PROCESS AND DEVICE FOR THE SEAMLESS JOINING TOGETHER OF THERMOPLASTIC, HOLLOW SECTIONS

Abstract: 1. A process for the seamless bonding of hollow thermoplastic profiles (1, 2) by plasticiging the ends of the profiles which are to be bonded an which are clamped abuttingly, using an outer mould (4) which completely surrounds the ends and a supporting device (3) which is slidable in the interior of the hollow profiles (1, 2), characterized in that the ends, which are to be bonded and are clamped abuttingly, of the hollow profiles (1, 2) are plasticized by means of an outer mould (4) which can be heated and be split, and at the same time a supporting device (3) whose volume can be changed and which is kept under excess pressure is introduced, the said device resting smoothly against the inner wall of the hollow profiles (1, 2).

Description: Verfahren zum nahtlosen Verbinden von therrijoplastischen Kunststoffhohlprofilen und Vorrichtung zur Durchfuhrugg des Verfahrens Es ist bekannt, thermoplastische Kunststoffhohlprofile, insbesondere Rohre, durch Stumpfschweissen zu verbinden. Die beRa-.nten Verfahren arbeiten alle nach dem Prinzip, dass die Stirnfläche des Profils erwärmt und damit plastifiziert wird. Anschliessend werden die so erwärmten und plastifizierten Stirnflächen zusammengestossen und damit versc'-molzen. Diese Verfahren haben alle den Nachteil, dass an der Schweiss.naht Schweisswulste sowohl aussen als auch im Innern des Profils auftreten. Derartige Schweisswulste sind vor allem bei Getränkeleitungen unenfünscht, da an diesen Stellen leicht Ablagerungen stattfinden und die Leitungen sich auch wesentlich schwerer reinigen lassen. Aus der DE-OS 23 16 500 ist bekannt, dass man die Schweiss##nalste abklemmen kann. Eine solche Arbeits;eise kann nicht befriedigen, da zur Erzielung glatter Oberflächen die Schweissstellen nachbearbeitet werden müssen. Auf das Profil innere ist dieses Verfahren überhaupt nicht anwendbar. Aus der DE-OS 26 33 141 ist ein Verfahren bekannt, bei dem man einen Hohlkörper im Innern des Hohlprofils anbringt. Nach dem Erwärmen der Profilstirnflächen werden diese zusarumengest2ucht. Mittels seiderse ts des t-ohl- körpers im Inneren ebenfalls angebrachter Absperrvor richtungen ist es möglich, in diesem Bereich einen Unterdruck zu erzeugen, durch den das Profil über den ganzen Umfang auf dem etwas kleiner dimensionierten Hohlkörper zum Anliegen gebracht werden soll. Nach Beendigung der Verschweissung werden die Profilstücke etwas auseinandergezogen, wodurch die beim Zusammenstauchen eingetretene Verdickung wieder verringert werden soll. Ausserdem wird zur Herstellung des ursprünglichen Profildurchmessers und als Voraussetzung zur Entfernung des Hohlkörpers und der Absperrvorrichtungen durch Überdruck das Profil wieder aufgeweitet. Die vorhandenen Aussenschweisswulste müssen nachträglich abgearbeitet bzw. geglättet werden. Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfach handhabbares Verfahren zum nahtlosen Verbinden (Verschweissen) von thermoplastischen Kunststoffhohlprofilen bereitzustellen, welches auf einfache Weise erlaubt, nahtlose und schweisswulstlose Verbindungen von Hohlprofilen herzustellen, wobei sowohl im Innern als auch aussen keine Schweisswulste auftreten. Die Lösung der Aufgabe gelingt, wenn man die zu verbindenden Endstücke der Hohlprofile auf Stoss einspannt, mittels einer beheiz- und teilbaren, die Profilendstücke vollkommen umschliessenden, Form