DE19804359A1

DE19804359A1 - Method and device for connecting thermoplastic pipe pieces

Info

Publication number: DE19804359A1
Application number: DE19804359A
Authority: DE
Inventors: Dean T Hamilton; Steven P Kolbow; Michele L Alberg; James M Hanson
Original assignee: Fluoroware Inc
Current assignee: Fluoroware Inc
Priority date: 1997-02-05
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 1998-08-06
Also published as: EP0958129A1; EP0958129A4; KR20000070804A; JP2002515838A; FR2760680A1; GB9802539D0; CN1252024A; WO1998033639A1; GB2321874A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden thermopla stischer Rohrstücke und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des An spruchs 1 bzw. 19.The invention relates to a method for connecting thermopla stischer pipe sections and a device according to the preamble of the An Proverbs 1 and 19.

Zum Zusammenschweißen der Enden thermoplastischer Rohre sind verschiedene Verfahren bekannt. Gemäß US 4 929 293 wird beispielsweise ein Infrarot-Schweißspiegel zwischen den zu verbindenden Enden der Rohr stücke plaziert. Dann wird der Infrarot-Schweißspiegel entfernt und die Rohrstücke werden zur Bildung der Schweißnaht zusammengebracht. Obwohl ein solches Verfahren eine vollständige Schweißnaht bei über einen Schmelzprozeß verarbeitbaren Fluorpolymeren liefert, kann bei einer sol chen Schweißnaht eine Deformation oder einen Schweißwulst an der Innen- oder Außenfläche der verbundenen Rohrendstücke übrigbleiben.For welding the ends of thermoplastic pipes together known various processes. According to US 4,929,293, for example an infrared welding mirror between the ends of the pipe to be connected pieces placed. Then the infrared welding mirror is removed and the Pipe pieces are brought together to form the weld. Although such a process a complete weld at over one Melting process processable fluoropolymers provides can at a sol a weld or a weld bead on the inside or the outer surface of the connected pipe end pieces.

Bei vielen Anwendungen sind Deformationen insbesondere an der Innenfläche des verbundenen Rohres nicht akzeptabel. In bei der Nah rungsmittelverarbeitung und der pharmazeutischen Industrie verwendeten hygienischen Systemen erfordern z. B. die US-Standards 7 C.f.R. § 58.128 eine gleichförmige Leitung, die eine laminare Strömung frei von Diskon tinuitäten, welche einzelne Substanzen einfangen könnten, ermöglicht.In many applications, deformations are particularly important Inner surface of the connected pipe not acceptable. In at the Nah processing and pharmaceutical industry hygienic systems require e.g. B. U.S. Standards 7 C.f.R. § 58.128 a uniform line that has a laminar flow free of disc imperfections that could trap individual substances.

Bisher wurden in hygienischen Systemen Rohre und Rohrleitungen aus rostfreiem Stahl verwendet. Aufgrund von Korrosion, Kosten und ande ren Problemen werden jedoch mittlerweile in solchen Systemen Rohre und Rohrleitungen aus Kunststoff verwendet.So far, pipes and pipes have been used in hygienic systems made of stainless steel. Due to corrosion, cost and others However, pipes and tubes are now becoming a problem in such systems Plastic piping used.

Es sind Schweißvorrichtungen zur Herstellung thermoplasti scher Rohre oder Rohrleitungen ohne jeglichen inneren Schweißwulst be kannt. Beispielsweise ist aus der US 5 484 506 und der US 5 037 500 je weils die Verwendung radial expandierbarer Dorne bekannt, die eine Ver bindung von Rohrendstücken und anschließend ein radiales Zurückziehen und Entfernen der Dorne aus dem Rohr ermöglicht. Bei dieser Art von ent fernbaren Dornen besteht die Schwierigkeit, daß eine sich durch ein Ende des Rohrs erstreckende Zuführleitung erforderlich ist. Wenn lange Rohr abschnitte verbunden oder Ventile oder andere Vorrichtungen angebracht werden, kann es an einer ausreichenden Austrittsstelle zum Entfernen des Dorns mangeln. Es sind Versuche zur Verwendung brechbarer interner Dorne unternommen worden, wie z. B. in der US 2 963 394. Dorne solcher Art hinterlassen jedoch inakzeptable Rückstände und können die Innenfläche des Rohres beschädigen, wenn sie zum Entfernen gebrochen werden.They are welding devices for the production of thermoplastic shear pipes or pipelines without any internal sweat knows. For example, from US 5,484,506 and US 5,037,500 each Weil known the use of radially expandable mandrels, the Ver binding of pipe end pieces and then a radial retraction and removing the mandrels from the tube. With this type of ent removable thorns there is a difficulty that one ends up of the pipe extending supply line is required. If long pipe sections connected or valves or other devices attached it can be at a sufficient exit point to remove the Dorns lack. They are attempts to use breakable internal mandrels been undertaken such. B. in US 2,963,394. Mandrels of this type however, leave unacceptable residue and can leave the inner surface of the pipe if broken to remove them.

Darüber hinaus wird bei solchen Schweißverfahren ein Erhitzen der Rohrendstücke ausschließlich in Form von Wärmeleitung vorgenommen. Bei solchen Heizvorrichtungen ist es schwierig, die Wärme an den anein anderliegenden Rohrendstücken zu bündeln. Darüber hinaus erzeugt ein solches ausschließliches Erhitzen durch Wärmeleitung ein wesentliches Maß an Wärme in dem Schweißwerkzeug, die abgeleitet werden muß, wodurch ein Entfernen des Schweißwerkzeugs von den verbundenen Rohren zur Durch führung des nächsten Schweißvorgangs verzögert wird. Dies führt zu einer erhöhten Zykluszeit.In addition, such welding processes involve heating the pipe end pieces are made exclusively in the form of heat conduction. With such heaters, it is difficult to get the heat together to bundle other pipe end pieces. It also generates a such exclusive heating by conduction is essential Amount of heat in the welding tool that needs to be dissipated, causing removal of the welding tool from the connected pipes to the through the next welding process is delayed. This leads to a increased cycle time.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrich tung zum Verbinden thermoplastischer Rohrstücke nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 19 zu schaffen, welches eine geringere Zykluszeit er möglicht. The object of the invention is a method and a Vorrich device for connecting thermoplastic pipe sections according to the preamble of To create claims 1 and 19, which he a shorter cycle time possible.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.This task is performed according to the characteristic part of the Claim 1 solved.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.Further refinements of the invention are as follows Description and the dependent claims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is described below with reference to the accompanying figures Illustrated embodiments illustrated in more detail.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer tragbaren Schweißvorrichtung. Fig. 1 shows a perspective view of a portable welding apparatus.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht einer weiteren Schweißvorrich tung. Fig. 2 shows a side view of a further welding device.

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Schweißkopfes der Schweißvorrichtung von Fig. 2. FIG. 3 shows a cross-sectional view of a welding head of the welding device of FIG. 2.

Fig. 4 zeigt perspektivisch einen tragbaren Schweißkopf für die Schweißvorrichtung von Fig. 2 FIG. 4 shows in perspective a portable welding head for the welding device of FIG. 2

Fig. 5 zeigt eine Stirnansicht des tragbaren Schweißkopfes aus Fig. 4. FIG. 5 shows an end view of the portable welding head from FIG. 4.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 6-6 aus Fig. 5. FIG. 6 shows a section along the line 6-6 from FIG. 5.

Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines bei den Bau elementen von Fig. 4 bis 6 verwendbaren keramischen Schweißkopfeinsatz stücks. Fig. 7 shows a perspective view of a usable in the construction elements of FIGS. 4 to 6 ceramic welding head insert.

Fig. 8 zeigt eine Ansicht der Stirnflächen einer Hülsenhälfte der Schweißvorrichtung von Fig. 2 FIG. 8 shows a view of the end faces of a sleeve half of the welding device from FIG. 2

Fig. 9 zeigt eine Draufsicht auf die Hülsenhälfte von Fig. 8. FIG. 9 shows a top view of the sleeve half from FIG. 8.

Fig. 10 zeigt schematisch eine Steuereinheit für eine Schweißvorrichtung von Fig. 2. FIG. 10 schematically shows a control unit for a welding device from FIG. 2.

Fig. 11 zeigt eine Seitenansicht eines auflösbaren eingesetz ten Dorns. Fig. 11 shows a side view of a detachable inserted thorn.

Fig. 12 bis 18 zeigen in Seitenansicht verschiedene Bestand teile der Schweißvorrichtung im Betrieb. Fig. 12 to 18 show a side view of various components of the welding device in operation.

Fig. 19 zeigt perspektivisch eine weitere Schweißvorrichtung. Fig. 19 shows in perspective a further welding device.

Fig. 20 zeigt die Schweißvorrichtung von Fig. 19 im Schnitt. Fig. 20 shows the welding device of Fig. 19 in section.

Fig. 21 zeigt perspektivisch eine weitere Ausführungsform. Fig. 21 shows in perspective another embodiment.

Fig. 22 zeigt im Schnitt die Ausführungsform von Fig. 21. FIG. 22 shows the embodiment of FIG. 21 in section.

