CH690246A5

CH690246A5 - Verfahren zum Verbinden von Kunststoffrohren.

Info

Publication number: CH690246A5
Application number: CH00788/96A
Authority: CH
Inventors: Hubert Indlekofer
Original assignee: Fischer Georg Rohrleitung
Priority date: 1996-03-27
Filing date: 1996-03-27
Publication date: 2000-06-15

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Kunststoffrohren durch elektrothermisches Schweissen gemäss Anspruch 1. Im Rahmen der Erfindung liegt auch eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Heizmatte gemäss Anspruch 3, sowie eine dazu geeignete Manschette gemäss Anspruch 6.

Zum Verbinden von Kunststoffrohren aus thermoplastischen Werkstoffen sind sogenannte Elektro-Schweissmuffen bekannt. Zum teilweisen Aufschmelzen und Verschweissen der zu verbindenden Teile ist im Bereich der Innenwand eines hülsenförmigen Muffenkörpers ein elektrischer Widerstandsheizdraht in Form einer Wicklung angeordnet, in welchem durch Zufuhr von elektrischer Energie eine dosierte, zum Verbinden der Teile ausreichende Wärmemenge erzeugt wird. Elektro-Schweissmuffen werden gewickelt und gespritzt und sind deshalb wegen ihrer aufwendigen Herstelltechnik verhältnismässig teuer. Hinzu kommt, dass für jede Rohrdimension eine entsprechend dimensionierte Schweissmuffe hergestellt werden muss.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Wandstärke der Elektro-Schweissmuffe relativ dick ist, was bei Relining-Projekten, d.h. beim Einziehen von neuen Rohren in bestehende Rohrnetze, zu Problemen führt. Die neuen Rohre können nicht so dimensioniert werden, dass der Aussendurchmesser nur geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des alten Rohres, das die Elektro-Schweissmuffe sehr stark aufbaut.

Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder die Aufgabe gestellt, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem insbesondere für den Abwasserbereich und andere Niederdruck-Anwendungen eingesetzte Kunststoffrohre kostengünstig miteinander verschweisst werden können. Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt in der Herstellung einer zugfesten Rohrverbindung. Zudem soll die Verbindungstechnik bei Relining-Projekten eingesetzt werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass wenigstens eine Heizmatte in von der Stirnseite der Rohre in die Rohrwandungen eingeformte, umlaufende Nuten eingelegt und die Stossstelle der zu verbindenden Rohre während des Schweissens von einem lösbaren, wärmebeständigen und isolierenden Drucksystem umfasst und fixiert wird.

Mit der Verwendung einer Heizmatte und einer von dieser unabhängigen Manschette anstelle einer Elektro-Schweissmuffe ergibt sich ein überaus einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung einer fluiddichten Rohrverbindung. Da sich der Aussendurchmesser der Rohrverbindung beim erfindungsgemässen Verfahren nicht erhöht, eignet sich diese Verbindungsart in idealer Weise für Relining-Projekte. Zudem können mit diesem Verfahren Rohrtoleranzen ausgeglichen werden.

Die üblicherweise als aufgerolltes Band vorliegende Heizmatte kann direkt vor Ort entsprechend der Dimension der zu verbindenden Rohre bzw. der ringförmig umlaufenden Nuten zugeschnitten werden. Da die lösbare Manschette wieder verwendet werden kann, ist für jede Rohrdimension lediglich ein Manschettensatz erforderlich.

Auch die Nuten können direkt vor Ort stirnseitig in die Rohrwandungen eingearbeitet werden. Je nach Wandstärke der zu verschweissenden Rohre können ein, zwei oder mehrere Nuten zum Einlegen von ein, zwei oder mehreren Heizmatten vorgesehen sein.

Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Heizmatte besteht aus einem Heizleiter mit einer Ummantelung aus Kunststoff mit mäanderförmig angeordneten, seitlich aneinanderliegenden Windungen, wobei die Windungen im Wesentlichen in Längsrichtung der Rohre verlaufen. Durch diese axiale Anordnung der Windungen bleibt die Heizmatte kompressibel und lässt sich demzufolge in optimaler Weise in die Nuten einlegen. Aus der axialen Anordnung der Heizleiter ergibt sich eine ausgezeichnete Zugfestigkeit in der Rohrlängsrichtung.

