DE3636891A1 - Verfahren und vorrichtung zum stumpfschweissen von kunststoff-rohrabschnitten oder kunststoff-formstuecken - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum stumpfschweissen von kunststoff-rohrabschnitten oder kunststoff-formstuecken

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Stumpfschweißen von zwei mit ihren Stirnseiten, aufeinander stoßenden Kunststoff- Rohrabschnitten oder Kunststoff-Formstücken, die in axial verstellbaren Spannvorrichtungen gehalten und nach der Erwärmung im Bereich der Stoßstelle mittels elektrischer Heizelemente unter axialem Druck miteinander verbunden werden.
Es sind Verfahren und Vorrichtungen dieser Art bekannt, bei denen die einander zugekehrten Stirnseiten der miteinander zu verbindenden Kunststoff-Rohrabschnitte oder Kunststoff-Formstücke mittels eines plattenförmigen, dazwischen eingeführten Heizelementes gleichzeitig erwärmt werden. Nach der Erwärmung wird das Heizelement ausgeschwenkt und die erwärmten Stirnseiten der Kunststoff-Rohrabschnitte oder Kunststoff-Formstücke unter Druck axial verstellt und zusammengeführt, so daß sie sich miteinander verbinden. Dabei werden die plastisch gewordenen Endbereiche verformt und ineinander geschoben, so daß an der Stoßstelle sowohl nach innen als auch nach außen ein Wulst bildet. Der nach innen gerichtete Wulst verengt dabei im Bereich der Stoßstelle den Querschnitt, was in vielen Fällen unerwünscht oder gar nachteilig ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit denen Kunststoff-Rohrabschnitte oder Kunststoff-Formstücke stumpf miteinander verschweißt werden können, ohne daß sich dabei im Bereich der Stoßstelle ein Innenwulst bildet.
Diese Aufgabe wird beim Verfahren nach der Erfindung dadurch gelöst, daß vor der Erwärmung in die Kunststoff-Rohrabschnitte oder Kunststoff-Formstücke ein Widerlager eingebracht wird, das die Stoßstelle überbrückt und sich satt an die Innenwandungen der Kunststoff-Rohrabschnitte anlegt, und daß im Bereich der Stoßstelle schalenförmige Heizelemente auf die Außenseite der Kunststoff-Rohrabschnitte oder Kunststoff-Formstücke aufgebracht werden, die die an die Stoßstelle anschließenden Endbereiche der Kunststoff-Rohrabschnitte oder Kunststoff- Formstücke von der Außenseite her erwärmen.
Das Widerlager verhindert die Bildung eines Innenwulstes, wenn die Kunststoff-Rohrabschnitte oder Kunststoff-Formstücke unter Druck miteinander verbunden werden. Es hat sich gezeigt, daß die Erwärmung auch von der Außenseite her ausreichend ist, um die Endbereiche so zu erwärmen, daß diese über die gesamte Dicke der miteinander zu verbindenden Kunststoff-Rohrabschnitte oder Kunststoff-Formstücke plastisch sind. Dies ist die Voraussetzung dafür, daß die Verschweißung über die gesamte Dicke erfolgt.
Ist nach einer Ausgestaltung vorgesehen, daß die Kunststoff- Rohrabschnitte oder Kunststoff-Formstücke während des Erwärmens dauernd unter Druck gegeneinander gehalten werden, dann laufen Erwärmung und Verschweißung parallel zueinander ab.
Ist dagegen vorgesehen, daß die Kunststoff-Rohrabschnitte oder Kunststoff-Formstücke nach dem Erwärmen unter Druck gegeneinander gebracht werden, dann wird die Verschweißung erst nach der Erwärmung vorgenommen. In beiden Fällen läßt sich eine ausgezeichnete Verschweißung erreichen, wenn man die Heizzeiten und den Druck entsprechend den miteinander zu verbindenden Kunststoff-Rohrabschnitten oder Kunststoff- Formstücken wählt.
Eine einfache Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß als Widerlager ein Schlauchabschnitt aus wärmefestem Material verwendet ist, der mittels einer Stellvorrichtung unter Druck an die Innenwandungen der Kunststoff-Rohrabschnitte oder Kunststoff- Formstücke anlegbar ist und daß die Heizelemente als zwei Halbschalen ausgebildet sind, die die Kunststoff-Rohrabschnitte oder Kunststoff-Formstücke voll umschließen. Der Schlauchabschnitt kann z.B. aus Teflon bestehen, damit er bei den auftretenden Temperaturen nicht beschädigt wird und sich nicht mit den Kunststoff-Rohrabschnitten oder Kunststoff-Formstücken verbindet. Die beiden Halbschalen-Heizelemente sind an den Außendurchmesser der Kunststoff-Rohrabschnitte oder Kunststoff-Formstücke im Bereich der Stoßstelle angepaßt und umschließen diese Teile vollständig, damit die Erwärmung über den gesamten Umfang der Teile gleichmäßig erfolgt.
