NL1020046C2 - Werkwijze en inrichting voor het verbinden van een kunststof leiding en een kunststof bus. - Google Patents

Description

Werkwijze en inrichting voor het verbinden van een kunststof leiding en een kunststof bus

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verbinden van een 5 kunststof leiding met een kunststof bus met een inwendige diameter, welke leiding een uitwendige diameter heeft waarbij een einddeel van de leiding wordt verwarmd, waarna het verwarmde leidingdeel in de bus wordt geduwd en daar afkoelt om een thermische verbinding te vormen.

Het is bekend om een kunststofleiding uit een relatief bij lage temperatuur 10 smeltende kunststof, zoals bijvoorbeeld PP of PE te verbinden met een kunststof bus met een hoger smeltpunt door het aanbrengen van een metalen inzetstuk of huls in het kopse uiteinde van de kunststof leiding, het uiteinde door contact met een verwarmingselement te verhitten en de kunststof leiding met de huls in de bus te duwen. De bus is eveneens inwendig verhit door inbrengen van een cilindrisch 15 verhittingselement in de bus. Het wandmateriaal van de bus vervormt bij het inbrengen en het inzetstuk, dat in de leiding achterblijft, vormt een vloeistofdichte afdichting. Een nadeel van de bekende werkwijze is dat de doorstroom-diameter door het inzetstuk wordt verminderd, zodat de stromingsweerstand zal toenemen en mogelijk turbulentie van door de leiding in de bus stromende vloeistof ontstaat. Dit is met name voor 20 koolzuurhoudende drank, zoals bijvoorbeeld bier, een probleem indien de bus het uitstroomdeel vormt van een flexibele bierleiding, waarbij overgangen in de doorstroomdiameter tot ongewenste schuimvorming kan leiden.

Verder leveren de metalen inzetstukken problemen bij het hergebruik van de kunststof onderdelen en vormt bij het inbrengen van een dergelijk inzetstuk als extra 25 onderdeel een kostenverhogende maatregel.

Tenslotte wordt bij het verhitten van het uiteinde van de leiding door direct contact daarvan met een verwarmingselement de kunststof beschadigd en ontstaan verbindingen die ongeschikt zijn om in contact te komen met voedingsmaterialen. Verder bestaat het risico van achterblijven van gesmolten kunststof op het 30 verhittingselement en/of op de in de leiding ingebrachte doom. Het aanbrengen van het inzetstuk om samenklappen van de leiding tegen te gaan, vormt een relatief complexe handeling waardoor het productietempo wordt vertraagd.

,02vU4k 2

Het is een doel van de onderhavige uitvinding te voorzien in een werkwijze voor het verbinden van een kunststof leiding met een kunststof bus, waarbij de bovengenoemde nadelen worden vermeden.

Het is verder een doel van de uitvinding te voorzien in een werkwijze en 5 inrichting voor het op bedrijfszekere en het fluïdumdicht (gas en/of vloeistof) verbinden van een kunststof leiding met een kunststof bus.

Hiertoe is de werkwijze volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de deze de stappen omvat: het contactloos verwarmen van het einddeel van de leiding waarbij de 10 warmtetoevoer langs de omtrek van het einddeel in hoofdzaak homogeen is, het omkrullen van een kopse kant van het einddeel waardoor een flens wordt gevormd met een diameter die groter is dan de inwendige diameter van de bus, en het inbrengen van de kopse kant van de leiding in de bus, waarbij wandmateriaal van de binnenwand van de bus wordt opgestuwd tot een op afstand van een 15 eindvlak van de bus gelegen positie waar door de omgekrulde eindrand van de leiding en opgestuwd wandmateriaal van de bus een vloeistofdichte verbinding wordt gevormd.

