DE2854618A1 - Schweissverfahren und anordnung zu seiner durchfuehrung - Google Patents

Schweissverfahren und anordnung zu seiner durchfuehrung

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DE2854618A1
DE2854618A1 DE19782854618 DE2854618A DE2854618A1 DE 2854618 A1 DE2854618 A1 DE 2854618A1 DE 19782854618 DE19782854618 DE 19782854618 DE 2854618 A DE2854618 A DE 2854618A DE 2854618 A1 DE2854618 A1 DE 2854618A1
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    • B29C66/8182—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the cooling constructional aspects, or by the thermal or electrical insulating or conducting constructional aspects of the welding jaws or of the clamps ; comprising means for compensating for the thermal expansion of the welding jaws or of the clamps characterised by the thermal insulating constructional aspects
    • B29C66/81821—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the cooling constructional aspects, or by the thermal or electrical insulating or conducting constructional aspects of the welding jaws or of the clamps ; comprising means for compensating for the thermal expansion of the welding jaws or of the clamps characterised by the thermal insulating constructional aspects of the welding jaws
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Description

Beschreibu. η g s ei jn. JL e i t u η g
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden zweier Rohre aus thermoplastischem Material miteinander mittels Schmelzschweißen; das eine der beiden Rohre soll dabei mit seinem einen Ende so im anderen Rohr angeordnet sein, daß beide Rohre unter Bildung eines Ringspaltes achsgleich ineinanderstecken; in dem Ringspalt ist eine Schweißhülse aus schmelzbarem thermoplastischen Material angeordnet, die ein Heizelement aufnimmt, mit dem die Hülse zum Schmelzen gebracht wird, um mit den mit ihr in Berührung stehenden Teilen der Oberflächen der Rohre verschweißt zu werden; die Kräfte, die notwendig sind, um die beiden Rohre und die Schweißhülse im Schweißbereich aneinanderzupressen, werden mit einem Plastikelement aufgebracht, dessen Materialbeschaffenheit sich von einem Ausgangszustand, in dem es bei Hitze formstabil ist, in einen Zustand verändert, in dem es bei Hitze forminstabil ist.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens.
Es ist bekannt, ein rohrförmiges Element, beispielsweise eine Verbindungshülse zu verwenden, das bzw. die einen
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erweiterten Abschnitt hat, um das Ende eines Rohres aufzunehmen, das, ähnlich dem Verbindungselement, aus einem schmelzbaren thermoplastischen Material besteht, wobei das Verbindungselement zum erweiterten Teil während des Erhitzens gedehnt wird und dann im erweiterten Zustand zum Abkühlen gebracht wird. Auf diese Weise wird ein sogenannter Erinnerungseffekt des plastischen Materials erhalten, was bedeutet, daß ein aus diesem Material bestehendes und behandeltes Bauteil beim erneuten Erhitzen in seinen Ausgangszustand, d.h. nicht expandierten Zustand, zurückkehrt und im vorgegebenen Zusammenhang die geschmolzene Schweißhülse so gegen das in ihr liegende Rohrelement preßt, daß eine in ausreichendem Maße Kräfte aufnehmende und flüssigkeitsdichts Schweißnaht entsteht.
Die Anwendung dieser Schweißtechnik ist jedoch auf das Schweißen von Rohren kleiner Abmessungen beschränkt, weil die dabei verwendete Schweißhülss und das Heizelement in ausreichendem Maße Wärme übertragen müssen, um die Schweißhülse im benötigten Maße schrumpfen und schmelzen zu lassen. Diese Beschränkung ist durch die relativ große Wärmemenge bedingt, die auf die relativ kleine Hülse übertragen werden muß, was wiederum bedeutet, daß Wärme während langer Zeit zugeführt werden muß. Versuche zur Übertragung großer Wärmemengen je Zeiteinheit zur Verkürzung der Zeitdauer der
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übertragung von Wärme führten zum Verbrennen des Plastikmaterials und zum Verkohlen der Materialteile, die das Schrumpfen der Verbindung bewirken sollen. Ein weiterar Nachteil ist, daß die erzielte Schweißung völlig starr wird und Bewegungen zwischen den beiden miteinander verschweißten Rohren zu Brüchen führen, wodurch wiederum die Schweißung ihre usprüngliche Dichtheit verliert.
