DE6606001U

DE6606001U - Einrichtung zur elektrischen erwaermung eines heizspiegels

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Publication number: DE6606001U
Application number: DE6606001U
Authority: DE
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1966-07-06
Filing date: 1966-07-06
Publication date: 1970-07-30

Description

Einrichtung zur elektrischen -arw.-rmung eines Ileizspie.;cls

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur elektrischen Erwärmung eines HeizSpiegels zum Stumpfschweißen von Y/erkstücken aus thermoplastischem Material, wobei der Heizspiegel unmittelbar an einer Stromquelle, insbesondere der Sekundärwicklung eines Transformators, angeschlossen ist.

Ringförmige Heizspiegel dienen beispielsv^eise zum Stumpfschweißen von Kunststoffrohren. Auch Kunststoffteile anderer Form können mittels entsprechend geformter Heizspiegel geschweißt werden.

Die Beheizung bekannter Heizspiegel erfolgte bisher in indirekter Weise durch Rohrheizkörper, beispielsweise Backer—Rohre Heizkabel oder Bodenheizkörper mit Glimmer-Is olation. Die auf Grund der indirekten Beheizung und Isolation erforderlichen Betriebsspannungen lagen meist bei 220 Volt, einem für den Menschen schon sehr gefährlichen Betrag.

Eit derartigen Heizspiegeln konnten beispielsweise Eunststoffrohre bis maximal 120 nun Durchmesser versehweißt v/erden. Kunststoff rohre größeren Durchmessers waren bislang wenig üblich. Es besteht jedoch neuerdings die Tendenz, für Abwasserleitungen Himststoffrohre zu verwenden, axe vergleichsweise billig verlegt werden können, da sie beispielsweise auf Grund ihrer Elastizität

keine geglätteten und befestigten Grabensohlen benötigen. Solche Abwässerrohre können Durchmesser bis zu 1500 nun aufweisen.

Die Verschweißung derartig umfangreicher Rohre mit obigen bekannten Heizspiegeln bringt große Schwierigkeiten mit sich. Zur gleichmäßigen Aufheizung der entsprechend umfangreichen Heizspiegel - wobei bei einer Betriebstemperatur von 2CO⁰C Toleranzen von etwa ±10°C eingehalten werden müssen - sind zahlreiche Heizelemente und entsprechend viele elektrische Anschlüsse erforderlich. Dies bedeutet einen so großen Aufwand, daß dadurch, die Verwendbarkeit der an sich vorteilhaften Kunststoffrohre als Abwasserleitungen in Frage gestellt wird. In diesem Zusammenhang sei auch noch erwähnt, daß die bei den bekannten Heizspiegeln üblichen hohen Betriebsspannungen, insbesondere beim Verlegen der Rohre in feuchtem Boden, zu einer großen Gefahr für die menschlichen Arbeitskräfte werden kann.

Kan hat nun - um den Nachteil der vielen elektrischen Ai-sehJüsse su verseideo — versucht- den teizspiegel direkt an eine Stromquelle anzuschließen. Als Stromquelle diente dabei die Sekundärwicklung eines bekannten Auftautransformators, wodurch vorteilhaft eine hohe Stromstärke und damit eine intensive Erwärmung des Heisspiegels bei zugleich ungefährlich niedriger Spannung erzielt v/erden kann. Es konnten jedoch auch mit dcrarti_oen Heizspiegeln bisher keine befriedigenden Ergebnisse erzielt werden. Die Schwierigkeiten beruhten nunmehr· insbesondere auf einer derart ungenauen Temperaturverteilung: über den Ileisspiegel, daß die bereits oben erwähnten, für- uir.e dauerhaft haltbare Suüststoffsc-.weißung xmbediingi; erforderlichen Toleranzen von ±10° C nicht eingehalten werden konnten.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, die vorstehenden llachteile zu vermeiden, d.h. einen Heizspiegel zu schaffen, der auch zu einer dauerhaft haltbaren Verschweißunj von Kunststoffteilen mit vergleichsweise großen Abmessungen in einfacher und vorteilhafter Weise eingesetzt werden kann. Zur Lösung dieses Problems wird erfindungsgenäß im wesentlichen vorgeschlagen, daß der Keizspiegel je eine lasche für den Anschluß der elektrischen Kabel und eine unterschiedliche Querschnitts stärke aufweist und/oder im ileizspiegel Elemente aus einem gut wärmeleitenden Material, vorzugsweise Kupfer, angeordnet sind.