Bevorzugt besteht die Heizmatte aus zwei im Wesentlichen gleich grossen, elektrisch parallel geschalteten Teilstücken. Durch diese Parallelwicklung ergibt sich ein geringerer elektrischer Widerstand, was eine entsprechend niedrigere Schweissspannung erforderlich macht, wodurch auch grosse Rohrdimensionen mit handelsüblichen Schweissgeräten verschweissbar sind.

Zweckmässigerweise ist die Heizmatte zu einem ringförmigen Band geformt, dessen Innendurchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser der zu verschweissenden Rohre entspricht.

Bei einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Manschette weist das Drucksystem axiale Halbschalen in der Art einer Isolierbride auf. Zur Fixierung der zu verbindenden Rohre während des Schweissens kann die Manschette zusätzlich von einem lösbaren Fixierband, insbesondere von einer Bride, umfasst sein.

Bei einer besonders bevorzugten Manschette sind die Halbschalen zur Fixierung mit einem Schnellverschlusssystem ausgerüstet. Dieses Schnellverschlusssystem ist vorzugsweise mit einem Nachdrucksystem ausgestattet, das als Nachdruck wirksam ist, wenn die Isolation während des Schweissvorganges schmilzt.

Unter Kunststoffrohren werden hier auch alle im Rohrleitungsbau verwendeten Elemente verstanden, die einen Rohranschluss aufweisen. Die Ummantelung des Heizleiters der Heizmatte und die mit dieser zu verschweissenden Rohrleitungsteile sind aus dem gleichen oder einem ähnlichen bzw. verwandten Kunststoff gefertigt. Geeignete Kunststoffe sind u.a. PVDF, PFA, PE, PB und PP.

Der Heizleiter kann als Widerstandsheizdraht aus beispielsweise Kupfer, Edelstahl, Silber oder auch aus elektrisch leitendem Kunststoff bestehen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt schematisch in

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Abwicklung einer Heizmatte;
Fig. 2 die Heizmatte von Fig. 1 im gebrauchsfertigen Zustand;
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Rohranordnung mit eingelegter Heizmatte und aufgesetzter Manschette;
Fig. 4a, b, c Querschnitte durch Rohrwandungen mit unterschiedlicher Anzahl eingelegter Heizmatten;
Fig. 5a, b einen Querschnitt durch ein Rohr mit eingelegter Heizmatte vor und nach der Schweissung;
Fig. 6a, b, c unterschiedliche Ausführungsformen von Heizmatten im Querschnitt.

Eine in Fig. 1 dargestellte Heizmatte 10 weist einen elektrischen Widerstandsdraht oder Heizleiter 12 mit einer Ummantelung 14 aus einem schweissbaren thermoplastischen Kunststoff auf. Der Heizleiter 12 ist mit mäanderförmig angeordneten, seitlich aneinanderliegenden Windungen 16 zu einem Band der Breite b, die der Länge der einzelnen Windungen 16 entspricht, geformt. Die bandförmige Heizmatte 10 ist aus zwei Teilstücken A, B zusammengesetzt, wobei die beiden Heizleiterenden 18a, 20a des Teilstücks A mit den beiden Heizleiterenden 18b, 20b des Teilstücks B zu je einem gemeinsamen elektrischen Anschluss 18, 20 zusammengeführt sind. Die Teilstücke A, B der bandförmigen Heizmatte 10 sind damit elektrisch parallel geschaltet.

In Fig. 2 ist die in Fig. 1 flach liegende Heizmatte 10 zu einem ringförmig geschlossenen Band eines Durchmessers d mit einander diametral gegenüberliegenden elektrischen Anschlüssen 18, 20 geformt. Der Vollständigkeit halber sei hier erwähnt, dass die Heizmatte 10 üblicherweise als langes Band aufgerollt ist und erst im Bedarfsfall auf die gewünschte Länge geschnitten wird.

