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Vorrichtung zum Aufheizen des Endes eines Kunststoffrohres,
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insbesondere aus vernetztem Polyaethylen Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zum Aufheizen des Endes eines Kunststoffrohres, insbesondere aus vernetztem
Polyaethylen, die aus einem mittels eines Heizelementes aufheizbaren Heizkopfes
besteht, an dem ein Heizdorn und eine Heizmuffe so angebracht sind, daß sie eine
hülsenförmige Aufnahme für das Ende des Kunststoffrohres bilden.
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Die vorstehende Vorrichtung dient in erster Linie zum Verbinden von
Kunststoffrohren mit Kunststoff-Fittings. Um die Kunststoff-Fittings mit den Kunststoffrohren
verbinden zu können, müssen die Enden der Kunststoffrohre soweit aufgeheizt werden,
bis sie elastisch genug sind, um auf die Verbindungsstuzen der Kunststoff-Fittings
aufgeschoben werden zu können.
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Um unterschiedlich große Kunststoffrohre auch mit verschiedenen Wandstärken
aufheizen zu können, muß für das Heizelement im Heizkopf eine ausreichende Heizleistung
zur Verfügung stehen. Daher besteht die Gefahr, daß bei dem Aufheizvorgang die Kristallitschmelztemperatur
des Kunststoffes weit überschritten wird. Dies wirkt sich in einer Verschlechterung
der Festigkeit und anderer Eigenschaften des aufgeheizten Endes des Kunststoffrohres
aus und verschlechtert so die thermoplastisch hergestellte Verbindung zwischen dem
Kunststoff-Fitting und dem Ende des Kunststoffrohres.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten
Art so zu verbessern, daß auf einfache Art eine Aufheizung des Endes des Kunststoffrohres
über diese kritische Temperatur hinaus vermieden werden kann, wobei dies unabhängig
von der Heizleistung des Heizelementes erfolgen kann und dieses daher mit ausreichender
Heizleistung ausgelegt werden kann.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Heizdorn
und die Heizmuffe einen aus fluchtenden Bohrungen gebildeten, durchgehenden, vorzugsweise
diametral gerichteten Lichtkanal aufweisen, daß außerhalb der Heizmuffe die Enden
des Lichtkanals mit einem Lichtsender und einem Lichtempfänger abgeschlossen sind
und daß beim Erreichen der Kristallitschmelztemperatur in dem in die Aufnahme eingeführten
Ende des Kunststoffrohres und dem damit verbundenen Übergang des Kunststoffes von
dem transluzenten in den transparenten Zustand über das auftretende Ausgangssignal
des Lichtempfängers ein optisches undioder akustisches Anzeigesignal ableitbar ist.
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Die Einbeziehung des Endes des kunststoffrohres in eine durch den
Heizdorn und die Heizmuffe führende Lichtschranke und die Ausnützung der Zustandsänderung
des Kunststoffes im Bereich der Kristallitschmelztemperatur, die sich in unterschiedlicher
Lichtleitfähigkeit auswirkt, schaffen eine einfache Möglichkeit, das Erreichen der
Kristall itschmelztemperatur optisch und/oder elektrisch anzuzeigen.
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Beim Auftreten des Anzeigesignals braucht dann nur das Ende des Kunststoffrohres
aus der von Heizdorn und Heizmuffe gebildeten Aufnahme herausgezogen werden. Da
diese Zustandsänderung des Kunststoffes innerhalb eines hinreichend genau definierten
und kleinen Temperaturbereiches auftritt, wird damit ein eindeutiges Anzeigekriterium
erhalten. Dabei läßt sich die Ansprechschwelle der Lichtschranke exakt auf die schwache
Ausleuchtung des lichtempfindlichen Elementes im Lichtempfänger einstellen.
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Nach einer einfachen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß im Lichtsender
eine Glimmlampe, eine Glühlampe oder dgl. und im Lichtempfänger eine Photozelle,
eine Photodiode, ein Phototransistor oder dgl. eingesetzt sind.
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Um die Enden von verschieden großen Kunststoffrohren aufheizen zu
können, sieht eine weitere Ausgestaltung vor, daß der Heizdorn und die Heizmuffe
lösbar an dem Heizkopf angebracht sind, wobei der Heizdorn mittels eines Außenbundes
an einem Innenbund der Heizmuffe anliegt und der Heizdorn stirnseitig mit dem Heizkopf
verschraubt ist. An dem Heizkopf lassen sich dann schnell und einfach auf verschiedene
Kunststoffrohre abgestimmte Heizdorne und Heizmuffen anbringen. Dabei sind die Lichtkanäle
in den Heizdornen und Heizmuffen so angeordnet, daß sie zum Heizkopf stets dieselbe
Stellung einnehmen.
