DE2604847C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Kunststoffteiles mit Widerstandselement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer an ein Kunststoffrohr aus einem Thermoplast anschweißbaren, als Einsatzstück ausgebildeten Rohrmuffe aus einem thermoplastischen Kunststoff, in das ein elektrischer He<?v,'iderstand eingebettet ist, gemäß Oberbegriff des einzigen Patentanspruchs.

Bei dem aus tier CH-PS 5 15 44rf bekannten Verfahren der vorstehend bezeichneten Gattung stammt die Wärme zur Einbettung des Heizwidtrstandes vom Aufsintern oder Aufspritzen von mit dem Werkstoff des Einsatzstücks verwandtem pulverisierten Kunststoff, wobei das Aufsintern bzw. Aufspritzen dazu dient, den Heizwiderstand mit einer Berührungsschutzschicht zu versehen. In diesen Fällen, nämlich dem Fall des Aufsinterns und dem des Aufspritzens, handelt es sich bei dem Heizwiderstand um einen blanken also nicht isolierter Heizwiderstand aus gewickeltem Draht. Sofern der Heizwiderstand ein isolierter ist, nämlich aus Isolierdraht besteht, können die Drahtwicklungen in Rillen in der Innenseite der Rohrmuffe eingelegt sein, deren Rillenkämme mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs, beispielsweise mit Hilfe eines Doms oder einer Walze, unter Zuführung erforderlicher Wärme durch Reibung, Heißgas oder elektrischer Energie plastisch deformiert werden können, und zwar wiederum zur Ausbildung einer Berührungsschutzschicht. Im letztgenannten Fall findet allerdings keine Einbettung des Heizwiderstandes unter Wärmeeinwirkung im Einsatzstück statt. Die durch die Wärme des Aufspritzens bzw. Aufsinterns von Kunsistoff erfolgende Einbettung des Heizwiderstandes im Einsatzstück unter Einsatz der genannten Wärme ist mit der erheblichen Gefahr verbunden, daß die einzelnen Wicklungen des Heizwiderstandes miteinander in Berührung kommen können. Im übrigen ist vor der Ausbildung der Berührungsschutzschicht der Heizwiderstand dem Einsatzstück noch nicht unverlierbar zugeordnet, weil er eben noch nicht eingebettet ist.

Aus der DE-AS 11 08 789 ist ein Verfahren bekannt, wobei zur Einbettung des für die Widerstandsgröße maßgeblichen Drahtes in einem aus Kunststoff, Keramik oder dergleichen bestehenden Widerstandgehäuse von einem Kettdraht in Verbindung mit einem Schußdraht, letzterer als eigentlicher Widerstandsdraht, Gebrauch gemacht wird und die Einbettung durch elektrische Aufheizung der Drähte soweit erfolgt, daß der Kettdraht aufgeschmolzen und der Schußdraht gleichzeitig im Gehäuse eingeschmolzen wird. Die für die thermische Einbettung des Schußdrahtes erforderliche Wärme stammt also aus dem elektrischen Aufschmelzen des Kettdrahtes, der anschließend nicht mehr vorhanden ist.

ίο Bei dem aus der US-PS 35 06 519 bekannten Verfahren zur gegenseitigen Verschweißung rohrförmiger Anschlußstücke aus thermoplastischem Kunststoff ist zum einen vorgesehen, daß das stirnseitige Ende des einen Rohres einen so großen freien inneren Querschnitt aufweist, daß das stirnseitige Ende des anzuschweißenden anderen Rohres in das erstgenannte einschiebbar ist Dabei muß gleichzeitig auf dem zweitgenannten Rohr eine sogenannte Schweißhülse aufgeschoben werden, über die sich das zweitgenannte Rohr an der Innenwandung des erstgenannten Rohres abstützt. Die Schweißhüise besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Kunststoffteil, in das schraubenförmig ein elektrisch leitfähiger Draht eingebettet ist Durch das Anlegen eines Stroms an den genannten Draht wirkt dieser als Heizdraht unter Aufschmelzen des Kunststoffs der Schweißhülse und des Kunststoffs der beiden miteinander zu verschweißenden Anschlußstücke. Währen des Aufschmelzens und Verschweißen« wird über eine Ringklemme von außen ein Druck im Schweißbereich zur Einwirkung gebracht. Die Herstellung der aus dem Draht und dem Kunststoffteil bestehenden Schweißhülse kann beliebig sein, und sie wird in einfacher Weise im Verschweißungsbereich der miteinander zu verschweißenden Anschlußstücke durch Aufschieben auf das eine Teil oder Einschieben in das andere Teil angeordnet.

