NO310603B1 - Muffe for sveising av plastrördeler - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører muffe for sveising av rørdeler som angitt i innledningen til krav 1.

Bruk av såkalte elektromuffer ved sveising av rør av polyetylen med høy tetthet (PEHD) er kjent. De aksielt innrettede rørdeler som skal sammensveises blir sammenstilt med en viss spalte, hvor det også kan innlegges en ring av samme materiale som rørdelene. Den rundt skjøtfugen anordnete elektromuffe oppvarmes ved hjelp av et i muffen innlagt elektrisk varmeelement. På grenseflaten muffe/rørdel vil det skje en overflateoppmyking av plasten og muffen og rørdelene sveises sammen. Det oppstår ingen sveiseforbindelse mellom rørdelene langs rørspalten. Spalten blir således opprettholdt i praksis og bidrar således til en relativ sterk forstyrrelse av den senere sfrømning i de forbundne rørdeler. Dessuten ligger det elektriske varmeelement ofte fritt i området ved rørspalten og vil derfor være utsatt for korrosjon.

Hittil har man ikke kunne anvende den beskrevne sveiseteknikk for PEHD-rørledninger ved forholdsvis store rørdiametre for sammensveising av PVDF^ørledninger som har relativt små diametere. Ved PVDF-rør vil det som følge av den nevnte lille diameter og de dermed forbundne små veggtykkelser oppstå en deformering av rørdelene i den oppvarmede tilstand når det anvendes kjent elektromuffesveising, slik at man således ikke kan tilveiebringe en reproduserbar sveisesømkvalitet.

Hensikten med opfinnelsen er å tilveiebringe en muffe av den innledningsvis nevnte type, hvis karakteristiske trekk fremgår av krav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de øvrige uselvstendige kravene.

Denne hensikt oppnås ifølge oppfinnelsen derved at plastrørdelene som skal sammensveises skjæres stumpt, at plastrørdelene i et bredere skjøtsømområde oppvarmes over en lengde på ca. 0,2 til 1,0 ganger rørdiameteren, målt ut mot begge sider fra skjøtsømmen, ved hjelp av en elektrisk oppvarmet muffe av plast og sammensveises med denne, idet det umiddelbare eller smalere skjøtsømområde oppvarmes kraftigere enn det bredere område, slik at det i tillegg til sammensveisingen av muffens indre overflate med de anliggende rørdeloverflater skjer en stumpsveising av rørdelene langs skjøtsømmen eller skjøtfugen.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det således blant annet en forsterket oppvarming av skjøtfugeområdet på begge rørdeler, idet det sørges for at rørdelene stumpskjøtes, dvs. bringes tett inntil hverandre henholdsvis til innbyrdes anlegg. I tillegg til den sylinderformede sveiseflate mellom muffens innervegg og ytterflatene på de av muffen dekkede rørdeler vil man således også få en sveiseforbindelse gjennom rørveggtykkelsen. Varmeelementet, hva enten det foreligger i form av en varmespiral, et trådnett eller lignende, vil bli fullstendig omgitt av plastmateriale, og man vil således være sikret en fullstendig korrosjonsbeskyttelse. Mediet som senere strømmer gjennom røret vil således heller ikke blir kontaminert av bestanddeler av varmespiralen.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det dessuten at det inne i plastrørdelene, i området ved skjøtsømmen, skal anordnes en låsebelg som pådras med et trykk på fra ca. 1-3 bar og som avspennes etter herdingen av det oppmykede plastmateriale og tas ut av de sammenbundne plastrør.

Denne ved gjennomføring av fremgangsmåte benyttede blåsebelg, som Ugger an mot innerveggen i rørdelene over i det minste muffens aksiale lengde og under et øket trykk, vil hindre at oppmyket plast trenger inn i rørets indre. Derved unngår man på en pålitelig måte dannelsen av en forstyrrende innervulst. Dessuten vil blåsebelgen som følge av sin utsfrekning over i det minste muffens aksiale lengde stabilisere rørdelene. Blåsebelgen vil hindre en deformering av de tynnveggede rør som sammensveises. Ved bruk av parameterne ifølge den nvnte fremgangsmåten vil det således på en særlig god måte være mulig også å kunne sammensveise PVDF-rør ved hjelp av elektromuffer.