plastifiziert und gleichzeitig im Innern des Hohlprofils eine verschiebbare, im Volumen veränderbare, unter Überdruck gehaltene, Stützvorrichtung einbringt, die sich glatt an die Innenwand des Hohlprofils anlegt. Insbesondere ist die Arbeitsweise geeignet bei Einkarn#er- profilen, besonders Rohren. Die äussere, das Profil um schliessendo Form besteht vorteilhaft aus mindestens zwei Metallhalbschalen, die beheizbar sind. Insbesondere werden diese Halbschalen so eingerichtet, dass der innere Teil zur Stossnaht beheizbar ist und der äussere Teil an beiden Enden, jeweils in Längsrichtung des Profils be trachtet, mit Kühlkammern ausgerüstet ist. Diese das Profil vollkommen umschliessende Form erlaubt das vollkommene Durchplastifizieren der eingespannten Endstücke. Als zweiter notwendiger Teil befindet sich im Innern des Hohlprofils eine in ihrem Volumen veränderbare Stützvorrichtung, die sich glatt an die Innenfläche des Hohlprofils anlegt, beispielsweise ein aufblasbarer Gummibalg mit nichthaftender Oberfläche. Die Profilenden werden demnach von aussen beheizt und durchplastifiziert, durch die vorhandene Kühlzone bleiben die weiter abliegenden Profilteile starr. Der durch die Wärmeausdehnung auftretende Druck verbindet die Profilenden homogen. Nach dem Erkalten und Entformen liegt eine glatte nahtlose Verbindung vor, sowohl im Innern des Profils als auch auf der 2'#u(3enfläche. Als Vorteile gegenüber dem Stand der Technik sind z. B. zu nennen: a) Es ist eine einfachere, leichte, transportable Ein spannvorrichtung ohne verfahrbare Teile ver'.qendbar b) Nachdem in Vorversuchen die erforderlichen Heiz- und Kühlleistungen bzw. -zeiten ermittelt sind, ist nach dem Einrichten der Schweissstelle ein automatischer Ab lauf ohne weitere Handgriffe gegeben c) Auch bei Querschnittsabweichungen der Fügeteile tritt kein Versatz an den Stossstellen auf. Eine bei Rohren evtl. vorhandene Ovalität wird ohne zusätzliche Mass- nahmen ausgeglichen d) Die Ausgangslänge der Fügeteile bleibt genau erhalten e) Ein Nacharbeiten der Schweissstelle ist nicht erforder lich f) Infolge der aussen und innen nahtlosen, glatten Ver bindung ergeben sich bei Rohrleitungen keine Durch flussbehinderungen und problemlose Reinigungsmöglich keiten g) Das Verfahren ist bei Reparaturarbeiten an bestehen den Leitungen oder beim Verbinden gekrümmter Profile, z. B. Rohrbogen, ebenfalls verwendbar, da die innere Stützvorrichtung auch hier problemlos eingeführt wer den kann h) Festigkeitsmindernde Verunreinigungen in der Schweiss naht werden vermieden, wie sie beim Heizelement schweissen durch verbleibende Rückstände am Heiz element oder beim Warmgasschweissen durch thermisch oxidativen Abbau auftreten können. Anhand der Fig. 1, die schematisch einen Längsschnitt der Vorrichtung in einer Ausführungsform zeigt, wird das Verfahren am Beispiel der Verschweissung von Rohren beschrieben. Die an den Enden senkrecht abgeschnittenen Rohrstücke (1) und (2) werden auf Stoss in einer beliebig gestalteten Einspannvorrichtung fixiert, Sie kann im einfachsten Fall aus bei auf einem gemeinsamen Rahmen montierten, prismenförmigen Auflagen bestehen, auf denen die Rohrstücke mit Spannringen (7) und (7') befestigt werden. Vorteilhaft ist eine leichte Bauweise, die die Handhabung ohne weitere Hilfsmittel auch bei freihängenden Rohrleitungen erlaubt. Zentriervorrichtungen zum Ausrichten der Rohrstücke sind nicht erforderlich. Die innere Stützvorrichtung (3), in der