DE4220574A1

DE4220574A1 - Rohrverbindung mit verbesserter Schweißverbindung

Info

Publication number: DE4220574A1
Application number: DE4220574A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Imgram
Original assignee: WIRSBO ROHRPROD und VERTR GmbH
Current assignee: WIRSBO ROHRPROD und VERTR GmbH
Priority date: 1992-06-24
Filing date: 1992-06-24
Publication date: 1994-01-05

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung, enthaltend einen Rohrverbinder aus einem in der Wärme mindestens erweich baren ersten Kunststoff und mit einer inneren Kontaktfläche, in die eine elektrische Heizwicklung eingebettet ist, und mittels des Rohrverbinders durch eine Fusionsschweißverbindung verbundene Rohrteile von Rohren aus einem bei der Fusionsschweißtemperatur erweichbaren zweiten Kunststoff.

Zugrundeliegender Stand der Technik

Rohrverbindungen der vorgenannten Art enthalten an sich bekannte Rohrverbinder, die beispielsweise unter der Bezeich nung Elektroschweißmuffe im Handel sind (Firma Friedrichs feld, Mannheim). Zur Herstellung der Rohrverbindung wird der mit der Heizwicklung versehene Rohrverbinder elektrisch beheizt. Die dadurch bewirkte Erweichung der in den Rohrver binder eingeschlossenen Rohrteile führt dazu, daß sich der erweichte zweite Kunststoff der Rohrteile und der erweichte oder geschmolzene erste Kunststoff des Rohrverbinders gegen seitig durchdringen und zwischen dem Rohrverbinder und den darin eingeschlossenen Rohrteilen eine Fusionsschweißverbindung gebildet wird.

Es ist weiter bekannt (EP-A-0 333 379), die so hergestellte Schweißverbindung dadurch weiter zu verbessern, daß einer der beiden Kunststoffe aus vernetztem Polyolefin und der andere Kunststoff aus unvernetztem Polyolefin besteht, das ein Vernetzungsmittel enthält. Es kann aber auch (EP-A-0 416 451) das Vernetzungsmittel nur auf die Kontaktfläche zwischen dem Rohrverbinder und den Rohrteilen aufgetragen werden.

Offenbarung der Erfindung

Bei der Herstellung solcher Rohrverbindungen wird üblicherweise verlangt, daß die Fusionsschweißverbindung gegen Belastungen mindestens ebenso widerstandsfähig ist wie die Rohre, deren Rohrteile durch den Rohrverbinder verbunden sind. Diese Forderung ist nicht ohne weiteres zu erfüllen, da das Rohrmaterial nach dem Schweißvorgang im Bereich der Fusionsschweißverbindung anders zusammengesetzt ist und bis her keine Regeln bekannt sind, aus denen ohne weiteres ableit bar ist, wie widerstandsfähig die hergestellte Fusionsschweißverbindung gegen Belastungen ist.

Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Rohrverbindung der eingangs genannten Art mit einer auf Grund der Materialeigenschaften der zu verbindenden Rohrteile vor hersagbaren Belastbarkeit zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß als Rohr aus dem zweiten Kunststoff ein Rohr mit einer Druck festigkeit und einem Zeitstandsverhalten entsprechend den Belastungsanforderungen an die Fusionsschweißverbindung aus gewählt ist, wobei die Güte der Fuslonschweißverbindung mit zunehmender Druckfestigkeit und zunehmend besserem Zeitstands verhalten der Rohre aus dem zweiten Kunststoff zunimmt.

Die Erfindung beruht auf dem überraschenden Befund, daß die Belastbarkeit der Fusionsschweißverbindung, wie sie mit einem Rohrverbinder der vorgenannten Art hergestellt werden kann, durch die Druckfestigkeit und das Zeitstandsverhalten der zu verbindenden Rohre bestimmt ist, obwohl diese Eigen schaften der Rohre in keinem unmittelbaren Zusammenhang mit den Eigenschaften der Fusionsschweißverbindung stehen, bei der das Material der Rohre durch die Fusionsschweißung ver ändert ist und daher im Bereich der Fusionsschweißverbindung nicht mehr mit dem Material der unveränderten Rohre vergleich bar sein dürfte. Möglicherweise kann eine Erklärung darin gesehen werden, daß die Druckfestigkeit der Rohre für die Höhe des bei der Fusionsschweißung durch die Erwärmung und Ausdehnung des ersten Kunststoffs des Rohrverbinders aufbringbaren Schweißdrucks und damit auch für das Ausmaß der gegenseitigen Durchdringung der Materialien bei der Fusionsschweißung bestimmend ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Rohr verbindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Abbildungen dargestellt und werden nachfolgend an Hand der Bezugszeichen im einzelnen erläutert und beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Längsschnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Rohrverbindung;

Fig. 2 eine schematische Längsschnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Rohrverbindung; und

Fig. 3 eine schematische vergrößerte Längsschnittdar stellung eines Teils der hergestellten Rohrlei tungsverbindung.

