DE2124868A1

DE2124868A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Rohren durch Löten, Verschweißen oder Kleben

Info

Publication number: DE2124868A1
Application number: DE19712124868
Authority: DE
Inventors: Jean; Urwald Daniel Denis Roger; Paris. M Isson
Original assignee: Gaz de France SA
Current assignee: Engie SA
Priority date: 1970-05-20
Filing date: 1971-05-19
Publication date: 1972-01-05
Also published as: FR2093005A6; BE767279A; NL7107026A

Description

813 Starnberg bei

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PATENTANWALT ΡαΪεΝΤΑΝΛ^Τ PostsLckkonto München66917

den ■ Anwaltsakte 5105/1

Gaz de France, Service National, 23 rue Philibert Delorme, Paris 17 eme, Prankreich

Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Rohren durch Löten, Verschweißen oder Kleben

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Rohren durch Löten, Schweißen oder Kleben, bei welchem von einem Verbindungswerkstoff Gebrauch gemacht wird, der in einer Form beheizt wird, welche den herzustellenden Verbindungsverband zum Verschmelzen und Verflüssigen und Herstellen einer widerstandsfähigen und vollkommen dichten Verbindung der zusammengebauten Rohre umgibt. Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, um eine gute Übertragung der Heizenergie zu gewährleisten, damit ein gleichmäßiger und gleichmäßig verteilter Temperaturanstig ermöglicht ist, derart, daß einerseits der Energieverbrauch für jede durchgeführte

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Verbindungsarbeit und andererseits die erforderliche Verfestigungs- oder Polymerisations zeit des für die Verbindung verwendeten Verbindungswerkstoffes verkleinert wird.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet man einen Verbindungswerkstoff, welcher - eingeschlossen in eine rings des Verbindungsabschnittes angeordnete bewegliche Form, welche einen Ofen bildet - durch diese Form bis auf eine Temperatur aufgeheizt wird, welche geeignet ist bei der Übertragung eine dichte Verbindung der zu verbindenden Teile herzustellen, wobei man die zu verbindenden Stücke unter Zwischenschaltung des Verbindungswerkstoffes gegeneinander preßt und man eine vollständige Flächenberührung zwischen den Teilen und den Ofenwänden herstellt, derart, daß durch direkten Kontakt ein Temperaturanstieg bis auf einen maximalen Wert, welcher durch eine thermostatisch regelbare Sonde bestimmt ist, erreicht wird.

Verschiedene andere Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in Form eines keine Beschränkung angebenden Beispieles im folgendem beschrieben und in der Zeichnung gezeigt.

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In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Werkzeuges zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in

Fig. 1, *

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie IH-III in Fig. 2 und

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig 1, -.

Gemäß der Erfindung erreicht das Verfahren die Verbindung von zwei Teilen, beispielsweise die Endteile von Rohren, sei es direkt, weil das eine Rohr zu diesem Zweck aufgeweitet und das andere in die Aufv/eitung hineingesteckt ist, sei es indirekt unter Zwischenschaltung eines Verbindungsteiles, wie eines Verbindungsstutzens. Das Verbindungsteil kann aus einem oder mehreren Teilen gebildet sein. Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht nach Vorbereiten der angrenzenden Teile darin, daß man die sich gegenseitig ": überdeckenden Teile mit einem Verbindungswerkstoff

versieht oder überzieht, dessen Art ersichtlich in der Ä

Funktion an die der zu verbindenden Teile anzupassen ist. Nach dem Zusammenfügen und/oder dem Abdecken setzt man rings der aneinander gepaßten Teile einen geschlossenen Ofen, welcher geeignet ist, auf sie eine genügend große Wärme zum Hervorrufen des Schmelzens und/oder der Polymerisation des Verbindungswerkstoffes zu übertragen.

