DE9401411U1 - Elektrisch beheizbare Schweißmuffe für die Herstellung einer Schweiß-Verbindung - Google Patents

Elektrisch beheizbare Schweißmuffe für die Herstellung einer Schweiß-Verbindung

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DE9401411U1
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welding
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Description

Elektrisch beheizbare Schweißmuffe für die Herstellung
einer Schweiß-Verbindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrisch beheizbare Schweißmuffe für die Herstellung einer Schweißverbindung zwischen einem Rohr aus thermoplastischem Werkstoff und einem über das Rohrende auf-5 schiebbaren Fitting aus thermoplastischem Werkstoff zur Anordnung in dem Ringspalt zwischen einem Rohrende und einem Fitting.
Eine derartige Schweißmuffe ist in der DE-PS 32 26 575 10 vorgeschlagen worden. Es handelt sich um eine Vorrichtung zum Verbinden eines Rohres und .--©ines über de&sen Rohrende vorgesehenen Rohrteiles mittels eines zwischen Rohr und Rohrteil angeordneten Schweißringes, welcher unmittelbar in der Innenfläche bzw. der Außenfläche 15 Heizdrähte in Form von zwei koaxialen Heizwendeln aufweist, wobei die innere Heizwendel eine geringere Anzahl von Windungen und/oder eine geringere Heizleistung als die äußere Heizwendel hat und wobei Rohr, Rohrteil
Telefon: (0221)131041 Telex: 888 2307 dopa d Telefax: (0221)134297 (0221)134881 Teiegrarrtm: Dompat&nt KoJn
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äal. Oppenheim jr. &Cie., Köln (BLZ37O3O2OO) Kto. Nr. 10 Cieutsche Bank AG, Köln (BLZ 37070060) Kto. Nr. 1165O18 Köln (BLZ37010050) Kto. Nr. 654-5OO
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und Schweißring aus thermoplastischen, schweißbaren Werkstoffen, insbesondere Polyethylen bestehen, wobei Mittel vorgesehen sind, damit der Schweißring vor dem Schweißen unter einer axialen Vorspannung steht oder wobei er im Innern einen Hohlraum für Mittel zur Erzeugung eines radialen Anpreßdruckes aufweist.
Nachteilig bei der genannten Vorrichtung ist ihr relativ komplizierter Aufbau und die großvolumige Konstruktion des Schweißringes, der die Verwendung von genormten thermoplastischen Rohren bzw. Fittings ausschließt.
Aus der europäischen Patentschrift 0 036 963 sind eine Schweißmuffe für thermoplastische Materialien, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu deren Herstellung bekannt. Dort ist eine elektrisch heizbare Schweißmuffe beschrieben zum Verbinden von rohrförmigen Teilen aus thermoplastischem Material mit einem Ringkörper aus thermoplastischem Material und einer an dessen Innen-0 fläche angeordneten, schraubenlinienförmig verlaufenden Wicklung aus mit thermoplastischem Material ummanteltem Widerstandsdraht, die kürzer als der Ringkörper ausgebildet ist und deren nach außen geführte Enden zum Anschließen an eine Stromquelle bestimmt sind, wobei die Ummantelung jeder Windung der Wicklung durch Verschweißung mit der Ummantelung der nächstfolgenden Windung fest verbunden ist und so eine kompakte Hülse bildet, wobei die Wicklung durch ei^u partielles Einschrumpfen mit dem Ringkörper fest verbunden ist, wobei 0 der Ringkörper eine eingefrorene latente radiale Restschrumpf spannung aufweist, die bei seiner Erwärmung beim Schweißvorgang das radiale Spiel zwischen der Wicklung und den rohrförmigen Teilen eliminiert und einen Schweißdruck erzeugt und wobei die beidseits über die Wicklung hinausgehenden Enden des Ringkörpers
kegelförmig nach innen eingebogen sind, wobei der kleinste Innendurchmesser der Enden gleichgroß oder geringfügig größer als der Innendurchmesser der Wicklung ist.
5
Nachteilig ist hier ebenfalls der komplizierte Aufbau der Schweißmuffe, die zur Verbindung zweier gleicher Rohre bestimmt ist.
