DE3604972A1 - Muffenverbindung fuer waermeisolierte leitungsrohre - Google Patents

Muffenverbindung fuer waermeisolierte leitungsrohre

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Description

Die Erfindung betrifft eine Muffenverbindung für wärmeisolierte Leitungsrohre, die aus einem mediumführenden Innenrohr, eine das Innenrohr umgebende Wärmeisolationsschicht aus aufgeschäumtem Kunststoff und einem Außenrohr aus thermoplastischem Kunststoff bestehen, wobei die von Schaumstoff freien Enden der Innenrohre zweier miteinander zu verbindender Rohrschüsse miteinander verschweißt sind, die Verbindungsstelle durch eine auf den Außenrohrenden aufliegende Muffe aus thermoplastischem Kunststoff abgedeckt sind und der zwischen der Muffe und dem Innenrohr befindliche Ringraum ausgeschäumt ist, wobei die wasserdichte Verbindung zwischen der Muffe und den Außenrohrenden mittels eines elektrischen Widerstandsheizelementes in Bandform hergestellt wird. Eine Muffenverbindung der eingangs erwähnten Art ist in dem DE-GM 82 04 372 beschrieben. Bei dieser Muffenverbindung hat sich als nachteilig herausgestellt, daß durch den für die Verschweißung erforderlichen Druck, welcher beispielsweise mittels einer Spannvorrichtung aufgebracht wird, der Abstand zwischen den einzelnen Heizleitern bzw. zwischen den Heizleiterwindungen verändert wird bzw. das Heizelement in längsaxialer Richtung verschoben wird. Die in dieser Entgegenhaltung beschriebene Lösung, das Heizelement an die Muffe anzutempern, dient dazu, aus dem Heizband und der Muffe ein Bauteil anzugeben, ist aber in keiner Weise geeignet die geschilderten Nachteile zu lösen.
Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, die bekannte Muffenverbindung dahingehend zu verbessern, daß eine solche Verlagerung des Heizelementes bzw. eine Veränderung des Abstandes zwischen den einzelnen Heizdrahtwindungen mit Sicherheit vermieden ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung das Band in die zu verschweißende Oberfläche der Muffe eingelassen ist. Neben den sich aus der Aufgabenstellung direkt ergebenden Vorteilen entsteht durch die Erfindung noch der Vorteil, daß in einfacher Weise aus dem Heizband und der Muffe eine einzige Baueinheit entsteht.
Mit besonderem Vorteil ist im Bereich der zu verschweißenden Oberfläche der Muffe eine der Breite des Bandes entsprechende Nut eingebracht und das Band in diese Nut eingelegt und dort fixiert. Die Tiefe der Nut kann dabei so groß wie die Wanddicke des Heizbandes gewählt werden. Das Fixieren kann durch Verschweißen, Verkleben oder durch Abdecken mit einer Polyethylenfolie geschehen. Alternativ ist es jedoch auch möglich das Band im Bereich der zu verschweißenden Oberfläche der Muffe in die Oberfläche einzudrücken. Dieses kann beispielsweise dadurch geschehen, daß man die entsprechenden Bereiche der Muffe mit Heißluft auf Schmelztemperatur bringt und das Heizband in die erweichte Oberfläche eindrückt. Wird die Nut z. B. durch eine Polyethylenfolie abgedeckt, kann man ein Heizband verwenden, welches aus einem mäanderartig geformten Metalldraht besteht, der durch die Polyethylenfolie vor Oxydation und Verschmutzung geschützt wird. Die Erfindung ist einsetzbar für ein Muffenrohr, welches beispielsweise durch Extrusion hergestellt ist. Sie ist aber gleichermaßen verwend­ bar für ein Muffenrohr, welches aus einem Kunststoffband durch Formen dieses Bandes zu einem Rohr mit überlappenden Bandkanten hergestellt ist. Bei Verwendung einer aus einem Kunststoffband gebildeten Muffe hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß das Widerstandsheizelement in Bandform annähernd in U-Form in das Kunststoffband eingelassen ist, wobei die Schenkel der U-Form zumindest streckenweise unter einem spitzen Winkel zueinander verlaufen dergestalt, daß sich im Bereich der Umhüllung der Mantelrohrenden ein wendelartiger Verlauf des Widerstandsheizelementes ergibt. Verwendet man Drähte als Widerstandsheizelemente ist es von Vorteil, daß der Abstand der Drähte bzw. der