DE3808228A1 - Muffe zum verschweissen von kunststoffrohren und -profilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Muffe zum Verschweißen von Kunststoffrohren und -profilen, wobei in der Muffe aus Kunststoff Heizdrähte eingelagert sind.

Es ist bekannt, eine Kunststoffmuffe mit eingelagerten Heiz­ drähten über zwei stirnseitig aneinander liegenden Kunst­ stoffrohren anzuordnen, worauf durch Stromzufuhr zu den Heiz­ drähten das Kunststoffmaterial der Muffe und der daran an­ liegenden Kunststoffrohre, die aus dem gleichen Material be­ stehen, soweit angeschmolzen wird, daß durch die Muffe eine feste Verbindung zwischen den Rohrenden erreicht wird. Damit die Muffe auf die Rohrenden aufgeschoben werden kann, muß ein geringer Unterschied zwischen Außendurchmesser des Kunst­ stoffrohres und Innendurchmesser der Muffe vorhanden sein, der aber den Wärmeübergang auf das Kunststoffmaterial des Rohrs beim Aufheizen der Muffe behindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Muffe der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß der Wärmeübergang zwischen Muffe und Kunststoffrohr verbessert, der Schweißdruck erhöht und dadurch die Schweißzeit verkürzt und der Kunststoff weniger abgebaut wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des An­ spruchs 1 gelöst. Durch die kraft- und/oder formschlüs­ sige Einrichtung zum Aufbringen eines radial nach innen gerichteten Druckes wird beim Verschweißen der Wärmeüber­ gang verbessert und der Schweißdruck erhöht, so daß ins­ gesamt die Energiezufuhr verringert bzw. die Schweißzeit verkürzt und der Abbau des Kunststoffmaterials vermindert werden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der nach­ folgenden Beschreibung und in den weiteren Ansprüchen angege­ ben.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nach­ folgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in einem Längsschnitt eine auf zwei zu verbin­ dende Rohrenden aufgesetzte Muffe, und

Fig. 2 in gleicher Darstellung eine Muffe in anderer Ausführungsform.

In Fig. 1 sind mit 1 und 2 die Enden zweier Kunststoffrohre bezeichnet, die mit einem geringen Abstand stirnseitig einan­ der gegenüberliegen. Über die Enden 1, 2 ist eine Muffe 3 aufgeschoben, die aus dem gleichen Kunststoffmaterial wie die Rohre besteht. Etwa in der Mitte der Muffe 3 ist auf dem In­ nenumfang eine radial nach innen vorspringende Rippe 4 ausge­ bildet, deren radiale Erstreckung im wesentlichen der Wand­ dicke der Rohre entspricht. Im Bereich der miteinander zu verbin­ denden Rohrenden 1, 2 sind nahe der Innenumfangsfläche in der Muffe 3 Heizdrähte 5 eingelagert, wobei wenigstens ein Heiz­ draht auch in der radial nach innen vorspringenden Umfangs­ rippe 4 verläuft, die nach Art eines Distanzhalters zwischen den Rohrenden liegt.

Der zylindrische Mittelteil der Muffe 3 weist eine gegenüber den Endabschnitten vergrößerte Wanddicke auf, wobei die bei­ derseitigen Endabschnitte 6 beispielsweise als nach innen vorgespannte Federzungen ausgebildet sind, die - wie durch einen Pfeil K angedeutet - eine Druckkraft auf den Außenum­ fang der Rohrenden 1, 2 ausüben, so daß die Muffe durch Kraft­ schlußunterstützung auf den Rohrenden fixiert wird. Zum Auf­ bringen dieser Druckkraft können Endabschnitte 6 in der Wei­ se an der Muffe 3 angeordnet werden, daß sie einen geringeren Innendurchmesser als im Mittelbereich der Muffe 3 aufweisen und wenigstens an einer Stelle auf dem Umfang in Achsrichtung eingeschnitten oder geschlitzt sind, so daß sie beim Ein­ stecken der Rohrenden aufgeweitet werden können. Es ist aber auch möglich, auf dem Innenumfang der Endabschnitte 6 radial nach innen vorstehende Erhebungen vorzusehen, über die eine radiale Druckkraft auf die Rohrenden ausgeübt wird. In ent­ sprechender Weise können auf dem Umfang der Endabschnitte 6 mehrere nach innen vorstehende Zungen zwischen starren Ab­ schnitten der Muffe 3 ausgebildet sein.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 wird ausgenutzt, daß die Stirnfläche von Kunststoffrohren meist eine besser ver­ schweißbare Oberfläche aufweist als die Außenumfangsfläche. Durch die radial nach innen vorstehende Rippe 4 und die in diesem Bereich eingelagerten Heizdrähte 5 wird eine Ver­ schweißung der Rohrenden 1, 2 über Eck erreicht. Bei der dar­ gestellten Ausführungsform befinden sich im Zwischenraumbe­ reich zwei Heizdrahtwicklungen 5 und im Muffenwandbereich auf jeder Seite davon ebenfalls je zwei Heizdrahtwicklungen, so daß z. B. für eine Rohrwandstärke von 5-7 cm insgesamt eine Heizzone von etwa 12 mm Breite mit einem Ausläufer in den Raum zwischen den Stirnflächen der Rohrenden 1, 2 entsteht.

