JPH0615918B2 - 電気溶接継手 - Google Patents

電気溶接継手

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JPH0615918B2
JPH0615918B2 JP61269502A JP26950286A JPH0615918B2 JP H0615918 B2 JPH0615918 B2 JP H0615918B2 JP 61269502 A JP61269502 A JP 61269502A JP 26950286 A JP26950286 A JP 26950286A JP H0615918 B2 JPH0615918 B2 JP H0615918B2
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coil
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気溶接継手に係り、更に詳しくは、熱可塑
性であり、且つ、溶接可能である材料、特にポリエチレ
ンのようなポリオレフィンから成るボディと、ボディの
内表面に配置されると共に巻いてヒータコイルとされ、
溶接のために電流を流され得る加熱ワイヤとを有する管
用の前記溶接継手に係わる。
熱可塑性プラスチックからなる電気溶接継手が西独特許
広告公報第28 23 455号から公知であり、この継手はそ
の内表面の領域にヒータコイルを具備している。溶接を
行なうためにはヒータコイルの加熱ワイヤの両端を電源
と接続して、必要な溶接電流をヒータコイルに流す。溶
接の際、ヒータコイルの加熱によって周囲の材料が可塑
性となる。良好な溶接接合が保証されるためには、溶接
の間、互いに接合されるべき面において十分な圧着力が
維持されなければならない。このため従来は、溶接継手
のプラスチックボディの壁を相当厚く形成しなければな
らなかった。その結果、熱勾配に対応してボディの半径
方向外側部分は僅かしか加熱されず、該外側部分は甚だ
固く、剛性のままであるという事態に遭遇した。従って
内側のヒータコイルの領域において加熱され、可塑性と
なる材料は完全には軟化し得なかった。溶接継手の壁を
比較的厚くするため、比較的多量の材料が必要とされ
た。また、重量及び体積も対応して多大となり、このこ
とは取り扱い、運搬コスト、貯蔵等の点で不利であっ
た。
本発明の目的は、電気溶接継手を構成するボディ材料の
寸法上の選択を容易になし得ると共に製作コストを低減
し得る電気溶接継手を提供することにある。
本発明によれば、前述の目的は、熱可塑性で溶接可能な
材料からなる円筒状のボディと、ボディに嵌入された管
を当該ボディに溶接する際に、前述の管とボディとを加
熱すべく、中央部が螺旋の形状に巻かれており、当該巻
かれた中央部がボディの内面に配置された加熱ワイヤ
と、加熱ワイヤが巻かれた前述の内面の領域に対応する
ボディの外周面の領域に螺旋状に設けられた溝と、ボデ
ィの熱膨張係数より小さな熱膨張係数を有しており、前
述の溝内に配置されると共に当該溝内に固定された補強
ワイヤととからなり、溝がボディに形成される際に生じ
るボディの材料の横方向の隆起が、外方から補強ワイヤ
上に押し被せられている電気溶接継手により達成され
る。
本発明の継手においては、補強ワイヤが、ボディの外周
面に螺旋状に設けられた溝内に配置されており、溝がボ
ディに形成される際に生じるボディの材料の横方向の隆
起が、外方から補強ワイヤ上に押し被せられているが故
に、溶接の際に、ボディの熱膨張に起因する補強ワイヤ
の広がりが確実に阻止され、また、溝の壁と補強ワイヤ
との摩擦による保持力によって補強ワイヤが溝内に確実
に保持されるため、補強ワイヤの両端を固定する必要が
なく、補強ワイヤに対する特別の固定手段は不必要であ
り、更に、補強ワイヤは、ボディの外周面に設けられた
溝内に無端に伸長されつつ巻き付けられるため、ボディ
の外周面、更に詳しくはボディの丸さ及びボディの外径
の厳密な寸法維持を考慮する必要がなく、ボディの丸さ
及びボディの外径の公差に関して比較的大きな変動幅が
許容される。
即ち、本発明の継手は、その製作過程において当該継手
のボディとして、所定の呼称の外径を有する押出管を長
