DE9208024U1 - Schweißmuffe für Kunststoffrohre - Google Patents

Schweißmuffe für Kunststoffrohre

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Description

Schweissmuffe für Kunststoffrohre
Es ist bekannt, dass Kunststoffrohre aufgrund ihrer vorteilhaften Betriebseigenschaften, wie Korrosions- und Chemikalienbeständigkeit, leichte Verlegbarkeit, Flexibilität, Lebensdauer, Verschleissfestigkeit, Kalt- und Warmbiegbarkeit, in den letzten Jahren mit grossem Erfolg für Trinkwasser-Hausinstallationen, Heizwassersysteme und anderes eingesetzt wurden. Zum Verbinden von Rohrabschnitten wurde bisher mit Erfolg das Thermo-Schweissverfahren verwendet, das im wesentlichen in zwei Varianten vorliegt.
Einerseits verwendet man hierzu die sogenannte Elektroschweissmuffe, eine aus unvernetztem Polyethylen bestehende, hohlzylindrische Muffe mit im Verbindungsbereich eingebetteter elektrischer Heizspule. Diese Heizspule bringt im erregten Zustand den sie umgebenden Werkstoff zum Schmelzen, der sich ausdehnt und beim Kontakt mit den in die Muffe hineinragenden Rohrenden dieselben ebenfalls oberflächlich zum Schmelzen bringt. Nach dem Erstarren des geschmolzenen Materials sind die beiden Rohre durch die Muffe fest miteinander verbunden.
Gemäss einer weiteren Variante, dem Heizelement-Muffenschweissen, wird die Innenfläche des einen und die Aussenfläche des anderen Rohrendes durch kurzzeitigen Kontakt mit einem entsprechend geformten elektrischen Heizelement bis zur Schmelztemperatur aufgeheizt, worauf die Rohrenden nur noch gegen einen vorgeformten Anschlag ineinandergeschoben werden müssen.
Es ist dem Fachmann ferner bekannt, dass Rohre aus vernetztem Polyethylen bisher als grundsätzlich nicht miteinander verschweissbar angesehen wurden, so dass sich die bekannten Schweissverfahren auf Rohre aus Polybuten,
Polypropylen und unvernetztem Polyethylen (PE) beschränkten. Die Nachteile dieser bisher als schweissbar erachteten Kunststoffe sind ebenfalls bekannt: Während das Polybuten aufgrund der Schwundmasse und schwer einhaltbarer Formtoleranzen eine schwierige Verarbeitung bzw. komplizierte Herstellung mit Neigung zur Rissbildung aufweist, benötigt das Polypropylen wegen seiner geringen Festigkeit ausserordentlich dicke Rohrwandungen und das unvernetzte Polyethylen ist nur für Kaltwasser geeignet, Polyvinylchlorid-Rohrverbindungen werden bekanntlich geklebt und werden im Hinblick auf deren Umwelt-Unfreundlichkeit (z.B. die Bildung von Salzsäure beim Verbrennen) nur ungern eingesetzt.
Demgegenüber stehen die allgemein anerkannten vorteilhaften Eigenschaften des vernetzten Polyethylens, insbesondere dessen hohe Zeitstandfestigkeit, sowie Alterungsund Temperaturbeständigkeit, dessen Einsatz bisher am Vorurteil der Nicht-Schweissbarkeit scheiterte.
Es ist ferner eine der Fachwelt bekannte Tatsache, dass nur gleichartige Kunststoffe miteinander verschweisst werden können. Da das sogenannt vernetzte Polyethylen normalerweise immer noch ca. 30% unvernetzte Werkstoffanteile aufweist, wurde bereits versucht, Rohre aus einem derartigen Kunststoff mittels einer Schweissmuffe aus unvernetztem Kunststoff zu verbinden. Dies führt zwar aufgrund des unvernetzten Werkstoffanteils der Rohre zu einer Schweissverbindung, die aber wegen der geringen Dauerfestigkeit des zwangsläufig unvernetzten Muffenwerkstoffs keinen grossen Zug- und Temperaturbelastungen ausgesetzt werden darf. Das Rohrsystem würde somit im Verbindungsbereich eine unverantwortbare Schwachstelle aufweisen, deren mechanische Beanspruchbarkeit und Heisswasserbeständigkeit weit hinter denjenigen der aus vernetztem Polyethylen erstellten Rohre zurückbliebe.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schweissmuffe zur Erstellung einer Schweissverbindung an Rohren aus vernetzten! Polyethylen vorzuschlagen. Dabei soll die neue Schweissmuffe trotz Verwendung des unvernetzten Polyethylens, das sich gegenüber der vernetzten Variante durch geringere mechanische Beanspruchbarkeit auszeichnet, eine einwandfreie Abdichtung mit hoher Druck- und Zugbeanspruchbarkeit aufweisen, so daß die für vernetzte Polyethylenrohre bekannte hohe Zeitstandfestigkeit und Temperaturbeständigkeit nun auch für den Verbindungsbereich Geltung haben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Kombination der Merkmale des /ynSpruches 1.
