DE4440453C2 - Schweißheizung für das Herstellen von Kunststoffrohrmatten - Google Patents

Schweißheizung für das Herstellen von Kunststoffrohrmatten

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Bechir Chahed
Hans-Eberhard Schmidt
Reinhard Sobczyk
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BAUKE, ALBRECHT, 13053 BERLIN, DE CHAHED, BECHIR,
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Clina Heiz & Kuehlelemente
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Description

Die Erfindung betrifft eine Schweißheizung für das Herstellen von Kunststoffrohr­ matten, wobei die Kunststoffrohrmatten aus einer Anzahl parallel angeordneter flexi­ bler Kunststoffrohre bestehen, welche stoffschlüssig durch Schweißen mit einem Sammelrohr verbunden sind.
Eine derartige Schweißheizung ist aus der DE 17 04 261 A bekannt und dient für die Herstellung von Wärmetauschern aus Kunststoff, bei der ein Kunststoffrohrbündel mit zumindest einem Kunststoffrohrboden verschweißt wird.
Eine andere bekannte Schweißheizung (WO 92/09419 A1) sieht auf einer Grundplatte beidseitig parallel gegenüberliegende, mit Abstand angeordnete Schweißheizungen vor. In den Schweißspiegeln sind jeweils Heizkörper angeordnet. Jedoch bestehen die durch Schweißen zu verbindenden Körper aus thermoplastisch schmelzbaren Rohren gleichen Durchmessers. Beim Schweißen derartiger Kunststoffrohre, die mit ihrer Stirnfläche miteinander zu verbinden sind, besteht nicht das Problem, das beim Schweißen von Rohren unterschiedlicher Durchmesser, unterschiedlicher Wanddic­ ke, d. h. unterschiedlicher Masseanteile und völlig anderer Stoßrichtung auftritt. Der bekannte Gegenstand kann daher kein Vorbild für das Schweißen von im Durchmes­ ser/Wanddicke größeren Sammelrohren oder Verteilerrohren, auch Stammrohre genannt, mit sog. Kapillarrohren darstellen, aus denen Heiz- oder Kühlmatten gebil­ det werden. Es ist vielmehr bis heute nicht gelungen, derartige Kunststoffstammrohre mit Kapillarrohren derart dicht zu verschweißen, dass im Inneren der Durchflussquer­ schnitt des Kapillarrohrs nach dem Schweißen erhalten bleibt.
Zur Zeit werden Schweißheizungen eingesetzt, die aus einem Grundkörper beste­ hen. Dieser Grundkörper ist in einer Maschine angeordnet und wird durch Heizpatro­ nen auf die benötigte Temperatur gebracht. An diesem Grundkörper sind beidseitig Schweißspiegel angeordnet, die die spezielle Form für das Erwärmen der Kunst­ stoffteile besitzen. Es werden mit diesem Grundkörper auf der einen Seite Kunst­ stoffteile erwärmt, die eine kleine Masse besitzen, während auf der anderen Seite die Kunststoffteile eine große Masse besitzen.
Diese Ausführung der Schweißheizung hat den Nachteil, dass nur eine Temperatur zur Verfügung steht. Die flexiblen Kunststoffrohre haben aber einen ganz anderen Masseanteil wie das Sammelrohr. Die Wahl der Anheiztemperatur ist sehr schwierig und die Temperaturtoleranz muss klein gehalten werden, damit beim Anheizen die flexiblen Kunststoffrohre eine Temperatur einnehmen, die beim Verschweißen nicht zum Verbrennen der flexiblen Kunststoffrohre führt, und auch das Sammelrohr die benötigte Schweißtemperatur besitzt. Raumumgebungsbedingungen, wie Zugluft, Luftfeuchtigkeit und Raumtemperatur können sich schon nachteilig auf den Anheiz­ prozess auswirken. Es kann zu Verbrennungen bzw. zu nicht genügender Erwär­ mung der flexiblen Kunststoffrohre bzw. des Sammelrohrs kommen. In beiden Fällen wird ein ungenügendes Schweißergebnis erreicht.
Die Verbrennung des flexiblen Kunststoffrohrs kann man vermeiden, wenn man flexi­ bles Kunststoffrohr und Sammelrohr zeitlich unterschiedlich anheizt. Hierbei muss man allerdings mit Produktivitätsverlusten rechnen. Außerdem muss der Zeitunter­ schied neu eingeregelt werden, wenn man anderen Kunststoff mit einem anderen Temperaturverhalten einsetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schweißheizung für unterschiedliche Materialdicken auszuführen, bei der eine Verbrennung bzw. ungenügende Erwärmung der flexiblen Kunststoffrohre und des Sammelrohrs vermieden wird, die Raumumgebungsbedingungen keinen Einfluss auf das Anheizen haben und zeitlich keine Verluste bei der Herstellung von Kunststoffrohrmatten auftreten.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 er­ findungsgemäß dadurch gelöst,
  • - dass auf einer Grundplatte zwei Basiskörper gleicher oder unterschiedlicher Ausführung parallel und mit Abstand zueinander angeordnet sind,
  • - dass in der lösbaren Teilebene eines Basiskörpers ein oder mehrere Heize­ lemente längs zum Schweißspiegel angeordnet sind,