Door het omkrullen van de kopse kant van de kunststof leiding wordt een door warmte week gemaakt deel verkregen met een grotere diameter dan de inwendige 20 diameter van de bus. Deze omgekrulde kopse kant, of "paddestoel", neemt bij inbrengen in de buis het wandmateriaal van de bus mee tot een vooraf bepaalde inbrenglengte voorbij de kopse kant van de bus. Wanneer een bepaalde inbrenglengte binnen de bus is bereikt, stolt de omgekrulde kopse kant, alsmede het opgestuwde wandmateriaal van de bus en hecht dit materiaal aan elkaar zodat een vloeistofdichte en 25 gasdichte afdichting wordt gevormd. Het direct achter de omgekrulde kopse kant gelegen leidingdeel biedt voldoende stijfheid om ingeklemd de kopse kant van de leiding in de bus te stuwen zonder de noodzaak van een inwendige huls of inzetstuk. Doordat het verstijvende metalen inzetstuk aan de kopse kant van de kunststof leiding niet langer noodzakelijk is, wordt materiaal bespaard en kan de kostprijs van de 30 afdichting worden gereduceerd. Tenslotte vindt geen contactverhitting van de kunststof leiding plaats, waardoor ontleding van het kunststof materiaal niet meer mogelijk is, er geen schadelijke verbindingen worden gevormd en geen kunststof resten op de

~N

3 inrichting voor het verbinden van de bus en leiding achterblijft, zodat het onderhoud aan de inrichting gering is.

In een uitvoeringsvorm wordt het einddeel van de leiding in rotatie om zijn langsas stationair gehouden en wordt een ringvormig verhittingselement rondom het 5 einddeel geplaatst. Om een homogene verhitting te bewerkstelligen wordt een stralingsverhittingselement toegepast, zodat inhomogeniteit in de opwarming ten gevolge van convectie wordt vermeden. Het stralingsverhittingselement kan bijvoorbeeld een ringvormig metalen element omvatten dat het uiteinde van de kunststof leiding omsluit. Het uiteinde van de kunststof leiding kan in de langsrichting 10 in de verwarmingsholte van het metalen element worden bewogen. Het is eveneens mogelijk om het messing verwarmingselement schamierbaar uit te voeren, zodat het in twee helften kan openschamieren voor het in radiale richting inbrengen van het einddeel van de kunststof leiding. Voor een bedrijfszekere verbinding wordt, voorafgaand aan het inbrengen van het einddeel van de leiding in de bus, een 15 verhittingselement in de bus geplaatst voor het verwarmen van het inwendige van de bus. Hierdoor wordt het kunststof wandmateriaal van de bus week gemaakt zodat het gemakkelijk wordt opgestuwd en waardoor de materialen van de omgekrulde kopse kant van de kunststof leiding en het wandmateriaal van de bus gemakkelijk kunnen samensmelten. Op een voordelige wijze wordt een naaldvormige spuitmond ingebracht 20 in de bus met een ringvormige spleet en een op afstand daarvan gelegen deflector, zodat een ringvormige sleuf in de binnenwand van de bus wordt gevormd die door de omgekrulde kopse kant van de leiding kan worden opgevuld.

De uitwendige diameter van de kunststof leiding kan kleiner zijn dan de inwendige diameter van de bus, maar is bij voorkeur groter of gelijk aan de inwendige 25 diameter van de bus, zodat een persspanning wordt verkregen.

Een inrichting voor het met hoge snelheid verbinden van een kunststof bus met een kunststof leiding omvat: een klemslede voor het inklemmen van een einddeel van de leiding langs een leidingstraject; 30 - een nabij de klemslede gelegen, in het verlengde van het leidingstraject gelegen houder voor het opnemen van een bus, waarbij de klemslede en de houder ten opzichte van elkaar verplaatsbaar zijn; 4 een verhittingseenheid met een ringvormige verhittingholte en met een verplaatsingsorgaan voor verplaatsing van de verhittingseenheid tussen een teruggetrokken positie en een in het verlengde van het leidingstraject, tussen de klemslede en de houder gelegen werkzame positie.

5 Bij voorkeur zijn verscheidene klemorganen en houders op hun carrousel bevestigd die langs de verhittingseenheid roteerbaar is. In een voordelige uitvoeringsvorm is voorzien van twee op afstand van elkaar in het verlengde van het leidingstraject gelegen samenstellen van klemslede, houder en verhittingseenheid voor het simultaan aan beide uiteinden van de leiding aanbrengen van een bus. De 10 werkwijze en inrichting volgens de uitvinding zijn met name geschikt voor het aanbrengen van een bidon tapklep aan het uiteinde van een kunststof leiding zoals beschreven in NL-1015368, ten name van Aanvraagster of voor het aanbrengen van een kunststof dispense adapter zoals beschreven in NL-1016687, eveneens ten name van Aanvraagster. Hierbij is de kunststof leiding bijvoorbeeld gevormd uit polyetheen, 15 terwijl het materiaal van de kunststof bus is gevormd uit polypropeen met een lasspiegel temperatuur van ongeveer 390°C.