In Fig. 3 ist eine zu einem ringförmigen Band geformte Heizmatte 10 in einem ringförmigen Raum 33 innerhalb der Wandung zweier an einer Stossstelle 26 stumpf aneinanderliegender Rohre 22, 24 aus einem schweissbaren, thermoplastischen Kunststoff gestülpt. Hierbei sind in die Rohrwandungen von der Stirnseite der Rohre 22, 24 ausgehend umlaufende Nuten 30, 32 eingeformt, die beim Aneinanderlegen der Rohre 22, 24 den sich über die Stossstelle 26 erstreckenden Ringraum 33 eines Durchmessers D bilden. Es versteht sich von selbst, dass der Durchmesser d der zu einem ringförmig geschlossenen Band geformten Heizmatte 10 jeweils auf den Durchmesser D des Ringraums 33 abgestimmt ist.

Eine aus zwei axialen Halbschalen zusammengesetzte Manschette 28, 29 aus einem wärme beständigen Kunststoff, z.B. aus Teflon, ist ringförmig um die beiden aneinanderstossenden Rohre 22, 24 im Bereich ihrer Stossstelle 26 gelegt. Die elektrischen Anschlüsse 18, 20 sind zwischen den Manschettenteilen 28, 29 herausgeführt.

Während des Schweissvorgangs wird die Manschette zur Fixierung der beiden Rohre 22, 24 sowie zur Aufrechterhaltung eines gewissen Druckes auf die Heizmatte 10 von einer abnehmbaren Bride 34 bzw. einem anderen lösbaren Fixierband fixiert. Nach erfolgter Schweissung wird die Bride 34 gelöst und die Manschette 28, 29 entfernt.

In den Fig. 4a, b, c sind mögliche Ausführungsvarianten zum Verbinden von Rohren mit unterschiedlicher Wandstärke beispielhaft dargestellt. Selbstverständlich können bei noch dickeren Rohren, falls erforderlich, mehr als drei Heizmatten eingesetzt werden.

Fig. 5a zeigt die innerhalb des durch die umlaufenden Nuten 30, 32 gebildeten Ringraumes 33 in den Rohren 22, 24 angeordnete Heizmatte 10 vor der Schweissung. Der Heizleiter 12 mit der Ummantelung 14 liegt in Form diskreter Windungen 16 vor. Nach der Schweissung verschmelzen die einzelnen Ummantelungen 14 mit der sie umgebenden Rohrmasse (Fig. 5b).

In den Fig. 6a, b, c sind Querschnitte von Heizmatten 10 mit möglichen Ausbildungsformen von Heizleiter-Ummantelungen 14 dargestellt.

Claims

1. Verfahren zum Verbinden von Kunststoffrohren durch elektrothermisches Schweissen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Heizmatte (10) in von der Stirnseite der Rohre (22, 24) in die Rohrwandungen eingeformte, umlaufende Nuten (30, 32) eingelegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stossstelle (26) der zu verbindenden Rohre (22, 24) während des Schweissens von einem lösbaren, wärmebeständigen und isolierenden Drucksystem (28, 29) umfasst und fixiert wird.

3. Heizmatte zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Heizleiter (12) mit einer Ummantelung (14) aus Kunststoff mit mäanderförmig angeordneten, seitlich aneinanderliegenden Windungen (16) besteht, wobei die Windungen (16) im Wesentlichen in Längsrichtung (x) der Rohre (22, 24) verlaufen.

4.

Heizmatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus zwei im Wesentlichen gleich grossen, elektrisch parallel geschalteten Teilstücken (A, B) besteht.

5. Heizmatte nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie zu einem ringförmigen Band geformt ist, dessen Durchmesser (d) im Wesentlichen dem mittleren Durchmesser (D) eines beim Aneinanderlegen der zu verschweissenden Rohre (22, 24) durch die Nuten (30, 32) gebildeten Ringraumes (33) entspricht.

6. Manschette zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucksystem (28, 29) axiale Halbschalen aufweist.

7. Manschette nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Halbschalen (28, 29) von einem lösbaren Fixierband in der Art einer Bride (34) umfasst sind.

8.

Manschette nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbschalen zur Fixierung mit einem Schnellverschlusssystem ausgerüstet sind.

9. Manschette nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schnellverschlusssystem mit einem Nachdrucksystem ausgestattet ist, das als Nachdruck wirksam ist, wenn die Isolation während des Schweissvorgangs schmilzt.