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Verfahren zum Verbinden wenigstens zweier Heizplattenaus Kunst-
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stoff durch Schweißen und Heizplatte zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden wenigstens zweier Heizplatten
aus Kunststoff durch Schweißen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine
Heizplatte zur Durchführung des Verfahrens.
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Heizplatten aus Kunststoff, insbesondere aus Polypropylen und Polyäthylen,
werden vorzugsweise durch Blasextrusionsverfahren hergestellt. Derartige Heizplatten
bestehen im wesentlichen aus zwei Schichten, im folgenden Wände genannt, zwischen
welchen im Verlauf des Blasextrusionsverfahrens zapfenähnliche Verbindungen hergestellt
werden, die zur Festlegung von Hohlräumen zwischen
den Wänden und
damit zur Gewährleistung einer Durchströmung von wärmeübertragenden Medien bzw.
Flüssigkeiten dienen.
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Derartige Heizplatten können auch dadurch hergestellt werden, daß
zwei mit Noppen oder dergleichen versehene: Schichten oder Wände aufeinander aufgelegt
und im Bereich der Noppen miteinander verbunden bzw. verschweißt werden. Hierbei
werden in gleicher Weise die Hohlräume zur Durchströmung des Heizmediums definiert.
Beim Verlegen derartiger Heizplatten werden mehrere in Serie und/oder parallel geschaltete
derartige Heizplatten durch Verbindungsstücke aneinander angeschlossen.
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Im Bedarfsfall kann es wünschenswert sein, auf derartige Verbindungsstücke
zu verzichten und stattdessen die einzelnen, kleineren Heizplatten durch eine Heizplattenfläche
größerer Dimension zu ersetzen. Darüber hinaus ist auch das Blasextrusionsverfahren
hinsichtlich der Größe der herzustellenden Heizplatten beschränkt, sodaß es wünschenswert
sein kann, mehrere derartige Heizplatten zu einer Einheit zu verbinden.
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Der Erfindung liegt daher die Auf gabe zugrunde, ein Verfahren zum
Verbinden wenigstens zweier Heizplatten aus Kunststoff, insbesondere aus Polypropylen
und Polyäthylen zu schaffen, mit dem eine sichere und flüssigkeitsfeste Verbindung
der Heizplatten gewhrleistét ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil
des Patentanspruchs 1 st-.
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Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens sowie Heizplatten zur Durchführung
des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Verschweißen von Heizplatten,
bei dem die miteinander zu verschweißenden Schweißflächen schräg zur Plittenebene
verlaufen. Auf diese
Weise ist gegenüber einemstunrpfschweißvorgang,
bei dem im Hinblick auf Heizplatten die Schweiß flächen im wesentlichen senkrecht
zur Plattenebene stünden, eine Vergrößerung der Schweißflächen erzielbar. Dies wird
dadurch erreicht, daß die zu verbindenden Wandendabschnitte bzw. Teile der Heizplatten,
nicht stumpf, sondern unter einem relativ flachen Winkel aneinander geschweißt werden
und damit eine hundertprozentige Schweißfläche über die jeweilige Wandstärke der
zusammengeschweißten Heizplatte sichergestellt ist. Damit wird der Nachteil bekannter
Stumpfschweißmethoden (Spiegelschweißungen) vermieden, daß das aufgeweichte Material
beim Zusammenpressen der miteinander zu verschweißenden Heizplatten in den inneren
Hohlraum eindringt und über die gesamte Schweißnaht ein Abdichten des darunter bzw.
darüber liegenden Hohlraumes erfolgt oder zumindest eine Verkleinerung des Hohlraumquerschnittes
infolge des Eindringens des aufgeweichten Materials in den Hohlraum möglich ist.
Bei der erwähnten Stumpfschweißmethode wäre auch schließlich nach Beendigung des
Schweißvorganges an der Schweiß stelle nicht kontrollierbar, ob ein Wasserdurchfluß,
d.h. ein ausreichend großer Durchlaß im Hohlraum im Bereich der Schweißnaht vorliegt.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die zu verbindenden Schweiß
abschnitte getrennt voneinander auf die erforderliche Temperatur aufgeheizt. Vor
dem Zusammenfügen der zu verschweißenden Heizplatten wird eine Schweißlehre, vorzugsweise
in Form einer Doppelschiene,in den Hohlraum im Bereich der Wandendabschnitte eingesetzt,
wonach die beiden Heizplatten aufeinander zu geschoben und miteinander verschweißt
werden.
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Die Schweiß lehre verbleibt in dem Hohlraum der aus den beiden Heizplatten
hergestellten Gesamtplatte und bewirkt vorteilhafter Weise eine Innenversteifung,
die beim Transport der Gesamtplatte auftretende Biegemomente an der Schweißnaht
aufnimmt, bzw. eine Auswirkung der Biegemomente auf die Schweißnaht verhindert.
