DE602004007026T2 - Rohrschweissen - Google Patents

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 3.
  • Drainagebeutel wie beispielsweise Urinbeutel, Blutbeutel und dergleichen sind üblicherweise aus zwei übereinandergelegten Kunststofffilmen gefertigt, die entlang ihrer Peripherie zusammengeschweißt sind. Um den Beutel mit einem Ablasskanal zu versehen, ist es üblich, zwischen die zwei Kunststofffilme ein Kunststoffrohr zu schweißen, um über das Rohr eine Verbindung zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Beutels bereitzustellen. Einer der Kunststofffilme ist somit auf eine Hälfte der Peripherie des Kunststoffrohrs geschweißt, und der andere Kunststofffilm ist auf die andere Hälfte der Peripherie des Kunststoffrohrs geschweißt. Die zwei Kunststofffilme sind auf beiden Seiten des Rohrs zusammengeschweißt. Wahlweise können die Filme jedoch nur in den Übergangsbereichen auf jeder Seite des Rohrs auf das Rohr geschweißt sein, wobei die Filme fest über die Peripherie des Rohrs gezogen sind, um Undichtheiten zu verhindern. Wahlweise kann zwischen den Filmen und der Peripherie des Rohrs ein Klebstoff vorgesehen sein.
  • In der Praxis hat es sich als schwierig erwiesen, eine flüssigkeitsundurchlässige Verbindung zwischen der äußeren Fläche des Kunststoffrohrs und den Kunststofffilmen in den beiden Übergangsbereichen zu erreichen, in denen die äußere Fläche des Kunststoffrohrs und die zwei Kunststofffilme aufeinander treffen. Obwohl zwei Schweißbacken verwendet werden, wobei jede in der Querschnittsansicht eine halbrunde Form aufweist und beide zusammen in geschlossener Position eine runde Öffnung definieren, die dem Außendurchmesser des Rohrs entspricht, treten in den genannten Bereichen häufig Undichtheiten auf.
  • Stand der Technik
  • Aus der GB 2193485A ist bekannt, am Schweißpunkt eine Versteifungshülse in das Kunststoffrohr einzuführen, um eine Verformung des Kunststoffrohrs während des Schweißens zu verhindern. Die US 4.126.167 offenbart die Verwendung einer Stutzenan ordnung mit keilförmigen Teilen anstelle eines Kunststoffrohrs mit einem runden Querschnitt, wobei sich die keilförmigen Teile zwischen den Beutelwänden so erstrecken, dass ein abrupter Übergang zwischen den Kunststofffilmen und der Stutzenanordnung verhindert wird. Aus der EP 0269419 A1 ist bekannt, einen Stutzen auf der äußeren Fläche des Kunststoffrohrs und der Kunststofffilme anzuordnen, um eine flüssigkeitsundurchlässige Versiegelung zwischen dem Rohr und dem Beutel sicherzustellen.
  • Die DE 197 52 648 C1 offenbart ein Vorerhitzen des Kunststoffrohrs, bevor dieses mit den Kunststofffilmen zusammengeschweißt wird, um die Schweißverbindung in den kritischen Übergangsbereichen zu verbessern. Sie offenbart ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 3.
  • Aus der EP 0491380 A2 ist bekannt, während des Schweißvorgangs geformte Teile eines Wärme leitenden Materials um das Kunststoffrohr und die Kunststofffilme herum anzuordnen und die geformten Teile erst von dem Kunststoffrohr und den Kunststofffilmen zu entfernen, wenn die geschweißten Bereiche abgekühlt sind.
