DE2654342A1

DE2654342A1 - Verfahren und vorrichtung zum verbinden thermoplastischer elemente

Info

Publication number: DE2654342A1
Application number: DE19762654342
Authority: DE
Inventors: Roger C Cotton
Original assignee: Cerro Marmon Corp
Current assignee: Marmon Group Inc
Priority date: 1976-11-26
Filing date: 1976-11-26
Publication date: 1978-06-01

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden thermoplastischer Ele-
mente Die vorliegende Erfindung betrifft das Verbinden von Kunststoffelementen wie Kunststoffrohren. Insbesondere betrifft die Erfindung Elemente aus Kunststoffrohr wie Rohrleitungsteile und Armaturen und die Vorrichtung sowie das Verfahren, um diese Elemente zu gewünschten Verteilungsnetzen wie bspw. für Flüssigkeiten wie Wasser, Gase wie Dampf sowie halbfeste Strömungsmittel wie Aufschlämmungen zusammenzusetzen.
Aus dem Stand der Technik sind eine breite Vielfalt von thermoplastischen Elementen und Verfahren zum Verbinden derselleen bekennt. Das Verbinden thermoplastischer Elemente hat bisher den Einsatz von lösungsmitteln oder das Ansehmelzen eines oder beider der K-unststoffteile verlangt sowie, daß man die Xunststoffteile in der gewünschten räumlichen Zuordnung zueinander unbeweglich hält, damit sie verschmel#en können. Wo Sanststoffleitungen strömungsmitteldicht verbunden werden sollten, mußten die Muffen- und Steckenden erwärmt, ineinandergesteckt und dann in einer Vorrichtung oder dergl 20 bis 90 Sekunden unbeweglich festgehalten werden, bis der Sehmelzvorgang abgeschlossen war. Es bestand dabei die Neigung, daß die Rohre sich in ihren Wänden an der Verbindungsstelle einsehnürten und Spannungsrisse entwickelten. Wenn während des Verschmelzens die aneinanderliegenden Flächen sich gegeneinander bewegten, bildeten sich Undichtigkeiten, die einen verhältnismäßig hohen Prozentsatz nicht abnehmbarer Verbindungen ergaben.
Metallversteifungselemente in Rohren geringer Durchmesser müssen weiterhin länger als die Verbindungsmuffe sein, um das geschwächte und dünner werdende Rohr abzustützen. Außerdem führten sie oft selbst zur Zerstörung des Rohrs, indem sie die Rohrwände kerbten und damit Spannungen und Lecks verursachten. Typischerweise hat man in der Praxis sechs bis zehn Prozent der Verbindungen einer gegebenen Anlage herausschneiden müssen. Dies ist ein sehr teures und zeitraubendes Verfahren. Weiterhin hat die Notwendigkeit, die Elemente in einer Vorrichtung oder dergl. festzuhalten, die Produktion verzögert und erhebliche Zusatzkosten verursacht.
Ein Verfahren zum Verbinden thermoplastischer Elemente wie Rohre und Armaturen sollte folgende, bisher nicht erfüllte Bedingungen berücksichtigen: #. Das Rohr, die Armaturen, die Vorrichtung und das Verfahren sollten ohne Innenversteifungselemente auskommen, die bisher das Rohr oft durchstoßen haben.
2. Die Rohrwäiide sollten nicht eingeschnürt werden, wie es sich beim -terben oder Ziehen der Rohrwände beim Stand der Technik zwangsläufig ergab. Folglich war das Rohr nach dem Stand der Technik nicht fest genug, während es erwünscht ist, daß das Rohr an der Verbindung eine höhere Festigkeit aufweist, als sich bisher erzeugen ließ.
3. Es ist erwünscht, daß eine im wesentlichen augenblickliche körperliche Fixierung stattfindet, um die Forderung, die Elemente während eines längeren Zeitraums unbeweglich zu halten, wie im Stand der Technik üblich, auszuschließen. Dennoch soll das Verbindungaverfahren einen dichten Schmelzverschluß von warmem auf warmen Kunststoff erzeugen.
4. Das Verfahren sollte die Schlieren aus schmelzflüssigem Kunststoff an den Rohrenden in der Verbindungsarmatur entlang rückwärts und damit die lecks, die sich hierbei im Stand der Technik oft entwickelten, eliminieren.
5. Es ist erwünscht, daß das Verfahren eine feste Verbindung ergibt, die sich nicht auseinanderziehen läßt, indem man mindestens eine Ringlippe vorsieht, die in eine Ringvertiefung bzw. Ringnut eingreift.
6. Es ist erwun#cht, #daß das Verfahren nicht nur die Notwendigkeit für ein längeres Festhalten eliminiert, sondern auch den verhältnismäßig hohen Prozentsatz an minderwertigen Verbindungen, wie er aus dem Stand der Technik infolge von Bewegungen zwischen den Elementen während des Verschmelzens bekannt ist.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine oder mehrere der oben genannten Besonderheiten zu erreichen, die vom Stand der Technik bisher nicht erreicht worden sind, um damit die dem Stand der Technik innewohnenden Schwierigkeiten zu erleichtern.
