DE2724981C3

DE2724981C3 - Schweißring zur Verbindung von Kunststoff rohren

Info

Publication number: DE2724981C3
Application number: DE2724981A
Authority: DE
Inventors: Noel Blenod Les Pont-A- Mousson Lippera (Frankreich)
Original assignee: Pont-A-Mousson Sa Nancy (frankreich)
Current assignee: Pont-A-Mousson Sa Nancy (frankreich)
Priority date: 1976-06-03
Filing date: 1977-06-02
Publication date: 1979-10-31
Also published as: CH614154A5; DE2724981A1; BE855336A; FR2353381A1; US4266997A; GB1577650A; FR2353381B1; DE2724981B2; IT1083294B; US4176274A

Description

Die Erfindung betrifft einen Schweißring zur Verbindung von Kunststoff rohren, mit einer verlorenen Heizwicklung, die zwischen zwei konzentrischen Hülsen aus thermoplastischem Kunststoff in wendeiförmigen Ausnehmungen der Innenhülse angeordnet ist.

Eine derartige Anordnung ist aus der US-PS 43 334 bekannt, wobei die Innenhülse dort durch Spritzgießen hergestellt und mit Nuten oder Kehlen ausgebildet ist. in denen sich die wendelförmig angeordnete Heizwicklung befindet, während die Außenhülse ebenfalls ein durch Spritzgießen hergestelltes Teil ist. Der Herstellungsvorgang eines derartigen Schweißringes ist jedoch aufwendig, da zunächst einmal die Innenhülse mit ihren Nuten durch Spritzgießen hergestellt, dann in den Nuten die Heizwicklung aufgewickelt, anschließend das so hergestellte Zwischenprodukt mit einem Spannwerkzeug radial nach außen gedehnt und damit die Heizwicklung gespannt wird; daraufhin wird erst die Außenhülse durch einen Spritzgießvorgang von außen aufgebracht, so daß ihr Material die Heizwicklung einschließt, die Nuten in der Innenhülse ausfüllt und eine mit der Innenhülse fest verbundene Einheit bildet.

3ei der Herstellung einer aus der US-PS 39 43 334 bekannten Anordnung können aber beim Aufbringen der Außenhülse, beispielsweise durch eine ungleichmäßige Schichtdicke oder durch Aufweichen der Innenhülse und Einsinken der gespannten Heizwicklung, Unregelmäßigkeiten auftreten, wenn das Material der Außenhülse in warmem Zustand aufgebracht wird.

Derartige Unsymmetrien der Heizwicklung in axialer und radialer Richtung lassen sich nach dem Aufbringen der Außenhülse nicht mehr mit einem Blick feststellen.

Außerdem läßt der in der US-PS 39 43 334 besehriebene Schweißring insofern eine unsymmetrische Anordnung der Heizwicklung in radialer Richtung erkennen, als sich die Heizwicklung wesentlich näher am Innenrand des Schweißringes befindet als an seinem Außenrand, so daß eine gleichmaßige Beheizung der Innenhülse und der Außenhülse nicht möglich ist.

Schließlich kann der aus der US-PS 39 43 334 bekannte Schweißring nicht am Ort und an Stelle einer Dichtung in das Muffenende eines Rohrelements eingesetzt werden, da bei dem dort beschriebenen Schweißring stets ein radialer Anschluß der elektrischen Heizwicklung an der Außenhülse vorgesehen ist. Somit eignet sich der dort angegebene Schweißring nur zur Anbringung auf der Außenseite von Rohren, etwa um einen Bund oder einen Ringflansch herzustellen, denn sowohl die Anordnung der radial innenliegenden Heizwicklung als auch ihre elektrische Anschlußmöglichkeit ermöglichen keine gleichmäßige Beheizung der Außenoberfläche und der Innenoberfläche des Schweißrings.

Aus der DE-AS 17 04 318 ist weiterhin eine Anordnung mit einer außerhalb des Schweißrings vorstehenden Heizwicklung bekannt, wobei der Schweißrirg dort aus einem von einem Widerstandsdraht gebildeten und als Wärmeleiter dienenden

iu Drahtkern besteht, der in einer dünnen Schicht aus thermoplastischem Kunststoff eingebetiet ist und ein Paar von nach außen freiliegenden Leitungen aufweist. Die Herstellung des Schweißringes erfolgt dort durch Aufwinden eines einen Überzug aus thermoplastischem Kunststoff aufweisenden Drahtes in Form einer Spule und anschließendes Zusammenschweißen der einzelnen Windungen dieser Spule.

