DE2708898B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Kunststoffrohren durch Schweißen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Kunststoffrohren durch Schweißen

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verschweißen von dünnwandigen Kunslstoffrohren an einander überlappenden Bereichen ihrer Enden genial.) dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.
Hei einem bekannten Verfahren dies'1'· Art (I)E-OS Ob bbl) beschränkt sich die Erwärmung auf Schmelztemperatur an den Endbereichen der zu verbindenden Rolirieile mil einen Teil des Wandungsciuerschniits. nämlich auf eine Innen- bzw. Außeiischichi, wobei die Außenfläche der Außenschicht und die Innenfläche der Innenschichi jeweils eine geringfügige Koni/.itäi erhallen, um eine förmliche Abstimmung der zu verschweißenden Flächen zu erhalten. Das bekannte Verfahren setzt dementsprechend verhältnismäßig starkwandige Rohrteile voraus, die zudem an den Enden eine Verformung in Gestalt einer Endubslinimung einerseits bzw. einer muffenartigen Zusammenerweiteriing andererseits benötigen, um ein Zusammenfügen zu erleichtern.
Auch bei einem anderen bekannten Verfahren (FR-PS 13 52 454) wird zunächst eine Muffe am Ende jenes Rohrteils angeformt, das das Ende des anderen
ίο Rohrteils aufnehmen soll. Dabei wird dem Muffenbereich ein Innendurchmesser gegeben, der den Außendurchmesser des einzuführenden Endbereiches übersteigt, so daß die zur späteren Verschweißung vorgesehenen Kontaktflächen berührungsfrei in Geis genüberlage gebracht werden können. Die eigentliche Verschweißung der auf Schmelztemperatur erwärmten, in Gegenüberlage gebrachten Flächen erfolgt dabei durch radiales Zusammenpressen des Muffcnberciches mit Hilfe eines Werkzeugs.
Eine förmliche Vorbearbeitung der Endbereiche zu verbindender Rohrteile ist arbeits- und kostenaufwendig. Es setzt zudem genaue Längenvorgaben für die zu verbindenden Rohrleile voraus. Werden Kürzungen von Rohren mit vorgeformten Endbereichen aus Gründen von Längenanpassungen notwendig, so entstehen erhebliche Materialverluste durch Abfall. Beide bekannten Verfahren sind zudem für dünnwandige Rohre ungeeignet, deren Endberciche bei Erwärmen der zu verbindenden Flächen auf Schmelztemperatur
ίο Gefahr laufen, infolge einer die Rohrwand in ihrem gesamten Querschnitt erfassenden Erweichung förmlich instabil zu weiden und sich beim Ineinanderschieben bzw. beim radialen Zusammendrücken unerwünscht zu verformen.
)■> Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem dünnwandige Kunststoff rohre zuverlässig aneinander überlappenden Bereichen von glatten, unverformten Enden verbindbar sind. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angeführten Merkmale gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren schafft eine sehr einfache Möglichkeit zum Verschweißen von glatten, unverformten Rohrenden, so daß unter Vermeidung von Abfall Rohrtcilc direkt am Ort ihrer Verlegung vereinigt werden können, ohne hierfür mehr als eine einfache, ohne Vorkenntnisse von jedermann bedienbare Vorrichtung zu erfordern. Die wählend des Erwärmens der zu verschweißenden Flächen vorgenommene Verformung der Endberciche beider Rohrtci-Ic schafft eine besonders gute, zentrierende Führung der beiden Teile beim überlappenden Ineinanderschieben, erbringt eine besonders zuverlässige Schweißverbindung durch den aus dem Rückfoniibetreben der Teile resultierenden Druck auf die zu verschweißenden Flächen, vermeide' Iniieiiwiilstbilclungen und erfüllt eine Toleriii'zen ausgleichende Richtfunktioii.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die bei baulicher Einfachheit leicht zu handhaben ist und den zu verbindenden Endbcrcichcn Verformungen vorgibt, welche die Fornihaliigkcit der Endbereiche ungeachtet der durch die Ijwiirnumg eintretenden Erweichung erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale ties Anspruchs 4 gelöst. Fine weitere Ausgestaltung gemäß Anspruch 5 erlaubt dcn-Einsai/ der Vorrichtung lür iinlci schied liehe Roh rka über.
In der nachfolgenden Beschreibung wird in Verbin-
dung mit der Zeichnung ein Ausführungsbcispicl des Gegenstands der Erfindung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine schnittbildliche Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, und
Fig.2 eine Darstellung eines abgewandelten Details in einem Ausschnitt.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besteht im einzelnen aus einer Platte 1 aus Aluminium od. dgl., welche z. B. mittels elektrischen Widerstandsdrähten 25 erhitzt werden kann. Der Temperaturbereich der Erwärmung liegt bevorzugt zwischen 200 und 250° C.
Die Platte 1 v/eist auf ihrer einen Seite mehrere Ringnasen 17, 18 und 19 auf. die eine zentrale Ringnase
20 konzentrisch umgeben und kegelige, sich einwärts verjüngende Formflächen 17;;, 18a und 19··/ darbieten. Diese Formflächen umgrenzen jeweils eine Formhöhlung, in die der Endbcrcich 3;; eines Rohrteils 3 einführbar ist.