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Der Ofen- zur Durchführung des obigen Verfahrens ist vorzugsweise in der Form einer Zange 14 ausgeführt, welcher zwei Klemmbaccen 15 und 16 umfaßt, die von Armen oder Griffen 17 und 18 zum Ergreifen und Handhaben getragen sind, welche untereinander über eine Achse 19 verbunden sind.

Jeder Klemmbacken 15 und 16 wird von einer HaIbfornx 40, beispielsweise aus Metall, gebildet, welche an dem zugehörigen Arm lösbar befestigt ist, insbesondere mittels Schrauben 41, unter Zwischenschaltung von dicken Beilagscheiben 42, welche vorteilhafterweise aus einem isolierenden Material sind, um die Wärmeübertragung auf die Griffe 17 und 18 zu verhindern. Die Beilagscheiben können den verschiedenen Schrauben 41 des gleichen Armes gemeinsam sein oder umgekehrt, von voneinander getrennten, für jede Schraube unabhängig vorgesehenen Rohrstücken gebildet sein. Die Arme sind vorzugsweise mit seitlichen Schenkeln 43 versehen, welche Zapfen 44 zur Bildung der Achse 19 tragen, welche von einem rohrförmigen Querriegel 46 umgeben ist, auf welchen eine Feder 45.aufgesteckt ist, deren abgebogene Enden 47 und 48 innen an den Griffen 17 und 18 abgestützt sind. Die Feder 45 wird anfänglich unter Spannung eingesetzt, damit die durch sie bewirkte Kraft stets die Zange in der in Fig. 1 dargestellten Stellung hält,in welcher die beiden Halbformen 40 aneinander anliegen und in der Gesamtheit.den Ofen 20 zusammenhalten und andererseits diesen gegen die zu verbindenden Teile drücken.

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Jede Halbform 40 stellt mit ihren Innenflächen eine Lagerung 49 mit drei Stufungen oder Absätzen 50, 51 und 52 dar, welche den Boden von drei Kammern bilden.

Die Kammer 50 ist für die Aufnahme einer Heizung 53 vorgesehen, welche aus elektrischen Widerständen 54 gebildet ist, die in einer Ummantelung aus feuerfestem Material versenkt sind, die ihrerseits im Innern eines Halbringes oder einer Halbbuchse 55 angeordnet und gehalten ist, die aus einem isolieren- , dem Material besteht, derart, daß sie so gut wie möglich die Wärmeübertragung auf.die Halbform 40 verringert. Die Heizung 55 ist in der Kammer 50 durch ein Metallschild 56 von schwacher Dicke gehalten, welches an den Boden der Kammer 51 mittels Schrauben 57 befestigt ist. Die elektrischen Widerstände 54 jedes Heizelementes 53 sind mit Leitern 58 und 59 verbunden, die an ein Zuführungskabel 60 angeschlossen sind, welches den Griff 18 unter Zwischenschaltung einer Pührungsmanschette 6l durchquert. Das Kabel 16 ist im Innern des Griffes 18 mittels einer Kabelklemme 62 gehalten, welche einer Kabelklemme 63 j entspricht, die ein im Innern des Griffes 17 ange- ™ ordnetes, diesen unter Zwischenschaltung einer Führungsmanschette 65 durchquerendes Kabel 64 hält. Das Kabel 64 umfaßt ein oder mehrere Leitungszweige 66, welche an eine Sonde 67 angeschlossen sind, die auf die Temperatur anspricht und zwischen der Halbform 40 und dem Halbring oder Halbrohr 55 am Innern der Klemmbacke 15 angeordnet ist. Jenseits des Griffes 17 ist das Kabel 64 an einen Regelthermostaten angeschlossen, welcher die Aufgabe übernimmt, die aus dem Verbindungen kable 16 zugeleitete elektrische Energie zu steuern.