Drahtwindungen zueinander fixiert ist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn für die Verschweißung hohe Drücke erforderlich sind, die beim Erweichen des Kunststoffes eine Verände­ rung des Abstandes der Drähte zueinander verursachen können. Dadurch würde die Wärmezufuhr nicht gleichmäßig sein, was zu Fehlern in der Schweißnaht führen könnte. Die Fixierung des Abstandes der Drähte bzw. der Drahtwindungen zueinander kann durch Anker aus einem mechanisch festen Material vorzugsweise Metall vorgenommen werden. Andererseits ist es jedoch auch möglich, daß der Abstand der Drähte bzw. der Drahtwindungen durch Abstandshalter aus einem nicht leitfähigen Kunststoff mit einem wesentlich höheren Schmelzpunkt als Polyethylen fixiert ist. Ein geeigneter Werkstoff ist beispielsweise Polyaramid, welches unter dem Handelsnamen Kevlar auf dem Markt erhältlich ist. Verwendet man als Heizband einen mäanderartig verlegten Widerstandsdraht, können die einzelnen Mäanderwindungen durch mindestens einen mit dem Mäander verwebten Faden aus einem Kunststoff oder einem anderen elektrisch nicht leitenden Werkstoff mit einem hohen Schmelzpunkt fixiert sein. Hier könnte man beispiels­ weise einen Faden aus dem oben erwähnten Polyaramid aber auch Glasfäden verwenden. Die Fäden werden zweckmäßigerweise bei der Herstellung des Mäanders bereits mit eingewebt. Um den Ablauf des Schweißvorganges überprüfen zu können, hat es sich als sinnvoll erwiesen, zumindest einen Thermofühler im Schweißbad zu positionie­ ren. Zwecks genauer Temperaturmessung ist es auch hier erforderlich, daß der Abstand des Thermofühlers zu den einzelnen Heizdrähten während des Schweißprozesses konstant gehalten wird.
Die Erfindung ist anhand der in den Fig. 1 bis 8 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt eine Muffenverbindung für sogenannte Kunststoffmantelrohre, die aus einem metallischen Innenrohr 1 einer Wärmeisolationsschicht 2 auf der Basis von aufgeschäumtem Polyurethan sowie einem Kunststoffmantel 3 auf der Basis von Polyethylen oder Polyvinylchlorid bestehen. Nachdem die Enden der Innenrohre 1 wie bei 4 gezeigt miteinander verschweißt sind, wird um die Verbindungsstelle 4 eine auf den Enden der Mantelrohre 3 aufliegende Muffe 5 gelegt, die durch Widerstandsschweißen mit dem Kunststoffaußenrohr 3 flüssigkeitsdicht verschweißt wird. Durch eine nicht dargestellte Öffnung in der Muffe 5 wird ein aufschäumbares Kunststoffgemisch auf der Basis von Polyurethan in den Ringraum zwischen dem Innenrohr 1 und der Muffe 5 eingefüllt, das diesen Ringraum ausschäumt.
Die Verschweißung der Muffe 5 mit den Enden der Außenrohre 3 geschieht nun erfindungsgemäß mittels Heizbändern 6, die z. B. aus einem mäanderförmig gebogenen Widerstandsdraht bestehen, der allseitig mit Kunststoff ummantelt ist. Um eine gute Verschweißung zu erreichen, bestehen die Außenrohre 3, die Muffe 5 sowie das Kunststoffmaterial des Heizbandes 6 aus dem gleichen Werkstoff vorzugsweise Polyethylen. Zur Erreichung einer guten Verschweißung und damit guten Abdichtung zwischen dem Mantelrohr 3 und der Muffe 5 ist es erforderlich, daß während des Schweißvorganges Druck auf die Schweißnaht ausgeübt wird. Dieser Druck kann dazu führen, daß das Heizband 6 in Längsrichtung des Rohres verschoben wird und beispielsweise aus dem Ringspalt zwischen der Muffe 5 und dem Kunststoffrohr 3 austritt. Um dies zu vermeiden, weist die Muffe 5 umlaufende Nuten 7 auf, in welchen die Heizbänder 6 fixiert sind. Die Heizbänder 6 und die Muffen 5 bilden somit eine Baueinheit, die über die Verbindungsstelle 4 gelegt werden kann, bei der auch bei Aufwendung von Druck eine Wanderung des Heizbandes weitestgehend vermieden ist. Als Muffe 5 kann sowohl ein extrudiertes Rohr als auch ein Band, welches um die Verbindungsstelle 4 herumgelegt wird, verwendet werden. Es ist nicht unbedingt erforderlich für das Heizband 6 einen mäanderartig geformten Widerstandsdraht zu verwenden. Es ist auch möglich mehrere parallel verlaufende Drähte einzusetzen.
