DE8703524U1 - Heizelement zur Anwendung bei der Verschweißung von Kunststoffrohren - Google Patents

Description

Heizelement zur Anwendung bei der Verschweißung von Kunststoffrohren

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizfolie entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 *

Die elektrische Verschweißung von Kunststoffrohren mittels Heizspulen, die mit den miteinander zu verschweißenden Flächen in Berührung gebracht werden und nach vollzogenem SchweißVorgang innerhalb der Rohrwandungen verbleiben, ist an sich bekannt. Um eine gleichmäßige Verschweißung entlang der miteinander in Berührung bzw. Durchdringung gelangenden Bereiche der Rohrenden zu erreichen, ist eine entsprechend gleichmäßige Beheizung bzw. Aufschmelzung des Werkstoffs erforderlich. Handelt es sich bei den miteinander zu verbundenen Rohrenden beispielsweise um solche, die als Muffen- und Einsteckteil bezeichnet werden können,

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Bankkonto: NORD/LB. NL Bad Gandersheim (BLZ 27&.5S7 &idigr;&idiagr;). ftoitir' 22*TJ&97O' -Postgirokonto: Postgiroamt Hannover (BLZ 250100 30). Kto.-Nc 66715-30

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welche entlang ihrer ineinandergesteckten Außen- bzw, Ihnenumfangsflächen zu verschweißen sind, muß die hier befindliche Heizspule, insbesondere deren einzelne Windungen durch besondere Maßnahmen derart stabilisiert Werden, daß sich beim Ineinanderschieben der Rohrenden keinerlei Bewegungen der einzelnen Windungen relativ zueinander ergeben, da es ansonsten zu einer ungleichmäßigen Aufschmelzung des Werkstoffs und im Grenzfall zu eines Kurzschluß zwischen einzelnen Windungen würde.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein für die Anwendung bei der Verschweißung von Kunststoffrohren bestimmtes Heizelement zu konzipieren, dessen Herstellung und Handhabung sich einfach gestaltet und durch welches eine

")5 zuverlässige und gleichmäßige Verschweißung der miteinander zu verschweißenden Flächen gewährleistet ist. Diese Aufgabe ist bei einem gattungsgemäßen Heizelement durch die Merkmale des Kennzeichnungsteiles des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungswesentlieh ist somit die folienartige Ausbildung des Heizelements, dessen Leiterbild hinsichtlich der Lage der einzelnen Teile des elektrischen Leiters durch eine Kunststoffolie mechanisch stabilisiert ist. Sind die miteinander zu verbindenden Rohrenden beispielsweise als Muffen- und Einsteckteil ausgebildet, kann das erfindungsgemäße Heizelement beispielsweise in das Muffenteil eingesetzt werden, wobei aufgrund der erwähnten Stabilisierung durch den Eins^hiebevorgang des Einsteckteils das Leiterbild insbesondere hinsichtlich des Abstands der einzelnen Leiter voneinander nicht beeinträchtigt wird. Es kann somit eine zuverlässige und vor allen Dingen gleichmäßige Verschweißung der gesamten ineinandergesteckten Mantelflächen stattfinden. Die Ausgestaltung des Leiterbildes ist grundsätzlich beliebig, wobei lediglich

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eine gleichmäßige Überdeckung der Heizfolienfläche gegeben sein soll. Zweckmäßigerweise wird das Leiterbild durch einen einzigen durchgehenden elektrischen Leiter gebildet, dessen Anschlußteile aus der Heizfolienfläche herausgeführt sind. In Abstimmung mit der zur Verfügung stehenden elektrischen Energiequelle ist der Werkstoff des elektrischen Leiters in Verbindung mit dessen Längen- und Querschhittsbemessung derart ausgelegt, daß eine zuverlässige und schnelle Aufheizung des Rohrwerkstoffs gegeben ist. Die Kunststoffolie ist zweckmäßigerweise aus einem, dem Werkstoff der Kunststoffrohre entsprechenden Werkstoff hergestellt, so daß sich ein mit diesem einheitliches Schmelz- bzw. Fließverhalten ergibt. Im verschweißten Zustand bildet die Kunststoffolie somit einen integralen Bestandteil der Rohrverbindung.

Durch die ober- und unterseitige Kunststoffbeschichtung des Leiterbildes ergibt sich ein mechanisch besonders festes Heizelement, welches insbesondere bei kleinen Toleranzen zwischen den ineinander zu steckenden Rohrteilen geeignet ist.

