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Verfahren und Schutzhülse zur Herstellung eines Schweissfittings und danach hergestellter Schweissfitting
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schweissfittings aus thermoplastischem Ma- terial, z. B. Polyäthylen, eine Schutzhülse zur Durchführung dieses Verfahrens und den nach dem Verfah- ren hergestellten Schweissfitting. Zur Herstellung solcher Fittings finden Spritzgussverfahren unter Einbet- ten des Heizleiters, vorzugsweise einer bifilaren Drahtwindung, Anwendung.
Bekannt ist das Herstellen solcher Fittings im Spritzgussverfahren, wobei der Heizdraht auf den Stahl- kern einer Spritzgussform, aufgewickelt und umspritzt wird, so dass der Fitting die Heizdrähte an seiner inneren Fläche, eingebettet in die Masse des Kunststoffes, enthält. Dieses Verfahren ist nachteilig, da entweder eine sehr grosse Anzahl von Stahlkernen vorhanden sein müssen, oder aber von Fall zu Fall der
Kern der Spritzgussform von Hand bewickelt werden muss. Dadurch'wird die Form unwirtschaftlich belastet. Ein weiterer Übelstand ist der, dass beim Entfernen des fertigen Fittings aus der Form, d. h. Abziehen vom Kern eine Beschädigung der eingebetteten Heizdrahtwindungen nicht mit Sicherheit vermieden wer- den kann.
Überdies zeigen die in dieser Weise gefertigten Schweissfittings häufig eine mangelhafte Heizdrahteinbettung, wodurch beim Einschieben der zu verbindenden Rohre oder aber auch erst bei deren späteren Erwärmung Verschiebungen der Drähte gegeneinander auftreten, welche beim Vollzug der Verschweissung zu Kurzschlüssen und zu fehlerhaften Verbindungen führen.
Die Erfindung bezweckt durch ein leicht und wirtschaftlich durchzuführendes Verfahren, diese Nachteile zu vermeiden und einen kurzschlusssicheren Schweissfitting herzustellen, welcher den Verlauf der Verschweissung mit dem eingesetzten Rohr sichert und gleichmässige Verschweissunhen ergibt.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass auf den Kern der Spritzgussform eine Schutzhülse aus thermoplastischem Material, z. B. aus Polyvinylchlorid aufgesetzt wird, an deren Aussenseite ein Heizleiter, z. B. eine bifilare Drahtwindung, angeordnet ist, wonach der Fitting durch durch Umspritzen der Schutzhülse und des Heizleiters gebildet wird.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Schutzhülse zur Durchführung des Verfahrens, die vor der Verwendung in der Fittingspritzfertigung örtlich und zeitlich unabhängig von ihr hergestellt und gelagert werden kann, und-falls notwendig-auch an eine weit entfernt liegende Spritzfertigung versandt werden kann.
Der nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Schweissfitting weist an der Innenseite eine den Heizleiter abdeckende Schutzhülse z. B. aus Polyvinylchlorid oder einem andern, bei verhältnismässig niedriger Temperatur leicht verformbaren thermoplastischen Material auf. Der Schweissfitting nach der Erfindung kann also, da er durch diese Abdeckung geschützt ist, ohne Schwierigkeiten und ohne Gefahr einer mechanischen Beschädigung gelagert, verschickt und gehandhabt werden, wobei das Heizelement auch gegen mechanische und chemische Einflüsse, z. B. der Atmosphäre, geschützt ist und an Ort und Stelle leicht, auch von ungelernten Arbeitern, in den gebrauchsfertigen Zustand gebracht werden kann.
Der Fitting gemäss der Erfindung kann aus einem beliebigen thermoplastischen Kunststoff bestehen, vorausgesetzt, dass er schweissbar ist. Als Material für den Fitting ist Polyäthylen, u. zw. HochdruckPolyäthylen wie auch Niederdruck-Polyäthylen bzw. ein Polyäthylenmischpolymerisat mit Vorteil verwendbar.
