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DE2708898A1 - Verfahren und vorrichtung zum verbinden von kunststoffrohren durch schweissen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum verbinden von kunststoffrohren durch schweissen

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DE2708898A1
DE2708898A1 DE19772708898 DE2708898A DE2708898A1 DE 2708898 A1 DE2708898 A1 DE 2708898A1 DE 19772708898 DE19772708898 DE 19772708898 DE 2708898 A DE2708898 A DE 2708898A DE 2708898 A1 DE2708898 A1 DE 2708898A1
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DE
Germany
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widening
mandrel
pipe part
plastic
plastic pipe
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DE19772708898
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English (en)
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DE2708898B2 (de
Inventor
Juergen Graafmann
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Original Assignee
Wavin BV
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Description

DIPL-INS. OR. IUR. DIPL-1NS.
VOLKER BUSSE C DIETRICH BUSSE
D-4500 Osnabrück GroBhandelsring β · Postfach 12 28 Fernruf (0541) 58 60 81 u. 58 60 82 Telegramme: paigewar Osnabrück
, den 1. März 1977 EB/Do
WAVIN B.V.
Händellaan 251, Zwolle, Niederlande
Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Kunststoffrohren durch Schweißen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden von Kunststoffrohren durch Schweißen, bei dem ein erstee erweitertes Kunststoffrohrteil über die Plastifizierungstemperatur hinaus erwärmt und mit einem ebenfalls über die Plastifizierungstemperatur hinaus erhitzten zweiten Kunststoffrohrteil zusammengefügt wird.
Ein derartiges Verfahren zum Verbinden von Polyäthylenrohren oder Polypropylenrohren durch überlappendes Verschweißen ist bekannt. Bei diesem Verfahren geht man von einem ersten Kunststoff rohrteil, das mit einer muffen- oder trichterförmigen Aufweitung versehen ist, aus, um in die muffenr· oder trichterförmige Aufweitung ein zweites Kunststoffrohrteil einzusetzen und das Ganze aufgrund der Plastizität des Kunststoffs zusammenzuschweißen. Für das Zusammenschweißen werden erst die innere Oberfläche der muffen- oder trichterförmigen Aufweitung und die Außenseite des zweiten Kunststoffrohrteils bis zum Erreichen
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eines pastenartigen, flüssigen Zustands erhitzt.
Ein derartiges Verfahren hat den großen Nachteil, daß man das erste Kunststoffrohrteil vorher mit einer Aufweitung versehen muß, was sehr kostenaufwendig ist, während große Teile solcher Rohre dann nicht verwandt werden können, wenn ein solches Kunststoffrohr gekürzt werden muß. überdies ist dieses Verfahren wenig geeignet für dünnwandige Rohre.
In der Praxis besteht deshalb großes Interesse für ein Verfahren zum überlappenden Verbinden von Kunststoffrohren durch Schweißen, das man an Ort und Stelle unter Verzicht auf erste Kunststoffrohrtexle, die fabrikmäßig mit einer Aufweitung versehen wurden, durchführen kann.
Die Erfindung bezweckt nun ein Verfahren, bei dem diese Nachteile nicht mehr auftreten und bei dem die erwünschte Aufweitung an der Installationsstelle angebracht wird.
Dieses wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß zumindest das erste Kunststoffrohrteil während des Erwärmens mit einer Aufweitung versehen wird.
In dieser Weise ist es möglich, an Ort und Stelle am Ende eines Polypropylen- oder Polyäthylen-Kunststoffrohrteils
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eine erwünschte Aufweitung anzubringen, wodurch man bequem das zweite Kunststoffrohrteil zentrieren und mit dem ersten Kunststoffrohrteil ohne Bildung unerwünschter Erhöhungen, welche zu Verengungen an den Schweißstellen führen können, zusammenschweißen kann. Überdies behält man bei einem solchen Verfahren einen runden Querschnitt der R ehre statt der häufig vorkommenden ovalen Form der durch Stauchschweißen erhaltenen Schweißverbindungen.
Zweckmäßig besteht die Aufweitung in einer trichter- oder kelchförmigen Aufweitung, wodurch man das zweite Kunststoffrohrteil gut in Bezug auf das erste Rohrteil während des Verschweißens zentrieren kann.