  • Die US 4.023.607 offenbart ein Verfahren zum Schweißen von zwei Kunststofffilmen auf ein Kunststoffrohr mit einem runden Querschnitt mittels zweier Schweißbacken, die eine Öffnung mit einem unrunden Querschnitt definieren.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist, ein neues und einfaches Verfahren zum Schweißen eines Kunststoffrohrs zwischen zwei Behälterwände aus Kunststofffilm bereitzustellen, um eine flüssigkeitsundurchlässige Schweißverbindung zu erhalten. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem das in der Einleitung angegebene Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass in einer Querschnittsansicht jede Schweißbacke einen im Wesentlichen linearen Schweißbereich aufweist, der sich im Wesentlichen senkrecht zu der Stoßfläche zwischen der Stoßfläche und jedem Ende des gekrümmten Schweißbereichs erstreckt. Mit diesen einfachen Mitteln war es überraschenderweise möglich, in den kritischen Bereichen, in denen einer der Kunststofffilme vom Zusammengeschweißtsein mit dem anderen Kunststofffilm zum Aufgeschweißtsein auf das Kunststoffrohr übergeht, sehr zuverlässige Schweißverbindungen zu erhalten.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann der gekrümmte Schweißbereich der Schweißbacken mit einem Krümmungsradius versehen sein, der den Außendurchmesser des Kunststoffrohrs etwas übersteigt und weiterhin so bemessen sein, dass die Abschnitte des Kunststoffrohrs während der Schließung der Schweißbacken nach außen gegen die linearen Schweißabschnitte der Schweißbacken gedrückt werden. Infolgedessen wird in den kritischen Bereichen eine zuverlässige Schweißverbindung erhalten, wobei die Kunststofffilme und das Kunststoffrohr während des Schweißens weiter zusammengedrückt werden.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine in der Einleitung angegebene Vorrichtung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer Querschnittsansicht jede Schweißbacke einen gekrümmten Schweißbereich und einen im Wesentlichen linearen Schweißabschnitt aufweist, der sich im Wesentlichen senkrecht zu der Stoßfläche der Schweißbacken zwischen der Stoßfläche und einem Ende des gekrümmten Schweißbereichs erstreckt.
  • Obwohl normalerweise bevorzugt wird, das Kunststoffrohr so zwischen zwei Behälterwänden aus Kunststofffilm anzuordnen, dass sich die Versiegelungsnaht zwischen den beiden Kunststofffilmlagen auf beiden Seiten des Kunststoffrohrs erstreckt, kann das Kunststoffrohr jedoch auch so an der Kante des Behälters angeordnet sein, dass sich der gleiche Kunststofffilm 360° um das Kunststoffrohr herum erstreckt und dass sich zwischen den beiden Kunststofffilmlagen nur eine Versiegelungsnaht auf einer Seite des Kunststoffrohrs erstreckt.
  • Gemäß einer Ausführungsform schließen die Schweißbacken jeweils einen Widerstandsdraht ein, der den gekrümmten Schweißbereich und den/die linearen Schweißabschnitte definiert, wobei die Widerstandsdrähte so angepasst sind, dass das Kunststoffrohr und die Kunststofffilme durch Schweißen mit Hitzeimpulsen oder Schweißen mit konstanter Hitze zusammengefügt werden.