Bei einer derartigen, aus der DE-AS 17 04 318 bekannten Anordnung ist es jedoch schwierig, den Widerstandsdraht gleichmäßig mit Kunststoffmaterial zu ummanteln und Asymmetrien und Unregelmäßigkeiten bei seiner endgültigen Anbringung im Inneren eines Muffenendes eines Rohrelements zu vermeiden. Eine derartige, aus der DE-AS 17 04 318 bekannte Anordnung ist zwar grundsätzlich zur Verbindung von Rohren mit Einsteckenden und Muffenenden geeignet, bietet jedoch die Gefahr der Verschiebung der einzelnen Windungen der Heizwicklung beim Einsetzen des Schweißringes und damit die Gefahr einer ungleichmäßigen Beheizung.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schweißring der oben angegebenen Art so auszubilden, daß er in einfacherer Weise herstellbar ist und gleichwohl eine regelmäßige Beheizung der zu verbindenden Rohrelemente gewährleistet.

Die Lösung gemäß der Erfindung besteht darin, einen Schweißring der in Rede stehenden Art so auszugestalten, daß die Außenhülse des Schweißringes einen glatten, zylindrischen Einsteckhohlraum mit einem Innendurchmesser aufweist, der ebenso groß wie der Außendurchmesser der Innenhülse ist.

Beim erfindungsgemäßen Schweißring handelt es sich somit um ein zusammensteckbares Bauteil, bestehend aus der Innenhülse und der Außenhülse; damit wird in vo eilhafter Weise erreicht, daß noch unmittelbar vor der Montage des Schweißringes der richtige Sitz der Heizwicklung überprüft werden kann.
In weiterer Ausbildung der Erfindung weisen die den

Schweißring bildenden Hülsen eine nach außen vorstehende Schulter bzw. eine nach innen vorstehende Schulter als Anschläge der Hülsen in ihrem zusammengesteckten Zustand auf, wobei die innere Schjlter der Außenhülse außerdem als Anschlag zwischen zwei 5 miteinander zu verbindenden Rohrelemen < cn dient.

Mit dieser Ausbildung der Schultern wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Anordnung der Heizwicklung vollständig geschützt im Inneren der beiden Hülsen angeordnet ist und bei der Montage keine Beeinträchtigung der Heizwicklung auftreten kann.

-Besonders vorteilhaft ist es, wenn beim erfindungsgemäßen Schweißring die Innenhülse zwei Serien von wendeiförmigen Ausnehmungen mit gleicher Steigung sowie parallel zur Mantelfläche verlaufende, kehlenförniige Ausnehmungen aufweist, in denen eine unterhalb der Oberkante der Ausnehmungen abschließende, bifilare elektrische Heizwicklung angeordnet ist, die eine kontinuierliche Heizwicklung mit zwei außerhalb der äußeren Schulter der Innenhülse und des Schweißringes vorstehenden freien Enden bildet.

Mit einer derartigen Anordnung wird die geschützte, sichere Anordnung der Heizwicklung im erfindungsgemäßen Schweißring weiter verbessert. Der erfindungsgemäße Schweißring kann, aufgrund der regelmäßigen Anordnung der Heizwicklung und ihrer außerhalb der äußeren Schulter des Schweißringes vorstehenden freien Enden, sowohl auf ein Einsteckende eines Rohrelement als auch in das Muffenende eines Rohrelements eingesetzt werden, um diese miteinander zu verbinden.

Mit dem erfindungsgetnäßen Schweißring wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Rohrelemente von üblicher, standardisierter Bauart ohne Modifizierung )5 miteinander verbunden werden können, und zwar in gleicher Weise durch Zwischenschaltung eines erfindungsgemäßen Schweißringes wie durch Zwischenschaltung einer Dichtungsgarnitur.

