CH641996A5 - Vorrichtung zur mechanischen entfernung der oxydschicht von der aussenflaeche polyolefinischer rohrleitungsenden. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mechanischen Entfernung der Oxydschicht von der Aussenfläche eines polyolefinischen Rohrleitungsendes, um dessen Verschweissbarkeit mit einer Verbindungsmuffe sicherzustellen.

Polyolefinische Werkstoffe, wie Polyäthylen und Polypropylen, neigen zu Sauerstoffanlagerungen und teilweise zu molekularer Vernetzung an der Oberfläche. Ausgeprägt macht sich diese Neigung bei erhöhter Temperatur und insbesondere unter der Wirkung der im Sonnenlicht enthaltenen Ultraviolett-Strahlen bemerkbar. Die Zugabe von Stabilisatoren zum Grundmaterial vermag diese Werkstoff Veränderung wohl zu bremsen aber nicht vollständig zu verhindern. Immerhin kann erreicht werden, dass sich selbst bei langfristiger Freiluftlagerung die molekularen Veränderungen auf eine Oberflächenschicht von kaum mehr als 1/10 mm Dicke beschränken.

Das hängt damit zusammen, dass mit zunehmender Materialtiefe die Präsenz von Sauerstoff und die Wirkung der UV-Strahlung markant abnehmen. Die landläufig als Oxydschicht bezeichnete Zone molekularer Werkstoffveränderung wirkt schweissbehindernd und muss deshalb im Falle von Schweissungen vorgängig entfernt werden. Da sich hierfür chemische Mittel nicht eignen, muss die Oxydschicht mechanisch, d.h. spanabhebend, beseitigt werden. Im Falle von polyolefinischen Rohrleitungen, wo sich dieses Problem ganz besonders im Zusammenhang mit elektrisch schweissbaren Muffen, wie beispielsweise in den Schweizer Patenten Nr. 349 404 und 396 536 beschrieben worden ist, stellt, war es bis anhin üblich, die in den Schweissbereich fallende Mantelfläche entweder mit einer Ziehklinge rund herum gleich-mässig in Richtung der Leitungsachse oder mit Hilfe eines groben Schmirgeltuches in Umfangsrichtung spanabhebend zu bearbeiten. Beide Methoden sind sehr arbeitsintensiv und werden deshalb in der Praxis oft nur unzulänglich ausgeführt. Ausserdem ist es speziell beim Schmirgeln schwierig, das richtige Ausmass des Materialabtrages zu beurteilen. Angesichts der schwerwiegenden Konsequenzen einer unsach-gemässen Oberflächenbehandlung drängt sich der Einsatz spezieller Bearbeitungsvorrichtungen auf. Schwierigkeiten ergeben sich aber dadurch, dass bei polyolefinischen Rohrleitungsteilen mit verhältnismässig grossen Durchmessertoleranzen und mit erheblichen Abweichungen von der idealen Zylinderform zu rechnen ist, so dass die Einhaltung einer Abtragtiefe von wenigen Zehntelmillimetern eine anspruchsvolle Präzision darstellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass die gewünschte Zerspanungstiefe unabhängig von Formabweichungen mit geringen Toleranzen eingehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass mindestens ein im vorgesehenen Schweissbereich federnd an die Aussenfläche des Rohrleitungsendes angedrücktes und in seiner Eindringtiefe begrenztes hobelartiges, um die Aussenfläche herumzuführen bestimmtes Zerspanungswerkzeug vorgesehen ist.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in Ausführungsbeispielen dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 und 2 Vorrichtungen zur mechanischen Entfernung der Oxydschicht von der Mantelfläche polyolefinischer Rohrleitungsenden in Seiten- resp. Stirnansicht,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Wand eines bearbeiteten Rohrleitungsendes in vergrösserter Darstellung,

Fig. 4 eine gelenkige Halterung des Zerspanungswerkzeuges,

Fig. 5a und 5b das Zusammenwirken einer gekehlten Schnittfläche mit einer ebenen Freifläche und die sägeförmige Schnittkante an der Durchdringung dieser beiden Flächen, wobei

Fig. 5 a einen zur Rohrleitungsachse rechtwinkligen Schnitt durch die Rohrwand und das Werkzeug und

Fig. 5b das Werkzeug nach Fig. 5a in tangentialer Sicht entgegen dessen Bewegungsrichtung zeigt.

