DE2239168A1 - Verbindung einer kunststoffmuffe mit einem kunststoffrohr - Google Patents

Verbindung einer kunststoffmuffe mit einem kunststoffrohr

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Description

Anmelderin:
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"Verbindung einer Kunststoffmuffe mit einem Kunststoffrohr"
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verbindung einer Kunststoffmuffe mit einem Kunststoffrohr, die jeweils an ihren Verbindung sflächen durch Wärme oder chemische Mittel plastifizierbar oder mit einem Klebemittel bestreichbar und alsdann ineinander verschiebbar sind, worauf die Materialien der gegenseitig in Anlage gelangten Flächen unlösbar miteinander verbindbar sind.
Es ist eine Verbindung obiger Art bekannt, bei dem ein Kunststoffrohr an seiner Außenfläche und eine dem Außendurchmesser des Rohres entsprechende Kunststoffmuffe an ihrer Innenfläche durch Erwärmen plastifiziert und alsdann zur Vernetzung des plastifizierten Materials ineinander geschoben werden. Dabei hat sich herausgestellt, daß ein beträchtlicher Teil der auf diese Weise erstellten Schweißverbindungen die anschließenden Druckproben nicht bestehen, weil das Kunststoffrohr entweder überhaupt nicht.
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oder nur teilweise mit der Muffe verschweißt ist. Die Ursachen hierfür sind einerseits in den groben Toleranzen des extrudierten, durch die anschließende Haspelung oder durch den Transport gestauchten oder gequetschten Kunststoffrohres zu sehen und andererseits beruhen sie in·der mangelnden und ungleichmäßigen Plastifizierung der Anlageflächen. Bei letzteren bewirkt eine zu starke Erwärmung und damit eine zu große Plastfizierung des Rohres dessen Zusammenfall und eine zu geringe Erwärmung eine mangelnde Aufweichung der miteinander zu verbindenden Flächen, Die Folge sind Fehlschweißungen· Die bisherige Entwicklung geht einerseits in die Richtung, die Plastifizierungszeiten - durch Wärme oder durch chemische Mittel - exakt festzulegen, was jedoch wiederum im wesentlichen von den subjektiven Fehlern der damit befaßten Bedienungspersonen abhängt und objektiv stark außentemperaturabhängig ist und/oder von der Homogenität, der Erwärmung, von dem Kunststoffmaterial sowie von dem Klebemittel, dessen Schichtdicke und wiederum von dessen Homogenität abhängt. Eine andere Entwicklung geht dahin, die Verbindungsflächen zu vergrößern bzw. den zu verbindenden Teilen eine besondere Form zu verleihen, was in jedem Fall kostspielig ist und wegen der unvermeidbaren groben Toleranzen des Kunststoffrohres keine Sicherheit bietet.
Die vorliegende Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, eine Verbindung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die unabhängig von den groben Toleranzen des Kunststoffrohres, von
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den subjektiven Fehlern der Bedienungsperson beim Ineinanderschieben der Teile sowie auch' unabhängig vom Vorgang des Schweißens oder Klebens mit billigen Mitteln eine stets gleichbleibende, sichere und homogene Verbindung von Kunststoffmuffe und dem Kunststoffrohr gewährleistet. Diese Aufgabe wird durch Beschreitung eines von den bisherigen Entwicklungen gänzlich abweichenden Weges dadurch gelöst, daß in dem Kunststoffrohr eine dünne, feste Stützhülse angeordnet ist, die eine höhere thermische und chemische Widerstandsfähigkeit als das Kunststoffrohr aufweist. Hierdurch wird dem Kunststoffrohr sozusagen ein "Korsett" angepaßt, welches die nicht unerheblich voneinander abweichenden Maßtoleranzen bzw. Deformierungen des Kunststoffrohres ausgleicht, ihm eine gleichmäßige symmetrische Form verleiht und somit eine optimal große Anlagefläche der beiden zu verbindenden Teile schafft. Dies hat in überraschender Weise dazu geführt, daß die auf diese Weise erstellten Verbindungen·sämtliche gestellten Homogenitäts- und Festigkeitsforderungen erfüllen und eine stets gleichbleibend gute Verbindung gewährleisten,, Es versteht aich, daß die neue Stützhülse bei jeder Art der "Muffenschweißung" zu verwenden ist, also beispielsweise auch bei der Verschweißung eines dünnen mit einem darüberzuschiebenden dickeren Kunststoffrohr und auch der jeweiligen Querschnittsforni (kreisrund^ dreieckig oder mehreckig) der zu verschweißenden Teile angepaßt werden kann.