  • - und dass in dem anderen Basiskörper Heizelemente nacheinander im rech­ ten Winkel zum Schweißspiegel angeordnet sind.
Vorteilhaft wurde gelöst, dass die Basiskörper symmetrisch ausgeführt sind.
In der Teilebene des erstgenannten Basiskörpers ist es vorteilhaft, dass der Basis­ körper außer den Heizelementen zusätzlich ein weiteres Heizelement enthält. Die­ ses zusätzliche Heizelement kann zu- oder abschaltbar sein. Es kann hierdurch bei hohen Materialdicken eine bessere Energieanpassung vorgenommen werden.
Die Basiskörper können aus Aluminium oder Invarstahl bestehen.
Nach weiteren Merkmalen ist vorgesehen, dass die Grundplatte und die Basiskörper aus Invarstahl bestehen.
Zwischen den Basiskörpern kann vorteilhaft Isolationsmaterial angeordnet sein.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Gestaltung der Basiskörper und deren bedarfsgerechten Anordnung eine zielgerich­ tete Aufheizung der zu verschweißenden Teile vorgenommen werden kann. Außer­ dem sind schädliche Raumumgebungsbedingungen ausgeschlossen und es können kürzeste Fertigungszeiten ohne Schädigungen des Kunststoffes erzielt werden, wo­ bei Temperaturen und Aufheizzeiten von den zu verschweißenden Teilen spezifisch bestimmt werden können.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher be­ schrieben. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsge­ mäßen Schweißheizung, wobei ein Basiskörper mit Teilebene dargestellt ist und der andere Basiskörper keine Teilebene besitzt.
Auf einer Grundplatte 1 ist ein Isolationsmaterial 2 angeordnet, auf dem wiederum die beiden Basiskörper 3 und 4 parallel und mit Abstand angeordnet sind. Der Basis­ körper 3 ist mit einer lösbaren Teilebene 8 dargestellt. Die Teilebene 8 wird benötigt, damit Heizelemente 5 und 11, welche über die ganze Länge vom Basiskörper 3 rei­ chen, angeordnet und bei Ausfall gewechselt werden können. Der Heizkörper 11 ist angeordnet, um bei großen Materialdicken zugeschaltet zu werden. Es steht somit die benötigte Energie zum Vorschweißen des Kunststoffs bei großen Materialdicken zur Verfügung. Der Basiskörper 4 ist, im Gegensatz zum Basiskörper 3, mit vielen Heizelementen 9 ausgestattet. Diese sind durch Bohrungen in der Basisplatte 1 und dem Isolationsmaterial 2 bis in den Basiskörper 4 durchgeführt und im rechten Win­ kel zum Heizspiegel 10 hintereinander angeordnet. Auch hier können, wie bei der vorhergehenden Lösung, einzelne Heizelemente 9 zum Vorschweißen von großen Kunststoffmaterialausbildungen geschaltet werden. Eine Schweißheizung kann mit zwei Basiskörpern 3, mit zwei Basiskörpern 4, oder mit je einem Basiskörper 3 und 4 ausgerüstet sein.
Die Basiskörper 3, 4 besitzen Flächen 6 zur Aufnahme der Schweißspiegel 7 und 10. Die Schweißspiegel 7 und 10 sind in ihrer Form an die Schweißaufgabe angepasst. Die Fläche 6 ist so gestaltet, dass bei einer Wärmedehnung der Basiskörper 3, 4 ei­ ne axiale Verschiebung der Schweißspiegel 7, 10 möglich ist. Die Anpassung ist nö­ tig, wenn bei Wechsel der Kunststoffart die Verschweißtemperatur geändert werden muss und dadurch zwangsläufig andere Ausdehnungen der Basiskörper 3, 4 auftre­ ten.
Damit die Energie der Heizelemente 5, 9 und 11 schnell an die Schweißspiegel 7 und 10 transportiert werden kann, ist es sinnvoll, wenn die Basiskörper 3, 4 in Alumi­ nium ausgeführt sind.
Es kann allerdings auch sinnvoll sein, vor allem dann, wenn durch Materialwechsel die Temperaturen ständig angepasst werden müssen, die Grundplatte 1 und die Ba­ siskörper 3, 4 aus Invarstahl auszubilden. Der Invarstahl besitzt einen Ausdehnungs­ koeffizienten, der nur 10% vom Wert des Ausdehnungskoeffizienten von Stahl ent­ spricht. Bei Temperaturänderungen treten dann nur vernachlässigbare Verschiebun­ gen auf.
In der Zeichnung nicht dargestellt ist eine Lösung, bei der die beiden Basiskörper 3, 4 auf der Gegenseite der Grundplatte 1 miteinander verbunden sind. Diese Lösung hat den Vorteil, dass die Basiskörper 3, 4 in ihrer relativen Position zueinander fixiert sind, und durch die Reaktionskräfte beim Schweißen nicht verschoben werden.
Zur Temperaturanpassung an die Schweißaufgabe besitzen die Basiskörper 3, 4 bei bestimmten Arbeitsaufgaben unterschiedliche Temperaturen. Es kann dabei von Vorteil sein, wenn Isolationsmaterial 2 zwischen beiden Basiskörpern 3, 4 angeord­ net wird, damit durch Strahlung die niedrige Temperatur eines Basiskörpers nicht verfälscht wird.
Bezugszeichenliste
1
Grundplatte
2
Isolationsmaterial
3
Basiskörper
4
Basiskörper
5
Heizelement
6
Flächen
7
Schweißspiegel
8
Teilebene
9
Heizelement
10
Schweißspiegel
11
Heizelement