Es ist ein weiteres Zel der vorliegenden Erfindung, eine Vielzahl der oben ausgeführten Besonderheiten zu erreichen.
In besonderen Aspekten ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, alle der oben ausgeführten Besonderheiten zu erreichen, die bisher nicht erreicht werden konnten.
Die vorliegende Erfindung sieht die thermoplastischen Elemente wie Rohre und Armaturen sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verbinden der thermoplastischen Elemente vor. Die thermoplastischen Elemente und die Vorrichtung sind zur Durchführung des Verfahrens geeignet, das eine Vielzahl von Schritten umfaßt. Auf dem jeweiligen ersten und zweiten Element werden zunächst erste und zweite Flächen ausgebildet, die passend ineinandergreifen, wenn die Elemente zum gegenseitigen Verbinden zusammengeführt werden.
Zweitens wird mindestens ein erster und ein zweiter Teil der ersten und der zweiten Fläche auf deren Erweichungspunkt erwärmt Der erste und der zweite Teil werden so gewählt und angeordnet, daß ihre jeweilige seitliche Länge d1 und d2 einander überlappen und dabei einen Bereich aus warmem auf kalten Kunststoff und aus warmem auf warmen Kunststoff bilden Der warme auf kaltem Kunst~ stoff bewirkt eine unvollständige Abdichtung, hat aber eine gute "GreiSwirkung'if die eine im wesentlichen augenblickliche Fixierung ergibt und eine Relativbewegung zwischen dem ersten und dem zwei ten Element eliminiert Auf diese Weise ist die übliche Forderung nach einer Vorrichtung oder dergl,, in der die Elemente anhaltend festgehalten werden damit die Verschmelzung stattfinden kann, vermieden Der warme auf warmem Kunststoff bewirkt das gegenseitige dichte Verschmelzen der anMnandergrenæenden Abschnitte des warmen auf warmem Kunststoff In speziellen Ausführungsformen wird das Rohr durch Einsetzen eines rohrförmigen Endes eines Rohrabschnitts in eine Muffe einer Armatur angeschlossen, die mindestens eine ringförmige Vertiefung aufweist, in die der expandierende geschmolzene Kunststoff eina fließen kann. Es bilden sich als Resultat ringförmig angeordnete lippen, die die körperliche Festigkeit der Verbindung verbessern, während sie ein Rückfließen des Materials über das rohrförmige Ende verhindern, das bisher die Ursache für lecks gewesen ist.
In einer weiteren Ausführungsform werden passende Rohrenden oder andere Leitungselemente mit konzentrischen Ringen verbunden, die überlappende Abschnitte aus warmem auf kaltem und warmem auf warmem Kunststoff bilden, um die erforderliche körperliche Festigkeit zu erreichens und dann dicht verschmolzen Die oben genannten sowie weitere Ziele der vorliegenden Erfindung sollen nun anhand zu beschreibender Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert werder0 Fig. 1 ist ein Teilschnitt eines rohrförmigen leitungsendes im Rohrende einer Armatur nach einer Ausführungsform der Erwindung; Fig 2 ist ein Seitenriß eines Abschnitts einer leitung, die nach Fig. 1 angeschlossen werden soll; Fig. 3 ist eine Schnittdarstellung einer Kupplung zum Verbinden der leitungsabschnitte der Fig. 2 entsprechend der Darstellung der Fig. 1; Fig. 4 ist eine Schnittdarstellung eines T-Stücks zum Verbinden von Leitungsabschnitten zu einem gewünschten Leitungsnetz; Fig0 5 ist eine Schnittdarstellung eines Kreuzstücks zum Verbinden einer Vielzahl von leitungen; Fig. 6 ist eine isometrische DarstelLung einer Eiurichtung zum Erwärmen der Rohrenden der Leitungsabschnitte zum Verbinden derselben mit der Armatur; Fig. 7 ist eine isometrische Darstellung einer Vorrichtung zum Erwärmen der Muffenenden der Armaturen zum Anschließen der leitungen an diese; Fig. 8 ist ein Teilschnitt durch die Rohrwände von Kunststoffleitungen, die nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung stumpf miteinander verbunden werden; Fig. 9 ist ein Teilschnitt der Ausführungsform der Fig. 8 und zeigt die jeweiligen Teile aus warmem auf kaltem und aus warmem auf warmem Kunststoff, um eine dichte Stoßverbindung zu erreichen; Fig. 10 ist ein Teilschnitt einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die folgende Beschreibung richtet sich auf das Verbinden von im wesentlichen zylindrischen thermoplastischen Rohrleitungen und Armaturen. Der Ausdruck "Leitung" soll hier auch synonym mit Rohr", "Schlauch" und dergl. aufgefaßt werden. Die hier angewandten Prinzipien lassen sich jedoch auch #um Verbinden anderer thermoplastischer Elemente verwenden; dies gilt besonders dort, wo ein dichter Abschluß erforderlich ist.
