CH641996A5

CH641996A5 - DEVICE FOR MECHANICALLY REMOVING THE OXIDE LAYER FROM THE EXTERNAL SURFACE OF POLYOLEFINIC PIPING END.

Info

Publication number: CH641996A5
Application number: CH822979A
Authority: CH
Inventors: Georg Anliker; Ernst Rueede; Ernst Sager
Original assignee: Von Roll Ag
Priority date: 1979-09-11
Filing date: 1979-09-11
Publication date: 1984-03-30
Also published as: AT383305B; FR2464813A1; BE885185A; ATA435980A; FR2464813B1; GB2057949A; DE3032232A1; GB2057949B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mechanischen Entfernung der Oxydschicht von der Aussenfläche eines polyolefinischen Rohrleitungsendes, um dessen Verschweissbarkeit mit einer Verbindungsmuffe sicherzustellen. The invention relates to a device for the mechanical removal of the oxide layer from the outer surface of a polyolefinic pipe end in order to ensure that it can be welded to a connecting sleeve.

Polyolefinische Werkstoffe, wie Polyäthylen und Polypropylen, neigen zu Sauerstoffanlagerungen und teilweise zu molekularer Vernetzung an der Oberfläche. Ausgeprägt macht sich diese Neigung bei erhöhter Temperatur und insbesondere unter der Wirkung der im Sonnenlicht enthaltenen Ultraviolett-Strahlen bemerkbar. Die Zugabe von Stabilisatoren zum Grundmaterial vermag diese Werkstoff Veränderung wohl zu bremsen aber nicht vollständig zu verhindern. Immerhin kann erreicht werden, dass sich selbst bei langfristiger Freiluftlagerung die molekularen Veränderungen auf eine Oberflächenschicht von kaum mehr als 1/10 mm Dicke beschränken. Polyolefinic materials, such as polyethylene and polypropylene, tend to accumulate oxygen and sometimes to molecular cross-linking on the surface. This tendency is noticeable at elevated temperatures and especially under the effect of the ultraviolet rays contained in sunlight. The addition of stabilizers to the base material is able to brake this change but not to prevent it completely. At least it can be achieved that even with long-term outdoor storage, the molecular changes are limited to a surface layer of hardly more than 1/10 mm thick.

