CH645449A5 - Elektrisch schweissbare muffe zum verbinden von leitungselementen. - Google Patents

Elektrisch schweissbare muffe zum verbinden von leitungselementen. Download PDF

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CH645449A5
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heating wire
welding
resistance heating
sleeve body
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CH170680A
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Heinz Nyffeler
Guido Banholzer
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Von Roll Ag
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Description

Die Erfindung betrifft eine elektrisch schweissbare Muffe 30 heizdrahts eine erhebliche Rolle, da dessen Gesamtlänge be-mit einem Muffenkörper aus einem thermoplastischen Kunst- trächtlich, beispielsweise 10 m und mehr aufweisen kann.
stoff zum Verbinden von Leitungselementen, wobei in der Um diese Störungen zu vermeiden, sind verschiedene
Nähe der Innenwandung des Muffenkörpers ein Wider- Massnahmen bekannt. Es kann beispielsweise die Gesamt-
standsheizdraht in mit Abstand angeordneten Windungen im länge des Heizdrahts dadurch verringert werden, dass er
Material des Muffenkörpers eingebettet ist, der zur Erzeu- 35 mehrgängig beispielsweise in vier Gängen, in den Muffenkör-
gung der für das Verbinden der Leitungselemente erforder- per eingelegt wird. Dadurch wird die Gesamtdehnung des liehen Schweisswärme an eine elektrische Energiequelle an- Heizdrahts und die Gefahr von Windungsschlüssen vermin-
schliessbar ist. dert, allerdings unter Vergrösserung des schaltungstechni-
Leitungsnetze werden heute vielfach unter Verwendung sehen Aufwands.
von Leitungselementen aus thermoplastischem Kunststoff 40 Weiter ist es bekannt, einen lack- oder bandisolierten hergestellt. Unter Leitungselementen werden Rohrstücke, Heizdraht zu verwenden. Zwar wird hierdurch die Wärme-Formstücke, Steuerorgane beispielsweise Ventile, und andere ausdehnung des Heizdrahts nicht vermindert, jedoch soll die Werkstücke verstanden; es stellt sich hierbei die Aufgabe, die Isolation bei etwaigen Windungsschlüssen einen Kurzschluss Leitungselemente zusammenzubauen und an ihren Stutzen verhindern. Die Isolierung handelsüblicher Widerstandsheiztropf- und druckdicht sowie zugfest miteinander zu ver- 45 drähte ist jedoch derart dünn, dass sie für eine wirksame Verbinden. hinderung von Kurzschlüssen bei Windungsschlüssen nicht ausreicht. Zudem besteht die Gefahr, dass bei höheren Tem-
Es ist bekannt, für das Verbinden der Stutzen der Lei- peraturen des Widerstandsheizdrahts die Lackisolation ver-
tungselemente zylinderförmige Muffen mit einem hülsenför- kohlt und hierbei Lösungsmitteldämpfe abgibt. Diese frei-
migen Muffenkörper aus einem thermoplastischen Material 50 werdenden Gase führen zu Lunkerbildungen in der Schweiss-zu verwenden, die zusammen mit den Stutzen der Leitungsele- zone. Beim bandisolierten Widerstandsheizdraht dagegen mente teilweise auch geschmolzen und miteinander ver- werden gewöhnlich keine Gase frei.
schweisst werden. Der Muffenkörper kann hierbei ein Teil ei- Weiter ist es bekannt, zur Vermeidung der genannten Stö-nes Leitungselementes oder ein separater Teil sein. Zum teil- rangen, insbesondere bei grossen Muffen, einen Widerstandsweisen Schmelzen und Schweissen der benachbarten Flächen 55 heizdraht mit möglichst kleinem Wärmeausdehnungskoeffi-der zu verbindenden Teile wird im Bereich der Innenwand des zienten zu verwenden. Da die Erwärmung des Widerstands-Muffenkörpers ein elektrischer Widerstandsheizdraht in mit heizdrahts wesentlich schneller als das Aufweichen und damit Abstand angeordneten Windungen eingebettet. Durch die das Schrumpfen des Ofenkörpers erfolgt, können dadurch die Zufuhr elektrischer Energie in diesen Draht wird eine do- genannten Störungen vermieden werden, denn mit Beginn des sierte, zum Verbinden des Muffenkörpers und der Stutzen 60 Schrumpfens ist genügend Material des Muffenkörpers aufausreichende Wärmemenge erzeugt. Zur Dosierung dieser ' geweicht, so dass bei der einsetzenden Schrumpfung der Wi-Wärmemenge werden Schweissgeräte verwendet, von denen derstandsheizdraht nicht verformt wird. Mit dieser bekannten verschiedene Ausführangsformen bekannt sind, die bei Rege- Ausführungsform werden zwar auch bei grossen Schweiss-lung auf konstante Spannung oder konstanten Strom eine be- muffen einwandfreie Schweissungen erzielt jedoch ist der Wi-stimmte Schweisszeit einhalten. Es sind auch Geräte mit einer 65 derstandsheizdraht mit geringem Wärmeausdehnungskoeffi-Temperaturmessstelle an der Muffe selbst bekannt sowie ein- zienten verhältnismässig teuer.