  • Gemäß einer wahlweisen Ausführungsform sind die Schweißbacken als Ultraschallschweißbacken oder Backen für das Schweißen mit konstanter Hitze geformt.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird im Anschluss mittels bevorzugter Ausführungsformen ausführlicher beschrieben, welche in den Zeichnungen veranschaulicht sind, in denen:
  • 1 eine Schnittansicht durch einen Abschnitt eines Drainagebeutels ist, in dem ein Kunststoffrohr zwischen zwei Beutelwände aus Kunststofffilm geschweißt ist,
  • 2 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist,
  • 3 die Vorrichtung gemäß 2 während des Zusammenschweißens zweier Beutelwände und eines Kunststoffrohrs zeigt und
  • 4 eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
  • Beste Art und Weise der Ausführung der Erfindung
  • 1 ist eine Querschnittsansicht durch einen Abschnitt eines Drainagebeutels, zum Beispiel eines Urinbeutels, in dem ein Kunststoffrohr 3 zwischen zwei Kunststofffilme 1, 2 geschweißt ist, die jeweils eine Beutelwand bilden und entlang der Peripherie des Beutels außerhalb des Kunststoffrohrs 3 miteinander versiegelt sind.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren sind die Kunststofffilme 1, 2 an zumindest einen Abschnitt der äußeren Peripherie des Kunststoffrohrs 3 geschweißt und in den an das Kunststoffrohr 3 anstoßenden Bereichen 8 miteinander verbunden. Herkömmlicherweise sind die durch das Bezugszeichen 4 in 1 bezeichneten Bereiche besonders kritisch, da in ihnen dreieckige Hohlräume entstehen, wenn die Kunststofffilme 1, 2 um das Kunststoffrohr 3 herum angeordnet werden, wobei die Hohlräume mit geschmolzenem Material verfüllt werden müssen, um Undichtheiten zu verhindern. Obwohl das Schweißen sorgfältig so ausgeführt wird, dass an den Punkten 4 keine Undichtheiten auftreten, können Undichtheiten zu einem späteren Zeitpunkt auftreten. Dies kann zum Beispiel eintreten, wenn der Beutel bewegt und mechanisch beansprucht wird, bevor die Schweißverbindung ausreichend abgekühlt ist, oder wenn die Kunststofffilme stark gezogen werden, da an den Punkten 4 Beanspruchungskonzentrationen auftreten können, wodurch sich die Kunststofffilme 1, 2 so von dem Kunststoffrohr 3 lösen können, dass Undichtheiten auftreten.
  • 2 veranschaulicht eine erste Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Vorrichtung ist eine Ultraschallschweißvorrichtung mit zwei Schweißbacken 5, 6, die an einer Stoßfläche 7 in dem gezeigten geschlossenen Zustand aneinander stoßen. In einer Querschnittsansicht weist jede Schweißbacke 5, 6 einen gekrümmten Bereich 11 und zwei im Wesentlichen lineare Abschnitte 10 auf, die sich zwischen den Enden des gekrümmten Bereichs 11 und der Stoßfläche 7 erstrecken. Die gekrümmten Bereiche 11 entsprechen im Wesentlichen der Peripherie des Kunststoffrohrs 3, das mit den Kunststofffilmen 1, 2 zusammengeschweißt werden soll. Die gekrümmten Bereiche können jedoch aus Gründen, die weiter unten ausführlicher erläutert werden, einen Krümmungsradius aufweisen, der den des Kunststoffrohrs 3 etwas übersteigt.
  • 3 veranschaulicht die in 2 gezeigte Vorrichtung während eines Schweißvorgangs, bei dem ein Kunststoffrohr 3 mit zwei Kunststofffilmen 1, 2 zusammengeschweißt wird, und bei dem die Kunststofffilme 1, 2 in dem Bereich außerhalb des Kunststoffrohrs 3 zusammengeschweißt werden. Wie aus 3 ersichtlich, wird das Kunststoffrohr 3 verformt, wenn es von den Schweißbacken 5, 6 umschlossen wird, wodurch das Kunststoffrohr 3 mit zwei ebenen Abschnitten 9 versehen wird, die sich über eine kurze Strecke auf jeder Seite der Stoßfläche 7 und senkrecht zu derselben erstrecken. Wenn die Schweißbacken 5, 6 das Kunststoffrohr 3 und die Kunststofffilme 1, 2 wie in 3 gezeigt umschlossen haben, wird der Kunststoff über die Schweißbacken 5, 6 Druckwellen ausgesetzt, sodass in den Stoßstellen zwischen dem Kunststofffilm 1, 2 und dem Kunststoffrohr 3 sowie zwischen den beiden Kunststofffilmen 1, 2 eine Erhitzung auftritt, wodurch eine Schweißverbindung erhalten wird. Die in 2 und 3 gezeigten Schweißbacken 5, 6 können jedoch auch als Schweißbacken geformt sein, die bei konstanter Hitze schweißen.
  • Durch die in 3 gezeigte Verformung des Kunststoffrohrs 3 mit zwei ebenen Abschnitten 9, die sich im Wesentlichen senkrecht zu der Stoßstelle 7 erstrecken, wird auf überraschende Weise eine äußerst dichte und zuverlässige Zusammenfügung in den kritischen Bereichen 4 erhalten.
