DE2316500A1 - Verfahren und vorrichtung, thermoplastische profile wenigstens praktisch wulstlos durch stumpfschweissen miteinander zu verbinden - Google Patents

Verfahren und vorrichtung, thermoplastische profile wenigstens praktisch wulstlos durch stumpfschweissen miteinander zu verbinden

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Description

ALKOHO AG.
Bahnhofstrasse U, CH-7000, Chur, Schweiz.
Verfahren und Vorrichtung, thermoplastische Profile wenigstens praktisch wulstlos durch Stumpfschweissen miteinander zu verbinden.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung eines Stumpfschweissverf ahrens zum Verbinden von thermoplastischen Profilen, wobei die zu veri.chweissenden Profilenien erhitzt und aneinander gedrückt werden, während die Profile mit etwas vorstehenden Enden mittels ijich aufeinander zubewegender Klenmorgane gehaltert werden, und wobei ein Schweisswulst entsteht, der von den Profixec entfernt wird, wobei -wenigstens ein Schweisswulst an der Aussensoite der Profile entfernt wird, während die Profile nahe ihren Enden noch fest in äen Klemmorganen gehaltert werden und der besagte Schweisswulst entfernt wird durch Klemmorgane, die schon beim Entstehen des Sehweisswulstes y an diesen angreifen, wie das in c*er deutschen Patentanmeldung P 21 06 10^.6 beschrieben worden ist.
Gemäss diesem Verfahren werden bei Profilstäben aus PVC, die Stäbe nahe den miteinander zu verschweissenden Enden eingeklemmt in K?^mmorgane, deren einander zugekehrte Ränder als Abkneifränder zum Entfernen des zu bildenden
309848/Ö?8i
Schweisswulstes ausgebildet sind. Ein stark erhitzter Schweiss-Spiegel wird jetzt zwischen die :;wei Stabenden eingebracht, wodurch die Schweissflachen plastifiziert werden. Der Schweiss-Spiegel wird entfernt und die plastifizierten Enden werden aneinander gedruckt, wobei eine Stumpfsehweisse entr-' steht. Der um die Schweissflache herum auftretende Wulst oder Grat wird -. schon bei dessen Entstehen durch die aufeinander zubewegenden Abkneifrander der Klemmen abgekniffen, was den Vorteil ergibt, dass das bisher erforderliehe zeitraubende Entfernen des Schweisswulstes oder -grates, wenigstens an der Aussenseite der Profile, vermieden wird.
In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, dass obiges Verfahren unvollständig ist.
Wenn man die miteinander zu versehweissejaden Profilenden mit einem heissen Schweiss-Spiegel auf die Schweisstemperatur bringt, wird Wärme von dem Spiegel auf die Profilenden übertragen sowohl durch Leitung wie durch Strahlung. Dadurch, dass" die Klemmen vorhandeil sind, die erforderlicherweise äusserst nahe den zu verschweissenden PKöfi!enden an die Profilstäbe angreifen, wird die von dem Schweissspiegel herrührende Strahlungswärme abgeschirmt. Dadurch kann der Schweiss-Spiegel die Frofilenden nur durch Leitung über die Stirnfläche der Stäbe erhitzen. In der Praxis hat es sich · gezeigt, dass die Erwärmung auf die gewünschte Schweisstemperatur sich auf den Stabteil beschränkt, der an den Schweiss-Spiegel grenzt und nicht durch die Klemmorgane umfasst wird.
Es hat sich weiter gezeigt, dass eine ungewunseht grösse Wärmeabfuhr aus dieser Zone auftritt über das Profilstabmaterial nach den* den Stab umfassenden Klemmorganen, sogar in einem solchen Masse, dass im Augenblick des Schweissvörganges die Temperatur in wenigstens einem Teil der* Sehweisszöhe bereits zu niedrig ist zur Gewährleistung einer betriebssicheren Stumpfschweisse. ,
Die Erfindung bezweckt * diesen Nachteil des Verfahrens nach obiger deütsöher Patentanmeldung zu vermeidens wozu nach de? Erfindung die Kiemmöfgäne4. wenigstens nahe den Abkiieifrändern auf einef Temperatur gehalten wirds dte
3QÜ48/ÖTS1