fächere Geräte, die nur die Schweisszeit begrenzen. Weiter Es ist weiter bekannt (CH-PS 534 045), für flächige sind auch Geräte bekannt bei denen für die Regelung der Schweissverbindungen einen Widerstandsheizdraht in Form
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eines Wendeis zu verwenden. Bei flächigen Schweissverbin- Schrumpfung desselben. Hierdurch wird der vor dem düngen wird damit eine genügende Länge des Schweissdrahts Schweissen bestehende Spalt zwischen der Innenwandung 5
erreicht. Das Einbetten eines solchen Heizdrahtswendels in des Muffenkörpers 4 und der Aussenwandung 11 der Rohr-den zylinderförmigen Muffenkörper einer Muffe zum Verbin- stutzen 1,2 aufgehoben. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, brau-
den von Leitungselementen ist ohne Windungsschlüsse äus- 5 chen die Windungen des Widerstandsheizdrahts 6 nicht serst schwierig und zudem muss während des Schweissvor- gleichmässig über die gesamte Innenwandung des Muffenkör-
gangs mit weiteren Windungsschlüssen durch die Ausdeh- pers verteilt zu werden. Insbesondere kann der Windungsab-
nung des Widerstandsdrahts gerechnet werden. stand im Bereich der Stutzenenden grösser sein.
Um die insbesondere beim Schweissen grosser Rohr- Die in Fig. 2 teilweise dargestellte Muffe 3 weist im Ge-durchmesser auftretenden Schwierigkeiten zu umgehen, io gensatz zum Muffenkörper 4 der Muffe 3 nach Fig. 1 einen wurde vorgeschlagen (DE-OS 28 54 618), zwischen dem Muf- aus zwei Teilen bestgehenden Muffenkörper auf, einen Muffen-fenkörper und den Stutzen der zu verbindenden Leitungsele- innenteil 15 einerseits und einen Muffenaussenteil 16 andemente einen genügenden Spalt vorzusehen, um in diesen eine rerseits. Der Muffeninnenteil 15 weist auf seiner Aussenseite Schweisshülse sowie einen mit einem Widerstandsheizdraht einen schraubenförmig verlaufenden Steg 17 auf, zwischen bewickelten Ring einzuführen. Durch die Erzeugung von is dem der Widerstandsheizdraht 6 verlegt ist. Nach der Verle-Wärme im Heizdraht wird der eine Schrumpfreserve aufwei- gung desselben wird der Muffenaussenteil 16 auf den Muffen-sende Ring verformt, derart, dass die Schweisshülse an die zu innenteil 15 aufgespritzt, wodurch ein kompakter Muffenkör-verwindenden Flächen der Muffe und des Stutzens gepresst, per entsteht.
