CH683026A5 - Schweissmuffe für Kunststoffrohre. - Google Patents

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CH683026A5
CH683026A5 CH1807/91A CH180791A CH683026A5 CH 683026 A5 CH683026 A5 CH 683026A5 CH 1807/91 A CH1807/91 A CH 1807/91A CH 180791 A CH180791 A CH 180791A CH 683026 A5 CH683026 A5 CH 683026A5
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CH
Switzerland
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sleeve
welding
welding sleeve
polyethylene
cross
Prior art date
Application number
CH1807/91A
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English (en)
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Kurt Buerli
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Gunzenhauser Ag J & R
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Publication date
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Description

1
CH 683 026 A5
2
Beschreibung
Es ist bekannt, dass Kunststoffrohre aufgrund ihrer vorteilhaften Betriebseigenschaften, wie Korrosions- und Chemikalienbeständigkeit, leichte Verleg-barkeit, Flexibilität, Lebensdauer, Verschleissfestig-keit, Kalt- und Warmbiegbarkeit, in den letzten Jahren mit grossem Erfolg für Trinkwasser-Hausin-stallationen, Heizwassersysteme und anderes eingesetzt wurden. Zum Verbinden von Rohrabschnitten wurde bisher mit Erfolg das Thermo-Schweiss-verfahren verwendet, das im wesentlichen in zwei Varianten vorliegt.
Einerseits verwendet man hierzu die sogenannte Elektroschweissmuffe, eine aus unvernetztem Polyethylen bestehende, hohlzylindrische Muffe mit im Verbindungsbereich eingebetteter elektrischer Heizspule. Diese Heizspule bringt im erregten Zustand den sie umgebenden Werkstoff zum Schmelzen, der sich ausdehnt und beim Kontakt mit den in die Muffe hineinragenden Rohrenden dieselben ebenfalls oberflächlich zum Schmelzen bringt. Nach dem Erstarren des geschmolzenen Materials sind die beiden Rohre durch die Muffe fest miteinander verbunden.
Gemäss einer weiteren Variante, dem Heizele-ment-Muffenschweissen, wird die Innenfläche des einen und die Aussenfläche des anderen Rohrendes durch kurzzeitigen Kontakt mit einem entsprechend geformten elektrischen Heizelement bis zur Schmelztemperatur aufgeheizt, worauf die Rohrenden nur noch gegen einen vorgeformten Anschlag ineinandergeschoben werden müssen.
Es ist dem Fachmann ferner bekannt, dass Rohre aus vernetztem Polyethylen bisher als grundsätzlich nicht miteinander verschweissbar angesehen wurden, so dass sich die bekannten Schweissver-fahren auf Rohre aus Polybuten, Polypropylen und unvernetztem Polyethylen (PE) beschränkten. Die Nachteile dieser bisher als schweissbar erachteten Kunststoffe sind ebenfalls bekannt: Während das Polybuten aufgrund der Schwundmasse und schwer einhaltbarer Formtoleranzen eine schwierige Verarbeitung bzw. komplizierte Herstellung mit Neigung zur Rissbildung aufweist, benötigt das Polypropylen wegen seiner geringen Festigkeit ausserordentlich dicke Rohrwandungen und das unvernetzte Polyethylen ist nur für Kaltwasser geeignet, Polyvinylchlorid-Rohrverbindungen werden bekanntlich geklebt und werden im Hinblick auf deren Umwelt-Unfreundlichkeit (z.B. die Bildung von Salzsäure beim Verbrennen) nur ungern eingesetzt.
Demgegenüber stehen die allgemein anerkannten vorteilhaften Eigenschaften des vernetzten Polyethylens, insbesondere dessen hohe Zeitstandfestigkeit, sowie Alterungs- und Temperaturbeständigkeit, dessen Einsatz bisher am Vorurteil der Nicht-Schweissbarkeit scheiterte.