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Jede Halbform 40 umfaßt außerdem einen halbringförmigen Kern 68, welcher aus einem Material mit sehr guten Wärmeleiteigenschaften besteht und sowohl in 'der Kammer 51, als auch in der Kammer 52 eingebettet und in diesen lösbar befestigt ist, vorzugsweise durch Schrauben 69, die durch die Außenfläche der entsprechenden Halbform zugänglich sind. Jeder Kern 68 stellt eine hohle Halterung 70 dar, welche geometrisch komplementär zu dem zweiten Kern verläuft, so daß er mit letzterem einen Ofen 20 abgrenzt, welcher eine genau komplementäre Form zu der zu verwirklichenden Verbindungsform darstellt. Im vorliegenden Beispiel ist jede Halterung 70 aus zwei halbkreisförmigen Kanälen 71 gebildet, die axial fluchten und die sich beidseitig einer mittleren Erweiterung 72 erstrecken, die ebenfalls halbringförmig, jedoch von größerem Durchmesser ist., welche ausersehen ist, in der Mitte des Ofens 20 zusammen mit dem Teil der zweiten Halterung eine Kammer zu schaffen, deren Länge und Querschnitt den Abmessungen einer Verbindungshülse entspricht, welche den Zusammenbau der Passungen der beiden rohrförmigen Kanäle in dem halbringförmigen Kanal 71 sichert. Die Herstellung der Kanäle 68 und insbesondere die Bearbeitung ihrer inneren Arbeitsflächen, welche die Kanäle 71 und die Erweiterung 72 bilden, ist so vorgenommen, daß nach dem Schließen der Zange mit den zu verbindenden Teilen eine flächige Längsberührung zwischen den Kernen 68 und den Halterungen und der zu verbindenden Ummantelung hergestellt ist. Dieses besondere Merkmal ist natürlich identisch für sämtliche Arten von Kernen 68 vorgesehen, welche im Innern der Halbformen HO als Abschnitte, Durchmesser und geometrische· Abbilder der zu verbindenden Teile befestigt werden können.

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Zur Benutzung der oben beschriebenen Zange bringt man im Innern der Halbform MO die den Abmessungen der zu verbindenden Rohre entsprechenden Kerne 68 an. Eine solche Arbeit ist sehr schnell am Arbeitsplatz zu bewerkstelligen, da es genügt, die Schrauben 69 zum Herausziehen oder Ersetzen der .Kerne 68, mit welchen die Halbformen 40 ausgestattet sind, zu lösen und die Klemmbacken 15 und 16 zu ersetzen. Nach dem Einpassen und überdecken der Halterungen durch die Verbindungsmuffe sowie vorherigem Auflegen des für das Herstellen der Verbindung erforderlichen Verbindungswerkstoffes auf ihre Innenfläche betätigt man die Zange, bis die Halb formen ¹JO die Halterungen und die Muffe eng umschließen. Die fortwährend einwirkende Kraft der Feder ^5 sichert, daß die Zange an den Endstücken der zu verbindenden Rohre gehalten wird und daß gleichzeitig die beiden Kerne gegen die Halterung und die Muffe gepreßt werden, damit eine fortwährende flächige Berührung zwischen den Teilen aufrecht erhalten blaibt. Die Zangewird sodann unter Zwischenschalten des vorher eingestellten Thermostaten an eine elektrische Energiequelle angeschlossen, damit die Erregung der Heizelemente 53 der beiden Halbformen kö gegeben ist. Die durch die Heizelemente 53 erzeugte Wärme wird über die Kerne 68 auf die zu verbindenden Teile übertragen, was bewirkt, daß der zum Herstellen einer widerstandsfähigen und dichten Verbindung vorgesehene Verbindungswerkstoff schmilzt und/oder polymerisiert. Die thermostatisehe Sonde steuert die Unterbrechung der Stromzuführung für die Heizelemente 53» welche gegebenenfalls automatisch wieder aufgenommen werden kann, sobald die Temperatur unter einen Grenzwert abfällt. Zur Vorausbestimmung der aufzubringenden Temperatur muß die Wärmespeicherung des Ofens 20 berücksichtigt werden.

