JPH05504516A - 溶融―溶接可能なプラスチック管部材を溶接する装置、この装置を使用した溶接方法、この装置で且つこの方法で使用される管取付用具、および得られる管部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 溶融−溶接可能なプラスチック管部材を溶接する装置、この装置を使用した溶接 方法、この装置で且つこの方法で使用される管取付用具、および得られる管部材 本発明は溶融−溶接可能なプラスチック管を溶接する装置、この装置を使用して 行われる溶接工程、この装置と使用されるように特に意図された管取付用具、並 びにこの装置で且つこの溶接工程を使用して得られる製造された管部材に関する 。

特にその実現は、マニホールド或いはその部品、もしくは水やその他の液体材料 を分配する設備を主眼とする。

この設備は本発明による装置を使用して得られた特定の取付用具を備え、このマ ニホールド−取付用具組立複合体は例えばポリエチレン、ポリプロピレンなとの ような溶融−溶接可能なプラスチック材料によって実現される。

この形式のマニホールドすなわち分岐通路を有する連結部は、例えば加熱または 冷却設備や！ｌ厩設備などのような、オーブン回路もしくはクローズド回路の何 れともされ得る高温および／または低温の液体を分配するための何れかの形式の 設備に使用することができる。

特定の実施例は輻射−パネル加熱設備のためのものである。これに於いてはプラ スチック材料のパイプコイルがコンクリート成形体の内部に、或いはその他の石 造り部材の内部に、もしくは土手（例えば農業に於けるもの）の内部に埋め込ま れる部材として備えられる。

何れもプラスチック材料によって作られているかまたはプラスチック材料で作ら れた分岐管を担持する鉄管によって作られている水分配装置に通じたマニホール ドと管コイルやその他の設備分岐管との間の接続は、現在のところさまざまな種 類の取付用具（例えば圧力取付用具、ねじ取付用具、ハンガー取付用具なと）も しくはその組み合わせによって実現されている。

この形式の接続は、例えば時間の経過によってシール機能を失うとか、しばしば ごく早期でさえもシール機能を失うなとの多くのさまざまな欠点を生じている。

従って、溶接材料を使用せず、接続される部分を溶融することによって溶接する ことの採用か考えられている。

例えば下水装置のようなある種の設備に於いては、結合すべき表面を電気的に加 熱される金属面と接触させて溶融か始まる状態となるまで加熱した後にその加熱 した表面を互いに接触させて適当な圧力をかける工程を基本とする装置および溶 接方法か使用されている。

特に、現在使用されている工法の１つは金属プレートすなわち“ミラー”を使用 するものであり、このプレートはブレーンな平行面を有し、ブレーン表面を所望 温度にまで加熱する電気抵抗装置を組み入れている。

この形式の手順および関連する装置はブレーン表面の間で突き合わせ溶接作業を 実現するのに有利に使用てきる。

上述した形式の設備に常で生じるように、管やマニホールドと分岐管との間の溶 接を実現することか必要とされる場合は、分岐管すなわち管コイルの部品に関し て溶接作業を遂行することは不可能である。

特に、マニホールドと管コイルとの間の直接的な溶接を行う方法か採用される場 合は、マニホールドは熱膨張による長さ変化を受ける一方、管コイルは石造り構 造の内部でブロックされて横方向へ動くことかできない、という事実に関連する 全ての問題か引き起こされるのである。この問題のために接続部分の領域にはこ れに関係した応力か発生する。

更に、均一な厚さの壁部を育する２つの中空な円筒部材、すなわちマニホールド と管コイル、との交差する位置で行われる溶接作業は、小径バイブの円周に沿っ てその管自体の肉厚に等しい最小幅からより広い幅まで幅が変化した帯状の接触 面を存する溶接部を形成する。そのために非均−な溶融が全周に沿って形成され 、これがために品質の悪い溶接が得られることになる。

上述に鑑みて本出願人は溶融−溶接可能な２本の管部材が成る角度のバイパスと して溶接されるようになす装置を実現した。この装置は最適な溶接が行われるよ うになし、また、設備の配管施設に際しては溶接部分自体取付用具と管コイルま たはその他の部材との間の単純な突き合わせ溶接に制限するようになすのである 。

