KR0186034B1

KR0186034B1 - 열가소성 플라스틱으로 된 파이프를 함께 용접하는 방법

Info

Publication number: KR0186034B1
Application number: KR1019920015818A
Authority: KR
Inventors: 헤글러 랠프-페터; 헤글러 빌헤름
Original assignee: 헤글러 빌헤름
Priority date: 1991-09-07
Filing date: 1992-09-01
Publication date: 1999-05-15
Also published as: US5320697A; JPH0796270B2; EP0531750B1; CN1070362A; EP0531750A3; ATE123691T1; DE59202516D1; EP0531750A2; CN1031451C; KR930005756A; JPH0596624A; DE4129855C2; CA2076156C; DE4129855A1; ES2075548T3; CA2076156A1

Abstract

복합파이프(1,1')를 함께 용접하기 위해서는 용접링(13)이 사용되며 용접링(13)은 환상의 링(4)의 측벽부분(7,8)을 누르게 된다. 용접링(13)은 열가소성 재료로 이루어지며 전기저항가열(19)이 준비된다. 용접전 파이프(1,1')의 전벽(10,10')사이에는 환상의 틈(23)이 있으며 이 환상의 틈(23)에 체적 보상홈(24)가 용접링(13)에 연합된다. 내부 파이프(2)의 바깥쪽구역에서 파이프(1,1')의 결합은 서로 눌러주는 전벽(10,10')는 용접되지 않는 방식으로 용접링(13)의 적어도 부분용접에 의해 이루어진다.

Description

열가소성 플라스틱으로된 파이프를 함께 용접하는 방법

제1도는 부분적인 파단면의 도해로서 또다른 하나와 용접되며 복합 파이프의 형태를 가진 두 파이프를 나타내며

제2도는 용접전의 도해로서 제1도에 의한 파이프의 부분도해를 나타내며

제3도는 제1도와 제2도를 개조한 용접링(Ring)을 사용하는 또 다른 하나의 용접되는 두 복합 파이프가 있는 제1도로부터의 부분도해를 나타내며

제4도는 용접링과 한몸인 소켓이 사용되는 용접을 위해 또다른 하나와 용접되는 두 복합파이프의 부분도해를 나타내며 그리고

제5도는 제3도와 제4도의 도해와 같은 형태의 또다른 하나와 용접되는 두 리브드(ribbed)파이프의 부분도해를 나타낸다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,1' : 파이프 2 : 내부파이프

3 : 외부파이프 9 : 중심축

10 : 전벽 11 : 소켓

13 : 용접링 19 : 전기저항열선

본 발명은 청구범위 1항의 서론에 따른 방법에 관한 것이다. 복합파이프 또는 리브드(ribbed)파이프이며 또한 소위 이중벽 파이프인 일반형태의 파이프가 실제적으로 보통 소켓에 의해서 결합된다.

이 경우 그것은 두파이프가 플러그형태로 소켓에 끼워지는 소위 소켓내의 이중 플러그 이거나 파이프 단부에 위치하여 모양을 이루는 소켓일 수가 있다.

유체나 기체가 새지않도록 파이프의 결합을 확실히 하기 위해서 탄성재질의 밀페링(sealing ring)이 사용된다.

폴리에칠렌 또는 폴리프로필렌으로 이루어진 전체가 벽인 파이프를 가지고 서로 연결되며 파이프의 길이방향 중심축에 수직되게 돌출하는 전벽(前壁)을 가열된 용접경(welding mirror)으로 성형하고 그다음 용접경을 꺼낸 후 적당한 용접압력하에서 파이프를 결합시키는 것이 실제적으로 공지되어 왔다.

또한 실제로 복합파이프가 이러한 형태로 용접결합이 되어 왔음이 공지되어 있으며 여기서 다른 하나와 용접되는 전벽을 각각 파이프의 파형의 홈의 구역에 위치한다.

