DE102005010193A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Rohren - Google Patents

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Verbinden von Rohren aus Kunststoff ist vorgesehen, dass ein erstes Rohr (2) und ein zweites Rohr (3), die sich in einem ausgedehnten Fügeabschnitt (7) überlappen und aneinander anliegen, mit mindestens einer eine nicht kohärente Strahlung (10) emittierenden Strahlungsquelle (4) derart bestrahlt werden, dass die Rohre (2, 3) in Abhängigkeit von einer ausgewählten Strahlungsleistung und einer ausgewählten Einschaltdauer der Strahlungsquelle (4) eine Verbindung (9) mit einer gewünschten Festigkeit in dem Fügeabschnitt (7) ausbilden. Durch das Verfahren können die Rohre (2, 3) einfach, kostengünstig und mit einer gewünschten Festigkeit miteinander verbunden werden. Ferner werden Vorrichtungen zum Verbinden von Rohren aus Kunststoff entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgestellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von zwei zumindest abschnittsweise koaxial ineinander liegenden Rohren aus Kunststoff. Ferner betrifft die Erfindung Vorrichtungen zum Verbinden von zwei zumindest abschnittsweise koaxial ineinander liegenden Rohren aus Kunststoff.
  • Aus DE 199 16 786 C2 ist ein Verfahren zum Verschweißen von Rohr- und/oder Wandelementen durch Lasereinwirkung bekannt. Die Laserverschweißung findet unter einem Anpressdruck der sich berührenden Flächen der Rohr- und/oder Wandelemente statt, wobei der Anpressdruck durch das Rückstellvermögen eines zuvor thermoplastisch verformten Rohr- und/oder Wandelements erzielt wird. Aufgrund der Kohärenz und der starken Bündelung des Laserstrahls führt das Laserschweißen zu einem lokal sehr begrenzten Aufschmelzen der zu verbindenden Rohr- und/oder Wandelemente, wodurch sehr feine Schweißverbindungen erreicht werden. Nachteilig beim Laserschweißen ist, dass die dafür erforderlichen Schweißvorrichtungen hohe Investitionskosten verursachen und zum Personenschutz eine aufwändige Sicherheitstechnik sowie aufwändige Sicherheitsmaßnahmen gesetzlich vorgeschrieben sind. Im Falle des umfangsseitigen Verschweißens von zwei Rohren ist aufgrund der sehr lokalen Schweißwirkung des Laserstrahls eine aufwändige Laserstrahlführung oder ein aufwändiges Bewegen der zu verschweißenden Rohre erforderlich. Zur Erzielung breiter Schweißnähte wird zusätzlich eine aufwändige Laseroptik benötigt.
    •
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, das einfach und kostengünstig ist und gleichzeitig in einfacher Weise das Ausbilden einer Verbindung mit einer gewünschten Ausdehnung und Festigkeit ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, umfassend die Schritte:
    • – Positionieren des ersten Rohres relativ zu dem zweiten Rohr derart, dass sich die Rohre in einem ausgedehnten Fügeabschnitt überlappen und aneinander anliegen,
    • – Bereitstellen mindestens einer Strahlungsquelle zum Bestrahlen des Fügeabschnitts, wobei die mindestens eine Strahlungsquelle eine nicht kohärente Strahlung emittiert,
    • – Bestrahlen des Fügeabschnitts mit einer Strahlungsleistung und einer Einschaltdauer der mindestens einen Strahlungsquelle derart, dass die Rohre zur Ausbildung einer Verbindung mit einer gewünschten Festigkeit in dem Fügeabschnitt aufschmelzen, und
    • – Abkühlen der aufgeschmolzenen und aneinander anliegenden Rohre, wobei das erste Rohr mit dem zweiten Rohr in dem Fügeabschnitt eine Verbindung mit der gewünschten Festigkeit ausbildet.
