DE102008031048B4 - Schweißheizung für die Herstellung von Kunststoffrohrmatten aus flexiblen Kunststoffrohren - Google Patents

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Abstract

Schweißheizung für die Herstellung von Kunststoffrohrmatten aus flexiblen Kunststoffrohren, wobei eine Anzahl parallel angeordneter Kapillarrohre stoffschlüssig durch Schweißen mit einem Sammelrohr verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, – dass auf einer Grundplatte (1) zwei Basiskörper (3, 4) parallel und mit Abstand zueinander angeordnet sind, – dass einer der Basiskörper (3, 4) aus in einer Teil-Ebene (8) getrennten, lösbaren, hälftigen Teil-Basiskörpern (3a, 3b) besteht, – dass die hälftigen Teil-Basiskörper (3a, 3b) mit einer oder mehreren in der Teil-Ebene (8) sich zu einem geschlossenen Querschnitt ergänzenden, in Längsrichtung zu einem ersten Schweißspiegel (7) verlaufenden Bohrungen (12) versehen sind, in die Heizelemente (5, 11) austauschbar eingebracht sind – und dass in dem jeweils anderen Basiskörper (3 bzw. 4) Heizelemente (9) hintereinander im rechten Winkel zu einem zweiten in Längsrichtung verlaufenden Schweißspiegel (10) angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schweißheizung für die Herstellung von Kunststoffrohrmatten aus flexiblen Kunststoffrohren, wobei eine Anzahl parallel angeordneter Kapillarrohre stoffschlüssig durch Schweißen mit einem Sammelrohr verbunden sind.
  • Eine derartige Schweißheizung ist aus der DE 17 04 261 A bekannt und dient für die Herstellung von Wärmetauschern aus Kunststoff, bei der ein Kunststoffrohrbündel mit zumindest einem Kunststoffrohrboden verschweißt wird.
  • Eine andere bekannte Schweißheizung ( WO 92/09419 A1 ) sieht auf einer Grundplatte beidseitig parallel gegenüberliegende, mit Abstand angeordnete Schweißheizungen vor. In den Schweißspiegeln sind jeweils Heizkörper angeordnet. Jedoch bestehen die durch Schweißen zu verbindenden Körper aus thermoplastisch schmelzbaren Rohren gleichen Durchmessers. Beim Schweißen derartiger Kunststoffrohre, die mit ihrer Stirnfläche miteinander zu verbinden sind, besteht nicht das Problem, das beim Schweißen von Rohren unterschiedlicher Durchmesser, unterschiedlicher Wanddicke, d. h. unterschiedlicher Masseanteile und völlig anderer Stoßrichtung auftritt. Der bekannte Gegenstand kann daher kein Vorbild für das Schweißen von im Durchmesser/Wanddicke größeren Sammelrohren oder Verteilerrohren, auch Stammrohre genannt, mit sog. Kapillarrohren darstellen, aus denen Heiz- oder Kühlmatten gebildet werden. Es ist vielmehr bis heute nicht gelungen, derartige Kunststoffstammrohre mit Kapillarrohren derart dicht zu verschweißen, dass im Inneren der Durchflussquerschnitt des Kapillarrohrs nach dem Schweißen erhalten bleibt.