이러한 형태의 용접결합을 용접비드(bead)가 파이프의 내벽으로 나오게 되고 그것은 유동체의 이동을 통해 파이프의 내부공간으로 돌출하는 단점이 있다.

또한 이러한 형태의 용접비드는 상당히 높은 비용으로 가공에 의해서 제거되어야 한다.

추가로 복합파이프 또는 리브드 파이프를 용접시 전벽을 지지하는 파이프 부분을 비교적 작은 두께를 가지는데 이것은 용접결합의 안정성이 적어도 현장조건에서 항상 보증되는 것이 아니기 때문이다.

더구나 전벽의 면절단과 그들의 세척용접, 내부비드의 마감등은 상당한 비용을 수반하기 때문에 용접경의 용접방법이 작업장의 어려운 여건에서 다만 수행될 수 있게 된다.

또한 열가소성 플라스틱으로된 파이프는 두께가 너무 작으면서 또다른 것과 용접되는 벽부분이 완전히 이용될 수 없기 때문에 어쩔수 없이 어느 정도 타원을 이룬다.

그러므로 그러한 방법으로 용접되는 복합파이프 또는 리브드파이프의 기계적 성질은 항상 만족하지는 않다.

CH 672 041 A5(US 4 869 533 A에 상응하는)로부터 가열소자가 서로 단부를 마주하면서 밀어지는 그러한 방법으로 전체벽으로된 파이프를 연결하는 것이 공지되어 있으며 이때 소자는 용접용 플라스틱으로 덮여진다.

소켓에는 출구가 있고 이것을 통해 과잉의 플라스틱이 빠져나오며 또한 이 출구에 의해 용접이 끝났음을 동시에 알수 있다. 전체벽으로된 파이프의 결합은 그들의 외측면에서 이루어진다.

이것에 의해 용접비드가 나타나지 않으며 그것은 파이프의 내벽공간으로 돌출한다. 이런 형태의 전체가 벽으로된 파이프 용접은 쉽게 수행될 수 있으며 현장작업을 위해 아주 적합하다.

그러나 본래 형태의 파이프 결합을 위해서는 이 방법이 다만 비교적 적합하다. 본 발명의 목적은 본래 형태의 파이프 용접방법을 찾아내는 것이며 그 방법은 특히 복합파이프 또는 리브드 파이프를 용접하는데 이용될 수 있고 용접 결합부의 최적의 기계적 성질과 그외 추가로 완전한 밀착을 보증한다.

이 목적은 청구범위 1항으로 특징 지워지는 부분에 따른 방법의 단계에 의해서 얻어진다. 본 발명의 요점은 용접되는 구역이 복합파이프 또는 리브드 파이프의 바깥구역으로 이동되는 것이며 바깥구역은 복합파이프의 경우에는 파형의 봉우리에 의해서 그리고 기브드 파이프의 경우에는 방사형 리브에 의해서 형성된다. 또한 추가하여 파이프의 중심을 맞추기 위해서 우선 필요한 파형의 홈이나 바닥 그리고 소켓은 용접결합을 이루는데 사용될 수 있다. 이것은 즉 특히 소켓이 이중 플러그가 있는 소켓으로 형성될 때 용접링은 처음에 파이프 단부에 끼워지며 그때 소켓은 그 위에 밀어질 수 있거나 다른 파이프의 단부에 밀어질수 있음을 의미한다. 청구범위 2항에 따라 소켓으로부터 분리되는 용접링이 사용될 수 있다. 그러나 청구범위 3항에 따라 또한 소켓과 한 몸인 용접링이 특히 유리한 실시로 사용될 수 있으며 여기서 용접링과 소켓의 조립은 동시에 이루어진다. 만일 용접링과 소켓이 서로 분리되면 용접링의 외측면 구역에 전기 저항가열이 있게 되어 용접링과 소켓은 또다른 하나와 용접된다. 만일 소켓과 용접링이 한몸으로 이루어지면 이것은 자연적으로 더 이상 필요없게 된다.