これらのおよびその他の結果は、マニホールド上に管コイルを直接に溶接するの を回避し、そして、しかる後に通常の方法を使用して管コイルと簡単に突き合わ せ溶接できるようになされたマニホールドおよび取付用具で作られ、且つまたマ ニホールドと取付用具との間に完全に均一な溶接か行われるようになす予備成形 部材を提供する技術を実現することによって、達成される。

本発明の更に他の目的は、加圧ダイキャストによって得られる取付用具の実現で ある。この取付用具はマニホールドまたは管部品に対して溶接される端部を与え られる。この端部は、マニホールド自体の円筒面と正確に連結できるような適当 な形状面とされ、またマニホールドに溶接される端部を起点としてその輪郭に沿 って厚さか変化する第１の部分を有する。

従って本発明の特別な目的は、溶融−溶接可能なプラスチック材料の管部材を溶 接する装置を提供することである。この装置は、ブレーンな平行壁部を有し且つ このブレーン表面を加熱させる加熱手段を備えた金属プレート、および、伝熱材 料で作られ、第１管の側面を溶融するための第１部材を含む。この第１部材は、 殆ど一定の幅で且つ最大応力領域に対応する箇所にて最大溶融幅となる接触面を 形成するような形状とされ、且つまた非伝熱材料で作られた中央部材を備えてい る。この中央部材は溶融工程に際して第１管に形成された穴の中に挿入すること で芯出しピンの機能を果たす。また、この装置は導電性材料で作られた第２部材 を含む。この部材の形状は第１管の横方向表面上に突き合わせ溶接される管また は取付用具ヘットに予め形成されている形状と合致するような形状とされ、第１ 部材によって第１管上に生じる溶融面と一致される。第１および第２部材は、ブ レーンなプレートおよびこのプレートのブレーン面に連結される手段と接触する 後面を備えている。

好ましくは、第１および第２部材は鋼材またはアルミニウムで形成され、テフロ ン（商標）その他の適当な不活性材料によってコーティングされることができる 。

第１部材は楕円形の横断面を存し、その縁部か楕円の短軸に対応する位置で持ち 上げられ、また、楕円の長軸に対応する位置での厚さよりも薄い厚さとされるの が都合よい。

本発明によれば更に、第１部材の内部に配置され且つ耐熱材料で作られた中央部 材は、第１部材の内部にねし固定される。

本発明によれば更に、第１および第２部材をプレートに連結する手段はスクリュ ーで作られることができる。

このスクリューは第１部材の平たい後面を通り、前記プレートに形成されている 穴を通して第２部材に備えられているねじ座に連結される。

更に、本発明の目的はプラスチック材料の溶融−溶接可能な管部材を溶接する方 法を提供することである。この方法は、 −ピンを備えた第１部材および第２部材をプレートの反対両側のブレーン面上に 組み付け、 −溶融プレートを加熱して第１および第２部材を加熱し、 −予めドリル加工され且つ溶融されるべき部分をスクレーバー装置で脱酸処理さ れている第１管の横方向の面を第１部材の溶融面に接触させ、 −予め成形されている管の長さ部分のヘッド面を第２部材の溶融面に接触させ、 −溶融されるべき２つの部品か溶融を開始するまで圧力をかけずに加熱し、そし て −２つの溶融された面を接触させて圧力をかけ、数秒間にわたって溶融材料が固 化するように持つ、諸段階を包含する。

本発明の更に他の目的は真っ直ぐか曲がった取付用具部材に関する。この取付用 具部材のヘッドは第２部材の形状に応じて形成される。この取付用具部材はまた 円筒形の横断面を有し、突゛き合わせ溶接によって管コイルまたはその他の部材 に対する溶接作業を実現させるようになされている。

