DE2633141A1 - Verfahren und vorrichtung zum stirnseitigen verschweissen von thermoplastischen kunststoffhohlprofilen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum stirnseitigen verschweissen von thermoplastischen kunststoffhohlprofilen

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DE2633141A1 DE19762633141 DE2633141A DE2633141A1 DE 2633141 A1 DE2633141 A1 DE 2633141A1 DE 19762633141 DE19762633141 DE 19762633141 DE 2633141 A DE2633141 A DE 2633141A DE 2633141 A1 DE2633141 A1 DE 2633141A1
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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum stirnseitigen Verschweißen
  • von thermoplastischen Kunststoffhohlprofilen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zum stirnseitigen Verschweißen von thermoplastischen Kunststoffhohlprofilen, insbesondere von Kunststoffrohren, deren zu verschweißende Stirnseiten über den ganzen Umfang erhitzt, zusammengestaucht und gering auseinandergezogen werden.
  • Kunststoffhohlprofile finden wegen ihrer guten Korrosionsbeständigkeit als geschweißte oder verflanschte Leitungssysteme einen immer größeren Einsatz in vielen Industriezweigen.
  • Es ist bekannt, thermoplastisches, röhrenförmiges Halbzeug insbesondere durch Warmgas- oder Heizelementschweißen zu verbinden.
  • Diese Verfahren wurden ständig verbessert und verfeinert. Um exakte Schweiß- bzw. Fügetemperaturen zu erhalten, werden die Temperaturen für das Warmgas oder die Heizelemente durch Thermoelemente kontrolliert. Zur Erreichung der nötigen Schweißdrücke werden die Schweißgeräte mit Druckgebern ausgerüstet. Trotz der genannten Verbesserungen zur Erhöhung der Schweißnahtgualitäten sind seitliche Aufwulstungen unvermeidbar. Diese Aufwulstungen stören insbesondere im Profilinneren, da der Innendurchmesser verringert wird und dadurch Verwirbelungen, Schmutzansammlungen und Ablagerungen an diesen Stellen bevorzugt auftreten. Aus diesen Gründen werden vielfach diese Aufwulstungen im Profilinneren, insbesondere bei Kunststoffrohren, mit großem Aufwand abgeschliffen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verschweißen von thermoplastischen Kunststoffhohlprofilen mittel einer einfachen Vorrichtung zu schaffen, bei dem an der Schweißstelle im Profilinneren keine unerwünschten Aufwulstungen auftreten.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor dem Schweißvorgang ein Hohlkörper, der keine Haftung mit dem schmelzenden Kunststoff aufweist, und dessen Außendurchmesser etwas geringer ist als der Trnerurc: sser der zu verschweißenden Hohlprofile, in die beiden Hohlprofilenden eingebracht wird, eine Absperrvorrichtung in ein Hohlprofil eingebaut und in das andere Hohlprofil ein Verschluß mit einem biegsamen Schlauch angebracht wird, über den nach dem Lusammenstoßen der Hohlprofile teilweise oder ständig ein Unterdruck im Rohrinneren und gegesenenfalls nach dem Auseinanderzlehen der verschweißten Rohre ein leichter Überdruck erzeugt wird. Dadurch werden Innennähte bzw.
  • Aufwulstungen vermieden hat sich gezeigtg daß de Aufwulstuna Aufwulstungen außen ebenfalls glatt verschmolzen wird Diese Außenschweißnaht kann jedoch anschließend, falls sie störend wirkt, At einer Geheizten Glättrcile geglättet oder abgeschliffen werden.
  • Nach dem Schweißvorgang werden der Hohlkörper und die Absperrvorrichtungen durch Zugseile aus den verschweißten Rohren entfernt.
  • Weiterhin hat sich gezeigt, daß insbesondere bei dickwandigen Hohlprofilen der Schweißvorgang durch Anbringung einer V-Kante an mindestens eines der zu verschweißenden Hohlprofilenden erleichtert wird.
  • Vorrichtungsmäßig läßt sich dieses Verfahren auf verschiedene Art und Weise verwirklichen. In bevorzugter Ausführung ist die Vorrichtung so ausgestattet, daß die zu verschweißenden thermoplastischen Kunststoffhohlprofile in Einspannvorrichtungen gleichachsig zueinander zentriert werden, wobei die eine Halterung als Stauchschlitten beweglich gelagert ist und dadurch das eine Hohlprofil auf das andere Hohlprofil zu- oder fortbewegt werden kann, und daß eine um die zu verschweißenden Hohlprofile konzentrisch angeordnete, längs der Rohre bewegliche Heizvorrichtung, beispielsweise eine in ihrer Intensität regelbare, aufklappbare Heißluftringdüse in der dem Hohlprofil angepaßten Form, außerhalb der Hohlprofilaußendurchmesser auf einer Schiene angebracht ist. Zum Erhitzen der Profilenden kann jede Energieart verwendet werden, wenn die Heizvorrichtung eine gleichmäßige Erwärmung der Profilenden gestattet.
  • Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Beseitigung der Innenwulst keine Turbulenzen und Ablagerungen im Rohrinneren auftreten und damit eine aufwendige Nachbearbeitung entfällt. Durch den reproduzierbaren Fügevorgang ist an jeder Schweißnaht ein gleichmäßiger Innendurchmesser gewährleistet.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, die eine Schnittansicht durch die Vorrichtung und die zu verschweißenden Hohlprofile zeigt.
  • Die Vorrichtung ist aus Gewichtsersparnisgründen aus Leichtmetall hergestellt.
  • Die Einspannvorrichtungen 6 und 7 und die Heizvorrichtung 1 befinden sich auf einer Schiene, die mit einer Zahnstange 9 versehen ist. Die Halterung 6 und die Heizvorrichtung 1 sind über die Ritzel 16 und 17 auf der Zahnstange beweglich gelagert. Ein Umkippen der beweglichen Teile 6 und 7 wird durch eine Zwangsführung auf der Schiene verhindert. Die Verschiebung der Einsapnnvorrichtung 6 und der Heizvorrichtung 1 kann per Hand über die Hebel 8 und 5 geschehen, die über eine Welle mit dem Ritzel verbunden sind. Die Schweißdruckregelung per Hand über den Hebel 8 kann auch über einen einstellbaren Druckgeber erfolgen. Die Einspannvorrichtung 7 ist starr mit der Schiene verbunden. Als Haltevorrichtungen können bekannte Halterungen verwendet werden, beispielsweise Spannschellen für Rohre, die die Hohlprofile A und B unverrutschbar festhalten.
  • Die Heizvorrichtung 1 stellt eine Ringdüse dar, die über die Warmgaszuführungen 3 und 3a mit wasser-, staub- und ölfreiem Warmgas versorgt wird. Die Ringdüse muß aus zwei Halbschalen bestehen, die klapp- oder abhebbar konstruiert sind. An der Trennstelle sind Dichtungen eingebaut, damit kein Warmgas entweichen kann. Das als Wärmeträger verwendete Gas wird durch ein elektrisches Heizelement 2 erwärmt. Die Warmgasnenntemperatur zum Schweißen, die je nach Kunststoffart unterschiedlich ist, wird mit einem Thermoelement entsprechend den DIN-Vorschriften kontrolliert und ist über ein Steuergerät, das mit dem Heizelement 2 verbunden ist, beliebig einstellbar. Die Heizvorrichtung 1 ist mit der beweglichen Halterplatte 4 verbunden.
  • Mit Hilfe der Zeichnung soll das eigentliche Verfahren in seiner technischen Durchführung verdeutlicht werden. Die im Schnitt dargestellten Absperrvorrichtungen 12 und 13 und der zylindrische Hohlkörper 10, der mit der nicht näher beschriebenen Zentriereinrichtung 11 versehen werden kann, werden vor dem Schweißvorgang entsprechend der Zeichnung in das Rohrinnere der Rohre A und B eingebracht. Die Vorrichtungen 10, 11, 12 und 13 sind mit einem Zugseil 14 verbunden, um sie nach dem Schweißvorgang aus dem Rohrinneren entfernen zu können. Der Hohlkörper 10, der mit der Zentriereinrichtung starr verbunden ist, kann auch über ein getrenntes Zugseil entfernt werden.
  • Die Absperrvorrichtungen 12 und 13 bestehen aus elastischem, gasundurchlässigem, beispielsweise Gummi und müssen sich so eng an den Rohrinnendurchmesser andrücken, daß sie bei geringem Unter-oder ueberdruck dicht sind. Die Absperrvorrichtung 13 hat zusätzlich eine Durchbohrung, in die ein biegsamer Schlauch 15 gasdicht eingesetzt ist. Die Absperrvorrichtung 13 kann auch am nicht zu verschweißenden Rohrende von A eingesetzt werden, so daß sie nicht mit dem Zugseil verbunden werden muß.
  • Der für Rohre zylindrische Hohlkörper 10 hat einen Außendurchmesser, der einige Zehntelmillimeter geringer ist als der Rohrinnendurchmesser. Er hat die Form eines zylindrischen Tiegels, dessen Boden mehrfach durchbohrt ist. Zur Verstärkung des Bodens können zwei durchlöcherte Metallrundplatten eingesetzt werden.
  • Der zylindrische Hohlkörper 10 muß aus Material bestehen, das keine Verbindungstendenzen zum schmelzenden Kunststoff aufweist.
