DK159722B - Fremgangsmaade til sammensvejsning af ledningselementer af termoplastisk materiale samt til udoevelse af fremgangsmaaden egnet indretning - Google Patents

Description

O

DK 159722 B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til sammensvejsning af ledningselementer af termoplastisk materiale og af den i indledningen til krav 1 angivne art samt en til udøvelse af fremgangsmåden egnet indretning af 5 den i indledningen til krav 5 angivne art.

Ved sammensvejsning af termoplastiske plastmaterialer er det, som allerede beskrevet andetsteds (CH-PS 532.996 eller DE-PS 2.242.369), fordelagtigt at undgå grelle temperaturforskelle inden i de dele, som skal sammensvejses, således at der 10 ikke af denne grund opstår ukontrollable materialespændinger.

For f.eks. at forbinde to rørender med hinanden ved hjælp af en elektrosvejsemuffe eller påsvejse et saddelstykke på et rør er det først nødvendigt at bringe muffelegemet eller saddelstykket i snæver kontakt med de tilsvarende røroverfla-15 der i det mindste i de zoner, som skal sammensvejses.

Når det drejer sig om svejsning ved hjælp af en muffe (EP-Al-0036 963) opnås dette i regelen ved påkrympning af denne, idet krympespændinger, som er indført i muffelegemet ved sprøjtestøbning eller et andet fremstillingstrin, igen fri-20 gives ved opvarmning, eller dette opnås, når det drejer sig om saddelsvejsning, ved mekanisk kraftpåvirkning udefra på saddel- eller rørholderlegemet.

Ved yderligere energitilførsel skal den flademæssigt fordelte anlægskraft i fugepartiet forblive opretholdt for at 25 frembringe det for en uklanderlig svejsning nødvendige smeltetryk .

For at holde de allerede beskrevne, uønskede spændinger, som fremkaldes af kun partiel opvarmning, så små som muligt, er det fordelagtigt ikke kun målrettet at opvarme 30 fugezonen, men delene, som skal sammensvejses, skal opvarmes så ensartet som muligt over det samlede volumen i og omkring svejsezonen. Hertil anvendes f.eks. svejsemuffer med en gennemgående varmevikling (EP-Al-0036.963). Dette sikrer en svejsefremgangsmåde med en gennemvarmning og svejsning på hele den 35 gennemgående længde af de to svejsezoner på rørenderne, som skal forbindes.

2

DK 159722 B

o

Derved fremkommer der ens krympningsforhold over hele den dobbelte svejsemuffelængde og dermed de mindste spændingsforskelle efter sammensvejsningen.

Ulemperne ved disse fremgangsmåder er imidlertid, 5 at ved forholdsvis tyndvæggede rør falder rørenderne ind eller deformeres, så der i dette område opbygges et utilstrækkeligt svejsetryk, og smelte flyder ud mellem rørenderne ind i det indre af røret, hvorved der dannes en grat. Dette kan yderligere forstærkes, når enkelte varmeledertråde af den 10 svejseteknisk ønskede smeltestrøm forskydes ind i fugezonen og derved på et uønsket sted koncentreret indfører energi i forbindelsen. Disse ulemper optræder yderligere forstærket ved materialer med højt smelteindeks.

Ved en anden kendt fremgangsmåde, ved hvilken der 15 anvendes svejsemuffer med manglende varmevindinger i midterområdet (f.eks. CH-A 553.368), kan de foran beskrevne ulemper for størstedelen undgås, idet rørenderne opvarmes mindre stærkt, og tyndvæggede rør således falder mindre eller slet ikke ind, og smelten ikke kommer ind mellem rørenderne.

20 Som en ulempe forekommer imidlertid den indlednings vis nævnte uensartede opvarmning i den samlede svejsemuffe, hvorved denne ikke kan krympe frit i midterdelen. Derved opstår der forholdsvis store, forskellige indre spændinger i disse områder, som kan indvirke negativt på forbindelsens 25 holdbarhed.

Formålet for den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en fremgangsmåde og en til dennes udøvelse egnet indretning af den indledningsvis nævnte art, ved hjælp af hvilken fordelene ved de to kendte fremgangsmåder kombineres, 30 uden at deres ulemper optræder. Med denne fremgangsmåde skal tyndvæggede rør eller ledningselementer også af et termoplastisk materiale med højt smelteindeks kunne sammensvejses uklanderligt og med små restspændinger. Den dertil nødvendige indretning skal være enkel og i opbygning og garantere en 35 driftssikker arbejdsmåde.

O

3 DK 159722 B

Dette opnås ifølge opfindelsen ved de i den kendetegnende del af krav 1 angivne fremgangsmådetræk og de i den kendetegnende del af krav 5 angivne apparattræk.