優先権の領域および範囲に含まれるものと考えるへきである。この部材は少なく とも１つのマニホールドを含む。

このマニホールドに対して少なくとも１つの取付用具管か溶接される。この取付 用具管は内側の円形横断面と、外側の横断面とを存する。この外側の横断面は、 溶接領域に対応する箇所に於いて実質的に一定した幅で最大応力領域に対応する 箇所での最大壁厚に等しい幅の接触面を形成するように形状を定められる。

上述した形式の取付用具管は真っ直ぐとされ或いは曲がった形状とされることが でき、溶接領域に対応する箇所で楕円形の横断面とされるのが好ましい。

本発明は添付図面を特に参照してその幾つかの好ましい実施例に基づいて以下に 説明される。図面に於いて、第１図は、本発明による装置の第１部材の斜視図。

第２図は、本発明による装置の第２部材の斜視図。

第３図は、第１図に示した部材に於ける中央部材の平面図。

第４図は、第３図の部材の側面図。

第５図は、第３図の部材のない状態ての第１図に示した部材の側面図。

第６図は、本発明による装置のプレート上の第２の部材の部分的な横断側面図。

第７図は、第２図の部材の側面図。

第８図は、本発明による装置のプレート上に配置された状態の第２の部材の部分 的な横断側面図。

第９図は、本発明による装置によって実現された１例のマニホールド取付用具の 斜視図。

第１０図は、第１取付用具の第１横断垂直面。

第１１図は、第１Ｏ図の取付用具の第２横断垂直面。

第１２図は、第１０図の取付用具の平面図。

第１３図は、第２取付用具の第１横断垂直面。

第１４図は、第２取付用具の第２横断垂直面。

第１５図は、第１３図に示した取付用具の平面図。

第１６図は、マニホールドおよび取付用具間の位置に於ける溶接部の模断垂直面 。

本発明による溶接を遂行する装置は第１図〜第８図に示されている。

この装置は、金属プレート１、すなわち“ミラー“を含む。この金属プレートｌ は２つのプレーンな平行面１′および１′を育しており、組み付けられる幾つか の電気抵抗装置（図示せず）を支持している。この電気抵抗装置は面ｌ′および １′を所望温度にまで加熱する。

第１部材２は溶融面２′　（第１図を特に参照せよ）を育するように形成される 。この溶融面２′はマニホールド上にて取付用具との溶接領域に対応する箇所で の接触面を形成する。この接触面はマニホールド自体の円周に沿って幅か変化す る帯状に形成される。その最大厚さはマニホールド自体もしくは分岐管の厚さに 等しく、またその厚さはマニホールド管の長手方向軸線の位置にて厚くされる。

第１部材２は伝熱材料例えば鋼材やアルミニウムで作られる。

表面２′と反対側のその表面２′は平たい面とされ、この面２＃かプレートｌの 面１′と連結される。

スクリュー（図示せず）のヘッドのためのシート座３か部材２の内部に形成され ている。穴４を通るスクリューはプレートｌの穴５の中へ挿入される。

中央部材６は部材２の内側空間の中に配置される。この中央部材は面２′を通し て突出し、また、取付用具が連結されるようになされる箇所のマニホールドに形 成されている穴と合致する寸法の直径とされている。

セラミック材料のような断熱材料によって作られているこの中央部材６は、マニ ホールド上で行われるべき溶接領域を正しく位置決めする。

本発明による装置は更に第２部材７（第２図、第７図および第８図を参照された い）を含む。この第２部材７は溶融面７′を有し、この面は取付用具のヘッドに 於ける中空部と完全に合致する面とされる。これは第１０図〜第１５図から明白 となるように、マニホールドもしくは管長さ部分上に形成された表面と正確に一 致する溶接面を有する。

更に、この部材７はまた平たい面７′を存する。この面７″はプレートｌの表面 １′と合致され、また、既に上述したスクリューとの連結のためのねじ座８を備 えている。

部材７も伝熱性の良好な材料を使用して作られる。

本発明による装置によって行われる溶接作業は、上述した全ての部材か組み立て られた後に電気抵抗装置によって装置自体を加熱し、マニホールド取付用具領域 を部材２の面２′に接触させ、取付用具管の面を部材７の面７′と接触させ、溶 接されるべき２つの面の溶融か開始された後にその２つの面が接触され、十分な 圧力か加えられて完全な溶接が得られるようになされることによって、達成され る。