etwa halbwegs zwischen der Schweisstemperatur und der Umgebungstemperatur liegt und, wozu der Kontakt zwischen den Klemmorganen und den zu verschweissenden Profilenden auf die Äbkneifrander beschränkt wird.
Dadurch dass nun die Wärmeabfuhr von den Stabenden aus über die betreffenden Klemmen auf eine verhältnismässig schmile Zone an den Klemmrändern beschränkt ist und dass die Klemmorgane selbst schon auf eine Temperatur gebracht worden sind, die höher als die Umgebungstemperatur ist, hat es sich in der Praxis gezeigt., dass die Wärmeverluste, wie oben beschrieben, derart zurückgeführt worden sind, dass die Stabenden über den ganzen Querschnitt die :vum Erreichen einer optimalen Bchweisse erforderliche Temperatur erreichen. " "
Beim Schweissen von Profilstäben, wie RahiEtjnprofilen aus PVC kann der Schweiss-Spiegel z.B. eine Temperatur von 250 C haben, wodurch während des Schweissvorganges in der Schweisszone x.B. eine Temperatur von 230-250 C erreicht wird. Um die Wärmeabfuhr aus der Schweisszone über die Schweissklemmen völlig zu vermeiden, sollen die Klemmen gleichfalls auf etwa 2500C erhitzt werden. Diese heissen Klemmen eignen sich jedoch nicht dazu, Schweisswulste derart abzukneifen, dass nachträgliche Bearbeitung der Schweisszone fortfallen kann. In der Praxis hat es sich gezeigt, dass eine Äbkneiftemperatur von etwa 200C zum Ent feinen von Schweisswülsten ideal ist, wodurch jedoch obiger Nachteil der Wärmeabfuhr entsteht, wobei die Schweisszone nicht ganz auf die erforderliche Temperatur gebracht werden kann. '
Geraäss der Erfindung können daher die Schweissklemmen auf eine mittlere Temperatur von 70-130 C gebracht werden.
Zum Durchführen des Verfahrens gemäss der Erfindung können Klemmorgane benutzt werden mit einer Aussparung in dem der Schweisszone zugekehrten Ende, in welcher Aussparung thermisch isoliert, ein mit Erwärmungsmitteln versehenes Äbkneifelement angeordnet ist, das ausschliesslich mit einem messerförmigen Abkneifrand an das Profilmaterial angreift.
_Zur Klarstellung der Erfindung, wird unter Hinweis auf die Zeichnung ein
309848/0781
ff -.
Ausführungsbeispiel der Schweissvorrichtung beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 den Kontakt eines Schweiss-Spiegels auf einem durch Stumpfschweissen zu schweissenden Stabende aus thermoplastischem Material im Achsialschnitt; ■
Fig. 2a, 2b und 2c vergrösserte Detailquerschnitte des in Fig. 1 umrahmten Teiles, in dein die Temperaturverteilung in dem Stabende infolge des Kontaktes mit dem Schweiss-Cpiegel angegeben worden ist für einen Stab ohne Äbkneifelement nahe dem Stabendes einen Stab mit einem AbkneifelvBment gemäss der älteren deutschen Patentanmeldung P 21 06 109.6 bzw. einen Stab mit einem Abknsifelement gemäss der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 einen vergrösserten Detailquerseüuitt der Befestigung eines Abkneifelementes in einer Stabklemme. * /
.Gemäss der Zeichnung, insbesondere Fig. 1-wird das zu stumpfschweisende Ende eines Profilstabes 1, der hier als Hohlstab abgebildet ist, gerade vor dem Schweissen durch Kontakt mit einem Sf.hweiss-Spiegel 2 erhitzt.
Wie in Fig. 2a dargestellt, tritt durch direkte Wärmeübertragung, also durch Leitung, angegeben mit den Pfeilen 10 und auch durch Strahlung wie angegeben mit den Pfeilen 11 in de?n Stabende eine Temperaturverteilung auf: wie mit der Kurve 12 angegeben worden ist. Die Temperatur des Schweiss-Spiegels wird in bezug auf die Dicke, die Wärmeleitungsfähigkeit und die Schweisstemperatur des Materials derart gewählt, cass eine mit A angegebene Zone des Stabendes über den ganzen "Querschnitt auf die gewünschte Schweisstemperatur kommt. Diese Schweisstemperatur beträgt, für PVC etwa 230-250 C. Dazu wird eine Schweiss-Spiegeltemperatur von 250 C angewendet.
