DE60010003T2 - Elektroschweissmuffe und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektroschweißmuffe aus thermoplastischem Material zum Verbinden thermoplastischer Rohrabschnitte nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und auf ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Schweißmuffe nach dem Oberbegriff von Anspruch 6.
  • Stand der Technik
  • Bei Elektroschweißmuffen dieser Art ist es bekannt, die Schweißmuffe als röhrenförmige Muffe mit einem elektrischen Widerstandsheizelement in der Form eines spiralförmig gewundenen Heizdrahts, der an der inneren Oberfläche der Muffe gelegen ist, aufzubauen. Der spiralförmig gewundene Heizdraht wird erheblich jegliche Radialbewegung der Hülse verhindern, sodass es in Verbindung mit solchen Konstruktionen schwierig ist, einen tatsächlichen Schweißdruck bereitzustellen, wenn die Muffe an die thermoplastischen Rohrabschnitte angeschweißt wird, die mittels dieser Hülse verbunden werden sollen. Eine Schweißmuffe dieser Art ist aus US-4,362,684 bekannt, die eine elektrische Schweißmuffe aus zusammenziehbarem thermoplastischen Material beschreibt. Allerdings ist es, wie in dieser Druckschrift offenbart, zum Bereitstellen eines zufriedenstellenden Schweißens erforderlich, dass das spiralförmig gewundene, elektrische Widerstandsheizelement in ein thermoplastisches Material eingebettet ist, das primär in den Spalt zwischen der Kontraktionsmuffe und den miteinander zu verschweißenden Rohrabschnitten einfüllt.
  • Hierdurch wird es allerdings ziemlich schwierig, die Muffe axial in Bezug auf die Rohrabschnitte zu bewegen, und daher ist eine solche Muffe nicht zur Verwendung in Verbindung mit einem Verschweißen der Hüllen in Verbindung mit vorisolierten Fernwärmerohren mit einer Kunststoffschutzabdeckung geeignet. In Verbindung mit solchen Rohren muss die Muffe zuerst über Hüllen geschoben werden, um das tatsächliche Verbinden des Fluidrohrs bereitzustellen, woraufhin die Muffe über die Anordnung zum Bereitstellen der Verbindung zwischen den Hüllen geschoben werden muss. Ein derartiger Vorgang wird in situ in einer Rohrgrube ausgeführt, aus welchem Grund diese Vorgänge auf leichte und unbehinderte weise ausgeführt werden müssen.
  • CH 423 382 beschreibt eine elektrisch erwärmte Muffe aus thermoplastischem Material zum Verbinden von Rohrabschnitten, wobei die Muffe eine rohrförmige Muffe und zumindest ein elektrisches Widerstandsheizelement aufweist. Die rohrförmige Muffe besitzt Wärmekontraktionseigenschaften, und das elektrische Widerstandsheizelement ist dazu ausgelegt, der radialen Kontraktion der Muffe ohne wesentlichen Widerstand hierzu zu folgen und ist innerhalb der Muffe positioniert und erstreckt sich primär in Umfangsrichtung innerhalb der Muffe. Die Ausbildung des elektrischen Widerstandsheizelements umfasst Wellenformen des Drahts in einer radialen Richtung in Bezug zu der Muffe. Die Wellenformen sind auf die Dicke der Muffe begrenzt und werden daher nur eine relativ geringe radiale Ausdehnung und/oder Kontraktion ermöglichen. Dies wird nicht einen relativ großen Abstand zwischen der Muffe und den zu verbindenden Rohrabschnitten hierdurch ermöglichen, sofern die Dicke des Muffenmaterials relativ groß ist.
  • GB 2 325 501 beschreibt eine ähnliche Konstruktion, bei der das elektrische Widerstandsheizelement in einem getrennten Kunststoffmaterial (Plast) positioniert ist. Die radiale Ausdehnung/Kontraktion soll durch Bilden des elektrischen Widerstandsheizelements aus einem Drahtkäfig oder einem Käfig aus gewelltem, perforiertem Metall verfügbar sein, was wiederum ein relativ große radiale Ausdehnung und Kontraktion nicht ermöglicht.
