NO179824B - Fremgangsmåte og anordning for fremstilling av en hylse av plastmateriale - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av en hylse av plastmateriale utstyrt med en varmetråd og beregnet for tildanning av elektrisk motstandssveiseforbindelse.

Elektrisk motstandsveisehylser blir brukt spesielt ved sammenføyning av rørformete elementer av plastmateriale såsom gass eller vannfordelingsrør som vanligvis er fremstilt av polyetylen.

Den elektriske motstandsveiseteknikken består i å anvende en varmetråd som er innleiret i en forbindelsesdel og å danne en elektrisk motstand for å oppvarme kontaktoverflåtene til delene til temperaturen hvorved materialene sveises.

Den vanlige teknikken som anvendes for å danne slike for-bindelsesdeler (eller konnektorer) er å overstøpe ved hjelp av injeksjonsstøping. Varmetråden blir plassert i en spole som blir overstøpt for å danne forbindelsesdelen. Tråden er derfor relativt nær den indre overflaten til elementet. For å oppnå sveising av god kvalitet er det ønskelig at tråden er så nær denne indre kontaktoverflaten som mulig.

En måte å fremstille en elektrisk motstandsveisehylse på er kjent fra fransk patentsøknad FR-B-2 221 679 (STURM VON ROLL AG), hvor det dannes et spor på den ytre overflaten av en hylse av plastmateriale og motstandstråden vikles under spen-ning inn i det resulterende sporet i hylsen. Når dette er gjort,blir hylsen ekspandert ved hjelp av en spredemandrel og dette medfører at varmetråden får en langsgående tilleggsspen-ning. Hylsen blir så omgitt av et ytre hylseelement i en injeksjonsstøpeanordning. Hovedulempen med en fremgangsmåte av denne typen er risikoen for forskyvning og ekspansjon av varmetråden før og under overstøpingen.

Før den blir overstøpet blir tråden holdt på plass på overflaten av spolen bare ved spenningen i den. Denne spen-ning er ikke nødvendigvis korrekt, eksempelvis på grunn av operatørfeil under vikling eller under lagring på grunn av variasjon i diameteren til hylsen som kan skyldes de omgivende atmosfæriske forhold, spesielt høy relativ fuktighet.

Det er også vanskelig å regulere spenningen som påføres tråden når den vikles på hylsen. Tråden må være fastspent slik at den på sikker måte legger seg inn i bunnen av det spiralformete sporet. Tråden må imidlertid ikke være over-spent siden dette vil forårsake at dens diameter blir redusert og sluttresistiviteten blir høyere enn det som er nødvendig, hvilket er en ulempe for sveisetiden.

Tråden kan også bli forskjøvet under overstøpingen av krefter som skyldes viskositeten til det overstøpte plastmaterialet.

Alle slike forskyvninger påvirker kvaliteten til sveisen idet de medfører ikke-homogen spredning av varme. Det er også risiko for dannelse av luftlommer i forbindelsesdelen, hvilket også er ødeleggende for sveisen.

Det gjelder videre at ved en fremgangsmåte av denne typen er det åpenbart en minimumsavstand mellom tråden og den indre overflaten til hylsen som det ikke kan sees bort fra og det er derfor bl.a. umulig å ha tråden tangensiell til den indre overflaten av hylsen.

Til slutt skal nevnes at med hylser av denne typen er lagring et problem siden tråden og sporet i hylsen blir utsatt for den vanlige atmosfære på arbeidsplassen slik at forurensning av forurenset luft og støv e.l. fører til nødvendigheten å rense dem før overstøpingen foretas.

Europeisk patent EP-A-303 909 (GLYNWED TUBES AND FITTINGS LIMITED) foreslår en fremgangsmåte for fremstilling av en elektrisk motstandsveisekonnektor hvor en oppvarmet tråd blir viklet på en hylse. Temperaturen til tråden mykner plastmaterialet nær tråden. En pressrulle overfører til tråden til-strekkelig trykk til at den innleires i plastmaterialet, slik at tråden til slutt blir fullstendig dekket av plastmateriale. Konnektoren fremstilles så ved overstøping av denne hylsen på konvensjonell måte.