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Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Schweißflächen gegenüber
einem Stumpfschweißen erheblich vergrößert sind, daß das beim Zusammenpressen der
Platten im Bereich der Schweißflächen durch Temperatur aufgeweichte Material nicht
in den inneren Hohlraum eindringt und daß die hergestellte Heizplatteneinheit aus
zwei oder mehreren Teilplatten durch die im Bereich der Schweißnaht befindliche
SchweiB-lehre zusätzlich versteift ist.
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Soweit die senkrecht zur Schweißnaht liegenden Ränder der Heizplatte
oder Teilplatten nicht verschweißt sind, kann im Bedarfsfall die Schweißlehre aus
dem Hohlraum entfernt werden.
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Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren und eine Heizplatte
zur Durchfühuung des Verfahrens anhand der Zeichnung zur Erläuterung weiterer Merkmale
beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gehaltene Teilansicht
von zwei zu einer Platteneinheit miteinander verbundenen Heizplatten, und Fig. 2
eine Perspektivansicht einer Ausführungsform der Schweißlehre.
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Gemäß der Zeichnung werden zwei nur teilweise und im Schnitt dargestellte
Heizplatten 1, 2 durch Schweißen miteinander verbunden. Jede der Heizplatten 1,
2 wird nach einem an sich bekannten Blasextrusionsvorgang hergestellt, wobei während
des Blasextrusionsvorgangs jeder Heizplatte 1, 2 durch zwei Formen die in der Zeichnung
gezeigte Form erhalten wird. Jede Formhälfte, die jeweils von außen auf die Wand
3 bzw. 4 beispielsweise der Heizplatte 1 während des Blasextrusionsvorganges drückt,
weist zapfenartige Vorsprünge auf, durch welche in den Wänden 3, 4 zapfenartige
Vertiefungen 7 gebildet werden, die innerhalb des zwischen den Wänden 3, 4
liegenden
Hohlraumes 8 zu zapfenartigen Verbindungselementen oder zapfenartigen Bolzen 9 führen.
Durch diese zapfenartigen Verbindungselemente 9 wird die Abstützung und die Abstandsbeziehung
zwischen den beiden Wänden 3, 4 erreicht. Der Hohlraum 8 hat damit keine kanalförmige
Ausbildung, da die Verbindungselemente 9 punktweise über die Heizplatte 1 verteilt
ausgebildet sind. Dies zeigt die perspektivische Ansicht durch die den Verbindungselementen
9 entsprechenden Vertiefungen 7, die beidseitig jeder Heizplatte 1, 2 ausgebildet
sind.
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Die miteinander zu verbindenden Heizplatten 1, 2 weisen jeweils Wandendabschnitte
1Oa, 1Ob, bzw. 11a, llb auf, die über die Länge jeder Heizplatte 1, 2 verlaufen,
wie dies durch die gestrichelte Linie 12 angedeutet ist. Die Wandendabschnitte 1Oa,
10b der Heizplatte 1 legen somit eine schrägverlaufende Fläche 13a, 13b fest, welche
die Schweißfläche darstellt und welche unter einem relativ kleinen Winkel gegenüber
der Ebene der Platte 1 geneigt ist. Weiterhin legen die Wandendabschnitte 1Oa, lob
eine sich mit der Fläche 13a bzw. 13b schneidende innere Fläche 14a, 14b fest, die
ihrerseits weitgehend parallel zur Ebene der Heizplatte 1 verläuft.