Bei dem aus den beiden Hülsen bestehenden Schweißring ist die elektrische Heizwicklung in dem die beiden miteinander zu verbindenden Rohrenden trennenden Ringraum in der regelmäßigsten und am besten ausgerichteten Weise angeordnet, um eine gleichförmige und symmetrische Beheizung sowohl in zentripetaler als auch in zentrifugaler Richtung zu gewährleisten. Somit eignet sich der erfindungsgemäße Schweißring in vorteilhafter Weise für die Montage, Verbindung und Verschweißung von Rohren aus Kunststoffmaterial, für Leitungen im Hause und zu industriellen Zwecken, bei der Beseitigung von Abwässern und Regenwasser sowie zum Transport von industriellen Fluiden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Beschreibung von möglichen Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

F i g. 1 eine schematische Darstellung im Schnitt einer Innenhülse des Schweißrings in freiem Zustand,

Fig. 2 eine entsprechende Außenansicht der Innenhülse zur Erläuterung der Anordnung der Heizwicklung, to

F i g. 3 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung im Schnitt der Außenhülse in freiem Zustand,

Fig. 4 eine den Fig. 1 und 3 entsprechende Darstellung im Schnitt des zusammengesetzten Schweißrings, der durch Zusammenstecken der beiden Hülsen nach F i g. 1 und 3 entsteht.

F i g. 5 eine der F i g. 4 entsprechende Darstellung im Schnitt einer Verbindung aus zwei Rohrelcmenten unter Verwendung des Schweißrings nach Fig.4, wobei in der oberen Halbansicht der Zustand der Bauteile vor dem Durchfließen des elektrischen Stromes und in der unteren Haibansicht die miteinander verschweißten Bauteile nach Durchfließen des elektrischen Stromes wiedergegeben sind, und in

Fig.6 eine Darstellung, teilweise im Schnitt, der Verbindung gemäß F i g. 5 in kleinerer und realitätsnäherer Darstellung, und zwar hinsichtlich der Größenverhältnisse der jeweiligen Dicken der miteinander verbundenen Rohrelemente, des sie trennenden Ringraumes und der Hülsen des zusammengesetzten Schweißrings.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 4 ist der Schweißring R in einer von den exakten Proportionen abweichenden Weise dargestellt, insbesondere hinsichtlich seiner Dicken, um die Klarheit der Zeichnung zu unterstützen und infolgedessen das Verständnis zu erleichtern.

Der Schweißring R weist eine Innenhülse 1 mit der Achse X-X aus thermoplastischem Kunststoffmaterial auf, z. B. aus Polypropylen oder Polyäthylen (vgl. F 1 g. 1 und 2). Die Innenhülse 1 hat einen Innendurchmesser, der dem Außendurchmesser eines Einsteckendes eines anzuschließenden Rohrelements entspricht.

Die Innenhülse 1 ist durch Spritzgießen mit einer kreisförmigen äußeren Schulter 2 hergestellt, die am Ende nach außen vorsteht. Das andere Ende der Innenhülse I ist vorzugsweise mit einer Abschräguiig J verschen.

An ihrem Umfang ist die Innenhülse I mit zwei Sätzen von wendeiförmigen Ausnehmungen 4a und 4b in Form von Nuten mit gleicher Steigung versehen. Die Ausnehmungen 4a und 4b können bei der Formung mit hergestellt oder durch Nachbearbeitung erzeugt werden.

In der Nähe der äußeren Schulter 2 sind /wei parallele, kehlenförmige Ausnehmungen 5 und 6 längs einer Mantelfläche der Innenhülse 1 ausgehöhlt, die durch die äußere Schulter 2 hindurchgehen und einerseits an der Endkante der äußeren Schulter 2 und andererseits jeweils in einer der Ausnehmungen 4a bzw. 4b münden.

Eine weitere, ebenfalls parallel zur Achse verlaufende kehlenförmige Ausnehmung 7 bildet eine Verbindung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ausnehmungen 4a und 4b in der Nähe des Endes mit der Abschrägung 3 der Innenhülse 1. Eine bifilare elektrische Heizwicklung 8 (vgl. F i g. 2) ist am Boden der Ausnehmungen 4a und 4b aufgewickelt, geht durch die kehlenförmigen Ausnehmungen 5,6 und 7 hindurch und weist zwei freie Enden auf, die in F i g. 2 mit 9a und 96 bezeichnet und in F i g. 5 mit dem Bezugszeichen 9 angedeutet sind. Ausgehend von einem freien Ende 9a und der Ausnehmung 5 folgt die Heizwicklung der wendeiförmigen Bahn der Ausnehmungen 4a, bildet dann eine in die axiale, kehlenförmige Ausnehmung 7 eingesetzte Schleife 10, kreuzt einen halben Schritt einer Wicklung und läuft dann durch die Ausnehmungen 4b hindurch, die sie durch die Ausnehmung 6 als zweites freies Ende 9b verläßt.

