Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoff -Rohrverbindungen Das Patent betrifft ein Verfahren zur Herstellung von unlösbaren Kunststoff-Rohrverbindungen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, Rohre durch Schweissen, Kleben oder Kitten unlösbar zu verbinden. Bei vielen Rohr materialien, insbesondere bei Kunststoffen, z. B. Poly- vinylchlorid oder Polyäthylen, bereitet die Anwen dung dieser Verfahren jedoch erhebliche Schwierig keiten. Schweissungen derartiger Stoffe können z. B. nur von besonders geschulten und geübten Fachkräf ten durchgeführt werden. Kleben und Kitten ist für Kunststoffrohrleitungen noch wenig erprobt; für Druckleitungen bedeutet die Anordnung solcher Nähte jedenfalls ein Wagnis.
Weiter ist bekannt, Rohrleitungen durch Flan schen, Verschrauben und Muffen zu verbinden. Flanschverbindungen sind sperrig und in der Regel nicht ohne gleichzeitige, vorherige oder nachträgliche Schweiss-, Kleb- oder Kittarbeiten zu verlegen. Ver schrauben ist wegen des nicht zu umgehenden Ge windeschneidens umständlich und zeitraubend, ausser dem treten, stärker noch als beim Schweissen, festig keitsmindernde Kerbwirkungen auf, auch dann, wenn die Rohrenden kein Gewinde tragen, sondern in mehr oder weniger scharfkantige Klemmstücke eingespannt werden.
Muffen der üblichen Art erfordern besondere Massnahmen zur Abdichtung; meistens werden hierzu, insbesondere bei Kunststoff-Druckleitungen, Schweiss-,- Knet- oder Kittverfahren zusätzlich angewandt.
Viele, vor allem in neuerer Zeit entwickelte Werkstoffe, z. B. Polyvinylchlorid und Polyäthylen, die wegen ihrer vorzüglichen Resistenz gegen schwie rige Agenzien und wegen ihrer guten Festigkeits eigenschaften für Rohrleitungen besonders geeignet wären, kommen häufig nicht zum Einsatz, weil ein fache, zuverlässige Verfahren und Vorrichtungen zur Rohrverbindung, die ohne weiteres an jeder Montage stelle angewendet werden können, nicht zur Ver fügung stehen.
Es wird nun ein Verfahren zur Herstellung von unlösbaren Kunststoff-Rohrverbindungen vorgeschla gen, das erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass wenigstens eines der Enden einer über die Stossstelle geschobenen Hülse gegen eine vorbereitete, der Stossstelle abgekehrte Auflagefläche eines Rohr endes gerollt wird.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah rens ist gekennzeichnet durch ein zentral durchbohr- tes Widerlager für das vorgerollte Hülsenende und durch ein zentral durchbohrtes Druckstück, die beide axial geführt und gegeneinander verschiebbar ange ordnet sind.
Die in der Zeichnung dargestellten Figuren, ins besondere die Fig. 1, 5 und 6, zeigen nach dem erfin dungsgemässen Verfahren hergestellte Verbindungen in beispielsweisen Ausführungsformen.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist insbeson dere auch anwendbar auf Rohre aus thermoplasti schen Kunststoffen, wie z. B. auf solche aus Poly äthylen, insonderheit Niederdruckpolyäthylen, aus Polyurethan, aus Polyvinylchloriden, Polystyrolen, Polyacrylaten usw.
Bei der Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung erfolgt das Vorbereiten der Rohrenden bei spielsweise durch Erwärmen und Anstauchen von Bunden 1 mit Hilfe von für diesen Zweck bekannten Werkzeugen, die in einfachem Arbeitsgang ebene, zur Rohrachse im rechten Winkel gerichtete Dichtflächen 2 und Auflageflächen 3 für die Bördelung liefern. Die Erwärmungstemperatur, die hierbei anzuwenden ist, richtet sich im wesentlichen nach der Art des Kunst stoffes, aus dem die Rohrenden bestehen. Bei Poly- vinylchloriden erfolgt das Erwärmen bei Temperatu ren zwischen etwa 100 und etwa 110 C.
Bei Rohren aus Niederdruckpolyäthylen liegt die Erwärmungs temperatur bei etwa 127 C.