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Die denWandendabschnitten 1Oa, 10b zugeordneten Wandendabschnitte
lla, 11b weisen gemäß der Zeichnung eine Fläche 15a und eine Fläche 15b auf, welche
die Schweißflächen darstellen und gegenüber der Ebene der Heizplatte mit dem gleichen
Winkel geneigt sind, wie die Schweißflächen 13a, 13b. Diese Schweißflächen 15a,
15b gehen in einen zur Plattenebene parallelen Flächenabschnitt 16a, 16b über, der
Teil eines mit 8' bezeichneten Hohlraumes nach Ve#schweißung der Heizplatten 1,2
ist. Die Außenseite der Wandendabschnitte lla, 11b fluchtet mit der übrigen Wand
der Heizplatte 2. Die Wandendabschnitte 1Oa, 10b einerseits, und lla, 11b andererseits,
haben somit komplementäre Form und können in der in der Zeichnung gezeigten Weise
zur Bildung einer dichten Verbindung
zusammengeschoben bzw. zusammengesetzt
werden, wobei die Heizplatten 1,2 nach Vornahme der noch zu erläuternden Schweißverbindung
eine einzige Platteneinheit ergeben. Der durch die Wandendabschnitte 1Oa, 10b definierte,
für die Schweißverbindung profilierte Abschnitt der Heizplatte 1 hat somit im wesentlichen
die Form eines U, wobei die Schenkel dieses U an der Außenseite abgeschrägt sind
und damit die Schenkelenden nach einem konischen Verlauf der Schenkelaußenfläche,
die der Schweißfläche 13a, 13b entspricht, in einer spitzen Kante enden. Der gegenüberliegende
Endabschnitt der Heizplatte 2 hat im wesentlichen die Form eines U, wobei die Schenkel
des U an der Innenfläche schräg bzw. konisch verlaufen und gleichfalls in einer
spitzen Kante enden, wobei die Kanten der Wandendabschnitte lla, llb einen Abstand
zueinander einhalten, der etwa der Distanz zwischen der Außenfläche der oberen Wand
3 und der unteren Wand 4 entspricht, während die Kanten der Wandteile 1Oa, 10b einen
Abstand zueinander einhalten, der der Höhe der Hohlräume 8 entspricht. Die nicht
gezeigten, den Wandendabschnitten 1Oa, 10b gegenüberliegenden Wandendabschnitte
der Heizplatte 1 haben eine Profilierung, wie sie unter Bezugnahme auf die Wandendabschnitte
lla, llb beschrieben ist. Entpsrechendes gilt für die nicht gezeigten Wandendabschnitte
der Heizplatte 2.
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Aus vorstehender Beschreibung ist ersichtlich, daß die Größe der Schweißflächen
13a, 13b, 15a, 15b wesentlich größer ist, als eine entsprechende Schweißfläche im
Falle einer Stumpfschweißung, bei dem die Schweißflächen nicht schräg, sondern senkrecht
zur Ebene der Heizplatten 1, 2 verlaufen würden.
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Die Wandendabschnitte 1Oa, 1Ob, lla, 11b sind derart ausgebildet,
daß sie sich über einen Teil des später zu bildenden Hohlraumes 8' erstrecken. Zu
diesem Zweck sind die Wandendabschnitte über die letzte Reihe von Verbindungselementen
29a, 29b, 29c etc. bzw. 30a, 30b, 30c etc. hinaus verlängert, wie aus Fig. 1 ersichtlich.
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Der Schweißvorgang umfaßt im wesentlichen folgende Schritte: Die beiden
Heizplatten 1, 2 werden getrennt voneinander im Bereich ihrer Schweißflächen 13a,
13b und 15a, 15b auf die erforderliche Temperatur aufgeheizt. Nach dem Aufheizen
wird eine Doppelschiene noch zu beschreibender Art in den Hohlraum 8' eingebracht
oder bei der Ausführungsform nach der Zeichnung in den entspr chenden Abschnitt
des Hohlraumes 8', der durch die Wandendabchnitte 1Oa, 10b definiert ist. Die Heizplatten
1, 2 befinden sich auf einer ebenen Unterlage und werden nach Erreichen der erforderlichen
Temperatur und dem Einschieben der Doppelschiene 18 aufeinander zu geschoben wobei
durch das Erhitzen der Schweiß flächen die Oberflächen der Schweiß flächen aufgßweicht
sind. Durch das Aufeinanderzuschieben der Heizplatten 1, 2 werden die schrägen Schweißflächen
13a, 15a, und 1 15b aufeinander zugedrückt und das im Bereich dieser Schweißflächen
vorhandene aufgeweichte Kunststoffmaterial wird durch den schrägen Verlauf aller
Schweißflächen in Richtung der Pfeile 19, 20 nach außen gedrückt. Ein Eindringen
des erweichten Kunststoffmaterials, das in der Zeichnung mit 20a und 20b angedeutet
ist, in den Hohlraum 8' wird durch die Doppelschiene 18 verhindert.
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Damit ergibt sich allenfalls an den Außenflächen der miteinander verschweißten
Heizplatten 1, 2 im Bereich der mit 21 bezeichneten Schweißnaht ein Wulst, der entweder
verbleiben kann oder nachträglich entfernt wird. Die als Schweißlehre dienende Doppelschiene
18 verbleibt in dem Hohlraum 8' und verläuft parallel zur Schweißnaht 21 im Inneren
der auf diese Weise gebildeten Platteneinheit.
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Nach einer weiteren Ausführungsform, bei welcher die senkrecht zur
Schweißnaht 21 liegenden Rand- oder Endabschnitte der Platteneinheit noch nicht
verschweißt oder verschlossen sind, kann die Doppelschiene 18 aus dem Hohlraum 8'
herausgezogen werden. Vorteilhafterweise verbleibt aber die Doppelschiene 18
in
dem Hohlraum 8' und verhindert, daß beim Transport der aus zwei oder mehreren derartigen
Heizplatten 1, 2 bestehenden Platteneinheit auftretende Biegemomente sich an der
Schweißnaht auswirken.