Es ist empfehlenswert, daß der erste an das Rohr anschließende Teil der Aufweitung an der Innenseite auf eine niedri^reTemperatur erwärmt wird als das daran anschließende erweiterte Endteil der Aufweitung.
Auf diese Weise kann man das in die Aufweitung einzusetzende zweite Kunststoffrohrteil gut zentrieren, da de weiter nach innen gelegene Teil der Aufweitung weniger plastisch ist als der Endteil 'der Aufweitung, der zusammen mit dem zweiten Kunststpffrohrteil die Schweißstelle bildet.
Insbesondere hat es sich herausgestellt, daß es empfeh-
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lenswert ist, eine trichterförmige Aufweitung zu formen, die einen Scheitelwinkel von weniger als 60° und vorzugsweise weniger als 40°, zweckmäßig ungefähr 20° besitzt.
Es hat sich herausgestellt, daß sich die geformte trichterförmige Aufweitung bei Scheitelwinkeln von mehr als 60 umwirft, wodurch keine einwandfreie Verbindung mehr zwischen dem ersten und dem zweiten Kunststoffrohrteil zustande gebracht werden kann. Vorzugsweise wird der zweite Rohrteil bei der Verschweißung mit einer an die Form der ersten Aufweitung angepaßten Endeinschnürung versehen, vorzugsweise einer trichterförmigen Verjüngung.
Zur Ausbildung der gewünschten Aufweitung drückt man zweckmäßig das erste Kunststoffrohrteil auf eine kegelstumpf förmige Dornoberfläche,die mit in Längsrichtung verlaufenden Rillen versehen ist.
Um verschiedene Temperaturen zwischen dem ersten, an das Rohr anschließenden erweiterten Teil und dem am Ende gelegenen erweiterten Teil zu erzielen, wird mit besonderem Vorteil eine Isolation zwischen den Heizungsoberflächen angeordnet, die diese beiden Teile bis zur gewünschten Temperatur erwärmen.
Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zum
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überlappenden Verbinden von Kunststoffrohren durch Schweißen, die aus einer Platte mit erwärmbarem Dorn besteht, auf welchen ein Kunststoffrohrteil geschoben werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn ein Erweiterungsdorn ist. Vorzugsweise ist der Dorn kegelstump förmig ausgebildet mit dem kleinsten Außendurchmesser am freien Ende.
Zweckmäßig ist die Platte mit mehreren Ringnasen verschiedener Durchmesser versehen, wobei die Außenseite eines Ringes, gesehen vom Zentrum der Platte, kegelstumpf förmig ausgebildet ist.
Die kegelstumpfförmigen Oberflächen können zweckmäßig mit in Längsrichtung verlaufenden Rillen versehen sein zur Verbesserung der zu formenden Schweißverbxndungen.
In einer sehr vorteilhaften Ausbildung umfaßt die Vorrichtung eine Platte, die an der einen Seite und an der anderen Seite Ringnasen trägt, welche kegelstumpfförmig ausgebildet sind, wobei der kleinste Durchmesser einer Ringnase an ihrem freien Ende dem kleinsten Durchmesser einer gegenüberliegenden Ringnase an deren innerem Ende gleich ist.
In einer sehr zweckmäßigen Ausbildung ist eine Isolations
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schicht zwischen dem am weitesten außen gelegenen Teil der ringförmigen Oberfläche und dem innen gelegenen Teil der ringförmigen Oberfläche angeordnet, wodurch man zweck mäßig dem Ende der Aufweitung eine höha?e Temperatur geben kann als dem darauf folgenden Teil, der an das Rohr anschließt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung veranschaulicht sind. In der Zeichnung zeigen:
Pig. I
Fig. 2
Fig. 3
Fig. 1
eine schnittbildliche Darstellung einer
ersten Ausführungsform einer Vorrichtung
zum Durchführen des Verfahrens gemäß der
Erfindung,
eine schnittbildliche Darstellung einer
zweiten Ausführungsform,
eine Darstellung eines Details bei III
in Fig. 2 und
eine Ansicht in Richtung des Pfeils IV
in Fig. 2.