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Das Verfahren der Erfindung besteht in dem an sich bekannten Spritzen in einer mit Kern ausgerüste- ten Spritzgussform, auf den eine verhältnismässig dünnwandige Schutzhülse aus einem beim Spritzen des
Fittings sich lösbar mit diesem verbindenden thermoplastischen Kunststoff übergeschoben wird, auf die der
Heizleiter, insbesondere die bifilare Drahtwindung mit Verankerung der Drahtenden und Kontakthillsen vor dem Spritzvorgang aufgebracht ist.
Als Material für diese aufzuschiebende Hülse mit Heizleiter, die bei dem Spritzen unter Einbetten des auf ihr befindlichen z. B. aufgewickelten Heizleiters mit dem Fitting verbunden wird. die jedoch durch Anwendung von Wärme vom Fitting und dem in den Fitting eingebetteten Heizleiter gelöstwerdel1 kann, eignen sich insbesondere thermoplastische Kunststoffe mit verhältnismässig niedrigem Erweichung- punkt, z. B. Polyvinylchlorid.
Wenn dafür gesorgt wird, dass beim Spritzen keine feste, später nicht mehr lösbare Verbindung der
Hülse mit dem Fitting eintritt, so kann unter Umständen der thermoplastische Kunststoff der Hülse der gleiche sein, wie der des Fittings. Dies ist dann möglich, wenn der Spritzvorgang so geleitet wird, dass die Wärme des eingespritzten Materials nicht zum Schmelzen bzw. zur Erweichung und Verschiebung des
Hülsenmaterials mit dem eingespritzten Material hinreicht.
Bevorzugt ist jedoch die Verwendung eines von dem Fittingmaterial verschiedenen thermoplastischen
Materials für die auf den Kern geschobene Hülse, wobei vorzugsweise ein verhältnismässig rasch bei verhältnismässig niedriger Temperatur erweichendes thermoplastisches Material verwendet wird.
Bei Polyäthylen als Material des Fittings eignet sich Polyvinylchlorid, insbesondere Hartpolyvinylchlorid, als Material für die Hülse. Die Wandstärke der Hülse, die bei dem Spritzvorgang mit dem Fitting verbunden wird, und von ihm durch Erwärmen gelöst wird, ist je nach dem gewählten Kunststoff verschieden, wobei Voraussetzung ist, dass die Hülse bei gewöhnlicher Temperatur eine genügende Festigkeit besitzen muss, um der strammen Aufwicklung des Heizdrahtes standzuhalten und anderseits bei Erwärmung (nach Spritzen des Fittings und Einbetten des Heizleiters z. B. am Ort der Verwendung des Schweissfittings) genügend leicht verformbar werden muss, um deformiert und von dem Fitting ab-und aus ihm herausgezogen werden zu können.
Bei Fittings mit einer lichten Weite von etwa 5cm und Verwendung von Polyvinylchlorid, z. B. Hartpolyvinylchlorid alsHülsenmaierial, sind Wandstärken der Hülse von 2 mm, l, 5 mm und auch 1 mm geeignet, da diese Hülsen bei gewöhnlicher Temperatur hinreichende Festigkeit und beim Erwärmen auf z. B. 80 C hinreichende Verformbarkeit besitzen, um deformiert und entfernt zu werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die auf den Kern zu schiebende Hulse aus thermoplastischem Material mit Schraubenwindungen versehen, die das Aufwinden, insbesondere das bifilare Aufwinden, erleichtern, eine Berührung der Drahtwindungen miteinander verhindern und ferner beim Spritzen gegen ein Verschieben der Drahtwindungen sichern und eine vorzügliche Einbettung gewährleisten. Auf der Schutzhülse gemäss der Erfindung sind die in den Fitting eingebetteten Kontakthülsen aufgebracht und die Drahtendschleife festgelegt. Beides ist insbesondere bei Hartpolyvinylchlorid möglich durch Einführen von Befestigungsorganen, z.