本発明による装置を使用して得られた製品の例か第９図〜第１６図に示されてい る。

特に第９図は２つの取付用具を支持しているマニホールド９を示している。その 取付用具の一方は真っ直ぐの形式のもので符号ｌＯで示されている。他方の取付 用具は曲かった形式のもので符号１１で示されている。

本発明による特別な取付用具（真っ直ぐな形式か曲がった形式のもの）か第１Ｏ 図〜第１５図に見られる。これらは既に市販されている入手可能な機械により、 特定の所要形状に作られた適当形状のダイを予め形成することで加圧ダイキャス ト加工によって得ることができる。

取付用具１０または１１の、マニホールド９の溶接領域を起点とする第１長さ部 分の外壁は（第１図〜第１６図をも参照されたい）、輪郭に沿って厚さか変化す る。

従って取付用具ＩＯまたは１１は２つの同軸円筒面によって形成される壁部を存 する。この内側の円筒面は円形横断面を有する一方、外側円筒面は取付用具か溶 接されるマニホールドの側の凹んだ楕円ヘッドと合致する楕円横断面を有する。

このような結果として、溶接部の機械的最大応力領域に対応する箇所には最大の 壁厚を有し、接触面が取付用具管の肉厚よりも大きな幅を有する領域には最小の 厚さを有するようになる。これにより取付用具１０または１１とマニホールド９ との間の接触帯状部分は実質的に一致した幅となる。

これと逆に取付用具ＩＯまたは１１の自由端部は円形横断面となり、図示してい ない管コイルに対して突き合わせ溶接によって簡単に溶接することができるよう になる。

第１６図は穴１２に於けるマニホールド９と取付用具１０（または１１）との間 の溶接結果を示している。

本発明はその好ましい幾つかの実施例を特に参照して説明されたか、優先権の主 張される本発明の精神および範囲から逸脱せずに当業者によって変更および／ま たは変形をこれらの実施例になし得ることが理解されねばならない。

