DE1604633C - Elektrisch erwärmbarer' Heizspiegel zum Schweißen von Werkstücken aus thermoplastischem Material - Google Patents

Description

Ringförmigc Heizspiegel dienen beispielsweise zum io spiegel selbst bestehen und sich unmittelbar an denselben anschließen können, dienen vorteilhaft zum allmählichen Aufbau der Temperatur, die nicht unmittelbar hinter den Anschlußklemmen ihren Sollwert erreicht. Die Abmessungen der Laschen sind I₅ daher zweckmäßig so gewählt, daß die Temperatur bei Erreichen der Heizspiegelfläche geratie den gewünschten konstanten Sollwert erreicht. Auf Grund von Versuchsergebnissen wird diesbezüglich bevorzugt, dali die Ausdehnung der kartenförmigen An 20 sehlußelemente in Stromrichtung jeweils mindestens einem Fünftel de* Gesamtstromweges innerhalb des Heizspiegels entspiicht, maximal jedoch 300 mm beträgt. Bei einem ringförmigen Heizspiegel zur Rohrschweißung beispielsweise entspricht dann die Länge i Füfl d mittleren Rin·

Is besteht jedoch neuerdings die Tendenz, für Ab- 25 einer Lasche etwa einem Fünftel des mittleren Rin·.-

«vasserleitungen Kunststoffrohre zu verwenden, die umfanges.

vergleichweise billig verlegt werden können, da sie Die weiteren erfindunggemäßen Merkmale, nam-

beispielsweise au: Grund ihrer Elastizität keine ge- lieh die unterschiedliche Querstlmittsstärke des

glätteten und befestigten Grabensohlen benötigen. Heizspiegels und/oder die Anoidnung von Elementen

Solche Abwässerrohre können Durchmesser bis zu 30 aus einem gut wärmeleitenden Material irn^ Heiz-

1500 mm aufweisen. ._..«- .,. -

Die Verschweißung derartig umfangreicher Rohre mit obigen bekannten Heizspiegeln bringt große Schwierigkeiten mit sich. Zur gleichmäßigen Aufspiegel verfolgen den Zweck, obige Solltemperatur über die Breite des Heizspiegels und unabhängig von Witterungseinflüssen, konstant zu halten.

__ ..._e ._. ₆„. _e... ,.„. Im einzelnen wird dazu vorgeschlagen, daß der

heizung der entsprechend umfangreichen Heizspiegel 35 Heizspiegel zur Erzielung einer unterschiedlichen — wobei bei einer Betriebstemperatur von 200° C Querschnittsslärke Ausnehmungen und oder Einschnitte aufweist. Durch seitliche Bohrungen in den Heizspiegelkörper, welche gegebenenfalls als Stufen-

bohrungen ausgeführt sein können, ist beispiels-

Kunststoffrohre als Abwasserleitungen in Frage gestellt wird. In diesem Zusammenhang sei auch noch erwähnt, daß die bei den bekannten Heizspiegeln

Toleranzen von etwa _*. 10 C eingehalten werden
müssen — sind zahlreiche Heizelemente und entsprechend viele elektrische Anschlüsse erforderlich. _o... --.-„

Dies bedeutet einen so großen Aufwand, daß da- 40 weise vorteilhaft eine Erhöhung der Stromdichte an durch die Verwendbarkeit der an sich vorteilhaften den beiden mit dem zu verschweißenden Werkstuck

in Eingriff stehenden Oberflächen des Heizspiegeis zu erreichen. Entsprechend kann auch eine Verdich-

„.. _.„_r„_e™. tung der Stromlinien an bestimmten Stellen durch

üblichen hohen Betriebsspannungen, insbesondere 45 seitliche Einschnitte in diese Oberflächen erzielt beim Verlegen der Rohre in feuchtem Boden, zu werdenr. einer großen Gefahr für die menschlichen Arbeitskräfte werden kann.

Man hat nun — um den Nachteil der vielen elek- --„ —-_r- · - . . ,

irischen Anschlüsse zu vermeiden — versucht, den so über die Oberfläche des Heizspiegeis daduren ge-Heizspiegel direkt an eine Stromquelle anzuschließen. schaffen werden, daß Wärme von zu stark erhitzten

Partien nach außen abgeleitet wird. Dtes kann beispielsweise bei einseitiger Windeinwirkung erforderlich sein.

Eine weitere Möglichkeit, örtliche überhitzungen zu vermeiden, ist dadurch gegeben, daß derartige Stellen elektrisch überbrückt werden. Dabei wird der normalerweise durch diese Stellen fließende Strom

erden.