Bevorzugte Ausführungen der Erfindung

In dem in Fig. 1 im Längsschnitt schematisch dargestellten ersten Ausführungsbeispiel erkennt man einen Rohrverbinder 1, der nach Art eines geraden Rohrstücks ausgebildet ist. Dieser Rohrverbinder 1 enthält über einen größeren Teil seiner Länge eine nur schematisch dargestellte elektrische Heizwicklung 2, die innenseitig in den Rohrverbinder 1 eingebettet ist und sich in geringem Abstand von der Innenwand bzw. Kontaktfläche 8 des Rohrverbinders 1 befindet. Der Rohrverbinder 1 besteht aus einem ersten Kunststoff, der bei der Fusionsschweißtemperatur mindestens erweichbar ist, aber bei dieser Tempera tur auch schmelzbar sein kann. Ein Beispiel für einen erweich baren Kunststoff ist vernetztes Polyolefin; als schmelzbarer Kunststoff kann beispielsweise Polyolefin, insbesondere ein durch Zusatz von Stabilisatoren stabilisiertes Polyolefin ver wendet werden.

In den Rohrverbinder 1 sind von entgegengesetzten Enden her zwei Rohre 3 und 6 in der Weise eingeführt, daß ihre Rohr teile, nämlich Rohrenden 4 und 5 unmittelbar aneinanderstoßen oder in einem geringen Abstand voneinander angeordnet sind. Die Rohre 3 und 6 bestehen aus einem bei der Fusionsschweißtemperatur erweichbaren, aber nicht schmelzbaren zwei ten Kunststoff, der beispielsweise ein vernetztes Polyolefin sein kann.

Die Kunststoffe können aber auch so ausgewählt sein, daß der erste Kunststoff des Rohrverbinders 1 ein bei der Fusionsschweißtemperatur erweichbarer, aber nicht schmelzbarer Kunststoff und der zweite Kunststoff der Rohre 3 und 6 ein bei der Fusionsschweißtemperatur mindestens erweichbarer oder schmelzbarer Kunststoff ist. Es kann auch entweder der minde stens erweichbare oder schmelzbare erste Kunststoff oder die Kontaktfläche 8 zwischen dem Rohrverbinder 1 und den Rohrtei len 4 und 5 mit einem Vernetzungsmittel versehen sein, im Fall der Polyolefine beispielsweise mit einem peroxidischen Ver netzungsmittel.

Zur Herstellung der Rohrverbindung wird die elektrische Heizwicklung 2 des Rohrverbinders 1 an eine Stromquelle angeschlossen. Der erste Kunststoff des Rohrverbinders 1 er weicht oder schmilzt durch die Erwärmung im Bereich der Kon taktfläche 8. Gleichzeitig erweicht auch der nicht schmelzbare zweite Kunststoff der Rohrteile 4 und 5, so daß sich die ersten und zweiten Kunststoffe gegenseitig durchdringen. In Gegenwart eines Vernetzungsmittels erfolgt dabei auch eine Vernetzung im Durchdringungsbereich. Auf diese Weise wird der in Fig. 3 angezeigte Verbindungsbereich 7 ausgebildet, der die Fusionsschweißverbindung zwischen dem Rohrverbinder 1 und den Rohrteilen 4 und 5 umfaßt.

Als zweites Ausführungsbeispiel wird in Fig. 2 eine Rohr verbindung in Form eines T-Stücks schematisch im Längsschnitt gezeigt. Hierzu wird ein Rohrverbinder 10 in Form eines T- Stücks verwendet. Dieser Rohrverbinder 10 wird auf ein durch gehendes Rohr 11 aufgeschoben, in dessen Rohrteil im Bereich der Verbindungsstelle ein Loch geschnitten ist. In den Stamm 12 des T-förmigen Rohrverbinders 10 wird als zu verbindendes Rohrteil das Rohrende eines Abzweigrohres 13 eingeführt. Dieses Abzweigrohr 13 wird auf Stoß an das Loch im durchge henden Rohr 11 herangeführt. Eine elektrische Heizwicklung 14 ist im Bereich der Verbindungsstelle in dem Rohrverbinder 10 enthalten und erstreckt sich sowohl über den Stamm 12 als auch über die Zweige des T-förmigen Rohrverbinders 10.

Der erste und zweite Kunststoff werden bei dem T-förmigen Rohrverbinder 10 in gleicher Weise ausgewählt wie bei dem durchgehenden Rohrverbinder 1 nach Fig. 1. Auch die Herstel lung der Fusionsschweißverbindung zwischen dem Rohrverbinder 10 und den betreffenden Rohrteilen der Rohre 11 und 13 wird in entsprechender Weise bewirkt.