  • Der Kern des Verfahrens besteht darin, dass zum Bestrahlen des Fügeabschnitts der Rohre eine Strahlungsquelle verwendet wird, die eine nicht kohärente Strahlung emittiert, insbesondere keine Laserstrahlung. Die nicht kohärente Strahlung der mindestens einen Strahlungsquelle ist im Vergleich zu der Laserstrahlung nicht stark gebündelt und bestrahlt den gesamten ausgedehnten Fügeabschnitt. Die Bestrahlung des Fügeabschnitts erfolgt mit einer ausgewählten Strahlungsleistung und einer ausgewählten Einschaltdauer der mindestens einen Strahlungsquelle, so dass die Rohre in dem Fügeabschnitt mit einer Breite und einer Tiefe derart aufschmelzen, dass die aufgeschmolzenen und aneinander anliegenden Rohre nach dem Abkühlen in dem Fügeabschnitt eine Verbindung mit einer gewünschten Festigkeit ausbilden. Die Auswahl der Strahlungsleistung und der Einschaltdauer erfolgt in Abhängigkeit von der gewünschten Festigkeit anhand von Erfahrungswerten. Durch das Verbinden der Rohre unter Einsatz einer nicht kohärenten Strahlung werden hohe Investitionskosten und aufwändige Sicherheitstechniken und Sicherheitsmaßnahmen vermieden. Weiterhin ist durch den Einsatz der nicht kohärenten Strahlung ein gleichzeitiges Aufschmelzen der Rohre in dem gesamten Fügeabschnitt möglich, wodurch im Vergleich zum Laserschweißen eine aufwändige Strahlführung oder eine aufwändige Laseroptik nicht erforderlich ist. Mittels der gezielten Auswahl der Strahlungsleistung und der Einschaltdauer ist zusätzlich eine Verbindung mit der gewünschten Festigkeit erzielbar.
  • Vorzugsweise weist die emittierte Strahlung eine spektrale Strahlungsleistungsverteilung auf, deren Maximum bei einer Wellenlänge im Infrarotbereich liegt. Die Verwendung von Infrarot-Strahlung ermöglich eine effiziente und wirkungsvolle Übertragung von Wärme auf die Rohre.
  • Vorteilhafterweise liegt das Maximum bei einer Wellenlänge im Bereich zwischen 780 nm und 1400 nm. Durch die Verwendung von kurzwelliger Infrarot-Strahlung ist eine effiziente Übertragung von Strahlungsenergie hin zum Fügeabschnitt in kurzer Zeit möglich, wodurch kurze Zykluszeiten beim Verbinden der Rohre erreichbar sind.
  • Günstigerweise werden vor dem Bestrahlen die Strahlungsleistung und/oder die Einschaltdauer der mindestens einen Strahlungsquelle in Abhängigkeit der gewünschten Festigkeit der Verbindung eingestellt. Durch das gezielte Einstellen der Strahlungsleistung und/oder der Einschaltdauer ist eine Optimierung der Zykluszeit und der Strahlungsverluste bei einer gewünschten Festigkeit der Verbindung möglich.
  • In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass nach dem Abkühlen die Festigkeit der Verbindung überprüft wird und bei Nichterreichen der gewünschten Festigkeit die vorangegangenen Schritte solange unter Variation der Strahlungsleistung und/oder der Einschaltdauer wiederholt werden, bis die gewünschte Festigkeit erreicht wird. Für den Fall, dass keine Erfahrungswerte für die Einstellung der Strahlungsleistung und/oder der Einschaltdauer vorliegen, werden in einem iterativen Verfahren die optimalen Einstellwerte für die Strahlungsleistung und/oder die Einschaltdauer der mindestens einen Strahlungsquelle ermittelt, so dass die gewünschte Festigkeit der Verbindung erreicht wird. Die Überprüfung der Festigkeit erfolgt anhand von Versuchen, beispielsweise von Zugkraftversuchen. Weist die Verbindung nicht die gewünschte Festigkeit auf, so hält sie der Belastung in den Versuchen nicht stand. Nachdem die Verbindung einmal den Belastungen in den Versuchen standgehalten hat, also die gewünschte Festigkeit der Verbindung erreicht wurde, ist bei der weiteren Durchführung des Verfahrens eine Überprüfung der Festigkeit nicht mehr erforderlich.