ＦＩＧ、　５　ＦＩＧ、　６ 補正書の翻訳文提出書　（特許法側８４船８）平成３年１１月１８巳 国

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．プレーンな平行壁部を有し且つこのプレーンな面を加熱する加熱手段を備え た金属プレートを含んで構成されているプラスチック材料で作られた溶融−溶接 可能な管部材を溶接する装置であって、第１管の側面を溶融するために伝熱材料 で作られた第１部材を含み、この第１部材は殆ど一定した接触面を形成し且つ溶 接部の最大応力領域に対応する箇所に最大溶融厚さを形成するような形状とされ ているとともに非伝熱材料で作られた中央部材を備えていて、この中央部材は溶 融工程に際して第１管に形成された穴の中に挿入することで芯出しピンの機能を 果たすようになされており、また、この装置は導電性材料で作られた第２部材を 含み、この部材の形状は第１管の横方向表面上に突き合わせ溶接される管または 取付用具ヘッドに予め形成されている形状と合致するような形状とされ、第１部 材によって第１管上に生じる溶融面と一致されるのであり、第１および第２部材 は、平たいプレートと接触されるようになされる後面を備えており且つまたこの プレートのプレーン面に連結される手段を備えている、ことを特徴とする溶融− 溶接可能な管部材を溶接する装置。
2. ２．請求の範囲第１項に記載された装置であって、第１及び第２部材が鋼材また はアルミニウムを使用して形成されていることを特徴とする溶融−溶接可能な管 部材を溶接する装置。
3. ３．請求の範囲第１項または第２項に記載された装置であって、第１および第２ 部材がポリテトラフルオルエチレン形式の不活性もしくは付着防止材料によって コーティングされていることを特徴とする溶融−溶接可能な管部材を溶接する装 置。
4. ４．請求の範囲第１項から第３項までの何れか１項に記載された装置であって、 第１部材の外側が楕円横断面をなし、その縁部は楕円の短軸に対応する箇所で持 ち上げられ、楕円の長軸に中央する箇所に於ける厚さよりも小さな厚さとされて いることを特徴とする溶融−溶接可能な管部材を溶接する装置。
5. ５．請求の範囲第１項から第４項までの何れか１項に記載された装置であって、 第１部材の内部に配置された中央部材が耐熱材料を使用して形成されていること を特徴とする溶融−溶接可能な管部材を溶接する装置。
6. ６．請求の範囲第１項から第５項までの何れか１項に記載された装置であって、 中央部材が第１部材の内部に螺合されていることを特徴とする溶融−溶接可能な 管部材を溶接する装置。
7. ７．請求の範囲第１項から第６項までの何れか１項に記載された装置であって、 第１および第２部材をプレートに連結する手段がスクリューで構成され、このス クリューは第１部材の後面を通り、プレートにドリル形成されている穴を通して 第２部材に備えられているねじ座に連結されることを特徴とする溶融−溶接可能 な管部材を溶接する装置。
8. ８．請求の範囲第１項から第７項までの何れか１項に記載された装置が使用され てプラスチック材料で作られた溶融−溶接可能な管部材を溶接する方法であって 、−加熱手段を付勢して溶融温度にまでプレートを加熱し、 −予めドリル加工され且つ脱酸処理されている第１管の側面を第１部材の溶融面 に接触させ、−一方の側が予め成形されている管の長さ部分もしくは取付用具の ヘッド面を第２部材の溶融面に接触させ、−溶融を開始するまで第１管および前 記管の長さ部分部材を第１および第２部材と接触状態に保持し、そして−２つの 部材もしくは前記管の長さ部分の２つの面を加熱して加圧接触状態になす、 諸段階を包含することを特徴とする溶接方法。
9. ９．取付用具もしくは取付用具管の長さ部分であって、内側が円形の横断面とさ れ、これに対して外側の横断面は、マニホールドもしくはその他の何れかの部材 に対して溶接される領域に対応する箇所にて、請求の範囲第１項から第７項まで の何れか１項に記載の装置の第２部材の形状に合致するような形状とされている ことを特徴とする取付用具もしくは取付用具管の長さ部分。
10. １０．請求の範囲第９項に記載された取付用具もしくは取付用具管の長さ部分で あって、壁部が成形された端部を起点として形状に沿って厚さが変化されている ことを特徴とする取付用具もしくは取付用具管の長さ部分。
11. １１．請求の範囲第９項に記載された取付用具もしくは取付用具管の長さ部分で あって、真っ直ぐとされていることを特徴とする取付用具もしくは取付用具管の 長さ部分。
12. １２．請求の範囲第９項に記載された取付用具もしくは取付用具管の長さ部分で あって、曲がっていることを特徴とする取付用具もしくは取付用具管の長さ部分 。
13. １３．請求の範囲第９項から第１２項の何れか１項に記載された取付用具もしく は取付用具管の長さ部分であって、溶接領域に対応する箇所で楕円形の横断面と されていることを特徴とする取付用具もしくは取付用具管の長さ部分。
14. １４．請求の範囲第１項から第１７項までの何れか１項に記載された装置を使用 し、この装置を使用する請求の範囲第８項に記載された溶接方法によって形成さ れるプラスチック材料の管部材であって、少なくとも１つのマニホールドを含み 、このマニホールド上に請求の範囲第９項から第１３項までの何れか１項に記載 された少なくとも１つの取付用具管が溶接されていることを特徴とするプラスチ ック材料の管部材。
15. １５．請求の範囲第１項から第７項までの何れか１項に記載されたプラスチック 材料で作られた溶融−溶接可能な管部材を溶接する装置、この装置を使用する請 求の範囲第８項に記載された溶接方法、請求の範囲第９項から第１３項までの何 れか１項に記載された取付用具もしくは管の長さ部分、および、請求の範囲第１ ４項に記載され、上述にて実質的に図示し説明したような管部材。