CH626560A5 - - Google Patents

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CH626560A5
CH626560A5 CH219178A CH219178A CH626560A5 CH 626560 A5 CH626560 A5 CH 626560A5 CH 219178 A CH219178 A CH 219178A CH 219178 A CH219178 A CH 219178A CH 626560 A5 CH626560 A5 CH 626560A5
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CH
Switzerland
Prior art keywords
mandrel
plastic
expansion
widening
funnel
Prior art date
Application number
CH219178A
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English (en)
Inventor
Juergen Graafmann
Original Assignee
Wavin Bv
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Publication date
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden von Kunststoffrohren durch Schweissen, bei dem ein erstes Kunststoffrohrteil über die Plastifizierungstemperatur hinaus erwärmt und mit einem ebenfalls über die Plastifizierungstemperatur hinaus erhitzten zweiten Kunststoffrohrteil durch Zusammenschieben zusammengefügt wird.
Ein derartiges Verfahren zum Verbinden von Polyäthylenrohren oder Polypropylenrohren durch überlappendes Ver-schweissen ist bekannt. Bei diesem Verfahren geht man von einem ersten Kunststoffrohrteil, das mit einer muffen- oder trichterförmigen Aufweitung versehen ist, aus, um in die muf-fen- oder trichterförmige Aufweitung ein zweites Kunststoffrohrteil einzusetzen und das Ganze aufgrund der Plastizität des Kunststoffs zusammenzuschweissen. Für das Zusam-menschweissen werden erst die innere Oberfläche der muffen-oder trichterförmigen Aufweitung und die Aussenseite des zweiten Kunststoffrohrteils bis zum Erreichen eines pastenartigen, flüssigen Zustands erhitzt.
Ein derartiges Verfahren hat den grossen Nachteil, dass man das erste Kunststoffrohrteil vorher mit einer Aufweitung versehen muss, was sehr kostenaufwendig ist, während grosse Teile solcher Rohre dann nicht verwandt werden können,
wenn ein solches Kunststoffrohr gekürzt werden muss. Überdies ist dieses Verfahren wenig geeignet für dünnwandige Rohre.
In der Praxis besteht deshalb grosses Interesse für ein Verfahren zum überlappenden Verbinden von Kunststoffrohren durch Schweissen, das man an Ort und Stelle unter Verzicht auf erste Kunststoffrohrteile, die fabrikmässig mit einer Aufweitung versehen wurden, durchführen kann.
Die Erfindung bezweckt nun ein Verfahren, bei dem diese Nachteile nicht mehr auftreten und bei dem die erwünschte Aufweitung an der Installationsstelle angebracht wird.
Dieses wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass zumindest das erste Kunststoffrohrteil während des Erwärmens mit einer Aufweitung versehen wird.
In dieser Weise ist es möglich, an Ort und Stelle am Ende eines Polypropylen- oder Polyäthylen-Kunststoffrohrteils eine erwünschte Aufweitung anzubringen, wodurch man bequem das zweite Kunststoffrohrteil zentrieren und mit dem ersten Kunststoffrohrteil ohne Bildung unerwünschter Erhöhungen, welche zu Verengungen an den Schweissstellen führen können, zusammenschweissen kann. Überdies behält man bei einem solchen Verfahren einen runden Querschnitt der Rohre statt der häufig vorkommenden ovalen Form der durch Stauch-schweissen erhaltenen Schweissverbindungen.
Zweckmässig besteht die Aufweitung in einer trichter- oder kelchförmigen Aufweitung, wodurch man das zweite Kunststoffrohrteil gut in bezug auf das erste Rohrteil während des Verschweissens zentrieren kann.
Es ist empfehlenswert, dass der erste an das Rohr anschliessende Teil der Aufweitung an der Innenseite auf eine niedrigere Temperatur erwärmt wird als das daran anschliessende erweiterte Endteil der Aufweitung.