Im Prinzip Gleiches ist aus der US-PS 33 78 672 bekannt, wo zusätzlich allerdings noch das stirnseitige Verschweißen zweier rohrförmiger Kunststoffteile vorgesehen ist, wozu zwischen deren Stirnfläche ein sogenannter Schweißring zu legen ist, der aus einem spiralförmig gewickelten Draht und thermoplastischem Kunststoff besteht, in den der Draht eingebettet ist. Auch hier ist die Herstellung der Schweißhülse bzw. des Schweißrings praktisch beliebig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs hinsichtlich seiner Gattung bezeichnete Verfahren so auszubilden, daß die unter Wärme- und Druckeinwirkung auszuführende Einbettung des Heizwiderstandes im Einsatzstück in zweckmäßiger und einfacher Weise und unmittelbar ausführbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des einzigen Patentanspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst. Es ist also jetzt ohne weiteres möglich, den Heizwiderstand im Einsatzstück einzubetten, ohne daß es der Ausbildung einer Berührungsschutzschicht im Wege des Aufspritzens oder Aufsinterns von verwandtem Kunststoff bedarf. Vielmehr ist also der Heizwiderstand unmittelbar durch Wärmeeinwirkung im Einsatzstück eingebettet, und zwar in einer Weise, die nicht die Einwirkung eines Heizstempels oder dergleichen erforderlich macht, sondern den Heizwiderstand in seiner ihm ureigensten Eigenschaft benutzt.
Nachstehend wird die Erfindung weiter ins einzelne gehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, in denen zeigt

Fi g. 1 im Querschnitt ein Abzweiganschlußstück mit einem Kunststoffteil mit Widerstandselement,

F i g. 2 im Querschnitt ein gespritztes Kunststoffelement noch ohne Widerstandselement,

F i g. 3 ein Widerstandselement

F i g. 4 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Ruhestellung, F i g. 5 dieselbe Vorrichtung in der Betriebsstellung,

Fig.6 im Querschnitt durch das Kunststoffteil der F i g. 2 nach Anbringung des nach Anbringung des WiderstandselemeiUü und

Fig.7 eine andere Ausführungsform des Wider-Standselements.

Um eme Rohrleitung 1 aus Polyäthylen sind schalenförmige Teile 3 und 5, z. B. aus Polyvinylchlorid, angeordnet, die mit Hilfe keilförmiger Verschlußstücke 7 und 9 aus Polyvinylchlorid auf der Rohrleitung i diese um- is schließend festgehalten sind. Der schalenförmige Teil 5 ist mit einem rohrförmigen Teil 11, der zur Aufnahme eines Teils 13 eines Abzweigstückes 15 vorzugsweise aus Kunststoff dient, sowie mit einer Ausnehmung 17 versehen, die ein Einsatzstück 19 umschließt, das beim dargestellten Ausführungsbeispie! bereits mit der Rohrleitung 1 verschweißt ist. Das Einsatzstück Ys besteht aus Polyäthylen hoher Dichte und ist durch Elektroschweißung mit der Rohrleitung 1 verbunden. Hierzu ist das Einsatzstück 19 mit einem Widerstandselement 21 versehen. Um einen zum Schweißen ausreichenden Druck der Teile aufeinander zu erhalten, wird die Länge des Einsatzstücks 19 etwas größer als die Länge der Ausnehmung 17 gewählt Der in den rohrförmigen Teil 11 hineinragende Teil 13 des Abzweigstücks 15 ist mit einem Gewinde 23 versehen, ebenso wie auch der rohrförmigeTeil 11. Der Teil 13 ist weiterhin mit einer Rille 25 zur Aufnahme eines O-Ringes 27 aus Gummi versehen. Selbstverständlich kann eine derartige Rille auch im Einsatzstück 19 angebracht sein. Das Abzweigstück 15 ist mit einem Verschlußpfropfen 29 versehen, der das obere, offene Ende abschließt, durch welches eine Fräse oder Bohrwerkzeuge hineingeführt werden können, um eine Öffnung 31 in der Rohrleitung 1 anzubringen. Weiter weist das Abzweigstück 15 zumindest eine Kupplung 33 auf zum Anschluß einer Abzweigleitung 34.

Fig.2 zeigt in verkleinertem Maßstab das durch Spritzgießen erhaltene zylindrische Einsatzstück 19 mit einer flachen Ausnehmung 35 und zwei Bohrungen 37.

Fig.3 zeigt das Widerstandselemeni 21, das aus einem in einer Doppelspirale gewickeken Draht mit einem Kunststoffmantel besteht und dessen beide gebogene Enden 39 blank sind und als Anschlußstifte dienen.