  • Weder CH 423 382 noch GB 2 325 501 erfordern eine relativ große Kontraktion, und nichts in diesen Druckschriften bezeichnet dies als ein Problem für den beabsichtigten Gebrauch dieser Konstruktionen.
  • Darstellung der Erfindung
  • Angesichts dieses Standes der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektroschweißmuffe der oben genannten Art bereitzustellen, mit der es möglich ist, einen beträchtlichen Spalt zwischen der Schweißmuffe und den miteinander mittels der Schweißmuffe in Verbindung mit dem Zusammensetzen der Elemente zu verbindenden Rohrabschnitten zu erzielen, und bei der eine nachfolgende Wärmekontraktion der Schweißmuffe einen ausreichenden Schweißdruck zum Erzielen einer guten Schweißverbindung zwischen der Muffe und den Rohrabschnitten bereitstellt, bevor elektrischer Strom an das elektrische Widerstandsheizelement zum Vorsehen des Schweißens angelegt wird. Diese Aufgabe wird mittels einer Schweißmuffe der eingangs genannten Art gelöst, die gemäß der Erfindung die in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegebenen Merkmale enthält. Diese Anordnung ermöglicht bei einem beträchtlichen Spalt zwischen der Muffe und den Rohrabschnitten noch durch Wärmekontraktion der Muffe eine sichere Verbindung zwischen der Muffe und den Rohrabschnitten zu erzielen, um einen beträchtlichen Schweißdruck während des Schweißens zu erhalten. Im Gegensatz zu bestimmten Schweißmuffen des Standes der Technik wird die vorliegende Schweißmuffe als Gesamteinheit bereitgestellt, welche das elektrische Widerstandsheizelement in die Schweißmuffe integriert.
  • Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Schweißmuffe bereitzustellen, das es ermöglicht, die Schweißmuffe auf einfache Weise herzustellen, da die tangentiale Flexibilität des elektrischen Widerstandsheizelements durch das Verfahren derart genutzt wird, dass die Kontraktionseigenschaften der Muffe durch Aufweiten der Muffe bei einer erhöhten Temperatur bei an der Muffe befestigtem Heizelement vorgenommen werden können, oder alternativ dass das Heizelement an der Muffe nach dem Aufweiten, jedoch vor der Kontraktion befestigt werden kann. Solche Verfahren sind in den Ansprüchen 6 und 7 angegeben.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Schweißmuffe gemäß Anspruch 1 sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 5 angegeben.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • In dem nachfolgenden ausführlichen Teil der vorliegenden Beschreibung wird die Erfindung ausführlicher unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen einer Schweißmuffe gemäß der Erfindung beschrieben, wie sie in den Zeichnungen gezeigt sind, in denen:
  • 1 zeigt grob eine Schweißmuffe gemäß der Erfindung vor einem Aufweiten der Muffe zum Erzeugen von Kontraktionseigenschaften, mit einem Heizdraht mit mäandrischem Verlauf, der an der inneren Oberfläche der Muffe befestigt ist,
  • 2 zeigt eine Schweißmuffe gemäß der Erfindung, die über einer Anordnung vorisolierter Fernwärmerohren vorgesehen ist, und zwar vor einer Kontraktion der Schweißmuffe,
  • 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus 2, und
  • 4 zeigt einen entsprechenden, vergrößerten Ausschnitt nach einer Kontraktion der Schweißmuffe, jedoch vor dem Schweißen.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Die in 1 gezeigte Elektroschweißmuffe besteht aus einem thermoplastischen Material und ist an ihren jeweiligen Enden mit einem elektrischen Widerstandsheizelement 2, 2' zum Herstellen eines Schmelzschweißens zwischen der Schweißmuffe 1 und den thermoplastischen Rohrabschnitten 4, 4' (vgl. 2), die mittels der Schweißmuffe zu verbinden sind, ausgestattet.