Durch die erfindunggemäße Anordnung von Elementen aus einem gut wärmeleitenden Material, vorzugsweise Kupfer, kann ein Temperaturausgleich " sDieeels dadurch

normalerweise durch diese Stelle

aufgezweigt, und es fließt nunmehr ein Teil des

S dh d Hiil ahnd der Rest

Als Stromquelle diente dabei die Sekundärwicklung
eines bekannten Auftautransformators, wodurch vorteilhaft eine hohe Stromstärke und damit eine intensive Erwärmung des Heizspiegels bei zugleich un- 55
gefährlich niedriger Spannung erzielt werden kann. Es konnten jedoch auch mit derartigen Heizspiegeln
bisher keine befriedigenden Ergebnisse erzielt wer den. Die Schwierigkeiten beruhten nunmehr ins- „ „

besondere auf einer derart ungenauen Temperatur- te Stromes durch den Heizspiegel, während der Rest

verteilung Über den Heizspiegel, daß die bereits oben- die betreffende Steile umgeht. Im einzelnen schlägt

erwähnten, für eine dauerhaft haltbare Kunststoff- die Erfindung hierzu vor, daß zur Verzweigung des

schweißung unbedingt erforderlichen Toleranzen von durch den Helzspiegel fließenden Stromes jeweils

1 10⁰C nicht eingehalten werden konnten. zwei der im Hatopiegel angeordneten gut wärme-

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, es leitenden Element· durch ein ebenfall» gui1 wärme-

einen Helzspiegel zu schaffen, auf dessen Schweiß- leitend« Verbindung«·!!.gekuppelt sind. Vonugs-

flächen die Temperatur nahezu gleich gehalten wird, weise bestehen solche Verbindungsteile ebenfalls

im daß eine gleichmäßig tiefe Erwärmung und damit aus Kupfer.

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Als Werkstoff für den erfindungsgemlißen Heizspiegel kann grundsätzlich ein beliebiges stromleitendes Material dienen. Es wird jedoch bevorzugt, daß der Heizspiegel «us einem korrosionsbeständigen Chium-Nickel-TUan-Stahl besteht. Ein vergleichweise hoher elektrischer Widerstand schont einerseits die Wicklungen des Transformators und gewährleistet andererseits eine gute Erwärmung des Heiz;_;piegels. Korrosionsbeständigkeit des Heizspiegels ist vorteilhaft für Außenarbeiten bei feuchter Witterung bzw. bei Verlegung von Rohren in feuchtem Erdreich,

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird in diesem Sinne ferner vorgeschlagen, daß die Oberflache des Heizspiegels mit einem Kunststoff, vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen, überzogen ist. Eine solche Beschichtung des Heizspiegels verbessert die Korrosionsbeständigkeit desselben und verhindert darüber hinaus ein Kleben des auf Schweißtemptiatui erwärmten Heizspiegels an deii zu verschweißenden Kunststoffleilen.

Hinsichtlich einer gleichmäßigen Temperalurverteilung über die Oberfläche des Heizspiegels, ist ferner zweckmäßig, wenn die mittlere Materialstärke zur Materialbreite des Heizspiegels etwa ein Zehntel beträgt.

Es wurde bereits oben angedeutet, dall die erfindungsgemäßen Einschnitte zu einer Verdichtung der Stromlinien an den Oberflächen des Heizspiegels dienen. Vorteilhaft können die Einschnitte jedoch auch derart ausgebildet sein, daß sie zur Verzweigung des durch den Heizspiegel fließenden elektrischen Stromes dienen, wobei — nach Art einer Parallelschaltung — jeweils zwei entsprechende Teile des Heizspiegels verbunden sind.

Die^r; Maßnahme erlaubt eine erhebliche Verringerung der Stärke des Heizspiegels unter den obengenannten Wert und damit eine entsprechende Gewichts- und Materialkosteneinspaaing. In vorteilhafter Weiterbildung des obigen Gedankens wird ferner vorgeschlagen, daß die Verzweigung des Stromes durch Verschiebung des Verbindungsteils zwischen den beiden entsprechenden Teilen des Heizspiegels variierbar ist.

Bei längerem Betrieb eines Heizspiegels ohne Unterbrechungen ist ein zeitweiliges Abschalten des Stromes erforderlich, weil die Heizspiegeltemperatur sonst einen zu hohen Wert erreicht bzw. eine Überlastung der Leitungen eintritt. Bei den oben beschriebenen bekannten Heizspiegeln mußte die Heiz- g₀ Spiegeltemperatur ständig durch menschliche Arbeitskräfte überwacht werden. Dieser Nachteil wird zweckmäßig dadurch vermieden, daß die von der Stromquelle für den Heizspi«gel abgegebene Leistung durch die Temperatur des Heizspiegels reget- _5S bar ist.

Zur Durchführung einer derartigen Steuerung bei einem Transformator ist dieser zweckmäßig umschaltbar ausgebildet. Es wird vorgeschlagen, daß zur Regelung der von der Stromquelle abgegebenen Lei· stung ein im Heizepiegel angeordnetes Eisen-Konstantan-Thermedement dient.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar veranschaulicht

FI g. 1 einen ilngfönnigen Heizspiegel, es

Fig.2 eine andere Aunführungsform eines ringförmigen Heizwiegels.