Claims (6)

1. Schweißheizung für das Herstellen von Kunststoffrohrmatten, wobei die Kunst­ stoffrohrmatten aus einer Anzahl parallel angeordneter flexibler Kunststoffroh­ re bestehen, welche stoffschlüssig durch Schweißen mit einem Sammelrohr verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,
dass auf einer Grundplatte (1) zwei Basiskörper gleicher oder unterschiedli­ cher Ausführung (3, 4 oder 3, 3 oder 4, 4) parallel und mit Abstand zueinander angeordnet sind,
dass in der lösbaren Teilebene (8) eines Basiskörpers (3) ein oder mehrere Heizelemente (5) längs zum Schweißspiegel (7) angeordnet sind,
und dass in dem anderen Basiskörper (4) Heizelemente (9) nacheinander im rechten Winkel zum Schweißspiegel (10) angeordnet sind.
2. Schweißheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiskörper (3, 4) symmetrisch ausgeführt sind.
3. Schweißheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper (3) außer den Heizelementen (5) zusätzlich ein weiteres Heizelement (11) enthält.
4. Schweißheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiskörper (3, 4) aus Aluminium oder aus Invarstahl bestehen.
5. Schweißheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (1) und die Basiskörper (3, 4) aus Invarstahl bestehen.
6. Schweißheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Basiskörpern (3, 4) Isolationsmaterial (2) angeordnet ist.
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