Enkele uitvoeringsvormen van de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding zullen nader worden toegelicht aan de hand van de bij gevoegde tekening. In de tekening toont: 20 Fig. 1 en 2 een langsdoorsnede van een afsluiter van een bierleiding waarbij een kunststof leiding is bevestigd aan een kunststof bus volgens de uitvinding;

Fig. 3 een schematische langsdoorsnede van een kunststof leiding met omgekrulde kopse kant en kunststof bus voorafgaand aan verbinding;

Fig. 4 de thermisch samengesmolten leiding en bus volgens Fig. 3 in 25 samengestelde toestand;

Fig. 5 een detail van de smeltverbinding volgens Fig. 4;

Fig. 6 schematische weergave van een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding;

Fig. 7 een detail van een spuitmond voor verhitting van de inwendige wand van 30 de bus;

Fig. 8 een detail van een ringvormige sleuf voor het inwendige van de bus; 10 2 uü i 6 5

Fig. 9 een perspectivisch aanzicht van een carrousel lasmachine voor het gelijktijdig aan beide uiteinden van een vijftal leidingen aanbrengen van kunststof bussen; en

Fig. 10a en 10b perspectivische aanzichten van een klemslede en 5 verhittingseenheid volgens de uitvinding.

Fig. 1 toont een afsluiter 1 voor toepassing in een bierleiding zoals beschreven in NL-1015368, ten name van Aanvraagster. De afsluiter 1 is geheel vervaardigd uit kunststof en omvat een uitstroombuis 2, een afsluitnok 3 en een beweegbare bus 4 die ten opzichte van de afsluitnok 3 in axiale richting verschuifbaar is. De bus 4 is voorzien 10 van een flens 5 voor aangrijping met een bedieningsmechanisme van een taphandgreep. Met de bus 4 is een flexibele leiding 6 op vloeistofdichte wijze verbonden. De leiding 6 is bijvoorbeeld gevormd uit polyetheen, heeft een wanddikte van 1 mm en een uitwendige diameter van 6,2 mm. De bus 5 is gevormd uit polypropeen.

Fig. 2 toont de afsluiter 1 in een geopende toestand waarbij een beschermkap 7 is 15 verwijderd en waarbij de bus 5 ten opzichte van nok 3 zodanig is verschoven dat een uitstroomopening 8 wordt vrijgegeven en de leiding 6 in vloeistofverbinding staat met uitstroombuis 2.