Yderligere træk og udførelsesformer er angivet i de 5 øvrige, afhængige krav.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen forløber varme-frembringelsen i et delområde af varmelederen automatisk i to faser, idet udløsningen af den anden fase sker automatisk ved det ved opvarmningen opståede smeltetryk. Herved kan varme-10 tilførslen i området for de to rørender i den anden fase nedsættes ved forbindelse af et antal af varmelederens vindinger, hvorved indfald eller deformation af rørenderne undgås.

Forløbet af opvarmningen i to faser muliggøres ved den i krav 5 angivne anbringelse af en'forbindeIsesleder.

15 Ved dette enkle middel kan der uden en ekstra elektrisk styring af strømtilførslen opnås en uklanderlig, spændingsfattig svejseforbindelse uden deformerede rørender.

Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere ud fra en udførelsesform, idet der henvises til tegningen, på 20 hvilken fig. 1 viser et længdesnit gennem en som svejsemuffe udformet indretning til sammensvejsning forud for svejsningen, flg. 2 et delsnit gennem den i fig. 1 viste muffe under svejsningen, og 25 fig. 3 et strøm/tidsdiagram for svejseprocessen.

Den i fig. 1 viste svejsemuffe 1 til forbindelse af ledningselementer som f.eks. rør 2 og 2' af termoplastisk materiale består af et ringlegeme 3 og en vikling 4. Viklingen 4 består af en skrueformet opvundet varmeleder eller 30 modstandstråd 5, som er forsynet med en kappe 6 af termoplastisk materiale. Ved sammensvejsning af de enkelte vindinger med hinanden, fortrinsvis ved den ydre omkreds, fremkommer en kompakt vikling.

Varmelederen er fortrinsvis viklet monofilt, idet 35 der hvert sted ved enderne af ringlegemet er ført en trådende 7 ud til tilslutning til en strømkilde.

O

4 DK 159722 B

Viklingen indskydes i det udvidede, opvarmede ringlegeme, hvorved de i ringlegemet allerede foreliggende, indefrosne krympespændinger yderligere forøges.

Før indføringen af viklingen 4 anbringes der i ring-5 legemet 3 en som trådbøjle udformet forbindelsesleder 8 på et sted af den indre omkreds af ringlegemet 3 i midten ud for området for de sammenstødende rørender 2 og 2'.

Forbindelseslederen 8 dækker i svejsemuffens længderetning over et område på flere vindinger og har to radialt 10 udad rettede ben 9, ved hjælp af hvilke den er forankret i ringlegemet 3. Før sammensvejsningen er der mellem den f.eks. af en kobbertråd bestående forbindelsesleder 8 og varmelede-ren 5 anbragt et isoleringslag 10 af termoplastisk materiale med en tykkelse D, som i den viste udførelsesform svarer 15 til tykkelsen af den omgivende kappe 6.

Består viklingen af en blank, i noter i ringlegemet indlagt eller ved en sprøjteproces til fremstilling af ringlegemet omsprøjtet varmeleder 5, må der ligeledes forefindes et isoleringslag 10 mellem varmelederen og forbindelseslederen. 20 Ud over den viste udformning og anbringelse af for bindelseslederen kan denne også være udformet flere steder langs omkredsen som f.eks. tyndpladestrimler eller bøjler eller som hele omkredsen omfattende tyndpladestrimler, idet der bestandig mellem disse og varmelederen er anbragt et iso-25 leringslag med en fastlagt tykkelse.

Fremgangsmåden til sammensvejsning af to rørledninger med den beskrevne svejsemuffe forløber som følger:

Efter indstikning af rørenderne 2 og 2' i svejsemuffen 1 og tilslutning af viklingen 4 med sine trådender 7 til 30 en strømkilde, f.eks. et svejseapparat, indledes svejseprocessen ved indkobling af strømtilførslen. I en første fase opvarmes svejsemuffen og rørenderne over den samlede viklingslængde så meget, at det mod viklingen anliggende termoplastiske materiale i disse dele bliver plastisk deformerbart, idet 35 de i svejsemuffen l's rørlegeme 3 indefrosne krympespændinger samtidig bliver udløst. Herved opstår der et indad rettet

O

5 DK 159722 B

radialt tryk på det plastiske materiale, som fører til en fast kontakt mellem det termoplastiske materiale af den indvendige diameter af ringlegemet 3, den omgivende kappe 6 for viklingen 4 og den udvendige diameter af rørenderne 2 5 og 2'.

Samtidig bringes herved, som det fremgår af fig. 2, forbindelseslederen 8 ved fortrængning af isolationslaget 10 i metallisk kontakt med flere vindinger af varmelederen 5.

I dette øjeblik udløses automatisk svejseprocessens anden 10 fase, i hvilken der ved kortslutning af disse vindinger i viklingens midterområde frembringes ingen eller kun meget lidt varme. Herved forhindres det, at smelten i området for fugen mellem de to rørender bliver for flydende og kommer ind i det indre af røret, og at rørenes endepartier deforme-15 res.