  • In 2 ist die Schweißmuffe derart gezeigt, dass sie über eine Verbindungsstelle zwischen zwei vorisolierten Fernwärmerohren vorgesehen ist, die ein Fluidrohr 5, 5', eine Isolation 6 und Hüllen 4, 4' aus thermoplastischem Material, z.B. PEH (High Density Polyethylene hochdichtes Polyethylen) aufweisen und mittels der Schweißmuffe 1 zu verbinden sind. Die Schweißmuffe 1 ist in 2 in ihrem aufgeweiteten Zustand gezeigt, in welcher sie Wärmekontraktionseigenschaften besitzt, und die Schweißmuffe 1 ist bevorzugt aus demselben Material mit derselben Abmessung wie die Hüllen 4, 4' hergestellt, jedoch auf ein Übermaß bei einer erhöhten Temperatur aufgeweitet, um Wärmekontraktionseigenschaften zu erzielen. Die elektrischen widerstandsheizelemente 2, 2' sind in der Ausführungsform derart gezeigt, dass sie an der inneren Oberfläche der Schweißmuffe 1 befestigt sind, bevor die Letztere auf das in 2 gezeigte Übermaß aufgeweitet ist, und die elektrischen Widerstandsheizelemente sind aus einem Widerstandsheizdraht, z.B. einem Kupferdraht, mit einem primär meanderförmigen Verlauf aufgebaut, bei welchem der Hauptteil des Heizdrahts sich in der Axialrichtung der Muffe 1 erstreckt. Hierdurch wird das elektrische Wiederstandsheizelement radial zusammen mit der Hülse ausgedehnt und zusammengezogen, und zwar im Wesentlichen ohne diesem Ausdehnen bzw. Zusammenziehen zu widerstehen. Das Befestigen des Heizelements 2, 2' an der Muffe 1 ist in der Ausführungsform dadurch hergestellt, dass das elektrische Widerstandsheizelement 2, 2' in einer mäanderartigen Gestalt ausgeformt und in einen Streifen 3 aus thermoplastsichem material zum Halten des Drahts in dem mäanderartigen Verlauf eingebettet ist. Dabei wird das Widerstandsheizelement an der inneren Oberfläche der Muffe 1 vorgesehen und gegen diese Oberfläche mittels eines Dorns gedrückt, und durch Anlegen eines Stroms an das Widerstandsheizelement werden der Streifen 3 und das Widerstandsheizelement an die innere Oberfläche der Muffe 1 schmelzgeschweißt. Nach dem Befestigen der elektrischen Widerstandsheizelemente 2, 2' an der Muffe 1 wird die Muffe 1 an einem Dorn mit einer erhöhten Temperatur auf ein Übermaß wie in 2 gezeigt aufgeweitet, sodass die Muffe 1 Wärmekontraktionseigenschaften besitzt.
  • Die Muffe wird über eine der Höhlen 4, 4' in einem Abstand von der Anordnung zwischen den Fluidrohren 5, 5' montiert, und die zwei vorisolierten Fernwärmrohre werden in dem offenen Bereich zwischen den Hüllen 4, 4' miteinander verschweißt. Nach dem Verschweißen der Fluidrohre 5, 5' wird die Muffe 1 über den Spalt zwischen den Hüllen 4, 4' geschoben, möglicherweise mit einem vorhergehenden Vorsehen einer Isolierung über der Verbindungsstelle, und die Muffe 1 wird über die Verbindung wärmekontrahiert, um einen engen Kontakt zwischen der Muffe 1 und den Hüllen 4, 4' zu erzielen, wie in 4 gezeigt. Nach der Wärmekontraktion wird Strom an die elektrischen Widerstandsheizelemente 2, 2' zum Erzeugen einer Verschweißung zwischen der Muffe 1 und den Hüllen 4, 4' angelegt. Ein Schweißdruck wird auf solche Weise erzielt, dass der Bereich um die elektrischen Widerstandsheizelemente noch eine bestimmte Wärmekontraktionseigenschaft besitzt, da die Muffe 1 ursprünglich dieselbe Abmessung wie die Hüllen 4, 4' besaß.