Anstatt das Heizband 6 in eine Nut 7 einzulegen besteht auch die Möglichkeit das Heizband 6 in nicht dargestellter Weise in das Kunststoffband der Muffe 5 tief einzutempern, indem man beispielsweise mittels eines Warmluftgebläses die Oberfläche des Kunststoffbandes für die Muffe 5 erwärmt und das Heizband 6 unter Druck in die weichplastische Masse einfügt.
Die Fig. 2 a zeigt eine Draufsicht auf ein Band für eine Muffe 5 bei dem die eingefräste Nut 7 im wesentlichen in Form eines U verläuft, wobei die U-Schenkel 7 a und 7 b unter einem spitzen Winkel zueinander verlaufen. Die Basis 7 c des U-Bogens ist erforderlich, damit auch die in Längsrichtung des Rohres verlaufende Überlappungsnaht der Muffe 5 verschweißt werden kann. Die Spreizung der U-Schenkel 7 a und 7 b ist von Vorteil, weil nach dem Herumlegen des Muffenbandes 5 um die Verbindungsstelle 4 und beim Verschweißen ein Kurzschluß des Heizdrahtes vermieden ist. Nach dem Herumlegen des Bandes 5 ist der Verlauf des in den Schenkeln 7 a und 7 b gelegenen Heizbandes 6 wendelförmig.
Die Fig. 2 b zeigt eine Draufsicht auf ein Band für eine Muffe 5, bei welcher die U-Schenkel 7 a und 7 b leicht geneigt zueinander verlaufen. Diese Ausgestalung ist von Vorteil, wenn man lackisolierte Widerstandsdrähte verwendet, so daß sich im Überlappungsbereich der Enden der U-Schenkel 7 a und 7 b mit der Basis 7 c kein Kurzschluß auftritt.
Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch das Kunststoffband 5 im Bereich der Nut 7, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die Tiefe der Nut 7 der Wanddicke des Kunststoffbandes 6 entspricht, so daß sich ein glatter Abschluß bildet. Das Kunststoffband 6 besteht aus dem mäanderartig geformten Widerstandsdraht 8 der allseitig von Kunststoff umschlossen ist beispielsweise dadurch, daß man den Widerstandsdraht 8 zwischen zwei Polyethylenbändern einschweißt.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist die Tiefe der Nut 7 geringer als die Wanddicke des Heizbandes 6, so daß dieses aus der Oberfläche des Bandes 5 vorspringt. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß durch den beim Schweißen entstehenden bzw. erforderlichen Druck das aus der Oberfläche des Bandes 5 herausragende Kunststoffmaterial des Heizbandes 6 seitwärts abfließt und somit für eine saubere Abdichtung sorgt.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist in das Band 5 eine flache Nut 7 eingefräst, in welche der Widerstandsdraht 8 in Form eines Mäanders als blanker Draht eingelegt ist. Um den Draht 8 vor Verschmutzung und Korrosion zu schützen, ist die Nut 7 mittels eines Polyethylenbandes abgedeckt.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 zeigt das Heizband 6 nach dem Eintempern in das Kunststoffband 5.