I de øvrige, ikke kortsluttede vindinger af viklingen frembringes som hidtil varme, som yderligere smelter det termoplastiske materiale, så at det forbinder sig indbyrdes, og der sikres en uklanderlig svejseforbindelse.

20 Som det fremgår af fig. 3, stiger strømstyrken i den anden fase på grund af den lave samlede modstand, så at den derved fremkomne stærkere opvarmning muliggør en afkortning af svejsetiden. I fig. 3 er strømstyrken I gengivet i afhængighed af svejsetiden t, idet de skraverede flader svarer 25 til den frembragte varme i de to faser.

Den her beskrevne svejsefremgangsmåde er ikke kun anvendelig ved brug af svejsemuffer med lukkede viklinger, men den kan også anvendes ved sammensvejsning af ledningsdele ved hjælp af varmemåtter, som kan lægges om delene, som skal 30 sammensvejses, og rørholdere eller saddelstykker, som kan spændes derover. Sådanne svejseindretninger er f.eks. beskrevet i DE-PS 2.242.369 eller i EP-A2 0035 750.

Herved er det kun nødvendigt, at der i rørholderen eller et saddelstykke ligeledes er knyttet en forbindelsesle-35 der med et isoleringslag til varmelederen i varmemåtten.

DK 159722 B

6 o

Smeltetrykket frembringes her ved en ydre kraftpåvirkning ved sammenspænding af rørholderen eller saddelstykket. I øvrigt forløber fremgangsmåden som allerede beskrevet.

Udformes forbindelseslederen som en ekstra varme-5 frembringende varmeleder eller modstand, kan der også med denne fremgangsmåde i to eller flere forskellige faser alt efter forskellig tykkelse af isoleringslaget partielt og tidsmæssigt forskelligt frembringes ekstra varme. Hermed kan det tids- og stedsmæssige forløb af varmefrembringelsen 10 tilpasses optimalt til de til enhver tid nødvendige forhold uden ekstra spoleudelukkelser og komplicerede koblinger i svej seapparatet.

Det tidsmæssige forløb af de enkelte faser kan fastlægges ved tykkelsen D af isolationslaget 10 mellem varmele-15 der 5 og forbindelsesleder 8.

20 25 30 35

Claims (10)

1. 7 DK 159722 B PATENTKRÅV.
2. 1. Fremgangsmåde til sammensvejsning af ledningselementer af termoplastisk materiale, ved hvilken der ved tilførsel af elektrisk energi i en viklet varmeleder (5) i 5 et svejseforbindelseselement (1) frembringes varme i de dele (2,2')» der skal sammensvejses, kendetegnet ved, at varmefrembringelsen i det mindste i et delområde af varmelederen (5) forløber i mindst to forskellige faser, i-det den anden fase automatisk udløses af det af den i den Io første fase frembragte smelteudøvede tryk, og at der i den anden fase elektrisk forbindes et antal vindinger i delområdet af varmelederen.
3. 2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at vindingerne kortsluttes, og at der i den an- 15 den fase i delområdet i forhold til det øvrige område af varmeviklingerne frembringes en væsentlig mindre eller ingen varme.
4. 3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, hvor varmelederen som lukkede vindinger er anbragt i en svejsemuffe, 20 som har indefrosne krympespændinger, kendetegnet ved, at smeltetrykket frembringes ved udløsningen af krym-pespændingerne i den første fase.
5. 4. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at smeltetrykket frembringes af en ude- 25 fra på svejseforbindelsen påført kraft.
6. 5. Indretning til udøvelse af fremgangsmåden ifølge ethvert af kravene 1 til 4 og med mindst én i mindst ét svejseforbindelseselement anbragt varmeleder, kendetegnet ved, at der ved den ydre omkreds af i det mindste et 30 delområde af varmelederen (5) er anbragt mindst én fra denne isoleret forbindelsesleder (8).
7. 6. Indretning ifølge krav 5,kendetegnet ved, at forbindelseslederen (8) er udformet som en kortslutning sieder, som har lille ohmsk modstand. 7. indretning ifølge krav 6, kendetegnet ved, at kortslutningslederen (8) er en trådbøjle fortrinsvis af kobbertråd. DK 159722 B O
8. 8. Indretning ifølge ethvert af kravene 5 til 7, kendetegnet ved, at forbindelseslederen (8) er anbragt i området for sammenstødet af ledningsdelene (2, 2'), som skal forbindes.
9. 9. Indretning ifølge ethvert af kravene 5 til 8, kendetegnet ved, at den tidsmæssige varighed af den første fase er bestemt ved valget af en bestemt tykkelse (D) af isoleringslaget mellem varmelederen (5) og forforbindelseslederen (8) .
10. 10. Indretning ifølge ethvert af kravene 5, 7, 8 el ler 9, kendetegnet ved, at forbindelseslederen (8) er udformet som ekstra varmeleder. 15 20 25 30 35