B. Stiften, in die Wand der Hülse, wobei diese Stifte an den Kontakthülsen vorgesehen sind und das Halten der Endschleife durch ein angesetztes Haltestück, z. B. ein federndes Drahtstück, das in die Hülsenstirnfläche eingebettet ist, bewerkstelligt wird.
Die Schutzhülse wird beim Spritzen mit dem Fitting derart vereinigt, dass bei gewöhnlicherTemperatur eine verhältnismässig feste Verbindung entsteht, während beim Erwärmen der Hülse ein Deformieren, Lösen und Herausziehen aus dem Fitting ohne weiteres, z. B. nach mechanischem Lösen einer Randringfläche, möglich ist.
Das Erzeugnis dieses Verfahrens ist ein Schweissfitting mit einer inneren Schutzhülse, da die auf den Kern der Spritzgussform aufgesetzte Hülse mit dem Schweissfitting verbunden bleibt.
Ein derartiger Schweissfitting, dessen eingebetteter Heizleiter und dessen Verschweissungsfläche gegen mechanische und chemische Einflüsse geschützt sind, hat gegenüber bekannten Fittings erhebliche Vorteile, da Lagerung, Transport und Handhabung ohne die Gefahr von Schädigungen ermöglicht wird.
Die Entfernung der Schutzhülse durch Erwärmen, Deformieren und Herausziehen ist leicht und auch ungelernten Arbeitern, z. B. am Ort der Verwendung, möglich. Durch Erwärmen wird die Hülse weich und kann in diesem Zustand leicht von dem Fitting gelöst und aus ihm herausgezogen werden, ohne dass das Material des Schweissfittings selbst wesentlich erhitzt wird oder gar schmilzt.
Die Art der Erwärmung dieser Schutzhülse des Fittings gemäss der Erfindung ist beliebig. Sie könnte auch geschehen unter Verwendung des Heizleiters des Fittings. Hiebei könnten aber Schädigungen des Fittings eintreten, so dass. nach einer bevorzugten Ausführungsform die Erhitzung der Schutzhülse des Fittings gemäss der Erfindung von innen her geschieht, insbesondere durch Einführen eines die Innenflächen
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der Hülse berührenden Heizkörpers, vorzugsweise eines elektrischen Heizkörpers von kreisrundem Quer- schnitt.
Beim Einschieben eines solchen Heizkörpers, z. B. eines elektrisch geheizten Kolbens von kreisrun- dem Querschnitt, in die Hülse wird diese nach Anlegen eines Stromes an den Heizkörper innerhalb kur- zer Zeit plastisch, z. B. innerhalb von 60 sec, wonach der Heizkörper aus der Hülse bzw. dem Fitting herausgezogen wird. Nach Lockern der Randringfläche der Hülse, z.
B. mittels irgendeines Werkzeuges, wie eines Schraubenziehers (eine Schädigung der Drahtwindungen an dieser Randringfläche ist nicht zu be- fürchten, da die Drahtwindungen bei dem Fitting gemäss der Erfindung üblicherweise nicht bis zum Rand des Fittings reichen), kann die Hülse mit einer Zange erfasst, nach dem Zentrum zu eingebogen, dadurch von dem Fitting gelöst und herausgezogen werden, ohne dass eine Schädigung des Fittings oder des darin eingebetteten Heizleiters erfolgt, da die Verbindung zwischen Schutzhülse und Fitting ierhältnismässig lose ist und die Hülse infolge des für sie verwendeten Materials derart plastisch ist, dass eine Schädigung des Fittings durch das im warmen Zustand weiche Hüllenmaterial nicht erfolgen kann.
Geschieht dieses Lösen der Schutzhülle von dem Fitting gemäss der Erfindung an der Stelle der Verwendung, so ist ein vorangegangener schädigender Einfluss auf die Verschweissungsflächen und auf den eingebetteten Draht nicht zu befürchten und das Schweissen geht leicht und sicher vonstatten.