Fig. 23 zeigt perspektivisch eine Stabanordnung mit einem Rohrabschnitt, einem sanitären Fitting und einer Hülse der Stabanord nung. Fig. 23 shows in perspective a rod arrangement with a pipe section, a sanitary fitting and a sleeve of the rod arrangement.

Fig. 24 zeigt im Schnitt die Stabanordnung von Fig. 23. Fig. 24 shows in section the rod assembly of Fig. 23.

Fig. 25 und 26 zeigen im Schnitt Rohrendstücke bei Verwendung einer Linse für Infrarotstrahlung. FIGS. 25 and 26 show in cross-section tubular end when using a lens for infrared radiation.

Fig. 27 zeigt im Schnitt eine Ausführungsform zur Infrarotbe strahlung. Fig. 27 shows in section an embodiment for infrared radiation.

Fig. 28 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 28-28 von Fig. 22. FIG. 28 shows a section along line 28-28 of FIG. 22.

Fig. 29 zeigt im Schnitt ähnlich zu Fig. 28 ein Antriebsrad zur Rotation von Infrarot-Heizquellen. FIG. 29 shows, in section similar to FIG. 28, a drive wheel for rotating infrared heating sources.

Gemäß Fig. 1 umfaßt eine tragbare Schweißvorrichtung 20 für thermoplastische Rohre einen manuell haltbaren Schweißkopf 22, eine Steuereinheit 24 und ein Verbindungskabel 26. Gemäß Fig. 2 weist eine Schweißvorrichtung 30 in Bankkonfiguration ein Unterteil 32 auf, welches die Steuereinheit 24 enthalten kann. Die Bankkonfiguration kann für größere Rohre sowie dort verwendet werden, wo ein Schweißen an entfern ten Orten nicht erforderlich ist. Die Schweißvorrichtung 30 von Fig. 2 weist ein zu verschweißendes Paar von Rohrendstücken 38, 40 auf. Die Rohrendstücke 38, 40 können Rohrstücke einer Rohrleitung oder Teil eines Fittings, Reduzierstücks, Ventils oder eines anderen Teils eines zu ver bindenden Geräts sein. Beide Schweißvorrichtungen 20 und 30 verwenden eine Außenhülse, welche die äußere Umgrenzungsfläche der Rohrendstücke 38, 40 umfaßt. Beide Schweißvorrichtungen 20 und 30 besitzen trennbare Teile 48, 50, die einen Zugriff auf einen Aufnahmeteil 52 der Schweißköpfe 22 ermöglicht. Die trennbaren Teile 48, 50 können in geeig neter Weise über ein Gelenk zusammenklappbar oder abnehmbar sein. Gemäß Fig. 1 kann eine Sicherungsvorrichtung 60, z. B. ein Riegel, zum Si chern der trennbaren Teile 48, 50 verwendet werden.Referring to FIG. 1, a portable welding apparatus for thermoplastic pipes 20 comprises a manually durable welding head 22, a control unit 24 and a connection cable 26. According to FIG. 2, 30 has a welding device in bank configuration, a lower part 32, which may include the control unit 24. The bench configuration can be used for larger pipes as well as where welding at remote locations is not required. The welding device 30 of FIG. 2 has a pair of pipe end pieces 38 , 40 to be welded. The pipe end pieces 38 , 40 can be pipe pieces of a pipeline or part of a fitting, reducer, valve or other part of a device to be connected. Both welding devices 20 and 30 use an outer sleeve which encompasses the outer boundary surface of the tube end pieces 38 , 40 . Both welding devices 20 and 30 have separable parts 48 , 50 which allow access to a receiving part 52 of the welding heads 22 . The separable parts 48 , 50 can be folded or removed in a suitable manner via a joint. Referring to FIG. 1, a safety device 60 may, for. B. a latch to secure the separable parts 48 , 50 can be used.

Gemäß Fig. 2 besitzt die Schweißvorrichtung 30 Hülsenhälften 64, 66, die von einem Schweißkopf 70 getragen werden, welcher über eine Abstützung 72 mit dem Unterteil 32 verbunden ist, und über Hilfsträger 76, 78 bezüglich Trägern 80, 82, die mit dem Unterteil 32 verbunden sind, weiter abgestützt ist. Referring to FIG. 2, the welding device 66 has 30 sleeve halves 64, which are supported by a welding head 70 which is connected via a support 72 to the lower part 32, and via auxiliary support 76, 78 relative to carriers 80, 82 with the lower part 32 are connected, is further supported.

Zu verbindende Abschnitte 36 sind entfernt vom Schweißkopf 70 über Abstützungen 83, 84 abgestützt. Die Abstützungen 83, 84 enthalten rohrförmige Klemmen 86, 88, welche sich über eine Außenfläche 44 der Ab schnitte 36 erstrecken und über Justierschrauben 90 an dieser befestigt sind. Abstützungen 96, 98 sind bezüglich der Rohrendstücke 38, 40 auf dem Unterteil 32 über Kurbeln 94 axial verstellbar. Die Abstützungen 83, 84 erfassen die Rohrabschnitte 36 nur an den Klemmen 86, 88 und verwen den ein Vorspannelement 102 in Form von Schraubenfedern dazu, eine axia le Druckkraft auf die Rohrendstücke 38, 40 auszuüben.Sections 36 to be connected are supported at a distance from the welding head 70 via supports 83 , 84 . The supports 83 , 84 contain tubular clamps 86 , 88 which extend over an outer surface 44 of the sections 36 and are fastened to this by adjusting screws 90 . Supports 96 , 98 are axially adjustable with respect to the pipe end pieces 38 , 40 on the lower part 32 by means of cranks 94 . The supports 83 , 84 capture the pipe sections 36 only at the clamps 86 , 88 and use a biasing element 102 in the form of coil springs to exert an axial pressure force on the pipe end pieces 38 , 40 .

Gemäß Fig. 3 umfaßt der Schweißkopf 70 ein Paar trennbarer Ge häuseteile 110, 112, welche sich um die Rohrendstücke 38, 40 herum er strecken. Die Gehäuseteile 110, 112 können aus Aluminium oder einem an deren geeigneten Material hergestellt sein. Der Aufbau von Fig. 3 ver wendet eine Hülse zur Verbindung der Rohrendstücke 38, 40, die ein Paar von Quarz-Hülsenhälften 116 umfaßt, welche in Fig. 8 und Fig. 9 isoliert dargestellt sind.Referring to FIG. 3, the welding head 70 comprises a pair of separable Ge housing parts 110, 112 extending around the pipe ends 38, 40 around it stretch. The housing parts 110 , 112 can be made of aluminum or some other suitable material. The structure of Fig. 3 ver applies a sleeve for connecting the pipe ends 38, 40, comprising a pair of quartz sleeve halves 116, which are shown in isolation in Fig. 8 and Fig. 9.

Gemäß Fig. 3 enthält der Schweißkopf 70 Kühlgänge oder Öffnun gen 122, welche nach einem Schweißen zur Zirkulation eines Kühlmediums wie Luft verwendet werden können. Die Gehäuseteile 110, 112 haben gemäß Fig. 3 einen Innenteil 126 und einen Außenteil 128, die über Schrauben 130 oder andere geeignete Elemente fest verbunden sind. Die Gehäusetei le 110, 112 besitzen jeweils ein Zwischenstück 132, daß vorzugsweise aus einem bearbeitbaren keramischen Material mit darin gebildeten Öffnungen 122 besteht. Das Zwischenstück 132 trägt außerdem ein Infrarot-Heizele ment 136, welches in Fig. 3 als streifenförmiger Einsatz innerhalb einer Ausnehmung 138 des Zwischenstücks 132 dargestellt ist. Die Ausnehmung 138 ist so beschaffen, daß ein Luftspalt zwischen dem Infrarot-Heizele ment 136 und den Hülsenhälften 116 geschaffen wird und die Infrarot-Wär mestrahlung von dem Infrarot-Heizelement auf die Rohrendstücke 38, 40 gelenkt wird. Die Wärmestrahlung tritt in einem vom Quarzmaterial abhän gigen Ausmaß durch die Hülsenhälften 116 hindurch, wobei sie die Roh rendstücke 38, 40 umgibt.Referring to FIG. 3, the welding head 70 includes cooling passages or outlets, to 122, which can be used after welding for the circulation of a cooling medium such as air. According to FIG. 3, the housing parts 110 , 112 have an inner part 126 and an outer part 128 , which are firmly connected via screws 130 or other suitable elements. The housing parts le 110 , 112 each have an intermediate piece 132 , which preferably consists of a machinable ceramic material with openings 122 formed therein. The intermediate piece 132 also carries an infrared heating element 136 , which is shown in FIG. 3 as a strip-shaped insert within a recess 138 of the intermediate piece 132 . The recess 138 is such that an air gap between the infrared Heizele element 136 and the sleeve halves 116 is created and the infrared heat radiation from the infrared heating element is directed onto the pipe end pieces 38 , 40 . The heat radiation passes through the sleeve halves 116 to a degree dependent on the quartz material, surrounding the raw end pieces 38 , 40 .