  • Nach dem Schweißen nimmt das Kunststoffrohr 3 wieder seine ursprüngliche runde Form an.
  • Wie oben erwähnt, können die gekrümmten Bereiche 11 der Schweißbacken als runde Bögen geformt sein, mit einem Radius, der etwas größer ist als der Außendurchmesser des Kunststoffrohrs 3. Somit wird eine leichtes Zusammendrücken erreicht, was eine nach außen wirkende Last auf die Abschnitte 9 des Kunststoffrohrs 3 aufbringt, die nahe der Stoßfläche 7 angeordnet sind, was wiederum die Schweißverbindung in den kritischen Bereichen 4 sicherstellt und verstärkt.
  • 4 veranschaulicht eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Mittels der in 4 gezeigten Vorrichtung werden die Kunststofffilme 1, 2 durch Schweißen mit Hitzeimpulsen oder Schweißen mit konstanter Hitze auf die äußere Fläche des Kunststoffrohrs 3 geschweißt, wobei die Schweißbacken 5, 6 jeweils einen Widerstandsdraht umfassen.
  • Die in den Figuren gezeigten Einzelheiten sind schematischer Art, und bestimmte Geometrien wurden übertrieben, um die Grundsätze der Erfindung deutlicher wiederzugeben. In der Praxis weist der innere Querschnitt der Schweißbacken 5, 6 in 2 bis 4 eine „abgeflachtere" Form auf, um auf das Kunststoffrohr eine nach oben und nach unten wirkende Kraft aufzubringen, wobei die Kraft die Oberfläche des Kunststoffrohrs 3 gegen die linearen Schweißabschnitte 10 der Schweißbacken 5, 6 drückt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen es, zwischen den Kunststofffilmen 1, 2 und dem Kunststoffrohr 3 sowie zwischen den Kunststofffilmen 1, 2 in den an das Kunststoffrohr stoßenden Bereichen 8 ein vollständiges Schweißen auszuführen. In der Praxis ist es jedoch vorteilhaft, ein Vorschweißen auszuführen, bei dem die Kunststofffilme zusammen sowie an das Kunststoffrohr 3 geheftet werden, um die Handhabung derselben vor dem endgültigen Schweißen zu erleichtern.
  • Um die ausgeführten Schweißverbindungen nicht zu beschädigen, sollte der Kunststoff abkühlen gelassen werden, bevor er mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt wird.
  • Es ist auch möglich, einen einzelnen Kunststofffilm 360° um das Kunststoffrohr herum zu ziehen und ihn an sich selbst zu schweißen. Dadurch wird ein Beutel mit dem Ablassrohr in einer Ecke erhalten. Für das Kunststoffrohr 3 und die Kunststofffilme 1, 2 können verschieden Kunststoffe verwendet werden, zum Beispiel PVC, Polyethylen oder Polypropylen.
