DE8908194U1

DE8908194U1 - Vorrichtung zum Schweißen von thermoplastischem Kunststoffmaterial

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Publication number: DE8908194U1
Application number: DE8908194U
Authority: DE
Original assignee: Heinrich Koch Plastmaschinen GmbH and Co KG
Current assignee: Heinrich Koch Plastmaschinen GmbH and Co KG
Priority date: 1989-07-05
Filing date: 1989-07-05
Publication date: 1989-08-31
Anticipated expiration: 2009-07-05

Description

Heinrich Koch 05. Juli 1989 jk

Plastmaschinen GmbH & Co. KG; ;;.■ · j .·' . .''H^gt (0749A) Braschosser Str. la '.."..' '..' · '··' «89.525 DE 0 5200 Siegburg

Vorrichtung zum Schweißen von thermoplastischem
Kunststoffmaterial

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schweißen von thermoplastischem Künststoffmaterial, alt einem den Kunststoff plasirifizierenden schnellaufenden Kleinextruder UTid einem Heißluftgebläse, dessen Luftstrom auf den Schweißnahtbereich, der asi/tö Inender zu verbindenden Bauteile, welcher das plastifizierte Schweißmaterial aufnimmt, gerichtet ist und der zur Beheizung des Plastifizierabschnittes des Extruders, das die Schnecke aufnehmende Gehäuse umströmend geführt ist.

Zum Schweißen von thermoplastischen Kunststoffmatorialien werden schneilaufende Kleinextruder eingesetzt, die beispielsweise über eine Bohrmaschine angetrieben werden. Dem Kleinextruder wird strangförmiges Schweißmaterial, beispielsweise in Form eines Runddrahtes zugeführt, das von diesem plastifiziert wird. Das Schweißmaterial tritt am Ende aus einer Düse aus und kann in den Schweißnahtbereich der miteinander zu verbindenen Bauteile abgelegt werden. Zur Vorbereitung der Schweißnaht ist ein Heißluftgebläse vorgesehen, dessen Heißluft auf die die Naht bildenden Begrenzungsflächen der Bauteile geleitet wird, nachdem sie zuvor über den Gehäusebereich des Kleinextruders, der die Schnecke aufnimmt, geführt ist.

Der Heißluftstrom wird so geführt, daß er zunächst im Bereich der Düse, aus der das Schweißmaterial austritt, in einen doppelwandigen Mantel eingeleitet wird, zunächst entlang des Gehäuses des Extruders rückwärts von der Düse weg und dann wieder zum Düsenbereich geführt ist, um konzentrisch zur Düse auszutreten. Aus einer solchen Führung des Heißluftstromes, der von einem Heißluftgebläse erzeugt vlrd, folgt, daß die Temperatur, die zur Schweißnahtvorbereitung, d.h. zum Anschmelzen der Nahtbereiche der miteinander zu verbindenden Bauteile dient, in etwa der Temperatur entspricht, die Im Plastifizierbereich des Kleinextruders eintritt. Es besteht vielmehr sogar die Möglichkeit, daß aufgrund der inneren Reibung bei der Plastifizierung und der zusätzlichen Heizung eine höhere Temperatur in diesem Plastifizierabschnitt auftritt, als die Temperatur, die vom Heißluftgebläse erzeugt wird.

Die Nutzung eines solchen Heißluftgebläses sowohl zur Schweißnahtvorbereitung, als auch zur Beheizung des Extruders, soll dazu dienen, eine möglichst leichte Schweißvorrichtung zu schaffen. Die Schweißvorrichtung ist nämlich eine Vorrichtung, die von Hand zu bedienen ist, also von der Bedienungsperson mobil benutzt wird, um Schweißungen, beispielsweise bei miteinander zu verbindenden Bauteilen eines Behälters oder dgl., vornehmen zu können. Die beschriebene bekannte Lösung stellt jedoch nur einen Kompromiß dar, da sich die Temperatur des Heißluftgebläses, nach der Temperatur richten muß, die für die Schweißnahtvorbereitung erforderlich ist. Diese ist in der Regel höher, als die Temperatur, die zu einer optimalen Beheizung des Plastifizierbereiches des Extruders erforderlich ist,

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schweißvorrichtung zu schaffen, bei der die für die Plastifizierung jeweils erforderliche Beheizungstemperatur und die für die Schweißnahtvorbereitung erforderliche Temperatur weitestgehend den Materialerfordernissen angepaßt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der dem Schneckengehäuse zuführbare Heißluftstrom ein Teilluftstrom ist.

