DE102009048578A1

DE102009048578A1 - Verbindungselement zum Verschweißen von Kunststoffrohren

Info

Publication number: DE102009048578A1
Application number: DE102009048578A
Authority: DE
Inventors: Peter Brägelmann; Klaus Hilchenbach
Original assignee: Egeplast Werner Strumann GmbH and Co KG
Current assignee: Egeplast International GmbH
Priority date: 2009-10-07
Filing date: 2009-10-07
Publication date: 2011-04-14
Anticipated expiration: 2029-10-08
Also published as: DE102009048578B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement (10) zum Verbinden mindestens zweier Kunststoffrohre oder Verbundrohre aus schweißtechnisch nicht miteinander kompatiblen Materialien, wobei das Verbindungselement mindestens einen ersten axialen Abschnitt (18) aufweist, bestehend aus einem ersten Kunststoff, der dem Kunststoff des ersten Kunststoffrohrs entspricht und mindestens einen zweiten axialen Abschnitt (29) aufweist, bestehend aus einem zweiten mit dem Kunststoff des ersten Abschnitts schweißtechnisch nicht kompatiblen Kunststoff, der dem Kunststoff des zweiten Kunststoffrohrs entspricht und wobei das Verbindungselement aus zwei in axialer Richtung miteinander verbundenen hohlzylindrischen Teilelementen (12, 13) besteht, wobei das erste Teilelement (12) aus dem ersten Kunststoff und das zweite Teilelement (13) aus dem zweiten Kunststoff besteht. Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des Verbindungselements (10) und ein Verfahren zum Verbinden mindestens zweier Kunststoffrohre oder Verbundrohre aus nicht miteinander kompatiblen Materialien mittels dieses Verbindungselements.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement zum Verbinden mindestens zweier Kunststoffrohre oder Verbundrohre aus nicht miteinander kompatiblen Materialien, wobei das Verbindungselement mindestens einen ersten axialen Abschnitt aufweist bestehend aus einem ersten Kunststoff, der dem Kunststoff des ersten Kunststoffrohrs entspricht und mindestens einen zweiten axialen Abschnitt aufweist bestehend aus einem zweiten mit dem Kunststoff des ersten Abschnitts nicht kompatiblen Kunststoff, der dem Kunststoff des zweiten Kunststoffrohrs entspricht.
Es sind heute in der Praxis eine Reihe von Verfahren bekannt, mittels derer eine Verbindung zwischen mindestens zwei Kunststoffrohren hergestellt wird. Insbesondere werden Stumpfschweißverfahren und Heizwendelschweißverfahren genutzt. Im letzteren Fall werden dazu Heizwendelmuffen verwendet, um die Kontaktflächen der Muffe und der zu verschweißenden Kunststoffrohre zu erwärmen und aufzuschmelzen. Es können auch andere Vorrichtungen für die Erwärmung der Kontaktflächen zum Einsatz kommen.
Kunststoffrohre aus schweißtechnisch nicht miteinander kompatiblen Materialien lassen sich mittels der herkömmlichen Verfahren nicht miteinander verschweißen. Vorrangig werden dann mechanische Verbindungselemente eingesetzt. Diese Verbindungstechniken basieren im Wesentlichen darauf, die zu verbindenden Rohre durch Verpressen der Rohrwandung zu fixieren. Desweiteren sind mechanische Verbindungstechniken bekannt, bei denen sich Krallen oder Klemmringe aus Metall oder Kunststoff in die Rohrwandung hineindrücken.
In der DE 699 04 357 T2 wird ein Verfahren zum Verbinden von unterschiedlichen Materialien beschrieben, bei dem ein Formstück mit einem Körper verwendet wird, der bei der Anwendung die zu verbindende Region einschließt und eine oder mehrere Schmelzzonen aufweist und die Schmelzzonen abwechselnde Abschnitt aus jedem der unterschiedlichen Materialien aufweist. Die beiden zu verbindenden Rohre werden in das Formstück hineingeschoben, so dass dieses eine ähnliche Funktion erfüllt wie eine herkömmliche Heizwendelmuffe zur Verbindung von Rohren. In dem Formstück befinden sich auch mehrere Heizdrähte, die in die unterschiedlichen Materialien eingebettet sind. Die Herstellung eines solchen Formstücks ist vergleichsweise aufwändig, da dazu beispielsweise die Heizdrähte bereitgestellt, mit den unterschiedlichen Materialien ummantelt werden, die Drähte schraubenförmig um einen Dorn gewunden werden und danach mit dem Material umgossen werden müssen, welches das Formstück bildet. Am Ende jeder Schmelzzonen werden zudem noch Kaltzonen vorgesehen, die notwendig sind, um das sich ausdehnende schmelzbare Material so aufzunehmen, dass der radiale Druck auf die zu verbindenden Rohre aufrechterhalten bleibt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verbindungselement zum Verbinden mindestens zweier Kunststoffrohre oder Verbundrohre aus nicht miteinander kompatiblen Materialien der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, welches einfacher aufgebaut und somit einfach und kostengünstig herstellbar ist, sich dabei jedoch für eine rasche und fluiddichte Verbindung derartiger Kunststoffrohre eignet.
Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein Verbindungselement zum Verbinden mindestens zweier Kunststoffrohre oder Verbundrohre der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Verbindungselement aus zwei in axialer Richtung miteinander verbundenen hohlzylindrischen Teilelementen besteht, wobei das erste Teilelement aus dem ersten Kunststoff und das zweite Teilelement aus dem zweiten Kunststoff besteht. Die Erfindung geht somit einen anderen Weg als der eingangs zitierte Stand der Technik. Es werden zwei kurze Rohrstücke zur Verfügung gestellt, von denen das eine aus dem Kunststoff des ersten zu verbindenden Kunststoffrohrs besteht und das zweite aus dem Kunststoff des zweiten zu verbindenden Kunststoffrohrs besteht und diese beiden Rohrstücke werden in geeigneter Weise miteinander verbunden und bilden dann die beiden Teilelemente des Verbindungselements. Anschließend kann beispielsweise an das Ende des einen Teilelements das erste Kunststoffrohr angeschweißt werden und an das Ende des zweiten Teilelements des Verbindungselements kann das andere Kunststoffrohr angeschweißt werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Verbindungselement mindestens einen in axialer Richtung ersten äußeren Abschnitt umfasst, in dem es über seine gesamte Wandstärke aus dem ersten Kunststoff besteht, wobei dieser Abschnitt von dem ersten Teilelement gebildet ist, einen sich daran axial anschließenden zweiten mittleren Abschnitt, in dem es in der Außenschicht aus dem ersten Kunststoff und in der Innenschicht aus dem zweiten Kunststoff besteht oder umgekehrt, wobei sich in diesem Abschnitt die beiden Teilelemente überlappen und einen sich daran wiederum axial anschließenden dritten äußeren Abschnitt, in dem es über seine gesamte Wandstärke aus dem zweiten Kunststoff besteht, wobei dieser Abschnitt von dem zweiten Teilelement gebildet ist.
Hier unterscheidet sich die erfindungsgemäße Lösung wesentlich von dem zitierten Stand der Technik, da dort ein einziger Muffenkörper verwendet wird, der im wesentlichen über seine axiale Länge durchgehend aus dem einen Kunststoff besteht und in den lediglich im radial inneren Bereich in so genannten Schmelzzonen kurze spiralförmig angeordnete Abschnitt angeordnet sind, die aus dem einen oder dem anderen Kunststoff bestehen. Dadurch wird die Herstellung des Verbindungselements fertigungstechnisch sehr komplex. Ein Verbund mit dem vom Muffenkörper aufgenommenen ersten bzw. zweiten Kunststoffrohr entsteht zudem nur jeweils streifenförmigen Bereichen am Umfang des eingeschobenen Kunststoffrohrs, die durch Streifen aus einem nicht kompatiblen Kunststoff unterbrochen sind, in denen kein Schmelzverbund erzeugt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung kann hingegen in dem ersten Abschnitt des Verbindungselements ein flächiger stoffschlüssiger Verbund mit dem innenliegenden Kunststoffrohr an dessen Umfang erzielt werden, wenn das Verbindungselement als Muffenkörper ausgebildet ist. Bei der anderen Variante, in der die zu verbindenden Kunststoffrohre stirnendseitig mit dem Verbindungselement verschweißt werden, wird über den gesamten Umfang des Stirnendes ein stoffschlüssiger Verbund zwischen dem Ende des Kunststoffrohres und dem Verbindungselement im Bereich der jeweiligen Stirnflächen erzielt. Dies gilt für beide zu verbindenden Kunststoffrohre, da jedes Teilelement in den beiden äußeren Abschnitten des Verbindungselements im Bereich der Verbindungsflächen ausschließlich aus dem jeweiligen Kunststoff des ersten bzw. des zweiten Kunststoffrohrs besteht.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung gibt es verschiedene Möglichkeiten, die beiden Teilelemente zur Schaffung des Verbindungselements miteinander zu verbinden. Beispielsweise können dazu das erste Teilelement und/oder das zweite Teilelement in ihrem Überlappungsbereich, welches bevorzugt der mittlere Abschnitt des Verbindungselements ist, mindestens einen Hinterschnitt aufweisen und die beiden Teilelemente dort teilweise ineinandergreifen. Wenn dieser Hinterschnitt beispielsweise spiralförmig ist, ergibt sich eine Art Gewinde, so dass beide Teilelemente durch eine Schraubverbindung kraft- und formschlüssig miteinander verbunden werden können.