Die Rohrendstücke 38, 40 besitzen jeweils Stirnseiten 142, 144, welche aneinander anliegen und an denen die Rohrendstücke 38, 40 verbunden werden. Innerhalb der Rohrendstücke 38,40 befindet sich ein Dorn 150 aus einem löslichen, nahrungsmittelverträglichen Material wie Natriumchlorid oder Kaliumchlorid. Der Dorn 150 steht mit der Innenflä che 154 der Rohrendstücke 38, 40 in Eingriff und ist mit einer gleich bleibenden Oberflächengüte von 10 µm oder besser gefertigt. Eine ideale Zusammensetzung des Dorns 150 besteht aus einer verdichteten 50-%-Mi schung aus Kaliumchlorid und Natriumchlorid.The pipe end pieces 38 , 40 each have end faces 142 , 144 which abut one another and on which the pipe end pieces 38 , 40 are connected. Inside the tube end pieces 38 , 40 there is a mandrel 150 made of a soluble, food-compatible material such as sodium chloride or potassium chloride. The mandrel 150 is in engagement with the inner surface 154 of the pipe end pieces 38 , 40 and is manufactured with a constant surface quality of 10 μm or better. An ideal composition of the mandrel 150 consists of a compressed 50% mixture of potassium chloride and sodium chloride.

Der Dorn 150 besitzt eine als Bohrung ausgebildete Öffnung 160, die sich axial durch den Dorn 150 erstreckt. Der Dorn 150 ist mit obiger Zusammensetzung bis zu Temperaturen von mehr als 480°C stabil. Er ist jedoch wasserlöslich, so daß er nach dem Schweißen entfernt werden kann.The mandrel 150 has an opening 160 in the form of a bore, which extends axially through the mandrel 150 . With the above composition, the mandrel 150 is stable up to temperatures of more than 480 ° C. However, it is water soluble so that it can be removed after welding.

Gemäß Fig. 11 sind bei einer alternativen Ausführungsform des Dorns 150 Einschlüsse 161 zur Beeinflussung der Wärmeübertragungseigen schaften des Kerns hinzugefügt. Solche Einschlüsse 161 können aus Metall oder anderen Materialien bestehen. Die Einschlüsse 161 sind an der Stel le eingebettet, an der die Rohrendstücke 38, 40 aneinander liegen. Sol che Einschlüsse können daher über Reflexion von Infrarotstrahlung und über Wärmeleitung für ein zusätzliches Erhitzen der Stirnseiten 142, 144 sorgen. Die Einschlüsse 161 sind üblicherweise segmentiert, um ein ein faches Entfernen nach dem Auflösen des Kerns zu ermöglichen. Darüber hinaus ist der Dorn 150 auch zur Verwendung bei einer herkömmlichen Schweißvorrichtung mit metallischer Hülse geeignet.Referring to FIG. 11, in an alternative embodiment of the mandrel 150 161 inclusions for influencing the heat transfer intrinsic properties of the core added. Such inclusions 161 can be made of metal or other materials. The inclusions 161 are embedded at the position at which the pipe end pieces 38 , 40 lie against one another. Such inclusions can therefore provide additional heating of the end faces 142 , 144 via reflection of infrared radiation and via heat conduction. The inclusions 161 are usually segmented to allow easy removal after the core is disassembled. In addition, the mandrel 150 is also suitable for use in a conventional welding device with a metallic sleeve.

Die Gehäuseteile 110, 112 besitzen außerdem Nuten 166 zur Auf nahme von O-Ring-Hälften 168 zur Befestigung der Rohrendstücke 38, 40 innerhalb des Schweißkopfes 70. Die Abstützung 72 des Schweißkopfes 70 enthält einen Kühlmediumschlauch 172, welcher ein Medium wie Luft in den Schweißkopf 70 führen kann, so daß es über Öffnungen 122 zu einem Auslaß 174 gelangt. Ebenfalls in der Abstützung 72 enthalten ist eine an das Infrarot-Heizelement 136 angeschlossene Hauptleitung 176 und eine an ein Thermoelement 180 angeschlossene Sensorleitung 178 zur Überwachung der Temperatur an gewünschten Stellen innerhalb des Schweißkopfes 70.The housing parts 110 , 112 also have grooves 166 for taking on O-ring halves 168 for fastening the pipe end pieces 38 , 40 within the welding head 70th The support 72 of the welding head 70 contains a cooling medium hose 172 which can lead a medium such as air into the welding head 70 so that it reaches an outlet 174 via openings 122 . Also included in the support 72 is a main line 176 connected to the infrared heating element 136 and a sensor line 178 connected to a thermocouple 180 for monitoring the temperature at desired locations within the welding head 70 .

Gemäß Fig. 4 bis 7 besitzt der tragbare Schweißkopf 22 im all gemeinen trennbare Teile 48, 50, die mit einem Gelenk 56 verbunden sind und innerhalb einer Sicherungsvorrichtung 60 befestigt werden können. Ein Handgriff 186 ist mit dem unteren trennbaren Teil 50 verbunden und besitzt eine Bohrung 188, durch die das Verbindungskabel 26 (in dieser Ansicht nicht gezeigt) zu den zugehörigen Elementen des Schweißkopfes 22 verläuft.According to Fig. 4 to 7, the portable welding head 22 has 50 in all common separable parts 48, which are connected with a hinge 56 and can be secured within a security device 60. A handle 186 is connected to the lower separable part 50 and has a bore 188 through which the connecting cable 26 (not shown in this view) runs to the associated elements of the welding head 22 .

In Fig. 4 sind weder die Hülsenhälften 64, 66 noch das Infra rot-Heizelement 136 dargestellt, so daß aus bearbeitbarem keramischem Material hergestellte Zwischenteile 190, 192 zu erkennen sind. Die Zwi schenteile 190, 192 bilden eine Abstützung für das Infrarot-Heizelement 136 und können außerdem Aufnahmestellen 196 für benötigte Sensoren sowie Durchgangswege 198 zur Kühlung schaffen. Gemäß Fig. 4 sind außerdem O-Ring-Hälften 202, 204 zum Ankuppeln der Rohrendstücke 38, 40 vorgese hen.In FIG. 4, neither the sleeve halves 64, 66 shown nor the infra red heating element 136, so that 192 will be apparent from machinable ceramic material intermediate parts produced 190th The inter mediate parts 190 , 192 form a support for the infrared heating element 136 and can also create receiving points 196 for required sensors and passageways 198 for cooling. According to Fig. 4 also include O-ring halves 202, 204 hen for coupling the pipe ends 38, 40 vorgese.

Gemäß Fig. 6 ist das Infrarot-Heizelement an Ort und Stelle gezeigt und an den Zwischenteilen 190, 192 befestigt. Das Infrarot-Heiz element 136 ist von den Quarzhülsenhälften 116 getrennt. Verbindungska bel für das Infrarot-Heizelement 136 sind in Fig. 4 bis 7 nicht gezeigt.Referring to FIG. 6, the infrared heating element is shown in place and attached to the intermediate parts 190, 192. The infrared heating element 136 is separated from the quartz sleeve halves 116 . Connection cables for the infrared heating element 136 are not shown in FIGS. 4 to 7.

Die in Fig. 8 und 9 dargestellte Quarzhülsenhälfte 116 kann aus einem geeigneten Quarz wie einem GE-Quarz #214 bestehen. Alternativ zu Quarz können Saphir und keramische Materialien, Glas, insbesondere getempertes Glas wie Pyrex (eine Marke der Corning Corporation) sowie andere feste transparente Materialien, die gegenüber den auftretenden Temperaturen beständig sind, verwendet werden. Die Verwendung einer nicht-metallischen Hülse mit einer geringeren Transparenz als GE-Quarz #214 ermöglicht ein Aufheizen der Hülse und führt zu einer zusätzlichen Erhitzung der Rohrendstücke 38, 40 durch Wärmeleitung. Materialien, die im wesentlichen für Infrarotstrahlung transparent sind, ermöglichen im mer noch ein schnelles Abkühlen nach dem Schweißen, da im allgemeinen ihre Wärmekapazität geringer als die von rostfreiem Stahl ist.The quartz sleeve half 116 shown in FIGS . 8 and 9 can be made of a suitable quartz such as a GE quartz # 214. As an alternative to quartz, sapphire and ceramic materials, glass, in particular tempered glass such as Pyrex (a trademark of Corning Corporation), as well as other solid transparent materials that are resistant to the temperatures occurring, can be used. The use of a non-metallic sleeve with a lower transparency than GE quartz # 214 enables the sleeve to be heated and leads to an additional heating of the tube end pieces 38 , 40 by thermal conduction. Materials which are essentially transparent to infrared radiation still allow rapid cooling after welding, since their heat capacity is generally lower than that of stainless steel.