Die erfindui.gsgemäßen Laschen, die zweckmäßig aus demselben Werkstoff wie der lieizspiegel selbst bestehen und sich unmittelbar an denselben anschließen können, dienen vorteilhaft zum allmählichen Aufbau der Temperatur, die nicht unmittelbar hinter den Anschlußklemmen ihren _>;. Sollwert erreicht. Die Abmessungen der Laschen sind daher zweckmäßig 00 gewählt, daß die Temperatur bei Erreichen der Heizspiegelfläche gerade den gewünschten konstanten Sollwert erreicht. Auf Grund von Yersuchsergebnissen wird diesbezüglich bevorzugt, daß die Ausdehnung der Laschen in Stro-nrichtung jeweils mindestens einem Pünftel des Gesamtetromweges innerhalb des iieizspiegels entspricht, maximal jedoch 3CO mm beträgt. Bei einem ringförmigen ileizspiegel zur Rohrschweißung _Λ beispielsweise entspricht dann die Länge einer Lasche etv/a einem Fünftel des mittleren Ringumfanges.

Die weiteren erfindunjsgemäßen Kerlasale, nämlich die unterschiedliche Querschnittsstärke des Heizspiegels und/oder die Anordr.unj von Elementen aus einem jut wärmeleitenden Katerial im heizspiegel verfolgen den

Zweck, obige Solltemperatur über die Breite des Heizspiegels und unabhängig von Vitterungseinflüssen, konstant zu halten.

Im einzelnen wird dazu vorgeschlagen, daß der Keizspiegel zur Erzielung einer unterschiedlichen Querschnittsstärke Ausnehmungen und/oder Einschnitte aufweist. Durch seitliche Bohrungen in den Heizspiegelkörper, welche gegebenenfalls als Stufenbohrungen ausgeführt sein können, ist beispielsweise vorteilhaft eine Erhöhung der Stromdichte an den beiden mit dem zu verschweißenden Werkstück in Eingriff stehenden Oberflächen des Heizspiegels zu erreichen. Entsprechend kann auch eine Verdichtung der Stromlinien an bestimmten Stellen durch seitliche Einschnitte in diese Oberflächen erzielt werden«

Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Elementen aus einem gut wärmeleitenden Material, vorzugsweise Kupfer, »-- kann ein Temperaturausgleich über die Oberfläche des Heizspiegels dadurch geschaffen werden, daß Wärme von zu stark erhitzten Partien nach außen abgeleitet wird. Dies kann beispielsweise bei einseitiger Windeinwirkung erforderlich sein.

Eine weitere Möglichkeit, örtliche Überhitzungen zu vermeiden, ist dadurch gegeben, daß derartige Stellen elektrisch überbrückt v/erden. Dabei wird der normalerweise durch diese Stellen fließende Strom aufgezweigt, und es fließt nunmehr ein Teil des Stromes durch den Heizspiegel, während der Rest die betreffende Stelle umgeht. Im einzcli.en schläjt die ^rfi/.dung hierzu vor, daß zur Verzweigung den durch den :ieizspiejt;l fließenden Ctrores jeweils zwei der im hei;::;pickel angeordneten .ut w^rreleitcnden Elemente durch ein cVenfalls .:ut

wärmeleitendes Yerbindungsteil gekuppelt sind. Vorzugsweise "bestehen solche Verbindungsteile ebenfalls aus Kupfer,

