DE3103305A1 - Elektrisch schweissbare muffe zum verbinden von leitungselementen - Google Patents

Elektrisch schweissbare muffe zum verbinden von leitungselementen

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Description

DiPL-INC. PETER-C. SROKA PATENTANWALT
DOMINIKANERSTR.37. POSTFACH Il 1
D-4OOO DÜSSELDORF 11 telex 8 58 4550
telefon [0211)5740 22 telegr. patentbrydces düsseldorf Postscheck Köln 110052-508 dresdner bank (blz. 3oo80ooo) 3608980 COMMERZBANK(BlZ. 300 4 00 001 3609989 deutsche ban k (blz. 300 700 10)6 498
DEN 29. Januar 1981
IHR ZEICHEN: MEIN ZEICHEN:
1-5102 -9
Von Roll AG
Gerlafingen/Schwei ζ
Elektrisch schweissbare Muffe zum Verbinden von Leitungselementen
130061/0414
Elektrisch schweissbare Muffe zum Verbinden von Leitungselementen
Die Erfindung betrifft eine elektrisch schweissbare Muffe mit einem Muffenkörper aus einem thermoplastischen Kunststoff zum Verbinden von Leitungselementen, wobei in der Nähe der Innenwandung des Muffenkörpers ein Widerstandsheizdraht in mit Abstand angeordneten Windungen im Material des Muffenkörpers eingebettet ist und die Muffe auf Stutzen der zu verbindenden Leitungselemente aufgeschoben, zusammen mit dem Stutzen durch den Widerstandsheizdraht erzeugte Wärme teilweise erweicht und mit diesem verschweisst wird.
Leitungsnetze werden heute vielfach unter Verwendung von Leitungselementen aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt. Unter Leitungselementen werden Rohrstücke, Formstücke, Steuerorgane, beispielsweise Ventile, und andere Werkstücke verstanden; es stellt sich hierbei die Aufgabe, die Leitungselemente zusammenzubauen und an ihren Stutzen tropf- und druckdicht sowie zugfest miteinander zu verbinden.
Es ist bekannt, für das Verbinden der Stutzen der Leitungselemente zylinderförmige Muffen mit einem hülsenförmigen Muffenkörper aus einem thermoplatisehen Material zu verwenden, die zusammen mit den Stutzen der Leitungselemente verschweisst werden. Der Muffenkörper kann hierbei ein Teil eines Leitungselementes oder ein separater Teil sein. Zum teilweisen Schmelzen und Schweissen der benachbarten
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Flächen der zu verbindenden Teile wird im Bereich der Innenwand des Muffenkörpers ein elektrischer Widerstandshexzdraht in mit Abstand angeordneten Windungen eingebettet. Durch die Zufuhr elektrischer Energie in diesen Draht wird eine dosierte, zum Verbinden des Muffenkörpers und der Stutzen ausreichende Wärmemenge erzeugt. Zur Dosierung dieser Wärmemenge werden Schweissgeräte verwendet, von denen verschiedene Ausführungsformen bekannt sind, die z.B. bei Regelung auf konstante Spannung oder konstanten Strom eine bestimmte Schweisszeit einhalten.
Die mit Hilfe solcher Schweissgeräte schweissbare Muffe scheint ein verhältnismässig einfaches Element zu sein. Es ist lediglich darauf zu achten, dass beim Einbetten des Heizdrahtes die einzelnen Windungen durch eine genügend grosse Kunststoffmasse voneinander getrennt sind, damit zuverlässig Windungsschlüsse vermieden werden. Zur Erreichung einer guten Verbindung der zu verschweissenden Teile wird dem Muffenkörper eine Schrumpfreserve erteilt, die beim Schweissvorgang gelöst wird, so dass der Muffenkörper auf den zu verbindenden Teilen satt anliegt. Während der Muffenkörper sich beim Schweissen verkleinert, dehnt sich der Widerstandshexzdraht, der während der Zufuhr der elektrischen Energie erwärmt wird, entgegen der Schrumpfbewegung des Muffenkörpers aus.
Diese beiden gegenläufigen Bewegungen können ein Ausknicken einzelner Windungen des Heizdrahtes und damit einen Kurzschluss bewirken, wodurch das thermoplastische Material des Muffenkörpers beschädigt wird oder sich entflammen kann. Die entstehende Längenausdehnung des Widerstandsheizdrahtes bewirkt zudem ein Entfernen der einzelnen Windungen von der Schweisszone, und ihr Abstand kann so gross werden, dass ein vollständiges Aufschmelzen der Innenwandung in der
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Schweisszone in Frage gestellt wird. Solche Erscheinungen können vor allem bei elektrisch schweissbaren Muffen mit grösserem Muffendurchmesser, z.B. über 200 mm Durchmesser, beobachtet werden.
Um diese Störungen zu vermeiden, sind verschiedene Massnahmen bekannt. Es kann z.B. die Gesamtlänge des Heizdrahtes dadurch verringert werden, dass er mehrgängig in den Muffenkörper eingelegt wird. Dadurch wird die Gesamtlänge und damit die Gesamtdehnung des Heizdrahtes sowie die Gefahr von Windungsschlüssen vermindert, allerdings unter Vergrösserung des schaltungstechnischen Aufwandes.
Weiter ist es bekannt, einen lack- oder bandisolierten Heizdraht zu verwenden, dessen Isolation bei etwaigen Windungsschlüssen einen Kurzschluss verhindern soll. Die Isolation handelsüblicher Widerstandsheizdrähte ist jedoch derart dünn, dass sie für eine wirksame Verhinderung von Kurzschlüssen bei Windungsschlüssen nicht ausreicht. Zudem besteht die Gefahr, dass bei höheren Temperaturen des Widerstandsheizdrahtes die Isolation verkohlt und hierbei Lösungsmitteldämpfe abgibt, die zu Lunkerbildungen in der Schweisszone führen können.
Um die insbesondere beim Schweissen grosser Rohrdurchmesser auftretenden Schwierigkeiten zu umgehen, wurde vorgeschlagen (DE-OS 28 54 618), zwischen dem Muffenkörper und den Stutzen der zu verbindenden Leitungselemente einen genügenden Spalt vorzusehen, um in diesen eine Schweisshülse und einen mit einem Widerstandsheizdraht bewickelten Ring einzuführen. Durch die Erzeugung von Wärme im Heizdraht wird der eine Schrumpfreserve aufweisende Ring verformt, derart, dass die Schweisshülse an die zu verbindenden
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-sr- U
