung in Berührung zu kommen, indem nur eine schmale äussere Ringfläche am Anschlag anstösst. Eine Erhitzung der unmittelbar am Durchflussquerschnitt anschliessenden Stirnfläche findet nur teilweise statt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung einer Schweissverbindung zwischen einem Kunststoffrohr und einem Verbindungsteil aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyäthylen, Polypropylen, Polyamiden, unter Verhinderung einer Wulstbildung im Rohrinnern, wobei die zu verbindenden Kunststoffteile mit einer Heizvorrichtung auf Schweisstemperatur erhitzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende (15) des Kunststoffrohres (10) auf einem Teil seiner Länge ein Absatz (11) mit einem kleineren Durchmesser als der Durchmesser der Bohrung (5) des Verbindungsteiles (3) angedreht wird, und anschliessend dann das Kunststoffrohr (10) und der Verbindungsteil (3) in die Heizvorrichtung (1) eingeführt werden, bis die zwischen dem Absatz (11) und der Rohraussenfläche befindliche Ringfläche an einem Anschlag (13)
der Heizvorrichtung (1) anliegt und das Ende des Verbindungsteiles (3) an einem Anschlag (4) eines Zapfens (2) der Heizvorrichtung (1) anstösst, worauf nach Erreichung der Schweisstemperawr die Heizvorrichtung entfernt wird und das erhitzte Kunststoffrohr (10) in die Bohrung des Verbindungsteiles (3) eingeschoben wird, bis seine Stirnfläche (15) am Absatz (8) anliegt.