Auf diese Weise kann man das in die Aufweitung einzusetzende zweite Kunststoffrohrteil gut zentrieren, da der weiter nach innen gelegene Teil der Aufweitung weniger plastisch ist als der Endteil der Aufweitung, der zusammen mit dem zweiten Kunststoffrohrteil die Schweissstelle bildet.
Insbesondere hat es sich herausgestellt, dass es empfehlenswert ist, eine trichterförmige Aufweitung zu formen, die
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einen Kegelwinkel von weniger als 60° und vorzugsweise weniger als 40°, zweckmässig ungefähr 20 °, besitzt.
Es hat sich herausgestellt, dass sich die geformte trichterförmige Aufweitung bei Kegelwinkeln von mehr als 60 ° umwirft, wodurch keine einwandfreie Verbindung mehr zwischen dem ersten und dem zweiten Kunststoffrohrteil zustande gebracht werden kann. Vorzugsweise wird der zweite Rohrteil bei der Verschweissung mit einer an die Form der ersten Aufweitung angepassten Endeinschnürung versehen, vorzugsweise einer trichterförmigen Verjüngung.
Zur Ausbildung der gewünschten Aufweitung drückt man zweckmässig das erste Kunststoffrohrteil auf eine kegelstumpf-förmige Dornoberfläche, die mit in Längsrichtung verlaufenden Rillen versehen ist.
Um verschiedene Temperaturen zwischen dem ersten, an das Rohr anschliessenden erweiterten Teil und dem am Ende gelegenen erweiterten Teil zu erzielen, wird mit besonderem Vorteil eine Isolation zwischen den Heizungsoberflächen angeordnet, die diese beiden Teile bis zur gewünschten Temperatur erwärmen.
Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zum Verbinden von Kunststoffrohren durch Schweissen, die aus einer Platte mit erwärmbarem Dorn besteht, auf welchen ein Kunststoffrohrteil geschoben werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn ein Erweiterungsdorn ist. Vorzugsweise ist der Dorn kegelstumpfförmig ausgebildet mit dem kleinsten Aussendurchmesser am freien Ende.
Zweckmässig ist die Platte mit mehreren Ringnasen verschiedener Durchmesser versehen, wobei die Aussenseite eines Ringes, gesehen vom Zentrum der Platte, kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
Die kegelstumpfförmigen Oberflächen können zweckmässig mit in Längsrichtung verlaufenden Rillen versehen sein zur Verbesserung der zu formenden Schweissverbindungen.
In einer sehr vorteilhaften Ausbildung umfasst die Vorrichtung eine Platte, die an der einen Seite und an der anderen Seite Ringnasen trägt, welche kegelstumpfförmig ausgebildet sind, wobei der kleinste Durchmesser einer Ringnase an ihrem freien Ende dem kleinsten Durchmesser eines gegenüberliegenden Ringnase an deren innerem Ende gleich ist.
In einer sehr zweckmässigen Ausbildung ist eine Isolationsschicht zwischen dem am weitesten aussen gelegenen Teil der ringförmigen Oberfläche und dem innen gelegenen Teil der ringförmigen Oberfläche angeordnet, wodurch man zweckmässig dem Ende der Aufweitung eine höhere Temperatur geben kann als dem darauffolgenden Teil, der an das Rohr anschliesst.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung veranschaulicht sind. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schnittbildliche Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäss der Erfindung,
Fig. 2 eine schnittbildliche Darstellung einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 3 eine Darstellung eines Details bei III in Fig. 2 und
Fig. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeils IV in Fig. 2.
In Fig. 1 ist eine Aluminiumplatte 1 abgebildet, welche an einer Seite eine konische Aussparung 2 trägt, deren Wand 3 mittels z.B. Widerstandsdrähten 4 bis zu einer Temperatur von 225 °C für Polypropylen erhitzt werden kann. Ein Temperaturbereich, in dem man sehr gut arbeiten kann, liegt zwischen 200 und 250 °C.
