JP2556555B2 - 管板に管端部を溶接する方法 - Google Patents

管板に管端部を溶接する方法

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、管端部が管板からわずかばかり突出するよ
うに管端部を管板の孔内に挿入して、管端部を溶接温度
で変形し、次いで管端部を管板に端面側で溶接する、合
成ポリマーから成る管板に合成ポリマーから成る管端部
を溶接する方法に関する。
従来の技術 このような方法はHLH24（1973）第８、第248ページ〜
第253ページ、特に第249ページ〜第250ページから加熱
ラム溶接法（Heizstempelschweissverfahren）として公
知である。この公知の方法はプラスチツクから多管式熱
交換器を製作するために適用される。極めて肉薄の管と
厚い管板との間で溶接個所を製作するためには２つの工
具が必要であり、このばあい第１の工具によつて製作す
べき溶接個所範囲が加熱されかつ第２の工具によつて本
来の溶接が実施される。両工具はその目的に応じて特別
に成形されている。更に公知の方法は、まず突出した管
端部が熱放射によつて溶接温度にもたらされ、次いで管
板の端面側で管と管板との間で本来の溶接が行なわれる
ように第２の溶接工具によつて変形されるようにして実
施される。
前記公知の加熱ラム溶接法は多孔性の管を管板に溶接
しようとするばあいには適用できない。このような多孔
性の管は壁体積の少なくとも20％の孔体積を有してい
る。孔体積は管の壁体積の90％になることがある。この
種の多孔性の管は極めて溶接しにくい。それというのも
管の壁内の定まつた材料分がわずかであるからであり、
これによつて管は熱をわずかに供給するだけで溶融する
からである。多孔性の管端部が溶融したばあい更に、溶
融区分の体積は多孔性の管壁の体積に比して孔体積だけ
減少するようになる。これによつて必然的に管材料の流
れが生ぜしめられる。従つて公知の加熱ラム溶接法を使
用したばあい最初の加熱においてすでに管材料が内向き
に管内に流れるようになる。
発明が解決しようとする問題点 それ故本発明の課題は、合成ポリマーから成る多孔性
の管端部を合成ポリマーから成る管板に溶接でき、しか
も溶接のために使用される熱エネルギをできるだけ経済
的に利用できる、冒頭に述べた形式の方法もしくは加熱
ラム溶接法を提供することにある。
問題点を解決するための手段 前記課題は本発明の方法では、まず管端部だけを溶融
して溶融区分を形成し、溶融区分が部分的に管板の端面
に載置されかつ部分的にまだ溶融してない多孔性の管端
部と接続状態で維持されるように溶融区分を半径方向で
外向きに案内し、次いで管端部の溶融区分が管板に載置
する周方向範囲で管板の環状の加熱によつて管端部の溶
融状態を保証しながら管端部と管板とを溶接するように
して、多孔性の管端部を溶接することによつて解決され
た。
発明の作用効果 本発明の方法は特別に成形された工具を用いて実施さ
れる。いずれにせよ工具は管端部内に突入する心棒は有
していない。それというのも熱放射によるだけで管端部
が内部から溶融されかつ材料流れが始まり、これによつ
て管端部と管板とを最早不動に結合できなくなるからで
ある。更に工具の接触面は、管端部から溶融された溶融
区分の大部分が直接外向きに案内され、これによつて溶
融区分の管端部内への流れ込みが効果的に回避されるよ
うに形成されねばならない。十分な量の溶融区分が工具
を用いて管板の端面に移されたばいに始めて、管板を溶
融区分範囲で溶融させるために、工具が管板内にも係合
でき、これによつて最終的に溶接個所が得られる。
本発明による方法は、方法を実施するのに必要な熱量
が断続的に供給されると有利に実施できる。このことは
次のようにして簡単に実現できる。即ち、管端部が溶接
工具を用いて溶融されかつ溶融区分の大部分が半径方向
で外向きに案内され、次いで溶接工具が短時間持上げら
れ、これによつて溶融材料内の過剰な熱量が周囲空気に