Alternativ dazu (oder auch zusätzlich) können beispielsweise das erste Teilelement und das zweite Teilelement über wenigstens eine Schnappverbindung oder Rastverbindung miteinander verbunden sein.
Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung sieht vor, dass in dem Verbindungsbereich der beiden Teilelemente wenigstens ein Dichtelement angeordnet ist. Der Verbindungsbereich der beiden Teilelemente ist in der Regel der Bereich in dem diese sich überlappen, wobei insbesondere über eine gewisse Länge des Verbindungselements das erste Teilelement sich radial außen erstreckt und das zweite Teilelement sich radial innen erstreckt (oder umgekehrt). Wenn man in diesem Überlappungsbereich mehrere in axialer Richtung hintereinander liegende Hinterschnitte vorsieht, schafft man einen verschachtelten Weg im Bereich der Grenzflächen beider Teilelemente, wodurch man beispielsweise eine Kapillardichtung schaffen kann, so dass in diesem Verbindungsbereich der beiden Teilelemente kein Fluid aus der Rohrleitung austreten kann.
Es sind aber auch andere Arten der Abdichtung des Verbindungsbereichs beider Teilelemente im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich. Beispielsweise kann in dem Verbindungsbereich der beiden Teilelemente wenigstens ein Dichtelement, vorzugsweise ein Dichtring angeordnet sein, der (welches) vorzugsweise in einer Nut eines der Teilelemente aufgenommen ist.
Ein solches Dichtelement kann erfindungsgemäß je nach Anwendungszweck aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, beispielsweise kann der Werkstoff, aus dem das Dichtelement besteht, ein EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk), NBR (Nitrilkautschuk) oder ein geschäumtes Polyolefin umfassen.
Bei einer der bevorzugten Lösungsvarianten im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind das erste Teilelement und/oder das zweite Teilelement jeweils muffenförmig ausgebildet zur Aufnahme jeweils eines Rohrendes je eines der zu verbindenden Kunststoffrohre, wobei in der Muffe vorzugsweise jeweils ein Anschlag für das Stirnende eines der Kunststoffrohre ausgebildet ist. Dabei kann wenigstens eines der Teilelemente als Elektroschweißmuffe ausgebildet sein mit in den Kunststoff der Muffe eingebetteten Heizdrähten, um so den Kunststoff des Verbindungselements und des mit diesem zu verbindenden Kunststoffrohrs zu erwärmen und eine Schweißverbindung herzustellen.
Als nicht miteinander kompatible Kunststoffe der beiden zu verbindenden Kunststoffrohre im Sinne der vorliegenden Erfindung kommen die verschiedensten Werkstoffkombinationen in Betracht. Es sind definitionsgemäß solche unterschiedlichen Kunststoffe, die sich nicht miteinander verschweißen lassen. Besonders interessant sind solche Anwendungen, bei denen das Verbindungselement zwei nicht miteinander kompatible Werkstoffe miteinander kombiniert, die üblicherweise im Rohrleitungsbau verwendet werden. Beispielhaft aber keineswegs erschöpfend seien genannt: Verbindungselemente bei denen der Kunststoff, aus dem die Teilelemente des Verbindungselements jeweils bestehen, ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Polyethylen, Polypropylen und Polyamid, wobei alle jeweiligen Kombinationen der genannten Werkstoffe in Betracht kommen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Verbindungselements der vorgenannten Art, bei dem man gemäß einer bevorzugten Alternative dieses im 2-Komponenten-Spritzgießverfahren herstellt. Aufgrund der nicht miteinander kompatiblen Werkstoffe kann man die beiden Teilelemente nicht miteinander verschweißen. Wenn die beiden Teilelemente Hinterschnitte aufweisen, lässt sich jedoch in einem oder mehreren Arbeitsgängen das erste Teilelement aus dem ersten Kunststoff spritzgießen und gleichzeitig oder anschließend in einem zweiten Arbeitsgang kann man das zweite Teilelement aus einem