Die Erfindung betrifft einen Satz aus mindestens zwei elektrisch schweissbaren Muffen mit verschiedenem Durchmesser aus einem thermoplastischen Kunststoff, mit einem im Bereich der Innenwandung eines hülsenförmigen Muffenkörpers angeordneten elektrischen Widetandsheizdraht zur Herstellung von Schweissverbindungen an Rohrstutzen von Leitungen, Formstücken und Ventilen, wobei die Muffen die gleiche gegebene Schweisszeit aufweisen.
Zur Erstellung von Leitungsnetzen unter Verwendung von Leitungen. Formstücken und Ventilen aus thermoplastischem Kunststoff müssen die einzelnen Teile miteinander verbunden werden. Für solche Verbindungen werden vor allem Schweissverbindungen verwendet. Eine besondere Art der Schweissverbindung besteht darin. dass auf die zu verbindenden Rohrstutzen eine hülsenförmige Schweissmuffe mit im Muffenkörper eingelegten Widerstandsheizdraht geschoben wird, worauf der Widerstandsheizdraht elektrisch aufgeheizt wird, so dass sich sowohl das Material der Rohrstutzen als auch der Muffe teilweise erweicht und zusammenfliesst. bis eine innige Verbindung und nach dem Erkalten eine gas- und flüssigkeitsdichte Schweisstelle entsteht.
Zum Schweissen solcher Schweissmuffen werden Schweissgeräte. die entweder mit Kleinspannungen. d. h. bis etwa 50 Volt. oder mit Netzspannung arbeiten. verwendet', bei den zweitgenannten Schweissgeräten werden die Muffen mit Spannungen unter 185 Volt effektiv betrieben. Der Grund hierzu liegt darin, dass die Schweiss- und Dosiergeräte Schwankungen der Netzspannung ausregeln sollen. Der durch die verwendeten Schweiss- und Dosiergeräte verbundene Aufwand an elektrischen Bauteilen. insbesondere bei den Geräten zum Ausregeln von Netzspannungsschwankungen. ist erheblich, weshalb sie für den Einsatz an Baustellen nicht besonders geeignet sind: die Folge sind oftmals Störungen in den genannten Geräten, wodurch Fehlschweissungen vorkommen können.
Zudem müssen bei den bekannten Schweiss- und Dosiergeräten die Schweisszeiten sehr genau eingehalten werden. Dies setzt andererseits wieder voraus, dass die bekannten Schweissmuffen, bei denen der Widerstandbereich der in den Muffenkörper eingelegten Netzdrähte je nach der Grösse des Durchmessers der Verbindung von etwa 0,1-30 Ohm variiert, eine nicht zu weit von der zugrundegelegten Normaltemperatur abweichende Temperatur aufweisen sollten. andernfalls mit Fehlschweissungen gerechnet werden muss. beispielsweise bei zu tiefer Muffentemperatur mit unvollständiger Verschweissung der Teile. Der Möglichkeit von Fehlschweissungen kann zwar dadurch etwas begegnet werden, dass dem Muffenkörper eine Schrumpfreserve, z. B. durch Aufweiten, erteilt wird.
Damit wird erreicht, dass beispielsweise bei ungenügender Verschweissung wenigstens eine Schrumpfverbindung der Teile vorliegt, die zwar gegebenenfalls bei drucklosen Leitungsnetzen und bei Fehlen von zusätzlichen Beanspruchungen ausreichend sein kann. nicht jedoch bei druckbeaufschlagten und unter Spannung stehenden Leitungsnetzen.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Muffe der eingangs beschriebenen Art so zu gestalten, dass für ihre Verwendung keine komplizierten Schweiss- und Dosiergeräte erforderlich sind, die Muffen jedoch so auslegbar sind, dass Fehlschweissungen praktisch vermieden werden.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass der Widerstandsheizdraht einen direkten und bezüglich Stromstärke und Spannung ungesteuerten Anschluss an ein elektrisches Netz aufweist, wobei der Widerstand des Widerstandsheizdrahts mit zunehmendem Muffendurchmesser abnimmt.
Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung beispiclsweise dargestcllt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine schematisch dargestellte Schweissmuffe,
Fig. 2 eine vergrösserte Darstellung eines Teils der Schweissmuffe nach Fig. 1,
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer im Anschluss der Schweissmuffe angeordneten Schaltvorrichtung und
Fig. 4 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform der im Anschluss der Schweissmuffe angeordneten Schaltvorrichtung.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass der bei bekannten Schweissmuffen erforderliche verhältnismässig grosse apparative Aufwand durch die genaue Regelung der der Schweissmuffe zuzuführenden Schweissenergie bedingt ist. Es besteht bei weniger genauer Regelung die Gefahr, dass eine Überheizung, insbesondere bei kleinen Schweissmuffen, oder eine zu geringe Erwärmung, insbesondere bei grossen Schweissmuffen, stattfindet. Wird dagegen der Durchmesser des Widerstandheizdrahts wesentlich kleiner als bei bekannten Schweissmuffen und zudem in Abhängigkeit vom Durchmesser der Schweissmuffe gewählt, so kann unter Einhaltung einer annähernd konstanten spezifischen Heizleistung, d. h. der Heizleistung pro Volumen- oder Verbindungsflächeneinheit der Schweissmuffe, der Widerstand des Heizdrahts verhältnismässig hoch gewählt werden.
Dadurch wirken sich Änderungen des Widerstands verhältnismässig geringfügiger auf den Wert der zugeführten Heizenergie aus, so dass es genügt, die der einzelnen Schweissmuffe zugeführte Heizenergie allein durch die Schweisszeit festzulegen. Hierbei ist es zweckmässig, für die Schweisszeit der Schweissmuffen verschiedener Durchmesser. jedoch der gleichen Nenndruck-Stufe den gleichen Zeitwert, z. B. 60 Sekunden, festzulegen.
Bei ganz extremen Einsatzbedingungen für die Schweissmuffen kann es erforderlich sein, die Feststellung einer einwandfreien Schweissung noch mit anderen Mitteln vorzunehmen, z. B. durch einen Farbindikator, dessen Farbe bei Erreichen der richtigen Temperatur in eine andere Farbe umschlägt.
Unter der Annahme einer gleichbleibenden Schweisszeit für die Schweissmuffen einer Nenndruck-Stufc und annähernd konstanter spezifischer Heizleistung sind die Kenndaten der Schweissmuffen einer Nenndruck-Stufe aus der nachstehenden Tabelle, die eine praktisch erprobte Muffenreihe darstcllt, zu entnehmen.
Vorzugsweise wird als Widerstandheizdraht ein Kaltleiter verwendet, der bei niedrigeren Temperaturen eine grössere Leitfähigkeit als bei höheren Temperaturen aufweist. Werden Schweissmuffen mit solchen Drähten bei kalten Temperaturen verwendet, erfolgt eine grösserc Wärmeabgabe an den Muffenkörper, so dass auch bei diesen ungünstigen Voraussetzungen eine einwandfreie Schweissverbindung erreicht wird.
Muffe Hcizdraht- Jeizleistung Hcizdntht-Dorchmcsser fiir Nennweite wi < lcnt;lnd Watt I > iazin Nikroth;ll 2() mm Ohm mm mm
40 264,1 183,2 0,05 0,09
50 216,3 223,7 0,06 0,11
63 171,2 282,7 0,07 0,14
75 145,8 332,() 0,09 0,16
90 .115,85 417,80 0,12 0,20
110 90,48 534,93 0,15 0,27
125 68,88 702,65 0,18 0,35
160 53,19 909,84 (),25 0,45
Bei den beiden erwähnten Heizdrahtmarken ist die Zusammensetzung:
: Isazin 77% Cu, 21% Ni, 2% Mn Nikrothal 20 2()% Ni, 25% Cr, Rest Fe
Es können auch andere Werkstoffe für den Widerstandheizdraht Verwendung finden, von denen eine grosse Zahl im Handel erhältlich sind, deren spezifischer Widerstand in weiten Grenzen variiert, z. B. zwischen 0,3 Ohm mm2/m und etwa 1,3 Ohm mm2/m. Wesentlich ist jedoch, dass der Durchmesser des Heizdrahts kleiner gewählt wird, als dies bei den bekannten Schweissmuffen der Fall ist. Aus der vorstehenden Tabelle ist zu entnehmen, dass der Durchmesser des Widerstandheizdrahts mit zunehmendem Durchmesser der Schweissmuffe zunimmt, während der Gesamtwiderstand des Heizdrahts mit zunehmendem Durchmesser der Schweissmuffe abnimmt.