측벽부분을 눌러주면서 용접링과 측벽 부분의 결합이 적어도 전체표면에서 이루어지도록 하기 위해 청구범위 5항에 따른 더욱 개선된 방법이 준비된다. 이 경우 내부파이프의 내측면에서 용접비드가 형성되지 않도록 확실히 하기 위해 청구범위 6항에 따른 추가 실시가 준비되며 게다가 특히 청구범위 7항에 따른 실시도 있게 된다. 청구범위 8항은 여기서 특히 유리한 실시를 보여준다.

본 발명의 더 이상의 유리한점, 특징 상세내용은 추가 종속청구항 및 도면과 함께 실시예의 다음의 설명으로부터 분명해질 것이다.

제1도는 서로 결합되는 두 파이프(1,1')를 나타내며, 이 두 파이프는 복합파이프 또는 2중벽 파이프다. 이들은 각각 연속되는 원통형 내부파이프(2)와 파형을 이룬 외부 파이프(3)을 구성한다. 이러한 파이프의 제조는 나중에 내부파이프(2)와 외부파이프(3)을 형성하는 열가소성 프라스틱 호우스가 압출기의 인젝션헤드(injection head)의 뒤에 오게될 때 내부파이프(2)와 외부파이프(3)의 결합이 일어나는 DE 17 04 718 B2 (US 3 677 676 A에 준함)에 공지된 대로 행해진다. 외부파이프(3)의 가까이에 있는 환상(annular)의 링(4)사이의 구역에서 즉 외부파이프(3)의 파형의 홈(5)구역에서 내부 파이프(2)와 외부파이프(3)은 전체를 이루며 환상의 링(4)안에 내부파이프(2)의 두께(b)보다 더 큰 벽두께를 가진다.

각 환상의 링(4)는 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이 바깥으로 약간 경사진 사다리꼴의 단면 즉 원통의 바깥 외벽 부분(6)에 의해 그리고 양옆의 두 측벽부분(7,8)에 의해 규정되는 사다리꼴의 단면을 가지며 파이프(1,1')의 길이 방향의 중심축(9)과 관계가 있는 사다리꼴의 단면은 서로를 향해 바깥으로 경사되어있다. 사다리꼴의 기본은 각각 내부파이프(2)에 의해 형태가 이루어진다.

두 파이프(1,1')는 각각 그들의 전벽(10,10')을 가지고 서로 같은 높이를 유지한다. 각각의 전벽(10,10')는 벽 두께가 최대가 되는 파형의 홈(5)의 구역에 위치한다.

복합파이프의 형태인 두 파이프(1,1')의 조립은 제1도와 2도에 의해 설명된다. 전벽(10,10')구역에서 두 파이프(1,1')를 자른후 원통형 단면을 가지는 관모양의 소켓(11)이 파이프(1)위에 끼워지며 소켓(11)의 내경은 환상의 링(4)의 구역에서 파이프의 외경(Da)과 거의 같다. 소켓(11)은 가시모양의 걸쇠(12)를 가지며 이것은 파이프(1)에 소켓 (11)이 밀어끼워진 후 환상의 링(4)의 측벽(7) 뒤쪽에 아래로 놓여진다. 계속해서 소켓(11)은 같은 중심위치에서 파이프(11)위에 유지된다. 또한 소켓(11)은 걸쇠(12)대신에 접착 또는 용접에 의해서 파이프(1)과 결합될 수 있다. 분명한 것은 소켓(11)은 두 파이프(1,1')가 서로 중심을 맞추는데 도움이 된다는 사실이다.