In die konische Aussparung 2 bringt man ein zweites Kunststoffrohrteil 5 ein, dessen Aussenseite 6 einen plastisch flüssigen Zustand annimmt, wodurch die Möglichkeit besteht,
beim Zusammenbringen dieser Oberfläche mit einer anderen Kunststoffoberfläche eine Schweissverbindung herzustellen.
Anderseits trägt die Platte 1 einen Aufweitdorn 8 mit einer Kegelstumpffläche 9, deren Ende 10 den kleinsten Durchmesser besitzt. In einer anderen Gestaltung kann der Aufweitdorn auch eine muffenförmige Aufweitung erzeugen.
Auf den erwärmten Dorn 8 kann ein erstes Kunststoffrohrteil 11 geschoben werden, dessen Ende entsprechend der Form des Doms 8 beim Aufwärmen eine Aufweitung 12 erfährt.
Um zu verhindern, dass das Teil 11 über den Bereich der Aufweitung 12 hinaus erwärmt wird, ist eine Isolationsschicht 16, z.B. aus Pertinax, angeordnet auf dem Kegelstumpf-Dorn 8. Der Dorn 8 kann ebenfalls mit Hilfe von (nicht abgebildeten) Widerstandsdrähten erhitzt werden.
Der Winkel zwischen der Innenseite 9 der trichterförmigen Aufweitung 12 und der Verlängerung der Innenwand 13 des Kunststoffrohrs 11 beträgt maximal 30° und vorzugsweise höchstens 20°, Zweckmässig ist dieser Winkel nicht weniger als etwa 7°.
Nachdem die Oberflächen 6 und 9 beide eine Temperatur von ungefähr 200 bis 250 °C erreicht haben (bei Verwendung von Polypropylen) kann das zweite Rohrteil 5 in die trichterförmige Aufweitung 12 gedrückt werden, wobei eine gute Schweissverbindung ohne weiteres zustande kommt.
Um eine möglichst gute Verbindung zu erhalten, ist es empfehlenswert, das Ende 12a der Aufweitung auf eine höhere Temperatur, nämlich Schweisstemperatur, zu erhitzen, während der zum Rohr 11 anschliessende Teil 12b nur aufgewärmt wird und nicht bis auf Schweisstemperatur gebracht wird. Der Teil 12b wird deshalb an der Innenseite nur z.B. bis zu einer Temperatur von 100 bis 110 °C erwärmt. Um dieses Ziel zu erreichen, ist eine zweite Isolation 15 vorgesehen, die den Teil 8a des Dorns 8 isoliert, so dass beide Teile verschiedene Temperaturen annehmen können. Die Kontrolle des Heizelements kann durch Regler bzw. Thermostifte erfolgen.
Ein geeignetes Isoliermaterial zu diesem Zweck ist Klinge-
rit.
In Fig. 2 ist eine andere bevorzugte Ausbildung einer Vorrichtung zum Zusammenschweissen von Kunststoffrohren dargestellt, bei der eine Platte 1 mit mehreren sich nach aussen verjüngenden ersten Ringnasen 17,18,19, 20 versehen ist, mit Innenwänden 17a, 18a, 19a und 20a, welche sich in Richtung der anderen Seite der Platte 1 verjüngen, während an der anderen Seite der Platte zweite Ringnasen 21, 22, 23 und 24 mit sich konisch nach aussen erweiternden Aussenwänden 21a bis 24a vorhanden sind. Diese abgestumpft konischen Oberflächen dienen der Ausformung trichterförmiger Aufweitungen an Rohren sehr verschiedener Durchmesser. Der kleinste Innendurchmesser der Oberfläche 17a an seinem inneren Ende ist gleich dem kleinsten Aussen-Durchmesser am äusseren Ende der Fläche 21a der Ringnase 21. Dasselbe gilt auch für die Oberflächen 22a und 18a sowie die Oberflächen 23a und 19a. Die zu verbindenden Rohrteile 11, 3 mit trichterförmiger Aufweitung 12 und Verjüngung 3 a werden miteinander durch Einschieben der Verjüngung 3a in die Aufweitung 12 verbunden.