über die in der vorstehend beschriebenen Art vor bereiteten und sodann zusammengefügten Rohrenden wird eine Hülse 4 gesteckt und an den Enden so ein gerollt, dass die Dichtflächen der Bunde aufeinander gepresst werden. Als Hülsenmaterial können Metalle sowie auch Metallegierungen oder Edelmetalle dienen. So kommen beispielsweise Kupfer, Aluminium, Nile kel sowie die verschiedenen bekannten Stahlsorten, wie insbesondere auch Chromnickelstähle, in Be tracht. Auch Blechringe, die mit einem Nickel- oder Bleiüberzug versehen sind, sind anwendbar. Als Hül senmaterial können ferner auch Kunststoffe verwen det werden, insbesondere kommen die obengenannten hierbei in Betracht. Es ist zweckmässig, diese für das Hülsenmaterial in Betracht kommenden Werkstoffe in Form nahtloser, dünnwandiger Rohre zu verwen den.
Man erhält aber auch mit Hülsen, die eine ge lötete oder geschweisste Längsnaht aufweisen, Rohr verbindungen von ausreichender Festigkeit.
Die Anwendung des Verfahrens kann dadurch vereinfacht werden, dass das eine Hülsenende durch Anbringen einer Einrollung 5 oder eines Bordes 6 vorbehandelt wird. An der Montagestelle ist dann jeweils nur ein Hülsenende einzurollen.
Den gleichen Vorteil erzielt man dadurch, dass Hülsen verwendet werden, deren eines Ende mit einem Innenbund 7 versehen ist. In den Fig. 2, 3 und 4 sind solche Hülsenformen als Beispiele wieder gegeben.
Die nach dem beschriebenen Verfahren her gestellten Verbindungen erfordern im allgemeinen, insbesondere bei Kunststoffrohren mit ebenen Stirn flächen, keine zusätzlichen Dichtungen, vielmehr reicht der durch die Hülsenspannung auf die Stirn flächen der Bunde ausgeübte Druck zur Abdichtung vollständig aus. Sollten in anderen Fällen Dichtringe 8 bekannter Art, z. B. aus Gummi, Asbest, Pappe oder dergleichen Material, zwischen die Stirnflächen der Rohre gelegt werden, so wird dadurch die Ausübung des Verfahrens in keiner Weise erschwert.
Eine zusätzliche Abdichtung kann auch dadurch erreicht werden, dass die eng an die Bunde anliegende Hülse vor der Bördelung oder Einrollung mit dichten dem Material, z. B. Bitumen, ausgekleidet wird. Nach dem Umlegen der Hülsenenden durch Einrollen ist dann der schmale ringförmige Raum 9 zwischen Hülsen und Bunden vollständig mit Dichtmaterial ausgefüllt. Eine andere Ausführungsform des Ver fahrens besteht darin, dass in den von den Rohrenden und der Hülse gebildeten Raum dichtendes und/oder verstärkendes Material eingebracht wird. Dies ge schieht zweckmässig nach dem überstreifen der an einem Ende z. B. durch Einrollen vorbereiteten Hülse. Als gleichzeitig verstärkendes Dichtmaterial kann z. B.
Kunstharzkitt dienen. Als solche Kunstharzkitte kom men die an sich in der Technik bekannten in Be- tracht, wie z. B. Phenolformaldehydharze, Harnstoff harze, Furfurolharze und dergleichen. Es kann ausser dem auch zu diesem. Zweck Bitumen verwendet wer den.
Es kann weiterhin insbesondere bei Kunststoff leitungen die Festigkeit und Abdichtung der Rohr verbindung noch dadurch verbessert werden, dass die Borde oder Bunde durch Erhitzen der Verbindung auf zwischen etwa 180 und etwa 220 C liegende Temperaturen mindestens oberflächlich zum Fliessen oder Schmelzen gebracht werden. Das Erhitzen kann z. B. mittels offener Flamme, durch Anlegen eines Heizkörpers, bei Verwendung von Stahlhülsen durch Induktionsheizung erfolgen. In ähnlicher Weise kann durch Erhitzen der gebördelten Verbindung auf Tem peraturen zwischen etwa 180 und etwa 220 C das zwischen Hülse und Rohrteilen eingebrachte Mate rial zum Fliessen, Schmelzen, Aushärten oder Poly merisieren gebracht werden.