소켓(11)을 파이프(1)에 고정시킨후 용접링(13)은 소켓(11)과 전벽(10)을 가지는 파형홈의 벽부분(14)사이에서 이 구역의 면에 삽입되며 측벽부분(7)에 견디는 한 이것은 전벽(10)과 접하게 된다. 용접링(13)은 원통형 외측면(15)을 가지며 외경은 직경(Da)와 거의 같다. 더욱이 용접링(13)은 원통형의 내측면(16)을 가지며 내경은 파형홈(5)의 구역에서 파이프(1,1')의 외경과 거의 같다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이 용접링(13)은 단면에서 사다리꼴 형태를 이루며 그것의 면(17,18)은 측벽부분(7,8)의 경사와 일치하며 축(9)로부터 서로 떨어져서 바깥쪽으로 경사지게 되는데 이것은 면(17)이 측벽부분(7)에, 면(18)이 측벽부분(8)에 대해 평탄하게 눌려지도록 하기 위함이다. 분명한 것은 용접압력에 기초한 용접이 이루어지고 있다는 사실이다.

용접링은 열가소성 플라스틱 더구나 바람직하게는 파이프(1,1')와 같은 열가소성 플라스틱으로 구성된다. 용접링은 전기저항으로 가열되며 저항열선(19)는 특히 면(17,18)과 원통형 외측면(15)에 인접하여 배치되어 있다. 원통형 내측면(16)의 구역에는 일반적으로 저항열선(19)가 준비되지 않는다. 용접링(13)의 그리고 저항열선(19)의 원통형 외측면(15)으로부터 돌출해 있는 체결단부(20,21)은 소켓(11)에 있는 구멍(22)를 통해 바깥쪽으로 뻗어나와 있으며 이 구멍(22)는 단지 개략적으로 표시되어 있다. 일반적으로 저항열선(22)는 여러번 감긴 열선의 형태이다.

제2도에서 볼 수 있는 바와 같이 용접전(제2도를 볼 것) 조립동안에 원통형 내측면(16)의 구역에서 용접링(13)의 축방향 연장부(c)는 용접후(제1도를 볼것) 상응하는 축방향 연장부(d)보다 더 크다. 차이 ( c - d = e )로부터 축방향의 폭(e)를 가진 환상의 틈(23)이 소켓(11)안의 용접링(13)으로 파이프(1,1')를 결합후에 파형의 홈(14)의 벽 부분인 전벽(10,10')사이에서 남는 결과가 생긴다. 용접링(13)의 원통형 내측면(16)에서는 체적보상홈이 형성되고 이것은 보통 환상의 틈(23)과 동시에 같은 공간을 이룬다.

파이프(1,1')의 기술된 결합후에 저항열선(19)의 체결단부(20,21)은 전원에 연결된다. 이때 발행되는 열에 의해 용접링(13)의 열가소성 재질은 특히 면(17,18)과 원통형 외측면(15)의 구역에서 용융되며 이때 동시에 소켓(11)과 측벽 부분(7,8)의 접한 표면 구역도 용융된다. 두 파이프(1,1')는 전벽(10,10')이 서로 누르게 될 때까지 축(9)의 방향으로 서로 압력을 받으며 이 경우 두 전벽은 용접되지 않거나 적어도 다른 하나와 완전 용접되지는 않는다. 파이프(1,1')과 함께 압력을 받을 때 변동되는 용접링(13)의 체적은 체적보상홈(24)에 의해 그리고 용접링(13)과 측벽 부분(7,8) 그리고 소켓(11)사이의 다른 틈새에 의해 흡수된다. 체적보상홈(24)은 파이프(1,1')와 함께 완전히 압력을 받은 후 전벽(10,10')가 서로를 누르게 될 때까지 전벽(10,10')의 연결부위에 여분의 보상홈(25)이 있도록 칫수가 정해진다. 이렇게 하여 용접링(13)의 용융재료가 전벽(10,10')사이의 환상의 틈(23)으로 들어가는 것을 피할 수 있다. 특히 더구나 이러한 것에 의해 용접링(13) 또는 전벽(10,10')의 재료가 내부공간(27)에 삐져 나온 돌출물로서 내부 파이프(2)의 내측면(26)에 도달하는 것을 막을 수 있다.