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Außerdem ist es von Vorteil, die Sonde 67 derart ; anzuordnen, daß der thermische Widerstand zwischen den Heizelementen 53 und den zu verbinden- ■ den Teilen einerseits und den Heizelementen 53 und der Sonde 67 andererseits ,so nahe wie möglich beieinander liegen. Wegen der besonderen . Anordnung der Einzelteile der Zange, insbesondere der Gestaltung der Klemmbacken 15 und l6, der Art und dem fortwährenden flächigen Kontakt zwischen den Kernen und den zu verbindenden Teilen und dem Gebrauch der thermostatischen Son-» de wird erreicht, daß der Energieverbrauch auf einen minimalen Wert gesenkt ist und daß in verhältnismäßig kurzer Zeit eine zufriedenstellende Verbindung im Hinblick auf die Festigkeitsund Dichtigkeitsbedingungen erzielt wird. Es ist bemerkenswert, daß die Bearbeitungstöleranzen, ■ die verhältnismäßig grob, aber dennoch fein g'enug sind, 'den vollständigen Flächenkontakt zwi- : sehen den Kernen 68 und den zu verbindenden Teilen herzustellen, automatisch nach einer'oder mehrerer

• Betätigungen der Zange kompensiert sind, weil die

• von den Heizelementen 53 auf die Kerne 68 übertragene Wärme bewirkt, daß deren Querdehnung hervorgerufen wird, welche dazu beiträgt, automatisch den Flächenkontakt zu den zu.verbindenden Teilen

j herzustellen oder zu vervollkommnen und demzufolge \ stets die zur Umwandlung des Verbindungswerkstoffes zur Herstellung der Verbindung zwischen den aneinander gefügten Teilen erforderliche Wärmeübertragung zu verbessern. Es soll auch bemerkt werden, daß das .,Vorhandensein der Halbringe oder Hülsen 55 wie auch der isolierenden Querriegel h2 den thermischen Verlust wegen einer Übertragung auf die Griffe 17 und 18 zu senken gestattet, weil der größtmögliche Teil

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der durch die Heizelemente 53 frei gemachten Wärme wirksam auf die Kerne 68 übertragen wird. Auch diese Maßnahme führt zu einem sehr geringen Energieverbrauch und zu einer sehr kurzen Umwandlungszeit für den die Verbindung herstellenden Verbindungswerkstoff.

Pig* 3 zeigt, daß es von Vorteil igt., in der Höhe der Durchmesserabschnitte der.Klemmbacken 15 und 16 mittels Schrauben 73 radiale Plättchen Tk, welche sich über wenigstens einen Teil,der axialen Länge erstrecken, zu befestigen, derart, daß gemeinsame Stützelemente gebildet werden, welche auftretende Ungleichmäßigkeiten in. der Ausrichtung der Schmalseiten der verschiedenen genau oder nicht genau aneinander anliegenden zusammengesetzten Teile in den diametralen Bereichen jeder Klemmbacke 15 oder l6 auszugleichen.

Zur Abwandlung der Innenform der Kerne 68 kann man. selbstverständlich Teile mit Profilen, Absätzen oder anderen Formen zusammenbauen, damit die Flächen 71 und 72 denen für die herzustellende Verbindung entsprechen. Beispielsweise kann man ein T-Stück aus drei Rohrabschnitten zusammenfügen, wenn die Kernform dafür entsprechend gewählt wird.

Bas erfindungsgemäße Verfahren eignet sich sowohl zum Löten von Metallen, als auch zum Verbinden von Kunststoffen mit einem Zusatzwerkstoff oder zu deren Verschweißen. Im letzten Fall kann gegebenenfalls auf einen Zusatzwerkstoff verzichtet werden.