In Fig. 1 ist eine Aluminiumplatte 1 abgebildet, welche an einer Seite eine zylindrische Aussparung 2 trägt, deren Wand 3 mittels z. B. Widerstandsdrähten 4 bis zu einer Temperatur von 225°C für Polypropylen erhitzt werden kann. Ein Temperaturbereich, in dem man sehr gut arbeiten kann, liegt zwischen 200 und 25O°C.
In die zylindrische Aussparung 2 bringt man ein zweites Kunststoffrohteil 5 ein, dessen Außenseite 6 einen pla-
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stisch flüssigen Zustand annimmt, wodurch die Möglichkei besteht, beim Zusammenbringen dieser Oberfläche mit eine anderen Kunststoffoberfläche eine Schweißverbindung herzustellen. '
Andererseits trägt die Platte 1 einen , Aufweitdorr b mit einer Kegelstumpffläche 9, deren Ende 10 den kleinsten Durchmesser besitzt. In einer anderen Gestaltung kann der Aufweitdorn auch eine muffenförmige Aufweitung erzeugen.
Auf den erwärmten Dorn b kann ein erstes Kunststoffrohrteil 11 geschoben werden, dessen Ende entsprechend der Form des Dorns b beim Aufwärmen eine Aufweitung 12 ausbildet.
Um zu verhindern, daß das Teil 11 über den Bereich der Aufweitung 12 hinaus erwärmt wird, ist eine Isolationsschicht 16, z. B. aus Pertinax, angeordnet auf dem Kegelstumpf-Dorn 8. Der Dorn b kann ebenfalls mit Hilfe von(nicht abgebildeten) Widerstandsdrähten erhitzt werden.
Der Winkel zwischen der Innenseite 9 der trichterförmigen Aufweitung 12 und der Verlängerung der Innenwand 13 des Kunststoffrohrs 11 beträgt maximal 30° und vorzugsweise
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höchstens 20°. Zweckmäßig ist dieser Winkel etwa 10°.
Nachdem die Oberflächen 6 und 9 beide eine Temperatur von ungefähr 200 bis 25O°C erreicht haben (bei Verwendung von Polypropylen) kann das zweite Rohrteil 5 in die trichterförmige Aufweitung 12 gedrückt werden, wobei ein« gute Schweißverbindung ohne weiteres zustande kommt.
Um eine möglichst gute Verbindung zu erhalten, ist es empfehlenswert, das Ende 12a der Aufweitung auf eine höhere Temperatur, nämlich Schweißtemperatur, zu erhitzen, während der zum Rohr 11 anschließende Teil 12b nur aufgewärmt wird und nicht bis auf Schweißtemperatur gebracht wird. Der Teil 12b wird deshalb an der Innenseite nur z.I bis einer Temperatur von 100 bis HO0C erwärmt. Um diese Ziel zu erreichen, ist eine zweite Isolation 15 vorgesehen, die den Teil öa des Doms b isoliert, so daß beide Teile verschiedene Temperaturen annehmen können. Die Kontrolle des Heizelements kann durch Regler bzw, Thermostifte erfolgen.
Ein geeignetes Isoliermaterial zu diesem Zweck ist Klingerit.
In Fig. 2 ist eine andere bevorzugte Ausbildung einer Vorrichtung zum Zusammenschweißen von Kunststoffrohren
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dargestellt, bei der eine Platte 1 mit mehreren sich nach außen verjüngenden Ringnasen 17, lö, 19, 20 versehen ist, während an der anderen Seite der Platte Ringnasen 21, 22, 23 und 24 angeordnet sind. Die Ringnasen 21 bis 21I sind mit sich nach innen aufweitenden Kegelstumpfflächen 21a bis 21Ja versehen. Diese abgestumpft konischen Oberflächen dienen der Ausformung trichterförmiger Aufweitungen an Rohren sehr verschiedener Durchmes ser. Die Ringnasen 17, 18 und Iy sind mit sich nach inne verengenden Kegelstumpfflächen 17a, 18a und 19a versehen Der kleinste Durchmesser der Oberfläche 17a an seinem inneren Ende ist gleich dem kleinsten Durchmesser am äußeren Ende der Fläche 21a der Ringnase 21. Dasselbe git auch für die Oberflächen 22a und 18a sowie die Oberflächen 23a und 19a. Die zu verbindenden Rohrteile 11, 3 mit trichterförmiger Aufweitung 12 und Verjüngung 3a werden miteinander durch Einschieben der Verjüngung 3a in die Aufweitung 12 verbunden.