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Als Schweiß lehre dient eine Doppelschiene, die gemäß Fig. 1 und 2
aus zwei parallelen Platten 25, 26 besteht, welche durch Abstandshalter 27 in einem
vorbestimmten, der Höhe des Hohlraumes 8' entsprechenden Abstand gehalten sind.
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Die Abstandshalter 27 sind gemäß Fig. 2 in einer Reihe hintereinander
liegend in Längsrichtung der Platten 25, 26 vorgesehen. Bei der Doppelschiene 18
gemäß Fig. 1 sind die Abstandshalter mit 28a und 28b bezeichnet und in zwei Reihen
parallel zueinander vorgesehen. Zur Vermeidung von Korrosionsproblemen besteht die
Doppelschiene 18 vorzugsweise aus Aluminium. Die Höhe der Abstandselemente 27 bzw.
die Gesamthöhe der Schweißlehre 18 ist gleich der Höhe H des Hohlraumes 8, wodurch
durch die Platten 25, 26 ein Eindringen bzw. eine Ausbreitung eines sich durch das
erweichte Material 20a, 20b ergebenden Wulstes in den Hohlraum 8' hinein verhindert
ist.
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Die Wandstärke W, die in Figur 1 eingetragen ist, liegt im allgemeinen
zwischen 0,2 und 0,5 mm, infolgedessen die einzelnen Heizplatten 1, 2 sowie die
sich daraus ergebenden Platteneinheiten relativ flexibel sind. Nach Fertigstellung
einer Platteneinheit entsprechend der Darstellung nach Fig. 1 ist die Flexibilität
im Bereich der Schweißnaht 21 gegenüber der gesamten Platteneinheit etwas niedriger
durch die Versteifungswirkung infolge des Einsatzes der Doppelschienen 18 im Bereich
der Schweißnähte. Die Verwendung der beschriebenen Doppelschienen als Schweißlehren
hat schließlich den Vorteil, daß der Strömungsverlauf des Heizmediums innerhalb
des Hohlraumes 8 in keiner Weise beeinträchtigt wird gegenüber den Abschnitten der
Platteneinheit, in welchen keine derartige Doppelschiene eingesetzt ist.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden Heizplatteneinheiten,
bestehend aus einzelnen Heizplatten geschaffen, die eine durchgehend verschweißte
Schweißnaht aufweisen und damit hohen Druckwerten innerhalb der Heizplatte während
der Durchströmung mit Heizmedium standhalten.
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Ein Verfahren zur Herstellung einer Platteneinheit aus mehreren Heizplatten
umfaßt die Herstellung der einzelnen Platten mit jeweils geneigten Schweißflächen,
wobei die einander zugewandten, die Schweißflächen beinhaltenden Wandendabschnitte
benachbarter Heizplatten komplementäre Form haben. Nach dem Erhitzen der Schweißflächen
auf die erforderliche Temperatur wird eine Schweißlehre in den durch die Zusammenfügung
der Schweißflächen zu erzeugenden Hohlraumabschnit eingesetzt, die ein Herausfließen
des erweichten Kunststoffmaterials im Bereich der Schweißflächen in den Hohlraum
bei dem Verbinden der einzelnen Heizplatten vermeidet. Die schräge Anordnung der
Schweißflächen führt gegenüber den Methoden bei Stumpfschweißung zu einer Vergrößerung
der Schweißfläche selbst und damit zu einer durchgehend verschweißten Schweißnaht
über die gesamte Wandstärke der Heizplatteneinheit hindurch.
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Vor der Erhitzung der Schweißflächen 13a, 13b, 15a, 15b der Heizplatten
1, 2 werden die beiden Heizplatten 1, 2 in einem mehrere Zentimeter zueinander einhaltenden
Abstand angeordnet, sodaß nach dem Erweichen des Materials im Bereich der Schweißflächen
und nach Einführung der Schweißlehre 18 die beiden Heizplatten 1, 2 nur um einen
geringfügigen Abstand aufeinander zu bewegt werden müssen, um die Schweißflächen
miteinander verbinden und schließlich erhärten zu lassen. Während des Schweißvorganges
befindet sich die obere Platte 25 der Schweißlehre unterhalb und in Anlage zu den
oberen Wandabschnitten 14a, 16a, und die untere Platte 26 oberhalb und in Anlage
zu den Wandabschnitten 14 b, 16b der zu verschweißenden Heizplatte 1, 2.
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Dadurch wird ein Austreten von erweichtem Kunststoffmaterial aus dem
Bereich der beiden parallelen oberen und unteren Schweißflächen 13a, 15a und 13b,
15b in den Hohlräumen ausgeschlossen. Der Anpreßdruck wird durch das verwendete
Material und die gesamte Schweißfläche bestimmt.
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