Als Werkstoff für den erfindungsgemäßen Heizspiegel kann grundsUtzlich ein beliebiges stromleitendes Material dienen. Gemäß der Erfindung wird jedoch bevorzugt, daß der Heizspiegsl aus einem korrosionsbeständigen, einen vergleichsweise hohen elektrischen Viiderstand auf v/eisend en Material, vorzugsweise einem Chrom-Hickel-Titan-Stahl besteht. Ein vergleichsweise hoher elektrischer Widerstand schont einerseits die Wicklungen des Transformators und gewährleistet andererseits eine gute Erwärmung des Heizspiegels. Korrosionsbeständigkeit des Heizspiegels ist vorteilhaft für Außenarbeiten bei feuchter Witterung bzw. bei Verlegung von Rohren in feuchtem Erdreich.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird in diesem Sinne ferner vorgeschlagen, daß die Oberfläche des Heizspiegels mit einem Kunststoff, vorzugsweise *=* Teflon oder llostaflon, überzogen ist. Eine solche Beschichtung des Ueizspiegels verbessert die KorrosionsbestLLndi_okeit desselben und verhindert darüberhinaus ein Kleben des auf ScLweißtemperatur erwärmten Ueizspiegels an den zu verschweißenden Kunststoffteilen.

Hinsichtlich einer gleichmäßigen Temperaturverteilung über die Oberfläche des ileizspie^olc, i^t ee ferner zv/eckmäßig, wenn (Ue mittlere Stärke dec Heizspiejels etwa 1/10 seiner Breite betrügt.

Es wurde bereits oben angedeutet, daß die erfinciurjsjemäßen Einschnitte zu einer Verdichtung der Stromlinien an den Cberflachen dec ieizcpiejels dienen, T.vfin^un^z^eml'.? können öie ^insclmitte jedoch auch derart rucgobil.-et sein,

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daß sie zur Verzweigung des durch den Keizspiejel fließenden elektrischen Stromes diener, v/obei - nach Art einer Parallelschaltung - jeweils zwei entsprechende Teile

des Heizspiegels verbunden sind.

Diese Maßnahme erlaubt eine erhebliche Verringerung der Stärke des Heizspiegels unter den obengenannten V/ert und damit eine entsprechende Gewichts- und Katerialkosteneinsparung. In vorteilhafter V/eiterbildung des obigen Gedankens wird ferner vorgeschlagen, daß die Verzweigung des Strones durch Verschiebung des Verbindungsteils zwischen den beiden entsprechenden Teilen des Heizspiegels variierbar ist»

Bei längerem Betrieb eines Heizspiegels ohne Unterbrechungen ist ein zeitweiliges Abschalten des Strones erforderlich, weil die Heizspiegeltemperatur sonst einen zu hohen \/ert erreicht bzw. eine Überlastung der Leitungen eintritt. «^ Bei den oben beschriebenen bekannten Heizspiegeln mußte die Ileizspiegeltemperatur stilndig durch menschliche Arbeitskräfte überwacht v/erden. Dieser llachteil wird gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß die von der Stromquelle für den Heizspiegel abgegebene Leistung durch die Temperatur des Heizspiegels regelbar ist*

Zur Durchführung einer derartigen Steuerung bei einem Transformator ist dieser zweckmäßig umschaltbar ausgebildet. Die Umschaltvorgiinge können dann von einem im Heizspiegel angeordneten Eison-Konstantan-Thermoelemont oder dergleichen vorgenonunen werden.

V.'ie bereits eingangs angedeutet, dienen -¹ eizspiegel zum Stumpfschalten von Kunstatoffrohren bzw. Kunststofftcilen

von beliebiger Form. Treten bestimmte Formen häufig auf, wobei lediglich die Abmessungen variieren, ist es wünschenswert, derartige Teile mit ein- und denselben Heizspiegel zu verschweißen· Die Erfindung schlügt diesbezüglich vor, daß der lleizspie^el aus mehreren festen Formstücken besteht, die durch Hebelteile gelenkig miteinander verbunden sind.