Befindet sich jedoch nahe dem Stabende, wie in Fig.- 2b 'angegeben," an der ' ; Aussenseite des Profils eine Klemme 3 gemäss der älteren deutschen Patentanmeldung P 21 06 1O9.6j so schirmt diese zunächst die Strahlungswärme gemäss den Pfeilen 11 an dieser Seite des Profils ab und ausserdem fJiesst
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sehr schnell über den Abkneifrand 8 der Klemme 3 Wärme Q in die Klemme ab. Dadurch entsteht eine Temperaturverteilung in dem Stabende, wie angegeben mit der Kurve 13. Es ist klar, dass jedenfalls in der Zone tU, innerhalb des Bereiches A des Stabendes, welche Zone lh schraffiert wiedergegeben wird, die Temperatur des Stabes zur Gewährleistung einer guten Schweisse zu niedrig ist.
Gemäss der Erfindung wird dieser Nachteil durch Anwendung eines Äbkneifelementes 3, wie angegeben in Fig. 2c vermieden. Zwar wird dabei noch immer Strahlungswärme gemäss den Pfeilen ;1 abgeschirmt. Dadurch dass man jedoch mit einem Ervarriungselement 5 das Ab»kneifelement 3 auf eine höhere Temperatur als die Umgebungstemperatur bringt, vobei eine Wärmeströmung in Richtung des Pfeiles H auftritt, wird eine Wärmeabfuhr, wie diese in Fig. 2b mit Q angegeben ist, verhindert, wenigstens derart beschränkt, dass das Resultat die Temperaturkurve 15 ist. Wie aus Fig. 2c hervorgeht, hat bei dieser Temperaturverteilurig jedenfalls die Zone A über den ganzen Querschnitt die erforderliche Schweisstemperatur. Die Wärmeströmung aus dem Stab nach der Klemme 3, wird nicht nur dadurch beschränkt dass man die Klemme, wenigstens nahe dem Abkneifelement mit den Erwärmungsmitteln erwärmt, sondern auch dadurch, dass man den Kontakt zwischen der Klemme und dem zu schweissenden Profilstab, wenigstens nahe dem Stabende auf den Abkneifrand beschränkt. Direkt hinter dem Abkneifrand befindet sich eine Zone, in der das Abkneifelement bzw. die Klemme sich in Abstand des Stabendes befindet.
In Fig. 3 wird eine Vorzugsausführungsform der Klemme mit Abkneifelement k und einem Abkneifrand 8 dargestellt. Das Abkneif element U, in dem elektrische Erwärmungsmittel 5 angeordnet sind, ist mit Schrauben 6 an einer Aussparung im Ende cer Klemme 3 angeordnet. Zwischen dem Abkneifelement H und der Aussparung in der Klemme 3 befindet sich eine z.B. 1 mm dicke und in der Zeichnung deutlichkeitshalber in übertriebener Weise angegebene wärBeisolierende Schicht 7 beispielsweis aus Teflon,
Bei einer Schweisstemperatur von 230 C kann die Wärmeabfuhr über den Abkneif rand θ dadurch beschränkt werden, dass mit Erwärmungsmittcln 5 das
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-6- 23165!
Äbkneifelement auf eine Temperatur zwischen 70 und 130 C5 vorzugsweise etwa tOO Cj gebracht wird. Der Grund dafür, dass das Äbkneifelement nicht gleichfalls auf die Schweisstemperatur von 230 C gebracht wird, wodurch die Wärmeabfuhr Q völlig vermieden würde, ist, dass sich in der Praxis herausgestellt hat, dass der Äbkneif effekt auf die Schweisswülste grosser ist, je nachdem die Temperatur des Abkneifelementes niedriger ist. Bei Raumtemperatur wird z.B. 'der Wulst so völlig abgekniffen, dass er sofort von dem Profil fallt. Bei Erwärmung des Äbkneifelementes bis auf die Schweisstemperatur von 230 C zeigt es sich, dass der Schweisswulst mit einem zähen Vlies mit dem Profilstab verbunden bleibt, während ausserdem das Profil "gezeichnet'' wird.
Bei einer Temperatur zwischen TO und 130°C in dem Äbkneif element zeigt es sich, dass ein Bchweisswulst derart abgekniffen wird, dass noch keine Zeichnung auftritt und der Schweisswulst praktisch ganz von dem Profil gelöst worden ist» Eine etwaige Nachbehandlung in Form einer. Entgratungsbearbeitung kann auf ein Minimum beschränkt werden.
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Claims (3)

