DE1704206C - Einrichtung zur kontinuierlichen Beheizung eines Heizspiegeis zum Stumpfschweißen von Werkstucken, insbesondere Kunststoffrohren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur kontinuierlichen Beheizung eines Heizspiegels zum Stumpfschweißen von Werkstücken aus thermoplastischem Material, insbesondere Kunststoffrohren.

Ringförmige Heizspiegel dienen beispielsweise zum Stumpfschweißen von Kunststoffrohren. Auch Kunststoffteile anderer Form können mittels entsprechend geformter Heizspiegel geschweißt werden.

Die Beheizung bekannter Heizspiegel erfolgte bisher in indirekter Weise durch Rohrheizkörper, beispielsweise Backerrohre, Heizkabel oder Bodenheizkörper mit Glimmerisolation. Die auf Grund der indirekten Beheizung und Isolation erforderlichen Betriebsspannungen lagen meist bei 220VoIt, einen für den Menschen schon sehr gefährlichen Betrag.

Mit derartigen Heizspiegeln konnten beispielsweise Kunststoffrohre bis maximal 120 mm Durchmesser verschweißt werden. Kunststoffrohre größeren Durchmessers waren bislang wenig üblich. Es besteht jedoch neuerdings die Tendenz, für Abwasserleitungen Kunststoffrohre zu verwenden, die vergleichsweise billig verlegt werden können, da sie beispielsweise auf Grund ihrer Elastizität keine geglätte-

ten und befestigten Grabensohlen benötigen. Solche Abwässerrohre können Durchmesser bis zu 1500 mm aufweisen.

Zur Verschweißung derarüg umfangreicher RoIn c hat man vorgeschlagen, den Heizspiegel durch An-

ao schluß an die Sekundärwicklung eines Auftautransformators direkt elektrisch aufzuheizen. Dieses Verfahren führt nur dann zu brauchbaren Ergebnissen, wenn man eine gleichmäßige Temperaturverteilung über der gesamten Heizfläche des Heizspiegels eras reicht. Das Problem konnte- ebenfalls bereits gelöst werden, und zwar durch Anordnung von Laschen an den Anschlußstellen des Heizspiegels zum allmählichen Temperaturaufbau sowie ferner dadurch, daß man an bestimmten Stellen des Heizspiegels Einschnitte, Bohrungen bzw. Elemente aus gut wärmeleitendem Material anbrachte.

Nun bringt jedoch die an sich technisch vollkommene elektrische Beheizung des Heizspiegels — sei sie nun indirekt oder direkt — immer den Nachteil mit sich, daß man von einer Stromquelle beträchtlicher Leistung abhängig ist. Dies spielt insbesondere dann eine Rolle, wenn die Rohre — was gerade bei Abwasserleitungen häufig geschieht — in freiem unwegsamen Gelände verlegt werden müssen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, einen Heizspiegel eingangs genannter Art unabhängig von elektrischen Stromquellen zu beheizen. Zur Lösung des Problems wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Heiz-

spiegel hohl ausgebildet und von einem heißen Medium durchströmt ist.

Die Temperatur des heißen Mediums geht dabei an die Wände des Heizspiegels und von dort an die zu verschweißenden Flächen des Werkstücks über.

Durch entsprechende Dimensionierang der Heizspiegelwände kann leicht eine gleichmäßige Temperaturverteilung über die mit dem Wer .Jtück in Eingriff stehenden Heizspiegelflächen erreicht werden. Selbstverständlich ist es zweckmäßig, das Medium durch den Heizspiegel strömen zu lassen, während dieser mit dem Werkstück in Eii-'riff steht.

Als wärmeübertragendes Medium kann beispielsweise eine Flüssigkeit dienen. Vorteilhaft wird jedoch, beispielsweise aus Gewichtsgründen, bevorzugt, daß als Heizmedium ein Gas dient.

Das Gas, beispielsweise Luft, kann in einer separaten Heizanlage erhitzt werden. Einfacher und zweckmäßiger ist es jedoch, wenn als Heizmedium die beim Verbrennen eines Brenngas-Luftgemisches entstehenden Abgase dienen. Eine separate Heizanlage kann dadurch eingespart werden.