Durch diese Luftstromführung ist es möglich, ein Heißluftgebläse beizubehalten, daß sowohl für die Beheizung des Plastifizierabschnittes des Extruders, als auch für die Schweißnahtvorbereitung genutzt werden kann. Darüberhinaus kann das Heißluftgebläse temperaturmäßig auf die Erfordernisse, die zur Schweißnahtvorbereitung erforderlich sind, also zum Anschmelzen der Wandbereiche der Fuge, in welche das Schweißmaterial abzulegen ist, einreguliert sein. Durch Abzweigung einer regelbaren Teilluftmenge kann aber auch die erforderliche Temperatur, die zur Beheizung und damit optimalen Plastifizierung des Schweißmaterials im Extruder gefordert ist, eingeregelt werden. Es wird also aufgrund des geringeren Teilluftstromes dem Extruder auch eine geringere Wärmemenge zugeführt. Daher kann das normal vorgesehene Heißluftgebläse auf die Temperatur eingeregelt werden, die für die optimale Vorbereitung der Schweißnaht gefordert ist, und gleichzeitig kann durch die Wahl der Einstellung der Teilluftmenge eine optimale Beheizung des Extruders erreicht werden. Darüberhinaus folgt hieraus, daß die Luftführungskanäle, die zur Führung des Heißluftstromes um das Extrudergehäuse herum erforderlich sind, kleiner gehalten werden können, als wenn der gesamte

Heißluftstrom durch diese Kanäle geführt werden müßte. Dies ist ein weiterer Beitrag zur Verringerung des Gerichtes der Einrichtung, üblicherweise ist für die Aufheizung und das Anschmelzen der Randbereiche der die Schweißfuge bildender» Bauteile, an der Luftaustrittsdüse eine Temperatur in der Größenordnung von 240⁰C erforderlich, während für den optimalen Betrieb des Extruders selbst, eine Temperatur von 220⁰C gegeben sein sollte.

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Schneckengehäuse zugeführte Heißluftstrom ein größenmäßig regelbarer Teilluftstrom ist.

Nach einem wesentlichen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß in den Heißluftkanal, der im Luftaustritt mündet, ein im Durchlaßquerschnitt veränderbares kegelventil eingesetzt ist. Über die Veränderung des Durchlaßquerschnittes kann die abgezweigte Teilluftmenge, die dem Extruder zugeführt wird, geregelt werden.

Bevorzugt ist das Ventil im Heißluftkanal zwischen dem Einlaßkanal zum Luft führungskanal und dem Aiislaßkanal des

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Luftführungskanal über einen Auslaßkanal wieder mit dem Heißluftkanal verbunden ist. Der zur Beheizung des Extruders vorgesehene Teilluftstrom vereinigt sich also in Richtung auf die Luftaustrittsdüse wieder mit dem den Heißluftkanal direkt durchströmenden Heißluftstrom.

Um die Schweißvorrichtung auch während der Benutzung auf die optimalen Bedingungen jeweils einstellen zu können, ist vorgesehen, daß dem Heißluftkanal eine Temperaturmeßeinrichtung zugeordnet ist. Über diese kann die im Extruder herrschende Temperatur gemessen werden, so daß der Teilluftetrom durch veränderung de« Druchlaßquerschnittes des Ventiles entsprechend geregelt werden kann.

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Eine besonders einfache Ausgestaltung ergibt sich dann, wenn das Ventil aus einem Zylinderschaft, der in einer Bohrung des Ventilgehäuses gelagert ist, besteht, dessen Durchmesser gleich der Breite des Heißluftkanales ist und der über die Höhe des Heißluftkanales mit einer Ausnehmung versehen ist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der- Zeichnung schematisch dargestellt.

Es zeigt

Figur 1 eine Seitenansicht der Schweißvorrichtung,

Figur 2 einen Teilschnitt durch einen Abschnitt der Vorrichtung gemäß Figur 1 bei geöffnetem Ventil,

Figur 3 den Schnitt gemäß Figur 2 bei geschlossenem Ventil und

Figur 4 einen Schnitt durch zwei verschweißte Kunststoffbauteile.