よつて再び冷却され、次いで同じ溶接工具によつて溶融
区分が再び半径方向で外向きに案内され、次いで溶接工
具が再び持上げられる。溶接工具の３回目の移動におい
て例えば管板もすでに一緒に溶融され、このばあい管端
部と管板とが完全に溶接される。
多孔性の管端部と管板との間の本発明により製作され
た溶接接合部は管自体の強度よりも大きな強度を有す
る。
有利には管端部は少なくとも一時的に冷却される。有
利には内部から実施される管端部の冷却によつて断続的
な熱供給における溶接中断を著しく減少できる。
管端部の冷却のためには管端部内に金属ピンを挿入す
るだけで十分である。このばあい有利には金属ピンは多
孔性の管端部の内壁に接触する。このような金属ピンが
円錐形に形成されるばあいには、金属ピンは軽く押して
管板内を占める管端部内に挿入できる。これによつて金
属ピンはその円錐形形状に基づいて管板内で管端部を締
付け固定するので、本発明による方法を実施するばあい
管端部は管板内で確実に固定される。
管端部が管板から値ａだけ突出するように、管端部が
管板内に挿入されると特に有利である。このばあいａは
管端部の壁厚さの１倍乃至４倍に等しい。同様に、溶融
区分が幅ｂで管板の端面に載置するように管端部の溶融
区分が半径方向で外向きに案内されると特に有利であ
る。このばあいｂはほぼ管端部の壁厚さの0.5倍乃至２
倍に等しい。
管という概念では本発明では例えば管、ホース又は中
空糸のようなすべての環状体を包括する。管の横断面は
円形横断面に限定されるものではない。管はだ円形又は
多角形、例えば三角形、四角形、正方形、五角形等の横
断面を有することができる。管の内部および外部横断面
に基づき生ぜしめられる管の壁厚さは管の周方向に亘つ
て等しくても又は異つていてもよい。管の内部および外
部横断面は同じか又は異なる横断面形状を有することが
できる。例えば管の外部横断面が多角形輪郭を有しかつ
内部横断面が円形又はだ円形輪郭を有することができ
る。更に管の内部横断面が単数又は複数の一貫した中空
室を有してもよい。
管端部および管板用の材料としては熱供給によつて溶
融されるすべての合成ポリマーが適している。前記ポリ
マーには特に例えばフロールポリマー（Flourpolymer
e）、ポリエチレン又はポリプロピレンのような熱可塑
性ポリマーが属する。このばあい、管材料および管板材
料が同じか又はほぼ同じ溶融点又は溶融範囲を有してい
ると有利である。更に管端部と管板とが、基本組織が同
一のポリマー種類に属する熱可塑性ポリマーから形成さ
れると特に有利である。
本発明による方法は、多孔性の管と管板との間の特に
負荷に耐え得る溶接個所を製作するのに適しているの
で、本発明による方法は有利には、マイクロフイルタ、
フイルタ、透析器、血液酸素添加装置（Blutoxygenator
en）等を製作するのに適している。
実施例 第１図では符号１で管が示されていて、該管は管端部
２で管板３内に挿入されかつこの管板と図示されてない
形式で溶接されている。区分ｘに基づいて以下に本発明
による方法を詳述する。
第３図では管板は符号３でかつ管端部は符号４で示さ
れていて、このばあい管端部４はほぼ２つ分の壁厚さだ
け管板から突出している。有利には管端部４を固定する
ために円錐形の金属ピンが外部から挿入され、これによ
つて管端部４が管板内に締付け固定される。円錐形の金
属ピン５は段部６を備えていて、この段部によつて溶接
後金属ピンを簡単に引出すことができる（第４図参
照）。
第５図では溶接される管端部４の上側で溶接工具７が
示されていて、この溶接工具７は保持部材８を介して加
熱工具（図示せず）内に固定される。前記溶接工具７は
有利には熱伝導性の良い材料から成つていて、この金属
は管材料もしくは管板材料と接触する個所で付着を防止
する被覆層を備えることができる。溶接工具は下面に環
状の溝10を有していて、この溝によつて本発明による溶
接形式を特に有利に行なうことができる。実施例ではこ
の環状の溝はＶ字形であるが、別の横断面形状を有して