zweiten Kunststoff quasi an das erste Teilelement anspritzen. Verwendet man einen spiralförmigen Hinterschnitt, der eine Art Gewinde darstellt, kann man auch beide Teilelemente zunächst separat spritzgießen und danach in einer Schraubverbindung miteinander zu dem Verbindungselement verbinden. Verwendet man zusätzlich beispielsweise eine Schnapp- oder Rastverbindung, ist das Verbindungselement aus den Teilelementen leichter konfektionierbar. Alternativ ist es beispielsweise auch möglich, Teilelemente mit spiralförmigem Hinterschnitt als Drehteile herzustellen. Grundsätzlich kann man somit auch die Teilelemente zunächst in einem kunststofftechnischen Formgebungsverfahren als Rohteile herstellen, diese anschließend zur Erzielung der gewünschten Endform mechanisch bearbeiten und dann in einem Fügevorgang miteinander verbinden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zum Verbinden mindestens zweier Kunststoffrohre oder Verbundrohre aus nicht miteinander kompatiblen Materialien mittels eines Verbindungselements der zuvor beschriebenen Art, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das aus dem ersten Kunststoff bestehende erste Kunststoffrohr mit dem aus dem gleichen Kunststoff bestehenden ersten Teilelement des Verbindungselements stirnendseitig verschweißt wird und das aus dem zweiten Kunststoff bestehende zweite Kunststoffrohr mit dem aus dem gleichen Kunststoff bestehenden zweiten Teilelement des Verbindungselements stirnendseitig verschweißt wird. Bei dieser Variante der Erfindung wird somit anders als in dem zitierten Stand der Technik das Verbindungselement selbst zu einem Teil der Rohrleitung, das heißt, das zu fördernde Medium strömt über eine Strecke durch das Lumen des Verbindungselements. Das Verbindungselement wird somit in die Rohrleitung eingebaut.
Gemäß einer bevorzugten alternativen Lösungsvariante, welche ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, kann man auch mindestens zwei Kunststoffrohre oder Verbundrohre aus nicht miteinander kompatiblen Materialien mittels eines Verbindungselements der zuvor beschriebenen Art verbinden, indem das aus dem ersten Kunststoff bestehende erste Kunststoffrohr in das aus dem gleichen Kunststoff bestehende muffenartige erste Teilelement des Verbindungselements eingeschoben und mit diesem am Umfang und/oder stirnendseitig mit einem Anschlag des Verbindungselements verschweißt wird und das aus dem zweiten Kunststoff bestehende zweite Kunststoffrohr in das aus dem gleichen Kunststoff bestehende muffenartige zweite Teilelement des Verbindungselements eingeschoben und mit diesem am Umfang und/oder stirnendseitig mit einem Anschlag des Verbindungselements verschweißt wird. Prinzipiell könnte man bei dieser Variante auch so vorgehen, dass man zunächst das erste Kunststoffrohr mit dem ersten Teilelement verschweißt, danach erst das zweite Teilelement mit dem ersten Teilelement zum Beispiel durch Verschrauben verbindet und anschließend das zweite Kunststoffrohr an das zweite Teilelement anschweißt. Die beiden Teilelemente könnten somit bei dieser Variante auch als separate Bauteile an die Baustelle geliefert werden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Wandstärken des Verbindungselements zumindest im jeweiligen Endbereich der Teilelemente den normierten SDR-Verhältnissen für Rohrleitungen entsprechen. Als „SDR-standard dimension ratio” wird das Verhältnis des Außendurchmessers zur Wanddicke eines Kunststoffrohrs bezeichnet. Die wichtigsten Normen in diesem Bereich sind die DIN 8074 (Rohre aus Polyethylen-Maße), DIN 8075 (Rohre aus Polyethylen-Allgemeine Güteanforderungen, Prüfung), DIN EN 12201-Kunststoffrohrleitungssysteme für die Wasserversorgung, DIN EN 1550-Kunststoffrohrleitungssysteme für die Gasversorgung, DIN EN 13244-Kunststoffrohrleitungssysteme für die Abwasserdruckentwässerung.