Vorteilhaft werden dabei die Dicht- und/oder Verstärkungsmaterialien so aus gewählt, dass die thermische Behandlung bei Tem peraturen durchgeführt werden kann, bei denen sich das Rohrmaterial noch nicht verformt, weil dadurch die volle, beim Einrollen der Hülse erzeugte Span nung und damit eine gewisse Elastizität der Verbin dung erhaltenbleibt.
Bei vielen Rohrverbindungen wird auf gleich mässiges, elastisches Aufeinanderpressen der Dicht flächen besonderer Wert gelegt. Diesem Umstand kann in einfachster Art dadurch Rechnung getragen werden, d'ass beim Einrollen des zweiten Hülsen endes in die Verbindung eingelegte, federnde Ele mente gespannt werden. Eine der auf diese Weise herzustellenden Verbindungen ist in Fig. 5 wieder gegeben. Als federnde Elemente 10 können z. B. Federringe, Scheiben- oder Tellerfedern sowie ähn liche bekannte Federungskörper benutzt werden. Häufig genügt das Einlegen einer Feder auf einer Seite der Rohrverbindung.
Anstatt durch Anstauchen oder Ansetzen eines Bundes können die Rohrenden auch in anderer Weise vorbereitet werden, z. B. dadurch, dass die Auflagen für die Einrollungen durch Aufweiten der Rohrenden geschaffen und durch Einlegen eines doppeltkoni- schen Dornes abgestützt werden. Zur Fertigstellung der Verbindung werden, wie in den beigefügten Bei spielen, die Enden einer Hülse gegen die der Stoss stelle abgekehrten Auflageflächen, hier sind dies die Aussenmäntel der Rohraufweitungen, gerollt. So ent stehen z. B.
Verbindungen nach Fig. 6; hierin be zeichnen 11 den Einlegedorn, 12 die Dichtflächen und 13 die Auflageflächen für die Einrollungen der Hülse. Bei weichen Rohrmaterialien kann die Auf lagefläche für die Einrollung durch Auflegen einer konischen Hülse 14 verstärkt werden.
Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrich tung zur Durchführung des Verfahrens; sie ist ge kennzeichnet durch ein zentral durchbohrtes Wider lager 15 für das vorgerollte Hülsenende und durch ein zentral durchbohrtes Druckstück 16, die beide axial geführt und gegeneinander verschiebbar ange ordnet sind.
Führung und Verschiebung können z. B. mittels eines Gewindes 17 erfolgen; in diesem Fall werden an der Aussenseite der Teile 15 und 16 zweckmässig Angriffsflächen für Schlüssel vorgesehen. Zur Hand habung der Vorrichtung werden die über die Rohr enden gesteckten Teile 15 und 16 gegeneinander ver dreht; dabei wird die eingelegte, an einem Ende vor gerollte Hülse am glatten Ende in die Ringnut 18 gepresst und dadurch gegen die der Stossstelle abge kehrte Stirnseite des einen Bundes gerollt. Nach Fer tigstellung der Einrollung, die das Einspannen der Bunde bewirkt, werden die Werkzeugteile abgezogen. Die Vorrichtung ist einfach, sie kann selbst von einem Nichtfachmann gehandhabt werden.
Die Vorrichtung kann in verschiedener Weise ab gewandelt und ergänzt werden; so kann ein Anschlag 19 angeordnet werden, der auf die Länge der jewei ligen Hülse einstellbar ist. Weiter kann an Stelle des Gewindes z. B. eine glatte zylindrische Führung vor gesehen werden. In diesem Fall kann das Zusammen drücken der Werkzeugteile durch Hammerschläge oder mittels eines Hebelgestänges, z. B. einer Zange, erfolgen. Schliesslich können die Werkzeugteile u. a. auch durch Pressluftgeräte oder Schliessapparate ge geneinander bewegt werden.
Bei den Vorrichtungen für die Herstellung der Verbindung sind vorteilhaft die das Rohr und die Hülse umschliessenden Teile längsgeteilt.