Bei der elektrischen Heizwicklung 8 handelt es sich um einen Metalldraht, beispielsweise aus einer Chrom-Nickel-Legierung, vorzugsweise mit einem Durchmesser, der etwas geringer als die Tiefe der Ausnehmungen 4a und 4b und der kehlenförmigen Ausnehmungen 5, 6 und 7 ist, damit sie sich unterhalb der abgeglichenen Stellung der zylindrischen Oberfläche der Innenhülse 1

befindet.

l^:einer ist der Sehweißring R mit einer mantclförmigen Außenhülse 11 versehen (vgl. 1" i g. 3), die mit ihrem Durchmesser und ihrer Länge dem Durchmesser und der Länge der Innenhülse 1 entspricht und deren Dicke ungefähr ebenso groß wie diejenige der Innenhülsc 1 und die gegenüber der Innenhülse 1 vorspringende, äußere Schulter 2 ist. Die Außenhülse 11 hat einen Innendurchmesser, der ebenso groß wie der Außendurchnicsser der innenhülsc 1 ist, und einen Außendurchmcsscr, der ebenso groß wie der Innendurchmesser der Einfassung oder Muffe bei einem anzuschließenden Rohrelement ist. Die Außenhülse 11 ist an ihrem einen linde mit einer Abschrägung 12 mit einer inneren Schulter 13 versehen, die gegenüber dem Hohlraum nach innen vorsteht. Die Außenhülse 11 besteht aus dem gleichen Material wie die Innenhülse 1.

Der Schweißring R (vgl. ['ig.4) wird dadurch hergestellt, daß die Innenhülse 1 ins Innere der Außenhülse 11 hineingesteckt wird Die Innenhülse 1 stößt mit ihrer Abschrägung 3 an dem einen Ende gegen die innere Schulter 13 der Außenhülse U, während ihre äußere Schulter 2 gegen die Außenkante der Außenhülse 11 zur Anlage kommt.

Bei einem derart angeordneten Schweißring R ist die bifilare elektrische Heizwicklung 8 vollständig und perfekt von allen Seiten mit Kunststoffmaterial umgeben und perfekt bezüglich der Achse X-X ausgerichtet und somit in der Lage, die Wärmemenge gleichmäßig in den beiden zentripetalen bzw. zentrifugalen Richtungen zu verteilen, wenn sie unter Spannung gesetzt ist.

Um /wci Rohrclemcnte aus Kunststoffmaterial miteinander zu verbinden, die aus dem gleichen thermoplastischen Material wie die beiden Hülsen 1 und 11 bestehen. /.B. ein Rohrelement 14 mit einem [!insteckende und ein Rohrelement 15 mit einem Miiffcnende. geht man folgendermaßen vor (vgl.

I "ig .5):

In die I'.infassiing oder Muffe des Rohrclcmcnts 15 wird eier Schweißring R koaxial eingesetzt, was einerseits durch die Abschrägung 12 an der Außenhülse

II und andererseits durch die entsprechenden Durchmesser, nämlich den Innendurchmesser der Muffe und den Außendurclimesscr der Außenhülse 11, erleichtert wird Anschließend wird das Linstcckende des anderen anzuschließenden Rohrelcmcnts 14 in den Sitz eingeführt, der durch den Hohlraum der Innenhülse 1 und die innere Schulter 13 gebildet wird und gegen den das umsteckende des Rohrelcments 14 zur Anlage kommt, wie es in der oberen Halbansicht in Fig. 5 dargestellt ist.

Bei einer anderen Ausführungsform kann man selbstverständlich zunächst den Schweißring R auf das Einsteckende des Rohrclcmcnts 14 aufstecken und anschließend das den Schweißring R tragende Einsteckende des Rohrclcmcnts 14 in das Muffenende des Rohrclemcnts 15 einsetzen.