  • Die Schweißmuffe wurde oben derart beschrieben, dass sie zuerst durch Befestigen des elektrischen Wiederstandsheizelements 2, 2' an der Schweißmuffe 1 vor einem Aufweiten derselben zum Erzielen der Wärmekontraktionseigenschaften hergestellt ist, jedoch kann die Schweißmuffe 1 selbstverständlich vor einem Befestigen des elektrischen Widerstandsheizelements 2, 2' an der inneren Oberfläche der Muffe aufgeweitet werden, da die mäanderförmige Ausführungsform des elektrischen Widerstandsheizelements sicherstellt, dass dieses der Kontraktion der Muffe folgen kann, und zwar wenn das elektrische Widerstandsheizelement zusammen mit der Muffe aufgeweitet wird, oder nicht.

Claims (7)

  1. Elektroschweißmuffe (1) aus thermoplastischem Material zur Verbindung thermoplastischer Rohrabschnitte (4, 4'), umfassend eine Rohrmuffe (1) mit Wärme-Kontraktionseigenschaften und zumindest ein elektrisches Widerstandsheizelement (2), das so gestaltet ist, dass es der radialen Kontraktion der Muffe (1) ohne wesentlichen Widerstand gegen sie folgt, und mit der Innenseite der Muffe (1) verbunden ist, und sich in erster Linie entlang dem Umfang ihrer Innenfläche erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine elektrische Widerstandsheizelement (2) aus einem mäandrisch verlaufenden Heizdraht aufgebaut ist, so dass der Heizdraht (2) sich in erster Linie in die axiale Richtung der Muffe erstreckt.
  2. Elektroschweißmuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Widerstandsheizelement in ein Band (3) aus thermoplastischem Material gebettet ist, das an die Innenfläche der Muffe (1) geschweißt ist.
  3. Elektroschweißmuffe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißmuffe eine Schweißzone an jedem Ende der Muffe (1) aufweist, jedes mit seinem eigenen elektrischen Widerstandsheizelement (2, 2').
  4. Elektroschweißmuffe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Material, aus dem die Muffe (1) gefertigt ist, aus einem PEH Plast besteht.
  5. Elektroschweißmuffe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Widerstandsheizelement (2, 2') aus Kupferdraht besteht.
  6. Verfahren zur Herstellung einer Schweißmuffe aus thermoplastischem Material, zur Verbindung thermoplastischer Rohrabschnitte, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: a) Schaffen eines Rohrabschnitts aus thermoplastischem Material mit einem Wärmegedächtnis, b) Befestigen eines elektrischen Widerstandsheizelements (2, 2') an der Innenfläche der Schweißmuffe (1), wobei das Element so gestaltet ist, dass es dem radialen Weiten und der radialen Kontraktion des Rohrabschnitts folgt, ohne diesem wesentlichen Widerstand entgegen zu setzen, indem es aus einem Heizdraht mit mäandrischem Verlauf aufgebaut ist, so dass der Heizdraht (2) sich in erster Linie in die axiale Richtung der Muffe erstreckt, und c) Weiten der Schweißmuffe (1) mit dem elektrischen Widerstandsheizelement (2, 2') bei einer erhöhten Temperatur und anschließendes Kühlen, um eine Wärme-Kontraktionsfunktion zu erhalten.
  7. Verfahren zur Herstellung einer Schweißmuffe aus thermoplastischem Material, zur Verbindung thermoplastischer Rohrabschnitte, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: Schaffen eines Rohrabschnitts (1) aus thermoplastischem Material mit einem Wärmegedächtnis, a) Weiten des Rohrabschnitts bei einer erhöhten Temperatur und anschließendes Kühlen, um eine Wärme-Kontraktionsfunktion zu erhalten, b) Befestigen eines elektrischen Widerstandsheizelements (2, 2') an der Innenfläche der Schweißmuffe (1), wobei das Element so gestaltet ist, dass es der radialen Kontraktion des Rohrabschnitts folgt, ohne ihr wesentlichen Widerstand entgegen zu setzen, indem es aus einem Heizdraht mit mäandrischem Verlauf aufgebaut ist, so dass der Heizdraht (2) sich in erster Linie in die axiale Richtung der Muffe erstreckt.
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