Denne fremgangsmåte har forskjellige ulemper.

Styring av tråden på overflaten til hylsen i en spiral-form kan bare oppnås ved translasjon av hylsen eller varmetråden under rotasjon av hylsen. En feilaktig trådspenning eller feil justering av verktøyet kan føre til uønsket variasjon i stigningen til spiralformen hvilket er ødeleggende for homoge-niteten til sveisen og skaper dessuten en risiko for kortslut-ning.

Varmetråden er også installert nær den ytre overflaten av hylsen og kan til og med ligge inntil overflaten. Som for-klart ovenfor, er det ved den indre overflaten av hylsen at plastmaterialet til hylsen og de rørformete elementene som skal sammenføyes tmå oppvarmes for å oppnå den optimale sveisen.

Til slutt er det noe usikkerhet når det gjelder pålite-ligheten til denne fremgangsmåten. Press eller trykkrullen jevner plastmaterialet over tråden i bare en begrenset grad og uregelmessigheter i forankringen av tråden kan være resulta-tet, muligens til og med totalt fravær av forankring i noen steder på overflaten av hylsen.

Generelt uttalt krever fremgangsmåtene som er beskrevet i disse to tidligere kjente dokumenter systematisk overstøping av hylsen for å fremstille den elektriske motstandsveisekon-nektoren.

I begge tilfellene vil dersom det ikke var noen overstø-ping, varmen til tråden ødelegge hylsen. Dette skyldes fravæ-ret av en kontinuerlig ytre struktur i dokumentet FR-A-2 221 679 og på grunn av den reduserte tykkelsen til hylsen og den ytre anordning av tråden i dokumentet EP-A-0 303 909.

Den europeiske patentsøknad EP-A-0 086 359 foreslår å danne et spiralformet spor i den indre sylindriske overflaten av en plasthylse fremstilt på forhånd, f.eks. ved støping. Sporet blir utformet ved at hylsen roteres om et skjærehode utstyrt med et skjæreelement. Varmetråden blir så innført i sporet og fritt plassert i bunnen av sporet, som til slutt blir delvis lukket ved pressing av det omgivende plastmaterialet. Den radiale posisjonen til tråden i forhold til den sylindriske indre overflaten ikke spesifisert og det er mulig at tråden ikke holdes fullstendig mot bunnen av sporet. Fremgangsmåten som er beskrevet er også slik at en del av den ytre overflaten til tråden ikke er dekket av noe beleggmateri- ale hvilket gjør det umulig å fremstille en hylse hvor varmetråden ligger kant i kant med den sylindriske indre overflaten. Lagring av en hylse som er fremstilt på denne måten,gir problemer siden hylsen forblir eksponert for atmosfæren på stedet og forurensning av forurenset luft kan gjøre det nød-vendig å rense hylsen før den blir brukt til sveising. Innpas-singen av varmetråden i et indre spor ved jevning av plastmaterialet slik at det omgir den bare delvis forhindrer effek-tiv kontroll av trådens forankring i plastmaterialet under vikling og ved slutten av jevneoperasjonen.

Som ytterligere eksempler på kjent teknikk hvor varme-eller smeltetråder plasseres i spor i en plasthylse, kan nevnes WO 82/00699, EP 0 119 738, og EP 0 262 735, som alle er beheftet med én eller flere av ovennevnte ulemper.

Et formål med den foreliggende oppfinnelse er å overkomme disse ulemper og å fremstille en elektrisk motstandsveisehylse som kan anvendes slik den er, uten overstøping, f.eks. som en elektrisk motstandsveisehylse for rutinebruk, spesielt for sveising av vannrør, eller, etter overstøping, som en elektrisk motstandsveisekonnektor, spesielt for gassrør.