Ifølge oppfinnelsen kan den nevnte blåsebelg i begge aksialender ha en ring som har større diameter enn selve blåsebelgen. Disse plastringer har en litt mindre diameter enn de rørdeler som skal sammensveises. Ved tilsvarende materialvalg for plastringene kan blåsebelgen bringes lett frem til sveisesømmen. Som materiale for kxuiststoffringene kan det særlig benyttes polytetrafluoretylen.

Muffen er kjennetegnet ved at den i området ved skjøtfugen har en større varmeeffekt enn i sine to ytterområder. Med oppfinnelsen tilveiebringes det en øket varmeeffekt i området til de to rørdelers skjøtflater. Dette fører til en oppmyking eller begynnende smelting av rørendene, slik at det skjer en stumpsveising med gjennomgående aksial forbindelse av de to rørdeler. Denne utførelse ifølge oppfinnelsen bidrar i tillegg til den tilstrebede korrosjonsbeskyttende anordning av varmeelementet.

Et foretrukket utførelseseksempel av oppfinnelsen utmerker seg ved at varmeelementet er en varmetrådvikling som er viklet tettere i skjøtfugeområdet enn i de to tilsluttende ytterområder, dvs. at viklingen i skjøtfugeområdet altså har mindre stigning.

Varmeelementet ifølge oppfinnelsen kan også være et varmegitter eller et varmenett, med de radielt i forhold til rørdelene forløpende tråder anordnet tettere sammen i området rundt skjøtsømmen enn i de to ytterområder. En øking av varmeeffekten i området ved skjøtsømmen kan også skje ved at varmetråddiameteren gjøres tynnere i skjøtsømområdet enn i de to ytterområder. Dessuten kan man ifølge oppfinnelsen oppnå den tilstrebede virkning av den økede varmeeffekt ved at man ved bruk av en varmevikling med lik stigning over hele muffen anordner en ekstra varmetrådspiral i skjøtsømområdet.

Ytterligere detaljer, trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil gå frem av den etterfølgende beskrivelse av flere foretrukne utførelseseksempler, under henvisning til de skjematiske tegningsflgurer og de uselvstendige krav. På tegningene viser

Fig. 1 et delvist lengdesnitt gjennom to rørdeler som skal sammensveises, sammen

med en vanlig elektromuffe, som tidligere kjent.

Fig. 2 viser samme riss som i fig. 1, men av en elektromuffe ifølge oppfinnelsen,

sammen med rørdelene.

Fig. 3 viser en modifisert utførelsesform av fig. 2.

Fig. 4 viser forberedende trinn ved fremgangsmåten.

Fig. 5 viser en spenninnretning for gjennomføring av fremgangsmåten, i grunnriss. Fig. 6 viser et riss av en sveiseinnretning for gjermomføring av fremgangsmåten.

Fig. 7 viser muffen ifølge oppfinnelsen som i fig. 2, men i større målestokk.

Fig. 1 viser kjent teknikk for sammensveising av to PEHD-rørdeler 1 og 2, som med bibehold av en spalte 8 er plassert rett overfor hverandre. En elektromuffe 3 har en varmetrådvikling 4 i området ved sin indre overflate. Sendes det en elektrisk strøm gjennom denne vikling så oppnås det en motstandsoppvarming, med det resultat at de til varmetrådviklingen 4 grensende PEHD-deler av muffen 3 og rørdelene 1 og 2 vil smelte, slik at det ved en etterfølgende avkjøling oppnås en sammensveising av rørdelene 1 og 2 med muffen 3. Spalten 8 fylles ikke, og varmetrådviklingen 4 vil således være delvis åpen mot rørets indre og således være utsatt for korrosjon.

Muffen 3 ifølge oppfinnelsen er vist særlig i fig. 2 og 3. Ifølge den beskrevne fremgangsmåten blir de to rørdeler 1 og 2 stumpskjøtet, dvs. de ligger an mot hverandre, slik det er vist med sømmen eller skjøtflatelinjen 15.