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Um die Vorrichtung leicht bedienen zu können, ist die weitere Ausgestaltung
so vorgenommen, daß der Heizkopf über einen Asbestring, einen Montagering und einen
Teflonring mit einem Gehäuse verbunden ist, an dem ein Handgriff angebracht ist.
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Der Asbestring bringt dabei eine Wärmeisolierung zu dem beheizbaren
Heizkopf und das Gehäuse mit dem Handgriff kann die erforderlichen Bauelemente für
die Versorgung der Glimmlampe, für die Stabilisierung der Heiztemperatur des Heizelementes
und für die Auswertung des Ausgangssignals der Photozelle, der Photodiode, des Phototransistors
oder dgl. aufnehmen.
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Für die Unterbringung und Verdrahtung der Bauteile ist dabei nach
einer Ausgestaltung vorgesehen, daß die der Photozelle, der Photodiode, dem Phototransistor
oder dgl. des Lichtempfängers nachgeschålteten elektrischen Bauteile in dem Gehäuse
untergebracht sind, daß der Heizkopf einen Kabelkanal aufweist, in dem das Anschlußkabel
für
die Glimmlampe vom Gehäuse zu einem mit dem Heizkopf verbindbaren
Abschlußteil geführt ist, daß das Abschlußteil mit einem weiterführenden Kanal versehen
ist, in dem die Glimmlampe angeordnet ist, daß der weiterführende Kanal des Abschlußteiles
mit einer Querbohrung versehen ist, der die Bohrung des Lichtkanals in der Heizmuffe
bis zur Glimmlampe verlängert und daß ein Netzanschlußkabel durch den Handgriff
in das mit einem Netzschalter versehene Gehäuse eingeführt ist.
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Um die Photozelle, die Photodiode, den Phototransistor oder dgl. in
größerem Abstand von der Heizmuffe anordnen zu können, sieht eine Weiterbildung
vor, daß die der Glimmlampe, der Glühlampe oder dgl.
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abgekehrte Bohrung in der Heizmuffe mit einem in einem Schutzrohr
untergebrachten, lichtleitenden Stab abgeschlossen ist der außerhalb der Heizmuffe
eine Verbindung zu der Photozelle, der Photodiode, dem Phototransistor oder dgl.
des Lichtempfängers herstellt.
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Die Weiterführung des Lichtkanals zur Photozelle, zur Photodiode,
zum Phototransistor oder dgl. kann dabei so erfolgen, daß das der Heizmuffe abgekehrte
Ende des lichtleitenden Stabes in'eine Teflonbuchse eingesteckt ist, die innerhalb
des Asbestringes, des Montageringes und des Teflonringes einen Lichtkanal zu der
im Bereich des Gehäuses angeordneten Photozelle, Photodiode, Phototransistor oder
dgl. bildet.
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Damit der so zusammengesetzte Lichtkanal außerhalb der Heizmuffe stets
eine definierte Stellung zu dem Lichtkanal von Heizdorn und Heizmuffe beibehält,
ist vorgesehen, daß der lichtleitende Stab und das Schutzrohr in Bohrungen von Ansätzen
des Heizkopfes festgelegt sind, wobei die Bohrungen koaxial zu den den Lichtkanal
bildenden Bohrungen von Heizdorn und Heizmuffe ausgerichtet sind.
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Zur Stabilisierung der Heizleistung des Heizelementes ist nach einer
Weiterbildung vorgesehen, daß das Heizelement in einer Aufnahme des Heizkopfes festgelegt
ist, welche mit dem von dem Asbestring, dem Montagering und dem Teflonring umschlossenen
Raum in Verbindung steht und daß ein Temperatur-Meßfühler die Temperatur in diesem
Raum erfaßt und die Stromversorgung für das Heizelement beim Erreichen einer vorgegebenen
Temperatur unterbricht.