Der ringförmige Heizspiegel nach Fig. 1 ist mit

10 bezeichnet und weist »we'i Luschen Il für den Anschluß «η eine Stromquelle auf, Als Stromquelle dient ein schemtitisch dargestellter Transformator 12, welcher seinerseits an eine Wechselstromquelle 13

ungeschlossen ist.

Zur Tempcraturverieilung innerhalb des Heizspiegels 10 dienen Einschnitte 14 ma Ausnehmungen 15. Die Ausnehmungen 15 bewirken eine Erhöhung der Stromdichte an de» Oberflächen des Heizspiegels, während durch die Einschnitte 14 eine Verdichtung der Stromlinien etwa in der Mitte der Hcizspiegeioberflächen erzielt wird. Mit Kühlrippen 27 versehene Kupferbolzen 16 führen überschüssige Wärme an die Umgebung ab. Als 'wärmeleitende Elemente , 17 sind Kupferbolzen durch einen Kupferdraht IK verbunden. Der Kupferdraht 18 dient zur Abzweigung eines Teils des durch den Heizspiegel fließenden Stromes, so daß die durch den Kupferdraht 18 überbrückte Heizspiegelp,'. üe weniger stark er-0 wärmt wird. Eine Anordnung der Bolzen und des Kupierdrahtes 18 gemäß Fig. 1 empfiehlt sich beispielsweise bei einer Windrichtung nach Pfeil 19. Die Elemente 17 und 18 gleichen auf diese Weise die stärkere Abkühlung der dem Wind zugewandten Heizspiegelhalfte wieder aus.

Ein temperaturempfindliches Element 20 ist seitlich im Heizspiegel angeordnet und dient zur Regelung der vom 1 ransformator 12 abgegebenen Leistung,

Bei der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform is" der Heizspiegel mit 21 bezeichnet. Er unterscheidet sich von der Ausführungsform nach F i g. 1 hauptsächlich durch eine wesentlich geringere Blechstärke. Um auch hier noch eine gleichmäßige Stromverteilung über die Oberfläche des Heizspiegels zu erreichen, wird der Strom hinter den Laschen 11 verzweigt. Zu diesem Zweck sind die durch zwei große Einschnitte 22 gebildeten Teile 23 durch ein stromleitendes Verbindungsteil 24 elektrisch verbunden. Durch Verschiebung des Verbindungsteils 24 in Richtung eines Pfeiles 25 kann das Verhältnis der durch die Teile 23 sowie durch die übrigen Heizspiegelteile fließenden Stromkomponenten variiert werden. Durch Einschnitte 26 wird ein Abdrängen der Stromlinien in Richtung auf den äußeren Heizspiegelumfang erreicht.

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1 Elektrisch erwärmbarer, die gewünschte

   Ifllil

   *% nach Anspruch I₁

   lung jeweils mindestens einem Fünftel des Oesamtstromweges innerhalb des Heizspiegels entspricht, maximal jedeeh 300 mm beträgt.

   3. Hetespiegei nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizspiegel zur $ Erzielung einer antersehiedllehen Querschnittsstärke Ausnehmungen (Ii) und/oder Einschnitte (14,16) aufweist.

   4. Heiapiegel naeh den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizspiegel aus it einem korrosionsbeständigen Chröm-Niekel-Titan*8tahl besteht.

   5. Heizspiegel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Maieriatstärke zur Materiatbreite des Heizspiegels t« etwa ein Zehntel beträgt.

   6. Heizspiegel nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnitte (22) tut Verzweigung des durch den Heizspiegel (21) fließenden elektrischen Stromes dienen, wobei *> — nach Art einer Parallelschaltung — jeweils zwei entsprechende Teile (23) des Hei2spiegels verbunden sind.

   7. Heizspiegel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzweigung des Stromes *j durch Verschiebung des Verbindungsteils (24) zwischen den beiden entsprechenden Teilen (23) des Heizspiegels (21) variierbar ist.

   8. Heizspiegel naeh einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verzweigung des durch den Heizspiegel fließenden elektrischen Stromes jeweils zwei der im Heizspiegel angeordneten gut wärmeleitenden Elemente (17) durch ein ebenfalls gut wärmeleitendes Verbindungsteil (18) gekuppelt sind.

   9. Heizspiegel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Stromquelle (12) für den Heizspiegel abgegebene Leistung durch die Temperatur des Heizspiegels regelbar ist.

   10. Heizspiegel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der von der Stromquelle (12) abgegebenen Leistung ein im Heizspiegel angeordnetes Eisen-Konstant-Thermoelement (20) dient.

   11. Heizspiegel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß cv« Oberfläche des Heizspiegels mit einem Kunststoff, vorzugsweise Polytetrafluorethylen überzogen ist.

   Hierzu 1 Blafl Zeichnungen