231650Q ANSPRÜCHE
1. Verbesserung eines StumpfschweissVerfahrens zum Verbinden von thermoplastischen Profilen, wobei die zu verschweissenden Profilenden erhitzt und aneinander gedruckt werden, während die Profile mit etwas vorstehenden Enden mittels sich aufeinander zubewegender Klemmorgane gehaltert werden, und wobei ein Schweisswulst entsteht, der von den Profilen entfernt wird, wobei wenigstens ein Schweisswulst an der Aussenseite der Profile entfernt wird, während die Profile' nahe ihren Enden noch fest in den Klemmorganen gehaltert werden und der besagte Schweisswulst entfernt wird durch Klemmorgane, dia schon beim Entstehen des 3chweisswulstes, an diesen angreifen, wie das in der deutschen Patentanmeldung P 21 06 109.6 beschrieben worden ij;t. Die Verbesserung besteht dirin, dass, die Klemmorgane, wenigstens nahe den Abkneifrändern auf einer Temperatur gehalten werden, die etwa halbwegs zwischen der Schweisstemperatur und der Umgebungstemperatur liegt und, wozu der Kontakt zwischen den Klemiuorganen und den zu verschweissendea Profilenden auf die Abkneifränder beschränkt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Sehvaissen von PVC-Profilen die Klemmen auf einer Temperatur zwischen 70 und 130 C gehalten werden.
3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, versehen mit Klemmorganen mit einer Aussparung in-dem der Schweisszone zugekehrten Ende, in welcher Aussparung thermisch isoliert ein, mit Erwärmungsmitteln versehenes Abkneifelement angeordnet ist, das ausschliesslich mit einem messerförmigen Abkneifrand an das Profilmaterial angreift.
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FR (1) FR2185490A2 (de)
NL (1) NL7206836A (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0020915A1 (de) * 1979-06-08 1981-01-07 Chemische Werke Hüls Ag Verfahren zum nahtlosen Verbinden von thermoplastischen Kunststoffhohlprofilen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
EP0312712A1 (de) * 1987-09-23 1989-04-26 Georg Fischer Aktiengesellschaft Verfahren und eine Einrichtung zum stirnseitigen Verschweissen rohrförmiger thermoplastischer Teile

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EP0312712A1 (de) * 1987-09-23 1989-04-26 Georg Fischer Aktiengesellschaft Verfahren und eine Einrichtung zum stirnseitigen Verschweissen rohrförmiger thermoplastischer Teile

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BE797876A (nl) 1973-10-08
NL7206836A (de) 1973-11-21
FR2185490A2 (en) 1974-01-04

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