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Da das Ausgangssign al der Photozelle, der Photodiode, des Phototransistors
oder dgl. klein und leistungsschwach ist, wird nach einer Ausgestaltung die Ableitung
des optischen und/oder akustischen Anzeigesignals dadurch erreicht, daß das Ausgangssignal
der Photozelle, der Photodiode, des Phototransistors oder dgl. einem Verstärker
zuführbar ist, dessen Ausgangssignal ein optisches und/oder elektrisches Anzeigegerät
steuert.
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Damit nur bei dem dem schwachen Lichtstrahl zugeordneten Schwellwertsignal
des Lichtempfängers ein Anzeigesignal erzeugt wird, ist nach einer weiteren Ausgestaltung
vorgesehen, daß bei minimalem (unterbrochener Lichtstrahl) und maximalem (voller
Lichtstrahl) Ausgangssignal der Photozelle, der Photodiode, des Phototransistors
oder dgl.
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das optische und/oder akustische Anzeigegerät abgeschaltet ist und
daß nur bei dem beim Erreichen der Kristallitschmelztemperatur im Kunststoffrohrabschnitt
auftretenden Schwellwertsignal (schwacher Lichtstrahl) der Photozelle, der Photodiode,
des Phototransistors oder dgl. das optische und/oder akustische Anzeigegerät eingeschaltet
ist. Tritt beim Erreichen der Kristallitschmelztemperatur das Anzeigesignal auf,
dann erlöscht es automatisch, wenn das Ende des Kunststoffrohres aus der Aufnahme
zwischen dem Heizdorn und der Heizmuffe herausgezogen wird.
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Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung im Schnitt dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Die Zeichnung läßt den Heizkopf 16 erkennen, der in einer Aufnahme
das als Heizpatrone ausgebildete Heizelement 22 aufnimmt. An der Vorderseite des
Heizkopfes 16 sind die beiden Ansätze 37 und 40 angeformt. Über dem Ansatz 37 werden
der Heizdorn 10 und die Heizmuffe 11 lösbar an dem Heizkopf 16 angebracht. Dabei
trägt der Heizdorn 10 einen Außenbund 21, der einen Innenbund 23 der Heizmuffe 11
hintergreift. Auf diese Weise ist es möglich, mit einer einzigen Befestigungsschraube
15, die in eine stirnseitige Gewindebohrung des Heizdornes 10 eingeschraubt wird,
sowohl den Heizdorn 10, als auch die Heizmuffe 11 an dem Heizkopf 16 anzubringen.
Zwischen dem Heizdorn 10 und der Heizmuffe 11 wird eine hülsenförmige Aufnahme 36
gebildet, in den das aufzuheizende Ende des Kunststoffrohres eingeschoben wird.
Der Heizdorn 10 und die Heizmuffe 11 weisen fluchtende Bohrungen 12, 13 und 14 auf,
welche einen Lichtkanal bilden, der vorzugsweise diametral ausgerichtet ist. Am
oberen Ende des Heizkopfes 16 ist ein Abschlußteil 17 befestigt, wie die Schraube
18 erkennen läßt. In dem Abschlußteil 17 ist eine Glimmlampe 20, eine Glühlampe
oder dgl. als Lichtsender angeordnet, die über. die Querbohrung 41 mit derBohrung
13 der Heizmuffe 11 in lichtleitender Verbindung steht. Der Kanal 19 des Abschlußteiles
17 steht mit einem Kabelkanal 24 des Heizkopfes 16 in Verbindung, in dem das Anschlußkabel
zur Glimmlampe 20 hochgeführt werden kann.
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Die Bohrung 14 der Heizmuffe 11 ist außerhalb der Heizmuffe 11 mit
einem lichtleitenden Stab 26, z.B. aus Glas, abgeschlossen, der in dem Schutzrohr
27 lichtgeschützt untergebracht ist. Das Schutzrohr 27 und der Stab 26 sind in den
Bohrungen 28 und 38 der Ansätze 37 und 40 des Heizkopfes 16 so festgelegt, daß der
Stab 26 den Lichtkanal von
Heizdorn 10 und Heizmuffe 11 verlängern.
Das untere Ende des Stabes 16 steckt in einer Teflonmuffe 32, die den Lichtkanal
bis zur Photozelle 33 oder einem anderen lichtempfindlichen Element weiterführt,
das in größerem Abstand vom Heizkopf 16 angeordnet sein muß, um nicht unnötig hoch
erwärmt zu werden.