Aus der DE-OS 33 07 162 ist eine Kunststoffrohrverbindung bekannt. Die genannte Offenlegungsschrift beschreibt eine Kupplung und ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen zwei Gegenständen, z.B. Rohren aus thermoplastischem Werkstoff unter Verwendung eines elektrischen Heizelements; das eine Rohr weist einen teilweise mit vergrößertem Innendurchmesser ausgestalteten Endabschnitt auf, der zwei Teile geringerer lichter Weite besitzt, die die Auflageflächen für das einzuschiebende andere Rohr bilden, wobei die umlaufen-0 de Ausnehmung zwischen den beiden Auflageflächen das elektrische Heizelement aufnimmt und in der Sollage hält, während der thermoplastische Werkstoff schmilzt.
Die beiden Auflageflächen, die auf das eingesetzte Steckrohr mit einer außen aufgeschobenen Schelle aufgedrückt werden, halten das geschmolzene thermoplastische Material innerhalb der umlaufenden Ausnehmung fest, so daß der Innendruck ansteigt und die Bildung einer durchgehenden und einwandfreien Verbindungsstelle 0 zwischen dem Endabschnitt und dem Steckrohr gefördert wird.
Nachteilig ist bei der in dieser Offenlegungsschrift dargelegten Rohrverbindung, daß speziell gefertigte Endabschnitte sowie eine Schelle benötigt werden.
In der DE-OS 37 2 0 577 sind eine Schweißmanschette zur Herstellung einer Rohrverbindung und die Verwendung dieser Schweißmanschette beschrieben. Die Manschette ist als offener, flexibler oder biegsamer Ring aus in Umfangsrichtung des Ringes mäanderförmig aneinanderliegend verlaufenden Schleifen aus einem isolierten Heizdraht geformt. Diese Schleifen enden in einem Teilbereich des einen Stoßendes gegenüber den anderen zurückversetzt und ragen im gegenüberliegenden Bereich des anderen Stoßendes zungenartig vor. Der Heizdraht ist durch eine Ummantelung aus einem thermoplastischen Kunststoff gleicher Spezifikation wie derjenige der zu verschweißenden Rohrteile elektrisch isoliert.
Die beschriebene Schweißmuffe ist insbesondere für wärmegedämmte Rohre bestimmt. Sie erfordert eine kompliziert aufgebaute Gesamtkonstruktion, wobei zwei gleiche aneinanderstoßende Rohrenden durch eine die Stoßstelle überbrückende Muffe umgeben sind.
In der europäischen Patentschrift 0 257 283 ist ein Formteil aus thermoplastischem Material beschrieben zum Verbinden oder Anschließen von Rohrleitungselementen und anderen Formteilen, mittels einer zum verbindenden Rohrleitungselement bzw. Formteil gerichteten Verbindungsfläche, an welcher mindestens ein einen windungsförmig verlaufenden Widerstandsdraht aufweisendes Heizelement anliegend angeordnet ist, ußd mit mindestens einer einen Hohlraum aufweisenden Schweißanzeige, wobei 0 der Hohlraum zu der Verbindungsfläche hin offen und nur vom Heizelement abgedeckt ist, sowie an dem der Verbindungsfläche gegenüberliegenden, zur Außenkontur des Formteiles gerichteten Ende eine Einschnürung mit einer ringförmigen Stau- und Kühlfläche aufweist und wobei eine von der Stau- und Kühlfläche bis zur Außenkontur
des Formteiles reichende Austrittsöffnung zum Austritt der Schmelze angeordnet ist.
Nachteilig ist bei dieser Vorrichtung ebenfalls, daß sie zum Verbinden zweier aneinanderstoßender, gleichgroßer Rohrenden bestimmt ist, wobei auch hier eine Muffe die Stoßstelle überbrückt.
Allen bevorstehend aufgeführten Verfahren bzw. Vorrichtungen ist gemeinsam, daß sie zur Anwendung an normgemäßen Kunststoffrohren und Fittings nicht oder nur nach aufwendigen Bearbeitungsvorgängen an denselben geeignet sind.
Es ist deswegen die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrisch beheizbare Schweißmuffe zum Herstellen einer Schweißverbindung zwischen einem bekannten Rohr mit normgemäßen Abmessungen aus thermoplastischem Werkstoff und einem über das Rohr aufschiebbaren Fitting mit ebenfalls normgemäßgen Abmessungen aus thermoplastischem Kunststoff zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Schweißmuffe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 3 vorgeschlagen.