Die Änderung des Gesamtwiderstands des Heizdrahts in Abhängigkeit vom Durchmesser der Schweissmuffe kann auch dadurch erreicht werden, dass der Durchmesser des Widerstand-Heizdrahts praktisch unverändert bleibt, jedoch unterschiedliche Materialien für die einzelnen Heizdrähte verwendet werden. So zeigt die vorstehende Tabelle, dass für die Schweissmuffe mit Nennweite 40 bzw. 75 ein Heizdraht aus Nikrothal 20 bzw. lsazin , beide mit 0,09 mm Drahtdurchmesser, verwendet werden kann, um die gewünschten Widerstände zu erreichen. In gleicher Weise kann für die anderen Nennweiten durch Wahl anderer Werkstoffe der gleiche Drahtdurchmesser erreicht werden.
In Fig. 1 und 2 ist eine Schweissmuffe, wie sie vorstehend beschrieben wurde, dargestellt. Sie weist im wesentlichen einen Muffenkörper 1 auf, in welchem an der innenseitigen Umfangsfläche 2 oder in der Nähe derselben eine Wicklung 3 eines elektrischen Widerstandheizdrahts angeordnet ist. Ander Aussenumfangsfläche 4 des Muffenkörpers 1 sind zwei Vertiefungen 5 angeordnet, in denen sich je ein Ende der Heizdrahtwicklung 3 in Form eines Kontaktstiftes 6 befindet.
Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die einzelnen Windungen der Heizdrahtwicklung 3-mit einem dazwischenliegenden Abstand a angeordnet. Dieser Abstand wird zweckmässig unabhängig von der Grösse der Schweissmuffe etwa konstant gehalten, da der Wärmefluss im Muffenkörper 1 sich unabhängig von der Schweissmuffengrösse ausbildet. Wie bereits erwähnt, steht der Drahtdurchmesser d des Widerstandheizdrahts in einem bestimmten Verhältnis zum Muffendurchmesser D, welch letzterer Wert etwa der Nennweite plus der doppelten Wandstärke des Rohrstutzens der zu verschweissenden Rohrteile entspricht.
Die Herstellung des Muffenkörpers 1 kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen, wobei sowohl ein einteiliger oder ein mehrteiliger Muffenkörper verwendet werden kann. ln Fig. 3 ist der Anschluss einer Schweissmuffe 7 über eine Anschlussleitung 8 beispielsweise mit dem öffentlichen Versorgungsnetz 9 hergestellt. Die Anschlussleitung 8 weist einen manuell hetätigbaren Schalter 1(1 auf. Der Schalter 10 kann auch als Impulsschalter ausgebildet sein. der beim Loslassen die Anschlussleitung 8 unterbricht. Die Anschlussleitung 8 ist über elektrische Verbindungen 11. die beispielsweise aus dem in Fig. 2 dargestellten Kontaktstift 6 und einer in Fig. 3 schematisch dargestellten Buchse 12 bestehen können, mit der Heizdrahtwicklung 3 gemäss Fig. 1 und 2 verbunden.
In Fig. 4 ist die Schweissmuffe 7 in gleicher Weise wie-in Fig. 3 mit der Anschlussleitung 8 verbunden. Der Unterschied gegenüber der einfachen Ausführung nach Fig. 3 besteht darin, dass die Schweisszeit nicht durch manuelle Betätigung des Schalters 10 erfolgt, sondern durch einen einstellbaren Zeitschalter 12, der über eine Leitung 13, die an der Anschlussleitung 8 liegt, gespeist wird und ein Relais 14 zur Betätigung des Schalters 10 entsprechend der eingestellten Schweisszeit einund ausschaltet.
Weist das Versorgungsnetz grössere Spannungsschwankungen auf, so ist es möglich, dieselben zu kompensieren, indem eine Schaltung vorgesehen wird, die entsprechend den auftretenden Schwankungen die Schweisszeit ändert.
Die beschriebene Schweissmuffe und deren Auslegung weist neben den bereits erwähnten Vorteilen wegen der wesentlich kleineren Drahtdurchmesser den Vorteil geringerer Kosten auf und kann durch eine einfache Anschlussleitung 8 mit einem Schalter 10, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, zum Schweissen von Leitungsverbindungen verwendet werden. Trotzdem sind praktisch keine Fehlschweissungen mehr zu befürchten.