Dette formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved en fremgangsmåte som angitt i det etterfølgende krav 1. Ved å oppvarme varmetråden før istedenfor etter at den er plassert i sporet, vil praktisk talt alle de ulemper som opptrer ved kjente hylser der tråden oppvarmes først under bruk, bli avhjulpet. Så-ledes vil man ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen unngå at tråden forskyves i sporet, slik det lett skjer ved kjent teknikk som ovenfor nevnt. Hoved-ulempen ved kjent teknikk er imidlertid, som også ovenfor nevnt, at dersom tråden skal ligge meget nær hylsens innvendige overflate, slik den bør gjøre hvis man ønsker å oppnå en sveis av høy kvalitet ved bruk av hylsen, så svekkes hylsen med fare for fullstendig gjennom-skjæring langs sporet. Dersom tråden derimot oppvarmes før den plasseres i sporet, slik som ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse, vil varmen fra tråden smelte det tilgrensende plastmaterialet, og følgelig vil sporsidene sammensveises langs de allerede anbrakte viklinger og ved hylsens utvendige overflate, når tråden i en vikling kommer nær hylsens innvendige overflate. Følgelig kan dybden av sporet som "pløyes" umiddelbart før tråden innføres i sporet, være praktisk talt lik hylsens tykkelse.

Oppfinnelsen omfatter også en anordning for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, som angitt i det etterføl-gende krav 2.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor: Figur 1 viser skjematisk anordningen for å utføre proses-sen, Figur 2 viser en utførelse av skjærestiften og av anordningen for å jevne plastmaterialer, sett på tvers i forhold til hylsen, Figur 3 er en sidetegning av skjærestiften i større skala, Figur 4 viser en støpt hylse før fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen blir tatt i bruk, Figur 5 viser en elektrisk motstandsveisehylse fremstilt ved hjelp av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Figur 1 viser en anordning for utførelse av fremgangsmåten som allerede er beskrevet.

Den støpte, fortrinnsvis injeksjonsstøpte hylsen blir plassert mellom to sentreringselementer, et drivsentrerings-element 2 med klemme og et tomgangssentreringselement 3. Hvert av disse sentreringselementene har en utvidbar kjerne, og kjernen 4 er montert gjennom sentreringselementet 2 og kjernen 5 er montert gjennom sentreringselementet 3. Driv-sentreringselementet 2 er dreibart koplet ved hjelp av en kloforbindelse til enden av en aksel 6 opplagret på lageret, spesielt kulelageret, og den andre enden av akselen 6 er dreibart koplet til en drivmotor 7. Tomgangssentrerings-elementet 3 er montert på et tilbaketrekkbart halestykke 8 som også er opplagret på rotasjonslageret, spesielt kulelageret.

Enden av akselen 6 som er koplet til drivmotoren 7 bærer et tannet remskivehjul 9 koplet ved hjelp av en rem til et annet tannet remskivehjul 10 montert på og dreibart koplet til translasjonsstyreanordningen 11. Translasjonsdrivanordningen 11 består fortrinnsvis av en sylinder med et spiralformet omkretsspor som danner en fast stigekam. Sylinderen 11 bæres av en aksel som er rotasjonsmessig fast med det tannete remskivehjulet 10 og et omdreiningstellerhjul 12 er fast med enden av denne akselen som strekker seg forbi remskivehjulet 10.

Trådmateanordningen omfatter en utmatingsenhet 13 drevet av en motor 14H. Tråden blir ført over to ruller 15 slik at det dannes en slakkjøring og blir så viklet på en spennings-trommel 16 som er koplet til en justerbar brems 17. Tråden blir så innført i et varmehode 19 som er montert på en vogn 18. Vognen 18 glir på en aksel 20 som er fast i rotasjon. Translasjon av vognen 18 på akselen 20 styres av et system av armer og styretapper som samvirker med det spiralformete sporet til kammen 11.

Hylsen blir først plassert på kjernene 5 og 4 til sentreringselementene 2 og 3 som er faste med drivhodestykket og det tilbaketrekkbare halestykket 8. Dybden til sporet blir justert ved translasjon av hodet 19 som starter skjæringen av sporet, som fortrinnsvis har trekantet tverrsnitt, ved hjelp av skjærestiften 19' til varmehodet 19; og motorene 7 og 14 blir drevet slik at de samtidig roterer hylsen 1, translaterer hodet 19 og mater tråd.