Varmetrådviklingen 4 er i et indre område 5, som strekker seg rundt sømmen 15, viklet tettere, slik at det i dette indre område oppnås en kraftigere varmeutvikling ved oppvarming av varmetrådviklingen enn i de to tilgrensende ytre eller bredere områder 6. Oppvarmingen kan styres slik eller viklingen kan være slik anordnet at materialet i de to rørdeler 1 og 2 mykes opp i endene, dvs. i skjøten 15, slik at det skjer en stumpsveising av rørdelendene ved en etterfølgende avkjøling, i tillegg til den sammensveising som oppnås mellom elektromuffen 3 og rørdelene 1 og 2 langs den sylindriske anleggsflate. Før sveisingen starter kan det ifølge oppfinnelsen føres inn en blåsebelg 2, slik at blåsebelgen befinner seg i hovedsaken i det av muffen 3 dekkede område. Denne blåsebelg pådras med et trykk, fortrinnsvis et lufttrykk, på fra 1-3 bar, og danner således en innvendig avstøtting for rørdelene og bidrar således til å opprettholde rørenes sirkelrunde tverrsnittsform, fordi blåsebelgen som følge av trykkbelastningen legger seg tett an mot umerveggen i rørdelene 1 og 2. Dessuten vil den hindre en inntrenging av oppmyket plast i rørets indre der hvor de to rørdeler 1 og 2 støter sammen, dvs. i skjøten 15, hvor jo plastmaterialet mykes opp over hele rørveggtykkelsen som følge av den ifølge oppfinnelsen forsterkede oppvarming som gjennomføres på dette sted. På denne måten hindrer man på en sikker måte dannelsen av en innervulst som vil virke forstyrrende på den senere bruk av røret.

Etter størkningen av de oppmykede plastdeler, mellom innerveggen i muffen 3 og ytterveggene til rørdelene 1 og 2 såvel som i skjøtflaten 15 mellom rørdelene, etter en utkopling av muffeoppvarmingen, tas blåsebelgen 10 ut av røret. Rørdelene 1 og 2 er nå sammensveiset og danner et eneste rør, med bibehold av den sirkelrunde tverrsnittsform og uten en innvendig vulst og også uten en spalteavstand 8.

Som det fremgår av fig. 4 kan blåsebelgen 10 ved sine aksiale ender ha plastringer, fortrinnsvis av polytetrafluoretylen eller et lignende materiale, som glir forholdsvis godt i rørdelene 1 og 2. Ytterdiameteren til plastringene 30 er litt mindre enn diameteren i rørdelene 1 og 2 hvor blåsebelgen 0 skal skyves inn. Blåsebelgen 10 anordnes slik i forhold til sømmen 15 at ringene 30 i hovedsaken blir liggende symmetrisk om denne. Deretter trykkbelastes blåsebelgen 10. Den del av blåsebelgen som befinner seg mellomringene 30 vil blåses opp og legge seg an mot skjøtsømmen 15 og vil under den egentlige sveising på pålitelig måte motvirke dannelsen av en sveiselarve.

Fig. 4 viser rent skjematisk hvordan sveisingen forberedes. Muffen 3 er allerede skjøvet på rørdelen 2. Rørdelen 1 skal nå skyves inn i muffen 3, helt til den treffer sammen med rørdelen 2 i muffen. På forhånd er begge rørender planhøvlet. Deretter innføres blåsebelgen 10 i det indre&»'røret, til en posisjon inne i muffen 3.1 utførelseseksempelet har blåsebelgen en aksiahengde som er omtrent dobbelt så stor som aksiallengden til muffen 3 og vil således etter en trykkbelastning gi en pålitelig avstøtting ikke bare av sveiseområdet i muffen, men også av de tilgrensende rørdelområder. Trykktilførselen skjer gjennom en slangeforbindelse ved enden 11. Hva angår plastringene 30, så vises det til det som er sagt foran om disse.

Fig. 5 viser en spenninnretning 12, hvor rørdelene 1 og 2 innspennes med aksial innretting under sveisingen. Blåsebelgen 10 er her ikke vist. Rørdelen 2 må ved hjelp av det tilordnede spennelement 32 innføres i muffen 3.