  • Des Weiteren sind aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 36 23 273 A1 ein Verfahren zur Herstellung von Matten aus Kunststoff-Röhrchen und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung bekannt. Diese Matten werden als Heiz- und/oder Kühlkörper verwendet und bestehen aus einer Vielzahl von Kunststoff-Kapillarröhrchen, die an einem Ende mit einer gemeinsamen Verteiler-Leitung und an dem anderen Ende mit einer gemeinsamen Sammel-Leitung durch das Verfahren verbunden werden. Hierbei werden in den nach weichen Kunststoff der frisch extrudierten Verteiler- bzw. Sammel-Leitung durch eine bewegliche Vorrichtung Öffnungen für den Anschluss der Kapillarröhrchen hergestellt. Die Enden der bereits extrudierten Kapillarröhrchen werden in diese Öffnungen eingeführt und durch Druckeinwirkung mit der Verteiler- bzw. Sammel-Leitung verschmolzen. Der zum Verschmelzen der Röhrchenenden erforderliche Druck wird durch ein Gegendruckelement aufgebracht. Während des Verschmelzens wird im Inneren der Röhrchenenden ein ihre Verformung durch äußere Kräfte verhindernder Gegendruck erzeugt. Die Öffnungen in der Verteiler- bzw. Sammel-Leitung werden über einen im Inneren der Verteiler- bzw. Sammel-Leitung bewegbaren Stößel hergestellt, der an seiner Unterseite Dornen trägt. Ein Teil dieser Dornen dient zur Herstellung der Öffnungen für die Aufnahme der Röhrchenenden, während der andere Teil die Deformation der Röhrchenenden während des Verschmelzens durch äußere Kräfte verhindert.
  • Zur Zeit werden Schweißheizungen eingesetzt, die aus einem Grundkörper bestehen. Dieser Grundkörper ist in einer Maschine angeordnet und wird durch Heizpatronen auf die benötigte Temperatur gebracht. An diesem Grundkörper sind beidseitig Schweißspiegel angeordnet, die die spezielle Form für das Erwärmen der Kunststoffteile besitzen. Es werden mit diesem Grundkörper auf der einen Seite Kunststoffteile erwärmt, die eine kleine Masse besitzen, während auf der anderen Seite die Kunststoffteile eine große Masse besitzen.
  • Diese Ausführung der Schweißheizung hat den Nachteil. dass nur eine Temperatur zur Verfügung steht. Die flexiblen Kunststoffrohre haben aber einen ganz anderen Masseanteil wie das Sammelrohr. Die Wahl der Anheiztemperatur ist sehr schwierig und die Temperaturtoleranz muss klein gehalten werden, damit beim Anheizen die flexiblen Kunststoffrohre eine Temperatur einnehmen, die beim Verschweißen nicht zum Verbrennen der flexiblen Kunststoffrohre führt, und auch das Sammelrohr die benötigte Schweißtemperatur besitzt. Raumumgebungsbedingungen wie Zugluft, Luftfeuchtigkeit und Raumtemperatur können sich schon nachteilig auf den Anheizprozess auswirken. Es kann zu Verbrennungen bzw. zu nicht genügender Erwärmung der flexiblen Kunststoffrohre bzw. des Sammelrohrs kommen. In beiden Fällen wird ein ungenügendes Schweißergebnis bewirkt.
  • Die Verbrennung des flexiblen Kunststoffrohrs kann man vermeiden, wenn man flexibles Kunststoffrohr und Sammelrohr zeitlich unterschiedlich anheizt. Hierbei muss man allerdings mit Produktivitätsverlusten rechnen. Außerdem muss der Zeitunterschied neu eingeregelt werden, wenn man anderen Kunststoff mit einem anderen Temperaturverhalten einsetzt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schweißheizung für unterschiedliche Materialdicken auszuführen, bei der eine Verbrennung bzw. ungenügende Erwärmung der flexiblen Kunststoffrohre und des Sammelrohrs vermieden wird, die Raumumgebungsbedingungen keinen Einfluss auf das Anheizen haben und zeitlich keine Verluste bei der Herstellung von Kunststoffrohrmatten auftreten.
  • Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst,
    • – dass auf einer Grundplatte zwei Basiskörper parallel und mit Abstand zueinander angeordnet sind,
    • – dass einer der Basiskörper aus in einer Teil-Ebene getrennten, lösbaren, hälftigen Teil-Basiskörpern besteht,
    • – dass die hälftigen Teil-Basiskörper mit einer oder mehreren in der Teilebene sich zu einem geschlossenen Querschnitt ergänzenden, in Längsrichtung zu einem ersten Schweißspiegel verlaufenden Bohrungen versehen sind, in die Heizelemente austauschbar eingebracht sind
    • – und dass in dem jeweils anderen Basiskörper Heizelemente hintereinander im rechten Winkel zu einem zweiten in Längsrichtung verlaufenden Schweißspiegel angeordnet sind.