Die Anzahl der Windungen ist abhängig von der Schweißfläche sowie der Materialstärke von Rohr- und Muffenwand.

Beim Erwärmen dehnt sich die Rippe 4 aus. Da die Rohre durch den Kraftschluß an den Endabschnitten der Muffe 3 fixiert sind, können sie nicht ausweichen, und es entsteht ein Schweißdruck, der die Verschweißung begünstigt. Durch die Anordnung der Heizdrahtwicklungen über Eck entsteht ein Hit­ zestau im Bereich der Stirnflächen der Rohrenden 1, 2, wobei die verdickte Wandstärke im Mittelbereich der Muffe 3 vorge­ sehen ist, um eine Wärmeabgabe radial nach außen zu verrin­ gern. In gleicher Weise wirken die in Achsrichtung beider­ seits der Heizdrahtwicklungen 5 liegenden Muffenabschnitte als Isolierabschnitte. Hierdurch ergibt sich eine sehr in­ tensive Verschweißung im Stirnflächenbereich, so daß eine direkte Kraftübertragung zwischen den Stirnflächen möglich wird. Dadurch müssen die Verschweißungsflächen auf dem Außen­ umfang der Rohrenden weniger Belastungen aufnehmen.

Durch die beschriebene Ausgestaltung ist es z. B. für Rohr­ wandstärken von 4 bis 10 mm möglich, mit sechs oder höchstens acht Drahtwicklungen 5 auszukommen und die Erwärmungszeit auf 50 Sekunden zu reduzieren.

Die federnden Endabschnitte 6 der Muffe können auf der Innen­ umfangsfläche eine rauhere Oberfläche aufweisen oder mit Schmirgelmaterial besetzt sein, so daß nach dem Einschieben der Rohrenden durch eine Drehbewegung ein Aufrauhen der Außenumfangsfläche der Rohrenden stattfin­ det.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein Schweißdruck durch Formschluß erreicht wird. Die Rohrenden 1, 2 liegen im wesentlichen stirnseitig aneinander, und die Muffe 3 ist zweiteilig mit einem im wesentlichen zylindrischen Innenteil 7 und einem diesen auf dem Außenumfang umgebenden Teil 8 ausgebildet. Der Innenteil 7 ist zumindest im Mittelteil, in dem die Heizdrähte 5 eingebettet sind, dünnwandig ausgebil­ det und gegenüber den Rohraußenmaßen auf Paßsitz dimensioniert. Zur Stabilisierung dieses Innenteils während des Verschwei­ ßens wird der Außenteil 8 aufgebracht, wobei bei der darge­ stellten Ausführungsform auf den Endabschnitten des Innen­ teils 7 ein Außengewinde 9 und auf den entsprechenden Ab­ schnitten des Außenteils ein Innengewinde 10 ausgebildet ist. Durch das Zusammenschrauben der beiden Muffenteile nach dem Einbringen der Rohrenden in den dünnen Innenteil 7 wird ein Andruck für die vorzunehmende Schweißung und die notwendige Festigkeit der Muffe 3 als auch eine Montageerleichterung für die zu verbindenden Teile erreicht.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind im dünnwandigen Mittelbereich des Innenteils 7 Keilflächen 11auf dem Außen­ umfang vorgesehen, die mit Keilen 12 zusammenwirken, die in Nuten auf dem Innenumfang des Außenteils 8 angeordnet sind. Durch die Relativverschiebung zwischen den beiden Teilen 7, 8 in Achsrichtung kann die Andrückkraft über diese Keile 12 eingestellt werden. Zur Versteifung ist der Außenteil 8 der Muffe 3 im Mittelbereich verdickt ausgebildet.