Das bekannte Verfahren kann nicht für Leitungen mit großen Durchmessern verwendet werden, beispielsweise bei Leitungen von ferngesteuerten Eeizsystemen mit Durchmessern von 800 mm.
Wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine Anordnung aufzuzeigen, die die geschilderten Probleme vollständig überwinden.
Diesa Hauptaufgabe der Erfindung wird durch das Verfahren und die Anordnung gemäß den in der Beschreibung des Ausführungsbeispieles erläuterten Patentansprüchen gelöst.
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_ 7 F i g u r e η b e s c h r e i b u η g
Zum besseren Verständnis der Erfindung und zur Erläuterung von Einzelheiten der Erfindung wird nachfolgend ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch zwei Rohre an Enden, die einander zugeordnet und erfindungsgemäß miteinander verschweißt sind,
Fig. 2 eine vereinfachte Ansicht von Teilen einer erfindungsgemäßen Anordnung, die der Erzeugung des notwendigen Anpreßdruckes dienen und
Fig. 3 das Teil der Teile von Fig. 2, das sich nach erneuter Wärmezufuhr frei in seinen ursprünglichen Ausgangszustand zurückverformt hat.
Fig. 1 zeigt das eine Ende eines zylindrischen Rohres 1 aus einem schweißbaren Thermoplasten, beispielsweise nicht kreuzgeknüpftem Polyäthylen. Das Rohr soll an dem gezeigten Ende eine Hülse aufweisen, die mit einem Rohr oder einer Leitung 2 aus ein*m schweißbaren Thermoplasten verschweißt
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werden soll. Der Durchmesser des Rohres 1 ist größer als der Durchmesser des Rohres 2. Zwischen den einander zugeordneten Enden der Rohre 1 und 2 liegt auf diese Weise ein Ringspalt 3 vor. In diesen Ringspalt 3 ist eine Schweißhülse 4 eingelegt. Bei der Lösung gemäß Fig. 1 ist die Hülse 4 von einen zu einem υ geformten Materialstreifen aus einen "-later ial gebildet, das durch Wärmszufuhr zum Schmalzen gebracht warden kann, beispielsweise sin nicht kreuzweise verknüpftes Polyethylen ist. Der ursprünglich flache Streifen ist zweimal gefaltet, um zwei Schenkel 5.6 einer ringförmigen Rinne zu bilden, deren von den Schenkeln 5,6 umgrenzter Raum mit 7 bezeichnet ist. Einer der Rinnenschsnkel der Hülse 4, der Rinnenschenkel 5, liegt an der Innenseite 8 das Rohres 1 an, während der andere Rinnanschsnkel 6 an der Außensaite des Rohres 2 anliegt. Die nittlsre Länge der Schweißhülse 4 entspricht der vollen mittleren Längs des Ringspaltes 3.
Durch Wärmezufuhr werden die beiden Rinnenschenkel 5,6 sowie zumindest die mit den Rinnenschenkeln in Berührung stehenden Flächen der Rohre 1,2 zum Schmelzen gebracht und so miteinander verbunden. Auf diese ^Jeise sind die beiden Rohre 1,2 über den Boden 9 der Rinne miteinander verschweißt, der so den Ringspalt 3 abdichtet. Die Hülse 4 ist aufgrund ihrer Form und ihrer Materialbeschaffenheit so elastisch, daß gewünschte Relativbewegungen zwischen den Rohren 1,2 in
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radialer und/oder axialer Richtung von dem als Wand wirksnden Rinnsnboden 9 aufgenommen werden.