  • Als besonders günstiges Material haben sich PTFE, Elektrokohle oder mit PTFE-beschichtete, bzw. mit üblicher Formengleitmasse eingesprühte Metallzylinder erwiesen, deren Wandstärke in den meisten Fällen einen Millimeter nicht überschreiten müssen. Die Hohlkörper sind in der Segel nicht langer als 5 cm Wenn die Absperrvorichtungen 1 und 13 sowie der zylindrische Hohlkörper 10 in die Rohre A und B eingebaut und diese in das Schweißgerät eingespannt sind, werden die Rohrenden gleichmäßig mit Warmluft erwärmt, bis der Fließbereich des Kunststoffes erreicht wird, und durch Bewegung des Hebels zusammengestoßen.
  • Nach dem Zusammenstauchen wird über den biegsamen Schlauch 15 durch den Schweißer oder eine Vakuumpumpe teilweise oder ständig Unterdruck erzeugt Der Unterdruck bewirkt ein leichtes Anlegen des Kunststoffes auf den Hohlkörper 10, damit wird ein Ausbuchten der Rohre, insbesondere in Richtung der wirkenden Schwerkraft, vermieden. Entsprechend dem Stauchvorgang muß die Heizdüse über den Hebel 5 nachgeführt werden Nachdem das Verschmelzen unter entsprechendem Schweißdruck abgeschlossen ist, kaann gegebenfalls die noch teigige Schweißstelle zur Verringerung der Außennaht unter Unterdruck leicht auseinandergezogen werden Die Wärmezufuhr wird beendet und durch Umschalten auf geringen Überdruck durch Lufteindrücken in das Rohrinners hebt sich die Schweißstelle um Zehntelmillimetern Die Schweißstelle hat dann im Rohrinneren den gleichen Innendurchmesser wie das Rohre Gegebenfalls kann die Außennaht durch eine beheizte Glättrolle geglatt2t oder abgeschliffen werden. erden die Fließbereichtemperaturen der zu verschweißenden Kunststoffe exakt eingehalten, entsteht eine homogene Schweißnaht, die einen Schweißfaktor v 3 1 erreicht. Die Absperrvorrichtungen 12 und 13 und der Hohlkörper 10 werden nach dem Schweißvorgang mühelos über Metallzugseile entfernt.
  • Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschrMnkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens beliebige Änderungen erfahren.
  • L e e r s e i t e

Claims (5)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum stirnseitigen Verschweißen von thermoplastischen Kunststoffhohlprofilen, deren zu verschweißende Stirnseiten über den ganzen Umfang erhitzt, zusammengestaucht, verschmolzen und gering auseinandergezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schweißvorgang ein Hohlkörper (10), der keine Haftung mit dem schmelzenden Kunststoff aufweist und dessen Außendurchmesser etwas geringer ist als der Innendurchmesser der zu verschweißenden Hohlprofile, in die beiden Hohlprofilenden eingebracht wird, eine Absperrvorrichtung (12) in ein Hohlprofil eingebaut und in das andere Hohlprofil ein Verschluß (13) mit einem biegsamen Schlauch (15) angebracht wird, über den nach dem Zusammenstoßen der Hohlprofile teilweise oder ständig ein Unterdruck im Rohrinneren und gegebenenfalls nach dem Auseinanderziehen der verschweißten Rohre ein leichter ueberdruck erzeugt wird.
  2. 2. Verfahren zum stirnseitigen Verschweißen von thermoplastischen Kunststoffhohlprofilen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschweißnaht nach dem Schweißvorgang mit einer beheizten Glättrolle geglättet wird.
  3. 3. Verfahren zum stirnseitigen Verschweißen von thermoplastischen Kunststoffhohlprofilen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (10) und die Absperrvorrichtungen (12,13) aus den verschweißten Rohren durch Zugseile entfernt werden.
  4. 4. Verfahren zum stirnseitigen Verschweißen von.thermoplastischen Kunststoffhohlprofilen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei dickwandigen Hohlprofilen an mindestens eines der zu verschweißenden Hohlprofilenden eine V-Kante angebracht wird.
  5. 5. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verschweißenden thermoplastischen Kunststoffprofile (A,B) in Einspannvorrichtungen (6,7) gleichachsig zueinander zentriert werden, wobei die Halterung (6) als Stauchschlitten beweglich gelagert ist und das Ilohiprofil (B) zentrisch auf das Hohlprofil (A) zu- oder fortbewegt werden kann, und daß eine um die zu verschweißenden Hohlprofile konzentrisch angeordnete, längs der Hohlprofile bewegliche Heizvorrichtung, beispielsweise eine in ihrer Intensität regelbare, aufklappbare Heißluftringdüse (1) in der dem Hohlprofil angepaßten Form, außerhalb der IIohlprofilaußendurchmesser auf einer Schiene (9) angebracht ist.
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