Flächen der Muffe und des Stutzens gepresst, aufgeweicht und verschweisst wird. Diese Verbindung ist jedoch aufwendig und benötigt verhältnismässig viel Platz.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrisch schweissbare Muffe der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass bei geringem Herstellungsaufwand eine einwandfreie, störungsfreie Schweissung auch bei grossen Rohrdurchmessern mit Sicherheit erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass der Widerstandsheizdraht sich aus nebeneinanderliegenden dünnen Einzeldrähten zusammensetzt.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer schematisch dargestellten elektrisch schweissbaren Muffe zum Verbinden zweier Stutzen von Leitungselementen,
Fig. 2 eine vergrösserte Darstellung des Ausschnittes II in Fig. 1, jedoch für eine elektrisch schweissbare Muffe mit einem zweiteiligen Muffenkörper,
Fig. 3 eine vergrösserte Darstellung eines Ausschnittes aus einem Muffenkörper mit darin eingebettetem Widerstandsheizdraht und
Fig. 4 eine vergrösserte Darstellung eines Ausschnittes aus einem zweiteiligen Muffenkörper mit darin eingebettetem Widerstandshexzdraht.
In Fig. 1 sind zwei Rohrstutzen 1, 2 dargestellt, die zu
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nicht dargestellten Leitungselementen gehören, lieber die Rohrstutzen 1, 2 ist eine Muffe 3 geschoben; diese und die Rohrstutzen 1, 2 sind aus einem thermoplastischen Kunststoff geformt. Die Muffe 3 weist einen hülsenförmigen Muffenkörper 4 auf, in dem in der Nähe der Innenwandung 5 ein Widerstandsheizdraht 6 in Windungen mit einem Abstand 7 eingebettet ist. Die Enden des Widerstandsheizdrahtes 6 sind mit Kontakten 8 verbunden, die in einer an den Enden des Muffenkörpers 4 angeordneten Bohrung 9 eingebettet sind. An die Kontakte 8 werden die Anschlüsse eines nicht dargestellten Schweissgerätes angeschlossen und damit der Widerstandsheizdraht 6 mit dosierter elektrischer Energie gespeist.
In Fig. 1 sind die Rohrstutzen 1, 2 und die Muffe 3 vor ihrer Verschweissung dargestellt. Durch Zuführung elektrischer Energie wird im Widerstandsheizdraht 6 Wärme erzeugt, die zu einer teilweisen Erweichung des Muffenkörpers 4 und der Rohrstutzen 1, 2 führt, bis eine Verschweissung dieser Teile stattfindet. Da bei der Herstellung der Muffe 3 dem Muffenkörper 4 eine Schrumpfreserve, z.B. durch Aufweiten, erteilt wird, wird diese bei der Erwärmung des Muffenkörpers 4 frei und führt zu einer Schrumpfung desselben. Hierdurch wird der vor dem Schweissen bestehende Spalt 10 zwischen der Innenwandung 5 des Muffenkörpers 4 und der Aussenwandung 11 der Rohrstutzen 1, 2 aufgehoben. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, brauchen die Windungen des Widerstandsheizdrahtes 6 nicht gleichmässig über die gesamte Innenwandung des Muffenkörpers verteilt zu werden. Insbesondere kann der Windungsabstand im Bereich der Stutzenenden grosser sein.
Die in Fig. 2 teilweise dargestellte Muffe 3 weist im Gegensatz zum Muffenkörper 4 der Muffe 3 nach Fig. 1 einen
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— τθ
aus einem Muffeninnenteil 15 und einen Muffenaussenteil bestehenden Muffenkörper auf. Der Muffeninnenteil 15 weist auf seiner Aussenseite einen schraubenförmig verlaufenden Steg 17 auf, zwischen dem der Widerstandsheizdraht 6 verlegt ist. Nach der Verlegung desselben wird der Muffenaussenteil 16 auf den Muffeninnenteil 15 aufgespritzt, wodurch ein kompakter Muffenkörper entsteht.
Um die eingangs erwähnten Schwierigkeiten beim Schweissen von Muffen, insbesondere mit grösserem Durchmesser, zu vermeiden, geht die Erfindung von der Ueberlegung aus, dass die mit der Erwärmung des Widerstandsheizdrahtes 6 erfolgende Wärmedehnung in sich selbst aufgenommen werden kann, wenn der Widerstandsheizdraht 6 sich aus einer Anzahl dünner Einzeldrähte 18 zusammensetzt. Zwischen den Einzeldrähten 18 bestehen geringe Zwischenräume, in welche sie bei der Erwärmung ausweichen können. Es können beliebig viele Einzeldrähte 18 verwendet werden, z.B. zwei bis zehn und mehr Einzeldrähte. Anstelle eines einzelnen Widerstandsheizdrahtes von 0,9 mm wurde ein aus dreizehn Einzeldrähten gebündelter Widerstandsheizdraht verwendet, dessen Durchmesser etwa 1,0 mm und dieselben elktrischen Eigenschaften wie der einzelne Draht aufwies. Der Drahtdurchmesser des Einzeldrahtes kann etwa 0,01 - 0,02 mm betragen. Die Form des aus Einzeldrähten 18 gebildeten Widerstandsheizdrahtes kann besonderen Bedürfnissen angepasst werden und beispielsweise, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, einen flachen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Das Bündeln der Einzeldrähte 18 kann in verschiedener Weise erfolgen; sie können miteinander verflochten oder auch miteinander verseilt sein. Damit der Abstand 7 zwischen den Widerstandsheizdrähten 6 eingehalten werden kann, ist es möglich, den aus den Einzeldrähten 18 gebündelten Draht mit einer Umhüllung 19 aus gleichem oder ähnlichem Kunststoff wie der Muffenkörper 4
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zu versehen, wie dies in Fig. 3 mit der gestrichelten Umrandung des Drahtes 6 angedeutet ist.
Der aus Einzeldrähten 18 gebündelte Widerstandsheizdraht 6 erlaubt es, die eine Muffe 3 in genau gleicher Weise herzustellen wie bei der Verwendung eines einzelnen Widerstandsheizdrahtes 6. Dadurch ist die automatische Fertigung solcher Muffen 3 in gleich einfacher Weise möglich, jedoch mit dem Vorteil, dass die erwähnten, durch die Wärmeausdehnung des Widerstandsheizdrahtes auftretenden Schwierigkeiten vollständig vermieden werden können. Der aus Einzeldrähten 18 bestehende Widerstandsheizdraht 6 kann auch bei Muffen mit Rohrdurchmessern von 500 - 800 mm und mehr verwendet werden. Bei ganz grossen Durchmessern kann es zweckmässig sein, Einzeldrähte aus einem Material geringer Wärme ausdehnung zu verwenden; jedoch können solche auch bei Muffen mit kleineren Rohrdurchmessern verwendet werden.
130061 /04 U
-AO-
Leerseite