In dsm Raum 7 ist sine Vorrichtung angeordnet, die Druck und Wärme erzeugt und zumindest die mit den Rohren 1,2 in Verbindung stehenden Teile dar Hülse .mit dar Wärme und dsrii Druck versieht, die zum Verschweißen der Hülse mit den Rohren unter Druck nötig sind. 3ai der dargestellten Lösung enthält diese Vorrichtung einen geschlossenen Ring 10 aus einem Rohr mit einem ursprünglich im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt (Fig. 3). Dieser Ring aus einem kreuzvarknüpftan odar nicht kreuzverknüpftan Plastikmaterial, beispielsweise Polyäthylen, ist durch an sich bekannte TiIittel so verformt, daß sein Querschnitt gemäß Fig. 1 etwa elliptisch ist. Die Verformung das Ringes' 10 kann in der Weise erfolgen, daß er bei Wärmezufuhr aus ursprünglich kreisförmigem Querschnitt in den verformten Querschnitt verformt wird und dann bei anhaltendem Deformationsdruck zum Abkühlen gebracht wird. Wird der auf diese Weise verformte Ring nun arnsut erwärmt, so hat er aufgrund seines sogenannten Erinnerungseffektas das Bestreben, in seine ursprüngliche Kreisringform zurückzukehren.
Bei der dargestellten Lösung ist der Ring 10 aus seiner im Querschnitt ursprünglichen Kreisform heraus so weit zur
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Ellipse abgeplattet, daß er zusammen mit der Schweißhülse zügig in den Ringraum 3 zwischen den Rohren 1 ,2 eingeführt warden kann. Um die Schenkel 5,6 "ler Schweißhülse mit den Wänden der Rohre 1,2 verschweißen zu können, liegen die Schenkel 5,5 an dan Rohren 1,2 an und die notwendigs Schvreiß temperatur wird dadurch erzeugt, daß auf den Ring eine Heizwicklung 11 aufgebracht ist, die mit ihren Anschlußklemmen 12,13 (Fig. 2) mit den Anschlußklemmen einer Stromquells verbindbar ist. Die Wicklung 11 sollte so lose um den Ring herumgeführt sein, daß dieser seinen Querschnitt zu verändern mag, ohne daß die Wicklung reißt.
Der Ring 10 liegt relativ gut gegen unerwünschte Wärmeabstrahlung geschützt im Raum 7 und hat eine relativ geringe Masse, so daß das Schmelzen der zum Schmelzen bestimmten Teile der Schmelzhülss 4 durch das Aufheizen des Ringes zum Dehnen in Richtung auf seine ursprüngliche Kontur rasch und mit relativ geringem Energieverbrauch erfolgt. Sobald der Ring 10 beginnt, seine ursprüngliche Kontur wieder anzunehmen, werden die Schenkel 5 und 6 dar Schweißhülse 4 gegen die Rohre 1,2 angepreßt, um eine feste und dichte Verschweißung zu ergeben, die Relativbewegungen zwischen dan miteinander verschweißten Rohren aufzunehmen vermag.
Das den notwendigen Anpreßdruck erzeugende Mittel muß nicht zwingend ein aus einem Rohr gebogener Ring sein. Es kann
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vieiraehr beispielsweise eine massive Stange rait beispielsweise im temperaturstabilen Ausgangszustand quadratischem Querschnitt sein, worauf diese Stange in ihrem nicht teiaperaturstabilen Zustand abgeflacht wird.
Die Temperatur kann dar Schweißhülse zu deren Schmelzen sowie der den Anpreßdruck erzeugenden Vorrichtung auch induktiv zugeführt v/srden, wobei dann, beispielsweise, sine Metallfolie zwischen der den Anpraßdruck erzeugenden Vorrichtung und dar Schweißliülss angeordnet ist. Die Schweißhülse kann auch als Schlauch ausgebildet sein, der die den Anpreßdruck erzeugende Vorrichtung umgibt. Dieser Schlauch kann unmittelbar auf der d=n Anpreßdruck erzeugenden Vorrichtung angeordnet sein, indem er diese als Schicht mit einer ausreichenden Schichtdicke umgibt.