Es ist ferner eine der Fachwelt bekannte Tatsache, dass nur gleichartige Kunststoffe miteinander verschweisst werden können. Da das sogenannt vernetzte Polyethylen normalerweise immer noch ca. 30% unvernetzte Werkstoffanteile aufweist, wurde bereits versucht, Rohre aus einem derartigen Kunststoff mittels einer Schweissmuffe aus unvernetztem Kunststoff zu verbinden. Dies führt zwar aufgrund des unvernetzten Werkstoffanteils der Rohre zu einer Schweissverbindung, die aber wegen der geringen Dauerfestigkeit des zwangsläufig unvernetzten Muffenwerkstoffs keinen grossen Zug-und Temperaturbelastungen ausgesetzt werden darf. Das Rohrsystem würde somit im Verbindungsbereich eine unverantwortbare Schwachstelle aufweisen, deren mechanische Beanspruchbarkeit und Heisswasserbeständigkeit weit hinter denjenigen der aus vernetztem Polyethylen erstellten Rohre zurückbliebe.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schweissmuffe zur Erstellung einer Schweissverbindung an Rohren aus vernetztem Polyethylen vorzuschlagen, wie sie im Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 beschrieben ist. Dabei soll die neue Schweissmuffe trotz Verwendung des unvernetzten Polyethylens, das sich gegenüber der vernetzten Variante durch geringere mechanische Beanspruchbarkeit auszeichnet, eine einwandfreie Abdichtung mit hoher Druck- und Zugbeanspruch-barkeit aufweisen, so dass die für vernetzte Po-lyethylenrohre bekannte hohe Zeitstandfestigkeit und Temperaturbeständigkeit nun auch für den Verbindungsbereich Geltung haben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 1 definierte Merkmalskombination.
Nachstehend wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel nebst mehrerer Varianten beschrieben. Die Fig. 1 bis 5 der beiliegenden Zeichnung sind Schnittdarstellungen verschiedener Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes.
Fig. 1 zeigt zwei Rohre 1 und 2 aus vernetztem Polyethylen, das hinfort der Einfachheit halber als VPE bezeichnet wird, während das unvernetzte Polyethylen als PE bezeichnet werden soll. Eine in ihrer Gesamtheit mit 3 bezeichnete Schweissmuffe ist zweiteilig aufgebaut: Eine Innenhülse 4 aus PE ist zwischen der Umfangsfläche der beiden Rohrenden und einer aus VPE bestehenden Aussenhülse 5 angeordnet. Die mit Heizdrähten 6 versehene Innenhülse 4 ist in ihrem Mittelbereich geteilt und die Endabschnitte beider Hülsenteile sind so abgewinkelt, dass sie einerseits die Randpartien der Aussenhülse 5, andererseits einen von der Aussenhülse 5 nach innen ragenden, zentralen Ringwulst 7 übergreifen.
Die flüssigkeitsdichte Verbindung der beiden Rohre 1 untò 2 lässt sich erzielen, indem die Schweissmuffe über die Rohrenden geschoben und beheizt wird. Das schmelzende Material der Innenhülse 4 dehnt sich dabei aus und verbindet sich mit den durch Kontakt ebenfalls aufgeheizten Nachbarteilen der Aussenhülse 5 und der Rohrenden.
Die axiale Gesamtlänge der Schweissmuffe kann den zu erwartenden Längsbeanspruchungen des Rohrsystems angepasst werden.
Gemäss Fig. 2 ist über die VPE-Rohre 1 und 2 eine ebenfalls zweiteilige Schweissmuffe 7 geschoben. Diese besteht aus einer Innenhülse 8 aus Polyethylen mit eingebettetem Heizdraht 8a und einer dieselbe allseitig umgebenden Ummantelung 9 aus
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15
20
25
30
35
40
45
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55
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65
2
3
CH 683 026 A5
4
einem mechanisch beanspruchbaren Kunststoff (z.B. POM) oder Metall (z.B. Chromstahl). Je nach Material kann die Innenhülse 8 umspritzt oder das Polyethylen, das die Innenhülse 8 bildet, in die Aussenhülse 9 eingespritzt werden. Die an der Aussenfläche der Innenhülse 8 eingeformten Um-fangsrippen 10 bzw. Ringnuten 11 ermöglichen die Übertragung auch beträchtlicher Druck- und Zugkräfte in Längsrichtung.
Die in Fig. 3 gezeigte Variante zeigt eine beide VPE Rohre 1 und 2 übergreifende einteilige Schweissmuffe 12 aus Polyethelyen, in welche ein Armierungsnetz 13 aus Stahldraht eingebettet ist. Anstelle des letzteren liesse sich beispielsweise auch ein perforiertes Stahlrohr einbetten. Der Heizdraht ist hier weggelassen, da das System auch für Muffenschweissung geeignet ist, bei welcher die Muffeninnen- und Rohraussenflächen mittels eines Heizwerkzeugs aufgeheizt werden.
