DE19705327C2

DE19705327C2 - Verfahren zur Stumpfstoß-Verbindung zweier Kunststoffrohre und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE19705327C2
Application number: DE19705327A
Authority: DE
Inventors: Hubert Indlekofer; Lars Bunger
Original assignee: Georg Fischer Rohrleitungssysteme AG
Current assignee: Georg Fischer Rohrleitungssysteme AG
Priority date: 1996-02-22
Filing date: 1997-02-12
Publication date: 2002-04-18
Anticipated expiration: 2017-02-13
Also published as: CH690990A5; DE19705327A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stumpfstoß-Verbindung zweier Kunst stoffrohre und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein Verfahren dieser Art ist in der DE 14 79 231 A beschrieben. Dabei werden zunächst die Enden der Kunststoffrohre dicht aneinander gefügt. An der Verbin dungsstelle wird innen eine Hülse aus Metall eingefügt. Danach wird um die äu ßere Umfangsfläche an der Verbindungsstelle der Kunststoffrohre ein einzelner oder ein bandförmiger isolierter elektrischer Heizdraht gewickelt. Über den auf gewickelten Heizdraht wird eine Schicht aus Kunststoff gelegt und mittels eines Gummibandes an den Heizdraht angepresst. Wenn der Heizdraht durch Anlegen einer elektrischen Spannung erhitzt wird, so verschmelzen die Enden der Kunst stoffrohre und die herumgelegte Schicht aus Kunststoff zu einem einzigen Körper. Die Innenhülse aus Metall wird anschließend entfernt. Die den Heizdraht umge benden Kunststoffschicht kann auch im flüssigen Zustand aufgespritzt werden. Dieses bekannte Verfahren besteht aus mehreren nacheinander vorzunehmenden Schritten, die handwerkliche Geschicklichkeit erfordern. Das Verfahren ist da durch aufwendig und verhältnismäßig teuer. Nachteilig ist ferner, dass die einge schmolzenen, an der Verbindungsstelle verbleibenden Heizdrähte nach Art einer Spirale quer zur Längsrichtung der zu verbindenden Kunststoffrohre verlaufen. Sie können damit zur Stabilität der Verbindungsstelle nur wenig beitragen.

Ein weiteres Verfahren zur Stumpfstoß-Verbindung zweier Kunststoffrohre geht aus der FR 14 33 988 hervor. Dabei wird um die Verbindungsstelle eine elektri sche Heizmatte herumgelegt. Die Heizmatte besteht aus einem Glasfasergewebe oder einem anderen genügend flexiblen und wärmebeständigen Gewebe. Die Drähte sind in dieser Matte zickzackförmig oder nach Art von Mäandern einge bettet. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung erhitzt die Heizmatte die Ver bindungsstelle der Rohre, die dadurch miteinander verschmelzen. Die elektrische Heizmatte wird nach dem Verbindungsvorgang wieder abgenommen und soll mehrfach verwendet werden. Ein derartiges einfaches Verschmelzen der Rohre an ihren schmalen Stirnseiten führt nicht zu einer Verbindung, die besonders dauer haft oder belastbar ist.

Bei einem aus dem DE 87 03 524 U1 bekannten Verfahren werden die zu verbin denden Kunststoffrohre mit ihren Enden ineinander gesteckt. Es muss also jedes Rohrstück mit einem Muffenteil und einem Einsteckteil ausgestattet sein. Zwi schen den ineinander gestreckten Bereichen des Muffen- und des Einsteckteils befindet sich eine Heizfolie mit darin befindlichen, die Folienfläche gleichmäßig überdeckenden elektrischen Leitern. Beim Erhitzen der Heizfolie verschmilzt die se mit den ineinander gefügten Flächenbereichen der beiden Rohre. Dieses be kannte Verfahren erfordert besondere Kunststoffrohre, bei denen jedes Rohrstück mit einem Muffen- und einem Einsteckteil versehen ist. Zudem ist ein sehr genau es Ineinanderfügen erforderlich.

Die Verwendung elektrischer Heizmatten ist auch bei der Herstellung von Form teilen aus Kunststoffrohren bekannt, insbesondere bei der Herstellung von T- Stücken, die auch in situ, also auf Baustellen und dergleichen erfolgen kann. Hierbei wird eine elektrisch Heizmatte um die Verbindungsstelle herumgelegt und zusammen mit dem anzubringenden Abzweigstück durch eine Spannvorrichtung fest an der Verbindungsstelle gehalten, bis das elektrische Verschweißen abge schlossen ist (DE 36 11 546 A1, DE 71 21 715 U, EP 0 622 171 A1).