Die Fig. 1 zeigt nun einen leitungsabschnitt 11 mit einem Abschnitt 13 an einem seiner Rohrenden 15, das er bildet. Die Leitung ist aus thermoplastischem Material hergestellt. Typisch für die thermoplastischen Stoffe, aus denen die jeweiligen im folgenden beschriebenen Elemente ausgebildet sind, sind die Polyacrylnitril-Butadien-Styrol-Mischpolymerisate (ABS-Kunststoffe), Polyäthylen, Polyvinylchlorid, Polypropylen und andere bekannte thermoplastische Stoffe. Besonders bevorzugt ist Polybutylen-Kunetstoffrohr, wie es von der Fa. Southern Chemical Company, Inc., Metairie, louisiana 70002, erhältlich ist.
Der Rohrabschnitt 13 hat eine erste Länge L1 und vorbestimmte Außenabmessungen. Wie dargestellt, handelt es sich um die Außenabmessungen um im wesentlichen gleichmäßige Außenabmessungen -wie zur Bildung einer zylindrischen Gestalt. Gewöhnlich hat der Rohrabschnitt 11 sorgfältig zugerichtete Außenabmessungen - bspw.
durch Auspressen auf gleichmäßige Abmessung. Falls erwünscht, kann man jedoch dem Rohrabschnitt auch die gewünschten genauen Abmessungen durch geeignete Paßformen oder andere geeignete Verfahrensweisen erteilen. Die Wände sind im wesentlichen gleichmäßig dick.
Wie in Fig. 2 ersichtlich, kann der leitungsabschnitt 11 im wesentlichen jede länge und jeden Durchmesser aufweisen. Es ist oft von Vorteil, in Wasseranlagen für Wohnhäuser usw. 1/2"- oder 3/4"-Kunststoffrohr einzusetzen. Die oben erwähnten Polybutylen-Rohre sind von den einschlägigen Stellen und Behördençin den V.St.A.) für die Förderung von Flüssigkeiten, Gasen und halbfesten Materialien anerkannt.
Weiterhin zeigt die Fig. 1 eine Armatur 17, die die Rohrabschnitte 13 der Leitung 11 aufnehmen kann. Die Armatur 17 besteht aus thermoplastischem Material, wie zuvor ausgeführt, das mit dem Material der Leitung il verträglich ist. Die Armatur hat ein Muffenende 19, das konzentrisch zu einer ersten Bohrung 21 liegt, die in längsrichtung durch mindestens einen Teil der Armatur 17 verläuft, Das Muffenende 17 hat eine zweite länge L2 und eine zweite Bohrung 23 mit Innenabmessungen, die den Außenabmessungen des Rohrs entsprechen, so daß die Wände der Armatur und des Rohrabschnitts aneinandergrenzen, wenn das erwärmte Rohrende 15 der leitung 11 in die zweite Bohrung 23 eingesetzt ist. Gewöhnlich ist die zweite Bohrung 23 größer als die erste Bohrung 21, damit sich eine Schulter 25 bildet, an die sich das Rohrende 15 beim Erwärmen und Verbinden anlegen kann.
Wenn man bisher warme R6hrenden 15 in warme Armaturen 17 eingesetzt hat, fand eine Expansion der Rohrenden statt, infolge der überschüssiger schmelzflüssiger Kunststoff zwischen die Wandungen der Rohrenden und die Innenwände der Armatur eingedrückt wurde.
Diese Kunststoffströme oder Schlieren können lecks verursachen, die den gewünschten Schmelzverschluß zwischen den aneinanderliegenden Wänden der Armatur und der leitung zerstören. Dies gilt insbesondere, wenn die Teile sich gegeneinander bewegen können.
Folglich mußten die Teile längere Zeit unbeweglich gehalten werden, damit die Teile ungestört verschmelzen konnten. Selbst die geringfügigste Relativbewegung führte zu Feinstlöchern entlang dieser Kunststoffschlieren und bewirkte minderwertige Verbindungen.
Um diese Neigung auszugleichen, weist die Armatur mindestens eine konzentrische Ringnut 27 auf, die in Umfangsrichtung um die zweiten Bohrungen 23 herum verläuft und etwa vorliegenden überschüssigen schmelzflüssigen Kunststoff aufnimmt. Wie dargestellt, weist die Armatur 17 drei konzentrische ringförmige Vertiefungen auf, die eng beieinander liegen, wobei die innerste sich an der Schulter 25 befindet. Diese Vertiefungen verhindern, daß die Kunststoffströme sich bilden und gewährleisten bei jeder Verbindung ein perfektes Verschmelzen - insbesondere, wenn man sie gemeinsam mit den weiteren Aspekten der Erfindung verwendet, wie sie im folgenden beschrieben werden. Zusätzlich bildet der überschüssige schmelzflüssige Kunststoff Dehnungswülste 29, die der Verbindung zusätzliche Festigkeit und Steife erteilen. In der Tat ist die sich bildende Verbindung fester als die Wände der Armatur 17 oder der Rohrleitung 11 und läßt sich nicht auseinanderziehen.