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Um die Stützhülse während des Verbindungsvorganges möglichst unverrückbar in dem Kunststoffrohr zu arretieren, ist der Außendur chmesser der Stützhülse mindestens so groß wie der innere Nenndurchmesser des Kunststoffrohres.
Zur Verhinderung des Eindringens der Stützhülse in das Kunststoffrohr ist sie nach einem besonders vorteilhaften Merkmal der Erfindung an ihrem einen Ende mit einem aufgeweiteten, gebördelten oder rechtwinklig abgebogenen Kragen versehen. Dieser Kragen kann an der Stirnfläche des Kunststoffrohres anliegen. Vorteilhaft ragt die Stützhülse jedoch teilweise aus dem Kunststoffrohr heraus, was z. B. mit einer an der Stirnfläche des
erfolgt.
Kunststoffrohres anliegenden Sicke Hierbei sind die Außendurchmesser des Kragens bzw. der Sicke etwa so groß wie das arithmetische Mittel aus dem inneren und dem äußeren Nenndurchmesser des Kunststoffrohres. Somit kann das Kunststoffrohr an seinem Stirnende mit einem der Hälfte der Wanddicke entsprechenden Rücksprung versehen werden. Auf diese Heise wird zwischen dem herausragenden Ende der Stützhülse und der Muffe einerseits und zwischen dem Rücksprung des Kunststoffrohres und der Muffe andererseits während des Verbindungsvorganges ein Ausgleichsvolumen für das plastifizierte Material geschaffen, das während des Eiu-Schiebevorganges von der Stirnfläche des Kunststoffrohres vorangeschoben wird. Dabei wird insbesondere durch den Kragen verhindert, daß der Strömungsquerschnitt der Stützhülse bzw. des
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Kunststoffrohres durch eine Blende von plastifiziertem5 zusammengeschobenem Material verringert wird.
Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung besitzt die Stützhülse eine glatte Oberfläche und ragt teilweise aus dem Kunststoffrohr heraus, wobei der Außeridurchmesser der Stützhülse mindestens so groß wie der innere Nenndurchmesser des Kunststoffrohres zuzüglich dessen größter positiver Toleranz ist. Auf diese Weise wird die Stützhülse mittels einer Preßpassung in das Kunststoffrohr eingefügt, wobei vorteilhaft der Außendurchmesser der Stützhülse so bemessen ist, daß das Kunststoffrohr nur' elastisch jedoch nicht plastisch verformt ist»
Um die plastifizierten Materialien von Muffe und Kunststoffrohr - ähnlich einem Gleitmittel - möglichst homogen zwischen die Anlageflächen zu schieben, sind sämtliche äußeren Kanten des Kunststoffrohres an seinem in die Muffe schiebbaren Ende mit einer Fase versehen,, die zur Symmetrieachse des Rohres einen Winkel bildet, der höchstens 45 beträgt.
Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist die Stützhülse aus einem Metall, vorzugsweise einem korrosionsfesten Edelstahl, hergestellt. Besonders vorteilhaft ist eine Stützhülse aus einem hinreichend warmfesten Kunststoff, wie z. B. eine aus Tetrafluorethylen. Es ist aber auch möglich
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eine Stützhülse aus Metall zuverwenden, die mit einer korrosionsfesten Beschichtung versehen ist.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigen:
Fig. 1: Den Querschnitt durch eine Schweißhülse zur thermichen Plastifizierung mit eingeschobenem Kunststoffrohr und aufgeschobener Kunststoffmuffe,
Fig. 2: den Querschnitt durch eine Muffenverbindung mit jeweils einer Stützhülse mit aufgebördeltem Kragen,
Fig. 3: den Querschnitt durch eine Muffenverbindung mit rechtwinklig abgebogenem Kragen der Stützhülse,
Fig· 4: den Querschnitt von Fig· 3 mit herausragendem Kragen, wobei die Stirnenden der Kunststoffrohre mit einem Rücksprung versehen sind,
Fig. 5: den Querschnitt durch eine Muffenverbindung mit glatter Stützhülse und herausragendem Ende,
Fig. 6: den Querschnitt durch eine Muffenverbindung, wobei die Stützhülsen mit je einer Sicke versehen sind,
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Fig.· 7: den Querschnitt durch eine Muffenverbiiaäung, wobei die Muffe eine ringförmige Nut aufweist und die
i^. 8: ein Werkzeug zum Einführen der Stützhülse in das Kunststoffrohr.