The invention relates to a set of at least two electrically weldable sleeves with different diameters made of a thermoplastic material, with an electrical resistance heating wire arranged in the area of the inner wall of a sleeve-shaped sleeve body for producing welded connections on pipe sockets of lines, fittings and valves, the sleeves being the same given Have welding time.
For the creation of pipe networks using cables. Moldings and valves made of thermoplastic material must be connected to the individual parts. Welded connections are mainly used for such connections. This is a special type of welded connection. that a sleeve-shaped welding socket with resistance heating wire inserted in the socket body is pushed onto the pipe socket to be connected, whereupon the resistance heating wire is electrically heated so that both the material of the pipe socket and the socket partially soften and flow together. until an intimate connection and, after cooling, a gas- and liquid-tight weld is created.
Welding devices are used to weld such welding sleeves. either with extra-low voltages. d. H. up to about 50 volts. or work with mains voltage. used ', with the second-mentioned welding devices, the sleeves are operated with voltages below 185 volts effectively. The reason for this is that the welding and dispensing devices should regulate fluctuations in the mains voltage. The expenditure on electrical components associated with the welding and dosing devices used. especially with the devices for regulating mains voltage fluctuations. is significant, which is why they are not particularly suitable for use on construction sites: the result is often malfunctions in the devices mentioned, which can lead to faulty welds.
In addition, with the known welding and dosing devices, the welding times must be adhered to very precisely. On the other hand, this presupposes that the known welding sockets, in which the resistance range of the network wires inserted in the socket body varies from about 0.1-30 ohms depending on the size of the diameter of the connection, have a temperature that does not deviate too far from the normal temperature used should. otherwise faulty welds must be expected. For example, if the socket temperature is too low with incomplete welding of the parts. The possibility of incorrect welds can be countered somewhat by providing the socket body with a shrinkage reserve, e.g. B. by expanding, is granted.
This ensures that, for example, if the welding is inadequate, there is at least one shrink connection of the parts, which may be sufficient in the case of pressureless pipe networks and in the absence of additional stresses. but not in the case of pressurized and energized pipeline networks.
The invention is therefore based on the object of designing a sleeve of the type described above so that no complicated welding and metering devices are required for its use, but the sleeves can be designed in such a way that incorrect welds are practically avoided.
This object is achieved according to the invention in that the resistance heating wire has a direct connection to an electrical network that is uncontrolled with regard to current intensity and voltage, the resistance of the resistance heating wire decreasing with increasing sleeve diameter.
The invention is illustrated by way of example in the accompanying drawings and described below. It shows:
Fig. 1 is a longitudinal section through a schematically shown welding socket,
FIG. 2 shows an enlarged representation of part of the welding socket according to FIG. 1,
3 shows a block diagram of a switching device arranged in connection with the welding sleeve, and FIG
4 shows a block diagram of a further embodiment of the switching device arranged in connection with the welding socket.
The invention is based on the consideration that the relatively large outlay on equipment required in known welding sleeves is due to the precise regulation of the welding energy to be supplied to the welding sleeve. In the case of less precise regulation, there is the risk of overheating, in particular in the case of small welding sleeves, or insufficient heating, in particular in the case of large welding sleeves. If, on the other hand, the diameter of the resistance heating wire is much smaller than in known welding sleeves and is also selected as a function of the diameter of the welding sleeve, then, while maintaining an approximately constant specific heating power, i. H. the heating power per unit of volume or connection area of the welding socket, the resistance of the heating wire can be selected to be relatively high.
As a result, changes in the resistance have a relatively minor effect on the value of the heating energy supplied, so that it is sufficient to determine the heating energy supplied to the individual welding socket solely by the welding time. It is useful here to use different diameters for the welding time of the welding sleeves. however, the same nominal pressure level has the same time value, e.g. B. 60 seconds to set.
In the case of very extreme conditions of use for the welding sleeves, it may be necessary to determine that the weld has been properly welded by other means, e.g. B. by means of a color indicator, the color of which changes to another color when the correct temperature is reached.
Assuming a constant welding time for the welding sockets of a nominal pressure level and an approximately constant specific heating power, the characteristics of the welding sockets of a nominal pressure level can be taken from the table below, which shows a practically tested socket series.
