CH529628A - Verfahren zum Schweissen von Kunststoffrohr-Muffenverbindungen unter Verwendung elektrischer Energiedosiergeräte - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zum Schweissen von   Kunststoffrohr-Muffenverbindungen    unter Verwendung elektrischer Energiedosiergeräte
Aus Praxis und Patentliteratur sind verschiedene elektrisch schweissbare Systeme für das Verbinden thermoplastischer Rohrleitungsteile bekannt. Dabei besteht das Verbindungselement stets aus einem muffenartigen Körper mit innen eingelegtem metallischem Widerstandsdraht, in welchem während des Schweissvorganges elektrische Energie in Widerstandswärme umgewandelt wird. Der Muffenkörper kann ein unabhängiges Rohrbauelement oder mit Rohrformstücken verbunden sein. Die Dosierung der in Form von elektrischer Energie den Schweissmuffen zuzuführenden Schweisswärme erfolgt mit Hilfe eines zwischen Stromquelle und Muffenanschluss liegenden elektrischen Energiedosiergerätes.



  Während der Beschickung der Schweissmuffen mit elektrischem Strom erwärmen sich die   Muffeninnenfläche    und die Aussenfläche der in die Muffen eingesteckten Rohrleitungsteile über den Schmelzpunkt des Werkstoffes hinaus. Nach dem Erkalten so geschweisster Verbindungen bilden Muffen und Rohrleitungsteile eine Einheit. Der metallische Widerstandsdraht verbleibt im Material, ohne weitere Funktionen erfüllen zu müssen. Bei zu grosser Energiezufuhr knicken infolge Erweichung die in die Muffen eingesteckten Rohrleitungsteile ein, während eine zu geringe Energiedosierung eine unvollständige Schweissung zur Folge hat. Zwischen diesen beiden Extremen liegt der für die Schweissung nutzbare Arbeitsbereich.

  Die Praxis zeigt jedoch, dass der zur Verfügung stehende Spielraum zu schmal ist, um in jedem Fall mit einer einheitlichen Energiedosierung pro Rohrleitungsdimension auszukommen. Dies gilt vor allem dann, wenn zwecks Ausschliessung von Bedienungsfehlern Dosiergeräte verwendet werden, welche das Schweissen verschiedener Rohrleitungsgrössen ohne individuelle Geräteeinstellung erlauben. Solche Geräte arbeiten meistens innerhalb ihres Verwendungsbereiches mit einheitlicher Schweisszeit und einheitlichem Schweissstrom. Das bedingt aber Kompromisse bei der Festlegung dieser Daten, indem der Arbeitspunkt nicht für alle Rohrleitungsgrössen in die Mitte des schweisstechnisch verfügbaren Spielraumes gelegt werden kann. Es genügen dann unter Umständen bereits kleinere Abweichungen von den üblichen Schweissbedingungen, um eine der beiden Spielraumsgrenzen zu überschreiten.

  Als praktisch bedeutungsvolle Ursachen für Abweichungen von den idealen Schweissbedingungen sind zu nennen: - extremes Spiel zwischen Muffen und Rohrleitungsteilen, - Schweissen bei tiefer Umgebungstemperatur, - Verwendung von Rohrleitungsteilen mit gegenüber Stand ardelementen verdickter Wand.



   Im erstgenannten Fall kann die Wärmeübertragung auf die Aussenfläche der in die Muffen eingesteckten Rohrleitungsteile ungenügend sein, so dass nur muffenseitig über den ganzen Umfang ein schweissbarer Zustand entsteht. Im zweitgenannten Fall beanspruchen die zu verschweissenden Rohrleitungsteile und Muffen einen Teil der zugeführten Energie, um jenes thermische Energiepotential zu erreichen, das unter idealen Schweissbedingungen die Ausgangslage für den Schweissvorgang darstellt. Der drittgenannte Fall bietet seltener Probleme, indem der erforderliche Aufwand an Schweissenergie nur in bescheidenem Umfang mit der Wanddicke der Rohrleitungsteile wächst.



   Die Erfahrung zeigt, dass die für eine einwandfreie Verbindung erforderliche Schweissenergie erheblich reduziert werden könnte, wenn stets ein guter Kontakt zwischen Muffen und Rohrleitungsteilen gewährleistet wäre. Diese Voraussetzung ist aber in der Praxis nicht erfüllt, weil eine wirtschaftliche Fertigung von Muffen und Rohrleitungsteilen ohne masslichen   Toleranzbereieh    nicht möglich ist. Tiefe Umgebungstemperaturen verschärfen das Kontaktproblem, weil die Rohrleitungsteile einer Materialkontraktion unterworfen sind, während die Muffen infolge des eingelegten Widerstandsdrahtes diese Kontraktion nur im Ausmass des gegenüber Kunststoffen wesentlich kleineren metallischen Schrumpfens mitmachen können.