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen insbesondere für den Abwasserbereich und andere Niederdruck-Anwendungen eingesetzte Kunststoffrohre kostengünstig im Stumpfstoß miteinander verschweißt werden, wobei die entstehende Rohrverbindung besonders zugfest sein soll.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Stumpfstoß-Verbindung zweier Kunststoffrohre durch elektrothermisches Schweißen mit den folgenden Schritten gelöst:

a) Schneiden einer elektrischen Heizmatte, bestehend aus einem mäanderförmi gen angeordneten elektrischen Heizleiter mit einer Ummantelung aus demsel ben oder einem ähnlichen Kunststoff wie die zu verbindenden Kunststoffroh re, in situ derart, dass die Länge der elektrischen Heizmatte im Wesentlichen dem Rohrumfang der zu verbindenden Rohre entspricht;
b) Legen der geschnittenen elektrischen Heizmatte um die Stoßstelle der zu ver bindenden Rohre um die Rohre herum derart, dass die Längsrichtung der Mä ander-Windungen in Längsrichtung der Rohre verläuft;
c) Umfassen und Fixieren der elektrischen Heizmatte durch eine ringförmige Nut einer lösbaren Wärme beständigen und isolierenden, einen Druck auf die e lektrische Heizmatte ausübenden Manschette;
d) elektrothermisches Schweißen der zu verbindenden Rohre an der Stoßstelle unter Verschmelzen der elektrischen Heizmatte zu einem dichten, mit der Rohroberfläche verschweißten Band; und
e) Entfernen der Manschette von der elektrischen Heizmatte, nachdem das elekt rothermische Schweißen beendet ist.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Vorrichtung vorge sehen mit

a) einer elektrischen Heizmatte, bestehend aus einem elektrischen Heizleiter mit einer Ummantelung aus demselben oder einem ähnlichen Kunststoff wie die zu verbindenden Kunststoffrohre, und zwar in derartiger Anordnung, dass der ummantelte Heizleiter mäanderförmig angeordnete, seitlich aneinander lie gende Windungen bildet; und
b) einer Manschette aus zwei axialen Halbschalen mit einer ringförmigen Nut zur Aufnahme der elektrischen Heizmatte, wobei die Heizmatte und die Man schette separate Bauteile sind.

Mit der Verwendung einer Heizmatte und einer von dieser unabhängigen Man schette ergibt sich ein überaus einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Her stellung einer fluiddichten Rohrverbindung, wobei die mit den Rohren ver schweißte Heizmatte als Dichtring wirkt. Da die Längsrichtung der Mäander- Windungen in Längsrichtung der Rohre verläuft, ergibt sich eine besonders gute Versteifung der Verbindungsstelle durch die an Ort und Stelle verbleibenden e lektrischen Heizleiter. Bei diesem Verfahren können Rohrtoleranzen ohne Weite res ausgeglichen werden.

Die üblicherweise als aufgerolltes Band vorliegende Heizmatte kann direkt vor Ort entsprechend der Dimension der zu verbindenden Kunststoffrohre zuge schnitten werden. Da die lösbare Manschette wieder verwendet werden kann, ist für jeden Rohrdurchmesser lediglich ein einziger Manschettensatz erforderlich. Da die elektrische Heizmatte durch eine ringförmige Nut der lösbaren, wärmebe ständigen und isolierenden, einen Druck ausübenden Manschette umfasst und fixiert ist, ergibt sich bei aller Einfachheit des Verfahrens doch eine sehr exakte Arbeitsweise, bei der die aufzuschmelzenden Kunststoffbereiche an den ge wünschten und für eine zuverlässige Verbindung erforderlichen Stellen verblei ben.

Im Vergleich zu den eingangs beschriebenen bekannten Stumpfstoß- Verbindungen ergibt sich somit insgesamt der Vorteil einer Verfahrensvereinfa chung, einer stabileren Verbindung und einer größeren Exaktheit des aufzubrin genden Schweißmaterials.

Für die angegebene Vorrichtung gelten diese Vorteile in gleicher Weise. Hervor zuheben ist insbesondere, dass an der Verbindungsstelle nur zwei separate Bau teile, nämlich die Heizmatte und die Manschette, erforderlich sind.