Zeichnung als Gummibalg dargestellt, wird entweder beim Einspannen der Rohrstücke eingebracht oder nachtraglich mit einer geeigneten Vorrichtung an die Verbindungsstelle einge schoben. Der Durchmesser ist so ausgelegt, dass auch bei Krümmungen der Rohrleitung und grossen Längen ein bequemes Einführen möglich ist. Über einen angesetzten kurzen Druckluftschlauch, der über ein Kupplungsventil mit einem flexiblen Rohr beliebiger Länge verbunden werden kann, kann der Durchmesser des Gummibalgs durch Aufgeben eines Druckmediums, z. B. Wasser oder Luft, mindestens bis zur Grösse des Rohrinnendurchrnessers aufgeweitet werden. Das angekuppelte Rohr dient zum Einführen und Herausziehen des Gummibalgs und gleichzeitig als Druckmittelzuführung. Die beliebig ausgeführten Druckerzeuger und mögliche Mess- und Regeleinrichtungen sind in der Zeichnung weggelassen. Bei Aufgabe des Innendruckes ist es u. U. nützlich, wenn der Gummibalg keine Längenausdehnung erfährt. Dies kann ggf. durch eine entsprechende Ausführung mit Gewebeeinlagen oder andere Ilassnahmen, z. B. das Anbringen von stirnseitigen Verstärkungsplat- ten, die über durch das Innere gehende Zuganker verbunden sind, erreicht werden. Die geteilte Aussenform (t) besteht aus zwei dem Rohraussendurchmesser angepassten Halbschalen, die über geeignete Vorrichtungen, z. B. Schnellspannverschlüsse verbunden, kraftschlüssig um die Rohrenden gelegt werden. Durch die Ausführung in Messing o. ä. wird eine gute Wärmeleitfähigkeit erreicht. Die mittlere Kammer (5) enthält vorzugnzeise elektrische Heizelemente. Die äusse- ren Kühlkammern (6) und (6') sind zum Durchleiten eines Kühlmediums, z. B. Wasser oder Luft, eingerichtet. In der Zeichnung sind die elektrischen und Kühlmittelanschlüsse sowie die üblicherweise verwendeten SIess- und Regeleinrichtungen weggelassen. Die Kammern (5) und (6) bzw. (6') können ggf. durch eine nicht eingezeichnete Wärmeisclierschicht getrennt sein. In Vorversuchen wird der erforderliche Innendruck, der während des gesamten Scfr.#eissvorganges aufrechterhalten wird, bestimmt. Ebenso wird die benötigte Heizleistung (variabel in Spannungshöhe und Zeitdauer) und Kühlleistung (Durchflussmenge und -dauer) ermittelt. Nach Zusammenbau der Form werden diese Grössen von Hand aufgegeben oder auch die in einer Programmsteuerung eingestellten Parameter gestartet. Nach Ablauf der vorgegebenen Zeit kann die fertige Verbindungsstelle auf einfache Weise entformt werden.

Claims: Patentansprüche: 1. Verfahren zum nahtlosen Verbinden von thermoplas tischen Kunststoffhohlprofilen durch Plastifizieren der zu verbindenden Endabschnitte, dadurch gekennzeichnet, dass man die zu verbindenden Endstücke der Hohlpro file auf Stoss einspannt, mittels einer beheiz- und teilbaren, die Profilendstücke vollkommen umschliessen den Form plastifiziert und gleichzeitig im Innern des Hohlprofils eine verschiebbare, im Volumen ver änderbare, unter Überdruck gehaltene Stützvorrichtung einbringt, die sich glatt an die Innenwand des Hohl profils anlegt. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beheiz- und teilbare Form an der von der Schweiss stelle abgevandten, in Profillängsrichtung ldegen-- den, Seite mit Kühlkammern ausgerüstet ist. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2.

Inventors: ARTMEYER, SIEGFRIED, DR., ZIMMERMANN, JOHANNES
Applicants: CHEMISCHE WERKE HULS AG
Application year: 1980
Main classification: B29C27
IPC codes: B29C35, B29C65, B29C53