Der Innenteil 7 der Muffe 3 ist so ausgebildet, daß er nur im Mittelbereich passend an dem Außenumfang der Rohrenden 1, 2 an­ liegt und an den Rändern der Muffe ein Spalt entsteht. Zwischen dem Außenteil 8 der Muffe und dem mit den Heizdrähten 5 verse­ henen, dünnwandigen Abschnitt des Innenteils 7 sind ebenfalls mit Luft gefüllte Hohlräume vorhanden, die nur durch die über den Umfang angeordneten Keile 12 unterbrochen werden. Dadurch wird beim Aufheizen der Heizdrähte 5 wenig Wärme nach außen verloren, weil die Luftzwischenräume isolierend wirken. Durch den Druck auf den Schweißbereich wird eine gute Verschwei­ ßung des Innenteils 7 der Muffe mit den Außenwänden der Rohr­ enden und mit den Keilen 12 erreicht. Der Außenteil 8 kann da­ her nach dem Verschweißen nicht mehr abgeschraubt werden. Die Kraftübertragung bei Belastung der verschweißten Rohrenden er­ folgt nicht nur über die Schweißbereiche, sondern auch über die angeschweißten Keile 12 auf den Außenteil 8, der entspre­ chend steif ausgebildet werden kann.

Die Stromzuführungen zu den Heizdrähten 5 und die erforderli­ che Steuereinrichtung können am Innenteil 7 angebracht werden, wenn am Außenteil 8 entsprechende Öffnungen vorgesehen sind, deren Gestalt auch die Relativbewegung der beiden Teile beim Verschrauben berücksichtigt.

Durch die Wärmeisolierung im Schweißbereich können sechs bis acht Heizdrahtwicklungen 5 ausreichen.

Die beschriebene Muffe kann auch zum Verbinden von Kunst­ stoffprofilen Anwendung finden. Dabei kann das Gewinde 9, 10 zwischen Außen- und Innenteil entfallen und zum Verspannen der beiden Teile lediglich die Keileinrichtung vorgesehen werden, wobei allerdings nach dem Verspannen die beiden Tei­ le relativ zueinander festgelegt werden. Gegebenenfalls ist es auch möglich, den Außenteil 8 in Achsrichtung zu teilen, so daß die beiden Hälften radial auf den Innenteil 7 aufge­ setzt und miteinander verbunden werden können. In diesem Falle können anstelle der Keile 12 andere Andrückelemente vorgesehen werden. Die Keile 12 können auch direkt auf dem Innenumfang des Außenteils 8 angeformt sein.

Claims (6)

1. Muffe zum Verschweißen von stirnseitig einander gegen­ überliegenden Kunststoffrohren und -profilen, wobei in der Muffe aus Kunststoff Heizdrähte eingelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß an der Muffe eine kraft- und/oder formschlüssige Einrichtung zum Aufbringen eines radial nach innen gerichteten Druckes auf den Schweißbereich ausgebildet ist.

2. Muffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Endabschnitten (6) der Muffe (3) radial nach innen vorstehende federnde Abschnitte ausgebildet sind.

3. Muffe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Mittelbereich der Muffe (3) auf dem Innenumfang eine radial nach innen vorstehende Rippe (4) ausgebil­ det ist, in deren Bereich Heizdrähte (5) eingelagert sind.

4. Muffe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe im Mittelbereich eine größere Wanddicke und/oder Versteifungen aufweist.

5. Muffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (3) zweiteilig ausgebildet ist, wobei der Innenteil (7) zumindest im Schweißbereich dünnwandig ist und in diesem Bereich Andrückelemente (12) vorgese­ hen sind, die sich am Außenteil (8) abstützen.

6. Muffe nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß Innen- und Außenteile (7, 8) der Muffe in Achsrich­ tung relativ zueinander verschiebbar sind, und zwischen beiden Teilen Keile (12) als Andrückelemente angeordnet sind, die mit Keilflächen am dünnwandigen Innenteil (7) zusammenwirken.