Die Zeichnungen zeigen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Fig. 1 zeigt die Schutzhülse mitDrahtwicklung in Ansicht mit Teilansichten X und Q. Fig. 2 zeigt in teilweisem Schnitt den Schweissfitting mit der Schutzhülse. Fig. 3 zeigt in Ansicht den einzuführenden Heizkolben. Fig. 4 zeigt in Ansicht die erwärmte und deformierte Hülse kurz vor dem Lösen und Herausziehen, während Fig. 5 den fertigen Fitting im Schnitt darstellt.
Die Schutzhülse 1 (deren innerer Durchmesser dem äusseren Durchmesser des Kerns der Spritzgussform für den Fitting entspricht) weist auf ihrer Oberfläche eine eingeschnittene Schraubenwindung 2 auf, in die der Draht 3 eingelegt ist, der an der Endschleife 4 gehalten wird durch ein Haltestück 5, z. B. aus Stahldraht, das mit der Hülse 1 verbunden ist, durch Einführen des Endes 6 dieses Haltestückes in eine Bohrung 7 in der (Stirn-) Fläche der Hülse. Auf der andern Seite der Hulsenfläche sind die Kontakthülsen 8 und 9 mit ihren Befestigungsstiften in die Hülsenfläche eingelassen.
Der Heizkolben 10 ist mit elektrischen Heizelementen 11 ausgerüstet. Er erwärmt rasch die Schutzhülse, deren Rand dann gelockert und von einer Zange bei 12 ergriffen und, wie in Fig. 4 gezeigt, deformiert, u. zw. nach innen eingebogen wird, so dass die Schutzhülse leicht herausgezogen werden kann zur Schaffung des fertigen Fittings (Fig. 5) mit an der Innenfläche liegenden Drahtwindungen 14.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines Schweissfittings aus thermoplastischem Material, z. B. Polyäthylen, nach dem Spritzgussverfahren unter Einbetten des Heizleiters, vorzugsweise einer bifilaren Drahtwin- dung, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Kern de, Spritzgussform eine Schutzhülse aus thermoplastschem Material, z. B. aus Polyvinylchlorid aufgesetzt wird, an deren Aussenseite ein Heizleiter, z. B. eine bifilare Drahtwindung, angeordnet ist, wonach der Fitting durch Umspritzen der Schutzhülse und des Heizleiters gebildet wird.
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Method and protective sleeve for the production of a welded fitting and a welded fitting manufactured afterwards
The invention relates to a method for producing a welding fitting from thermoplastic material, e.g. B. polyethylene, a protective sleeve for carrying out this process and the welding fitting produced according to the process. Injection molding processes with embedding the heating conductor, preferably a bifilar wire winding, are used to produce such fittings.
It is known to manufacture such fittings by injection molding, the heating wire being wound onto the steel core of an injection mold and overmoulded so that the fitting contains the heating wires on its inner surface, embedded in the mass of the plastic. This method is disadvantageous because either a very large number of steel cores must be present, or from case to case the
The core of the injection mold must be wrapped by hand. As a result, the mold is uneconomically burdened. Another drawback is that when the finished fitting is removed from the mold, i. H. Removing the core from damage to the embedded heating wire turns cannot be avoided with certainty.
In addition, the welded fittings manufactured in this way often show inadequate heating wire embedding, which means that when the pipes to be connected are pushed in or only when they are later heated, the wires move against each other, which leads to short circuits and faulty connections when the weld is carried out.
The aim of the invention is to avoid these disadvantages by means of an easy and economical method to carry out and to produce a short-circuit-proof welding fitting which secures the course of the welding with the inserted pipe and results in uniform welds.