Mit Vorteil können die Flächen 21a, 22a, 23a sowie Flächen 17a, 18a und 19a mit in Längsrichtung verlaufenden Längsrillen 26 versehen sein (s. Fig. 4).
Der Dorn 21 ist mittels Isoliermaterial 15 in zwei Teile 21b und 21c geteilt, um z. B. Teilender Oberfläche 21a verschiedene Temperaturen zu geben (s. Fig. 3).
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L e e r s e it

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    |ΐΛ Verfahren zum Verbinden von Kunststoffrohren aurch Schweißen, bei dem ein erstes erweitertes Kunststoffrohrteil über die Plastifizierungstemperatur hinaus erwärmt und mit einem ebenfalls über die Plastifizierungs temperatur hinaus erhitzten zweiten Kunststoffrohrteil zusammengefügt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das erste Kunststoffrohrteil (11) während de3 Erwärmens mit einer Aufweitung (12) versehen wird.
    2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufweitung (12) trichterförmig ist.
    3, Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der erste an das Rohr anschließende Teil (12a) der Aufweitung an der Innenseite auf eine niedriger Temperatur als das daran anschließende Ende (12a) der Aufweitung aufgeheizt wird.
    1J. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die trichterförmige Aufweitung (12) einen Scheitelwinkel von weniger als 6o°, vorzugsweise weniger als 1JO0, besitzt.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da-
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    durch gekennzeichnet, daß die trichterförmige Aufweitung (12) einen Scheitelwinkel von ungefähr 20° besitzt.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kunststoffrohrteil (11) auf eine Kegelstumpffläche (9,21 a,22a,23a,2Ha) gedrückt wird, die mit in Längsrichtung verlaufenden Rillen (26) versehen ist.
    7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Isolation (15) zwischen dpn Erwärmungsoberflächen, die den ersten an das Rohr (11) anschließenden aufgeweiteten Teil (12b) und den am Ende gelegenen Teil (12a) erwärmen,angeordnet ist.
    B. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Rohrteil (3) mit einer an die Innenform der Aufweitung (12) angepaßten Außenform, vorzugsweise sich zum Ende verjüngenden Außenform (3a), bei der Erhitzung versehen wird, derart, daß die zwei Rohrenden (12,3a) ineinander geschoben werden können.
    9. Vorrichtung zum Verbinden von Kunststoffrohren durch Schweißen, bestehend aus einer Platte mit mindestens einem erwärmbaren Dorn, auf den ein Kunststoffrohr
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    geschoben werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (8) ein Aufweitung3dorn ist.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (8) kegelstumpfförmig ausgebildet ist und daß dertcleinste Außendurchmesser des Doms sich am freien Ende befindet.
    11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (1) mit mehreren Ringnasen verschiedener Durchmesser versehen ist, wobei die Außenseite der Ringnasen jeweils kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
    12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfförmigen Ober flächen in Längsrichtung verlaufende Rillen (26) tragen.
    13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Platte (1) umfaßt, die an einer Seite Ringnasen (21,22,23,21) mit sich nach innen aufweitenden Kegelstumpfflächen (21a 22a,23a,2i»a) und an der anderen Seite Ringnasen (17,18, 19,20) mit sich nach innen verjüngenden Kegelstumpfflächen (17a,l8a,19a,2Oa) trägt, wobei/ein kleinster Durchmesser der Kegelfläche einer Ringnase an deren freiem
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    Ende den kleinsten Durchmesser der Kegelfläche einer gegenüberliegenden Ringnase an deren inneren Ende gleich ist.
    I1J. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis dadurch gekennzeichnet, daß eine Isolierschicht zwischen dem außen liegenden Teil der Kegelstumpffläche und dem innen liegenden Teil der Kegelstumpffläche angeordnet ist.
    15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis I1I, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit " Heizorganen versehen ist.
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