  • Vorzugsweise ist das erste Rohr für die Strahlung transparent. Durch die Transparenz des ersten Rohres wird bei dem Verbinden von ineinander angeordneten Rohren erreicht, dass die Strahlung durch das außenliegende erste Rohr nicht absorbiert wird. Die Strahlung wird somit von dem innenliegenden zweiten Rohr, welches nicht transparent ausgebildet ist, absorbiert, so dass dieses im Fügeabschnitt aufschmilzt und die Schmelzwärme auf das außenliegende erste Rohr übertragen wird. Infolgedessen schmilzt das außenliegende erste Rohr ebenfalls in dem Fügebereich auf, so dass sich die Rohre nach dem Abkühlen miteinander verbinden. Das zweite Rohr kann beispielsweise durch Zugabe von Farbpigmenten in Form von Rußteilchen strahlungsabsorbierend ausgebildet werden.
  • Vorzugsweise wird zum Bestrahlen der Rohre mindestens ein relativ zu den Rohren der mindestens einen Strahlungsquelle gegenüberliegend angeordneter und in Richtung der Rohre ausgerichteter Reflektor bereitgestellt. Durch den mindestens einen Reflektor wird die Strahlung der gegenüberliegenden Strahlungsquelle in Richtung der zu verbindenden Rohre reflektiert, so dass eine gleichmäßige umfangsseitige Bestrahlung sichergestellt ist.
  • Günstigerweise rotieren die Rohre beim Bestrahlen. Durch das Rotieren der Rohre wird ebenfalls eine gleichmäßige umfangsseitige Bestrahlung und Erwärmung der Rohre in dem Fügeabschnitt gewährleistet.
  • Vorteilhafterweise werden mehrere Strahlungsquellen rotationssymmetrisch zu einer Mittel-Längs-Achse der Rohre angeordnet. Durch die rotationssymmetrische Anordnung von mehreren Strahlungsquellen, insbesondere von drei oder vier Strahlungsquellen, wird eine gleichmäßige umfangsseitige Bestrahlung und Erwärmung der Rohre in dem Fügeabschnitt gewährleistet, wobei die Leistung einer Strahlungsquelle um so geringer sein kann, je mehr Strahlungsquellen verwendet werden.
  • In einer Weiterbildung des Verfahrens weist das erste Rohr einen Innendurchmesser und das zweite Rohr einen Außendurchmesser auf, wobei zur Ausbildung einer Presspassung der Außendurchmesser 5 % bis 15 % größer als der Innendurchmesser ist. Durch den im Vergleich zum Innendurchmesser des ersten Rohres um 5 % bis 15 % größeren Außendurchmesser des zweiten Rohres wird zwischen den Rohren in dem Fügeabschnitt eine Anpresskraft ausgebildet, so dass die Rohre vor dem Verbinden fest aneinander anliegen und während des Verbindens eine wirkungsvolle Übertragung der Schmelzwärme erlauben.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum einfachen und kostengünstigen Verbinden von zwei zumindest abschnittsweise koaxial ineinander liegenden Rohren aus Kunststoff bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine erste Vorrichtung, umfassend
    • – eine Halterung zur Aufnahme der aneinander anliegenden Rohre entlang einer Mittel-Längs-Achse, und
    • – mindestens eine eine nicht kohärente Strahlung emittierende Strahlungsquelle zum Bestrahlen und Aufschmelzen der Rohre,
    • – mindestens einen relativ zu der Halterung der mindestens einen Strahlungsquelle gegenüberliegend angeordneten und in Richtung der Mittel-Längs-Achse ausgerichteten Reflektor zur gleichmäßigen umfangsseitigen Bestrahlung der Rohre.
  • Die Vorteile der ersten Vorrichtung entsprechen denen, die oben im Zusammenhang mit dem Verfahren ausgeführt wurden. Insbesondere wird durch den Reflektor eine gleichmäßige umfangsseitige Bestrahlung und Erwärmung der Rohre erzielt.