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Außerdem lassen sich, wie bereits angegeben, Klebverbindungen herstellen, wobei der Kleber heiß aushärtet.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und im einzelnen beschriebene Ausführungsbeisßiel beschränkt, denn im Rahmen der Erfindung lassen sich eine Menge von zweckmäßigen Abwandlungen ■vornehmen.

- Patentansprüche -

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Claims

Pat entansprüche

Verfahren zum Verbinden von Rohren durch ..Heißlöten, Schweißen oder Kleben, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Flächen oder Wandungen der Rohre oder der zu verbindenden Teile ein Verbindungswerkstoff aufgebracht wird, daß |

dann rings des Verbindungsabschnittes eine bewegliche heizende Hülle in Art eines Ofens an- ' geordnet wird, daß eine vollständige Flächenberührung zwischen den Teilen und den Ofenwandungen hergestellt.wird und daß eine gesteuerte Wäriiiebelastung des Ofens bis zu einem durch eine thermostatisehe Sonde bestimmten Maximalwert ' vorgesehen wird, derart, daß durch direkte Berührung ein geeigneter Temperaturanstieg erzielt wird, den einen Verbund wie auch eine dichte Ver- ; bindung der zusammen zu fügenden Teile bewerkstelligenden Verbindungswerkstoff umzuwandeln ''-A und/oder zu polymerisieren. ^l *

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Zange (14) mit z\-ie± gelenkig verbundenen Griffen (17,18) ausbildet, welche jeweils unter Zwischenschaltung von Isolierungen (4.2) an eine Halb form (^0) angeschlossen sind, welche eine Klemmbacke bildet und im Innern ein Heizelement (53) aufnimmt, das einen haIbringförmigen Kern (68) umgibt, welcher eine negative Matrize (70) entsprechend dem HaIb-

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abschnitt der eingebetteten,, zu verbindenden Teile bildet., derart, daß ein fortwährender Flächenkontakt zwischen diesen Teilen und dem Kern aufrecht erhalten ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (53) im Innern jeder Halbform (40) aus elektrischen Widerständen (54) gebildet ist, welche in eine Hülle aus wärmebeständigem Material eingebettet sind, die in einem Einsatz in Form

- eines Halbringes oder einer Halbschale (55) abgestützt ist, welche in einer von der HaIbform unter Zwischenschaltung einer ausgewölbten, mit Schrauben befestigten Platte (56) gebildeten komplementären Kammer gehalten ist,

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kern (68) von einem halbringförmigen Teil gebilde.t ist, welches in das Innere der zugeordneten Halbform mittels von der Außenfläche der Halbform zugänglichen Schrauben (69) eingebettet und dort gehalten ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (68) an seiner Innenfläche unter Bildung einer genauen komplementären Form zu dem Halbabschnitt der zu verbindenden Teile ausgewölbt ist, derart, daß mit der Matrize des entsprechenden Kernes ein Ofen hergestellt ist, welcher als Kohlform '

- den genau komplementären Umriss der eingebetteten Teile nachbildet, wenn die Halbformen die geschlossene Lage einnehmen.

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6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Halbform (40) jeder Klemmbacke in Höhe ihrer diametralen Verbindungsebene mit der entsprechenden Halbform ebene Plättchen (7²O aufweist, welche die Schmalseiten der Halbformen und wenigstens der heizenden Elemente bedecken.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die thermostatische

Sonde (67) bezüglich des Heizelementes derart . "

angeordnet ist, daß die thermischen Widerstände zwischen dem Heizelement und den zu'verbindenden Teilen einerseits und dem Heizelement und der Sonde andererseits so nähe wie möglich beieinander liegen. .

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Griffe (17 und 18) der Zange der Kraft eines elastischen Teiles (45) unterworfen sind, welches von Anfang an unter Vorspannung derart angeordnet ist, daß die Griffe voneinander entfernt gehalten werden, so . ä daß die Klemmbacken der Griffe in der geschlossen- ; en Stellung gehalten sind.

18. Mai 1971/5^5

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