Auch die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform zeigt eine einteilige Schweissmuffe aus Polyethylen. Die Vernetzung dieses Materials nimmt hier jedoch vom Aussenbereich A nach innen ab, so dass der mit den VPE-Rohren 1 und 2 zu verschweissende Innenbereich I der Schweissmuffe 14 keine Vernetzung mehr aufweist. Auch auf diese Weise wird das angestrebte Ziel erreicht, eine gut verschweiss-bare und dennoch mechanisch und thermisch beanspruchbare Schweissmuffe zu erhalten, wobei hier der vernetzte Aussenbereich A der Schweissmuffe als Armierung dient und die auftretenden Zug- und Druckkräfte durch diesen Aussenbereich übertragen werden.
Die Variante nach Fig. 5 zeigt eine Schweissmuffe 15 aus VPE mit zwei eingeformten Hohlräumen 16 und 17, die im Querschnitt T-förmig ausgebildet sind und demgemäss je einen ringförmigen Ver-schweissungsabschnitt V und einen radialen Kanal K aufweisen. Nachdem die Schweissmuffe auf die VPE-Rohre 1 und 2 aufgesteckt wurde, wird in die Hohlräume 16 und 17 über die Kanäle K unter Druck Polyethylen eingespritzt. Das flüssige Material soll die die Hohlräume 16 und 17 umgrenzende Muffenfläche sowie die Rohre anschmelzen und verschweissen.

Claims (12)

Patentansprüche
1. Schweissmuffe zur unlösbaren Verbindung zweier aus vernetztem Polyethylen bestehender Rohre, wobei dieselbe einen Innendurchmesser aufweist, welcher gleich oder grösser als der Aussen-durchmesser der zu verbindenden Rohrenden ist und im Hinblick auf die beabsichtigte Verschweis-sung mindestens an ihrer zu verschweissenden Innenseite, und zwar mindestens auf einem Teilbereich ihrer Gesamtlänge, eine Schicht aus unvernetztem Polyethylen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe mit einer Armierung versehen ist, welche die im Muffenbereich auftretenden mechanischen Beanspruchungen übernimmt.
2. Schweissmuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe aus zwei konzentrischen Hülsen (4, 5) besteht, deren innere (4) aus unvernetztem Polyethylen erstellt ist (Fig. 1 und 2).
3. Schweissmuffe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere (5) der beiden konzentrischen Hülsen (4, 5) aus vernetztem Polyethylen besteht (Fig. 1).
4. Schweissmuffe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die innere (4) der beiden konzentrischen Hülsen geteilt ist und deren beide Teile mit ihren abgewinkelten Endabschnitten sowohl die Randpartien als auch einen nach innen ragenden zentralen Ringwulst (7) der äusseren Hülse (5) umgreifen (Fig. 1).
5. Schweissmuffe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Hülse (9) aus einem mechanisch höher beanspruchbaren Kunststoff als die innere Hülse (8) oder einem entsprechenden Metall, z.B. Chromstahl, besteht und die innere Hülse (8) in Form einer Ummantelung übergreift (Fig. 2).
6. Schweissmuffe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Verbindungsbereich zwischen der inneren (8) und der äusseren Hülse (9) peripherische Rippen bzw. Nuten (10, 11) zur besseren Übertragung auftretender Längskräfte eingeformt sind (Fig. 2).
7. Schweissmuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe (12) einteilig aus unvernetztem Polyethylen hergestellt und mit einem in dieselbe eingebetteten Armierungsnetz (13) oder einem perforierten Metallrohr versehen ist (Fig. 3).
8. Schweissmuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe (14) einteilig aus Polyethylen hergestellt ist, dessen Vernetzung von der Aussenseite (A) der Schweissmuffe nach innen abnimmt, so dass der den zu verbindenden Rohrenden zugewandte Muffenwerkstoff (I) keine Vernetzung mehr aufweist (Fig. 4).
9. Schweissmuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe in ihrem aus vernetztem Polyethylen bestehenden Grundkörper Hohlräume (16, 17) aufweist, die sich auf der Innenseite der Schweissmuffe (15) erweitern und mit nach aussen geführten Kanälen (K) zum Einspritzen flüssigen, unvernetzten Polyethylens versehen sind (Fig. 5).
10. Schweissmuffe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem aus unvernetztem Polyethylen bestehenden Teil derselben eine elektrische Heizspule eingebettet ist.
11. Schweissmuffe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Armierungsnetz bzw. Metallrohr als elektrisches Heizelement dient.
12. Venwendung der Schweissmuffe nach Anspruch 7 zum Verschweissen von Rohren aus vernetztem Polyethylen, dadurch gekennzeichnet, dass für die Aufheizung des Armierungsnetzes oder des perforierten Metallrohrs ein auf die Schweissmuffe aufschiebbares Heizgerät verwendet wird.
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