  • Vorzugsweise sind die mindestens eine Strahlungsquelle und der mindestens eine Reflektor derart ausgebildet, dass die sich in einem Fügeabschnitt überlappenden und aneinander anliegenden Rohre ausschließlich in dem Fügeabschnitt aufschmelzen. Durch eine Bündelung der nicht kohärenten Strahlung auf den Fügeabschnitt mittels der Strahlungsquelle und des Reflektors wird erreicht, dass der Fügeabschnitt mit einer gewünschten Breite erwärmt und aufgeschmolzen wird, so dass die Rohre mit einer gewünschten Festigkeit in dem Fügeabschnitt miteinander verbunden werden.
  • Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine zweite Vorrichtung, umfassend
    • – eine Halterung zur Aufnahme der aneinander anliegenden Rohre entlang einer Mittel-Längs-Achse, und
    • – mindestens eine eine nicht kohärente Strahlung emittierende Strahlungsquelle zum Bestrahlen und Aufschmelzen der Rohre,
    • – einen Drehantrieb zur Rotation der Halterung um die Mittel-Längs-Achse.
  • Vorteilhafterweise ist zur Rotation der Halterung um die Mittel-Längs-Achse ein Drehantrieb vorgesehen. Mittels des Drehantriebs ist eine gleichmäßige umfangsseitige Bestrahlung und Erwärmung der Rohre in dem Fügeabschnitt möglich.
  • Die Vorteile der zweiten Vorrichtung entsprechen denen, die oben im Zusammenhang mit dem Verfahren und der ersten Vorrichtung ausgeführt wurden.
  • Vorzugsweise ist die mindestens eine Strahlungsquelle derart ausgebildet, dass die sich in einem Fügeabschnitt überlappenden und aneinander anliegenden Rohre ausschließlich in dem Fügeabschnitt aufschmelzen. Eine derartige Ausbildung der Strahlungsquelle ermöglicht ein Erwärmen und Aufschmelzen der Rohre in dem Fügeabschnitt mit einer gewünschten Breite, so dass die Rohre mit einer gewünschten Festigkeit miteinander verbunden werden.
  • Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine dritte Vorrichtung, umfassend eine Halterung zur Aufnahme der aneinander anliegenden Rohre entlang einer Mittel-Längs-Achse und mehrere eine nicht kohärente Strahlung emittierende Strahlungsquellen zum gleichmäßigen umfangsseitigen Bestrahlen und Aufschmelzen der Rohre, rotationssymmetrisch zu der Mittel-Längs-Achse.
  • Die Vorteile der dritten Vorrichtung entsprechen denen, die oben im Zusammenhang mit dem Verfahren und den Vorrichtungen ausgeführt wurden.
  • Günstigerweise sind die Strahlungsquellen derart ausgebildet, dass die sich in einem Fügeabschnitt überlappenden und aneinander anliegenden Rohre ausschließlich in dem Fügeabschnitt aufschmelzen. Eine derartige Ausbildung der Strahlungsquellen ermöglicht ein Erwärmen und Aufschmelzen der Rohre in dem Fügeabschnitt mit einer gewünschten Breite, so dass die aufgeschmolzenen Rohre sich nach dem Abkühlen mit einer gewünschten Festigkeit verbinden.
  • Es sind aber auch Vorrichtungen möglich, die aus einer Kombination der drei vorgenannten Vorrichtungen bestehen, also beispielsweise einen Reflektor beinhalten und einen Drehantrieb für eine Halterung.