Gemäß Fig. 10 besitzt die Steuereinheit 24 einen Steuerprozes sor 210, welcher mit Sensoren im Schweißkopf 70 über einen Eingangs-/ Ausgangsabschnitt 214 verbunden ist und ferner Anweisungen von einer Handtastatur oder einer anderen Dateneingangsquelle 218 erhält sowie Da ten oder Informationen über ein Display 220 anzeigen kann. Die Steuer einheit 24 besitzt außerdem einen Stromversorgungsabschnitt 224, um Strom an das Infrarot-Heizelement 136 im Schweißkopf 70 zu liefern. Außerdem liefert ein Kühlabschnitt 228 in Form eines Gebläses ein Kühl medium wie Luft oder ein flüssiges Kühlmittel an den Schweißkopf 70. Das Verbindungskabel 26 , welches die Steuereinheit 24 mit dem Schweißkopf 70 verbindet, kann als geeignetes Verbindungsstück 230 verwendet werden. Der Steuerprozessor 210 kann programmierbare Eigenschaften aufweisen, um Schweißzyklusparamenter für bestimmte Rohrgrößen und -arten zu liefern und festzusetzen sowie geeignete Daten wie Schweißvorrichtungen, Prüfer und Schweißparameter aufzunehmen. Dies geschieht zusätzlich zum Überwa chen und Steuern der Sensoren und Funktionselemente des Schweißkopfs 70 und der Steuereinheit 24. Dies können u. a. das Display 220 der Steuer einheit 24, Schweißkopftemperatursensoren, Sensoren zum Nachweis des ge eigneten Schließens und Verriegelns des Schweißkopfs 70, elektronische Verriegelungsmechanismen sowie das Infrarot-Heizelement 136 am Schweißkopf 70 sein. Die Steuereinheit 24 kann durch den Steuerprozessor 210 einen visuellen oder hörbaren Nachweis an der Steuereinheit 24 oder dem Schweißkopf 70 liefern, wenn der Schweißkopf 70 abgekühlt ist und ein Entfernen des Schweißkopfs 70 von den verschweißten Rohrendstücken 38, 40 möglich ist. Darüber hinaus kann die Steuereinheit 24 eine elek tronische Blockierung des Schweißkopfs 70 am Rohr steuern, so daß dieser nicht irrtümlich entfernt werden kann, bevor er die geeignete Temperatur erreicht hat.According to Fig. 10 24 has the control unit comprises a Steuerprozes sor 210, which is connected to sensors in the welding head 70 via an input / output section 214 and receives further instructions from a keypad or other data input source 218 and Da or information th a display 220 Display can. The control unit 24 also has a power supply section 224 to supply power to the infrared heating element 136 in the welding head 70 . In addition, a cooling section 228 in the form of a fan supplies a cooling medium such as air or a liquid coolant to the welding head 70 . The connecting cable 26 , which connects the control unit 24 to the welding head 70 , can be used as a suitable connecting piece 230 . Control processor 210 may have programmable properties to provide and set welding cycle parameters for particular pipe sizes and types, and to include appropriate data such as welding fixtures, testers, and welding parameters. This is done in addition to monitoring and controlling the sensors and functional elements of the welding head 70 and the control unit 24 . These can include the display 220 of the control unit 24 , welding head temperature sensors, sensors for detecting the appropriate closing and locking of the welding head 70 , electronic locking mechanisms and the infrared heating element 136 on the welding head 70 . The control unit 24 can provide visual or audible evidence to the control unit 24 or the welding head 70 by the control processor 210 when the welding head 70 has cooled and the welding head 70 can be removed from the welded pipe end pieces 38 , 40 . In addition, the control unit 24 can control an electronic blocking of the welding head 70 on the pipe so that it cannot be removed by mistake before it has reached the appropriate temperature.

Gemäß Fig. 12 kann je nach Erfordernis ein Rohrexpander 260 Nr. 15071, Modell S (Firma Rigid, 400 Clark Street, Elyria, OH) an den Rohrendstücken 38, 40 verwendet werden, um den Durchmesser der Stirnsei ten 142, 144 zum Einsetzen des Dorns 150 gemäß Fig. 13 zu erweitern. Die zu verbindenden Rohrendstücke 38, 40 werden axial ausgerichtet und der Dorn 150 eingesetzt, so daß die Stirnseiten 142, 144 gemäß Fig. 14 an einander liegen. Typischerweise werden sich die Rohrendstücke 38, 40 nach einigen Sekunden zurückziehen, so daß der Dorn 150 nach der Expan sion schnell eingesetzt werden muß. Gleichförmige Hülsenhälften 64, 66 werden über einer äußeren Umgebungsfläche 44 der Rohrendstücke 38, 40 angebracht und gemäß Fig. 15 an diesen zum Bilden einer Hülsenanordnung 270 befestigt. Anschließend wird gemäß Fig. 16 der Schweißkopf 22 über den Hülsenhälften 64, 66 angebracht und mit diesen verbunden. Das Infra rot-Heizelement 136 der Schweißanordnung wird über die Steuereinheit 24 betätigt, um Wärme an eine Naht 232 der Rohrendstücke 38, 40 zu liefern. Zum Schweißen wird Wärme bei genügend hoher Temperatur für eine ausrei chende Zeitperiode zugeführt. Zur Erleichterung des Schweißens wird eine axiale Kompressionskraft entsprechend den Pfeilen 242, 246 ausgeübt. Das Erhitzen der Naht 232 sollte so begrenzt werden, daß es nur das Schweißen bewerkstelligt, wodurch Zykluszeit und übermäßiges Schmelzen der Rohrendstücke 38, 40 minimiert werden. Der Schweißkopf 22 kann vor dem völligen Abkühlen der Schweißstelle entfernt werden, vor allem wenn gemäß Fig. 17 die Hülsenanordnung 270 dort belassen wird. Die Verwendung einer trennbaren Hülse kann eine kürzere Zykluszeit pro Schweißstelle erleichtern. Wenn die Schweißstelle ausreichend abgekühlt ist, kann die Hülse entfernt werden.Referring to FIG. 12, a tube expander model S 144 may, as required 260 no. 15071, (company Rigid, 400 Clark Street, Elyria, OH) to the Rohrendstücken 38, 40 are used to reduce the diameter of the Stirnsei th 142 for insertion of the mandrel 150 according to expand 13 Fig.. The pipe end pieces 38 , 40 to be connected are aligned axially and the mandrel 150 is inserted, so that the end faces 142 , 144 lie against one another according to FIG. 14. Typically, the pipe end pieces 38 , 40 will retract after a few seconds so that the mandrel 150 must be inserted quickly after the expansion. Uniform sleeve halves 64 , 66 are attached over an outer circumferential surface 44 of the tube end pieces 38 , 40 and fastened thereon according to FIG. 15 to form a sleeve arrangement 270 . Fig of the welding head 22 via the sleeve halves 64 is then in accordance. 16, mounted 66 and connected thereto. The infrared heating element 136 of the welding arrangement is actuated via the control unit 24 in order to supply heat to a seam 232 of the tube end pieces 38 , 40 . For welding, heat is supplied at a sufficiently high temperature for a sufficient period of time. To facilitate welding, an axial compression force is exerted in accordance with arrows 242 , 246 . The heating of the seam 232 should be limited so that it only accomplishes welding, thereby minimizing the cycle time and excessive melting of the tube end pieces 38 , 40 . The welding head 22 can be removed before the welding site has completely cooled, especially if the sleeve arrangement 270 is left there according to FIG. 17. Using a separable sleeve can facilitate a shorter cycle time per weld. When the weld has cooled down sufficiently, the sleeve can be removed.

Gemäß Fig. 18 kann daraufhin eine Flüssigkeit gemäß dem Pfeil 250 in die geschweißten Rohrendstücke 38, 40 gespült werden, um den Dorn 150 aufzulösen und auszuspülen. Falls ein expandierbarer Dorn 140 ver wendet wird, wird er zu diesem Zeitpunkt entfernt.Referring to FIG. 18, a liquid can then according to the arrow 250 in the welded pipe ends 38, 40 are flushed to the mandrel 150 to dissolve and rinse. If an expandable mandrel 140 is used, it is removed at this time.

Die Vorrichtung und das Verfahren sind insbesondere für Rohre aus PFA geeignet, jedoch auch auf das Schweißen von thermoplastischen Materialien im allgemeinen anwendbar.The device and the method are particularly for pipes made of PFA, but also for welding thermoplastic Materials generally applicable.