Claims (6)

  1. — 1 —
    Patentansprüche
    / 1.)Elektrisch schweissbare Muffe zinn Verbinden von Lei- ^-^ tungselernenten, mit einem Muffenkörper aus einem thermoplastischen Kunststoff, wobei in der Nähe der Innenwandung des Muffenkörpers ein Widerstandsheizdraht in mit Abstand angeordneten Windungen im Material des Muffenkörpers eingebettet ist und die Muffe auf Stutzen der zu verbindenden Leitungselemente aufgeschoben, zusammen mit den Stutzen durch im Heizdraht erzeugte Wärme teilweise erweicht und mit diesen verschweisst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandsheizdraht (6) sich aus nebeneinanderliegenden dünnen Einzeldrähten (18) zusammensetzt.
  2. 2. Muffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzeldrähte (18) miteinander verflochten sind.
  3. 3. Muffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzeldrähte miteinander verseilt sind.
  4. 4. Muffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die EinzeldrähLe (18) aus einem Material geringer Wärmeausdehnung bestehen.
  5. 5. Muffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandsheizdraht (6) mit einer Kunststoffumhüllung
    (19) versehen ist.
  6. 6. Muffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des von den Einzeldrähten (18) gebildeten Widerstandsheizdrahts {6) eine flache Rechteckform aufweist.
    130061 /04U
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