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Der Heizkopf 16 steht über einen Asbestring 29, einen Montagering
30 und einen Teflonring 31 mit einem Gehäuse 39 in Verbindung. In diesem Gehäuse
39 können alle elektrischen Bauteile, welche für die Stabilisierung der Heiztemperatur
des Heizelementes 22, für die Auswertung des Ausgangssignals der Photozelle 33 und
für die Ableitung des optischen und/oder akustischen Anzeigesignals erforderlich
sind, untergebracht werden. Das Gehäuse 39 geht in einen Handgriff 34 über, der
die Handhabung der Vorrichtung erleichtert. Dabei wird durch den Handgriff 34 hindurch
ein Netzanschlußkabel in das Gehäuse 39 eingeführt, in dem auch der Netzschalter
35 festgelegt ist. Die Photozelle 33 steht mit den Auswerteeinrichtungen im Gehäuse
39 in Verbindung und das Anschlußkabel für die Glimmlampe 20 wird vom Gehäuse 39
aus durch den von dem Teflonring 31, dem Montagering 30 und dem Asbestring 29 umschlossenen
Raum in den Kabelkanal 24 des Heizkopfes 16 eingeführt und in dem weiterführenden
Kanal 19 des Abschlußteiles 17 zur Glimmlampe 20 geführt.
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Das Heizelement 22 ragt teilweise in den vom Asbestring 29 umschlossenen
Raum, in dem ein Temperatur-Meßfühler 25 untergebracht ist.
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Dieser Temperatur-Meßfühler 25 kann eine Regelschaltung steuern, die
das Heizelement 22 in bekannter Weise auf eine Temperatur von z.B.
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2000 C regelt. Die erforderlichen elektrischen Bauteile der Regelschaltung
kann das Gehäuse 39 aufnehmen.
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Bei eingeschalteter Vorrichtung wird der Heizkopf 16 und damit die
daran angebrachte Heizmuffe 11 und der daran angebrachte Heizdorn 10 auf etwa 200°
C aufgeheizt. Die Glimmlampe 20 leuchtet auf und an der Photozelle 33 tritt das
maximale Ausgangssignal auf, da sie dem vollen Lichtstrahl ausgesetzt ist. Die Auswerteschaltung
ist nun so abgestimmt, daß sie bei diesem maximalen Ausgangssignal der Photozelle
33 die Anzeigegeräte abschaltet. Wird nun das Ende des Kunststoffrohres in die Aufnahme
36 eingeschoben, dann wird der Lichtstrahl unterbrochen. Das Ausgangssignal an der
Photozelle 33 erreicht einen minimalen Wert, bei dem die Anzeigegeräte abgeschaltet
bleiben.
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Nach einer kurzen Aufheizzeit von etwa 30 Sekunden erreicht das Ende
des Kunststoffrohres die sogenannte Kristallitschmelztemperatur und der Kunststoff
geht vom transluzenten (milchig-weißen) in den transparenten Zustand über. Dieser
Farbumschlag erfolgt innerhalb hinreichend genau definierter Temperaturgrenzen und
wird als Anzeigekriterium für das Erreichen dieser Kristallitschmelztemperatur ausgenützt.
Diese Kristallitschmelztemperatur liegt bei vernetztem Polyaethylen bei etwa 1250
C und unter demWert, bei dem bleibende Eigenschaftsverschlechterungen des Kunststoffrohres
auftreten. Dabei gelangt ein schwacher Lichtstrahl durch das Kunststoffrohr hindurch
zur Photozelle 33, die ein zugeordnetes Ausgangssignal erzeugt. Dieser als Schwellwert
für die Auswerteschaltung vorgegebene Wert des Ausgangssignals der Photozelle 33
wird zur Ableitung eines optischen und/oder akustischen Anzeigesignals ausgenützt
werden.
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Tritt dieses Schwellwert-Anzeigesignal auf, dann wird das Kunststoffrohr
aus der Aufnahme 36 herausgezogen. Auf die Photozelle 33 trifft wieder der volle
Lichtstrahl der Glimmlampe 20 und das maximale Ausgangssignal der Photozelle 33
schaltet die Anzeigegeräte wieder
automatisch ab. Der Schwellwert
der Auswerteschaltung braucht nur einmal auf dz Ausgangssignal der Photozelle 33
einjustiert zu werden, um sicherzustellen, daß die Anzeigegeräte nur beim Erreichen
der Kristallitschmelztemperatur im aufgeheizten Ende des Kunststoffrohres eingeschaltet
werden.
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