Die thermoplastischen Armaturen 17 sind von den einschlägigen Stellen und Behörden (der V.St.A.) als für die Förderung von Flüssigkeiten, Gasen und halbfesten Stoffen in Wohngebäuden und dergl. geeignet akzeptiert worden.
Bei den Armaturen 17 kann es sich um eine Vielzahl unterschiedlicher Armaturen zur Verwendung mit der Rohrleitung 11 beim Ausbilden eines gelfunschten Rohrnetzes handeln - bspw. für die Wasserinstallation in Wohnhäusern oder dergl.. Bspw. kann es sich um eine Kupplung 31 - Fig. 3 - mit nur zwei Enden für die jeweiligen zwei zweiten Bohrungen 23, handeln, die jeweils ihre Nuten oder Ringvertiefungen 27 aufweisen. Andererseits kann es sich auch um ein T-Stück 33 mit drei Enden und jeweils drei zweiten Bohrungen 23 und Ringvertiefungen 27 handeln. Auch kompliziertere Armaturen wie das Kreuzstück 35 der Fig. 5 lassen sich mit dann vier oder mehr Enden, zweiten Bohrungen 23 und Ringvertiefungen 27 ausführen.
Die jeweiligen Armaturen lassen sich nach einem der Verfahren aus dem Stand der Technik ausbilden. Bspw. lassen sie sich formen oder dergl., wobeereits dann die jeweiligen Vertiefungen eingeformt werden. Andererseits kann man die jeweiligen zweiten Bohrungen und Ringvertiefungen auch nachträglich in eine vorgefertigte Armatur einbringen - bspw. durch Einsetzen heißer Innenformelemente der gewünschten Abmessung, durch spanabhebende Bearbeitung oder dergl..
Bei der Durchführung der einen Ausführungsform der Erfindung wird das Rohrende 15 der Leitung 11 über eine Strecke d1 auf seine Erweichungstemperatur und das Muffenende der Armatur 17 auf eine Strecke d2 auf seine Erweichungstemperatur erwärmt, bevor man Rohr- und Steckende zusammenführt. Die jeweiligen Erwärmungsvorrichtungen sind in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Die dargestellten Heizeinrichtungen sind tragbar, so daß sie sich vom Installateur an einem Außenarbeitsplatz - bspw. einem Wohnhaus während des Baus - einsetzen lassen, ohne daß vorher eine Fabrik oder eine ausgedehnte zentrale Installation erforderlich wäre. Wie darZ gestellt, liegen sie als Heizeisen39 mit einem Griff 41 und einer Einrichtung wie einer Anschlußschnur 42 vor, die in eine Energiequelle - bspw. eine Steckdose - eingesteckt werden kann. Das Heizeisen 39 ist so ausgelegt, daß es das Rohrende 15 über eine Strecke d1 erwärmt und weist geeignete Fassungen 43 auf, deren Wände über den Erweichungspunkt des thermoplastischen Materials hinaus erwärmt werden, um dieses auf seinen Erweichungspunkt zu bringen.
Zur inneren Abstützung sind Einsätze 45 in den Fassungen 43 angeordnet, sind jedoch kürzer als die Wände der Passungen 43. Die Einsätze 45 sind iff späteren Versionen ohne nachteilige Auswirkungen fortgelassen worden. Wie in der Fig. 7 gezeigt, dient ein Heizeisen 47 dazu, das Muffenende 19 der Armatur 17 zu erwärmen.
Das Heizeisen 47 kann nach Wunsch die andere Seite des Heizeisens 39 oder ein zu diesem passendes oder auch ein vollständig anderes Heizeisen sein. Wie dargestellt, weist das Heizeisen 47 den üblichen Griff, die Steckerschnur sowie die Ansätze 49 auf. Jedes der Heizeisen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, läßt sich einsetzen, sofern es das Rohrende und das Muffenende über die erforderlichen Strecken di bzw. d2 ausreichend erwärmt, damit mindestens ein Bereich warmer auf kaltem Kunststoff und mindestens ein Bereich warmer auf warmem Kunststoff entsteht, wenn man das Rohrende in das Muffenende 19 hinein bis zur Schulter 25 einsetzt.
In denjenigen Bereichen, in denen warmer auf kaltem Kunststoff vorliegt, findet eine im wesentlichen augenblickliche Fixierung statt, da der warme Kunststoff dazu neigt, sich auf dem kalten llfestzugreifenfl und starke Fäden zu bilden, die einer Relativbewegung zwischen dem Rohrende 15 und dem Muffenende 19 entgegenwirken. Die Warm-auf-Kalt-Bereiche lassen sich entweder mit warmer Muffe am kälteren Rohrende (vergl. den Abschnitt B1-d1 des Rohrendes in Fig. 1) oder mit warmem Rohr an der kälteren Muffe ausbilden (vergl. Strecke L2-d2 des Muffenendes 19} Im Warm-auf-Warm-Bereich, wie er mit dem Pfeil 53 gezeigt ist, verschmelzen die heißen aneinanderliegenden Wände des Kunststoffs dicht miteinander zu einem endgültigen Sitz, der strömungsmitteldicht und fester als die Wände entweder der Armatur oder der Beitung ist.