제3도에 의한 실시예는 제1도와 2도에 의한 실시와 다르며 여기서 제1도와 2도에 의한 실시를 초과하는 용접링(13')에는 또한 원통형 내측면(16)에 접하는 저항열선(19)이 있고 그러나 내측면(16)까지의 거리는 체적보상 홈을 위해 충분할 만큼 넓다. 제3도는 이미 결합된 상태의 두 파이프(1,1')를 나타내기 때문에 단지 여분의 보상홈(25)만 보인다.

파이프(1,1')의 똑같은 실시를 가진 제4도에 의한 실시예에서 용접링(28)은 소켓(29)와 함께 하나의 몸으로 되어 있다. 면(17,18)과 원통형 내측면(16)에 관해서의 용접링(28)의 실시는 위에 기술한 실시와 같다. 용접링(28)을 소켓(29)에 더 이상 용접할 필요가 없기 때문에 이 두 부품 사이에는 열선(19)이 없다. 이와 반대로 면(17,18)에 인접한 곳에는 열선(19)가 있다. 조립전 체적보상홈(24)는 마찬가지로 내측면(16)의 구역에 형성되어 있으며 함께 압력이 가해지고 파이프(1,1')가 용접된 후에는 단지 여분의 보상홈(25)만 남는다. 열선(19)와 같이 체결단부(20,21)은 용접링(28)과 함께 소켓(29)생산시 주입주형속에 놓이게 된다. 이 실시에서 (29)는 걸쇠가 없다. 소켓(29)는 단지 두 파이프(1,1')가 같은 중심위에 놓이게 하는 역할만한다. 제5도에서 결합되는 파이프(30,30')는 리브드(ribbed)파이프이다. 이런 형태의 리브드 파이프는 예컨대 DE 24 50 171 C2(US 3 998 579 A에 상응하는) 또는 DE 37 25 286 A1(US 4 900 503 A에 상응하는)으로부터 공지되어 있다. 이들은 외경(D'a)를 가지고 밖으로 돌출한 방사형의 리브(rid)를 바깥원주위에 가진 실질적으로 환상의 원통형인 내부파이프(31)로 구성되어 있다. 내부파이프(31)는 내경(d'a)를 가진다. 리브(32)는 적어도 서로가 거의 평행인 측벽부분(33,34)으로 이루어져 있다. 내부파이프(31)에서 두 파이프(30,30')는 인접한 리브(32)의 간격으로 위치해 있는 전벽(35,35')를 포함한다. 이런 형태의 파이프(30,30')를 용접하기 위해서는 거의 장방형의 단면을 가진 용접링(36)이 사용되며 이것은 원통형 외측면(37)원통형 내측면(38) 그리고 두면 (39,40)으로 이루어져 있다. 제1도와 2도에 의한 실시와 비슷하게 전기 저항열선(19)가 용접링(36)안에 면(39,40)과 원통형 외측면(37)의 인접한 곳에 준비된다. 제1도 내지 3도에 의한 실시의 예에서와 마찬가지로 용접링(36)은 조립전 축(9)의 방향으로 큰 칫수로 정해지며 이것은 용접전 환상의 틈이 전벽(35,35')의 사이에서 형성되게 하기 위함이다. 용접은 마찬가지로 용접후 단지 여분의 보상홈(25)만 남게 되는 체적보상홈을 가진다.

용접링(13,13',28,36)에서 체적 보상홈(24) 대신에 도면에는 없는 개구가 각각의 소켓(11,29)에 존재할 수 있으며 이 개구로부터 파이프와의 압력시 이동되는 용접링의 재료가 새어나올 수 있다.

본래의 폴리에칠렌 특히 고압폴리에칠렌과 폴리프로필렌이 용접된 파이프(1,1') 또는 (30,30')의 재료로서 적당하다. 일반적으로 용접링(13,13',28,36)은 파이프(1,1') 또는 (30,30')와 같은 재료로 구성되어 있다. 또한 소켓(11) 대신에 중심링이 사용될 수 있으며 이것은 예컨대 힌지될 수 있는 소켓의 모양을 가지고 용접구역에서의 용접링(13)의 재료를 보유하는 역할을 한다. 이러한 형의 중심링은 용접후 제거된다.