In Fig. 1 bedeutet 1 ein zu bearbeitendes Rohrleitungsende, das entweder ein Rohr oder das Spitzende eines Rohr-leitungs-Formstückes (Knie-, T-Stück usw.) sein kann. 1' deutet eine Bearbeitungszone auf der Aussenfläche 1" des Rohrleitungsendes 1 an, die den Bereich der nachmaligen (elektrischen) Muffenschweissung abzudecken hat. Die Bearbeitung erfolgt durch eine Vorrichtung, mit der zwei Zerspanungswerkzeuge 2', 2" ohne axialen Vorschub um das Rohr5

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leitungsende 1 geführt werden und deshalb als Hobel wirken. Es sind aber auch Vorrichtungen mit axialem Werkzeugvorschub denkbar. Sie erfordern jedoch eine aufwendigere Konstruktion und ein Zurückdrehen in Ausgangsposition vor jeder neuen Bearbeitungsoperation. Die Umfangsbewegung beruht auf der Rotation von Armen 3', 3", während das federnde Anpressen der Werkzeuge 2', 2" an die zu bearbeitende Oberfläche 1' durch Federn 4', 4" gewährleistet ist. Die den beiden Armen 3' und 3" gemeinsame Rotationsachse ist über ein Lager 5, eine starre Verbindung 6 und eine Rohrklammer 7 koaxial zur Rohrleitungsachse ausgerichtet. Die Rohrklammer 7 umspannt das zu bearbeitende Rohrleitungsende 1 von der Stirnseite her gesehen jenseits der Bearbeitungszone 1'. Die Spannwirkung verhindert einerseits das Mitdrehen der Vorrichtung und korrigiert andererseits mindestens teilweise allfällige Unrundheiten des Rohrleitungsendes. Der Antrieb der Arme 3', 3" wird mit Hilfe einer Kurbel 8 bewerkstelligt. Eine Scheibe 9 dient als stirnseitiger Anschlag zur axialen Positionierung der Zerspanungswerkzeuge 2', 2" und der Rohrklammer 7 bezüglich des Rohrleitungsendes 1.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, die dadurch charakterisiert ist, dass ein Ringkörper 10 um das zu bearbeitende Rohrleitungsende 1 gedreht wird, wobei letzteres als Rotationskern dient. Die Zeichnung stellt einen Schnitt rechtwinklig zur Rohrleitungsachse dar und zeigt die Bearbeitungsvorrichtung in Blickrichtung gegen das Ende des Rohrleitungsteil 1 hin. Die Bewegungsrichtung des Ringkörpers 10 ist durch einen Pfeil angedeutet. Der Ringkörper 10 ist topfartig ausgebildet und durch eine kreisringförmige Scheibe 10' abgeschlossen, deren Durchlass etwas grösser ist als das zu bearbeitende Rohrleitungsende 1. Der Boden des topf-förmigen Ringkörpers 10 dient als stirnseitiger Anschlag zwecks axialer Positionierung eines Zerspanungswerkzeuges 2. Zwischen Topfboden und kreisringförmiger Scheibe 10' sind das Werkzeug 2, ein Backenpaar 11', 11" und eine die beiden Backen 11', 11" verbindende Feder 12 untergebracht. Die Backen 11', 11" sind um Achsen 13', 13", die im Topfboden des Ringkörpers 10 und in der kreisringförmigen Scheibe 10' fixiert sind, drehbar. Die Feder 12 übt auf die Backen 11', 11" ein gegen die Rohrleitung 1 gerichtetes Drehmoment aus. Dadurch kommen die Backen an der Rohrleitung 1 zum Anliegen und drängen den Ringkörper

104 im Bereich des Werkzeuges 2 gegen die zu bearbeitende Oberfläche, was einem federnden Anpressen des Werkzeuges 2 gleichkommt.

Fig. 3 zeigt in Vergrösserung einen Längsschnitt durch 5 die Wand eines im Bereich 1' mit Hilfe eines sägeförmig profilierten Zerspanungswerkzeuges bearbeiteten Rohrleitungsendes 1. Im Gegensatz zu Zerspanungswerkzeugen mit glatter Schnittkante, die ebenfalls zu brauchbaren Resultaten führen können, erübrigen sich im vorliegenden Fall einer io profilierten Schnittkante 2'" spezielle konstruktive Massnahmen zur Begrenzung der Eindringtiefe, und ausserdem begünstigt die Profilierung eine gleichmässige Spanbildung. Die Eindringtiefe kann etwa 2/10 bis 3/10 mm betragen. Der Umstand, dass theoretisch auf jedem Kamm eine geringe 15 Partie oxydierten Materials verbleibt, ist nicht gravierend, weil der restliche Teil der freigelegten Oberfläche mindestens so gross ist wie jene Fläche, die ein gleichbreiter Hobel mit glatter Schnittkante zu erzeugen vermöchte. Ausserdem begrenzt die Profilierung das Spaltvolumen auf ein schweiss-20 technisch erträgliches Mass. Die Gefahr einer Kerb Wirkung ist unbedeutend, weil die Aneinanderreihung von Rillen kerb-spannungsentlastend wirkt.