  • Als Kunststofffilm wird typischerweise PVC mit einer Dicke von 0,1 bis 0,3 mm verwendet. Das Kunststoffrohr 3 kann typischerweise aus PVC gefertigt sein und einen Außendurchmesser von 6 bis 20 mm sowie eine Wanddicke von 0,5 bis 1 mm aufweisen.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Schweißen von zwei Behälterwänden aus Kunststofffilm (1, 2) auf ein Kunststoffrohr (3) mit einem im Wesentlichen runden Querschnitt, wobei das Kunststoffrohr (3) zwischen zwei parallel angeordneten Kunststofffilmen (1, 2) angeordnet ist, wobei auf die zwei Kunststofffilme (1, 2) so eingewirkt wird, dass sie sich entlang der Außenfläche des Kunststoffrohrs (3) erstrecken und entlang einer Stoßfläche (7) zwischen zwei Schweißbacken (5, 6) in einem an das Kunststoffrohr (3) angrenzenden Bereich (8) aneinander stoßen, und wobei die Kunststofffilme (1, 2) mittels der Schweißbacken (5, 6) auf die Außenfläche des Kunststoffrohrs (3) geschweißt werden und in dem an das Kunststoffrohr (3) angrenzenden Bereich (8) zusammengeschweißt werden, wobei das Kunststoffrohr (3) während des Schweißens mittels einer durch die Schweißbacken (5, 6) ausgeübten Druckkraft elastisch verformt wird, um die Außenfläche des Kunststoffrohrs (3) mit zwei diametrisch gegenüberliegenden ebenen Abschnitten (9) zu versehen, die sich auf beiden Seiten der Stoßfläche (7) und im Wesentlichen senkrecht dazu erstrecken, wo zwei Schweißbacken (5, 6) eingesetzt werden, die so angepasst sind, dass sie, wenn geschlossen, das Kunststoffrohr (3) und die Kunststofffilme (1, 2) umschließen, wobei in einer Querschnittsansicht jede Schweißbacke (5, 6) einen gekrümmten Schweißbereich (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Querschnittsansicht jede Schweißbacke (5, 6) einen im Wesentlichen linearen Schweißbereich (10) aufweist, der sich im Wesentlichen senkrecht zu der Stoßfläche (7) zwischen der Stoßfläche (7) und jedem Ende des gekrümmten Schweißbereichs (11) erstreckt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gekrümmte Schweißbereich (11) der Schweißbacken (5, 6) einen Krümmungsradius aufweist, der den Außendurchmesser des Kunststoffrohrs (3) etwas übersteigt und weiterhin so bemessen ist, dass die Abschnitte (9) des Kunststoffrohrs (3) während der Schließung der Schweißbacken (5, 6) nach außen gegen die linearen Schweißabschnitte (10) der Schweißbacken (5, 6) gedrückt werden können.
  3. Vorrichtung zum Schweißen von zwei Behälterwänden aus Kunststofffilm (1, 2) auf ein Kunststoffrohr (3) mit einem im Wesentlichen runden Querschnitt, wobei die Vorrichtung zwei Schweißbacken (5, 6) einschließt, die so angepasst sind, das sie sich um das Kunststoffrohr (3) und die Kunststofffilme (1,2) herum schließen, wodurch bewirkt wird, dass die zwei Kunststofffilme (1, 2) entlang einer Stoßfläche (7) der Schweißbacken (5, 6) in einem an das Kunststoffrohr (3) angrenzenden Bereich (8) aneinander stoßen, und wobei die Schweißbacken (5, 6) so angepasst sind, dass sie die Kunststofffilme (1, 2) auf die Außenfläche des Kunststoffrohrs (3) schweißen und die Kunststofffilme (1, 2) in dem an das Kunststoffrohr (3) angrenzenden Bereich (8) zusammenschweißen, wobei in einer Querschnittsansicht jede Schweißbacke (5, 6) einen gekrümmten Schweißbereich (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Querschnittsansicht jede Schweißbacke (5, 6) einen im Wesentlichen linearen Schweißabschnitt (10) aufweist, der sich im Wesentlichen senkrecht zu der Stoßfläche (7) der Schweißbacken (5, 6) zwischen der Stoßfläche (7) und einem Ende des gekrümmten Schweißbereichs (11) erstreckt.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schweißbacke (5, 6) einen im Wesentlichen linearen Schweißabschnitt (10) zwischen jedem Ende des gekrümmten Schweißbereichs (11) und der Stoßfläche (7) aufweist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißbacken (5, 6) jeweils einen Widerstandsdraht (12) umfassen, der den gekrümmten Schweißbereich (11) und den/die linearen Schweißabschnitt(e) (10) definiert, wobei der Widerstandsdraht (12) so angepasst ist, dass das Kunststoffrohr (3) und die Kunststofffilme (1, 2) durch Schweißen mit Hitzeimpulsen oder Schweißen mit konstanter Hitze zusammengeschweißt werden.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißbacken (5, 6) als Ultraschallschweißbacken oder Backen für das Schweißen mit konstanter Hitze geformt sind.
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