Claims

전벽(10,10'; 35,35')을 포함한 내부파이프(2; 31) : 와 측벽부분(7,8; 33,34)에 의해 규정되는 내부 파이프(2; 31)로부터 방사형의 바깥쪽으로 향한 돌출하는 환상의 링(4)과 방사형 리브(32) : 를 구성하면서 다음의 방법단계 즉, 파이프(1; 30)는 전벽(10; 35)을 넘어서 돌출하는 소켓(11; 29)을 가지고 있으며 : 열가소성 플라스틱으로 구성되고 전기저항가열이 있는 용접링(13;13'; 28;36)이 전벽(10,10'; 35,35')을 구성하는 안쪽 파이프의 부분(14; 31)으로 밀어서 끼워지며 : 두 파이프(1,1'; 30,30')는 소켓(11; 29)에서 서로를 향한 방향으로 일직선 정렬되게 밀어져서 끼워지며; 용접링(13;13'; 28;36)은 적어도 전류를 가지고 전기 저항가열에 의해 인접한 환상의 링(4)과 방사형 리브(32)를 마주하는 면(17,18; 39,40)의 구역에서 용융되며: 파이프(1,1'; 30,30')는 전벽(10,10; 35,35')이 서로를 누르게 될 때까지 용접링(13;13'; 28;36)의 변형동안에 서로를 향한 방향으로 압력을 받으며; 전류가 꺼지고 용접링(13;13'; 28;26)의 면(17,18; 39,40)은 화상의 링(4)과 방사형 리브(32)의 측벽부분(7,8; 33,34)과 함께 냉각되므로서 결합이 되는 것; 을 특징으로 하는 열가소성 플라스틱으로 이루어진 두 파이프(1,1'; 30,30')를 함께 용접하는 방법.
제1항에 있어서, 소켓(11)으로부터 분리되는 용접링(13,13'; 36)이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 소켓(29)과 함께 하나의 몸으로 이루어진 용접링(28)이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 면(17,18; 39,40)과 외측면(15; 37)에 인접하여 전기저항, 가열을 포함하는 용접링(13;13'; 36)이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 용접링(13;13'; 28;36)이 각각의 전벽(10,10'; 35,35')에 인접한 환상의 링(4)과 방사형리브(32)의 측벽부분(7,8; 33,34)을 누르고 있을 때 그리고 용접링(13;13'; 28; 36)의 용융전에는 환상의 틈(23)이 전벽(10,10'; 35,35')사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서, 체적보상홈(24)가 있는 용접링(13;13'; 28;36)이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서, 용접링(13;13'; 28;36)의 내측면(16; 38)에 체적 보상홈(24)가 형성되고 체적보상홈(24)는 환상의 틈(23)과 함께 형성되는 용접링(13;13'; 28;36)이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제7항에 있어서, 서로 누르게 되는 전벽(10,10'; 35,35')과 함께 있게 되는 여분의 보상홈(25)가 용접후에 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 내부 파이프(2; 31)의 외경(da; da')과 거의 유사한 내경을 가진 용접링(13;13'; 28;36)이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 길이방향 중심축(9)을 향한 측벽부분(7,8;33,34)의 경사와 일치하는 파이프(1,1'; 30,30')의 길이방향 중심축의 경사가 있는 면(17,18; 39,40)을 가지는 용접링(13;13'; 28;36)이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 파이프(1,1'; 30,30')의 외경(Da; D'a)과 거의 유사한 외경을 가진 용접링(13;13'; 36)이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 파이프(1,1'; 30,30')의 외경(Da; D'a)과 거의 유사한 내경을 가진 소켓(11; 29)가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.