Fig. 3 toont de leiding 6 met uitwendige diameter Dl van 6,2 mm en een wanddikte D2 van 1 mm. De kopse kant 9 is omgekruld door deze rondom contactloos 20 te verhitting met een ringvormig verhittingselement. Gebleken is dat toepassing van een ringvormige stralingverhitter in de vorm van een verwarmd messing blok met een cirkelvormige holte met een diameter van bijvoorbeeld 10 mm, verhit tot een temperatuur van ongeveer 400°C, een automatisch en gelijkmatig omkrullen van de kopse kant 9 bewerkstelligt totdat een afgeronde schouder 10 wordt gevormd die ten 25 opzichte van de buitenwand van de leiding 6 over een hoogte H van 1 a 2 mm uitsteekt. Bij het verhitten wordt de leiding 6 stationair gehouden. De kopse kant 9 is na verwarming zacht vloeibaar en kan vervolgens worden ingebracht in de bus 5 met een inwendige diameter D3 van 5,8 mm. Voor het gericht inbrengen van het einddeel van de kunststof leiding 6 in de bus 5 is deze bus 5 voorzien van een afgeschuinde 30 oploopkant 11. Bij het inbrengen van het leidingdeel 6 levert de leiding onmiddellijk gelegen achter de kopse kant 9 voldoende stijfheid om deze over een lengte L van enkele millimeters, zoals bijvoorbeeld 3 a 4 mm, in de bus 5 te kunnen duwen. Bij het inbrengen van het leidingdeel 6 in de bus 5 heeft de omgekrulde kopse kant 9 een 6 grotere diameter dan de inwendige diameter D3 van de bus. Bij het inbrengen vervormt de zacht vloeibare omgekrulde kant 9 en doet bij contact met de inwendige wand van de bus 5, deze wand smelten en stuwt wandmateriaal op over de lengte L. Op een afstand van enkele millimeters van de ingang van de bus 5 stolt de omgekrulde rand 9 5 en het opgestuwde wandmateriaal van de bus zodat een smeltverbinding wordt gevormd. Dit wordt getoond in Fig. 4 en in detail in Fig. 5 waarbij duidelijk kan worden gezien dat de vervormde omgekrulde kant 9 een smeltverbinding 16 vormt met opgestuwd wandmateriaal 12 van de bus 5 zodat een vloeistofdichte en gasdichte verbinding wordt gevormd. De wanddikte D4 van de bus 5 kan bijvoorbeeld 3 mm 10 bedragen, terwijl de wanddikte D5 van het opgestroopte deel van de bus 5 1,4 mm bedraagt. Het is gebleken dat op eenvoudige en snelle wijze een zeer bedrijfszekere vloeistofdichte, gasdichte en trekvaste verbinding kan worden gevormd tussen de omgekrulde kopse kant 9 en het opgestuwde wandmateriaal 12 van de bus 5.

De trekkracht die kan worden opgenomen door de verbinding, zoals getoond in 15 Fig. 4 en 5, is bijvoorbeeld 80 N.

Fig. 6 toont schematisch een inrichting voor verbinding van de kunststof bus 5 met het einddeel 13 van de kunststof leiding 6. De kunststof leiding 6 is ingeklemd in een klemslede 14 die in de richting van de pijl T langs een leidingtraject 15 verplaatsbaar is. Een ringvormig verhittingselement 17 wordt via 20 temperatuurregeleenheid 18 aangestuurd en verwarmd tot een temperatuur van bijvoorbeeld ongeveer 400°C. Het verhittingselement 17 wordt bijvoorbeeld gevormd uit een messing blok met een opening met een diameter D6 van bijvoorbeeld 10 mm. Het verhittingselement kan dwars op het leidingtraject 15 worden verplaatst. In een houder 19 is de bus 5 ingeklemd. Een spuitmond 20 wordt in de bus 5 ingebracht en via 25 een deflector 21 wordt verhitte perslucht op de inwendige wand 22 van de bus 5 geblazen zodat een ringvormige sleuf wordt gevormd. In plaats van perslucht kan ook een ander gas worden toegepast, zoals bijvoorbeeld stikstof indien oxidatie bij hoge temperaturen vermeden dient te worden. De perslucht wordt via een regeleenheid 23 en (flexibele) leiding 24 toegevoerd aan de spuitmond 20 die naadvormig is uitgevoerd 30 met een diameter D7 van bijvoorbeeld 2 mm. De spuitmond 20 is verplaatsbaar langs het leidingtraject 15 en eveneens dwars daarop. Na verwarming van de inwendige wand 22 van de bus 5 en van het einddeel 13 van de leiding 15 voor het vormen van een omgekrulde kopse kant, zoals getoond in Fig. 3, worden de spuitmond 20 en het 7 verhittingselement 17 dwars op het leidingtraject 15 teruggetrokken en wordt de klemslede 14 naar de bus 5 verplaatst en wordt het einddeel 13 van de leiding in de bus 5 ingebracht, zodat een verbinding ontstaat zoals getoond in Fig. 4.