Anordningen kan være tilpasset hvilken som helst type hylse ved forskjellige sett av sentreringselementer og kammer som passer til de forskjellige typer hylser som skal fremstilles.

Det er også mulig å bearbeide hylser med forskjellig diameter ved at det anvendes kjerner med forskjellig diameter og på riktig måte å styre forskyvningen av varmehodet 19.

Figurene 2 og 3 viser mer detaljert en utførelse av skjærestiften 19' og av anordningen 24 for å jevne det myknete plastmaterialet.

Skjærestiften 19' er radielt anordnet i en vinkel på om-trent 45° i forhold til den radiale retningen til anordningen 24. Den oppvarmete tråden 23 blir strukket tangensielt ved toppunktet av hylsen1hvor anordningen 24 for jevning av det myknete materialet er anordnet.

Tråden 23 blir styrt av en spalte 25 anordnet i skjærestiften 19' slik at den er innrettet med den radiale retningen til sporet som allerede er tilformet av skjærestiften 19'.

Anordningen 24 for å jevne det myknete plastmaterialet er en tilbaketrekkbar PTFE skliramme.

Sklirammen 24 og skjærestiften 19' er radialt bevegbare i langsgående translasjon som vist med pilene med dobbelthoder på figur 2 slik at de kan trekkes tilbake og slik at de kan justeres.

Det er imidlertid mulig å utføre fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen uten sklirammer 24. Materialet kan jevne seg av seg selv for å lukke sporet på grunn av materialets intrin-siske egenskaper ("formminne" og plastisitet).

Figur 4 viser en hylse før varmetråden er plassert. Denne hylsen er utformet for å bli brukt slik den er uten noen over-støpt del.

Den består av en relativt tykk hul sylinder 21 og to fremspringende deler 22 som er tilsiktet å danne forbindelses-terminaler.

Figur 5 viser den samme hylsen utstyrt med dens varmetråd 23 ved bruk av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Tråden 23 er nær den indre overflaten av sylinderen 21 og dybden til sporet som er tilformet ved hjelp av anordningen beskrevet ovenfor kan justeres slik at den ligger i kant med denne indre overflaten.

Denne type hylse er mer spesielt tiltenkt som en ordinær hylse, spesielt for sveising av vannrør.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen og anordningen for å utføre fremgangsmåten kan også brukes for å danne hylser som skal brukes som elektrisk motstandssveiseinnlegg hvor den ytre delen av konnektoren er tilformet med overstøpning rundt dette innlegg.

Denne type hylse er spesielt tiltenkt for fremstilling av elektrisk motstandsveisekonnektorer for gassrør.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en hylse (1) av plastmateriale utstyrt med en varmetråd (23) og beregnet for tildanning av en elektrisk motstandssveiseforbindelse, hvor: hylsen støpes slik at den får en sylindrisk form0avgrenset av en utvendig overflate og en innvendig overflate; et skruelinjeformet spor utformes i hylsens sylindriske utvendige overflate; - en tråd (23) plasseres i sporet; plastmaterialet utjevnes slik at det i det minste delvis omgir tråden; karakterisert vedat tråden oppvarmes før den plasseres i bunnen av sporet.

2. Anordning for fremstilling av en hylse (1) av plastmateriale utstyrt med en varmetråd (23) og beregnet for tildanning av en elektrisk motstandssveiseforbindelse, omfattende en av en første motor (7) drevet drivanordning for rotering av hylsen (1), og et verktøy som omfatter en på utsiden av hylsen (1) beliggende skjærestift (19') som er innrettet for utfor-ming av et skruelinjeformet spor i hylsens utvendige overflate og som tilføres tråd (23) ved hjelp av en trådmateinnretning som drives av en andre motor (14), idet verktøyet meddeles en translasjonsbevegelse ved hjelp av en føringsinnretning som drives av den første motoren (7),karakterisertved at verktøyet videre omfatter et hode (19) innrettet for oppvarming av tråden (23) før den plasseres i bunnen av sporet.