Zur weiteren Erhöhung der Belastbarkeit bei besonderen Belastungsanforderungen an die Fusionsschweißverbindung kön nen die Rohrverbinder 1 bzw. 10 im Bereich der Kontaktfläche 8 mit einer gegenüber dem Üblichen erhöhten Wandstärke ausge bildet werden.

In einer nicht dargestellten Weiterentwicklung der Rohrver binder 1 und 10 ist vorgesehen, daß die Zahl der Heizdrähte der Heizwicklung 2 bzw. 14 pro Längeneinheit der Kontaktfläche 8 an deren äußeren Enden vergrößert ist. Auf diese Weise läßt sich ein erhöhter Wärmeabfluß an den Enden des Rohr verbinders 1 bzw. 10 während des Schweißvorganges kom pensieren.

Die in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten Fusionsschweißverbindungen müssen eine Festigkeit oder Belastbarkeit, d. h. Widerstandsfähigkeit gegen Belastung haben, die mindestens so groß ist wie die der Rohre, zwischen denen die Fusionsschweißverbindung hergestellt wird. Nur so kann sichergestellt werden, daß die Fusionsschweißverbindung bei mechanischer Belastung der Rohre nicht verfrüht nachgibt und einem bevorzugter Berstvorgang oder auch nur eine Undich tigkeit bevorzugt an der Fusionsschweißstelle auftritt. Es wurde nun gefunden, daß ein solch unerwünschtes Ereignis an der Fusionsschweißstelle vermieden werden kann, wenn die zu verbindenden Rohre nach ihrer Druckfestigkeit und ihrem Zeit standsverhalten ausgewählt werden. Diese Daten sind beispiels weise für Rohre aus vernetztem Polyethylen durch die Prüfung nach DIN 16 892 und für Rohre aus Polyethylen hoher Dichte nach DIN 8075 bekannt bzw. zugänglich. Danach wird auf Druck festigkeit dadurch geprüft, daß ein vorgegebenes Rohrstück mit Innendruck belastet und der Innendruck bestimmt wird, bei dem das Rohrstück unter den Versuchsbedingungen birst bzw. undicht wird. Das Zeitstandsverhalten wird nach dieser Vor schrift in der Weise geprüft, daß Rohrstücke bei verschiede nen Temperaturen mechanischen Spannungen ausgesetzt werden und die Standzeit gemessen wird. Es gilt im vorliegenden Zusammen hang allgemein, daß die Güte der Fusionsschweißverbindung, also ihre Festigkeit oder Belastbarkeit mit zunehmender Druck festigkeit und mit zunehmend besserem Zeitstandsverhalten der Rohre zunimmt.

Claims

1. Rohrverbindung, enthaltend einen Rohrverbinder (1, 10) aus einem in der Wärme mindestens erweichbaren ersten Kunst stoff und mit einer inneren Kontaktfläche (8), in die eine elektrische Heizwicklung (2, 14) eingebettet ist, und mittels des Rohrverbinders (1, 10) durch eine Fusionsschweißverbindung verbundene Rohrteile (4, 5) von Rohren (3, 6; 11, 13) aus einem bei der Fusionsschweißtemperatur erweichbaren zweiten Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß als Rohr (3, 6; 11, 13) aus dem zweiten Kunststoff ein Rohr mit einer Druckfestigkeit und einem Zeitstandsverhal ten entsprechend den Belastungsanforderungen an die Fusionsschweißverbindung ausgewählt ist, wobei die Güte der Fusionsschweißverbindung mit zunehmender Druckfestig keit und zunehmend besserem Zeitstandsverhalten der Rohre (3, 6; 11, 13) aus dem zweiten Kunststoff zunimmt.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (3, 6; 11, 13) aus dem zweiten Kunststoff aus einem bei der Fusionsschweißtemperatur erweichbaren, nichtschmelzenden Kunststoff besteht.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (3, 6; 11, 13) aus dem zweiten Kunststoff aus vernetztem Polyolefin besteht.

4. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kunststoff des Rohrverbin ders (1, 10) aus einem stabilisierten Polyolefin ausge wählt ist.

5. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kunststoff des Rohrver binders (1, 10) aus einem mindestens im Kontaktbereich zwischen der Kontaktfläche (8) des Rohrverbinders (1, 10) und den zu verbindenden Rohrteilen (3, 6; 11, 13) vernetz ten Polyolefin besteht.

6. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrverbinder (1, 10) im Bereich der äußeren Enden der Kontaktfläche (8) eine Heizwicklung (2, 14) mit einer erhöhten Anzahl von Heizdrähten aufweist.

7. Rohrverbindung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Rohrverbinder (1, 10) im Bereich der Kontaktfläche (8) mit erhöhter Wandstärke ausgebildet ist.