Die Verspannung des Widerlagers an den Innenwandungen der Kunststoff-Rohrabschnitte oder Kunststoff-Formstücke wird dadurch erreicht, daß in das als Schlauchabschnitt ausgebildete Widerlager ein Kern eingebracht ist, der die Innenwandung des Schlauchabschnittes abstützt und sich mit einem Bund an einer Stirnseite des Schlauchabschnittes abstützt, daß in die andere Stirnseite des Schlauchabschnittes eine Stellplatte mit Anlagebund eingeführt ist und daß die Stellplatte mittels eines Bowdenzuges gegenüber dem Kern verstellbar ist. Durch die axiale Verstauchung muß sich der Schlauchabschnitt in Richtung der Innenwandungen verformen und verspannen, da der Kern ein Ausweichen nach innen verhindert.
Damit das Widerlager leicht in die Kunststoff-Rohrabschnitte oder Kunststoff-Formstücke eingeführt werden kann, ist vorgesehen, daß der Durchmesser des Bundes des Kerns und der Durchmesser des Anlagebundes der Stellplatte gleich groß, aber kleiner als der Innendurchmesser der Kunststoff- Rohrabschnitte oder Kunststoff-Formstücke und größer als der Innendurchmesser des Schlauchabschnittes, sind.
Den ausreichenden Stellweg für die Stellplatte erhält man einfach dadurch, daß der Kern bis auf einen vorgegebenen Stellweg an die Stellplatte heranreicht, ohne die Abstützung des Schlauchabschnittes auf seiner Innenwandung zu verlieren.
Die Übertragung der Stellbewegung auf die Stellplatte wird vorzugsweise so vorgenommen, daß die Stellplatte mit dem Stellseil des Bowdenzuges verbunden und durch eine Bohrung des Kernes geführt ist und daß der Führungsschlauch des Bowdenzuges mit dem Kern verbunden ist.
Eine Konzentration der Heizwirkung auf die Stoßstelle wird dadurch erreicht, daß die den Kunststoff-Rohrabschnitten oder Kunststoff-Formstücken zugekehrten Heizflächen der Heizelemente in Längsrichtung der Kunststoff-Rohrabschnitte oder Kunststoff-Formstücke konvex gewölbt sind. Auf diese Weise läßt sich auch die Bildung von Wulsten an den Rändern der Heizelemente vermeiden.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels mit zwei Kunststoff- Rohrabschnitten näher erläutert.
Die miteinander zu verbindenden Kunststoff-Rohrabschnitte 10 und 11 sind in den beiden Spannvorrichtungen 23 und 24 gehalten. Mindestens eine der Spannvorrichtungen 23 und 24 ist axial verstellbar und bringt den für die Verschweißung erforderlichen Druck auf. Dabei kann dieser Druck während der Erwärmung dauernd anstehen oder auch erst nach der Erwärmung aufgebracht werden.
Bevor die Kunststoff-Rohrabschnitte 10 und 11 in die Schweißstellung gebracht werden, ist in den Rohrabschnitt 10 der aus dem Stellseil 18 und dem Führungsschlauch 19 bestehende Bowdenzug eingeführt worden. Der Führungsschlauch 19 ist mit dem Kern 14 verbunden, der in das als Schlauchabschnitt aus Teflon gebildete Widerlager 13 eingeführt ist und sich dabei mit dem Bund 15 an der einen Stirnseite des Schlauchabschnittes abstützt. Das Widerlager 13 wird so weit in den Kunststoff-Rohrabschnitt 10 eingeführt, daß es etwa zur Hälfte herausragt. Wird dann der Kunststoff-Rohrabschnitt 11 in die Schweißstellung gebracht, dann überbrückt das Widerlager 13 die Stoßstelle 12, wie der Schnitt deutlich zeigt.
Das andere Ende des Schlauchabschnittes nimmt die Stellplatte 16 auf, die sich mit dem Anlagebund 17 an der zugeordneten Stirnseite des Schlauchabschnittes abstützt. Der Kern 14 steht dabei zunächst in einem vorgegebenen Abstand zur Stellplatte 16, der den maximalen Stellweg vorgibt. Die Stellplatte 16 ist mit dem Stellseil 18 des Bowdenzuges verbunden und zwar durch die Bohrung 20 des Kernes 14 hindurch, während der Führungsschlauch 19 des Bowdenzuges fest am Kern 14 angebracht ist. Wird am Stellseil 18 gezogen, dann verstellt sich die Stellplatte 16 in Richtung zum Kern 14 und staucht den Schlauchabschnitt. Da der Kern 14 die Innenwandung des Schlauchabschnittes abstützt, kann sich der Schlauchabschnitt nur in Richtung der Innenwandungen der Kunststoff-Rohrabschnitte 10 und 11 ausbauchen und sich an diesen verspannen.