Mit Vorteil können die Flächen 21a, 22a, 23a sowie Flächen 17a, 18a und 19a mit in Längsrichtung verlaufenden Längsrillen 26 versehen sein (s. Fig. 4).
Der Dorn 21 ist mittels Isoliermaterial 15 (in Fig. 2 nicht-dargestellt) in zwei Teile 21b und 21c geteilt, um z.B. Teilen der Oberfläche 21a verschiedene Temperaturen zu geben (s. Fig. 3).
Die verwendeten Ausgangskunststoffrohren sind dünnwandige normale Kunststoffrohre d. h. runde Kunststoffrohre aus z.B. Polyäthylen oder Polypropylen. Mit dünnwandig wird gemeint eine Wandstärke von 1—3 mm.
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Claims (15)

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1. Verfahren zum Verbinden von Kunststoffrohren durch Schweissen, bei dem ein erstes Kunststoffrohrteil über die Plastifizierungstemperatur hinaus erwärmt und mit einem ebenfalls über die Plastifizierungstemperatur hinaus erhitzten zweiten Kunststoffrohrteil durch Zusammenschieben zusammengefügt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das erste Kunststoffrohrteil (11) während des Erwärmens mit einer Aufweitung (12) versehen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufweitung (12) trichterförmig ist.
2
PATENTANSPRÜCHE
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste an das Rohr anschliessende Teil (12a) der Aufweitung an der Innenseite auf eine niedrigere Temperatur als das daran anschliessende Ende (12a) der Aufweitung aufgeheizt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die trichterförmige Auf Weitung (12) einen Kegelwinkel von weniger als 60°, vorzugsweise weniger als 49°, besitzt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die trichterförmige Aufweitung (12) einen Kegelwinkel von ungefähr 20° besitzt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kunststoffrohrteil (11) auf eine Kegelstumpffläche (9, 21a, 22a, 23a, 24a) gedrückt wird, die mit in Längsrichtung verlaufenden Rillen (26) versehen ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kugelstumpf verwendet wird, der eine Isolation (15) zwischen den Erwärmungsoberflächen, die den ersten an das Rohr (11) anschliessenden aufzuweitenden Teil (12b) und den am Ende des Rohres gelegenen, aufzuweitenden Teil (12a) erwärmen, aufweist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rohrteil (3) mit einer an die Innenform der Aufweitung (12) angepassten Aussenform, vorzugsweise einer sich zum Ende verjüngenden Aussenform (3a), bei der Erhitzung versehen wird, derart, dass die zwei Rohrenden (12, 3a) ineinandergeschoben werden können.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Platte (1) mit mindestens einem erwärmbaren Dorn (8), auf den ein Kunststoffrohr geschoben werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (8) ein Aufweitungsdorn ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (8) kegelstumpfförmig ausgebildet ist und dass der kleinste Aussendurchmesser des Dorns sich am freien Ende befindet.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (1) auf einer Seite mit mehreren, je einen Aufweitungsdorn bildenden Ringnasen verschiedener Durchmesser versehen ist, wobei die Aussenseiten der Ringnasen kegelstumpfförmig ausgebildet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die kegelstumpfförmigen Oberflächen in Längsrichtung verlaufende Rillen (26) tragen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (1) auf der anderen Seite zweite Ringnasen (21, 22, 23, 24) mit sich konisch nach aussen aufweitenden Kegelstumpfflächen (21a, 22a, 23a, 24a) trägt, wobei jeweils ein kleinster Innendurchmesser der Kegelfläche (17a usw.) einer zweiten Ringnase an deren Innenende dem kleinsten Aussendurchmesser der Kegelfläche (21a usw.) der gegenüberliegenden ersten Ringnase an deren äusserem Ende gleich ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Isolierschicht zwischen dem aussenliegenden Teil der Kegelstumpffläche und dem innenliegenden Teil der Kegelstumpffläche angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit Heizorganen versehen ist.
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