Fig. 7 toont in detail de spuitmond 20 in het inwendige van de bus 5 voor lokale 5 verhitting van de inwendige wand 22 van de bus 5. De spuitmond 20 omvat een kem 26 met doorvoerkanalen 27, 27' voor verwarmde perslucht. Om de kem 26 is een huls 25 aangebracht die via schroefdraad in langsrichting om de kem 26 verplaatsbaar is. Op de kem 26 is een deflector 28 bevestigd die zich boven de uitstroomopening van de huls 25 uitstrekt. Hierdoor wordt de verwarmde perslucht volgens de schematisch 10 aangegeven pijlen afgebogen, en valt deze op de wand van de bus 5 zodat een ringvormige sleuf 29, zoals getoond in Fig. 8, in het inwendige van de bus 5 wordt gevormd op de afstand L van de kopse kant van de bus. Door relatieve verplaatsing van de huls 25 en de deflector 28 kan de afbuiging van de luchtstroom worden beïnvloed zodat de hoogte L waarop de sleuf 29 wordt gevormd kan worden gevarieerd. Bij het 15 inbrengen van de leiding 6 in de bus 5, kan de omgekrulde kopse kant 9 in de ringvormige sleuf 29 vallen en daar met het lokaal verwarmde wandmateriaal van de bus 5 versmelten tot een trekvaste en vloeistofdichte verbinding.

Fig. 9 toont een aanzicht van de inrichting voor het gelijktijdig aan beide zijden van een vijftal leidingen 6 aanbrengen van een kunststof bus. De leidingen 6 zijn aan 20 beide zijden in een klemschoen 14 ingeklemd en worden aan beide uiteinden door middel van verhittingsinrichtingen 17, 20 verwarmd. Aan de zijde 30 van de inrichting worden als bussen schijfvormige dispense adapters 31 vervaardigd, zoals beschreven in NL-1016687, ten name van Aanvraagster, aangevoerd om te worden verbonden met de leiding 6, terwijl aan de zijde 30 van de inrichting bussen 5 van een afsluiter zoals 25 getoond in de Fig. 1 en 2 met de leiding 6 worden verbonden. De leidingen 6 zijn in de groepen van vijf op een roterende carrousel 33 geplaatst zodat de leidingen groepsgewijs worden ingeklemd en naar de verhittingsinrichtingen 17, 20 kunnen worden geroteerd. Na verhitting van de einddelen van de leidingen 6 en verhitting van de inwendige wand van de bussen worden de verwarmingsinrichtingen teruggetrokken 30 en worden de bussen en dispense adapters 31 op de leidingen gedrukt door verplaatsing van de houders 34, 35 van dispense adapter 31 en bus 5 in de langsrichting van de leidingen 6.

1 0 2 - ^ 8

Fig. 10a toont klemslede 14 met een leiding 6 en met een afsluiter 1 die is ingeklemd in houder 19. De afsluiter 1 is aangevoerd via een koker 37 die is bevestigd aan een loodrecht ten opzichte van klemslede 14 verplaatsbare toevoer / verhittingseenheid 38 zoals getoond in Fig. 10b. Aan de eenheid 38 zijn de ringvormige 5 verhittingselementen 17 aangebracht, alsmede de spuitmond 20 die via leidingen 24 worden voorzien van verwarmde perslucht. Nadat de eenheid 38 boven de klemstede 14 is geplaatst en een afsluiter 1 in de houder 19 is aangebracht wordt de eenheid 38 ten opzichte van de klemslede 14 in de langsrichting van de leidingen bewogen, zodat het einddeel van de leidingen binnen de ringvormige verwarmingselementen 17 komt te 10 liggen en zodanig dat de spuitmonden binnen de afsluiter 1 worden gebracht. Na verwarming van het einddeel van de leiding 6 en de inwendige wand van de afsluiter 1 wordt de eenheid 38 wederom in de langsrichting van de leiding 6 bewogen totdat het uiteinde van de leiding zich buiten de ringvormige verhitter 17 bevindt en de spuitmond is teruggetrokken uit de afsluiter 1 en wordt de eenheid 38 dwars op de klemslede 14 15 uit het leidingtraject weggenomen, waarna de leiding 6 ten opzichte van de houder 19 wordt verplaatst, zodat de leiding in het inwendige van de bus van de afsluiter 1 wordt geschoven en daarmee een trekvaste en vloeistofdichte smeltverbinding vormt.