The inventive method is characterized in that on the core of the injection mold a protective sleeve made of thermoplastic material, for. B. made of polyvinyl chloride is placed on the outside of a heating conductor, z. B. a bifilar wire winding is arranged, after which the fitting is formed by overmolding the protective sleeve and the heating conductor.
The invention also relates to a protective sleeve for carrying out the method, which can be manufactured and stored independently of location and time prior to use in injection molding production, and - if necessary - can also be sent to an injection molding production facility located far away.
The welding fitting produced by the method of the invention has on the inside a protective sleeve covering the heating conductor, for. B. made of polyvinyl chloride or another, easily deformable thermoplastic material at a relatively low temperature. The welding fitting according to the invention can therefore, since it is protected by this cover, be stored, shipped and handled without difficulty and without the risk of mechanical damage, the heating element also protecting against mechanical and chemical influences, e.g. B. the atmosphere, is protected and can easily be brought into the ready-to-use condition on the spot, even by unskilled workers.
The fitting according to the invention can consist of any desired thermoplastic material, provided that it is weldable. The material used for the fitting is polyethylene, u. between high-pressure polyethylene as well as low-pressure polyethylene or a polyethylene copolymer can be used with advantage.
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The method of the invention consists in spraying, known per se, in an injection mold equipped with a core, onto which a relatively thin-walled protective sleeve is made from a during spraying
Fittings is releasably pushed over with this connecting thermoplastic onto which the
Heating conductor, in particular the bifilar wire winding with anchoring of the wire ends and contact sleeves, is applied before the injection process.
As a material for this push-on sleeve with a heating conductor, which during the spraying while embedding the z. B. wound heating conductor is connected to the fitting. which, however, can be detached from the fitting and the heating conductor embedded in the fitting by applying heat, thermoplastic plastics with a relatively low softening point are particularly suitable, e.g. B. polyvinyl chloride.
If care is taken to ensure that there is no fixed connection of the
If the sleeve with the fitting enters, the thermoplastic plastic of the sleeve may be the same as that of the fitting. This is possible if the injection process is conducted in such a way that the heat of the injected material does not melt or soften and displace the
Sleeve material with the injected material is sufficient.
However, the use of a thermoplastic other than the fitting material is preferred
Material for the sleeve pushed onto the core, preferably using a thermoplastic material which softens relatively quickly at a relatively low temperature.
In the case of polyethylene as the material of the fitting, polyvinyl chloride, in particular hard polyvinyl chloride, is suitable as the material for the sleeve. The wall thickness of the sleeve, which is connected to the fitting during the injection molding process and is detached from it by heating, differs depending on the selected plastic, with the prerequisite that the sleeve must have sufficient strength at normal temperature to be tight To withstand winding of the heating wire and, on the other hand, to be deformable enough when heated (after injection molding of the fitting and embedding of the heating conductor, e.g. at the place of use of the welding fitting) to be able to be deformed and pulled off and out of the fitting.
In the case of fittings with a clear width of about 5 cm and the use of polyvinyl chloride, e.g. B. hard polyvinyl chloride alsHülsenmaierial, wall thicknesses of the sleeve of 2 mm, 1.5 mm and also 1 mm are suitable, since these sleeves have sufficient strength at normal temperature and when heated to e.g. B. 80 C have sufficient deformability to be deformed and removed.
According to a preferred embodiment of the invention, the sleeve made of thermoplastic material to be pushed onto the core is provided with screw windings which facilitate winding, in particular bifilar winding, prevent the wire windings from touching one another and also secure against displacement of the wire windings during injection and a ensure excellent embedding. The contact sleeves embedded in the fitting are applied to the protective sleeve according to the invention and the wire end loop is fixed. Both are possible, especially with hard polyvinyl chloride, by inserting fastening elements, e.g.
B. pins, in the wall of the sleeve, these pins are provided on the contact sleeves and the holding of the end loop by an attached holding piece, for. B. a resilient piece of wire, which is embedded in the sleeve end face, is accomplished.