Die in Fig. 19 und Fig. 20 dargestellte Ausführungsform umfaßt vor allem eine Trägerkonstruktion 302, einen Antriebsmotor 303, einen Schweißkopf 304, einen ersten Rohrträger 308 mit einem ersten Lager 310, einem zweiten Rohrträger 314 mit einem zweiten Lager 316 sowie einen dritten Rohrträger 320 mit einem dritten Lager 322. Jeder der Rohrträger 308, 314, 320 besitzt eine untere Hälfte 323 und eine trennbare obere Hälfte 324 zum Einsetzen des Rohrs. Mit den Rohrträger 308, 316, 320 ist eine erste Komponente 326 in Form eines Rohrabschnitts verbunden, welche in den ersten und dritten Rohrträger 308, 320 eingesetzt und drehbar mit diesem verbunden ist. Eine zweite Komponente 330 in Form eines sanitären Fittings besitzt ein zweites Rohrendstück 332. Die erste Komponente 326 besitzt ein erstes Rohrendstück 329. Das erste Rohrendstück 329 und das zweite Rohrendstück 332 treffen sich an einer Auflage 334. Die zweite Komponente 330 ist mit dem zweiten Rohrträger 314 und dem zweiten Lager 316 über ein Anpaßstück 338 und eine Dichtung 340 verbunden. Das An paßstück 338 rotiert in dem zweiten Lager 316. Das Anpaßstück 338 ist mit einer Antriebsmanschette 344 verbunden. Durch die erste und zweite Komponente 326, 330 erstreckt sich eine Stabanordnung 348, welche eine mit dem Antriebsmotor 303 verbundene Antriebswelle 350 enthält. Die Stabanordnung 348 umfaßt einen ersten Kupplungsabschnitt 354, welcher ein Endstück 356, eine Feder 358 und eine Federmutter 360 umfaßt, welche mit einem Gewindeabschnitt 362 eines Stabes 364 in Gewindeeingriff steht. Eine Dichtung 366 ist zwischen einem Endstück 368 und der ersten Komponente 326 angeordnet. Die Stabanordnung 348 enthält außerdem kugel förmige Zentrierelemente 370, die aus festem Kunststoff hergestellt sein können. Diese Zentrierelemente 370 verhindern, daß der Stab 364 eine glatte Innenfläche 372 der ersten Komponente 326 beschädigt oder zer kratzt.Shown in Fig. 19 and embodiment 20 shown Fig. Comprises mainly a support structure 302, a driving motor 303, a welding head 304, a first tube support 308 with a first bearing 310, a second tube support 314 with a second bearing 316 and a third tube support 320 with a third bearing 322 . Each of the tube supports 308 , 314 , 320 has a lower half 323 and a separable upper half 324 for inserting the tube. A first component 326 in the form of a tube section is connected to the tube carrier 308 , 316 , 320 and is inserted into the first and third tube carrier 308 , 320 and is rotatably connected to the latter. A second component 330 in the form of a sanitary fitting has a second pipe end piece 332 . The first component 326 has a first pipe end piece 329 . The first pipe end piece 329 and the second pipe end piece 332 meet at a support 334 . The second component 330 is connected to the second tube carrier 314 and the second bearing 316 via an adapter 338 and a seal 340 . The adapter 338 rotates in the second bearing 316 . The adapter 338 is connected to a drive sleeve 344 . A rod arrangement 348 , which contains a drive shaft 350 connected to the drive motor 303 , extends through the first and second components 326 , 330 . The rod assembly 348 includes a first coupling portion 354 which includes an end piece 356 , a spring 358 and a spring nut 360 which is threadedly engaged with a threaded portion 362 of a rod 364 . A seal 366 is disposed between an end piece 368 and the first component 326 . The rod assembly 348 also includes spherical centering elements 370 , which can be made of rigid plastic. These centering elements 370 prevent the rod 364 from damaging or scratching a smooth inner surface 372 of the first component 326 .

Der Schweißkopf 304 umfaßt eine untere Hälfte 374 und eine obere Hälfte 376, die mit einem Zapfen 378 gelenkig verbunden sind. Ein Spiegelreflektor 382 umgibt auf im wesentlichen drei Seiten einen Nickel-Cadmium-Draht 384, welcher eine Infrarot-Strahlungsquelle 385 darstellt. Zusatzabschirmungen 388 erfassen und Bündeln die durch den Nickel-Cadmium-Draht 384 erzeugte Infrarotstrahlung.The welding head 304 includes a lower half 374 and an upper half 376 which are pivotally connected to a pin 378 . A mirror reflector 382 surrounds on three sides essentially a nickel-cadmium wire 384 , which represents an infrared radiation source 385 . Additional shields 388 detect and bundle the infrared radiation generated by the nickel-cadmium wire 384 .

Wenn der Antriebsmotor 303 rotiert, rotiert über eine Kopplung 390 auch die Stabanordnung 348. Der Stab 364 ist an die Antriebsman schette 344 über eine Bolzen 345 gekoppelt und rotiert folglich das An paßstück 338 und die zweite Komponente 330. Der Stab 364 erstreckt sich durch den ersten Kupplungsabschnitt 354 und ist an diesem befestigt. Durch Anziehen der Federmutter 360 wird eine axiale Druckkraft auf die erste und die zweite Komponente 326, 330 ausgeübt. Diese Ausführungsform ist ideal für Schweißabschnitte von 3/4-Zoll- bis 2-Zoll-PFA-Rohren und Rohrabschnitten geeignet.When the drive motor 303 rotates, the rod arrangement 348 also rotates via a coupling 390 . The rod 364 is coupled to the drive sleeve 344 via a bolt 345 and consequently rotates the adapter 338 and the second component 330 . The rod 364 extends through and is attached to the first coupling portion 354 . By tightening the spring nut 360 , an axial compressive force is exerted on the first and second components 326 , 330 . This embodiment is ideally suited for welding sections from 3/4 inch to 2 inch PFA pipes and pipe sections.

Ein Antriebseinsatz 392 trägt einen Dorn 394 und erstreckt sich bis zum Anpaßstück 338. Der Dorn 394 koppelt folglich an die Innen fläche sowohl des ersten Rohrendstücks 329 als auch des zweiten Rohrend stücks 332 an. Gegenüber dem Dorn 394 in bezug auf die Rohrendstücke 329, 332 befindet sich eine transparente zylindrische einteilige Hülse 396. Eine solche Hülse 396 kann auch getempertem Glas wie Pyrex, Quarz oder einem anderen Material, das fest und im wesentlichen für infrarote Strahlung transparent ist, hergestellt sein.A drive insert 392 carries a mandrel 394 and extends to the adapter 338 . The mandrel 394 thus couples to the inner surface of both the first pipe end piece 329 and the second pipe end piece 332 . A transparent cylindrical one-piece sleeve 396 is located opposite the mandrel 394 with respect to the pipe end pieces 329 , 332 . Such a sleeve 396 can also be made of tempered glass such as Pyrex, quartz or another material that is solid and essentially transparent to infrared radiation.

In der Ausführungsform von Fig. 19 und 20 übt die Stabanord nung 348 eine gewünschte axiale Kompressionskraft auf die gekoppelten Rohrendstücke 329, 332 aus, welche durch den ringförmigen Raum zwischen dem Dorn 394 und der einteiligen Hülse 396 begrenzt sind. Die Stabanord nung 348 erfüllt auch die zusätzliche Funktion des Rotierens der ersten und zweiten Komponente 326, 330, und entsprechend der gekoppelten Roh rendstücke 329, 332, so daß die durch den Nickel-Cadmium-Draht 384 er zeugte Infrarotstrahlung gleichmäßig über die Auflage 334 verteilt ist. Wenn der Schweißkopf 304 sich in Schließposition befindet, befinden sich der Spiegelreflektor 382 und der Nickel-Cadmium-Draht 384 in der darge stellten Position. Diese Anordnung ermöglicht eine Lücke 397 zwischen einem oberen und einem unteren Heizelement 384.1, 384.2, so daß dort ein Sichtfenster gebildet wird, durch das der Benutzer die Auflage 334 und den Status des während des Erhitzens und der Rotation der Komponenten stattfindenden Schweißvorgangs beobachten kann. Die Geschwindigkeit des Antriebsmotors 303 kann nach Wunsch gesteuert werden.In the embodiment of FIGS . 19 and 20, the rod arrangement 348 exerts a desired axial compression force on the coupled pipe end pieces 329 , 332 , which are limited by the annular space between the mandrel 394 and the one-piece sleeve 396 . The Stabanord voltage 348 also fulfills the additional function of rotating the first and second components 326 , 330 , and corresponding to the coupled raw end pieces 329 , 332 , so that the infrared radiation generated by the nickel-cadmium wire 384 is evenly distributed over the pad 334 is. When the welding head 304 is in the closed position, the mirror reflector 382 and the nickel-cadmium wire 384 are in the position shown. This arrangement allows a gap 397 between an upper and a lower heating element 384.1 , 384.2 so that a viewing window is formed there through which the user can observe the pad 334 and the status of the welding process taking place during the heating and rotation of the components. The speed of the drive motor 303 can be controlled as desired.

Die axiale Kompression kann über die Federmutter 360 gesteuert werden. Ein idealer Bereich axialer Kompression der Feder 358 ist für ein 1/2- bis 1-Zoll PFA-Rohr zu 27-32 Nm bestimmt worden. Für 1-1/2- Zoll- und 2-Zoll-PFA-Rohre beträgt eine geeignete Federkompression 73 Nm. Die Feder 358 kann so ausgelegt sein, daß sie eine mit der axialen Deformation zunehmende axiale Kompression liefert. In Schweiß-PFA-Rohr endstücken tritt beim Erhitzen und Schmelzen eine Verlängerung der Kom ponenten von wenigen Tausendstel Zoll auf. Gute Schweißresultate wurden erzielt, wenn die axiale Druckkraft während dieser Verlängerung um 10% oder mehr erhöht wurde.The axial compression can be controlled via the spring nut 360 . An ideal range of axial compression for the 358 spring has been determined for a 1/2 to 1 inch PFA tube to be 27-32 Nm. For 1-1 / 2-inch and 2-inch PFA pipes, a suitable spring compression is 73 Nm. Spring 358 can be designed to provide axial compression that increases with axial deformation. In welding PFA tube end pieces, the components are elongated by a few thousandths of an inch when heated and melted. Good welding results have been achieved if the axial compressive force has been increased by 10% or more during this extension.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 19 und 20 ist ideal zum Ver schweißen von Rohrabschnitten mit Fittings oder mit Komponenten mit Fit tings geeignet. Diese Ausführungsform verwendet zur Erzeugung der axia len Kompressionskraft die Enden der ersten und zweiten Komponente 326, 330, die gegenüber den Rohrendstücken 329, 332 liegen. Bei einem Rohr ausgedehnter Länge oder bei einem kleineren Rohr, welches nicht stark genug ist, um die axiale Kompression ohne signifikante Deformation zu ertragen, kann eine zusätzliche Konfiguration verwendet werden. Ein ge eignetes Verfahren zum Schweißen eines PFA-Rohrabschnitts an einen sani tären PFA-Fitting mittels der Vorrichtung aus Fig. 19 und 20 ist das folgende:
The embodiment shown in FIGS. 19 and 20 is ideal for welding pipe sections with fittings or with components with fittings. This embodiment uses the ends of the first and second components 326 , 330 that are opposite the tube end pieces 329 , 332 to generate the axial compression force. An additional configuration can be used for an extended length pipe or a smaller pipe that is not strong enough to bear the axial compression without significant deformation. A suitable method for welding a PFA pipe section to a sanitary PFA fitting using the device from FIGS. 19 and 20 is the following:

1. Clean the outside, inside and front of the Fittings with isopropylene alcohol and lint-free cleaning cloth and Ab blow with clean, dry and compressed air.
2. Slide the clean fitting onto the adapter 338 and ensure that the gasket 366 is in place between the fitting and adapter 338 .
3. Clean PTFE mandrel 394 with alcohol and blow off with air, inspect for wear and imperfections.
4. Install mandrel 394 into the fitting until it reaches the bottom on adapter 338 .
5. Push the drive insert 392 made of stainless steel through the mandrel 394 and the adapter 338 until a locking ball snaps into a recess on the drive insert 392 .
6. Carefully guide Pyrex 396 sleeve over the fitting until it reaches the bottom of the fitting's heel.
7. Blow fitting and rod assembly 348 through and through with air.
8. Place the assembly of fitting and adapter 338 in a recess in the second pipe support 214 on the right side of the welding tool.
9. Clean the inside and outside of the PFA pipe Face with alcohol, cloth and blowing with air.
10. Place the pipe in the first and third pipe supports 308 , 320 on the left side of the welding tool and carefully push the pipe end into the Pyrex sleeve until the end face is flush with the end face of the fitting.
11. Insert the drive collar 344 made of aluminum into holes on the back of the adapter 338 , rotate and align a drive bolt hole with a hole in the drive insert 392 made of stainless steel.
12. Close and lock all pipe supports 308 , 314 , 320 on the fitting / rod assembly and the PFA pipe.
13. Slowly install a suitable length drive rod into an open end of the tube through the drive insert 392 and into the drive motor 303 . Avoid scratching the inside surface of the PFA tube.
14. Install a drive mandrel by drive, drive sleeve 344 , drive insert 392 and drive rod.
15. Install the gasket 340 on the front of the end piece 356 . Install the spring 358 in the recess on the back of the end piece. Install a spring seal on the exposed end of spring 358 and pull the spring nut 360 to the spring seal.
16. Tighten the spring nut 360 until the back of the spring seal is flush with the back of the end piece 356 .
17. Start rotating the drive motor 303 and ensure that the fitting and pipe are free. Carefully lower the upper half 324 of the welding head 304 until it is in position.
18. Set the variable power supply to suitable values for the product size.
19. Turn on the heater until an area of molten material has penetrated the tube wall all the way to mandrel 394 , then turn off the heater.
20. Continue rotating the assembly while the welded end portions cool, then stop the drive motor 303 and gently lift and move the top half of the heater element.
21. Loosen the spring nut 360 and pull out the drive mandrel.
22. Slowly remove the aluminum rod and drive sleeve 344 . Avoid scratching the inside surface of the PFA pipe.
23. Unlock all pipe brackets 308 , 314 , 320 and remove the welded pipe / fitting assembly, placing the assembly in a pull-out holder.
24. When the welded assembly has cooled, pull the adapter 338 , mandrel 394, and drive insert 392 out of the weld with a suitable mechanical retainer (e.g., an alternating opposite one, at De-Sta-Co, No. TC -640 available bracket).
25. Inspect mandrel 394 for cleanliness and wear, if necessary clean with isopropylene alcohol and polish with a lint-free cloth or replace with a new insert.
26. Remove the Pyrex sleeve and check for purity, if necessary, clean and polish with detergent.
27. Examine the weld.

Gemäß Fig. 21 bis 24 wird in einer weiteren Ausführungsform die axiale Kompression der Rohrendstücke 329, 332 wieder durch die Stab anordnung 348 geliefert, der erste Kupplungsabschnitt 354 ist jedoch mit der Innenfläche 372 der ersten Komponente 326 gekoppelt. Dies ermöglicht die Befestigung eines Fittings wie der zweiten Komponente 330 an einer Spule 410 des Rohrs, die sich auf einem motorisierten Spulenständer 411 befindet. Diese Ausführungsform ist besonders für 1/4-Zoll- bis 1/2- Zoll-PFA-Rohre geeignet, da solche Rohre flexibel sind, so daß der erste Kupplungspunkt gegenüber Rohren größeren Durchmessers relativ dicht an den anliegenden Teilen liegen muß. Solche PFA-Rohre können Spulen sein, bei denen ein Verschweißen sehr schwierig oder unmöglich ist.According to FIGS. 21 to 24 in another embodiment, the axial compression of the pipe ends 329, 332 arrangement back through the rod 348 is supplied, the first coupling portion 354 is, however, coupled with the inner surface 372 of the first component 326th This enables a fitting, such as the second component 330, to be attached to a coil 410 of the tube that is located on a motorized coil stand 411 . This embodiment is particularly suitable for 1/4-inch to 1/2-inch PFA pipes, since such pipes are flexible, so that the first coupling point must be relatively close to the adjacent parts compared to pipes of larger diameter. Such PFA tubes can be coils in which welding is very difficult or impossible.

Gemäß Fig. 23 und 24 besitzt diese Ausführungsform den ersten Kupplungsabschnitt 354, welcher einen Expander 412 aus Gummi oder Ela stomer, eine Antriebsmutter 414 zum Komprimieren des Expanders 412, ein Paar fester Muttern 416 und eine Druckscheibe 418 umfaßt. Ein Justieren des ersten Kupplungsstücks 354 wird durch Rotieren des Stabs 364 mittels eines geeigneten mit einem Ende 422 koppelnden Werkzeugs erreicht. Dies bewirkt, daß die Antriebsmutter 414 sich axial entlang des Stabs 364 be wegt, während die Muttern 416 am Stab fixiert bleiben, wobei der Expan der 412 komprimiert wird, was eine radiale Expansion des Expanders 412 hervorruft.Comprises according to FIGS. 23 and 24, this embodiment has the first coupling portion 354, which has an expander 412 made of rubber or Ela Stomer, a drive nut 414 for compressing the expander 412, a pair of fixed nuts 416 and a thrust washer 418th Adjustment of the first coupling piece 354 is accomplished by rotating the rod 364 using a suitable tool coupling to one end 422 . This causes the drive nut 414 moves axially be along the rod 364, while the nuts remain fixed on the rod 416, the Expan is compressed 412, which causes radial expansion of the expander 412th

Der Stab 364 erstreckt sich durch eine Bohrung 426 im Dorn 394 sowie durch einen zweiten Kupplungsabschnitt 432, welcher ein Endstück 436 und ein Anpaßstück, eine Dichtung 438 zur Dämpfung und Einspannung, eine Feder 442, eine Druckscheibe 444 sowie eine Flügelmutter 446 mit einer Gewindebohrung 448, welche an einen Gewindeabschnitt 450 koppelt, umfaßt.The rod 364 extends through a bore 426 in the mandrel 394 and through a second coupling section 432 , which has an end piece 436 and an adapter, a seal 438 for damping and clamping, a spring 442 , a thrust washer 444 and a wing nut 446 with a threaded bore 448 which couples to a threaded portion 450 .

Nachdem der Expander 412 mit der Innenfläche 372 der ersten Komponente 326 gekoppelt ist und sich der Dorn 394, die Hülse und die zweite Komponente 330 an Ort und Stelle befinden, werden die Dichtung 438 und das Endstück 436 mit der Feder 442, der Druckscheibe 444 und der Flügelmutter 446 an dem Stab 364 angeordnet. Die Flügelmutter 446 wird rotiert, um die Feder 442 zu komprimieren, wodurch eine axiale Kompres sion auf die anliegenden Rohrendstücke 329, 332 bewirkt wird, die beide radial zwischen dem Dorn 394 und der Hülse 396 gefaßt werden. Der Innen durchmesser der Hülse 396 kann einige Tausendstel Zoll größer als der Außendurchmesser der Rohrendstücke 329, 332 sein, um die Anordnung zu erleichtern und die Toleranzen dem Außendurchmesser eines speziellen Rohres anzupassen.After the expander 412 is coupled to the inner surface 372 of the first component 326 and the mandrel 394 , sleeve and second component 330 are in place, the seal 438 and the end piece 436 with the spring 442 , the pressure plate 444 and the wing nut 446 on the rod 364 . The wing nut 446 is rotated to compress the spring 442 , thereby causing an axial compression on the abutting tube end pieces 329 , 332 , both of which are gripped radially between the mandrel 394 and the sleeve 396 . The inner diameter of the sleeve 396 can be a few thousandths of an inch larger than the outer diameter of the pipe end pieces 329 , 332 in order to facilitate the arrangement and to adapt the tolerances to the outer diameter of a special pipe.