Die Merkmale des Anspruchs 3 bringen den Vorteil mit sich, daß die Längsseiten des Rechteckes entsprechend dem Umfang der zu verschweißenden Mantelflächen ausgelegt werden können, wohingegen durch die Abmessungen der Schmal-Seiten die axiale Länge des Schweißabschnitts beeinflußt wird. Dadurch, daß sich die einzelnen Züge des Leiters parallel zu den Schmalseiten erstrecken, wird weiterhin zur mechanischen Stabilisierung des Leiterbildes beigetragen, indem der wesentliche Teil des Leiterbildes Y/ährend des Zusammensteckens zweier Rohrenden im wesentlichen lediglich in Längsrichtung der einzelnen Leiter mechanisch beansprucht wird. Die Ausbildung der Kunst-

stoffolie aus Polyäthylen entsprechend dem Anspruch 4 ist insbesondere bei solchen Heizelementen zweckmäßig, die zur Verschweißung von Polyäthylenrohren eingesetzt &Lgr; werden.

Me Merkmale der Ansprüche ? und 6 stellen praktisch

besonders vorteilhafte Ausgestaltungen dar, welche insbe*· sondere die Herstellung und bauseitige Handhabung des srfindüzigsgeüiMßen HeizeleflieFits betreifeiit Es sind an d©n zu verschweißenden Rohrenden keine2»lei Vörbereitungsarbeiten erforderlich und es können die Abmessungen des Heizelements aufgrund dessen Ausgestaltung als Endlosware durch entsprechende Zerstückelung unterschiedlichsten Rohrabmessungen angepaßt werden, wobei lediglich die Anschlußteile aus der Ebene des Heizelementes herausgebogen werden müssen. Ausgangsprodukt für die Herstellung des Leiterbildes sind ebene Bleche, aus denen durch Stanzung das Leiterbild hergestellt wird. Das erfindungsgemäß Heizelement eignet sich somit auch aufgrund letzterer Ausgestaltung zur preiswerten Großserienherstellung. Aufgrund der vorzugsweise beidseitigen Beschichtung mit Kunststoffolien ist das Leiterbild auch gegen äußere f mechanische Beschädigungen geschützt, welches für eine baustellenseitige Handhabung von großer Bedeutung ist. r

$ Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden 25 Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Heizelementes erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Heizelement;

Fig. 2 einen Querschnitt in einer Ebene II-II des Heizelementes gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Darstellung des Heizelementes in einem in das Muffenteil einer Rohrverbindung eingesetzten Zustand.

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Mit 1 ist in den Fig. 1 und 2 das erfindungsgemäße Heizelement in seiner Gesamtheit bezeichnet. Das folienhaft vorliegende Heizelement ist von einer rechteckigen Grundgestalt und besteht aus einem durchgehenden elektrischen Leiter 2, der die genannte Rechteckfläche in gleichmäßiger Verteilung mäanderförmig durchzieht. Mit 3, 4 sind Anschlußteile bezeichnet, welche der Zufuhr elektrischer Energie dienen.

Der elektrische Leiter ist im Querschnitt ebenfalls rechteckförmig ausgestaltet v.nd ist sowohl ober- als auch unterseitig jeweils durch eine Kunststoffolie 5, 6 überdeckt. Die Kunststoffolien dienen dem mechanischen Schutz des elektrischen Leiters und erleichtern gleichzeitig die praktische Handhabung des Heizelementes beim noch zu beschreibenden Einbau.

Die Kunststoffolien können beispielsweise aus Polyäthylen bestehen bzw. dem Kunststoff, aus dem auch die miteinander zu verschweißenden Rohrenden bestehen.

Die Vi'iderstandsbemessung des elektrischen Leiters ist in an sich bekannter Weise über die Querschnitts- und Längenbemessung desselben in Verbindung mit der Wahl einer bestimmten metallischen Legierung derart gewählt daß sich im Zusammenwirken mit einer elektrischen Energiequelle eins für ein Aufschmelzen der den Leiter 2 umgebenden Kunststoffanteile hinreichende Wärmeentwicklung ergibt.

Es ist das Heizelement 1 im übrigen derart dimensioniert _t daß dessen Längsseiten 7 in ihrer Erstreckung im wesentlichen im Umfang des zu verschweißenden Röhrendes an einer Stelle entsprechen, an der die Verschweißung stattfinden soll, wohingegen die Schmalseiten 8 entsprechend der - mit Bezug auf die zu verschweißenden Rohrenden -

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axiale Länge ausgelegt sind.

Die Herstellung derartiger Heizelemente kann beispielsweise derart erfolgen, daß für den elektrischen Leiter von einem im wesentlichen rechteckigen, blechförmigen Rohling ausgegangen wird, aus dem durch einen Stanzvorgang die flächenhafte Anordnung des Leiters hergestellt wird, wobei dieser anschließend ober- und unterseitig durch eine Polyäthylenfolie verkleidet wird. Es besteht auf diese Weise die Möglichkeit, das Heizelement auch als Endlosware herzustellen, welches dann jeweils verbraucherseitig in rechteckige Abschnitte unterteilt wird, die den jeweils zu verschweißenden Rohren angepaßt sind.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfigur 3 der praktische Gebrauch des Heizelementes anhand des Verschweißens zweier einander gegenüberstehender Kunststoffrohre 9, 10 erläutert werden.