Mit der Erfindung wird erreicht, daß normgemäße Bauteile mit relativ geringem Arbeitsaufwand hergerichtet und miteinander verschweißt werden können.
Ein Aufweiten des Fittings vor dem Einsetzen von Rohrenden mit diesen umgebender Schweißmuffe kann dabei entweder durch Ausschälen mittels eines geeigneten einfachen Werkzeuges oder durch vorübergehendes mechanisches Aufweiten durch Strecken erfolgen. Die letzte
Methode hat den Vorteil, daß aufgrund des sogenannten Memory-Effektes des Kunststoffes sich dieser bei einer nachfolgenden Erwärmung wieder in Richtung des ursprünglichen Durchmessers zusammenzieht.
5
Die für die Stromzuführung erforderlichen elektrischen Anschlußenden sind auf geeignete Weise nach außen geführt und sind am Ort der Installation' mit einer Stromquelle verbindbar.
Diese Stromquelle kann dabei so gesteuert sein, daß nach Eingabe beispielsweise des Nenndurchmessers der zu verbindenden Teile diese Stromquelle selbständig die passende Schweißzeit und Schweißstromstärke auswählt und abgibt.
Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung der Schweißmuffe wird ferner bewirkt, daß diese äußerst einfach herstellbar ist und daß beim Schweißvorgang der thermo-0 plastische Kunststoff durch die Öffnungen tritt und eine feste Verbindung der beiden zu verschweißenden Bauteile herstellt.
Vorteilhaft ist dabei vorgesehen, daß die elektrisch leitfähigen Werkstoffbereiche als Lochblech oder Gitter oder Gewebe oder Gewirk ausgebildet sind, wodurch die Fertigung weiter vereinfacht wird.
Durch die alternative Ausgestaltung der Schweißmuffe 0 nach Anspruch 2 wird zusätzlich erreicht, daß der Hohlzylinder beim Schweißvorgang sich mit den beiden Bauteilen zu einer Einheit verbindet.
Zur Unterstützung der Verbindung ist es zweckmäßig, daß der Mantel des Hohlzylinders eine Vielzahl von Öffnungen aufweist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Kunststoff Polyvinylsulfid ist. Dieser Kunststoff leitet auch bei Temperaturen deutlich über 250 0C noch und schmilzt selbst erst bei etwa 300 0C. Übliche Kunststoffe für Rohre, z.B. Polyethylen oder PoIypropylen schmelzen schon bei unter 200 0C. Auch Polyamid oder Polyvinylidenfluorid sind als Rohrmaterial geeignet.
Zur Erhöhung der Stabilität der Schweißmuffe vor dem Einsatz ist vorteilhaft vorgesehen, daß der dünnwandige Hohlzylinder auf mindestens einer Mantelfläche zumindest teilweise mit einem thermoplastischen Kunststoff beschichtet ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Hohlzylinder einstückig mit einem an seinem vom Rohrende wegweisenden Ende nach außen vorstehenden ringförmigen Kragen ausgeführt. Dadurch wird erreicht, daß der vorstehende Kragen einen Anschlag beim Einschieben der Schweißmuffe in einen Fitting bildet.
Weiter ist vorteilhaft vorgesehen, daß der Hohlzylinder einstückig mit einem an seinem zum Bohrende weisenden Ende nach innen vorstehenden ringförmigen Kragen ausge-0 führt ist. Dieser nach innen weisende Kragen bildet einen Anschlag für ein in die Schweißmuffe eingeschobenes Rohrende. Durch die einstückige Ausführung sind die Kragen leicht elektrisch leitend ausführbar, um auch hier ein Schmelzen zu erzeugen, was dann zusätzlich eine Stirnendverschweißung des Rohres mit dem Fitting
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ergibt. Bei Verwendung von Rohren, die aus unterschiedlichen Schichten bestehen, z.B. Kunststoff-Metallfolie-Kunststoff, wird zugleich ein dichter Abschluß des Stirnendes des Rohres gewährleistet, wodurch eine Korrosion der mittleren, metallischen Schicht, z.B. aus Aluminium, verhindert wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Schweißmuffe hinsichtlich der Gestaltung und Anordnung von als Stromverteiler dienenden Leiterabschnitten und der elektrisch leitfähigen Werkstoffbereiche, die durch Stromfluß erhitzt werden, sind in den Ansprüchen 9 bis 12 angegeben.
Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schweißmuffe werden nunmehr anhand einer Zeichnung näher erläutert. Sie zeigt in
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Verbindung mit einem Rohr, einem Fitting und einer Schweiß
muffe,
Fig. 2 schematisch den Stromfluß in einer ersten
Schweißmuffe,
25
Fig. 3 schematisch den Stromfluß in einer zweiten
Schweißmuffe und
Fig. 4 schematisch den Stromfluß in einer dritten Schweißmuffe.
Mit Bezugnahme auf Fig. 1 ist eine Schweißmuffe 10 zwischen dem Ende eines Rohres 20 und einem Fitting 30 angeordnet, wobei das Rohr 2 0 und das Fitting 3 0 aus thermoplastischem Werkstoff bestehen. Die Schweißmuffe
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10 aus elektrisch leitfähigem Werkstoff weist an ihrem vom Ende des Rohres 20 wegweisenden Ende einen Kragen
11 auf, der etwa bündig mit dem Außendurchmesser des Fittings 30 abschließt. Weiter weist die Schweißmuffe 10 an ihrem zum Ende des Rohres 20 weisenden Ende einen nach innen vorspringenden Kragen 12 auf, der etwa bündig mit dem Innendurchmesser des Rohres 20 abschließt.
Fig. 2 zeigt sehr schematisch den Stromfluß in einer Schweißmuffe 10, die in zwei elektrisch leitfähige Werkstoffbereiche 16,17 aufgeteilt ist, die in axialer Richtung angeordnet sind und die elektrisch voneinander getrennt sind. Der Einfachheit wegen sind in Fig. 2 sowie in den Fign. 3 und 4 die Anschlußenden 13 und 14 zum Abschluß an eine Stromquelle mit einem Plus- und einem Minus-Zeichen versehen, wobei verstanden ist, daß ebensogut Wechselstrom zur Anwendung kommen kann, was jedoch das Prinzip des Stromflusses nicht verändert.
In der Schweißmuffe 10 nach Fig. 2 fließt der Strom von einem halbkreisbogenförmigen, als Verteiler dienenden Leiterabschnitt 13' an dem einen Ende der Schweißmuffe 10 in axialer Richtung durch einen ersten, halbzylindermanteiförmigen elektrisch leitfähigen Werkstoffbereich 16 zu einem geschlossenen ringförmigen Leiterabschnitt 15' auf dem anderen Ende der Schweißmuffe 10, von wo er in umgekehrter axialer Richtung durch einen zweiten, symmetrischen Werkstoffbereäch 17 zu einem ebenfalls halbkreisbogenförmigen Leiterabschnitt 14 auf dem ersten Ende der Schweißmuffe 12 zurückfließt.
In Fig. 3 sind auf den Mantelflächen der Schweißmuffe 10 parallel gegenüberliegend zwei geradlinige Leiterabschnitte 13',14' als Verteiler angeordnet, die zwei halbzylindermanteiförmige elektrisch leitfähige Werk-
stoffbereiche 18,18' verbinden. Die Stromlaufrichtungen sind hier wie in den Fign. 2 und 4 durch Pfeile angedeutet, wobei sich versteht, daß sich bei Anwendung von Wechselstrom die Pfeilrichtung periodisch ändert.
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In Fig. 4 sind zwei ringförmige Leiterabschnitte 13', 14' als Verteiler an den Stirnenden der Schweißmuffe 10 vorgesehen, zwischen denen sich ein- einzelner hohlzylinderförmiger elektrisch leitfähiger Werkstoffbereich 19 erstreckt, der in' Axialrichtung vom Strom durchflossen wird.