Wie bereits erwähnt, wird das Rohrende 15 aufschwellen, wenn es in die Fassung 19 eingesetzt ist; hierbei entstanden früher Materialschlieren und Schwierigkeiten mit undichten Verbindungen.
Wenn er an die Schulter 25 anstößt, rollt der warme Kunststoff nach außen und auf sich selbst zurück und zum kalten Kunststoff zurück. Bei der vorliegenden Erfindung bildet sich in der Vertiefung 27 ein Expansionswulst 29, der die Verbindung in der Sollage verriegelt und eine festere Verbindung ergibt, als bisher möglich war. Dies gilt besonders, wo jede Armatur und Verbindung eine Vielzahl von Ausnehmungen 27 aufweist, da jede von ihnen einen Expansionswulst ausbildet. Die Expansion ist auch nützlich dahingehend, daß sie größere Bohrungen durch die Leitungen 11 schafft.
Folglich läßt die Armatur sich mit größeren Bohrungen ausführen, so daß dort bei vorgegebenem Durchsatz ein geringerer Druckabfall erfolgt.
Es ist besonders bemerkenswert, daß außerhalb der Armatur die Leitung 11 nicht erwärmt wird. Folglich kann keine Einschnürung bzw. Verringerung der Dicke der Seitenwände der leitung stattfinden. Die Wände der Leitung bleiben also fest und widerstehen der Neigung der Anordnungen nach dem Stand der Technik, an der Kante der Armatur abzuscheren. Da weiterhin die Wände des Rohrs außerhalb der Armatur kalt bleiben, ist auch die Neigung zu Spannungsrissen geringer.
Im Einsatz werden die jeweiligen Rohrteile und Armaturen ausgebildet, wie zuvor beschrieben. Ist erwünscht, ein Ende einer Armatur mit einem Ende eines Rohrabschnitts zu verbinden, erwärmt der Installateur das Rohrende und das Muffenende. Das Rohrende wird in die geeignete Fassung 43 und über den zugeordneten Einsatz 45 im erwärmten Heizeisen 39 gesetzt, bis die gewünschte Erweichungstemperatur erreicht ist. Entsprechend setzt man das Muffenende 19 auf den entsprechenden Ansatz auf dem Heizeisen 47 auf, bis es die Erweichungstemperatur erreicht hat. Danach setzt man das Rohrende 15 in das Muffenende 19 ein. Die erforderliche Einsetztiefe erkennt man leicht, wenn das Ende auf die Schulter 25 aufstößt.
Die Warm-auf-Warm-Abschnitte des Kunststoffs erfahren eine im wesentlichen augenblickliche körperliche Fixierung, die einer Relativbewegung zwischen dem Rohrende und dem Muffenende widersteht.
Danach verschmelzen die warm auf warm aneinanderliegenden Wandflächen zu einer dichten Verbindung. Infolge der körperlichen Fixierung besteht keine Notwendigkeit, die Armatur und das Rohrende (Leitung 11) festzulegen, wie es im Stand der Technik erforderlich ist. Das warme Ende 15 des Rohrs bildet die Expansionswülste aus, wie in Fig. 1 gezeigt, was eine feste Verbindung ergibt, die sich nicht auseinanderziehen läßt. Der Installateur kann also praktisch sofort weitere Verbindungen herstellen, ohne daß er Vorrichtungen oder dergl. benötigt, um die leitungen des Netzes unbeweglich zu halten.
Die oben beschriebene Erfindung ist bedeutend. Sie ist überraschend einfach und hat einen praktisch sofortigen wirtschaftlichen Erfolg erbracht, da sie gegenüber dem Stand der Technik erhebliche Verbesserungen schafft. Die Gründe für die Verbesserung sind oben bereits umrissen worden und sollen unten wiederholt werden.