Die einander gegenüberstehenden Endbereiche der Kunststoffrohre 9, 10 sind jeweils als Einsteck- bzw. Muffenteil ausgebildet, und zwar derart, daß sich im zusammengesteckten Zustand ein sowohl außenseitig als auch innenseitig glattwandiger Verlauf ergibt. Zur Vorbereitung des Schweißvorgangs wird das erfindungsgemäße Heizelement in die Innenseite des Muffenteils 11 eingesetzt, so daß der gesamte Innenumfang des Muffenteils durch das Heizelement überdeckt wird. Ein außenseitig geringfügig vorstehender Teil des Heizelementes wird radial umgebogen, so daß auch der größte Teil der kreisringförmigen Stirnfläche 12 von dem Heizelement überdeckt wird.

Es ist die Darstellung gemäß Fig. 2 hinsichtlich der Dickenverhältnisse der Kunststoffolien 5, 6 sowie der

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Leiter 2 nicht als maßstabsgerecht anzusehen, so daß insbesondere die Kunststoffolien 5, 6 praktisch eine erheblich geringere Dicke aufweisen. Der lichte Querschnitt des Muffenteils 11 wird somit durch das eingelegte Heizelement nur unwesentlich verringert. Die Anschlußteile 3, 4 ragen seitlich aus dem Bereich des Muffenteils 11 hervor.

In das auf diese Weise vorbereitete Muffenteil 11 wird nunmenr das Einsteckteil 13 eingesteckt, wobei auch aufgrund der Tatsache, daß sich die einzelnen Züge des Leiters axial erstrecken, ein Kurzschluß zwischen einzelnen Zügen des Leiters aufgrund des Einsteckvorgangs nicht zu befürchten ist. Die Position des Leiters innerhalb des Muffenteils 11 wird gegenüber den Beanspruchungen durch den Einsteckvorgang weiterhin dadurch stabilisiert, daß - wie oben bereits erwähnt - der außenseitig vorstehende Teil des Heizelementes radial zur Überdeckung der Stirnfläche 12 umgebogen ist.

In der Folgezeit wird durch elektrische Energiezuiuhr über die Anschlußteile 3, 4 eine Beheizung des gesamten, von dem Heizelement 1 überdeckten Bereichs dahingehend vorgenommen, daß hier ein Aufschmelzen des Werkstoffs sowohl der Kunststoffolien 5, 6 als auch der Kunststoffrohre 9, 10 und damit ein Verschweißen einsetzt. Die Verschweißung findet hierbei nicht nur im Bereich der inneren Mantelfläche des Muffenteils, sondern auch im Bereich der Stirnfläche 12 statt, welche im zusammengesteckten Zustand an der versetzten Stirnfläche 14 des Einsteckteils 13 anliegt. Nach abgeschlossenem Schweißvorgang bilden somit die Werkstoffanteile der Kunststoffrohre 9, 10 im Durchdringungsbereich von Muffenteil 11 und Einsteckteil 13 eine werkstoffliche Einheit, innerhalb welcher der Leiter 2 völlig ein-

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geschlossen ist.

Das erfindungsgemäße Heizelement zeichnet sich somit durch eine einfache Handhabung aus und ermöglicht die Herstellung zuverlässiger Schveißverbindungen von Kunststoffrohren. Die Anwendbarkeit ist naturgemäß nicht auf die in Fig. 3 dargestellten, sogenannten muffenlosen Verbindungen beschränkt sondern kann auch allgemein überall dort vorgenommen werden, bei denen es um flächenhafte Verschweißungen geht.

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   2464/31

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   Karl Schöngen KG

   Formenbau und Kunststoffverarbeitung ANSPRÜCHE

   1. Flächenhaftes Heizelement zur Anwendung bei der Verschweißung von Kunststoff rohren (9,10), gekennzeichnet durch eine folienhafte Ausgestaltung und durch wenigstens einen, die Folienfläche gleichmäßig überdeckenden elektrischen Leiter (2), wobei das durch die Anordnung des Leiters (2) bestimmte Leiterbild zumindest einseitig mit einer Kunststoffolie (5,6) beschichtet ist.
2. 2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leiterbild zumindest ober- und unterseitig mit der Kunststoffolie (5»6) beschichtet ist.
3. 3. Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienfläche rechteckförmig ausgestaltet 1st, daß das Leiterbild die Folienfläche mäanderförmig überdeckt und daß die einzelnen Züge des Leiters (2) sich im wesentlichen parallel zur Schmalseite (8) der Folienfläche erstrecken.

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   Bankkonto: NORD/&Igr;&idiagr;, NL Bad Gandersheim (BLZ 27Q 537 JI), Ktp.-Ni? 22*1ia Wü &iacgr; !postäirokonto: Postgiroamt Hannover (BLZ 250100 30), Kto.-Nf. 66715·
4. 4. Heizelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststofffolie (5,6) aus Polyäthylen besteht.
5. i>. Heizelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (2) ein aus einem ebenen Blech herausgestanztes Teil ist.
6. 6. Heizelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung als Endlosware.