Claims (12)

• · • · ANSPRÜCHE
1. Elektrisch beheizbare Schweißmuffe für die Herstellung einer Schweißverbindung zwischen einem Rohr (20) aus thermoplastischem Werkstoff und einem über das Rohrende aufschiebbaren Fitting (3 0) aus thermoplastischem Werkstoff zur Anordnung in dem Ringspalt zwischen einem Rohrende und einem Fitting,
dadurch gekennzeichnet ,
daß die Schweißmuffe im wesentlichen die Form eines dünnwandigen Hohlzylinders mit elektrisch leitfähigen Werkstoffbereichen (16,17,18,18',19) aus Metall mit einer Vielzahl von Öffnungen im Zylindermantel aufweist.
2. Schweißmuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähigen Werkstoffbereiche (16,17,18,18',19) als Lochblech oder Gitter oder Gewebe oder Gewirk ausgebildet sind.
3. Elektrisch beheizbare Schweißmuffe für die Herstellung einer Schweißverbindung zwischen einem Rohr (20) aus thermoplastischem Werkstoff und einem über das Rohrende aufschiebbaren Fitting (3 0) aus thermoplastischem Werkstoff zur Anordnung in dem Ringspalt zwischen einem Rohrende und einem Fitting,
dadurch gekennzeichnet ,
daß die Schweißmuffe im wesentlichen die Form eines dünnwandigen Hohlzylinders mit elektrisch leitfähigen Werkstoffbereichen (16,17,18,18',19) aus elektrisch leitfähigem thermoplastischen Kunststoff aufweist.
4. Schweißmuffe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel des Hohlzylinders eine Vielzahl von Öffnungen aufweist.
5. Schweißmuffe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff Polyvinylsulfid ist.
6. Schweißmuffe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der dünnwandige Hohlzylinder auf mindestens einer Mantelfläche zumindest teilweise mit einem thermoplastischen Kunststoff beschichtet ist.
7. Schweißmuffe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder einstückig mit einem an seinem vom Rohrende wegweisenden Ende nach außen vorstehenden ringförmigen Kragen (11) ausgeführt ist.
8. Schweißmuffe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder einstückig mit einem an seinem zum Rohrende weisenden Ende nach innen vorstehenden ringförmigen Kragen (12) ausgeführt ist.
9. Schweißmuffe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die.se linienförmige, als Stromverteiler dienende Leiterabschnitte (13', 14',15') aufweist, mittels welchen der Strom dem/ den elektrisch leitfähigen, zur Erzeugung der Schweißwärme dienenden Werkstoffbereich(en) (16, 17,18,18',19) zuführbar ist.
• · • *
10. Schweißmuffe nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen ersten an der einen Stirnseite der Schweißmuffe (10) in deren Umfangsrichtung verlaufenden haltkreisbogenformigen Leiterabschnitt (13'), durch einen daran anschließenden halbzylindermantelförmigen ersten elektrisch leitfähigen Werkstoff bereich (16), durch einen an der anderen Stirnseite der Schweißmuffe (10) in deren Umfangsrichtung verlaufenden kreisbogenförmigen Leiterabschnitt (15'), durch einen halbzylindermantelförmigen zweiten, von dem ersten getrennten und um 180° in Umfangsrichtung versetzten elektrisch leitfähigen Werkstoffbereich (17) und durch einen zweiten, an der einen Stirnseite der Schweißmuffe (10) in deren Umfangsrichtung verlaufenden, von dem ersten getrennten und um 18 0° in Umfangsrichtung versetzten halbkreisbogenförmigen Leiterabschnitt (14') .
11. Schweißmuffe nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen ersten in Axialrichtung der Schweißmuffe (10) verlaufenden ersten Leiterabschnitt (13'), durch einen gegen den ersten um 180° in Umfangsrichtung versetzten, parallelen zweiten Leiterabschnitt (14') und durch zwei zwischen den Leiterabschnitten (13',14') angeordnete, jeweils halbzylindermanteiförmige elektrisch leitfähige Werkstoffbereiche (18,18'). ^
12. Schweißmuffe nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen ersten, an der einen Stirnseite der Schweißmuffe (10) in deren Umfangsrichtung verlaufenden kreisbogenförmigen Leiterabschnitt (13'), durch einen zweiten, an der anderen Stirnseite der Schweißmuffe (10) in deren Umfangsrichtung verlau-
- 14 -
fenden kreisbogenförmigen Leiterabschnitt (14') und durch einen dazwischen angeordneten zylindermantelförmigen elektrisch leitfähigen Werkstoffbereich (19) .
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