Daraufhin werden die beiden freien Enden 9</ bzw. 9b der bifilaren elektrischen Heizwicklung 8 an eine elektrische Stromquelle mit einigen Volt Spannung angeschlossen. Die Heizwicklung 8 heizt und läßt das sie umgebende Kunststoffmatcrial schmelzen, und zwar auf

to der einen Seite die Innenhülsc ί und das Einsteckende des Rohrelcments 14 sowie auf der anderen Seite die Außenhülse Il und das Muffenende des Rohrelement 15. Die Wände der beiden Hülsen 1 und 11 verschweißen miteinander und mit den Wänden der Rohrelement 14 und 15, wie es in der unteren I falbansicht in F i g. 5 angedeutet ist.

Um Vi)Ii der geringen Wärmeleitfähigkeit des verwendeten thermoplastischen Kunststoffmalcrials und dem Wärmegradienten zu profilieren, der infolgedessen zwischen der Heizwicklung und den benachbarten, zu erweichenden Wänden besteht, erhöht man die Temperatur der Heizwicklung 8 auf den maximal möglichen Wert, so daß es möglich ist, die am nächsten liegenden Wände bis in die Nähe der Wände der miteinander zu verbindenden Rohrelcmente 14 und 15 zu erweichen, ohne das Äußere der beiden Rohrelemente 14 und 15 zu schmelzen.

In Fig. 6 erkennt man die gleiche Schweißverbindung, in der die Dicken der Wände etwa wirklichkeitsnäher als vorher dargestellt sind, wo der Ringraum ebenso groß wie die Dicke der jeweiligen anzuschließenden Rohrelcmente ist. Man erkennt, daß die Wände der beiden Hülsen 1 und 11 des Schweißringes R relativ dünn sind.

Ausführungsbeispiel

Bei einer Heizwicklung 8 aus Chrom-Nickel-Widcrstandsdraht mit einem Durchmesser von 0,85 mm, die einen Längcnwidersiand von 2,2 Ohm/m aufweist und an eine Spannung von einigen Volt angeschlossen ist wird für einen Zeitraum von 60 Sekunden eine Leistung von ungefähr 12 bis 15 Watt pro Gramm Schweißring R abgegeben.

Wenn das Kunststoffmalcrial Polypropylen ist, das ah 175' C schmilzt, kann man die elektrische Heizwicklung 8 bis auf 200" C aufweisen.

Wenn das Kunststoffmatcrial Polyäthylen ist, das unterhalb von 150''C schmilzt, müssen die beiden Hülser 1 und 11 des Schweißringes R und die beider

so miteinander zu verbindenden Rohrclementc 14 und 15 wesentlich dicker sein als bei der Verwendung vor Polypropylen, wie es in F i g. 6 dargestellt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schweißring zur Verbindung von Kunststoffrohren, mit einer verlorenen Heizwicklung, die zw;schen zwei konzentrischen Hülsen aus thermoplastischem Kunststoff in wendeiförmigen Ausnehmungen der Innenhülse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhülse (11) des Schweißringes (R) einen glatten, zylindrischen Einsteckhohlraum mit einem Innendurchmesser aufweist, der ebenso groß wie der Außendurchmesser der Innenhülse (1) ist

2. Schweißring nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die den Schweißring (R) bildenden Hülsen (1,11) eine nach außen vorstehende Schulter (2) bzw. eine nach innen vorsteherde Schulter (13) als Anschläge der Hülsen (1, II) in ihrem zusammengesteckten Zustand aufweisen, wobei die innere Schulter (13) der Außenhülse (11) außerdem als Anschlag zwischen zwei miteinander zu verbindenden Rohrelementen (14,15)dient.

3. Schweißring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhülse (1) zwei Serien von wendeiförmigen Ausnehmungen (4,·/, 4b) mit gleicher Steigung sowie parallel zur Mantelfläche verlaufende, kehlenförmige Ausnehmungen (5, 6, 7) aufweist, in denen eine unterhalb der Oberkante der Ausnehmungen (4a, 46.5,6,7) abschließende, bifilare elektrische Heizwicklung (8) angeordnet ist, die eine kontinuierliche Heizwicklung (9a, 8, 10, 8, 9b) mit zwei außerhalb der äußeren Schulter (2) der Innenhülse (1) und des Schweißringes ^vorstehenden freien Enden (9) bildet.