    •
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Verbinden von Rohren aus Kunststoff gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 2 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie II-II durch die Vorrichtung gemäß 1,
  • 3 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Verbinden von Rohren aus Kunststoff gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
  • 4 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Verbinden von Rohren aus Kunststoff gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Eine Vorrichtung 1 zum Verbinden eines ersten Rohres 2 mit einem zweiten Rohr 3 umfasst eine Strahlungsquelle 4, eine Halterung 5 und einen Reflektor 6. Die Halterung 5 dient zur Aufnahme der ineinander angeordneten und in einem Fügeabschnitt 7 aneinander anliegenden Rohre 2, 3 entlang einer Mittel-Längs-Achse 8, wobei das zweite Rohr 3 einen Außendurchmesser Da aufweist, der gegenüber einem Innendurchmesser Di des ersten Rohres 2 um ca. 10 % größer ist. Die Rohre 2, 3 bestehen aus einem thermoplastischen Kunststoff und weisen in dem Fügeabschnitt 7 eine umlaufende ringförmige Verbindung 9 auf.
  • Beabstandet von den Rohren 2, 3 ist im Bereich des Fügeabschnitts 7 die Strahlungsquelle 4 angeordnet. Die Strahlungsquelle 4 ist als Infrarot-Strahlungsquelle ausgebildet und emittiert eine nicht kohärente Strahlung 10, wobei die spektrale Verteilung der Strahlungsleistung ein Maximum bei einer Wellenlänge im Infrarotbereich aufweist. Die Einschaltdauer der Strahlungsquelle 4 sowie deren Strahlungsleistung ist kontinuierlich einstellbar. Die emittierte Strahlung 10 ist eine kurzwellige Infrarot-Strahlung mit einem Maximum in der spektralen Verteilung der Strahlungsleistung bei einer Wellenlänge im Bereich zwischen 780 nm und 1400 nm. Die Strahlungsquelle 4 ist entlang der Mittel-Längs-Achse 8 derart ausgebildet, dass die Strahlung 10 im wesentlichen in dem Fügeabschnitt 7 auf die Rohre 2, 3 trifft.
  • Relativ zu der Halterung 5 ist gegenüberliegend zu der Strahlungsquelle 4 der zu der Halterung 5 und den Rohren 2, 3 ausgerichtete Reflektor 6 angeordnet. Der Reflektor 6 ist entlang der Mittel-Längs-Achse 8 derart ausgebildet, dass die reflektierte Strahlung 10 im wesentlichen in dem Fügeabschnitt 7 auf die Rohre 2, 3 trifft. Die Strahlungsquelle 4, die Halterung 5 und der Reflektor 6 sind auf einer gemeinsamen Arbeitsplatte 11 angeordnet.
  • Das erste Rohr 2 ist für die Strahlung 10 der Strahlungsquelle 4 transparent ausgebildet. Es besteht aus Polyvinylchlorid (PVC). Das zweite Rohr 3 ist für die Strahlung 10 der Strahlungsquelle 4 absorbierend ausgebildet und besteht aus thermoplastischem Polyurethan (TPU).
  • Zum Verbinden der Rohre 2, 3 werden diese zunächst ineinander angeordnet. Dadurch, dass der Außendurchmesser Da des zweiten Rohres 3 größer als der Innendurchmesser Di des ersten Rohres 2 ist, muss vor dem Ineinanderanordnen entweder das zweite Rohr 3 gekühlt oder das erste Rohr 2 erwärmt werden. Durch das Ineinanderanordnen wird der Fügeabschnitt 7 definiert und festgelegt. Anschließend werden die Rohre 2, 3 in der Halterung 5 derart angeordnet, dass der Fügeabschnitt 7 der Rohre 2, 3 zwischen der Strahlungsquelle 4 und dem Reflektor 6 zu liegen kommt. Nachdem die Einschaltdauer und die Strahlungsleistung der Strahlungsquelle 4 eingestellt wurde, werden die Rohre 2, 3 in dem Fügeabschnitt 7 mit der nicht kohärenten Infrarot-Strahlung 10 bestrahlt. Die Strahlung 10 trifft auf der der Strahlungsquelle 4 zugewandten Seite der Rohre 2, 3 unmittelbar auf diese, wohingegen die Strahlung 10 auf der der Strahlungsquelle 4 abgewandten Seite der Rohre 2, 3 zunächst an dem Reflektor 6 reflektiert wird und dann in dem Fügeabschnitt 7 auf die Rohre 2, 3 trifft.