Bevorzugt besteht die Heizmatte aus zwei im Wesentlichen gleich großen, elekt risch parallel gestalteten Teilstücken. Durch diese Parallelwicklung ergibt sich ein geringerer elektrischer Widerstand, was eine entsprechend niedrigere Schweiß spannung erforderlich macht, wodurch auch große Rohrdimensionen mit handels üblichen Schweißgeräten verschweißbar sind.

Zweckmäßigerweise ist die Heizmatte zu einem ringförmigen Band geformt, des sen Innendurchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser der zu verschweißen den Rohre entspricht.

Zur Fixierung der zu verbindenden Kunststoffrohre sowie der Heizmatte während des Schweißens können die axiale Halbschalen von einem lösbaren Fixierband in der Art einer Bride umfasst sein. Dabei ist es in einer weiteren vorteilhaften Aus gestaltung besonders zweckmäßig, wenn die Halbschalen 28, 29 zur Fixierung mit einem Schnellverschluss-System ausgerüstet sind.

Ein besonders sicheres Arbeiten ergibt sich, wenn das Schnellverschluss-System mit einem Nachdruck-System ausgestattet ist, das als Nachdruck wirksam ist, wenn die Isolation der Halbschalen 28, 29 schmilzt.

Der Heizleiter kann als Widerstands-Heizdraht aus beispielsweise Kupfer, Edel stahl, Silber oder auch aus elektrisch leitendem Kunststoff bestehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zur Verbindung von Rohren mit glatter Oberfläche geeignet, lässt sich aber auch einsetzen zum Verschweißen von Rohren mit profilierter Wandung.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie an hand der Zeichnung; diese zeigt schematisch in

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Abwicklung einer Heizmatte;

Fig. 2 die Heizmatte von Fig. 1 im gebrauchsfertigen Zustand;

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Rohranordnung mit aufgelegter Heizmatte und aufgesetzter Manschette;

Fig. 4a, b einen Querschnitt durch ein Rohr mit aufgesetzter Heizmatte vor und nach der Schweißung;

Fig. 5a, b, c unterschiedliche Ausführungsformen von Heizmatten im Quer schnitt.

Fig. 6 unterschiedliche Ausführungsformen der Stoßfläche

Eine in Fig. 1 dargestellte Heizmatte 10 weist einen elektrischen Widerstands draht oder Heizleiter 12 mit einer Ummantelung 14 aus einem schweißbaren thermoplastischen Kunststoff auf. Der Heizleiter 12 ist mit mäanderförmig ange ordneten, seitlich aneinander liegenden Windungen 16 zu einem Band der Breite b, die der Länger der einzelnen Windungen 16 entspricht, geformt. Die bandför mige Heizmatte 10 ist aus zwei Teilstücken A, B zusammengesetzt, wobei die beiden Heizleiter-Enden 18a, 20a des Teilstücks A mit den beiden Heizleiter- Enden 18b, 20b des Teilstücks B zu je einem gemeinsamen elektrischen An schluss 18, 20 zusammen geführt sind. Die Teilstücke A, B der bandförmigen Heizmatte 10 sind damit elektrisch parallel geschaltet.

In Fig. 2 ist die in Fig. 1 flach liegende Heizmatte 10 zu einem ringförmig ge schlossenen Band mit einander diametral gegenüber liegenden elektrischen An schlüssen 18, 20 geformt. Der Vollständigkeit halber sei hier erwähnt, dass die Heizmatte 10 üblicherweise als langes Band aufgerollt ist und erst im Bedarfsfall auf die gewünschte Länge geschnitten wird.

In Fig. 3 ist eine zu einem ringförmigen Band geformte Heizmatte 10 über eine Stoßstelle 26 zweier stumpf aneinander liegender Rohre 22, 24 aus einem schweißbaren, thermoplastischen Kunststoff gestülpt. Eine aus zwei axialen Halb schalen zusammen gesetzte Manschette 28, 29 aus einem wärmebeständigen Kunststoff, z. B. aus Teflon, ist ringförmig um die beiden aneinander stoßenden Rohre 22, 24 sowie die deren Stoßstelle überdeckende Heizmatte 10 gelegt. Hier bei sitzt die Heizmatte 10 in einer an der Innenseite der Manschette 28, 29 ange ordneten Ringnut 30, deren Querschnittsdimension dem Querschnitt der bandför migen Heizmatte 10 angepasst ist. Die elektrischen Anschlüsse 18, 20 sind über Quernuten 32 seitlich aus der Manschette 28, 29 heraus geführt.