aufgeweicht und verschweisst wird. Diese Verbindung ist je- Um die eingangs erwähnten Schwierigkeiten beim doch aufwendig und benötigt verhältnismässig viel Platz. 20 Schweissen von Muffen, insbesondere mit grösserem Durch-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrisch messer, zu vermeiden, geht die Erfindung von der Überlegung schweissbare Muffe so auszugestalten, dass bei geringem Her- aus, dass die mit der Erwärmung des Widerstandsheizdrahts 6
stellaufwand eine einwandfreie, störungsfreie Schweissung erfolgende Wärmedehnung in sich selbst aufgenommen wer-
auch bei grossen Rohrdurchmessern mit Sicherheit erreicht den kann, wenn der Widerstandsheizdraht 6 sich aus einer werden kann. 25 Anzahl dünner Einzeldrähte 18 zusammensetzt. Zwischen
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch ge- den Einzeldrähten 18 bestehen geringe Zwischenräume, in die löst, dass der Widerstandsheizdraht sich aus nebeneinander- sie bei der Erwärmung ausweichen können. Es können belie-liegenden dünnen Einzeldrähten zusammensetzt. big viele Einzeldrähte 18 verwendet werden, z.B. zwei bis zehn Die Erfindung ist in der Zeichnung in Ausführungsbei- und mehr Einzeldrähte. Anstelle eines einzelnen Widerstandsspielen dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen: 30 drahts von 0,9 mm wurde ein aus dreizehn Einzeldrähten ge-
Fig. 1 einen Längsschnitt einer schematisch dargestellten bündelter Widerstandsheizdraht verwendet, dessen Durchelektrisch schweissbaren Muffe zum Verbinden zweier Stut- messer etwa 1,0 mm und dieselben elektrischen Eigenschaften zen von Leitungselementen, wie der einzelne Draht aufwies. Der Drahtdurchmesser des Fig. 2 eine vergrösserte Darstellung des Ausschnittes II in Einzeldrahts kann etwa 0,01-0,02 mm betragen. Die Form Fig. 1, jedoch für eine elektrisch schweissbare Muffe mit ei- 35 des aus Einzeldrähten 18 gebildeten Widerstandsheizdrahts 6 nem zweiteiligen Muffenkörper, kann besonderen Bedürfnissen angepasst werden und bei-Fig. 3 eine vergrösserte Darstellung eines Ausschnitts aus spielsweise, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, einen flachen einem Muffenkörper mit darin eingebettetem Widerstands- rechteckigen Querschnitt aufweisen. Das Bündeln der Einzelheizdraht und drähte 18 kann in verschiedener Weise erfolgen; sie können Fig. 4 eine vergrösserte Darstellung eines Ausschnitts aus 40 miteinander verflochten oder auch miteinander verseilt sein, einem zweiteiligen Muffenkörper mit darin eingebettetem Wi- Damit der Abstand 7 zwischen den Widerstandsdrähten 6 derstandsheizdraht. eingehalten werden kann, ist es möglich, den aus den Einzel-
In Fig. 1 sind zwei Rohrstutzen 1,2 dargestellt, die zu drähten 18 gebündelten Draht mit einer Umhüllung 19 aus nicht dargestellten Leitungselementen gehören. Über die gleichem oder ähnlichem Kunststoff wie der Muffenkörper 4
Rohrstutzen 1,2 ist eine Muffe 3 geschoben; diese und die 45 zu versehen, wie dies in Fig. 3 mit der gestrichelten Umran-
Rohrstutzen 1,2 sind aus einem thermoplastischen Kunst- dung des Drahtes 6 angedeutet ist.
Stoff geformt. Die Muffe 3 weist einen hülsenförmigen Muf- Der aus Einzeldrähten 18 gebündelte Widerstandsheiz-fenkörper 4 auf, in dem in der Nähe der Innenwandung 5 ein draht 6 erlaubt es, die Herstellung einer Muffe 3 in genau glei-Widerstandsheizdraht 6 in mit einem Abstand 7 angeordnete eher Weise durchzuführen wie bei der Verwendung eines einWindungen eingebettet sind. Die Enden des Widerstandsheiz- 50 zelnen Widerstandsheizdrahts 6. Dadurch ist die automati-drahts 6 sind mit Kontakten 8 verbunden, die in einer an den sehe Fertigung solcher Muffen 3 in gleich einfacher Weise Enden des Muffenkörpers 4 angeordneten Bohrung 9 einge- möglich, jedoch mit dem Vorteil, dass die erwähnten, durch bettet sind. An die Kontakte 8 werden die Anschlüsse eines die Wärmeausdehnung des Widerstandsheizdrahts auftreten-nicht dargestellten Schweissgeräts angeschlossen, durch wel- den Schwierigkeiten vollständig vermieden werden können, che der Widerstandsheizdraht 6 mit dosierter elektrischer 55 Der aus Einzeldrähten 18 bestehende Widerstandsheizdraht 6 Energie gespeisst werden kann. kann auch bei Muffen mit Rohrdurchmessern von 500-800 In Fig. 1 sind die Rohrstutzen 1,2 und die Muffe 3 vor ih- mm und mehr verwendet werden. Bei ganz grossen Durch-rer Verschweissung dargestellt. Durch Zuführung elektrischer messern kann es zweckmässig sein, Drähte aus einem Mate-Energie durch das Schweissgerät wird im Widerstandsheiz- rial mit einem geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten, draht 6 Wärme erzeugt, die zu einer teilweisen Erweichung 60 z.B. 1,5-2,0 • 10-6 • K-1 gegenüber 13-17 • 10^ • K"1 beim Wi-des Muffenkörpers 4 und der Rohrstutzen 1,2 führen soll, bis derstandsheizdraht, als Einzeldrähte zu verwenden. Die eine Verschweissung dieser Teile stattfindet. Da bei der Her- Kombination der Verwendung von Einzeldrähten aus Matestellung der Muffe 3 dem Muffenkörper 4 eine Schrumpfre- rial mit geringerer Wärmeausdehnung kann auch bei kleine-serve, z.B. durch Aufweiten, erteilt wird, wird diese bei der ren Rohrdurchmessern verwendet werden.