Gemäß Fig. 21 und 22 setzt sich die Stabanordnung 348 mit er ster und zweiter Komponente 326, 330 aus dem ersten, zweiten und dritten Rohrträger 308, 314, 320 zusammen und ist drehbar. Die Rotation der Stabanordnung 348 mit der befestigten ersten und zweiten Komponente 326, 330 wird durch eine Antriebskopplung 460, Antriebswellen 462, ein rela tiv zu den Antriebswellen 462 festes Blech 464, eine Feder 468 und ein Zwischenstück 472 auf den Antriebswellen 462, welches mit dem Antriebs motor 303 gekoppelt ist, erreicht.According to FIGS. 21 and 22, the bar assembly 348 is to he the most and second component 326, 330 from the first, second and third tubular support 308, 314, 320 and is rotatable together. The rotation of the rod assembly 348 with the attached first and second components 326 , 330 is through a drive coupling 460 , drive shafts 462 , a sheet 464 rela tive to the drive shafts 462 , a spring 468 and an intermediate piece 472 on the drive shafts 462 , which with the Drive motor 303 is coupled reached.

Gemäß Fig. 21 bis 24 sind geeignete Schritte zum Bilden einer Schweißstelle mit dieser Ausführungsform die folgenden:
Referring to FIG. 21 to 24 appropriate steps for forming a weld with this embodiment are the following:

1. Assemble a tortuous PFA tube (first component) which is centered around an aluminum tube 479 of a coil stand 411 . Connect the end of the PFA tube to the end of the 479 aluminum tube and the clamps on the welding tool. Snap in tube holders ( 3 ) on the PFA tube at the end of the aluminum tube 479 of a coil stand 481 , pushing changing openings on the tube holders onto the aluminum tube 479 .
2. Clean the inside surface of the PFA tube, the outside surface and the end face with alcohol, cloth and blowing with air.
3. Blow off the rod assembly and insert it into the PFA tube, the rubber expander 412 first.
4. Screw on ( 2 ) provisional nuts (not shown) and fix on the rod, then turn the wing nut 446 clockwise to expand the rubber inside the PFA tube, turn until the rubber is compressed and sufficiently expanded to the PFA - Grasp the pipe.
5. Remove the temporary nuts.
6. Clean the outer surface, the inner surface and the front of the fitting (second component) with isopropylene alcohol, lint-free Cleaning cloth and blowing off with cleaner, dryer and compressed Air.
7. Slide the clean fitting onto the adapter and make sure that the seal 438 is in place between the fitting and adapter.
8. Clean mandrel 394 with alcohol and blow off with air, inspect for wear and defects.
9. Install mandrel 394 in the fitting until it reaches the bottom of the adapter.
10. Carefully guide the clean Pyrex sleeve 396 over fitting and adapter 338 , preferably with air to keep it clean.
11. Completely blow off the fitting and adapter 338 and the end of the PFA tube with air.
12. Carefully guide the rod through the components and the Pyrex sleeve 396 over the PFA tube.
13. Examine the welding zone for contamination and how repeat the above steps if contaminants are present.
14. Install the spring / washer assembly into the Back of the adapter assembly, followed by a nut.
15. Screw on the wing nut 446 until the spring / washer is flush with the adapter.
16. Place the fitting / adapter in the recess in the second pipe carrier 314 on the right side of the welding tool.
17. Closing and locking of all pipe supports 308 , 314 , 320 via composite piece, adapter piece arrangement and PFA pipe.
18. Compress the drive coupling 460 by hand and insert between adapter and drive motor 303 with a square shaft facing the motor. Insert the three drive shafts 462 in the adapter holes. Then manually rotate the drive coupling 460 until the square shaft engages with the drive motor 303 .
19. Carefully lower the top half of the heating element head in position.
20. Set the variable power supply to one for the Product size appropriate value.
21. Simultaneously start the two drive motors (one on the bobbin stand and one on the welder) and observe the direction of rotation of the welder drive motor 303 and whether the bobbin stand drive motor rotates in the opposite direction, if necessary reversing by manual stopping, whereupon it automatically reverses .
22. Switch on the heating element.
23. If the area of molten material has penetrated the entire pipe wall up to the PTFE insert and forms an approximately 1/4 inch wide surface against the mandrel 324 , switch off the heating element.
24. Continue rotating the assembly for cooling, then on holding the drive motors and carefully lifting and removing the upper half of the heating element head.
25. Compress and remove the drive coupling 460 .
26. Remove wing nut 446 and spring.
27. Unlock all pipe supports 308 , 314 , 320 and remove the welded pipe assembly.
28. Remove the adapter and seal from the end of the Fittings.
29. Screw the ( 2 ) nuts onto the load bar and lock in place, then turn the nuts counterclockwise to loosen the rubber expander 412 .
30. Slide the rod into the PFA tube to loosen its barrel solution.
31. Place the welded end in a pull-out device and pull out mandrel 394 and rod assembly 348 . Before the rod assembly 348 is carefully set aside so that the mandrel 394 does not touch any other point.
32. Push the Pyrex sleeve 396 to the weld and examine the weld.

Gemäß Fig. 24 bis 28 verwenden verschiedene Ausführungsformen Infrarotstrahlung für den Schweißprozeß. Gemäß Fig. 24 ist ein Quer schnitt durch den Dorn 394, die aneinanderliegenden Rohrendstücke 329, 332 und die Hülse 396 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform werden Linsen 470 zu der Basisanordnung gemäß Fig. 19 bis 22 hinzugefügt. Ob wohl diese Linsen 470 halbmondförmig dargestellt sind, ummanteln sie die Hülse 396 koaxial. Die Linsen 470 bündeln die Infrarotstrahlung, die durch eine Infrarot-Heizquelle 472 geliefert wird, welche aus einem Paar von Nickel-Cadmium-Heizdrähten 476 besteht, die innerhalb einer Glasver schalung 480 montiert sind, die eine Goldplattierung 482 auf der Außen fläche verwendet. Die aus Glas oder einem ähnlichen Material gebildeten Linsen 470 können in geeigneter Weise ausgelegt sein, so daß sie einen Brennpunkt an unterschiedlichen gewünschten Stellen innerhalb der Anord nung besitzen. Dieser kann beispielsweise an einem Punkt 485 außerhalb der Auflage 334, an einem Punkt 486 in der Mitte einer Rohrwand 488, an einem Punkt 490 auf der Innenfläche der Rohrwand 488 oder geringfügig in dem Dorn 394 liegen.Referring to FIG. 24 to 28 using various embodiments of infrared radiation for the welding process. According to Fig. 24 is a cross section through the mandrel 394, the abutting pipe ends 329, 332 and the sleeve 396 shown. In this embodiment, lenses 470 are added to the base arrangement shown in FIGS . 19 to 22. Whether these lenses 470 are shown crescent-shaped, they sheath the sleeve 396 coaxially. The lenses 470 focus the infrared radiation supplied by an infrared heating source 472 , which consists of a pair of nickel-cadmium heating wires 476 , which are mounted inside a glass casing 480 , which uses a gold plating 482 on the outer surface. The lenses 470 formed of glass or a similar material can be designed in a suitable manner so that they have a focal point at different desired locations within the arrangement. This can lie, for example, at a point 485 outside the support 334 , at a point 486 in the middle of a tube wall 488 , at a point 490 on the inner surface of the tube wall 488 or slightly in the mandrel 394 .

Gemäß Fig. 25 befindet sich die fokussierende Linse 470 in einer weiteren Ausführungsform entweder benachbart zur Hülse 396 oder in dieser eingebaut. Gemäß Fig. 26 ist in einer weiteren Ausführungsform die Infrarot-Heizquelle 472 ein Infrarotlaser mit erweitertem Strahl, um gegenüber typischen Infrarotlasern eine geringfügig erweiterte Region zu erhitzen. Diese Laser haben geeignete Linsen 492, welche eine Heizzone liefern, die sich ringsum das Auflager erstreckt. Zum kompletten Be decken und Erleichtern des Schmelzens und Verbindens der aneinanderlie genden Rohrendstücke 329, 332 können zahlreiche Laser verwendet werden.Referring to FIG. 25 is the focusing lens 470 in a further embodiment, either adjacent to the sleeve 396 or incorporated therein. According to Figure 26. In a further embodiment, the infrared heat source 472, an infrared laser with an expanded beam to heat a region slightly extended over typical infrared lasers. These lasers have suitable lenses 492 which provide a heating zone which extends around the support. Numerous lasers can be used to completely cover and facilitate the melting and connecting of the tube end pieces 329 , 332 lying one against the other.