Claims (12)

1. Werkwijze voor het verbinden van een kunststof leiding (6) met een kunststof bus (5) met een inwendige diameter (D3), welke leiding een uitwendige diameter (Dl) heeft, waarbij een einddeel van de leiding wordt verwarmd, waarna het verwarmde leidingdeel in de bus wordt geduwd en daar af koelt om een thermische verbinding (16) 10 te vormen, met het kenmerk dat de werkwijze de stappen omvat: het contactloos verwarmen van het einddeel van de leiding waarbij de warmtetoevoer langs de omtrek van het einddeel in hoofdzaak homogeen is, het omkrullen van een kopse kant (9) van het einddeel waardoor een flens wordt gevormd met een diameter die groter is dan de inwendige diameter (D3) van de bus, en 15 - het inbrengen van de kopse kant (9) van de leiding (6) in de bus (5), waarbij wandmateriaal van de binnenwand van de bus wordt opgestuwd tot een op afstand (L) van een eindvlak van de bus gelegen positie waar door de omgekrulde kopse kant van de leiding en opgestuwd wandmateriaal van de bus een fluïdumdichte verbinding (16) wordt gevormd. 20

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de uitwendige diameter (Dl) groter of gelijk is aan de inwendige diameter (D3) van de bus.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij tijdens het verwarmen van het 25 einddeel van de leiding, deze in rotatie om zijn langsas stationair wordt gehouden en een ringvormig verhittingselement (17) rondom het einddeel wordt geplaatst.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij het verhittingselement (17) een stralingsverhittingselement omvat. 30

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij voorafgaand aan het inbrengen van het einddeel van de leiding in de bus, een verhittingselement (20) in de bus wordt geplaatst voor het verwarmen van het inwendige van de bus. «

6. Werkwijze volgens conclusie 5, waarbij door het verhittingselement (20) een ringvormige sleuf (29) in de bus (5) wordt gevormd voor het opnemen van de omgekrulde kopse kant (9) van de leiding (6). 5

7. Werkwijze volgens conclusie 6, waarbij het verhittingselement (20) een spuitmond omvat met een ringvormige spleet en een op afstand van de spleet gelegen deflector (28), waarbij een heet fluïdum via de spuitmond en de deflector op de binnenwand (22) van de bus (6) wordt geblazen.

8. Inrichting voor het verbinden van een kunststof leiding met een kunststof bus, omvattende: een klemslede (14) voor het inklemmen van een einddeel van de leiding langs een leidingtraject (15), 15. een nabij de klemslede (14), in het verlengde van het leidingtraject (15) gelegen houder (19) voor het opnemen van een bus (5), waarbij de klemslede (14) en de houder (19) ten opzichte van elkaar verplaatsbaar zijn, een verhittingseenheid (17) met een ringvormige verhittingholte en met een verplaatsingsorgaan (38) voor verplaatsing van de verhittingseenheid tussen een 20 teruggetrokken positie en een in het verlengde van het leidingtraject, tussen de klemslede en de houder gelegen werkzame positie.

9. Inrichting volgens conclusie 8, waarbij de verhittingseenheid een spuitmond (20) omvat met een opening en een op afstand van de opening gelegen deflector (28), 25 alsmede een fluïdumtoevoer (24), welke spuitmond in de werkzame positie in het verlengde van het leidingtraject (15) plaatsbaar is.

10. Inrichting volgens conclusie 8 of 9, waarbij de klemslede (14) en de houder (19) van de bus op een roteerbare carrousel (33) zijn geplaatst en langs de 30 verhittingseenheid (17,20) roteerbaar zijn.

11. Inrichting volgens conclusie 10, waarbij verscheidene klemsleden (14) en houders (19) op een aan de carrousel (33) bevestigde drager zijn bevestigd, en waarbij m t is voorzien in een met het aantal klemorganen en houders overeenstemmend aantal verhittingseenheden (17, 20).

12. Inrichting volgens één der conclusies 8-11, waarbij de inrichting is voorzien van 5 twee ten minste op afstand van elkaar, in het verlengde van een leidingtraject (15) gelegen samenstellen van klemslede (14), houder (19) en verhittingseenheid voor het simultaan aan beide uiteinden van een leiding aanbrengen van een bus (5). n· ·\ ' A .·* fi υ &,:'' o