Eine besonders bevorzugte Form der Erfindung ist in der Fig. 10 gezeigt. Das gleiche Rohrende 15 und Muffenende 19 werden verwendet, die die gleichen Strecken d1 und d2 erwärmen, um die Warmauf-Kalt- und Warm-auf-Warm-Bereiche herzustellen. In der Fig. 10 weist die Armatur jedoch eine innenliegende Ringlippe 65 auf, die zweierlei Zweck erfüllt. Zunächst sichert sie, daß das warme Rohrende auch ohne internes metallisches Versteifungselement eine einwandfreie Form annimmt. Zweitens bildet sie gemeinsam mit der Schulter 25 und der Vertiefung 27 A eine Fassung zur Aufnahme des warmen Rohrendes 15.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 8 und 9 dargestellt. Die Fig. 8 zeigt einen Teilschnitt durch eine Wand 55 eines Rohrs. Die Wände 55 werden bspw. mit einer Heißluftpistole in konzentrischen Ringen der jeweiligen Abmessungen d1 und d2 erwärmt, die so angeordnet und gewählt sind, daß sie eine Überlappung aufweisen, wie in der Fig. 9 ersichtlich. In der Fig. 9 stellen die gepunkteten Teile 57 Warm-auf-Kalt-Kunststoffbereiche dar, in denen eine im wesentlichen augenblickliche Fixierung erfolgt. Die kreuzschraffierten Bereiche 59 sind Warm-auf-Warm-Bereiche, die zu einer strömungsinitteldichten Verbindung verschmelzen. Diese Art einer Verbindung ist besonders geeignet für verhältnismäßig dickwandige Rohre wie bspw. bei größeren Rohrdurchmessern.
Es sind oben gleichmäßig bemessene und zylindrisch geformte Rohrenden und Muffenenden gezeigt und beschrieben, da diese sich am wirtschaftlichsten und vorteilhaftesten einsetzen lassen. Falls erwünscht, kann man jedoch auch andere Formen einsetzen - bspw.
mit kegelstumpfförmigen Paßflächen und dergl..
Es ist also einzusehen, daß die Erfindung die oben ausgeführten Ziele erreicht. Insbesondere schafft sie ein Verfahren zum Verbinden thermoplastischer Rohre und Armaturen zu einem gewünschten Leitungsnetz, das sich leicht am Ort ausführen läßt und keine Vorrichtungen für langanhaltendes unbewegliches Festhalten der Rohrabschnitte erfordert; weiterhin weist es die folgenden Besonderheiten auf, die bisher nicht bekannt waren: 1. Es sind in der Armatur keine Versteifungseinsätze erforderlich, die in der Vergangenheit die Leitung oft durchstoßen haben.
2. Es schafft eine Verbindung, deren Rohr- bzw. Armaturenwände nicht durch Ziehen oder dergl. dünner werden und die daher fester ist. Weiterhin verursacht es auch keine Kerbbildung und eliminiert die Schwierigkeiten mit Spannungsrissen in der Beitungswand.
3. Es findet eine augenblickliche Haftung der warmen an den kalten Rohrteilen statt, die eine Relativbewegung zwischen der Leitung und der Armatur verhindert und eine bessere Verschmelzung der warmen Leitungs- bzw. Armaturenwände bewirkt.
4. Es bilden sich keine Schlieren aus schmelzflüssigem Kunststoff mehr, die in der Vergangenheit zu Undichtigkeiten und der Notwendigkeit führten, minderwertige Verbindungen aus dem Netz herauszuschneiden.
5. Es ergibt eine feste Verbindung mit Expansionswülsten in der Muffe und macht die Verbindung sicherer gegen ein Auseinanderziehen.
6. Es eliminiert die Anzahl minderwertiger Verbindungen, mit denen man sich früher infolge der andauernden Festhaltezeit, während der eine Relativbewegung beim Verschmelzen der Wände auftreten kann, abfinden mußte.
Obgleich die Erfindung an speziellen Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, ist einzusehen, daß diese Beschreibung nur beispielhaft sein soll und sich an den Konstruktionseinzelheiten und der Anordnung jeweils zahlreiche Änderungen durchführen lassen, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzugeben.
Patentansprüche

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Verbinden thermoplastischer leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß man (a) an mindestens einem rohrförmigen Ende der leitung einen rohrförmigen Abschnitt einer ersten länge Li mit vorbestimmter Außenabmessung ausbildet, (b) an mindestens einem tiuffenende einer Armatur mit einer ersten Bohrung einen Muffenabschnitt mit einer zweiten Länge X2 ausbildet, der eine zweite Bohrung mit Innenabmessungen aufweist, die fast gleich den Außenabmessungen des Rohrendes sind, (c) im Muffenende der Armatur eine ringförmige Vertiefung vorsieht, die überschüssigen geschmolzenen Kunststoff aufnimmt, wenn das warme Rohrende in das Muffenende eingesetzt wird, (d) das Rohrende auf eine Strecke d1 auf seine Erweichungstemperatur erwärmt, (e) das Muffenende über eine Strecke d2 auf seine Erweichungstemperatur erwärmt, wobei die Strecken d1 und d2 jeweils so gewählt sind, daß, wenn das warme erweichte Rohrende in das warme erweichte Muffenende eingesetzt wird, sich mindestens ein erster Bereich aus warmem auf kaltem Kunststoff, der eine im wesentlichen augenblickliche körperliche Fixierung erfährt und einer späteren Relativbewegung zwischen dem Rohrende und dem Muffenende widersteht, und mindestens ein zweiter Bereich aus warmem auf warmem Kunststoff ausbilden, in dem die aneinanderliegenden Abschnitte der Wand aus warmem erweichtem Kunststoff des Rohr- und Muffenendes dicht miteinander ver schmelzen, und daß man (f) das warme erweichte Rohrende in das warme erweichte Muffenende einsetzt, so daß eine