いてもよい。適合する横断面形状は管端部および管板用
の使用材料に関連していてかつそれぞれ簡単な実験によ
つて最適なものにされる。溶融工具７は溶接すべき個所
に降下させられ、これによつてまず管端部が内部から溶
融されかつ溝10の特別な形状によつて外向きに押されか
つ管板に載置される。この状態は第６図で示されてい
て、このばあい溶融区分は符号12で示されている。溶融
区分12をずらすために溝10の側面11が用いられる。溶接
工具が更に降下させられたばあいには、溝10の外側リン
グが管板に達し、これによつて管板も溶融されかつ溶融
区分13が本来の溶接接合部を成して成形される（第７図
参照）。
第８図では溶接接合部を拡大して示している（第１図
の区分ｙ）。第８図では矢張符号３で管板がかつ符号４
で多孔性の管端部が示されている。
溶接接合部は外部で使用される溶接工具の輪郭を有し
ていて、このばあい鎖線範囲14では管板と管材料との間
の親密な溶融範囲が明らかにされている。管板を（別個
に）加熱するために必要な、管板内への溶接工具の係合
によつて溶接接合部13の外側リングにおいて本発明によ
る方法を特徴付ける環状の切込み部が生ぜしめられる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示すものであつて、第１図は本
発明による方法で製作されたマイクロフイルタの概略的
に示した横断面図、第２図は第１図によるマイクロフイ
ルタの平面図、第３図、第４図、第５図、第６図および
第７図は溶接個所における本発明の方法の時間的な経過
を示した図、第８図は本発明により製作された溶接接合
部の部分拡大図である。 １……管、2,4……管端部、３……管板、５……ピン、
６……段部、７……溶接工具、８……保持部材、10……
溝、11……側面、12,13……溶融範囲、15……切込み部

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】管端部が管板からわずかばかり突出するよ
    うに管端部を管板の孔内に挿入して、管端部を溶接温度
    で変形し、次いで管端部を管板に端面側で溶接する、合
    成ポリマーから成る管板に合成ポリマーから成る管端部
    を溶接する方法において、まず管端部（４）だけを溶融
    して溶融区分を形成し、溶融区分が部分的に管板（３）
    の端面に載置されかつ部分的にまだ溶融されてない多孔
    性の管端部と結合状態で維持されるように溶融区分を半
    径方向で外向きに案内し、次いで管端部の溶融区分が管
    板に載置される周方向範囲で管板の環状の加熱によつて
    管端部の溶融状態を保証しながら管端部と管板とを溶接
    するようにして、多孔性の管端部を溶接することを特徴
    とする、管板に管端部を溶接する方法。
  2. 【請求項２】方法を実施するのに必要な熱量を断続的に
    供給する請求項１項記載の方法。
  3. 【請求項３】管端部を少なくとも一時的に冷却する請求
    項１項又は２項記載の方法。
  4. 【請求項４】方法を実施するために金属ピンを管端部内
    に挿入する請求項３項記載の方法。
  5. 【請求項５】管端部が管端部の壁厚さの１倍乃至４倍に
    等しい値ａだけ管板から突出するように、管端部を管板
    内に挿入する請求項１項から４項までのいずれか１項記
    載の方法。
  6. 【請求項６】溶融区分がほぼ管端部の壁厚さの0.5倍乃
    至２倍に等しい幅ｂで管板の端面に載置されるように、
    管端部の溶融区分を半径方向で外向きに案内する請求項
    １項から５項までのいずれか１項記載の方法。
JP63175282A 1987-07-15 1988-07-15 管板に管端部を溶接する方法 Expired - Lifetime JP2556555B2 (ja)

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