In den einzelnen Figuren ist mit 1 jeweils das Kunststoffrohr und mit 2 die damit zu verbindende Kunststoffmuffe "bezeichnet.
In Fig. 1 ist eine elektrische Schweißhülse 3 zur thermischen Plastifizierung der Anlagefläche 1' des Kunststoffrohres 1 und der Anlagefläche 21 der Kunststoffmuffe 2 dargestellte Zu diesem Zweck wird das Kunststoffrohr 1 in eine kreisrunde Öffnung 3* und die Kunststoffmuffe 2 auf einen kreisrunden Dorn 3" der Schweißhülse 3 geschoben. Sobald die miteinander zu verbindenden Anlageflächen 1' und 2' hinreichend plastifiziert sind, wird das Kunststoffrohr 1 und die Muffe 2 von der Setiweißhülse 3 entfernt und mit ihren zu verbindenden Flächen I8 und 29 in Anlage gebracht, was sowohl von Hand erfolgen kann, jedoch zur ¥ermeidung von subjektiven Fehlern tunlichst maschinell erfolgen sollte. Bei der thermischen Plstifizierung sind sudem die Aufheizzeiten des Kunststoffrohres 1 und der Kunststoffmuffe 2 und die Heiζtemperatur der SchweiBhülse 3 Ia Abhängigkeit von der jeweils erforderlichen Bastifizierungstiefe (tfegen der unter- schied liehen Dicke der Materialien) und in Abhängigkeit' von der
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jeweiligen Außentemperatur (wegen der unterschiedlichen Abstrahlungsstärke vor Beendigung des Schweißvorganges) exakt aufeinander abzustimmen. Ganz entsprechendes gilt hinsichtlich einer chemischen Plastifizierung bzw. hinsichtlich der Verklebung mit einem aus einer oder mehreren Komponenten bestehenden Klebemittel, wo es insbesondere auf eine exakte Dosierung des chemischen Plastifizierungsmittels bzw. des Klebemittels ankommt.
In Fig. 2 sind beide Kunststoffrohre 1 mit je einer Stützhülse 4 versehen, die an ihrem einen aus dem Kunststoffrohr 1 herausragenden Ende mit einem gebördelten Rand 4* und am anderen Ende zur Verringering von Strömungsverlusten mit einer Fase 4" versehen ist. Dabei liegt der gebördelte bzw. aufgeweitete Kragen 4' am Stirnende des Kunststoffrohres 1 an oder ragt vorteilhaft ein wenig aus dem Kunststoffrohr heraus·
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Stützhülse 5, deren aus dem Rohr 1 herausragendes Ende mit einem rechtwinklig abgebogenen Kragen 5' versehen ist. In Fig. 4 sind die Stirnenden der Kunststoffrohre 1 mit einem Rücksprung 1" ausgestattet, dessen Durchmesser etwa so groß ist wie das arithmetische Mittel des inneren und des äußeren Nenndurchmessers des Kunststoffrohres 1. Dieser Rücksprung 1" wird vor der Durchführung des eigent- > liehen Schweißvorganges mittels eines exakt eingestellten, rasch auf das Rohr zu setzenden und mittels einer Hand zu drehenden
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Handfräsers durch Abschälen geschaffen. Der Handfräser wird vorteilhaft so ausgebildet, daß sämtliche äußeren Kanten des Kunststoffrohres 1 an seinem in die Muffe 2 schiebbaren Ende
IV mit einer Fase lllf versehen werden, die zur Symmetrieachse 1 des Rohres 1 einen höchstens 45 großen Winkel bildet. Auf diese
1 Weise wird das plastifizierte Material von -Kunststoffrohr und Muffe 2 wie ein Schmiermittel zwischen die Anlageflächen l',2' gepreßt oder - soweit dies aufgrund der groben Toleranzen des Kunststoffrohres 1 nicht möglich sein sollte - in dem zwischen Muffe 2 und Rücksprung l" des Kunststoffrohres 1 gebildeten Aus-
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gleichsraum 1 vorangeschoben. Hierdurch wird vermieden, daß zwischen den Stirnflächen der Kunststoffrohre 1 eine aus plastifiziertem Material bestehende, und den lichten Strömungsquerschnitt verengende Ringblende aufgewalkt wird. Die in Fig, aus den Kunststoffrohren 1 herausragenden Enden der Stützhülse 5 bilden zudem mit ihrem Kragen 5'unüberwindliche Barrieren für das vorangeschobene Material.