Nachstehend wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel nebst mehrerer Varianten beschrieben. Die Figuren 1 bis 5 der beiliegenden Zeichnung sind Schnittdarstellungen verschiedener Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes .
Fig. 1 zeigt zwei Rohre 1 und 2 aus vernetztem
Polyethylen, das hinfort der Einfachheit halber als VPE bezeichnet wird, während das unvernetzte Polyethylen als PE bezeichnet werden soll. Eine in ihrer Gesamtheit mit 3 bezeichnete Schweissmuffe ist zweiteilig aufgebaut. Eine Innenhülse 4 aus PE ist zwischen der Umfangsfläche der beiden Rohrenden und einer aus VPE bestehenden Aussenhülse 5 angeordnet, die mit Heizdrähten 6 versehene Innenhülse 4 ist in ihrem Mittelbereich geteilt und die Endabschnitte beider
OQ Hülsenteile sind so abgewinkelt, daß sie einerseits die Randpartien der Aussenhülse 5, andererseits einen von der Aussenhülse 5 nach innen ragenden, zentralen Ringwulst 7 übergrei fen.
Die flüssigkeitsdichte Verbindung der beiden Rohre
1 und 2 lässt sich erzielen, indem die Schweissmuffe über die Rohrenden geschoben und beheizt wird. Das schmelzende Material der Innenhülse 4 dehnt sich dabei aus und verbindet sich mit den durch Kontakt ebenfalls aufgeheizten Nachbarteilen der Aussenhülse 5 und der Rohrenden.
Die axiale Gesamtlänge der Schweissmuffe kann den zu erwartenden Längsbeanspruchungen des Rohrsystems angepasst werden.
Gemäss Fig. 2 ist über die VPE-Rohre 1 und 2 eine ebenfalls zweiteilige Schweissmuffe 7 geschoben. Diese besteht aus einer Innenhülse 8 aus Polyethylen mit eingebettetem Heizdraht 8a und einer dieselbe allseitig umgebenden Ummantelung 9 aus einem mechanisch beanspruchbaren Kunststoff (z.B. POM) oder Metall (z.B. Chromstahl). Je nach Material kann die Innenhülse 8 umspritzt oder das Polyethylen, das die Innenhülse 8 bildet, in die Aussenhülse 9 eingespritzt werden.
Die an der Aussenfläche der Innenhülse 8 eingeformten Umfangsrippen 10 bzw. Ringnuten 11 ermöglichen die Uebertragung auch beträchtlicher Druck- und Zugkräfte in Längsrichtung.
Die in Fig. 3 gezeigte Variante zeigt eine beide VPE Rohre 1 und 2 übergreifende einteilige Schweissmuffe 12 aus Polyethelyen, in welche ein Armierungsnetz 13 aus Stahldraht eingebettet ist. Anstelle des letzteren liesse sich beispielsweise auch ein ein perforiertes Stahlrohr einbetten. Der Heizdraht ist hier weggelassen, da das System auch für Muffenschweissung geeignet ist, bei welcher die Muffeninnen- und Rohraussenflachen mittels eines Heizwerkzeugs aufgeheizt werden.
Auch die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform zeigt eine einteilige Schweissmuffe aus Polyethylen. Die Vernetzung dieses Materials nimmt hier jedoch vom Aussenbereich A nach innen ab, so dass der mit den VPE-Rohren 1 und
2 zu verschweissende Innenbereich I der Schweissmuffe 14
keine Vernetzung mehr aufweist. Auch auf diese Weise wird das angestrebte Ziel erreicht, eine gut verschweissbare und dennoch mechanisch und thermisch beanspruchbare Schweissmuffe zu erhalten, wobei hier der vernetzte Aussenbereich A der Schweissmuffe als Armierung dient und die auftretenden Zug- und Druckkräfte durch diesen Aussenbereich übertragen werden.
Die Variante nach Fig. 5 zeigt eine Schweissmuffe
15 aus VPE mit zwei eingeformten Hohlräumen 16 und 17, die im Querschnitt T-förmig ausgebildet sind und demgemäss je einen ringförmigen Verschweissungsabschnitt V und einen radialen Kanal K aufweisen. Nachdem die Schweissmuffe auf die VPE-Rohre 1 und 2 aufgesteckt wurde, wird in die Hohlräume
16 und 17 über die Kanäle K unter Druck Polyethylen eingespritzt. Das flüssige Material soll die die Hohlräume 16 und
17 umgrenzende Muffenfläche sowie die Rohre anschmelzen und verschweissen.