  • Durch die Strahlung 10 werden die Rohre 2, 3 während der Einschaltdauer der Strahlungsquelle 4 in dem Fügeabschnitt 7 erwärmt. Die Strahlung 10 tritt im wesentlichen ungehindert durch das transparente erste Rohr 2 und wird durch das zweite Rohr 3 absorbiert. Die absorbierte Strahlung 10 führt bei dem zweiten Rohr 3 dazu, dass das zweite Rohr 3 in dem Fügeabschnitt 7 erwärmt wird und mit einer gewünschten Tiefe aufschmilzt. Die Schmelzwärme wird auf das anliegende erste Rohr 2 übertragen, welches ebenfalls mit einer gewünschten Tiefe aufschmilzt. Die Tiefe des Aufschmelzens ist abhängig von der eingestellten Einschaltdauer und Strahlungsleistung der Strahlungsquelle 4. Die Breite des Aufschmelzens entspricht im Wesentlichen der Breite des Fügeabschnitts 7.
  • Nach dem Ablauf der eingestellten Einschaltdauer der Strahlungsquelle 4 kühlen die in dem Fügeabschnitt 7 aufgeschmolzenen Rohre 2, 3 ab, und bilden aufgrund des Anpressdrucks der ineinander liegenden Rohre 2, 3 die Verbindung 9 aus. Die Verbindung 9 weist aufgrund der voreingestellten Einschaltdauer und Strahlungsleistung der Strahlungsquelle 4 eine gewünschte Festigkeit auf. Nach dem vollständigen Abkühlen der Rohre 2, 3 wird die Festigkeit der Verbindung 9 in einem Zugversuch überprüft.
  • Hierzu wird zwischen dem ersten Rohr 2 und dem zweiten Rohr 3 entlang der Mittel-Längs-Achse 8 eine definierte Zugkraft ausgeübt. Hält die Verbindung 9 der Zugkraft stand, so wurde beim Verbinden die gewünschte Festigkeit erreicht. Bei der nachfolgenden Durchführung des Verfahrens zum Verbinden weiterer Rohre 2, 3 kann dann auf die Überprüfung der Festigkeit verzichtet werden oder diese nur noch stichprobenartig durchgeführt werden. Hält die Verbindung 9 der erforderlichen Zugkraft nicht stand, so wurde die gewünschte Festigkeit nicht erreicht. Für die nachfolgende Durchführung des Verfahrens zum Verbinden weiterer Rohre 2, 3 muss dann die Einschaltdauer und/oder die Strahlungsleistung vergrößert werden, so dass die Rohre 2, 3 in dem Fügeabschnitt 7 verstärkt aufschmelzen und sich nach dem Abkühlen besser miteinander verbinden. Das Verfahren wird unter Variation der Strahlungsleistung und/oder der Einschaltdauer solange wiederholt, bis bei der Überprüfung der Festigkeit die gewünschte Festigkeit erreicht wird. Bei der nachfolgenden Durchführung des Verfahrens kann dann auf eine weitere Überprüfung der Festigkeit verzichtet werden oder diese nur noch stichprobenartig überprüft werden.
  • Beim Verbinden der Rohre 2, 3 werden Zykluszeiten von ungefähr 6 bis 7 Sekunden erreicht. Insbesondere bei der Herstellung von Verbindungen 9 mit einem sehr ausgedehnten Fügeabschnitt 7 ist im Vergleich zu dem Verschweißen mit Laserstrahlung eine deutliche Reduktion der Zykluszeiten erreichbar. Durch den Reflektor 6 werden die Rohre 2, 3 auch auf der der Strahlungsquelle 4 abgewandten Seite bestrahlt, so dass es in dem Fügeabschnitt 7 zu einem gleichmäßigen Erwärmen und Aufschmelzen der Rohre 2, 3 über den gesamten Umfang kommt. Trotz des mechanisch einfachen Aufbaus der Vorrichtung 1, die insbesondere keine bewegten Teile enthält, ist eine gleichmäßige umfangsseitige Bestrahlung der Rohre 2, 3 in dem Fügeabschnitt 7 möglich. Die Vorrichtung 1 eignet sich insbesondere zum Verbinden von sehr langen oder mehrdimensional gebogenen Rohren 2, 3.