Wie aus den Zeichnungsfiguren ersichtlich, besteht die Schweißvorrichtung 1 aus dem Extruder 2 und dem Heißluftgebläse 12. Der Antrieb für den Extruder 2 ist mit 7 bezeichnet und kann z.B eine Handbohrmaschine sein. Der Extruder 2 umfaßt ein Gehäuse 3, in dem das termopiastischen Schweißmaterial in Form eines Runddrahtes zur Plastifizierung des an dem dem Antrieb 7 nächstliegenden Ende eingeführt wird. Dieses wird über die Länge der Schnecke 4 aufgeschmolzen und tritt am Ende aus der Düse 6 als aufgeschmolzener Strang aus. Das Gehäuse 3 ist, wie aus dem Schnitt nach Figur 2 ersichtlich, in einem Teilbereich als Zylinderabachnitt ausgebildet und seitlich abgefräst, so daß sich eine Art Mehrkantfläche ergibt.

Das Gehäuse 3 ist von einem Mantel 5, der aus einem Rohr besteht, konzentrisch umgeben, so daß sich zwischen der Außenfläche in Form des Mehrkantes und der Innenfläche des Mantels 5 Luftführungskanäle 8,9 ergeben. Der Mantel 5 liegt mit seiner Innenfläche dicht in den Zwischenbereichen des Gehäuses 3 an diesem an und unterteilt die beiden Luftführungskanäle 8,9 damit in einen ersten Kanalabschnitt, der vom Luftführungskanal 8 gebildet wird und dem der Heißluftstrom zugeführt wird und den Rückführungskanal, der vom Luftführungskanal 9 dargestellt ist. Die beiden Luftführungskanäle 8,9 sind über einen Ringkanal 10, der dem Antrieb 7 benachbart angeordnet ist, miteinander verbunden. Im Bereich des Einlasses und Auslasses des Heißluftstromes für die Beheizung des Extruder 2 ist der Gehäusemantel 5 von einem Ventilgehäuse 16 überdeckt, das mit einem Einlaßkanal 18 versehen ist, der in den Luftführungskanal 8 mündet und das mit einem Auslaßkanal 19 versehen ist, das über einen Ringkanal 11, der durch eine Eindrehung des Gehäuses 3 des Extruders 2 gebildet ist, mit dem Luftführungskanal 9 verbunden ist. Das zum Heißluftgebläse 12 gehörende Luftleitrohr 13 erstreckt sich durch eine korrespondierend ausgebildete Öffnung des Ventilgehäuses 16 hindurch und weist zum Einlaßkanal 18 und Auslaßkanal 19 korrespondierende Öffnungen auf. Das Luftleitrohr 13 erstreckt sich voll durch das Ventilgehäuse 16 hindurch und endet im Bereich der Düse 6 mit einer Luftaustrittsdüse 15. Im Bereich des h«* ßluftkanals 14, der im Luftleitrohr 13 gebildet ist und dem Einlaßkanal 18 benachbart ist, ist im Ventilgehäuse 16 eine Bohrung 21 vorgesehen, in der ein als Zylinderbolzen ausgebildeter Ventilschaft eingesetzt ist. Der Schaft des Ventils 17 ragt aus dem Ventilgehäuse 16 heraus und ist mit einer Schlüsselfläche oder einem sonstiger Betätigungsele-

ment versehen, um zum Öffnen oder Schließen verschwenkt werden &zgr;^&agr; können. Der Schaft des Ventils 17 ist im Durchmesser dem Querschnitt (Breite) des Heißluftkanals 14 '■ angepaßt, so daß er diesen verschließt. Im übrigen ist der Schaft des Ventils 17 mit einer Ausnehmung 20 versehen, % die sich etwa über die Höhe des Heißluitkanals 14 % erstreckt, so daß bei Verdrehen des Ventilschaftes ein Querschnitt des Heißluftkanales 14 freigegeben wird, wodurch Heißluft aus dem Heißluftkanal 14 des Luftleitrohres 13 auch in den Einlaßkanal 18 und von diesem über den Luftführungskanal 8, den Ringkanal 10, den Luftführungskanal 9, den Ringkanal 11, den Auslaßkanal 19 wieder dem Heißluftkanal 14 geführt wird. Bei geschlossenem Ventil 17 wird der gesamte Heißluftstrom durch den Einlaßkanal 18 zunächst zur Beheizung des Extruders 2 genutzt.