Das hängt damit zusammen, dass mit zunehmender Materialtiefe die Präsenz von Sauerstoff und die Wirkung der UV-Strahlung markant abnehmen. Die landläufig als Oxydschicht bezeichnete Zone molekularer Werkstoffveränderung wirkt schweissbehindernd und muss deshalb im Falle von Schweissungen vorgängig entfernt werden. Da sich hierfür chemische Mittel nicht eignen, muss die Oxydschicht mechanisch, d.h. spanabhebend, beseitigt werden. Im Falle von polyolefinischen Rohrleitungen, wo sich dieses Problem ganz besonders im Zusammenhang mit elektrisch schweissbaren Muffen, wie beispielsweise in den Schweizer Patenten Nr. 349 404 und 396 536 beschrieben worden ist, stellt, war es bis anhin üblich, die in den Schweissbereich fallende Mantelfläche entweder mit einer Ziehklinge rund herum gleich-mässig in Richtung der Leitungsachse oder mit Hilfe eines groben Schmirgeltuches in Umfangsrichtung spanabhebend zu bearbeiten. Beide Methoden sind sehr arbeitsintensiv und werden deshalb in der Praxis oft nur unzulänglich ausgeführt. Ausserdem ist es speziell beim Schmirgeln schwierig, das richtige Ausmass des Materialabtrages zu beurteilen. Angesichts der schwerwiegenden Konsequenzen einer unsach-gemässen Oberflächenbehandlung drängt sich der Einsatz spezieller Bearbeitungsvorrichtungen auf. Schwierigkeiten ergeben sich aber dadurch, dass bei polyolefinischen Rohrleitungsteilen mit verhältnismässig grossen Durchmessertoleranzen und mit erheblichen Abweichungen von der idealen Zylinderform zu rechnen ist, so dass die Einhaltung einer Abtragtiefe von wenigen Zehntelmillimetern eine anspruchsvolle Präzision darstellt. This is due to the fact that the presence of oxygen and the effect of UV radiation decrease markedly with increasing material depth. The zone of molecular material change commonly referred to as the oxide layer has a sweat-preventing effect and must therefore be removed beforehand in the event of welds. Since chemical agents are not suitable for this, the oxide layer must be mechanically, i.e. cutting, to be eliminated. In the case of polyolefinic pipelines, where this problem arises particularly in connection with electrically weldable sleeves, as described, for example, in Swiss Patents Nos. 349 404 and 396 536, it was previously customary to use the outer surface falling into the welding area either with a scraper all around evenly in the direction of the line axis or with the help of a coarse emery cloth in the circumferential direction. Both methods are very labor-intensive and are therefore often carried out inadequately in practice. In addition, especially when sanding, it is difficult to assess the correct extent of material removal. Given the serious consequences of improper surface treatment, the use of special processing devices is imperative. Difficulties arise, however, from the fact that relatively large diameter tolerances and considerable deviations from the ideal cylinder shape are to be expected for polyolefin pipeline parts, so that maintaining a removal depth of a few tenths of a millimeter is a demanding precision.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass die gewünschte Zerspanungstiefe unabhängig von Formabweichungen mit geringen Toleranzen eingehalten werden kann. The invention has for its object to design a device of the type described above so that the desired cutting depth can be maintained with small tolerances regardless of shape deviations.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass mindestens ein im vorgesehenen Schweissbereich federnd an die Aussenfläche des Rohrleitungsendes angedrücktes und in seiner Eindringtiefe begrenztes hobelartiges, um die Aussenfläche herumzuführen bestimmtes Zerspanungswerkzeug vorgesehen ist. This object is achieved according to the invention in that at least one cutting tool is provided which is resiliently pressed in the intended welding area on the outer surface of the pipeline end and limited in depth of penetration and is guided around the outer surface.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in Ausführungsbeispielen dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 und 2 Vorrichtungen zur mechanischen Entfernung der Oxydschicht von der Mantelfläche polyolefinischer Rohrleitungsenden in Seiten- resp. Stirnansicht, The invention is shown in the drawing in exemplary embodiments and described below. 1 and 2 devices for mechanical removal of the oxide layer from the outer surface of polyolefinic pipe ends in side and. Front view,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Wand eines bearbeiteten Rohrleitungsendes in vergrösserter Darstellung, 3 shows a longitudinal section through the wall of a machined pipe end in an enlarged view,

Fig. 4 eine gelenkige Halterung des Zerspanungswerkzeuges, 4 an articulated holder of the cutting tool,

Fig. 5a und 5b das Zusammenwirken einer gekehlten Schnittfläche mit einer ebenen Freifläche und die sägeförmige Schnittkante an der Durchdringung dieser beiden Flächen, wobei 5a and 5b, the interaction of a grooved cutting surface with a flat free surface and the saw-shaped cutting edge on the penetration of these two surfaces, wherein

Fig. 5 a einen zur Rohrleitungsachse rechtwinkligen Schnitt durch die Rohrwand und das Werkzeug und Fig. 5 a a perpendicular to the pipe axis section through the pipe wall and the tool and

Fig. 5b das Werkzeug nach Fig. 5a in tangentialer Sicht entgegen dessen Bewegungsrichtung zeigt. Fig. 5b shows the tool of Fig. 5a in a tangential view against its direction of movement.

In Fig. 1 bedeutet 1 ein zu bearbeitendes Rohrleitungsende, das entweder ein Rohr oder das Spitzende eines Rohr-leitungs-Formstückes (Knie-, T-Stück usw.) sein kann. 1' deutet eine Bearbeitungszone auf der Aussenfläche 1" des Rohrleitungsendes 1 an, die den Bereich der nachmaligen (elektrischen) Muffenschweissung abzudecken hat. Die Bearbeitung erfolgt durch eine Vorrichtung, mit der zwei Zerspanungswerkzeuge 2', 2" ohne axialen Vorschub um das Rohr5 In Fig. 1, 1 means a pipe end to be machined, which can be either a pipe or the tip end of a pipe fitting (knee, T-piece, etc.). 1 'indicates a processing zone on the outer surface 1 "of the pipe end 1, which has to cover the area of the subsequent (electrical) socket welding. The processing is carried out by a device with which two cutting tools 2', 2" without axial feed around the pipe 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