  • Dadurch ist es möglich, unterschiedliche Materialdicken von dünnwandigen Kapillarrohren und größere Wanddicken von Stammrohren bei unterschiedlichen Durchmessern dicht zu verschweißen, wobei jeweils erforderliche Energiemengen eingesetzt werden können. Die die Heizelemente aufnehmenden Bohrungen können sehr lang sein, bspw. 1080 mm bei einem Durchmesser von bspw. 8,5 mm.
  • Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass die Basiskörper symmetrisch ausgeführt sind.
  • Weiterhin ist vorteilhaft, dass der Basiskörper außer den Heizelementen zusätzlich ein weiteres Heizelement enthält. Das zusätzliche Heizelement kann zu- oder abschaltbar sein. Es kann hierdurch bei hohen Materialdicken eine bessere Energieanpassung vorgenommen werden.
  • Ein weiteres Merkmal ergibt sich dadurch, dass die Basiskörper aus Aluminium oder Invarstahl bestehen.
  • Nach weiteren Merkmalen ist vorgesehen, dass die Grundplatte und die Basiskörper aus Invarstahl bestehen.
  • Zwischen den Basiskörpern kann vorteilhaft Isolationsmaterial angeordnet sein.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen außerdem darin, dass durch die Gestaltung der Basiskörper und deren bedarfsgerechten Anordnung eine zielgerichtete Aufheizung der zu verschweißenden Teile vorgenommen werden kann. Außerdem sind schädliche Raumumgebungsbedingungen ausgeschlossen und es können kürzeste Fertigungszeiten ohne Schädigungen des Kunststoffes erzielt werden, wobei Temperaturen und Aufheizzeiten von den zu verschweißenden Teilen spezifisch bestimmt werden können.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben.
  • Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung auf die Stirnseite der erfindungsgemäßen Schweißheizung wobei ein Basiskörper mit Teil-Ebene dargestellt ist und der andere Basiskörper keine Teil-Ebene besitzt.
  • Auf einer Grundplatte 1 ist ein isolationsmaterial 2 angeordnet, auf dem wiederum die beiden Basiskörper 3 und 4 parallel und mit Abstand angeordnet sind. Der Basiskörper 3 ist mit lösbaren Teil-Basiskörpern 3a und 3b in einer Teil-Ebene 8 dargestellt. Die Teil-Ebene 8 wird benötigt, damit Heizelemente 5 und 11, welche über die ganze Länge des Basiskörpers 3 reichen (bspw. 1080 mm) in Bohrungen 12, angeordnet sind und bei Ausfall gewechselt werden können. Das Heizelement 11 ist vorgesehen, um bei großen Materialdicken zugeschaltet zu werden. Es steht somit die benötigte Energie zum Verschweißen des Kunststoffs bei großen Materialdicken zur Verfügung. Der Basiskörper 4 ist, im Gegensatz zum Basiskörper 3, mit vielen Heizelementen 9 ausgestattet. Die Heizelemente 9 sind durch Bohrungen in der Basisplatte 1 und dem Isolationsmaterial 2 bis in den Basiskörper 4 durchgeführt und im rechten Winkel zum Heizspiegel 10 hintereinander angeordnet. Auch hier können, wie bei der vorhergehenden Lösung, einzelne Heizelemente 9 zum Verschweißen von großen Kunststoffmaterialausbildungen geschaltet werden. Eine Schweißheizung kann mit zwei Basiskörpern 3, mit zwei Basiskörpern 4, oder mit je einem Basiskörper 3 und 4 ausgerüstet sein.
  • Die Basiskörper 3, 4 besitzen Flächen 6 zur Aufnahme der Schweißspiegel 7 und 10. Die Schweißspiegel 7 und 10 sind in ihrer Form an die Schweißaufgabe angepasst. Die Fläche 6 ist jeweils so gestaltet, dass bei einer Wärmedehnung der Basiskörper 3, 4 eine axiale Verschiebung der Schweißspiegel 7, 10 möglich ist. Die Anpassung ist nötig, wenn bei Wechsel der Kunststoffart die Verschweißtemperatur geändert werden muss und dadurch zwangsläufig andere Ausdehnungen der Basiskörper 3, 4 auftreten.