Fig. 4 zeigt eine gelenkige Halterung des Zerspanungswerkzeuges 2, um dessen Anpassung an schräg zur Rohrleitungsachse verlaufende Mantellinien des Rohrleitungsendes 1 zu ermöglichen. Dabei dient eine Achse 14 als Drehpunkt.

Fig. 5a und 5b stellen einen Hobel mit gekehlter Spanfläche 2X und ebener Freifläche 2XX (Fig. 5a) dar. Aus der 30 gegenseitigen Durchdringung der beiden Werkzeugflächen resultiert eine Schnittkante 2'" mit einer Reihe pflugartig hervorspringender Zerspanungskeile. Die Rillentiefe im bearbeiteten Bereich 1' ist bestimmt durch die Kehlungs-tiefe, den Spanwinkel a und den Freiwinkel ß. Dank der 35 speziellen Gestaltung der Schnittkante 2'" ist auch dann keine nennenswerte Vertiefung der Rillen zu erwarten, wenn das Zerspanungswerkzeug 2 mehrfach um das Rohrleitungsende 1 herumgeführt wird. Seine in Schnittrichtung vornüber geneigte Stellung der Spanfläche 2X bedeutet, dass der Span-40 winkel a negativ ist. Diese Anordnung hat sich als wirksame Massnahme gegen Vibration des Zerspanungswerkzeuges 2 erwiesen, wobei bereits ein Spanwinkel a von wenigen Graden zufriedenstellende Resultate zeitigt.

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2 Blätter Zeichnungen

Claims (8)

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1. Vorrichtung zur mechanischen Entfernung der Oxydschicht von der Aussenfläche eines polyolefinischen Rohrleitungsendes, um dessen Verschweissbarkeit mit einer Verbindungsmuffe sicherzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein im vorgesehenen Schweissbereich (1') federnd an die Aussenfläche (1") des Rohrleitungsendes (1) angedrücktes und in seiner Eindringtiefe begrenztes hobelartiges, um die Aussenfläche (1") herumzuführen bestimmtes Zerspanungswerkzeug (2) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerspanungswerkzeug (2) unter einem negativen Spanwinkel (a) auf der zu bearbeitenden Aussenfläche (1") des Rohrleitungsendes (1) aufsteht.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hobelartige Zerspanungswerkzeug (2, 2', 2")

eine sägeförmig profilierte Schnittkante (2"') aufweist, die auf der zu bearbeitenden Aussenfläche (1") eine Schar von sich vorzugsweise gegenseitig berührenden Rillen erzeugt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerspanungswerkzeug (2) eine Spanfläche (2X) mit Kehlungen aufweist, durch die im Zusammenspiel mit der Freifläche (2XX) des Bearbeitungswerkzeuges (2) sowohl eine sägeförmige Profilierung der Schnittkante (2"') als auch die Begrenzung der Eindringtiefe resultieren.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine gelenkige Lagerung (14) des ZerspanungsWerkzeuges (2) zwecks Anpassung desselben an schräg zur Rohrleitungsachse verlaufende Mantellinien des Rohrleitungsendes (1).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerspanungswerkzeug (2) auf einem drehbaren Ringkörper (10) befestigt ist, wobei das zu bearbeitende Rohrleitungsende (1) als Rotationskern dient und ein federndes Anpressen des Zerspanungswerkzeuges (2) an die Aussenfläche (1") vorzugsweise durch am Ringkörper (10) abgestützte Federkräfte erfolgt, die den Ringkörper (10) im Bereich des Werkzeuges (2) gegen den Rotationskern drängen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Ringkörper (10) in bezug auf das Werkzeug (2) etwa symmetrisch angeordnete, gelenkig gelagerte und auf der Aussenfläche (1") des Rohrleitungsendes (1) federnd abgestützte Backen (11', 11") zum federnden Anpressen des Zerspanungswerkzeuges (2) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerspanungswerkzeug (2', 2") an einem Arm (3', 3') befestigt ist, der um eine Achse rotiert, die starr gegenüber einer Rohrklammer (7) positioniert ist, mit der das zu bearbeitende Rohrleitungsende (1), von der Stirnfläche her gesehen jenseits der Bearbeitungszone (1), vorzugsweise in einem durch einen stirnseitigen Anschlag (9) bestimmten Abstand, spannend umfasst ist.