Erwärmung des Muffenkörpers 4 frei und führt zu einer 65
C
1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

645449 2 PATENTANSPRÜCHE Schweisszeit die Umgebungstemperatur der Schweissmuffe
1. Elektrisch schweissbare Muffe zum Verbinden von mit berücksichtigt wird.
Leitungselementen, mit einem Muffenkörper aus einem ther- Die mit Hilfe solcher Schweissgeräte schweissbare Muffe moplastischen Kunststoff, wobei in der Nähe der Innenwan- scheint ein verhältnismässig einfaches Element zu sein. Es ist dung des Muffenkörpers ein Widerstandsheizdraht in mit Ab- 5 lediglich darauf zu achten, dass beim Einbetten des Heizstand angeordneten Windungen im Material des Muffenkör- drahts die einzelnen Windungen durch eine genügend grosse pers eingebettet ist, der zur Erzeugung der für das Verbinden Kunststoffmasse voneinander getrennt sind, damit zuverläs-der Leitungselemente erforderlichen Schweisswärme an eine sig Windungsschlüsse vermieden werden. Zur Erreichung ei-elektrische Energiequelle anschliessbar ist, dadurch gekenn- ner guten Verbindung der zu verschweissenden Teile wird zeichnet, dass der Widerstandsheizdraht (6) sich aus neben- 10 dem Muffenkörper eine Schrumpfreserve erteilt, die beim einanderliegenden Einzeldrähten (18) zusammensetzt. Schweissvorgang ausgelöst wird, so dass ein sattes Anliegen
2. Muffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass des Muffenkörpers auf den zu verbindenden Teilen erfolgt, die Einzeldrähte (18) miteinander verflochten sind. Während der Muffenkörper sich beim Schweissen verkleinert,
3. Muffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dehnt sich der Widerstandsheizdraht, der während der Zu-die Einzeldrähte miteinander verseilt sind. i5 fuhr der elektrischen Energie erwärmt wird, entgegen der
4. Muffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schrumpfbewegung des Muffenkörpers aus.
die Einzeldrähte (18) aus einem Material geringerer Wärme- Diese beiden gegenläufigen Bewegungen können ein Ausausdehnung als das Material des Widerstandsheizdrahtes be- knicken einzelner Windungen des Heizdrahts und damit ei-stehen. nen Kurzschluss bewirken, wodurch das thermoplastische
5. Muffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 20 Material des Muffenkörpers beschädigt wird oder sich ent-der Widerstandsheizdraht (6) mit einer Kunststoffumhüllung flammen kann. Die entstehende Längenausdehnung des Wi-(19) versehen ist. derstandsheizdrahts bewirkt zudem ein Entfernen der einzel-
6. Muffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nen Windungen von der Schweisszone und ihr Abstand kann der Querschnitt des von den Einzeldrähten (18) gebildeten so gross werden, dass ein vollständiges Aufschmelzen der In-Widerstandsheizdrahts (6) eine flache Rechteckform 25 nenwandung in der Schweisszone in Frage gestellt wird. Sol-aufweist. che Erscheinungen können vor allem bei elektrisch schweiss-
baren Muffen mit grösserem Muffendurchmesser, beispiels- weise über 200 mm Durchmesser, beobachtet werden. Zweifellos spielt hierbei die Wärmeausdehnung des Widerstands-
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