Die festen Formstücke können auf Grund ihrer gelenkigen Verbindung gegeneinander parallel verschoben werden, so daß der Heizspiegel iiJierhalb eines gewissen Bereiches für beliebige Abmessungen der betreffenden Kunststoffteile verwendbar ist. Solche häufig auftretenden Kunststoffteile können beispielsweise durch Rohrabzweijjungsstücke verkörpert sein, deren Teilung in der gemeinsamen Längsmittelebene erfolgt.

In der Zeiclinung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt:

Figur 1 einen ringförmigen Leizspiegel,

Figur 2 eine andere Ausfüiirungsform eines ringförmigen Heizspiegels

und

Fi^ur 5 eii:en Keizcpiecel zur Verschweißung eines Rohranschlußstückes.

Der ringförmige Heizcpiejel nach Fi_our 1 ist mit 10 bezeicimet und v/eist zwei Laschen 11 für den Anschluß lxl eine Stromquelle auf. Als Stromquelle dient ein schematisch dargestellter Transformator 12, welcher seinerseits an eine V/echselctromquelle 13 abgeschlossen ist.

Zur Temperaturveiteilung innerhalb des reizapie^els 1C dienen Zinsclinitte 14 und Stufenbol^ruiic-n Vj, Die Stufen-

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bohrungen 15 bewirken eine Erhöhung der Stromdichte an
den Oberflächen des Heizspiegels, während durch die Einschnitte 14 eine Verdichtung der Stromlinien etwa in
der Mitte der Heiz-,piegeloberf lachen erzielt wird.
Mit Kühlrippen 27 versehene Kupferbolzen 16 führen überschüssige Yilirme an die Umgebung ab. Xupferbolzen 17 sind durch einen Kupferdraht 18 verbunden. Der Kupferdraht 18 dient zur Abzvei_oung eines Teils des durch den Heizspiegel fließenden Stromes, so daß die durch den Kupferdraht 18 überbrückte Heizspiegelpartie weniger stark
erwärmt v/ird. Eine Anordnung der Bolzen 17 und des
Kupferdrahtes 18 gemäß Figur 1 empfiehlt sich beispielsweise bei einer Windrichtung nach Pfeil 19. Me Teile
17 und 18 gleichen auf diese Weise die stärkere Abkühlung der dem Wind zugewandten Heizspiegelhälfte wieder aus.

Ein temperaturempfiiidliches Element 20 ist seitlich im
Keizspiegel angeordnet und dient sur Regelung der vom
Transformator 12 abgegebenen Leistung.

Bei der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform ist der
Heizspiegel mit 21 bezeichnet. Er unterscheidet sieh
von der Ausführungsform nach Fi^ur 1 hauptsächlich durch eine wesentlich geringere Bleohstärke,. Um auch hier noch eine gleichmäßige Stromverteilung über die Oberflächen
des Heizspiegels zu erreichen, wird der Strom hinter den Laschen 11 verzweigt. Zu diesem Zweck sii.d die durch zwei große Einschnitte 22 abgeteilten Streifen 23 durch ein
stromleitendes Element 24 elektrirch verbunden. Durch
Verschiebung des Elementes 24 in Richtung eines Pfeiles kann das Verhältnis der durch die Streifen 23 sowie durch die übrigen Heiz^piejelteile fließenden Stroiskomponenten

variiert werden. Durch Einschnitte 26 wird ein Abdrängen der Stromlinien in Richtung auf den äu3eren lieizspiegelumfang erreicht.

Bei der Ausführungsform nach Figur 5 ist der Heizspiegel mit 28 bezeichnet. Er dient zur Verschweißung von Rohranschluss tücken, die in ihrer gemeinsamen LUn^smittelebene geteilt hergestellt sind. Eine solche Hälfte eines Rohr= ansehlußstüekes ist mit 23 beziffert

t.