During the injection molding process, the protective sleeve is combined with the fitting in such a way that a relatively firm connection is created at normal temperature, while when the sleeve is heated it is easily deformed, loosened and pulled out of the fitting, e.g. B. after mechanical loosening of an edge ring surface is possible.
The product of this process is a welding fitting with an inner protective sleeve, as the sleeve placed on the core of the injection mold remains connected to the welding fitting.
Such a welding fitting, the embedded heating conductor and the welding surface of which are protected against mechanical and chemical influences, has considerable advantages over known fittings, since storage, transport and handling are made possible without the risk of damage.
The removal of the protective sleeve by heating, deforming and pulling out is easy and even unskilled workers, e.g. B. at the place of use, possible. The sleeve becomes soft when heated and in this state it can easily be detached from the fitting and pulled out of it without the material of the welding fitting itself being significantly heated or even melting.
The type of heating of this protective sleeve of the fitting according to the invention is arbitrary. It could also be done using the fitting's heating conductor. In this case, however, damage to the fitting could occur so that, according to a preferred embodiment, the protective sleeve of the fitting according to the invention is heated from the inside, in particular by inserting one of the inner surfaces
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the heating element touching the sleeve, preferably an electric heating element with a circular cross-section.
When inserting such a radiator, for. B. an electrically heated piston with a circular cross-section, in the sleeve this becomes plastic within a short time after applying a current to the radiator, z. B. within 60 seconds, after which the radiator is pulled out of the sleeve or the fitting. After loosening the peripheral surface of the sleeve, e.g.
B. using any tool, such as a screwdriver (damage to the wire windings on this edge ring surface is not to be feared, since the wire windings in the fitting according to the invention usually do not reach the edge of the fitting), the sleeve can be grasped with pliers , bent towards the center, thereby detached from the fitting and pulled out without damaging the fitting or the heating conductor embedded therein, since the connection between the protective sleeve and the fitting is relatively loose and the sleeve is so plastic due to the material used for it is that the fitting cannot be damaged by the shell material, which is soft when warm.
If this detachment of the protective sheath from the fitting according to the invention takes place at the point of use, a previous damaging influence on the welded surfaces and on the embedded wire is not to be feared and the welding is easy and safe.
The drawings show preferred embodiments of the invention. Fig. 1 shows the protective sleeve with wire winding in a view with partial views X and Q. Fig. 2 shows the welding fitting with the protective sleeve in partial section. Fig. 3 shows a view of the heating piston to be introduced. FIG. 4 shows a view of the heated and deformed sleeve shortly before loosening and pulling out, while FIG. 5 shows the finished fitting in section.
The protective sleeve 1 (whose inner diameter corresponds to the outer diameter of the core of the injection mold for the fitting) has an incised screw thread 2 on its surface, into which the wire 3 is inserted, which is held on the end loop 4 by a holding piece 5, e.g. . B. of steel wire which is connected to the sleeve 1, by inserting the end 6 of this holding piece into a bore 7 in the (end) surface of the sleeve. On the other side of the sleeve surface, the contact sleeves 8 and 9 with their fastening pins are let into the sleeve surface.
The heating piston 10 is equipped with electrical heating elements 11. It quickly heats the protective sleeve, the edge of which is then loosened and gripped by pliers at 12 and, as shown in FIG. 4, deformed, u. is bent inwards so that the protective sleeve can be easily pulled out to create the finished fitting (FIG. 5) with wire windings 14 lying on the inner surface.
PATENT CLAIMS:
1. A method for producing a welding fitting made of thermoplastic material, e.g. B. polyethylene, according to the injection molding process with embedding of the heating conductor, preferably a bifilar wire winding, characterized in that a protective sleeve made of thermoplastic material, z. B. made of polyvinyl chloride is placed on the outside of a heating conductor, z. B. a bifilar wire winding is arranged, after which the fitting is formed by overmolding the protective sleeve and the heating conductor.