  Ein vollständiger Kontakt zwischen Muffen und Rohrleitungsteilen ergibt sich in den meisten Fällen erst während des Schweissvorganges, indem die Muffen - ein diesbezüglich geeignetes Muffenherstellverfahren vorausgesetzt - Schrumpfneigung aufweisen, welche aber erst zur Auswirkung kommen kann, nachdem die Stützwirkung des Widerstandsdrahtes infolge Erweichung des benachbarten thermoplastischen Muffenmaterials entfällt.



   Diese thermisch auslösbare Muffenschrumpfung bildet die Basis für vorliegendes Patent. Letzteres betrifft ein Verfahren  zum Schweissen von   Kunststoffrohr-Muffenverbindungen    unter Verwendung von elektrischen Energiedosiergeräten, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der zwischen Muffe und eingesteckten Rohrleitungsteilen liegende Widerstandsdraht in zwei Etappen mit Heizstrom beschickt wird. Dabei genügt es, in erster Etappe nur so viel Heizenergie zuzuführen, damit ein für guten Kontakt ausreichender Muffenschrumpf ausgelöst wird. Diese Energiemenge liegt unter der für reguläre Schweissvorgänge üblichen Dosis, so dass eine Anpassung durch vorzeitigen Abbruch eines regulären Schweissvorganges bewerkstelligt werden kann.

  Es kann aber auch in der ersten Etappe mit der für reguläre Schweissvorgänge üblichen Energiemenge gearbeitet werden, so dass lediglich das elektrische Energiedosiergerät zweimal in Aktion gesetzt werden muss. Die vor der zweiten Etappe einzulegende Pause ist hiebei länger oder mindestens ungefähr gleich der Abkühlzeit für die in erster Etappe erwärmte Verbindung zu wählen.



   Die erste Erwärmungsetappe dient lediglich der Gewährleistung eines guten Kontaktes zwischen Muffen und eingesteckten Rohrleitungsteilen im Hinblick auf die zweite Etappe, die als eigentlicher Schweissvorgang zu betrachten ist.



  Damit sind bereits zu Beginn derselben Bedingungen geschaffen, die einem spielfreien Zusammenpassen von Muffen und eingesteckten Rohrleitungsteilen entsprechen. Ein Einknicken der letzteren ist trotz dieser schweisstechnischen Begünstigung nicht zu befürchten, weil die Einstellung der für das betreffende System üblichen elektrischen Stromdosiergeräte der Möglichkeit einer spielfreien Paarung von Muffen und Rohrleitungsteilen ohnehin Rechnung tragen muss.



  Ausserdem vermindern der gleichmässige Wärmeübergang auf die eingesteckten Rohrleitungsteile und ihre in erster Etappe mindestens teilweise erfolgte Bindung an die Muffeninnenfläche die Gefahr des Einknickens. In zweiter Etappe steht somit eine beträchtliche Energiemenge, die sonst der Gewährleistung eines guten Kontaktes zwischen Muffen und eingesteckten Rohrleitungsteilen hätte dienen müssen, zur Deckung zusätzlichen Wärmebedarfes infolge anderweitiger Abweichungen von den idealen Schweissbedingungen zur Verfügung. Die zwischen den beiden Etappen einzulegende Pause soll vermeiden, dass die zweite Etappe, d. h. der eigentliche Schweissvorgang, von einem erhöhten thermischen Energiepotential der Verbindung ausgeht und somit trotz der erwähnten reduzierten Knickfreudigkeit der eingesteckten Rohrleitungsteile Einknickungen vorkommen können.

   Die notwendige Pausenlänge liegt je nach Rohrleitungsdimension und Schweisssystem praktisch etwa zwischen 15 und 60 Minuten. In der Praxis können die Pausen nutzbringend überbrückt werden, indem ein grösserer Abschnitt vorverlegter Rohrleitungen in erster Etappe geschweisst und hierauf in gleicher Reihenfolge die zweite Etappe durchexerziert wird.



   Aufgrund der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Einsatzbereich von Standard-Stromdosiergeräten erheblich zu erweitern. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Verfahren zum Schweissen von Kunststoffrohr-Muffenverbindungen unter Verwendung von elektrischen Energiedosiergeräten, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen Muffe und eingesteckten Rohrleitungsteilen liegende Widerstandsdraht in zwei Etappen mit Heizstrom beschickt wird.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in erster Etappe nur so viel Heizenergie zugeführt wird, als für die Gewährleistung eines guten Kontaktes zwischen Muffe und eingesteckten Rohrleitungsteilen aufgrund des Schrumpfvermögens der Muffe notwendig ist.

   2. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in beiden Etappen mit jener Heizenergie gearbeitet wird, auf welche das elektrische Energiedosiergerät eingestellt ist.

   3. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die vor der zweiten Etappe einzulegende Pause länger oder mindestens ungefähr gleich der Abkühlzeit für die in erster Etappe erwärmte Verbindung ist.

   4. Verfahren gemäss Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bemessung der in erster Etappe zuzuführenden Wärme durch vorzeitigen Abbruch eines regulären Schweissvorganges mit dem elektrischen Energiedosiergerät bewerkstelligt wird.