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leitungsende 1 geführt werden und deshalb als Hobel wirken. Es sind aber auch Vorrichtungen mit axialem Werkzeugvorschub denkbar. Sie erfordern jedoch eine aufwendigere Konstruktion und ein Zurückdrehen in Ausgangsposition vor jeder neuen Bearbeitungsoperation. Die Umfangsbewegung beruht auf der Rotation von Armen 3', 3", während das federnde Anpressen der Werkzeuge 2', 2" an die zu bearbeitende Oberfläche 1' durch Federn 4', 4" gewährleistet ist. Die den beiden Armen 3' und 3" gemeinsame Rotationsachse ist über ein Lager 5, eine starre Verbindung 6 und eine Rohrklammer 7 koaxial zur Rohrleitungsachse ausgerichtet. Die Rohrklammer 7 umspannt das zu bearbeitende Rohrleitungsende 1 von der Stirnseite her gesehen jenseits der Bearbeitungszone 1'. Die Spannwirkung verhindert einerseits das Mitdrehen der Vorrichtung und korrigiert andererseits mindestens teilweise allfällige Unrundheiten des Rohrleitungsendes. Der Antrieb der Arme 3', 3" wird mit Hilfe einer Kurbel 8 bewerkstelligt. Eine Scheibe 9 dient als stirnseitiger Anschlag zur axialen Positionierung der Zerspanungswerkzeuge 2', 2" und der Rohrklammer 7 bezüglich des Rohrleitungsendes 1. line end 1 are performed and therefore act as a plane. However, devices with axial tool feed are also conceivable. However, they require a more complex construction and a turning back to the starting position before each new machining operation. The circumferential movement is based on the rotation of arms 3 ', 3 ", while the resilient pressing of the tools 2', 2" onto the surface 1 'to be machined is ensured by springs 4', 4 ". The two arms 3 'and 3 "Common axis of rotation is aligned via a bearing 5, a rigid connection 6 and a pipe clamp 7 coaxial to the pipe axis. The pipe clamp 7 spans the pipeline end 1 to be machined, seen from the front side, beyond the machining zone 1 '. On the one hand, the tensioning effect prevents the device from rotating, and on the other hand at least partially corrects any out-of-roundness of the pipe end. The arms 3 ', 3 "are driven with the aid of a crank 8. A disk 9 serves as an end stop for the axial positioning of the cutting tools 2', 2" and the pipe clamp 7 with respect to the pipe end 1.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, die dadurch charakterisiert ist, dass ein Ringkörper 10 um das zu bearbeitende Rohrleitungsende 1 gedreht wird, wobei letzteres als Rotationskern dient. Die Zeichnung stellt einen Schnitt rechtwinklig zur Rohrleitungsachse dar und zeigt die Bearbeitungsvorrichtung in Blickrichtung gegen das Ende des Rohrleitungsteil 1 hin. Die Bewegungsrichtung des Ringkörpers 10 ist durch einen Pfeil angedeutet. Der Ringkörper 10 ist topfartig ausgebildet und durch eine kreisringförmige Scheibe 10' abgeschlossen, deren Durchlass etwas grösser ist als das zu bearbeitende Rohrleitungsende 1. Der Boden des topf-förmigen Ringkörpers 10 dient als stirnseitiger Anschlag zwecks axialer Positionierung eines Zerspanungswerkzeuges 2. Zwischen Topfboden und kreisringförmiger Scheibe 10' sind das Werkzeug 2, ein Backenpaar 11', 11" und eine die beiden Backen 11', 11" verbindende Feder 12 untergebracht. Die Backen 11', 11" sind um Achsen 13', 13", die im Topfboden des Ringkörpers 10 und in der kreisringförmigen Scheibe 10' fixiert sind, drehbar. Die Feder 12 übt auf die Backen 11', 11" ein gegen die Rohrleitung 1 gerichtetes Drehmoment aus. Dadurch kommen die Backen an der Rohrleitung 1 zum Anliegen und drängen den Ringkörper FIG. 2 shows an embodiment which is characterized in that an annular body 10 is rotated around the pipeline end 1 to be machined, the latter serving as a rotating core. The drawing shows a section perpendicular to the pipe axis and shows the processing device in the direction of view towards the end of the pipe part 1. The direction of movement of the ring body 10 is indicated by an arrow. The ring body 10 is pot-shaped and closed by an annular disc 10 ', the passage of which is somewhat larger than the pipe end 1 to be machined. The bottom of the pot-shaped ring body 10 serves as an end stop for the axial positioning of a cutting tool 2. Between the pot bottom and the annular one Disk 10 'accommodates the tool 2, a pair of jaws 11', 11 "and a spring 12 connecting the two jaws 11 ', 11". The jaws 11 ', 11 "can be rotated about axes 13', 13" which are fixed in the bottom of the ring body 10 and in the circular disk 10 '. The spring 12 exerts a torque directed against the pipeline 1 on the jaws 11 ', 11 ". As a result, the jaws come to rest against the pipeline 1 and urge the ring body