Die vorliegende Erfindung betrifft bevorzugt die Verbindung von Kunststoffrohren in denen Fluide wie Trinkwasser, Abwasser, Gase oder auch Chemikalien (im Industriebereich) gefördert werden. Insbesondere eignen sich das erfindungsgemäße Verfahren und die Verbindungselemente für die Verbindung von (gegebenenfalls druckbeaufschlagten) Versorgungsleitungen, Entsorgungsleitungen und Industrieleitungen, aber auch für das Verbinden von Freigefälleleitungen. Es können beispielsweise auch Entsorgungsleitungen mit Schächten verbunden werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist beispielswiese vorteilhaft für den Anschluss neuer Leitungen an vorhandene Altleitungen, da hier oft nicht kompatible Materialien vorliegen.
Die in den Unteransprüchen genannten Merkmale betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.
Dabei zeigen:
1 eine schematisch vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Verbindungselements;
2 eine schematisch vereinfachte Darstellung eines ähnlichen Verbindungselements mit beidseitig angeschlossenen Kunststoffrohren;
3 eine weitere schematisch vereinfachte Darstellung eines Verbindungselements gemäß einer Variante der vorliegenden Erfindung;
4 eine schematisch vereinfachte Darstellung eines Verbindungselements gemäß einer weiteren Variante der vorliegenden Erfindung;
5 eine schematisch vereinfachte Darstellung eines Verbindungselements gemäß einer weiteren Variante der vorliegenden Erfindung mit beidseitig angeschlossenen Kunststoffrohren.
Zunächst wird auf die 1 Bezug genommen. Diese zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung ein Verbindungselement 10 gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung. Dieses umfasst zwei in axialer Richtung des Verbindungselements 10 (und der Rohrleitung) miteinander verbundene hohlzylindrische (das heißt rohrförmige) Teilelemente 12, 13, die aus unterschiedlichen nicht miteinander kompatiblen (nicht miteinander verschweißbaren) Kunststoffen bestehen, beispielsweise eines aus Polyethylen und das andere aus Polypropylen oder dergleichen. Die beiden Teilelemente überlappen sich in einem mittleren Abschnitt 11 des Verbindungselements 10. Dort liegt das erste Teilelement 12 radial außen und übergreift das zweite Teilelement 13, welches radial innen liegt.
Jenseits dieses mittleren Abschnitts 11 erstrecken sich jeweils axial äußere Abschnitte 18, 19, in denen das Verbindungselement 10 jeweils einschichtig und werkstoffhomogen ausgebildet ist, wobei der in der Zeichnung linke erste äußere Abschnitt 18 ausschließlich aus dem ersten Teilelement 12 besteht und der in der Zeichnung rechte zweite äußere Abschnitt 19 ausschließlich aus dem zweiten Teilelement 13 besteht. Somit besteht der erste äußere Abschnitt 18 ausschließlich aus dem ersten Kunststoff und der zweite äußere Abschnitt 19 besteht ausschließlich aus dem zweiten Kunststoff, wohingegen der mittlere Abschnitt 11, in dem sich die beiden Teilelemente 12, 13 überlappen, radial innen aus dem zweiten Kunststoff besteht und radial außen aus dem ersten Kunststoff besteht.
Um die beiden Teilelemente 12, 13 bei der Herstellung des Verbindungselements 10 miteinander zu verbinden gibt es verschiedene Methoden. In der Zeichnung 1 ist eine Variante gezeigt, bei der die beiden Teilelemente 12, 13 in dem mittleren Abschnitt 11, in dem sie sich überlappen, mehrere in axialer Richtung hintereinander liegende Hinterschnitte 14 aufweisen, so dass beide Teilelemente dort quasi miteinander verzahnt sind. Die Hinterschnitte 14 ergeben sich dadurch, dass beispielsweise das erste Teilelement 12 dort mehrere beabstandete Nuten aufweist, in die jeweils Federn oder Anformungen des zweiten Teilelements 13 eingreifen. Eine derartige Anordnungen von Hinterschnitten kann man zum Beispiel bei der Herstellung des Verbindungselements zum Verbinden der beiden Teilelemente nutzen, indem man durch Spritzgießen im 2-Komponenten-Spritzguß das erste Teilelement 12 aus dem ersten Kunststoff mit den entsprechenden Nuten spritzgießt und das zweite Teilelement 13 mit