Spenriinnretmngen 12 består av en bærer 31, hvorpå tre spennelementer 32 er forskyvbart og faststillbart lagret. Spennelementene 32 tjener til respektive opptak av rørdelen 1, muffen 3 og rørdelen 2. Disse bestanddeler kan innrettes og faststiltes i forhold til hverandre ved hjelp av spennelementene 32, slik at det oppnås en fast innbyrdes tilordning for sammensveisingen.

I fig. 3 er det vist en muffe 3 tilsvarende den i fig. 2 viste. Den adskiller seg fra muffen 3 i fig. 2 derved at den er forsynt med aksielle forlengelser i form av muffeansatser 14. For rørdeler med små diametere kan man da gi avkall på spenninnretningen 12. Muffeansatsene 14 bidrar til å holde rørdelene 1 og 2 i den egentlige muffe 3 før sammensveisingen, idet skjøtplatene da også går stumpt mot hverandre og danner sømmen 15.

I fig. 6 er det vist en sveisegenerator 16 med blåsebelg 10 og muffe 3 for gjennomføring av sveisingen. Blåsebelgen 10 er tilknyttet en trykkluftkilde 38 via sveisegeneratoren 16 og forsynes med trykk gjennom en ledning 39 i samsvar med den programmering gitt med en strekkode. Muffen 3 er tilknyttet sveisegeneratoren 16 ved hjelp av ledningene 17,18 og tilføres elektrisk energi fra generatoren gjennom ledningene.

Sveisegeneratoren drives som regel med en spenning på fra 110 til 220 V. Den leverer en sveisestrøm med en spenning på ca. 5 til 10 V og en strømstyrke på ca. 4 til 5 ampere. Avhengig av de i strekkoden, som leveres sammen med rørene henholdsvis muffene, gitte data innstilles sveisetid og sveisestrøm automatisk. I strekkoden kan det også være innlagt verdier med hensyn til fabrikant, muffe- og rørdimensjoner, veggtykkelse og den dermed nødvendige sveisetid.

Det skal beskrives en måte hvormed man kan sammensveise forholdsvis tynnveggede rør av PVDF og andre plastmaterialer. Diameteren til disse rørene ligger som regel mellom ca. 20 til 160 mm. Veggtykkelsen er ca. 1,9 til 10 mm. Veggtykkelsen til den her beskrevne muffe ligger på ca. 3 til 10 mm, og veggtykkelsen til muffeansatsene er ca. 1,5 mm. Muffeansatsenes aksiale lengde er fortrinnsvis ca. 7 til 8 mm. For rørdiametre på 30 til 35 mm vil den aksiale lengden til muffen ifølge oppfinnelsen omtrent være lik rørdiameteren. For rørdiametere på fra ca. 35 til 160 mm vil muffens aksielle lengde være ca. 0,6 til 0,4 ganger diameteren. Herav følger at muffen ifølge oppfinnelsen har en forholdsvis kort aksial lengde. På denne måten blir det mulig ikke bare å sveise sammen rettlinjede rør, men også rørbend og andre rørdeler, ikke bare innbyrdes, men også til rettlinjede røravsnitt.

For ytterligere tydeliggjøring av muffen ifølge oppfinnelsen er et foretrukket utførelseseksempel vist sterkt forstørret i fig. 7. Man ser de to rørdeler 1 og 2, som støter stumpt til hverandre langs sømmen 15. Muffen 3 er plassert symmetrisk over sømmen. Fig. 7, viser bare et halvt lengdesnitt av rørdelene og muffen. I foreliggende tilfelle består muffen av en hylse 33, hvorpå en varmevikling 4 er lagt, på en slik måte at vindingsavstandene er mindre i området ved sømmen 15 enn i muffens 2 ytterområder, slik at det i det sentrale område, som overdekker sømmen 15, avgis en kraftigere varme enn i ytterområdene, hvilket også vil føre til en sammensveising av de mot hverandre liggende endeflater på rørdelene 1 og 2, langs sømmen 15.

Hylsen 33 har ved sine aksiale ender en respektiv ansats 34 hvor de to endene til varmeviklingen 4 er ført. På ansatsene kan det settes elektriske kontaktelementer 35. Dette er noe som utføres under fremstillingen av muffen og som må skje før muffen som sådan settes på rørdelene 1 og 2. Kontaktelementene 35 forbindes med ledningene 17,18. Under fremstillingen av muffen 3 blir den enhet som er ulveiebragt etter at varmeviklingen 4 og klemmene 35 er plassert som beskrevet, underkastet en ytterligere arbeidsprosess hvor enheten omsprøytes med plast ved hjelp av et verktøy, slik at den ferdige muffe 3 ser ut som den viste form. For klemmene 35 tilveiebringes det en respektiv ulslutningsbøssing 36.