augenblickliche körperliche Fixierung des warmen auf dem kalten Kunststoff erfolgt, die einer nachfolgenden Relativbewegung zwischen den Teilen widersteht, gefolgt von einer dichten Verbindung Warm-auf-Warm-Abschnitte unter Bildung einer dichten Verbindung zwischen dem Rohr- und dem Muffenende, ohne daß die bisher erforderliche Vorrichtung, die die Teile längere Zeit festhalten soll, benötigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man am inneren Ede der zweiten Bohrung eine Schulter vorsieht, an die das erste Rohrende anschlagen kann, wobei man beim Einsetzen das Rohrende bis zum Aufliegen auf die Schulter in das Muffenende einführt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man an der Schalter eine innenliegende ringförmige Lippe vorsieht, die das Rohrende aufnimmt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß d1 kürzer als Li ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß d2 kürzer als L2 ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß di kürzer als Li und d2 kürzer als B2 sind derart, daß sich zwei Warm-auf-Warm-Abschnitte an den jeweiligen Enden des Rohr- und des Muffenendes sowie mindestens ein Warm-auf-Warm-Abschnitt zwischen den Warm-auf-Kalt-Abschnitten bilden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Rohr- und dem Muffenende um zylindrische Rohrleitungen handelt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man im Muffenende eine Vielzahl von ringförmigen Vertiefungen vorsieht.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmten Außenabmessungen und die Innenabmessungen jeweils im wesentlichen gleichmäßig sind.
10. Verfahren zum Verbinden eines ersten und eines zweiten thermoplastischen El-ements, dadurch gekennzeichnet, daß man (a) auf dem ersten und dem zweiten Element eine erste und eine zweite Fläche ausbildet, die, wenn man die Elemente zusammenführt, um sie zu verbinden, sich passend aneinanderlegen, (b) daß man mindestens einen ersten und einen zweiten Teil der ersten und der zweiten Fläche bis zum Erweichungspunkt erwärmt, wobei der erste und der zweite Teil eine seitliche Erstreckung von d1 bzw. d2 haben und di und d2 so gewählt und angeordnet sind, daß, wenn man die erste und die zweite Fläche einanderlegt, sich mindestens ein erster Bereich aus warmem auf kaltem Kunststoff, der eine im wesentlichen augenblickliche körperliche Fixierung bewirkt, die einer nachfolgenden Relativbewegung zwischen der ersten und der zweiten Fläche entgegenwirkt, und mindestens ein zweiter Bereich aus warmem auf warmem Kunststoff ausbilden, in dem die auSeinanderliegenden Teile der ersten und der zweiten Fläche sich dicht miteinander verbinden, und daß man (c) die erste und die zweite Fläche aneinanderbringt, um sie dichtend miteinander zu verbinden, wobei die übliche Bedingung eines Festhaltens in einer Vorrichtung oder dergl. für längere Zeit entfällt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Fläche im wesentlichen ebenflächig sind und stumpf aneinandergefügt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenflächigen Flächen die Ringe auf dem Umfang des stumpfen Endes von Rohrleitungsabschnitten aufweisen und die Längen d1 und d2 konzentrische Ringe auf dem stumpfen Ende der rohrförmigen Wände der leitung sind.
13. Vorrichtung zum Verbinden thermoplastischer Leitungen ohne chemische Lösungsmittel oder längeres Festhalten in einer Vorrichtung oder dergl., gekennzeichnet durch (a) einen Abschnitt der thermoplastischen leitung, die an mindestens einem rohrförmigen Ende einen rohrförmigen Abschnitt einer ersten länge Ii mit vorbestimmter Außenabmessung aufweist, (b) eine Armatur mit einer ersten Bohrung, die an mindestens einem Ende ein Muffenende einer zweiten länge 12 mit einer zweiten Bohrung aufweist, deren Innenabmessung fast gleich der Außenabmessung des rohrförmigen Endes ist und die das rohrförmige Ende passend aufnehmen kann, wobei die Armatur am inneren Ende der zweiten Bohrung eine Schulter aufweist, an die das rohrförmige Ende anschlagen kann, und die Armatur an der Schulter eine ringförmige Vertiefung aufweist, die überschüssigen geschmolzenen Kunststoff aufnimmt, wenn ein warmes rohrförmiges Ende an die Schulter angeschoben wird, um die üblichen Kunststoffschlieren zu eliminieren, die eine dichte Verbindung verhindern, (c) durch Mittel zum Erwärmen des rohrförmigen Endes über eine Länge di bis zur Erweichungstemperatur, (d) Mittel zum Erwärmen des Muffenendes über eine länge d2 bis zur Erweichungstemperatur, wobei die jeweiligen Einrichtungen zum Erwärmen über die jeweilige Länge di und d2 so gewählt sind, daß, wenn das rohrförmige Ende warm und erweicht in das warme weiche Muffenende eingesetzt wird, sich mindestens ein Bereich aus warmem auf kaltem Kunststoff, in dem eine im wesentlichen augenblickliche körperliche Fixierung stattfindet, die einer Relativbewegung zwischen dem rohrförmigen Ende und dem Muffenende widersteht, sowie mindestens ein zweiter Bereich aus warmem auf warmem Kunststoff bilden, der eine dichte Verbindung der aneinandergrenzenden Abschnitte der Wände aus warmem erweichtem Kunststoff des Rohr- und des Muffenendes ohne das übliche längere Festhalten in einer Vorrichtung und dergl. bewirkt.