Ferner ist dem Ventilgehäuse \6 ein Temperaturmesser 22 zugeordnet, der die Temperatur der Luft im Heißluftkanal mißt. Entsprechend der dort jeweils herrschenden Temperatur kann eine Nachregelung über das Heißluftgebläse erfolgen, welches aus einer Heißluftpatrone besteht, der von außen über ein Gebläse Luft zugeführt wird und temperaturgesteuert ist. Eine andere Ausführungsform könnte aus einem regelbaren Gebläse mit integrierter elektrisch beheizbarer Lufterwärmung bestehen. Die Patrone ist elektrisch beheizt. Die Temperatur des austretenden Schmelzstranges kann zur optimalen Schweißverbindung an der Auetrittsdüse mit einem externen Temperaturmeßgerät gemessen werden und über eine Verstellung des Ventiles 17 geregelt werden, so daß ein mehr oder weniger großer Teilluftstrom von dem das Luftleitrohr 13 durchströmenden und vom Heißluftgebläse 12 erzeugten Heißluftstrom zur Beheizung des Extruders 2 abgezweigt werden kann, um die für die Plastifizierung optimale Temperatur zu erreichen.

Die Temperatur kann aufgrund der erfindungsgemäßen Konstruktion auf ein solches Niveau eingeregelt werden, das erforderlich ist, um einerseits eine optimale Vorbereitung der Randsonen 25, 26, der Schweißfuge der miteinander zu verbindenden Bauteile 23, 24 für die Ablage des Schweißmaterialss 27 zu erreichen und andererseits das plastif izierte Schmelzraaterial aus der Düse 6 des Extruders 2 so vorzubereiten, daß die gewünschte Schweißqualit.ät erreicht wird. Durch den Tsilluftstrov, der für die Beheizung des Extruders Z abgezweigt wird, kann die Wärmemenge ^aregelt werden, die erforderlich ist, um die optimale Plastifizierung des Schweißmaterials zn erreichen, damit dieses die gewünschte Verbindung mit den Randzonen 23, 26 der Bauteile 23, 24 eingeht.

Heinrich Koch

Plastmaschinen GmbH & Co. KG Braschosser Str. la 5200 Siegburg

05. Juli 1989

Vorrichtung zum Schweißen von thermoplastischem Kunststoffmaterial

Bezugszeichenliste

1	Schweißvorrxchtung
2	Extruder
3	Gehäuse
4	Schnecke
5	Mantel
6	Düse
7	Antrieb
8,9	Luft führ; ngskanal
10,11	Ringkanal
12	Heißluftgebläse
13	Luftleitrohr
14	Heißluftkanal
15	Luftaustritt
16	Ventilgehäuse
17	Ventil
18	Einlaßkanal
19	Auslaßkanal
20	Ausnehmung
21	Bohrung
22	Temperaturmesser
23	erstes Bauteil
24	zweites Bauteil
25,26	Randbereiche der Schweißfuge
27	Schweißmaterial

Claims

Heinrich Koch ^ ..05;. Juli 1989 Plastmaschinen GmbH & Co. KG :"'.'.. '. · .·* . !«^w/4t (0749A) Braschosser Str. la '■ ·· * '# 83.525 DE 0 Siegburg Vorrichtung zum Schweißen von thermoplastischem Kunststoffmaterial 3cixutzansprüche

1. Vorrichtung zum Schweißen von thermoplastischem Kunststoffmaterial, mit einem den Kunststoff plastifizierenden schnelllaufenden Kleinextruder und einem Heißluftgebläse, dessen Luftstrom auf den Schweißnahtbereich, der miteinander zu verbindenden Bauteile, welcher das plastifizierte Schweißmaterial aufnimmt, gerichtet ist und der zur Beheizung des Plastifizierabschnittes des Extruders, das die Schnecke aufnehmende Gehäuse umströmend geführt ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß der dem Schneckengehäuse (3) zuführbare Heißluftstront ein Teilluftstrom ist.

2. Vorrichtung laach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Teilstrom größenmäßig regelbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

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daß in den Heißluftkanal (14), der im Luftaustritt (15) mündet, ein im Durchlaßquerschnitt veränderbares Regelventil (17) eingesetzt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Luftführungskanal (8,9) über einen Auslaßkanal (19) wieder mit dem Heißluftkanal (14) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Ventil (17) im Heißluftkanal (14) zwischen dem Einlaßkanal (18) zum Luftführungskanal (8,9) und dem Auslaßkanal (19) des Extruders (2) eingesetzt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß dem Heißluftkanal (14) eine Temperaturmeßeinrichtung (22) zugeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Ventil (17) aus einem Zylinderschaft, der in einer Bohrung (21) des Ventilgehäuses (22) gelagert ist, besteht, dessen Durchmesser gleich der Breite des Heißluftkanals (14) ist und der über die Höhe des Heißluftkanals (14) mit einer Ausnehmung (20) versehen ist.

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