Claims (11)

A-M-S-P-B-Ü-C-H-E
1. Schweissmuffe zur unlösbaren Verbindung zweier aus vernetzten! Polyethylen bestehender Rohre (1,2), wobei dieselbe einen Innendurchmesser aufweist , welcher gleich oder grosser als der Aussendurchmesser der zu verbindenden Rohrenden ist und im Hinblick auf die beabsichtigte Verschweissung mindestens an ihrer zu verschweissenden Innenseite, und zwar mindestens auf einem Teilbereich ihrer Gesamtlänge, aus unvernetztem Polyethylen (4) besteht und mit einer das unvernetzte Polyethylen umgebenden Armierung (5) versehen ist, welche die im Muffenbereich auftretenden mechanischen Beanspruchungen übernimmt.
2. Schweissmuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe aus zwei konzentrischen Hülsen (4,5; 8,9) besteht, deren innere (4,8) aus unvernetztem Polyethylen besteht und deren äussere (5,9) die Armierung bildet. (Fig. 1 und 2)
3. Schweissmuffe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere (5) der beiden konzentrischen Hülsen (4,5) aus vernetztem Polyethylen besteht. (Fig. 1)
4. Schweissmuffe nach Anspruch 3, dadurch gekenn-
zeichnet, dass die innere (4) der beiden konzentrischen Hülsen geteilt ist und deren beide Teile mit ihren abgewinkelten Endabschnitten sowohl die Randpartien als auch einen nach innen ragenden zentralen Ringwulst (7) der äusseren Hülse (5) umgrei fen. (Fig. 1 )
5. Schweissmuffe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Hülse (9) aus einem beliebigen, mechanisch hochbeanspruchbaren Kunststoff oder einem entsprechenden Metall, z.B. Chromstahl, besteht und die innere
Hülse (8) in Form einer Ummantelung übergreift (Fig. 2).
6. Schweissmuffe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Verbindungsbereich zwischen der inneren (8) und der äusseren Hülse (9) peripherische Rippen bzw. Nuten
(10, 11) zur besseren Uebertragung auftretender Längskräfte eingeformt sind (Fig. 2).
7. Schweissmuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe (12) einteilig aus unvernetztem Polyethylen hergestellt und mit einem in dieselbe eingebetteten Armierungsnetz (13) bzw. einem perforierten Metallrohr
versehen ist (Fig. 3).
8. Schweissmuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe (14) einteilig aus Polyethylen hergestellt ist, dessen Vernetzung von der Aussenseite (A) der Schweissmuffe nach innen abnimmt, so dass der den zu verbindenden Rohrenden zugewandte Muffenwerkstoff (I) keine Ver-
netzung mehr aufweist (Fig. 4).
9. Schweissmuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe in ihrem aus vernetztem Polyethylen bestehnden Grundkörper Hohlräume (16, 17) aufweist, die sich auf der Innenseite der Schweissmuffe (15) erweitern und mit nach aussen geführten Kanälen (K) zum Einspritzen flüssigen, unvernetzten Polyethylens versehen sind (Fig. 5).
10. Schweissmuffe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem aus unvernetztem Polyethylen bestehenden Teil derselben eine elektrische Heizspule eingebettet ist.
11. Schweissmuffe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Armierungsnetz bzw. Metallrohr als elektrisches Heizelement dient.
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