Der Heizspiegel kann eine einzige öffnung aufweisen, in die das heiße Gas eintritt und durch

welche es nach Durchströmen des beispielsweise ringförmigen Heizspiegels auch wieder austritt. Strömungstechnisch zweckmäßiger ist es jedoch, wenn der Heizspiegel eine separate AustrittsöffnuLg aufweist

Das Einführen der heißen Abgase in den Heizspiegel erfolgt erfindungsgemäß vorzugsweise derart, daß unmittelbar an der Eintrittsöffnung des Heizspiegels ein an sich bekannter Luftbrenner angeordnet ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die heißen Abgase mit hoher Geschwindigkeit in den Heizspiegel einströmen. Um eine solche hohe Geschwindigkeit — in diesem Fall sogar Schallgeschwindigkeit — zu erreichen, ist vorteilhaft an der Eintrittsöffnung des Heizspiegels eine Lavaldüse angeordnet, in welche die heißen Abgase unmittelbar eintreten.

Die oben erwähnte separate Austrittsöffnung kann grundsätzlich an beliebiger Stelle des Heizspiegels angeordnet sein, beispielsweise — bei einem ringförmigen Heizspiegel — gegenüber der Eintrittsöffnung. Die heißen Abgase treten dann in den King ein, teilen sich auf, durchströmen den Ring in jeweils entgegengesetzter Richtung, treffen sich der der Eintrittsöffnung diametral gegenüberliegenden Seite und verlassen durch die dort befindliche Austrittsöffnung den Heizspiegel. Eine bessere Ausnutzung der in den Gasen enthaltenen Wärme wird jedoch dadurch erreicht, daß der Heizspiegel innen in mehrere parallele, vorzugsweise drei, miteinander verbundene Kammern aufgeteilt ist, und daß das heiße Medium die Kammern nach dem Gegenstromprinzip durchströmt.

In diesem Falle ist es zweckmäßig, wenn die Verbindungsbohrungen der einzelnen Kammern diametral gegenüber der Eintrittsöffnung lieger, und Eintritts- und Austrittsöffnung des Heizspiegels benachbart angeordnet sind.

Die Temperatur des Heizspiegels hängt von dem Durchsatz an heißen Gasen, d. h. von der Menge des pro Zeiteinheit dem Brenner zugefülmen Brenngases ab. Durch Regulierung der Brenngasmenge kann also auch die Temperatur des Heizspiegels reguliert werden. Dies kann dadurch erfolgen, daß in der Austrittsöffnung ein Regelorgan angeordnet ist, welches in Abhängigkeit von der Temperatur der austretenden Gase die Brenngaszufuhr regelt.

Als Regelorgan kann beispielsweise ein Bi-Metall verwendet werden, welches zugleich als Brenngasventil dient. Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform ist gekennzeichnet durch ein Thermostatventil als Regelorgan und Brenngasventil, dessen Fühler im Heizspiegel direkt angeordnet ist.

Die Erfindung ist nun an Hand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung und der nachstehenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnuni: zeigt in schematischer Form einen Schnitt dmo> einen Heizspiegel.

Der mit 10 bezeichnete ringförmige Heizspiege] besteht aus drei Kammern 11, 12 und 13 bzw. 11', 12' und 13'. Die Kammern sind durch.eine Trennwand 14 unterteilt.

S Auf seiner der Trennwand 14 diametral gegenüberliegenden Seite weist der Heizspiegel 10 eine Eintrittsöffnung 19 auf.

Oberhalb der Eintrittsöffnung 19 ist ein Luftbrenner 20 angeordnet. Die Heiz- bzw. Brenngasleitung

ίο ist in der Zeichnung strichpunktiert dargestellt und mit 21 bezeichnet. Durch einen Kanal 22 tritt Außenluft in den Brenner 20 ein, wobei das Absaugen derselben durch die Injektorwirkung des Brenngases erfolgt. Das so entstandene Brenngas-Luftge-

misch wird an der mit 23 bezeichneten Brennerdüse gezündet. Die Flamme 24 ist von einem Rohrstutzen 25 umgeben, der radiale Bohrungen 26 aufweist, durch welche weitere Verbrennungsluft zu der Flamme hinzutreten kann. Innerhalb des Rohrstut-

ao zens 25 ist eine Lavaldüse angeordnet, wodurch Schallgeschwindigkeit der Abgase erreicht wird.