14 e Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß d1 kürzer als Li ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß d2 kürzer als B2 ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß d1 Kürzer als B1 und d2 kürzer als B2 sind derart, daß sich an den jeweiligen Enden des Rohr- und des Muffenendes zwei Warm-auf-Kalt-Bereiche und zwischen den Warm-auf-Kalt-Bereichen mindestens ein Warm-auf-Warm-Bereich bilden.
17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr- und das Muffenende zylindrisch geformte Rohrleitungen sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Armatur eine innenliegende ringförmige Lippe an der Schulter aufweist, die das Rohrende aufnimmt.
19. leitung und Armatur, die lediglich durch Erwärmen und Zusammenfügen ohne chemische Lösungsmittel oder längeres Festhalten in einer Vorrichtung und dergl. miteinander verbunden werden sollen, gekennzeichnet durch (a) einen Abschnitt einer thermoplastischen leitung, die an mindestens einem rohrförmigen Ende einen Rohrabschnitt einer ersten Länge 11 mit im wesentlichen gleichmäßigen Außenabmessungen, (b) eine thermoplastische Armatur mit einer ersten Bohrung und an mindestens einem Ende einem Muffenende einer zweiten Länge B2 mit einer zweiten Bohrung, die im wesentlichen gleichmäßige Innenabmessungen aufweist, die fast gleich den Außenabmessungen des Rohrendes sind, wobei die Armatur am Innenende der zweiten Bohrung eine Schulter aufweist, an die das erste Rohrende anschlagen kann, und die Armatur an der Schulter eine ringförmige Vertiefung aufweist, die überschüssigen geschmolzenen Kunststoff aufnimmt, wenn ein warmes Rohrende an die Schuh ter angeschoben wird, um die üblichen Kunststoffschlieren zu eliminieren, die, wenn die Rohrteile nicht genau ausgerichtet gehalten werden, Undichtigkeiten bewirken derart, daß das Rohrende und das Muffenende auf eine Länge d1 bzw. d2 erwärmt werden kann und die Längen di und d2 so gewählt sind, -daß, wenn man das warme erweichte Rohrende in das warme erweichte Muffenende einsetzt, sieh mindestens ein Bereich aus warmem auf kaltem Kunststoff, in dem eine im wesentlichen augenblickliche körperliche Fixierung stattfindet, die einer nachfolgenden Relativbewegung zwischen dem Rohrende und dem Muffenende entgegenwirkt, und mindestens ein zweiter Bereich aus warmem auf warmem Kunststoff ausbilden, in dem eine dichte Verbindung der aneinandergrenzenden Abschnitte der Wandungen aus warmem erweichtem Kunststoff des Rohr- und des Nuffenendes stattfindet und damit eine dichte Verbindung ohne die übliche Bedingung eines längeren Festhaltens in einer Vorrichtung oder dergl. ergibt.
20. leitung und Armatur nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß d1 kürzer als L1 und d2 kürzer als L2 sind derart daß sich zwei Warm-auf-Kalt-Bereiche an den jeweiligen Enden des Rohr- und des Muffenendes sowie mindestens ein Warm-auf-Warm-Bereich zwischen den W#rm-auf-Kalt-Bereichen bilden.
21. leitung und Armatur nach Anspruch # 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungsabschnitt beiderseits rohrförmige Enden und die Armatur eine Vielzahl von Muffenenden aufweist, um ein Kontinuum aus thermoplastischen Leitungen für ein gewünschtes leitungsnetz herzustellen.
22. leitung und Armatur nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Armatur zwei Muffenenden aufweist und eine Kupplung ist, um ein gradliniges leitungsintervall auszubilden.
23. leitung und Armatur nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Armatur drei Muffenenden aufweist und ein T-Stück zur Ausbildung einer Verzweigung aus Kunststoffleitungen ist.
24. leitung und Armatur nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Armatur vier Muffenenden aufweist und ein Kreuzstück zur Ausbildung einer komplexeren Verzweigung aus leitungen ist.
25. leitung und Armatur nach Anspruch i9, dadurch gekennzeichnet, daß die Armatur an jeder Schulter eine innenliegende ringförmige Lippe aufweist, die das Rohrende- aufniinizit.