Det skal dessuten også nevnes at man også oppnår en særlig mot kontaminering fra den innlagte varmevikling 4 beskyttet utførelse dersom varmetråden i viklingen 4 belegges med PFA før innbygningen i muffen 3, altså før oppviklingen på hylse 33, og når den egentlige muffe 3, inklusiv hylsen 33, er av PVDF. PFA har et noe høyere smeltepunkt enn PVDF. Under sveisingen oppmykes derfor varmetrådens omhylling mindre enn PVDF-materialet i muffen, slik at eventuelle frie materialpartikler i varmetråden holdes tilbake av PFA-mantelen. Med en slik muffe kan man fordelaktig også sveise sammen rørdeler 1,2 av PVDF. Det vil være tilstrekkelig å la PFA-mantelen rundt varmetråden ha en tykkelse på ca. 0,1 mm.

Claims (12)

1.Muffe for sveising av plastrørdeler (1,2) hvor muffen innbefatter et hus med to ender, en ytre overflate og indre overflate, et elektrisk oppvarmingselement (4) anbrakt i huset tilliggende dets indre overflater, idet oppvarmingselementene (4) er konfigurert til å gi en kraftigere oppvarming ved et senterområde mellom de to endene, tilliggende en skjøt (15) som skal sveise, enn ved andre områder mot de to enden og anbrakt vekk fra skjøten (15) som skal sveises.

2. Muffe ifølge krav 1,karakterisert vedat varmeelementet innbefatter en varmetrådvikling (4), som har en mindre vindingsavstand i sitt senterområde tilliggende skjøtsømmen (15) som skal sveises enn i sine to ytterområder (6).

3. Muffe ifølge krav 1,karakterisert vedat varmeelementet (4) innbefatter et varmegitter dannet av et trådnett, idet trådene til trådnettet er anordnet radialt i forhold til rørdelene (1,2) som skal skjøtes sammen er nærmere hverandre i senterområde tilliggende skjøten som skal sveises enn i sitt ytterområder (6) mot de to endene.

4. Muffe ifølge krav 1,karakterisert vedat varmetrådviklingen (4) har en konstant stigning, hvor det benyttes det en tynnere varmetråd i senterområdet (5) tilliggende skjøten som skal sveises enn i sitt ytterområder (6).

5. Muffe ifølge krav 1,karakterisert vedat det elektriske varmelementet innbefatter en første varmetrådvikling som strekker i området mellom de to endene til huset, med en andre varmetrådvikling anordnet i huset i senterområdet (5) tilliggende skjøten som skal sveises.

6. Muffe ifølge krav 1,karakterisert vedat huset har en aksiale lengde som er området 0,2 til 1 ganger en indre diameter til en av første og andre rørdel.

7. Muffe ifølge krav 6,karakterisert vedat den aksiale lengden tilnærmet lik en indre diameter til en av første og andre rørdel.

8. Muffe ifølge krav 6,karakterisert vedat den aksiale lengden er området 0,4 til 0,6 ganger en indre diameter til en av første og andre rørdel.

9. Muffe ifølge et av kravene 1,karakterisert vedat den innbefatter en holdeinnretning for å holde sammen rørdelen (1,2) som skal sammensveises, hvor holdeinnretaingen er festet integrert med i det minste to ender av huset.

10. Muffe ifølge krav 9,karakterisert vedat holdeinnretningen innebefatter muffeansatser (14) festet til nevnte to ender av huset, idet muffeansatsen har en indre diameter som korresponderer med en indre diameter til huset og muffeansatsen har en veggtykkelse som er mindre enn veggtykkelsen til huset.

11. Muffe ifølge et av kravene 1,karakterisert vedat varmeelementet (4) er innleiret i huset til muffen.

12. Muffe ifølge krav 1,karakterisert vedat varmeelementet (4) er anordnet inne i huset mellom dets to ender.