>7ird das kreuzverknüpfte Plastikmaterial im Schweißbereich zwischen der Seihweißhülse oder dergleichen und dem Rohr 1 sowie zwischen der Schweißhülse oder dergleichen und dem Rohr 2 angeordnet, so kann das Schweißrohr beispielsweise mit einem Superoxid imprägniert sein, das die benötigte Brückenbildung bewirkt, wenn das Material der Schweißhülse oder dergleichen zum Schmelzen gebracht wird.
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ι ΛΧ ■
Leerseite

Claims (7)

  1. F 88 P 100
  2. Anme!der: Eirger Flink, Porsvägen 4 B S-752 46 Uppsala, Schweden
  3. Titel: SehweiSverfahrsn und anordnung zu seiner
  4. Durchführung
  5. Patentansprüche
  6. '1.) Verfahren zum Verbinden zweier Rohre aus thermoplastischem 'iaterial miteinander mittels Schmelzschweißen, wobei das eine Ende das einen P.ohres achsgleich innerhalb das anderen Rohres angeordnet ist und zwischen äz.n beiden Rohren sin Ringspalt zur Aufnahme einer Schweißhülse aus schmelzbarem thermoplastischem !Material besteht, wobei weiter in dem Ringspalt ein Heizelement zum Aufheizen dar Schweißhülse auf die Temperatur angeordnet ist, bei der die Schweißhülse eine Schweißverbindung mit den ihr zugeordneten Flächen beider Rohre eingeht und wobei schließlich die beiden Rohre und dia Schweißhülse im Schweißbereich mit einer Kraft aneinander cr.apreßt werden, dis durch ?in Plastikalemsnt aufgebracht wird, dessen Materialzustand ursprünglich unter dem Einfluß von WH.rme formstabil ist und dann in einen Zustand, der Forminstabilität bei Wärme übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißhülse (4)
  7. 7.12.18 - 2 -
    909825/0915
    — 9 —
    einen Bereich (7) umschließt, in asm ein Ring (1O) als Plastikelement angeordnet ist, der bei Wärmezufuhr sich ausdehnt uncl auf d-:ss-?.n Außenseite das nh (11) angeordnet ist.
    2. \nordnunr; zur Our abführung ,v.-s Verfahrens nach Anspruch 1 , dadurch g^k'-nnzsiclmst, daß dsr Ring (10) , auf dfss-t.il AußT.nseit- o.as Heizelement (11) angeordnet ist, in seinem fominstabilen Zustand zusannsngepreßt wird.
    3. Anordnung nach Anspruch 27 dadurch gskannzsichnst, daß dia SchwsiShnlss (4) cin in den Ringsnalt (3) li.?gc.nd=r g=faltit";r Streifen mit rj-förmigam Ousrschnitt ist, dessin .Schsnk^l (5,6) den d-sn Ring (10) aufnehn-3ndsn Eereich (7) umschließen und an der Außenseite des sinsn Rohres (2) bzw. dsr Innenseite aes anderen. Rohres (1) anliegan.
    4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekannzsichnet, daß die Schwsißhülss (4) ein Schlauch ist, in dessen InnersH das Eaizelement (11) und der Ring (10) angeordnet sind.
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    7.12.73 - 3 -
    909825/091S
    5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (10) ein *R.ohr mit geschlossenem Kr^isringquerschnitt ist.
    6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (10) massiv ist.
    7. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (11) als Heizdraht um den Ring (10) gewickelt istr der an Anschlussklemmen (12,13) an eine Stromquelle anschlieSbar ist.
    G. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement eine ,"Metallfolie ist, der Energie, induktiv zugeführt wird.
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    7.12.73 - 4 -
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DE2854618A 1977-12-19 1978-12-18 Verfahren und Anordnung zum Verschweißen von Kunststoffbauteilen Expired DE2854618C2 (de)

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