  • Prinzipiell kann die Vorrichtung 1 zum Verbinden von Rohren 2, 3 aus beliebigen thermoplastischen Kunststoffen verwendet werden. Die Festigkeit der Verbindung 9 wird jedoch umso größer, je geringer der Temperaturunterschied zwischen den Schmelzpunkten des ersten und des zweiten Rohres 2, 3 ist. Bei Rohren 2, 3 aus einem thermoplastischem Kunststoff mit einem hohen Wassergehalt kann sich der Wassergehalt beim Bilden der Verbindung 9 störend auswirken.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Der wesentliche Unterschied gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass zur gleichmäßigen umfangsseitigen Bestrahlung und Erwärmung der Rohre 2, 3 in dem Fügeabschnitt 7 ein Drehantrieb 12 vorgesehen ist, mittels dem die Halterung 5 um die Mittel-Längs-Achse 8 in einer Rotationsrichtung 13 rotierbar ist. Durch die Rotation der Halterung 5 um die Mittel-Längs-Achse 8 werden die in der Halterung 5 angeordneten Rohre 2, 3 ebenfalls rotiert und in dem Fügeabschnitt 7 gleichmäßig über ihren gesamten Umfang erwärmt. Hinsichtlich der Funktionsweise der Vorrichtung 1 zum Verbinden der Rohre 2, 3 wird auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 4 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Der wesentliche Unterschied gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass zur gleichmäßigen umfangsseitigen Bestrahlung und Erwärmung der Rohre 2, 3 in dem Fügeabschnitt 7 vier rotationssymmetrisch zu der Mittel-Längs-Achse 8 angeordnete Strahlungsquellen 4 vorgesehen sind. Die Strahlungsquellen 4 sind mit einem Rotationswinkel von 90° relativ zu der Mittel-Längs-Achse 8 rotationssymmetrisch und derart ausgestaltet, dass die Rohre 2, 3 im wesentlichen in dem Fügeabschnitt 7 bestrahlt werden. Die Einschaltdauer und die Strahlungsleistung jeder Strahlungsquelle 4 ist separat einstellbar. Hinsichtlich der Funktionsweise der Vorrichtung 1 wird auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen.

Claims (16)

  1. Verfahren zum Verbinden von zwei zumindest abschnittsweise koaxial ineinander liegenden Rohren (2, 3) aus Kunststoff, umfassend die Schritte: – Positionieren des ersten Rohres (2) relativ zu dem zweiten Rohr (3) derart, dass sich die Rohre (2, 3) in einem ausgedehnten Fügeabschnitt (7) überlappen und aneinander anliegen, – Bereitstellen mindestens einer Strahlungsquelle (4) zum Bestrahlen des Fügeabschnitts (7), wobei die mindestens eine Strahlungsquelle (4) eine nicht kohärente Strahlung (10) emittiert, – Bestrahlen des Fügeabschnitts (7) mit einer Strahlungsleistung und einer Einschaltdauer der mindestens einen Strahlungsquelle (4) derart, dass die Rohre (2, 3) zur Ausbildung einer Verbindung (9) mit einer gewünschten Festigkeit in dem Fügeabschnitt (7) aufschmelzen, und – Abkühlen der aufgeschmolzenen und aneinander anliegenden Rohre (2, 3), wobei das erste Rohr (2) mit dem zweiten Rohr (3) in dem Fügeabschnitt (7) eine Verbindung (9) mit der gewünschten Festigkeit ausbildet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die emittierte Strahlung (10) eine spektrale Strahlungsleistungsverteilung aufweist, deren Maximum bei einer Wellenlänge im Infrarotbereich liegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Maximum bei einer Wellenlänge im Bereich zwischen 780 nm und 1400 nm liegt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Bestrahlen die Strahlungsleistung und/oder die Einschaltdauer der mindestens einen Strahlungsquelle (4) in Abhängigkeit der gewünschten Festigkeit der Verbindung (9) eingestellt werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abkühlen