Fig.4 zeigt eine Vorrichtung 41 zum Anbringen des Widerstandselements 21 in der Ausnehmung 35 des Einsatzstückes 19. Diese Anordnung enthält einen Tisch 43, dessen Form dem oberen Peil des Einsatzstückes 19 angepaßt ist und der mit zwei Büchsen 45 aus Isoliermaterial ausgestattet ist. Mit dem Tisch 43 arbeitet ein Stempel 47 aus Aluminium zusammen, der mit Hilfe eines in einem Zylinder 49 verschiebbaren Kolbens 51 nach oben und unten bewegt werden kann. Der Stempel 47 ist mit einem Kühlkanal 53 versehen, der über nicht dargestellte Schläuche an eine Zu- und Ableitung für Kühlwasser angeschlossen wird. Das Verfahren wird wie folgt durchgeführt: das gespritzte Einsatzstück 19 wird mit der Oberseite auf den Tisch 43 gelegt. Danach wird das Widerstandselement 21 in die Ausnehmung eingelegt, wobei die Anschlußstifte 39 durch die Büchsen 45 hindurchgesteckt werden. Der Stempel 47 wird nach unten bewegt und in die in Fig.5 dargestellte Stellung gebracht, wobei tier Stempel 47 mit dem Widerstandselement 21 in Berührung kommt, dasselbe verformt und in die Ausnehmung 35 hineindrüoku Schließlich werden die Anschlußstifte 35 an eine Stromquelle 55 angeschlossen.

Im Widerstandselement 21 wird eine derartige Energiemenge in Wärme umgesetzt, daß der Mantel sowie die Oberfläche des Einsatzstückes 19, das am Widerstandselement 21 anliegt plastifiziert wird. Die gegenseitige Haftung von Widerstandselement 21 und Einsatzstück 19 wird durch den Druck des Stempels 47 erhalten. Die minimale Wärmemenge, die vom Wirierstandselement 21 abgegeben werden muß, wird von der erforderlichen gegenseitigen Haftung bestimmt. Die maximale Wärmemenge wird durch jenen Teil der Drahtummantelung bestimmt, der mit dem Stempel 47 in Berührung steht; dieser Teil darf nicht plastifiziert werden, weil sonst die Möglichkeit besteht, daß der Draht freigelegt wird und an der Oberfläche erscheint. Durch rasches Ableiten der Wärme über den Stempel 47 wird erreicht, daß die Temperatur des betreffenden Teils der Ummantelung unter der Schmelztemperatur bleibt Der Stempel 47 ist zu diesem £-,vcck aus einem Material mit einem hohen Wärmeleitkoeifizienten hergestellt und mit einem Kühlkanal versehen.

F i g. 6 zeigt als Fertigprodukt das Einsatzstück 19 mit dem Widerstandselement 21 und den beiden herausragenden Anschlußstiften 39, die später beim Durchführen der Elektroschweißung gleichfalls zum Anschluß an eine Stromquelle dienen.

F i g. 7 zeigt ein Widerstandselemeni 57 in einer anderen Ausführungsform, die aus einer gedruckten oder ausgestanzten Verdrahtung 59 besteht, die auf einer Kunststoffolie 61 angebracht ist. Ein derartiges Widerstandselement 57 wird derart in der Vorrichtung angeordnet, daß die blanke Verdrahtung 59 mit dem Einsatzstück 19 in Berührung steht, während die Kunststoffolie 61 mit dem Stempel 47 in Berührung steht.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde vorstehend an Hand eines Kunststoffteils in der Form eines Eirsatzstücks, das einen Teil eines Abzweiganschlußstücks bildet, näher erläutert; es ist jedoch für die Herstellung aller Arten von Kunststoffteilen, insbesondere von Rohr- und Abzweigsatteln, anwendbar, wobei das Widerstandselement direkt auf dem SEttel angebracht wird. Das Verfahren ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich für die Herstellung von Teilen aus Pol>äthylen hoher Dichte geeignet, wobei die Kunststoffschicht des Widerstandselements vorzugsweise aus dem gleichen Material besteht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung einer an ein Kunststoffrohr aus einem Thermoplast anschweißbaren, als Einsatzstück ausgebildeten Rohrmuffe aus einem thermoplastischen Kunststoff, in das ein elektrischer Heizwiderstand eingebettet ist, der bei Beaufschlagung mit elektrischem Strom die zum Schweißen benötigte Energie liefert, bei dem in einem ersten Verfahrensschritt der Rohling des Einsatzstückes der Rohrmuffe hergestellt wird und in einem sich daran anschließenden zweiten Verfahrensschritt der Heizwiderstand unter Einwirkung von Wärme und Druck in das Einsatzstück eingebettet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zweiten Verfahrensschritt der Heizwiderstand selbst durch Beaufschlagung mit elektrischem Strom erwärmt und der an ihn grenzende Kunststoff in einen plastischen Zustund überführt wird und anschließend der Keizwidersiand durch Druckeinwtrkung in das Einsatzstück eingebettet wird.