den entsprechenden Federn aus dem zweiten Kunststoff spritzgießt. Wenn die Kunststoffe eine ausreichende Haftung aneinander haben wie beispielsweise bei der Werkstoffkombination Polyethylen/Polypropylen lässt sich durch 2-Komponenten-Spritzgießen ein Verbindungselement 10 herstellen, bei dem die beiden Teilelemente 12, 13 nach dem Erkalten einen festen Verbund miteinander eingegangen sind. Die in 1 gezeigte Anordnung von Hinterschnitten kann bei genügender Anzahl von Nuten und Federn gleichzeitig als Kapillardichtung 15 dienen, wodurch sich in dem mittleren Übergangsabschnitt 11, in dem sich die beiden Teilelemente 12, 13 überlappen, gleichzeitig eine Abdichtung ergibt, die einen Austritt des durch die Rohrleitung strömenden Fluids im Bereich des Verbindungselements verhindert.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert, welches gegenüber der Variante von 1 nur geringfügig modifiziert ist. In 2 ist nur das Verbindungselement 10 selbst dargestellt, sondern auch die sich axial anschließenden Teilabschnitte der Kunststoffrohre 16, 17 aus nicht miteinander kompatiblen Materialien, die über das Verbindungselement 10 miteinander verbunden werden. Wie man sieht ist das erste Kunststoffrohr 16, welches aus dem gleichen Kunststoff besteht wie das Teilelement 12 des Verbindungselements durch Stumpfendschweißen stirnseitig mit letzterem verbunden. Auf der anderen Seite des Verbindungselements 10 ist das zweite Kunststoffrohr 17, welches aus dem gleichen Kunststoff besteht wie das zweite Teilelement 13 des Verbindungselements mit diesem durch Stumpfendschweißen stirnseitig verbunden. Ein direktes Verschweißen der beiden Kunststoffrohre 16, 17 wäre nicht möglich, da diese aus nicht miteinander verschweißbaren Kunststoffen bestehen. Das Verbindungselement 10 kann als fertiges Bauteil auf die Baustelle geliefert werden, so dass dort im vorliegenden Fall lediglich zwei Schweißverbindungen zwischen Kunststoffrohr 16 und Verbindungselement 10 und zwischen Kunststoffrohr 17 und Verbindungselement hergestellt werden müssen, um beide Rohrleitungen miteinander zu verbinden.
Bei der Variante gemäß 2 ist zusätzlich zu der Kapillardichtung 15 in einer Nut des ersten Teilelements 12 ein Dichtungsring 26 angeordnet, der gegen die Stirnseite des zweiten Teilelements 13 abdichtet und beispielsweise aus einem elastischen Werkstoff besteht und in der Einbaulage etwas komprimiert ist, um auf diese Weise eine noch höhere Dichtigkeit in dem kritischen Übergangsabschnitt 11 zu erreichen, in dem sich die beiden Teilelemente 12, 13 überlappen.
Dadurch, dass sich die beiden Teilelemente 12, 13 in dem mittleren Abschnitt 11 des Verbindungselements 10 überlappen, weist das Verbindungselement dort eine größere Materialstärke. Das dort radial innen liegende zweite Teilelement 13 kann so angeordnet sein, dass es mit dem axial äußeren Abschnitt 18 des ersten Teilelements 12 fluchtet, so dass der in dem mittleren Abschnitt 11 das zweite Teilelement 13 übergreifende Abschnitt 12a des ersten Teilelements zu einer größeren Materialstärke des Verbindungselements in dem mittleren Abschnitt 11 führt und zu einem ringförmigen äußeren Absatz 20, dort wo das erste Teilelement 12 endet.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verbindungselements 10 beschrieben. Das Verbindungselement 10 ist ähnlich gestaltet wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß 2. Im Unterschied dazu ist hier jedoch vorgesehen, dass die Hinterschnitte 21 in dem ersten Teilelement 12 insgesamt eine spiralförmige Form aufweisen, wobei in dem mittleren Abschnitt 11 (Überlappungsbereich) das zweite Teilelement 13 so geformt ist, dass sich quasi eine spiralförmig umlaufende Feder 22 ergibt, welche in den spiralförmigen Hinterschnitt 21 eingreift, so dass man die beiden Teilelemente 12, 13 nach deren separater Herstellung miteinander verschrauben und dadurch miteinander verbinden kann, um das Verbindungselement 10 zu schaffen. Ähnlich wie bei der Variante gemäß 2 ist auch hier ein zusätzlicher Dichtungsring 26 vorgesehen.