Die Erwärmung der Endbereiche der Kunststoff-Rohrabschnitte 10 und 11 erfolgt von der Außenseite her über die beiden halbschalenförmigen Heizelemente 21 und 22, die die Kunststoff-Rohrabschnitte 10 und 11 voll umschließen. Der Innendurchmesser der Heizelemente 21 und 22 ist an den Außendurchmesser der Kunststoff-Rohrabschnitte 10 und 11 angepaßt.
Damit der Bund 15 des Kernes 14 und der Anlagebund 17 der Stellplatte 16 das leichte Einführen des Widerlagers 13 in die Kunststoff-Rohrabschnitte 10 und 11 nicht beeinträchtigen, sind die Durchmesser im Bund 15 und Anlagebund 17 gleich groß, aber kleiner als der Innendurchmesser der Kunststoff-Rohrabschnitte 10 und 11, aber auch größer als der Innendurchmesser des Schlauchabschnittes. Die letzte Bedingung resultiert daraus, daß sich der Bund 15 und der Anlagebund 17 sicher an den Stirnseiten des Schlauchabschnittes abstützen müssen, um die axiale Verstauchung des Schlauchabschnittes erreichen zu können.
Wie anhand des Heizelementes 22 gezeigt wird, kann die Anlagefläche des Heizelementes 22 in axialer Richtung konvex gewölbt sein, um die Heizwirkung im Bereich der Stoßstelle 12 zu konzentrieren und eine Wulstbildung an den Rändern des Heizelementes 22 zu vermeiden.

Claims (10)

1. Verfahren zum Stumpfschweißen von zwei mit ihren Stirnseiten aufeinander stoßenden Kunststoff-Rohrabschnitten oder Kunststoff-Formstücken, die in axial verstellbaren Spannvorrichtungen gehalten und nach der Erwärmung im Bereich der Stoßstelle mittels elektrischer Heizelemente unter axialem Druck miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet,
daß vor der Erwärmung in die Kunststoff-Rohrabschnitte (10, 11) oder Kunststoff-Formstücke ein Widerlager (13) eingebracht wird, das die Stoßstelle (12) überbrückt und sich satt an die Innenwandungen der Kunststoff-Rohrabschnitte (10, 11) anlegt, und
daß im Bereich der Stoßstelle (12) schalenförmige Heizelemente (21, 22) auf die Außenseite der Kunststoff- Rohrabschnitte (10, 11) oder Kunststoff-Formstücke aufgebracht werden, die die an die Stoßstelle (12) anschließenden Endbereiche der Kunststoff-Rohrabschnitte (10, 11) oder Kunststoff-Formstücke von der Außenseite her erwärmen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Rohrabschnitte (10, 11) oder Kunststoff-Formstücke während des Erwärmens dauernd unter Druck gegeneinander gehalten werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Rohrabschnitte (10, 11) oder Kunststoff-Formstücke nach dem Erwärmen unter Druck gegeneinander gebracht werden.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß als Widerlager (13) ein Schlauchabschnitt aus wärmefestem Material verwendet ist, der mittels einer Stellvorrichtung unter Druck an die Innenwandungen der Kunststoff-Rohrabschnitte (10, 11) oder Kunststoff- Formstücke anlegbar ist und
daß die Heizelemente als zwei Halbschalen ausgebildet sind, die die Kunststoff-Rohrabschnitte (10, 11) oder Kunststoff-Formstücke voll umschließen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß in das als Schlauchabschnitt ausgebildete Widerlager (13) ein Kern (14) eingebracht ist, der die Innenwandung des Schlauchabschnittes abstützt und sich mit einem Bund (15) an einer Stirnseite des Schlauchabschnittes abstützt,
daß in die andere Stirnseite des Schlauchabschnittes eine Stellplatte (16) mit Anlagebund (17) eingeführt ist und
daß die Stellplatte (16) mittels eines Bowdenzuges gegenüber dem Kern (14) verstellbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stellplatte (16) mit dem Stellseil (18) des Bowdenzuges verbunden und durch eine Bohrung (20) des Kernes (14) geführt ist und
daß der Führungsschlauch (19) des Bowdenzuges mit dem Kern (14) verbunden ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Bundes (15) des Kerns (14) und der Durchmesser des Anlagebundes (17) der Stellplatte (16) gleich groß, aber kleiner als der Innendurchmesser der Kunststoff-Rohrabschnitte (10, 11) oder Kunststoff-Formstücke und größer als der Innendurchmesser des Schlauchabschnittes, sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (14) bis auf einen vorgegebenen Stellweg an die Stellplatte (16) heranreicht.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kunststoff-Rohrabschnitten (10, 11) oder Kunststoff-Formstücken zugekehrten Heizflächen der Heizelemente (z.B. 22) in Längsrichtung der Kunststoff- Rohrabschnitte (10, 11) oder Kunststoff-Formstücke konvex gewölbt sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das als Schlauchabschnitt ausgebildete Widerlager (13) aus Teflon besteht.
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