Während des Schweißvorgangs wird die Manschette zur Fixierung der beiden Rohre 22, 24 sowie zur Aufrechterhaltung eines gewissen Druckes auf die Heiz matte 10 von einer abnehmbaren Bride 34 bzw. einem anderen lösbaren Fixier band fixiert. Nach erfolgter Schweißung wird die Bride 34 gelöst und die Man schette 28, 29 entfernt.

Fig. 4a zeigt die auf die Rohre 22, 24 aufgelegte Heizmatte 10 vor der Schwei ßung. Der Heizleiter 12 mit der Ummantelung 14 liegt in Form diskreter Windun gen 16 vor. Nach der Schweißung verschmelzen die einzelnen Ummantelungen 14 zu einem dichten, mit der darunter liegenden Rohroberfläche verschweißten Band (Fig. 4b).

In den Fig. 5a, b, c sind Querschnitte von Heizmatten 10 mit möglichen Ausbil dungsformen von Heizleiter-Ummantelungen 14 dargestellt.

Die Stoßflächen 26 können verschiedene Konfigurationen aufweisen, die bei spielsweise in Fig. 6 dargestellt sind.

Die Abschrägungen 26a dienen dazu, das beim Schweißvorgang verdrängte Mate rial aufzunehmen bzw. aufzufangen.

Claims

1. Verfahren zur Stumpfstoß-Verbindung zweier Kunststoffrohre (22, 24) durch elektrothermisches Schweißen, mit den Schritten:

a) Schneiden einer elektrischen Heizmatte (10), bestehend aus einem mäanderförmig angeordneten elektrischen Heizleiter (12) mit einer Ummantelung aus demselben oder einem ähnlichen Kunststoff wie die zu verbindenden Kunststoffrohre (22, 24), in situ derart, daß die Länge der elektrischen Heizmatte (10) im wesentlichen dem Roh rumfang der zu verbindenden Rohre (22, 24) entspricht;
b) Legen der geschnittenen elektrischen Heizmatte (10) um die Stoß stelle (26) der zu verbindenden Rohre (22, 24) um die Rohre (22, 24) herum derart, daß die Längsrichtung der Mäander-Windungen in Längsrichtung der Rohre (22, 24) verläuft;
c) Umfassen und Fixieren der elektrischen Heizmatte (10) durch eine ringförmige Nut (30) einer lösbaren wärmebeständigen und isolie renden, einen Druck auf die elektrische Heizmatte (10) ausübenden Manschette;
d) elektrothermisches Schweißen der zu verbindenden Rohre (22, 24) an der Stoßstelle (26) unter Verschmelzen der elektrischen Heiz matte (10) zu einem dichten, mit der Rohroberfläche verschweißten Band; und
e) Entfernen der Manschette von der elektrischen Heizmatte (10), nachdem das elektrothermische Schweißen beendet ist.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, mit

a) einer elektrischen Heizmatte (10), bestehend aus einem elektri schen Heizleiter (12) mit einer Ummantelung (14) aus demselben oder einem ähnlichen Kunststoff wie die zu verbindenden Kunst stoffrohre (22, 24), und zwar in derartiger Anordnung, daß der ummantelte Heizleiter (12) mäanderförmig angeordnete, seitlich aneinanderliegende Windungen bildet; und
b) einer Manschette aus zwei axialen Halbschalen (28, 29) mit einer ringförmigen Nut (30) zur Aufnahme der elektrischen Heizmatte (10),

wobei die Heizmatte (10) und die Manschette separate Bauteile sind.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heiz matte (10) aus zwei im wesentlichen gleich großen, elektrisch parallel ge schalteten Teilstücken (A, B) besteht.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmatte (10) zu einem ringförmigen Band geformt ist, dessen Innen durchmesser (d) im wesentlichen dem Durchmesser (D) der zu verschwei ßenden Rohre (22, 24) entspricht.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Halbschalen des Drucksystems (28, 29) von einem lösbaren Fixierband in der Art einer Bride (34) umfaßt sind.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Halbschalen des Drucksystems (28, 29) zur Fixierung mit einem Schnell verschlußsystem ausgerüstet sind.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schnellverschlußsystem mit einem Nachdrucksystem ausgestattet ist, das als Nachdruck wirksam ist, wenn die Isolation des Drucksystems (28, 29) schmilzt.