Der Heiaspiegel besteht aus vier festen Formstücken 30 bis 33, welche durch Hebelteile 34135 gelenkig verbunden sind. Die festen Formstücke 30 bis 33 sind dadurch in Richtung von Pfeilen 36,37,38 verschiebbar, so daß der Heizspiegel 28 für Rohranschlußstücke mit unterschiedlichen Durchmessern verwendbar ist. Die Stromzuführung zum Heizspiegel 28 erfolgt an den Enden 39,40 desselben. Laschen, Einschnitte, Bohrungen, Kupferbolzen und dergleichen gemäß den Ausführungsformen nach Figur 1 und 2 sind in der Ausführungsform nach Figur 3 der Einfachheit halber nicht eingezeichnet. Es versteht sich jedoch, daß diese Maßnahmen auch hier angewendet werden können.

Die im Vorstehenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausfüi-run^sbeispiele dienen nur zur Erläuterung der Erfindung, die ceIbstverständlich nicht auf diese Beispiele beschränkt sein sollen. Es gibt vielmehr laauiigfaltige Abwandlungsmögüchkeiten, ohne daß dabei der durch die Erfindung abgesteckte Ralimen verlassen wird.

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Claims

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Aneprüche

1. Einrichtung zur elektrischen Erwärmung eines Ileizspiegels zum Stumpfschweißen von Y/erkstücken aus thermoplastischem Material, wobei der Heizspiegel unmittelbar an einer Stromquelle, insbesondere der Sekundärwicklung oir.es Transformators, angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizspiegel je eine Lasche (11) für den Anschluß der elektrischen Kabel und eine unterschiedliche Querscnnittsstärke ausweist und/oder im Heizspiegel Elemente (16,17,18) aus einem gut wärmeleitenden Material, vorzugsweise Kupfer, angeordnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung der Laschen (11) in Stromrichtung jeweils mindestens einem Fünftel des Gesamtstromweges innerhalb des Heizspiegels entspricht, maximal jedoch 300 mm betrügt.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizspiegel zur Erzielung einer unterschiedlichen Querschnittsstärke Ausnehmungen (15) und/oder Einschnitte (14*26) aufweist.

4» Einrichtung nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch geker-nzeichnet, daß der Heizspie^el aus einem korrosioncbestljidicon, einen vergleichsweise hohen elektrischen Widerstand aufweisenden l'aterial, vorzugsweise einem Chrom-IIickel-Titan-Stahl besteht.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch ^ doß die mittlere CtürLe des i.eiüspie,jels etwa 1/10 seir.or Breite betrat.

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6. Einrichtung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnitte (22) zur Verzweigung des durch den L'eizspiegel (21) fließenden elektrischen Stromes dienen, wobei - nach Art einer Parallelschaltung jeweils zwei entsprechende Teile (23) des Heizspie^els verbunden sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekeinzeichnet, daß die Verzweigung des Stromes durch Verschiebung des Verbindungsteils (24) zwischen den beiden entsprechenden Teilen (23) des Heizspiegels (21) variierbar ist.

8. Einrichtung nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verzweigung des durch den Heizspiegel fließenden elektrischen Stromes jeweils zwei der im Heizspiegel angeordneten gut wärmeleitenden Elemente (17) durch ein ebenfalls gut wärmeleitendes Verbindungsteil (18) gekuppelt sind.

9* Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Stromquelle (12) für den lleizspie^el abgegebene Leistung durch die Temperatur des Heizspiegels regelbar ist.

10« Einrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß zur Re_oelun^ der von der Stromquelle (12) abgegebenen Leistung ein im lieizspiegel angeordnetes Eisen-Ivonstantan-Theriaoolenient (2C) dient.

11. EinricJitu.ij nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die CberflUc'.e Jes !'eiscpiegels

mit einem Kunststoff, vorzugsweise Teflon oder Hostafion überzogen ist.

12. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ileizspiegel (28) aus mehreren festen Formstücken (3O-]>3) besteht, die durch Hebelteile (34,35) gelenkig miteinander verbunden sind.

30. Juni 1966 Sr/H