104 im Bereich des Werkzeuges 2 gegen die zu bearbeitende Oberfläche, was einem federnden Anpressen des Werkzeuges 2 gleichkommt. 104 in the area of the tool 2 against the surface to be machined, which is equivalent to resilient pressing of the tool 2.

Fig. 3 zeigt in Vergrösserung einen Längsschnitt durch 5 die Wand eines im Bereich 1' mit Hilfe eines sägeförmig profilierten Zerspanungswerkzeuges bearbeiteten Rohrleitungsendes 1. Im Gegensatz zu Zerspanungswerkzeugen mit glatter Schnittkante, die ebenfalls zu brauchbaren Resultaten führen können, erübrigen sich im vorliegenden Fall einer io profilierten Schnittkante 2'" spezielle konstruktive Massnahmen zur Begrenzung der Eindringtiefe, und ausserdem begünstigt die Profilierung eine gleichmässige Spanbildung. Die Eindringtiefe kann etwa 2/10 bis 3/10 mm betragen. Der Umstand, dass theoretisch auf jedem Kamm eine geringe 15 Partie oxydierten Materials verbleibt, ist nicht gravierend, weil der restliche Teil der freigelegten Oberfläche mindestens so gross ist wie jene Fläche, die ein gleichbreiter Hobel mit glatter Schnittkante zu erzeugen vermöchte. Ausserdem begrenzt die Profilierung das Spaltvolumen auf ein schweiss-20 technisch erträgliches Mass. Die Gefahr einer Kerb Wirkung ist unbedeutend, weil die Aneinanderreihung von Rillen kerb-spannungsentlastend wirkt. 3 shows an enlargement of a longitudinal section through 5 the wall of a pipe end 1 machined in the area 1 'with the aid of a saw-shaped cutting tool. In contrast to cutting tools with a smooth cutting edge, which can also lead to useful results, in the present case there is no need for an OK profiled cutting edge 2 '"special constructive measures to limit the penetration depth, and in addition the profiling favors an even chip formation. The penetration depth can be about 2/10 to 3/10 mm. The fact that theoretically a small 15 lot of oxidized material on each comb remains, is not serious, because the remaining part of the exposed surface is at least as large as the area that a planer of the same width with a smooth cutting edge could produce. Furthermore, the profiling limits the gap volume to a sweat-20 technically tolerable level Notch effect is insignificant because the concatenation of grooves relieves notch stress.

Fig. 4 zeigt eine gelenkige Halterung des Zerspanungswerkzeuges 2, um dessen Anpassung an schräg zur Rohrleitungsachse verlaufende Mantellinien des Rohrleitungsendes 1 zu ermöglichen. Dabei dient eine Achse 14 als Drehpunkt. FIG. 4 shows an articulated holder of the cutting tool 2 in order to enable it to be adapted to shell lines of the pipe end 1 which run obliquely to the pipe axis. An axis 14 serves as a fulcrum.