Die bei der Verbrennung entstehenden heißen Abgase gelangen durch die Eintrittsöffnung und einen Kanal 27 unmittelbar in die mittleren Heizspie-

gelkammern 12, 12', wo sie in Pfeilrichtung die Kammer 12, 12' durchströmen. An der Trennwand hl elenkt und treten

Kammer 12, 12 durchströmen. An d werden die Gase aufgehalten, umgelenkt und treten nun in die Kammern 11, 1Γ und 13, 13' über und strömen in entgegengesetzter Richtung wieder in den oberen Teil des Heizspiegels zurück. Dabei tritt nach dem Gegenstromprinzip ein intensiver Wärmeaustausch zwischen den in der mittleren Kammer 12, 12' und den in der inneren bzw. äußeren Kammer 11, 1Γ bzw. 13, 13' strömenden Gase auf. Auf ihrem Wege durch die Kammern 11, 12, 13 bzw. ΙΓ, 12', 13' geben die Gase ständig Wärme an die Wandungen des Heizspiegels ab, so daß eine gleichmäßige Erwärmung desselben gewährleistet ist. Schließlich gelangen die Gase durch eine mit 28 bezifferte Austrittsöffnung, die in unmittelbarer Nachbarschaft der Eintrittsöffnung 19 liegt, ins Freie.

In einem Rohrstutzen 29, an dessen Ende sich die Austrittsöffnung 28 befindet, ist ein schematisch angedeutetes und mit 30 bezeichnetes Bi-Metall angeordnet. Das auf die Temperatur der austretenden Abgase reagierende Bi-Metall 30 betätigt ein Ventil 31, welches in der Brcnngasleitung 21 angeordnet ist und die Brenngaszufuhr zum Brenner 20 reguliert. Ist nun die Temperatur der austretenden Gase zu hoch, so betätigt das Bi-Metall 30 das Ventil 31 in Schließrichtung, die Brenngaszufuhr wird gedrosselt, woraufhin die Temperatur des Heizspiegels und damit auch der austretenden Gase absinkt. Wird dabei der vorgegebene Temperatur-Soll-Wert unterschritten, so wird das Ventil 31 durch das Bi-Metall wieder entsprechend geöffnet usw. Auf diese Weise ist eine ausreichend genaue Konstanthaltung der Temperatur des Hcizspiegels möglich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur kontinuierlichen Beheizung eines Heizspiegels zum Stumpfschweißen von Werkstücken aus thermoplastischem Material, insbesondere Kunststoff rohren, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizspiegel (10) hohl ausgebildet und von einem heißen Medium durchströmt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizmedium ein Gas dient.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizmedium die beim Verbrennen eines Brenngas-Luftgemisches entstehenden Abgase dienen.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizspiegel (10) eine separate Austrittsöffnung (28) aufweist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar an der Eintrittsöffnung (19) des Heizspiegels (10) ein an sich bekannter Luftbrenner (20) angeordnet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Eintrittsöffnung (19) des Heizspiegels (10) eine Lavaldüse (32) angeordnet ist, in welche die heißen Abgase unmittelbar eintreten.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Eintritts- und Austrittsöffnung (19, 28) des Heizspiegels (10) benachbart angeordnet sind.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizspiegel (10) innen in mehrere parallele, vorzugsweise drei, miteinander verbundene Kammern (11, 12, 13 bzw. 11', 12', 13') aufgeteilt ist und daß das heiße Medium die Kammern nach Ge.genstromprinzip durchströmt.

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Austrittsöffnung (28) ein Regelorgan (30) angeordnet ist, welches in Abhängigkeit von der Temperatur der austretenden Gase die Brenngaszufuhr regelt.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein Bi-Metall (30) als Regelorgan, welches Bi-Metall das Brenngasventil (31) betätigt.

11. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein Thermostatventil als Regelorgan und Brenngasventil, dessen Fühler im Heizspiegel direkt angeordnet ist.