A PTC thermistor is preferably used as the resistance heating wire, which has a higher conductivity at lower temperatures than at higher temperatures. If welding sleeves with such wires are used at cold temperatures, a greater amount of heat is transferred to the body of the sleeve, so that a perfect welded joint is achieved even under these unfavorable conditions.
Sleeve Hcizdraht- Jeizkraft Hcizdntht-Dorchmeßer for nominal width wi <lcnt; lnd Watt I> iazin Nikroth; ll 2 () mm Ohm mm mm
40 264.1 183.2 0.05 0.09
50 216.3 223.7 0.06 0.11
63 171.2 282.7 0.07 0.14
75 145.8 332, () 0.09 0.16
90, 115.85 417.80 0.12 0.20
110 90.48 534.93 0.15 0.27
125 68.88 702.65 0.18 0.35
160 53.19 909.84 (), 25 0.45
The composition of the two brands of heating wire mentioned is:
: Isazine 77% Cu, 21% Ni, 2% Mn Nikrothal 20 2 ()% Ni, 25% Cr, remainder Fe
Other materials can also be used for the resistance heating wire, a large number of which are commercially available, the specific resistance of which varies within wide limits, e.g. B. between 0.3 ohm mm2 / m and about 1.3 ohm mm2 / m. However, it is essential that the diameter of the heating wire is selected to be smaller than is the case with the known welding sleeves. From the table above it can be seen that the diameter of the resistance heating wire increases with the increasing diameter of the welding socket, while the total resistance of the heating wire decreases with increasing diameter of the welding socket.
The change in the total resistance of the heating wire as a function of the diameter of the welding socket can also be achieved in that the diameter of the resistance heating wire remains practically unchanged, but different materials are used for the individual heating wires. The table above shows that a heating wire made of Nikrothal 20 or isazin, both with a wire diameter of 0.09 mm, can be used for the welding socket with nominal width 40 or 75 in order to achieve the desired resistance. In the same way, the same wire diameter can be achieved for the other nominal sizes by choosing other materials.
In Fig. 1 and 2, a welding socket as described above is shown. It essentially has a sleeve body 1 in which a winding 3 of an electrical resistance heating wire is arranged on the inside circumferential surface 2 or in the vicinity thereof. On the outer circumferential surface 4 of the sleeve body 1, two depressions 5 are arranged, in each of which one end of the heating wire winding 3 is located in the form of a contact pin 6.
As can be seen in particular from FIG. 2, the individual turns of the heating wire winding 3 are arranged with a spacing a between them. This distance is expediently kept approximately constant regardless of the size of the welding socket, since the heat flow in the socket body 1 is independent of the size of the welding socket. As already mentioned, the wire diameter d of the resistance heating wire is in a certain ratio to the socket diameter D, which latter value corresponds approximately to the nominal width plus twice the wall thickness of the pipe socket of the pipe parts to be welded.
The sleeve body 1 can be produced in various ways, it being possible to use either a one-piece or a multi-part sleeve body. In FIG. 3, a welding socket 7 is connected via a connection line 8 to the public supply network 9, for example. The connection line 8 has a manually operable switch 1 (1. The switch 10 can also be designed as an impulse switch, which interrupts the connection line 8 when it is released. The connection line 8 is via electrical connections 11, for example from the contact pin shown in FIG 6 and a socket 12 shown schematically in FIG. 3, connected to the heating wire winding 3 according to FIGS. 1 and 2.
In FIG. 4, the welding socket 7 is connected to the connecting line 8 in the same way as in FIG. 3. The difference compared to the simple embodiment according to FIG. 3 is that the welding time does not take place by manually actuating the switch 10, but by an adjustable time switch 12, which is fed via a line 13 connected to the connecting line 8, and a relay 14 switches on and off to operate the switch 10 according to the set welding time.
If the supply network has larger voltage fluctuations, it is possible to compensate for them by providing a circuit which changes the welding time in accordance with the fluctuations that occur.
In addition to the advantages already mentioned, the described welding sleeve and its design have the advantage of lower costs due to the much smaller wire diameter and can be used for welding line connections by means of a simple connection line 8 with a switch 10, as shown in FIG. 3. Nevertheless, there are practically no more faulty welds to fear.