Die Variante gemäß 4, die nachfolgend beschrieben wird, ist ähnlich wie die zuvor anhand von 3 beschriebene Variante. Hier ist jedoch zusätzlich zu dem spiralförmigen Hinterschnitt 21/22 an dem zweiten Teilelement 13 endseitig Rastelemente 28 angeformt sind, die in Nuten 27 oder Vertiefungen an dem radial äußeren Teilelement 12 in der vollständig eingeschobenen Position des Teilelements 13 einrasten. In 4 erkennt man, dass mehrere dieser Rastelemente 28 mit Abstand zueinander über den Umfang verteilt angeordnet sind. Die Rastelemente 28 können ein etwa sägezahnförmiges Profil aufweisen mit einer steilen rückseitigen Fläche und damit nach dem Einschnappen ein Ausziehen des Teilelements 13 zwecks wieder Lösen der Verbindung verhindern.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 5 ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Anders als in dem Ausführungsbeispiel in 2 ist hier das Verbindungselement als Muffe ausgebildet und es ist vorgesehen, dass das erste anzuschließende Kunststoffrohr 16 bis zu einem Anschlag 25 in das Verbindungselement hineingeschoben wird, an dem dann dessen Stirnseite anliegt. Dieser Anschlag befindet sich an dem ersten Teilelement 12, welches dann wiederum ähnlich wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen in einem mittleren Abschnitt 11 mit dem zweiten Teilelement 13 beispielsweise über einen spiralförmigen Hinterschnitt 21 verbunden ist. Das zweite Teilelement 13 ist ebenfalls muffenförmig ausgebildet und hat eine entsprechende Aufnahme, in die das zweite anzuschließende Kunststoffrohr 17 eingeschoben wird, ebenfalls bis zu einem Anschlag 24. Bei dieser Variante ergibt sich jeweils eine Anlage der beiden Kunststoffrohre 16, 17 an ihrem äußeren Umfang in der Muffe des einen bzw. des anderen Teilelements 12, 13 des Verbindungselements 10. Diese Anlageflächen kann man für eine Schweißverbindung nutzen, wobei in die Muffen der beiden Teilelemente 12 und 13 jeweils Heizwendel 23 eingebettet sind, so dass bei Erwärmung ein partielles Aufschmelzen des Kunststoffs erfolgt wie bei einer Elektroschweißmuffe. Auf diese Weise wird das erste Kunststoffrohr mit dem ersten Teilelement 12 verschweißt, welches aus dem gleichen Kunststoff besteht und das zweite Kunststoffrohr 17 wird mit dem zweiten Teilelement 13 verschweißt, welches aus dem gleichen Kunststoff besteht wie dieses. Somit lassen sich auch hier zwei Kunststoffrohre 16, 17 aus unterschiedlichen nicht miteinander kompatiblen Kunststoffen über das aus den zwei Teilelementen 12, 13 bestehende Verbindungselement 10 miteinander verbinden.
Bezugszeichenliste

10: Verbindungselement
11: mittlerer Abschnitt
12: erstes Teilelement
12a: übergreifender Abschnitt
13: zweites Teilelement
14: Hinterschnitt
15: Kapillardichtung
16: erstes Kunststoffrohr
17: zweites Kunststoffrohr
18: erster äußerer Abschnitt
19: zweiter äußerer Abschnitt
20: ringförmiger äußerer Absatz
21: spiralförmiger Hinterschnitt
22: spiralförmig umlaufende Feder
23: Heizwendel
24: Anschlag
25: Anschlag
26: Dichtring
27: Nuten
28: Rastelemente

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 69904357 T2 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 8074 [0021]
DIN 8075 [0021]
DIN EN 12201-Kunststoffrohrleitungssysteme [0021]
DIN EN 1550-Kunststoffrohrleitungssysteme [0021]
DIN EN 13244-Kunststoffrohrleitungssysteme [0021]

Claims

Verbindungselement zum Verbinden mindestens zweier Kunststoffrohre oder Verbundrohre aus schweißtechnisch nicht miteinander kompatiblen Materialien, wobei das Verbindungselement mindestens einen ersten axialen Abschnitt aufweist bestehend aus einem ersten Kunststoff, der dem Kunststoff des ersten Kunststoffrohrs entspricht und mindestens einen zweiten axialen Abschnitt aufweist bestehend aus einem zweiten mit dem Kunststoff des ersten Abschnitts schweißtechnisch nicht kompatiblen Kunststoff, der dem Kunststoff des zweiten Kunststoffrohrs entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (10) aus zwei in axialer Richtung miteinander verbundenen hohlzylindrischen Teilelementen (12, 13) besteht, wobei das erste Teilelement (12) aus dem ersten Kunststoff und das zweite Teilelement (13) aus dem zweiten Kunststoff besteht.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (10) mindestens einen in axialer Richtung ersten äußeren Abschnitt (18) umfasst, in dem es über seine gesamte Wandstärke aus dem ersten Kunststoff besteht, wobei dieser Abschnitt von dem ersten Teilelement (12) gebildet ist, einen sich daran axial anschließenden zweiten mittleren Abschnitt (11), in dem es in der Außenschicht aus dem ersten Kunststoff und in der Innenschicht aus dem zweiten Kunststoff besteht oder umgekehrt, wobei sich in diesem Abschnitt die beiden Teilelemente überlappen und einen sich daran wiederum axial anschließenden dritten äußeren Abschnitt (19), in dem es über seine gesamte Wandstärke aus dem zweiten Kunststoff besteht, wobei dieser Abschnitt von dem zweiten Teilelement (13) gebildet ist.
Verbindungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilelement (12) und/oder das zweite Teilelement (13) in ihrem Überlappungsbereich, vorzugsweise in dem mittleren Abschnitt (11), mindestens einen Hinterschnitt (14, 21) aufweisen und die beiden Teilelemente dort teilweise ineinandergreifen.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Überlappungsbereich zwischen dem ersten Teilelement (12) und dem zweiten Teilelement (13) wenigstens eine Kapillardichtung (15) vorgesehen ist.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verbindungsbereich der beiden Teilelemente (12, 13) wenigstens ein Dichtelement (26), vorzugsweise ein Dichtring angeordnet ist, der (welches) vorzugsweise in einer Nut eines der Teilelemente aufgenommen ist.
Verbindungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff, aus dem das Dichtelement (26) besteht, ein EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk), NBR (Nitrilkautschuk) oder ein geschäumtes Polyolefin umfasst.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Überlappungsbereich der beiden Teilelemente (12, 13) wenigstens ein spiralförmiger Hinterschnitt (21) vorgesehen ist.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilelement (12) und das zweite Teilelement (13) über wenigstens eine Schnappverbindung (27, 28) oder Rastverbindung miteinander verbunden sind.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilelement (12) und/oder das zweite Teilelement (13) jeweils muffenförmig ausgebildet sind zur Aufnahme jeweils eines Rohrendes je eines der zu verbindenden Kunststoffrohre (16, 17).
Verbindungselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Muffe jeweils ein Anschlag (24, 25) für das Stirnende eines der Kunststoffrohre ausgebildet ist.
Verbindungselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Teilelemente (12, 13) als Elektroschweißmuffe ausgebildet ist mit in den Kunststoff der Muffe eingebetteten Heizdrähten (23).
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff aus dem die Teilelemente (12, 13) des Verbindungselements (10) jeweils bestehen ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Polyethylen, Polypropylen und Polyamid.
Verfahren zur Herstellung eines Verbindungselements nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass dieses im 2-Komponenten Spritzgießverfahren hergestellt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Verbindungselements einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als Drehteil durch mechanische Bearbeitung hergestellt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Verbindungselements nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die beiden Teilelemente separat hergestellt werden mit einem spiralförmigen Hinterschnitt und die Teilelemente anschließend miteinander verschraubt werden.
Verfahren zum Verbinden mindestens zweier Kunststoffrohre oder Verbundrohre aus nicht miteinander kompatiblen Materialien mittels eines Verbindungselements gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem ersten Kunststoff bestehende erste Kunststoffrohr (16) mit dem aus dem gleichen Kunststoff bestehenden ersten Teilelement (12) des Verbindungselements (10) stirnendseitig verschweißt wird und das aus dem zweiten Kunststoff bestehende zweite Kunststoffrohr (17) mit dem aus dem gleichen Kunststoff bestehenden zweiten Teilelement (13) des Verbindungselements stirnendseitig verschweißt wird.
Verfahren zum Verbinden mindestens zweier Kunststoffrohre oder Verbundrohre aus schweißtechnisch nicht miteinander kompatiblen Materialien mittels eines Verbindungselements gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem ersten Kunststoff bestehende erste Kunststoffrohr (16) in das aus dem gleichen Kunststoff bestehende muffenartige erste Teilelement (12) des Verbindungselements eingeschoben und mit diesem am Umfang und/oder stirnendseitig mit einem Anschlag des Verbindungselements verschweißt wird und das aus dem zweiten Kunststoff bestehende zweite Kunststoffrohr (17) in das aus dem gleichen Kunststoff bestehende muffenartige zweite Teilelement (13) des Verbindungselements eingeschoben und mit diesem am Umfang und/oder stirnendseitig mit einem Anschlag des Verbindungselements verschweißt wird.