In Fig. 5 ist in die Kunststoffrohre 1 jeweils eine glatte Stützhülse 6 eingefügt, die beidendig mit je einer Fase 6' versehen ist und aus dem gleichfalls mit einer Fase 1'" versehenen Stirnende des Kunststoffrohres 1 ein wenig herausragt. Auf·diese Weise wird wiederum mit einfachen Mitteln ein Ausgleichsraum 1 für das aufgrund der groben Toleranz des Kunststoffrohres 1 ' überflüssige plastifizierte Material geschaffen. Dabei ist zur
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Erzielung einer Freßpassung der Außendurchmesser der Stützhülse 6 so bemessen, daß er mindestens so groß wie der innere Nenndurchmesser des Kunststoffrohres 1 zuzüglich dessen größter , positiver Toleranz ist.
. Fig. 6 zeigt die weitere Ausführungsform einer Stützhülse 7, die zur Verhinderung ihres Einrutschens in daa Kunststoffrohr 1 mit einer Sicke 7' versehen ist. Um auch hier die Außenkante des Kunststoffrohres 1 an seinem Stirnende entweder mit einer Fase 1'" und/oder mit einem Rücksprung I1* (s. die Figuren 3 u, 4)
zu
versehen können, soll auch hier der Außendurchmesser der Sicke 7* nicht größer sein als der Außendurchmesser des Rücksprunges 1".
In Fig. 7 ist die Muffe 2 mit einer ringförmigen Nut 2" versehen, um das Volumen des Ausgleichsraumes 1 zusätzlich zu vergrößern. Hierbei wird die Ringnut 2" vorteilhaft gleichfalls mittels eines Handfräsers geschaffen, der die Form einer Zange besitzt, in die Muffe eingeführt wird, gespreizt und anschließend gedreht wird.
In der oberen Hälfte der Fig. 8 ist ein Gerät 8 dargestellt, mit dem die Stützhülsen 4, 5,und 7 schonend in das Kunststoffrohr 1 eingeführt werden können. Zu diesem Zweck wird die jeweilige Stützhülse über den Dorn 8* ge st/eckt und alsdann unter gleichmäßigem Schieben bei leichter Drehung in das Kunststoffrohr 1
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eingeführt. — f
Zur schonenden Einführung der in Fig. 5 - und der in Fig. 4 dargestellten Stützhülse 6 -bzw* 5 - wird vorteilhaft der in der unteren Hälfte der Fig» 8 dargestellte Handdorn 8 benutzt, der zusätzlich mit Distanzanschlägen 8" versehen ist, um auf diese Weise sicherzustellen, daß die Stützhülsen 6 - bzw* 5 stets in gleicher Lange aus dem jeweiligen Kunststoffrohr 1 herausragen· .
Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung im Rahmen des Erf indungsgedankens mehrere Abwandlungen und kombinationen der beschriebenen Ausführungsformen zuläßt. So ist, es beispielsweise in den Figuren 5, 6, 7 möglich, auch dort das Kunststoffrohr 1 mit einem geeigneten Rücksprung l" zu versehen. Weiterhin ist es möglich, die dargestellten Stützhülsen zu verkürzen» Dabei sollte jedoch die Länge der Stützhülse stets so bemessen sein, daß sie mindestens über das kritische Stirnende der Kunststoffmuffe 2 hinausragt, das heißt9 daß sie länger ist als die halbe Länge der Kunststoffmuffe2e Weiterhin ist es auch möglich, eine glatte Stützhülse zu verwenden, die erst beim Einführen in das Kunststoffrohr durch einen entsprechenden Spreizdorn 8f der Fig 8 aufgeweitet und sodann mit Preßpassung ähnlich der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform im Kunststoffrohr 1 gehalten wird, weiterhin ist es möglich-, die Stützhülse direkt
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mit in die Kunststoffmuffe einzugießen bzw. einzuspritzen, wobei sich zwischen ihrem Außendurchmesser und dem Innendurchmesser der Kunststoffmuffe ein Ringraum befinden muß, dessen Dicke der Wanddicke des dazwischen zu schiebenden Kunststoffrohres entspricht. Auch kann die Stützhülse längsgeschlitzt sein und eine zusammendrückbare Spreizfeder bilden. Bei allen Ausführungsformen ist die Stützhülse vorteilhaft stets
so auszubilden, daß einerseits die Wanddicke zur Vermeidung bzw. Verringerung von Strömungsverlusten so gering wie nur möglich auszubilden ist und andererseits so dick wie notwendig um dem Kunststoffrohr an dem zu verschweißenden Ende ein festes symmetrisches Korsett zu verleihen.
Patentansprüche
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Claims (1)

  1. P atentansprüche
    1. !Verbindung einer Kunststoffmuffe mit einem Kunststoffrohr, die jeweils an ihren Verbindungsflächen durch Wärme oder durch chemische Mittel plastifizierbar oder mit einem Klebemittel bestreichbar und alsdann ineinander schiebbar sind, worauf die Materialien der gegenseitig in Anlage gelangenden Flächen unlösbar miteinander verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Kunststoffrohr (1) eine dünne, feste Stützhülse (4, 5, 6, 7) angeordnet ist,
    /oder
    die eine höhere thermische und chemische Widerstandsfähigkeit
    als das·Kunststoffrohr (1) aufweist.
    2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Außendurchmesser der Stützhülse (4,. 5, 6, 7) mindestens so groß wie der innere Nenndurchmesser des Kunststoffrohres (1) ist«
    3. Verbindung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Stützhülse (4, 5) an ihrem einen Ende mit einem aufgeweiteten, gebördelten oder rechtwinklig abgebogenen Kragen (4', 5') versehen ist.
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    4. Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet , daß die Stützhülse (4, 5, 7) teilweise aus dem Kunststoffrohr (1) herausragt.
    5. Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützhülse (4, 5, 7) mit einer an der Stirnfläche (I1) des Kunststoffrohres (1) anliegenden Sicke (71) versehen ist.
    6. Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Außendurchmesser der Kragen (41, 5') bzw. der Sicke (7') etwa so groß wie das arithmetische Mittel aus dem inneren und dem äußeren Nenndurchmesser des Kunststoffrohres (1) sind.
    7. Verbindung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Stützhülse (6) eine glatte Oberfläche besitzt und teilweise aus dem Kunststoffrohr (1) herausragt.
    ~15" 409809/0076
    3. Verbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Außendurchmesser der Stützhülse (6) mindestens so groß wie der innere Nenndurchmesser des Kunststoffrohres (1) zuzüglich dessen größter positiver Toleranz ist.
    9. Verbindung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Stützhülse (6) beid-. endig an ihren außenliegenden Kanten mit einer Fase (6f) versehen ist.
    10. Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Stützhülse (4, 5, 6, 7) längsgeschlitzt ist.
    11. Verbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffrohr (1) an seinem Stirnende mit einem Rücksprung (1M) versehen ist.
    12. Verbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchmesser des Rücksprunges (I") etwa so groß wie das arithmetische Mittel des inneren und des äußeren Nenndurchmessers des Kunststoffrohres (1) ist.
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    13. Verbindung nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet , daß sämtliche äußeren Kanten des Kunststoffrohres (1) an seinem in die Muffe (2) schiebbaren Ende mit einer Fase (lllf) versehen sind, die zur Symmetrieachse (1 ) des Rohres (1) einen Winkel bildet, der höchstens 45 beträgt.
    14. Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Stützhülse (4, 5, 6, 7) aus einem Metall, vorzugsweise einem korrosionsfesten Edelstahl, besteht.
    15. Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Stützhülse (4, 5, 6, 7) aus einem Kunststoff, wie z.B. aus Tetrafluoräthylen, besteht.
    16. Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Sttitzhülse (4, 5, 6,7) aus einem mit einem korrosionsfesten Überzug versehenen Metall besteht.
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    Leerseite
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