die Festigkeit der Verbindung (9) überprüft wird und bei Nichterreichen der gewünschten Festigkeit die vorangegangenen Schritte solange unter Variation der Strahlungsleistung und/oder der Einschaltdauer wiederholt werden, bis die gewünschte Festigkeit erreicht wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohr (2) für die Strahlung (10) transparent ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestrahlen der Rohre (2, 3) mindestens ein relativ zu den Rohren (2, 3) der mindestens einen Strahlungsquelle (4) gegenüberliegend angeordneter und in Richtung der Rohre (2, 3) ausgerichteter Reflektor (6) bereitgestellt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (2, 3) zur gleichmäßigen umfangsseitigen Erwärmung beim Bestrahlen rotieren.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Strahlungsquellen (4) rotationssymmetrisch zu einer Mittel-Längs-Achse (8) der Rohre (2, 3) angeordnet werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohr (2) einen Innendurchmesser und das zweite Rohr (3) einen Außendurchmesser aufweisen, wobei zur Ausbildung einer Presspassung der Außendurchmesser 5 % bis 15 % größer als der Innendurchmesser ist.
  11. Vorrichtung zum Verbinden von zwei zumindest abschnittsweise koaxial ineinander liegenden Rohren aus Kunststoff, umfassend – eine Halterung (5) zur Aufnahme der aneinander anliegenden Rohre (2, 3) entlang einer Mittel-Längs-Achse (8), und – mindestens eine eine nicht kohärente Strahlung (10) emittierende Strahlungsquelle (4) zum Bestrahlen und Aufschmelzen der Rohre (2, 3), – mindestens einen relativ zu der Halterung (5) der mindestens einen Strahlungsquelle (4) gegenüberliegend angeordneten und in Richtung der Mittel-Längs-Achse (8) ausgerichteten Reflektor (6) zur gleichmäßigen umfangsseitigen Bestrahlung der Rohre (2, 3).
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Strahlungsquelle (4) und der mindestens eine Reflektor (6) derart ausgebildet sind, dass die sich in einem Fügeabschnitt (7) überlappenden und aneinander anliegenden Rohre (2, 3) ausschließlich in dem Fügeabschnitt (7) aufschmelzen.
  13. Vorrichtung zum Verbinden von zwei zumindest abschnittsweise koaxial ineinander liegenden Rohren aus Kunststoff, umfassend – eine Halterung (5) zur Aufnahme der aneinander anliegenden Rohre (2, 3) entlang einer Mittel-Längs-Achse (8), und – mindestens eine eine nicht kohärente Strahlung (10) emittierende Strahlungsquelle (4) zum Bestrahlen und Aufschmelzen der Rohre (2, 3), – einen Drehantrieb (12) zur Rotation der Halterung (5) um die Mittel-Längs-Achse (8).
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Strahlungsquelle (4) derart ausgebildet ist, dass die sich in einem Fügeabschnitt (7) überlappenden und aneinander anliegenden Rohre (2, 3) ausschließlich in dem Fügeabschnitt (7) aufschmelzen.
  15. Vorrichtung zum Verbinden von zwei zumindest abschnittsweise koaxial ineinander liegenden Rohren aus Kunststoff, umfassend – eine Halterung (5) zur Aufnahme der aneinander anliegenden Rohre (2, 3) entlang einer Mittel-Längs-Achse (8), – mehrere eine nicht kohärente Strahlung (10) emittierende Strahlungsquellen (4) zum gleichmäßigen umfangsseitigen Bestrahlen und Aufschmelzen der Rohre (2, 3), rotationssymmetrisch zu der Mittel-Längs-Achse (8).
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquellen (4) derart ausgebildet sind, dass die sich in einem Fügeabschnitt (7) überlappenden und aneinander anliegenden Rohre (2, 3) ausschließlich in dem Fügeabschnitt (7) aufschmelzen.
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