Auf der anderen Seite weist die Platte 1 Ringnasen 21, 22 und 23 auf, die konzentrisch innerhalb einer äußeren Ringnasc 24 angeordnet sind und kegelige, sich einwärts erweiternde Formflächen 21.7, 22.1 und 23;) darbieten, die jeweils einen Dorn bilden, auf den ein Rohrteil 11 mit seinem Endbcrcich 12 aufschiebbar ist. Die Formhöhlungen weisen dabei jeweils Durchmesser auf, d;e an die Durchmesser der Dorne angepaßt sind. Dementsprechend hat die Formfläche 17;i einen kleinsten Durchmesser, der dem kleinsten Durchmesser der Formfläche
21 gleich ist. Dies gilt entsprechend für die Formfliiciieii 18a und 22.7 bzw. 19./ und 23,7.
Wie das am Beispiel der Ringnase 21 Fig. 2 näher veranschaulicht, können die die Dorne bildenden Ringnasen durch Isoliermaterial 15 in zwei Teile, /.. B. 21fr und 21c unterteilt sein, um Teilbereichen der Formfläche 21a unterschiedliche Temperaturen vorgeben zu können. Dies eHaubt es z. B, die Erwärmung im Endbereich 12 des Rohrteils U in jenem Teil, der an den zylindrisch verbleibenden Rohrteil angrenzt, auf z. B. ϊ 100 bis 110" einzustellen, wohingegen der an die Abschlußkante angrenzende Teil auf eine Temperatur von z. B. 200 bis 250° an der Oberfläche erwärmbar ist.
Die Mantcllinien der Formflächen 17.7, 18a. 19a, 21a. 22.7 und 23a der Dorne und der Formhöhlungen
ίο schließen jeweils einen Scheitelwinkel ein, der zwischen 15° und 60° betragen kann. Bevorzugt ist ein Bereich unter 40° und ein besonders zweckmäßiger Winkel beträgt etwa 20°.
Nach Erwärmen der Vorrichtung auf Bclricbstemperatur werden die Enden der Rohrteile 3, 11 in Eingriff mit der größenmäßig passenden Formhöhlung bzw. dem zugehörigen Dorn gebracht und entsprechend der durch Erwärmung fortschreitend eintretenden Erweichung des Kunststoffs insbesondere Polypropylen und Polyäthylen, gegen die Platte 1 einwärts eingeschoben, bis die Endbereiche 3n bzw. 12 die in Fig. 1 veranschaulichte Endsteüung erreicht haben. Während des Erwärmens der Außen- bzw. Innenfläche der zu verbindenden Endbereiche 3a. 12 auf Schmelzicmpera-
_>r> tur wird so der Endbereich 12 des ersten Rohrteils 11 als Ganzes zu einer etwa trichterförmigen Aufnahme aulgeweiict. während der Endbereich 3«·ι des zweiten Rohrteils I als Ganzes mit einer ;in die Innenfläche der Aufnahme angepaßten Verjüngung versehen wird.
«) Anschließend werden die Rohrteile 3, 11 zurückgezogen, die Vorrichtung entfernt und die Endbereiche 3a und 12 überlappend ineinandergeschoben, wobei die auf Schmelztemperatur erhitzten Verbindungsflächen in gegenseitigen Eingriff gelangen und verschweiß'.
jr> werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 Patentansprüche:
1. Verfahren zum Verschweißen von dünnwandigen Kunststoffrohren an einander überlappenden Bereichen ihrer Enden, bei dem ein erstes Rohrteil an der Innenfläche seines Endbereiches und ein zweites Rohrteil gleichzeitig auf der Außenfläche seines Endbereiches bis auf die Schmelztemperatur erwärmt werden, und bei dem beide Rohrteile zur gegenseitigen Überlappung und Verschweißung ihrer auf Schmelztemperatur erwärmten Flächen koaxial ineinandergeschoben werden, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von Rohrabschnitten mit glatten, unverformten Enden während des Erwärmens der Außen- bzw. Innenfläche der zu verbindenden Endbereiche auf Schmelztemperatur der Endbereich des ersten Rohrteils als Ganzes zur Bildung einer etwa trichterförmigen Aufnahme aufgeweitet sowie der Endbereich des zweiten Rohrteils als Ganzes mit einer an die Innenfläche der Aufnahme angepaßten Verjüngung versehen werden.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die trichterförmige Aufnahme einen Scheitelwinkel von weniger als bO", vorzugsweise weniger als 40", besitzt.
J. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die trichterförmige Aufnahme einen Scheitelwinkel von etwa 20" besitzt.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen I bis 3. bestehend aus einer Platte, die auf einer Seite mindestens einen heizbaren Dorn mit kegeliger Formfläehe, auf die der Endbercich des ersten Rohrtcils aufschiebbar ist, und auf der anderen Seite zumindest eine bcheizbare Formhöhlung mit kegeliger Formfläehe aufweist, in die der Endbereich des zweiten Rohrtcils einschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantcllinien der Formflächen (/.. B. 19.7; 23a) des Doms und der Formhöhlung jeweils einen /wischen 15" und 60" betragenden Scheitelwinkel einschließen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (I) auf ihrer einen Seile mehrere konzentrische Ringnasen (21, 22, 23) aufweist, die mit sich kegeligen Foimfläehen (21 ct. 22.7, 23;/,) Dorne unterschiedlicher Durchmesser bilden, und daß die Platte auf ihrer anderen Seite Ringnasen (17, 18, 19) aufweist, die mit kegeligen Formfläehcn (17;/, 18;/, Wu) Formhöhlungen mit jeweils an die Durchmesser der Dorne angepaßten Durchmessern umgrenzen.
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