Da infolge des Anpreßdruckes beim Schweißen der Abstand der einzelnen Mäanderwindungen u. U. verändert wird und somit die Wärmezufuhr nicht mehr gleichmäßig ist, hat es sich als sinnvoll erwiesen, die einzelnen Mäanderwindungen des Widerstandsdrahtes 8 durch zwei Fäden 10 und 11, die um die einzelnen Mäanderwindungen des Widerstandsdrahtes 8 herumgewebt sind in konstantem Abstand zueinander zu halten. Die Fäden 10 und 11 sollten aus einem höher schmelzenden Werkstoff als der zu verschweißende Werkstoff sein, damit sie ihre Funktion als Abstandshalter auch im Schweißbad aufrecht erhalten können. Als Werkstoffe können beispielsweise vernetztes Polyethylen, Polypropylen vernetzt oder unvernetzt aber auch andere Werkstoffe wie z. B. Glas und dergleichen verwendet werden. Elektrisch leitfähige Werkstoffe scheiden aus verständlichen Gründen aus. Vorteilhaft für die Abstandshalterung ist, wenn die Fäden 10 und 11 zwischen zwei Mäanderwindungen miteinander verdrillt sind.
Damit die Temperatur im Schweißbad gemessen werden kann, ist ein Temperaturfühler 12 vorgesehen. Da auch dieser Temperaturfühler 12 infolge des Druckes beim Schweißen verlagert werden kann und in diesem Falle falsche Temperaturen weitergeben würde, ist der Thermofühler 12 mittels einer Klammer 13, die auf den Mäanderwindungen des Widerstandsdrahtes 8 aufsitzt genau mittig zwischen zwei Mäanderwindungen gehalten.

Claims (10)

1. Muffenverbindung für wärmeisolierte Leitungsrohre, die aus einem mediumführenden Innenrohr, einer das Innenrohr umgebenden Wärmeisolationsschicht aus aufgeschäumtem Kunststoff und einem Außenrohr aus thermoplastischem Kunststoff bestehen, wobei die von Schaumstoff freien Enden der Innenrohre zweier miteinander zu verbindender Rohrschüsse miteinander verschweißt sind, die Verbindungsstelle durch eine auf den Außenrohrenden aufliegende Muffe aus thermoplastischem Kunststoff abgedeckt sind und der zwischen der Muffe und dem Innenrohr befindliche Ringraum ausgeschäumt ist, wobei die wasserdichte Verbindung zwischen der Muffe und den Außenrohrenden mittels eines elektrischen Widerstandsheizelementes in Bandform hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Band in die zu verschweißende Oberfläche der Muffe eingelassen ist.
2. Muffenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der zu verschweißenden Oberfläche der Muffe eine der Breite des Bandes entsprechende Nut eingebracht und das Band in diese Nut eingelegt und dort fixiert ist.
3. Muffenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band im Bereich der zu verschweißenden Oberfläche der Muffe in die Oberfläche eingedrückt ist.
4. Muffenverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut durch eine Polyethylenfolie abgedeckt ist.
5. Muffenverbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 mit einer aus einem Kunststoffband gebildeten Muffe, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsheizelement in Bandform annähernd in U-Form in das Kunststoffband eingelassen ist, wobei die Schenkel der U-Form zumindest streckenweise unter einem spitzen Winkel zueinander verlaufen, dergestalt, daß sich im Bereich der Umhüllung der Mantelrohrenden ein wendelartiger Verlauf des Widerstandsheizelementes ergibt.
6. Muffenverbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 unter Verwendung von Drähten als Widerstandsheizelement, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Drähte bzw. der Drahtwindungen zueinander fixiert ist.
7. Muffenverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte bzw. Drahtwindungen in der Muffe durch Anker aus einem mechanisch festen Material, vorzugsweise Metall, fixiert sind.
8. Muffenverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Drähte bzw. der Drahtwindungen durch Abstandshalter aus einem nicht leitfähigen Kunststoff mit einem wesentlich höheren Schmelzpunkt als Polyethylen fixiert ist.
9. Muffenverbindung nach Anspruch 6 oder 8 bei Verwendung eines mäanderartig verlegten Widerstandsdrahtes, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Mäanderwindungen durch mindestens einen mit dem Mäander verwebten Faden aus einem Kunststoff oder einem anderen elektrisch nicht leitenden Werkstoff mit einem hohen Schmelzpunkt fixiert sind.
10. Muffenverbindungen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Thermofühler im Schweißbad positioniert ist.
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