  • Damit die Energie der Heizelemente 5, 9 und 11 schnell an die Schweißspiegel 7 und 10 transportiert werden kann, ist es sinnvoll, wenn die Basiskörper 3, 4 in Aluminium ausgeführt sind.
  • Es kann allerdings auch sinnvoll sein, vor allem dann, wenn durch Materialwechsel die Temperaturen ständig angepasst werden müssen, die Grundplatte 1 und die Basiskörper 3, 4 aus Invarstahl auszubilden. Invarstahl besitzt einen Ausdehnungskoeffizienten, der nur 10% vom Wert des Ausdehnungskoeffizienten von Stahl entspricht. Bei Temperaturänderungen treten dann nur vernachlässigbare Verschiebungen auf.
  • In der Zeichnung nicht dargestellt ist eine Lösung, bei der die beiden Basiskörper 3, 4 auf der Gegenseite der Grundplatte 1 miteinander verbunden sind. Diese Lösung hat den Vorteil, dass die Basiskörper 3, 4 in ihrer relativen Position zueinander fixiert sind und durch die Reaktionskräfte beim Schweißen nicht verschoben werden.
  • Zur Temperaturanpassung an die Schweißaufgabe besitzen die Basiskörper 3, 4 bei bestimmten Arbeitsaufgaben unterschiedliche Temperaturen. Es kann dabei von Vorteil sein, wenn Isolationsmaterial 2 zwischen beiden Basiskörpern 3, 4 angeordnet wird, damit durch Strahlung die niedrige Temperatur eines Basiskörpers nicht verfälscht wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Grundplatte
    2
    Isolationsmaterial
    3
    Basiskörper
    3a
    Teil-Basiskörper
    3b
    Teil-Basiskörper
    4
    Basiskörper
    5
    Heizelement
    6
    Fläche
    7
    Schweißspiegel
    8
    Teil-Ebene
    9
    Heizelement
    10
    Schweißspiegel
    11
    Heizelement
    12
    im Querschnitt geschlossene Bohrungen

Claims (6)

  1. Schweißheizung für die Herstellung von Kunststoffrohrmatten aus flexiblen Kunststoffrohren, wobei eine Anzahl parallel angeordneter Kapillarrohre stoffschlüssig durch Schweißen mit einem Sammelrohr verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, – dass auf einer Grundplatte (1) zwei Basiskörper (3, 4) parallel und mit Abstand zueinander angeordnet sind, – dass einer der Basiskörper (3, 4) aus in einer Teil-Ebene (8) getrennten, lösbaren, hälftigen Teil-Basiskörpern (3a, 3b) besteht, – dass die hälftigen Teil-Basiskörper (3a, 3b) mit einer oder mehreren in der Teil-Ebene (8) sich zu einem geschlossenen Querschnitt ergänzenden, in Längsrichtung zu einem ersten Schweißspiegel (7) verlaufenden Bohrungen (12) versehen sind, in die Heizelemente (5, 11) austauschbar eingebracht sind – und dass in dem jeweils anderen Basiskörper (3 bzw. 4) Heizelemente (9) hintereinander im rechten Winkel zu einem zweiten in Längsrichtung verlaufenden Schweißspiegel (10) angeordnet sind.
  2. Schweißheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiskörper (3, 4) symmetrisch ausgeführt sind.
  3. Schweißheizung nach den Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper (3) außer den Heizelementen (5) zusätzlich ein weiteres Heizelement (11) enthält.
  4. Schweißheizung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiskörper (3, 4) aus Aluminium oder aus Invarstahl bestehen.
  5. Schweißheizung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (1) und die Basiskörper (3, 4) aus Invarstahl bestehen.
  6. Schweißheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Basiskörpern (3, 4) Isolationsmaterial (2) angeordnet ist.
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