Fig. 5a und 5b stellen einen Hobel mit gekehlter Spanfläche 2X und ebener Freifläche 2XX (Fig. 5a) dar. Aus der 30 gegenseitigen Durchdringung der beiden Werkzeugflächen resultiert eine Schnittkante 2'" mit einer Reihe pflugartig hervorspringender Zerspanungskeile. Die Rillentiefe im bearbeiteten Bereich 1' ist bestimmt durch die Kehlungs-tiefe, den Spanwinkel a und den Freiwinkel ß. Dank der 35 speziellen Gestaltung der Schnittkante 2'" ist auch dann keine nennenswerte Vertiefung der Rillen zu erwarten, wenn das Zerspanungswerkzeug 2 mehrfach um das Rohrleitungsende 1 herumgeführt wird. Seine in Schnittrichtung vornüber geneigte Stellung der Spanfläche 2X bedeutet, dass der Span-40 winkel a negativ ist. Diese Anordnung hat sich als wirksame Massnahme gegen Vibration des Zerspanungswerkzeuges 2 erwiesen, wobei bereits ein Spanwinkel a von wenigen Graden zufriedenstellende Resultate zeitigt. 5a and 5b represent a planer with a fluted face 2X and a flat free surface 2XX (FIG. 5a). The mutual penetration of the two tool surfaces results in a cutting edge 2 ″ with a series of cutting wedges protruding like a plow. The groove depth in the machined area 1 'is determined by the fillet depth, the rake angle a and the clearance angle ß. Thanks to the special design of the cutting edge 2' ', no appreciable deepening of the grooves is to be expected even if the cutting tool 2 is repeatedly passed around the pipe end 1. Its inclined position of the rake face 2X in the cutting direction means that the rake angle 40 is negative. This arrangement has proven to be an effective measure against vibration of the cutting tool 2, with a rake angle a of a few degrees already giving satisfactory results.

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2 Blätter Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

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1. Device for mechanical removal of the oxide layer from the outer surface of a polyolefinic pipe end in order to ensure its weldability with a connecting sleeve, characterized in that at least one in the intended welding area (1 ') resiliently pressed onto the outer surface (1 ") of the pipe end (1) and a planer-like cutting tool (2), which is limited in its penetration depth and is intended to guide the outer surface (1 "), is provided.

2. Device according to claim 1, characterized in that the cutting tool (2) stands at a negative rake angle (a) on the outer surface to be machined (1 ") of the pipe end (1).

2nd

PATENT CLAIMS

3. Device according to claim 1, characterized in that the planer-like cutting tool (2, 2 ', 2 ")

has a saw-shaped profiled cutting edge (2 "') which produces a family of preferably mutually contacting grooves on the outer surface (1") to be machined.

4. The device according to claim 3, characterized in that the cutting tool (2) has a rake face (2X) with grooves, through which, in conjunction with the free surface (2XX) of the machining tool (2), both a saw-shaped profile of the cutting edge (2 "' ) and the limitation of the penetration depth result.

5. The device according to claim 1, characterized by an articulated mounting (14) of the cutting tool (2) for the purpose of adapting the same to jacket lines of the pipe end (1) which run obliquely to the pipe axis.

6. The device according to claim 1, characterized in that the cutting tool (2) is attached to a rotatable ring body (10), the pipe end to be machined (1) serving as a rotary core and a resilient pressing of the cutting tool (2) to the outer surface ( 1 ") is preferably carried out by spring forces supported on the ring body (10), which force the ring body (10) in the area of the tool (2) against the rotating core.

7. The device according to claim 6, characterized in that in the ring body (10) with respect to the tool (2) approximately symmetrically arranged, articulated and on the outer surface (1 ") of the pipe end (1) resiliently supported jaws (11 ', 11 ") for resiliently pressing the cutting tool (2).

8. The device according to claim 1, characterized in that the cutting tool (2 ', 2 ") is attached to an arm (3', 3 ') which rotates about an axis which is rigidly positioned relative to a pipe clamp (7), with which the pipeline end (1) to be machined, viewed from the end face, is encompassing beyond the machining zone (1), preferably at a distance determined by an end stop (9).