Gemäß Fig. 28 erstreckt sich die Infrarot-Heizquelle 472 im wesentlichen um die Hülse 396 gemäß den Ausführungsformen der Fig. 19 bis 22. Gegenüber diesen Ausführungsformen kann die Infrarot-Heizquelle 472 ein Nickel-Cadmium-Draht sein, welcher sich um die Hülse 396 und zwei Abschnitte erstreckt. Die Abschnitte öffnen an einem Angelpunkt 510. Um ein gleichförmiges Erhitzen der Auflage der Rohrendstücke 329, 332 zu erreichen, wird entweder die Stabanordnung 348 mit den zu ver schweißenden Komponenten entsprechend einem Pfeil 514 rotiert, oder die Infrarot-Heizquelle 472 wird gemäß einem Pfeil 516 rotiert. Die Rotation der Rohrendstücke 329, 332 bezüglich der Infrarot-Heizquelle 472 kann ferner gemäß Fig. 29 mittels eines Zahnradgetriebes erreicht werden, welches einen Rahmen 520 rotiert, an dem die Infrarot-Heizquelle 472 be festigt ist. Die Infrarot-Heizquelle 472 zeigt potentielle Anordnungen von drei Infrarotlasern mit Streustrahlen 524.Referring to FIG. 28, the infrared heating source extends 472 substantially around the sleeve 396 the embodiments of FIGS. 19 to 22. Compared with these embodiments, the infrared heating source 472, a nickel-cadmium wire may be in accordance with which extends around the sleeve 396 and extends two sections. The sections open at a pivot 510 . In order to achieve a uniform heating of the support of the pipe end pieces 329 , 332 , either the rod arrangement 348 with the components to be welded is rotated according to an arrow 514 , or the infrared heating source 472 is rotated according to an arrow 516 . The rotation of the pipe end pieces 329 , 332 with respect to the infrared heating source 472 can also be achieved according to FIG. 29 by means of a gear mechanism which rotates a frame 520 on which the infrared heating source 472 is fastened. The infrared heating source 472 shows potential arrangements of three infrared lasers with scattered rays 524 .

Gemäß Fig. 19 und 28 besteht ein wesentlicher Vorteil der Ver wendung transparenter Hülsen darin, daß ein Sichtfenster 550 zur Überwa chung des Schweißvorgangs geschaffen wird, wodurch ein Einstellen von Parametern während des Schweißens wie das Ausmaß an erzeugter Infrarot strahlung, der Schweißzeit und der Abkühlzeit ermöglicht wird.Referring to FIG. 19 and 28, a significant advantage of the TO USE transparent sleeves that a viewing window 550 to surveil monitoring the welding process is provided whereby a set of parameters during the welding process such as the extent of the generated infrared radiation, the welding time and the cooling time is made possible.

Claims

1. A method of connecting thermoplastic pipe sections, in the pipe end pieces ( 38 , 40 , 329 , 332 ) joined together at the end who, characterized in that the pipe end pieces ( 38 , 40 , 329 , 332 ) from a substantially transparent for infrared radiation hollow zy Lindrinder sleeve ( 116 , 396 ), the inner surfaces of the pipe end pieces ( 38 , 40 , 329 , 332 ) are brought into engagement with a mandrel ( 150 , 394 ) and the joined pipe end pieces ( 38 , 40 , 329 , 332 ) by means of In infrared heat radiation is melted and connected via a weld seam ( 232 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that the two pipe end pieces ( 38 , 40 , 329 , 332 ) are axially pressed together when feeding the infrared heat radiation.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a sleeve ( 116 , 396 ), which is divided in the longitudinal direction in a large number of parts ( 64 , 66 ) is used, at least one part ( 64 , 66 ) to include the pipe end pieces ( 38 , 40 , 329 , 332 ) is pushed ver.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the infrared heat radiation is supplied by an infrared heating source ( 472 ) which is attached around the sleeve ( 116 , 396 ), and at least one of the joined together Pipe end pieces ( 38 , 40 , 329 , 332 ) and the infrared heating source ( 472 ) rotates and the pipe end pieces ( 38 , 40 , 329 , 332 ) joined together are heated uniformly.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a breakable sleeve ( 116 , 396 ) is used, a cooling of the weld seam ( 232 ) allows and the sleeve ( 116 , 396 ) is subsequently broken, whereby it is removed from the joined and connected pipe end pieces ( 38 , 40 , 329 , 332 ).

6. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a cooling of the weld seam ( 232 ) allows and the sleeve se ( 116 , 396 ) on the connected joined pipe end pieces ( 38 , 40 , 329 , 332 ) is left .

7. The method according to any one of claims 2 to 6, characterized indicates that the degree of axial compression during infra red radiation is increased.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that one of the pipe end pieces ( 329 ) is part of a first component ( 326 ) and the other of the pipe end pieces ( 332 ) is part of a second component ( 330 ) and axial compression a rod arrangement is exercised, which extends through both pipe end pieces ( 329 , 332 ) and which has a first coupling section ( 354 ) for connecting the first component ( 326 ) and a second coupling section ( 432 ) for connecting the second component ( 330 ) .

9. The method according to claim 8, characterized in that an elongated pipe section is used as the first component ( 326 ) and the first coupling section ( 354 ) of the rod arrangement ( 348 ) has a radially expandable cylindrical gripper part and the gripper part with the inner surface of the first of the pipe end pieces ( 329 ) is connected to achieve the axial compression.

10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that the first component ( 326 ) has an end opposite the first of the pipe end pieces ( 329 ) and a coupling part of the rod arrangement ( 348 ) for delivering a compressive force on the two joined pipe end pieces ( 329 , 332 ) is arranged.

11. The method according to claim 10, characterized in that a rod is used for the rod arrangement ( 348 ) which extends axially through the pipe end pieces ( 329 , 332 ) and is connected to one of the two coupling sections ( 354 , 432 ) via a spring , compressing the spring.

12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that a visually transparent sleeve ( 116 , 396 ) is used and the melting of the pipe end pieces ( 329 , 332 ) through the sleeve ( 396 ) is visually monitored.

13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized ge indicates that the infrared heat radiation is bundled.

14. The method according to claim 13, characterized in that the infrared heat radiation is bundled onto the joined tube end pieces ( 329 , 332 ) to be connected.

15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that infrared heat radiation is supplied to the mandrel ( 150 , 394 ).

16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that an infrared heating source ( 472 ) is positioned outside the sleeve ( 396 ) and sends infrared radiation through the sleeve ( 116 , 396 ).

17. The method according to claim 16, characterized in that the infrared heat source ( 472 ) or the joined pipe end pieces ( 329 , 332 ) are rotated.

18. The method according to any one of claims 11 to 17, characterized in that the axial compression force supplied by the rod arrangement ( 348 ) is varied.

19. Device for connecting thermoplastic pipe pieces with a holder for the pipe end pieces ( 38 , 40 , 329 , 332 ) and a device for heating and welding the pipe ends, characterized in that a hollow cylindrical sleeve ( 116 , 396 ) with which the joined pipe ends ( 329 , 332 ) can be comprehensively covered and which consists of a material which is essentially transparent for infrared radiation, and an infrared heat source ( 472 ) carried by the holder, which radially outside the sleeve ( 116 , 396 ) is provided.

20. The apparatus according to claim 19, characterized in that a mandrel ( 150 , 394 ) is provided within the pipe end pieces ( 329 , 332 ).

21. The apparatus according to claim 20, characterized in that a rod arrangement ( 348 ) is provided with a rod which extends axially through the pipe end pieces ( 329 , 332 ) and through the mandrel ( 150 , 394 ), the rod arrangement ( 348 ) has a first coupling section ( 354 ) for connecting a first component ( 326 ) and a second coupling section ( 432 ) for connecting a second component ( 330 ), one coupling section being movable relative to the other, whereby the pipe end pieces ( 329 , 332 ) are axial can be pressed against each other.

22. The apparatus according to claim 21, characterized in that a spring is connected to one of the coupling sections ( 354 , 432 ).

23. Device according to one of claims 19 to 22, characterized in that the sleeve ( 116 , 396 ) for attachment and removal on the pipe end pieces to be connected ( 38 , 40 , 329 , 332 ) is divided longitudinally.

24. Device according to one of claims 19 to 23, characterized in that the sleeve ( 116 , 396 ) is visually transparent.

25. Device according to one of claims 19 to 24, characterized in that the infrared heat source ( 472 ) is designed so that the joined pipe end pieces ( 38 , 40 , 329 , 332 ) are observable from the outside.

26. Device according to one of claims 21 to 25, characterized in that the rod arrangement ( 348 ) comprises a fastening element and a tensioning element which are adjustably connected to the rod.

27. The device according to one of claims 21 to 26, characterized in that the first coupling section ( 354 ) comprises a radially expandable gripping element,

28. Device according to one of claims 19 to 27, characterized in that the sleeve ( 116 , 396 ) consists of tempered glass, quartz or sapphire.

29. Device according to one of claims 19 to 28, characterized in that the sleeve ( 116 , 396 ) is installed.

30. Device according to one of claims 19 to 29, characterized in that the sleeve ( 116 , 396 ) has predetermined breaking points.

31. The device according to one of claims 19 to 30, characterized in that the mandrel ( 140 , 394 ) is soluble.

32. Apparatus according to claim 31, characterized in that the soluble mandrel ( 150 , 394 ) consists of sodium chloride and / or potassium chloride.