さに関してのみ必要な寸法に正確に切断すれば良く、補
強ワイヤを溝内に埋設した後は補強ワイヤ端部に対して
特別な固定手段を施す必要がないため、ボディ材料の寸
法上の選択を容易になし得ると共に製作コストを低減し
得る。
外側に配置された補強ワイヤによって補強が容易に保証
され、その結果、ボディの壁を構成する材料の厚みは公
知の構造に比して著しく減少され得る。ボディの壁の厚
みが本発明により減少されることによって、溶接の際、
外側部分が比較的強度に加熱され得るが、半径方向外側
への膨張は外側の補強ワイヤによって阻止される。特
に、直径の大きい管用である大型の継手の場合、継手ボ
ディの壁厚の減少はプラスチック材料が節約できるので
とりわけ重要である。溶接の際にボディが加熱されると
実現する体積増大が継手のボディの内径を減少し、溶接
域に所望の圧着力をもたらす。内側領域の、溶接時に加
熱ワイヤによって加熱さえて可塑性となる材料の体積
は、実際上半径方向において外側への変化し得ず、なぜ
なら本発明による補強ワイヤの方が前述の材料より熱膨
脹係数が小さいので、当該補強ワイヤが同時に固定ジャ
ケットとしても機能するからである。むしろ本径方向内
側へ膨張する材料によって溶接継手の内径が減少され、
それによって、溶接されるべき管への必要な圧着力が溶
接接合域において発生する。取り付け、即ち、溶接の際
の取り扱いは、取り扱い者が補助的な手段を講じる必要
が無いので容易である。本発明による溶接継手は、接合
されるべき管の外径にほぼ対応する内径を有する市販の
管、特に規格管からきわめて僅かの手間で製造され得
る。本発明によれば継手のボディの壁厚としては、接合
されるべき管自体の壁厚か、あるいはまた前述の管の直
径より僅かに大きい直径を有する管の壁厚で十分であ
り、特殊な仕組みや特別の形態などは不要となる。
本発明の別の特別な態様では、補強ワイヤの巻き同士が
長手方向において、少なくとも当該ワイヤの直径に等し
い距離だけ互いに離隔して位置する。その結果、一方で
は巻き同士の間に存在する材料が溶接の際に巻かれたワ
イヤの確実な固定を確実に保証し、また他方では巻き同
士の間隔が大きいため巻き相互間の接触力をきわめて小
さくすることが保証される。
更に別の態様では、補強ワイヤの端部は溶接継手の孔、
更に詳しくは制御孔の中に達している。それによって、
運搬あるいは貯蔵の際にコイル端部が思いがけず引きち
ぎられることが簡単に防止される。溶接の際の広がりに
対する安全性も容易に保証される。
重要な諸参考例においては、本発明における補強ワイヤ
の機能を果す補強手段は継手上に固定された管として、
あるいはまた繰り返し再利用可能な複数個の支持シェル
部分として形成されている。本発明における補強ワイヤ
及び参考例の補強手段の熱膨張係数がボディの熱膨張係
数より所与の値だけ小さいという点が肝要である。補強
ワイヤ及び補強手段の熱膨張係数は、ボディの熱膨張係
数の1/5、好ましくは1/10のものとすることが適当であ
る。補強ワイヤ及び補強手段は、特に金属から成る。補
強手段が繊維で強化されたプラスチックから成るような
参考例も示され、前述のプラスチックは継手のボディ上
に、予め製造された管として押し被せられるかあるいは
ラミネートとして直接巻き付けられ、その後、硬化処理
される。補強ワイヤ及び補強手段の長さはボディ内側に
配置された加熱コイルの溶接域の長さに等しく、継手の
長さを越えることはない。
本発明を、添付図面に示した具体例に基づき以下に詳述
する。
第１図は、熱可塑性で溶接可能な材料からなる円筒状の
ボディ２を有する溶接継手１の縦断面図を示し、ボディ
の内表面には加熱ワイヤーとしてのヒータコイル４が公
知のように配置されている。ボディ２の壁の厚み６は比
較的薄い。実質的に円筒状であるボディ２の外周面８
は、長手軸線12のまわりに巻いた螺旋形の溝10を具えて
いる。この溝10の中に補強ワイヤとしてのコイル14が埋
設されている。コイル14は溝10内にいわば無端に伸長す
るように配置され、その際ボディ２の寸法安定性、丸さ
及び直径公差に関し比較的大きな変動幅が許容される。
ワイヤの両端部16のための特別の固定手段は不要であ
る。ボディ２はまた、接触コイル19を具備したブッシュ
21を有し、接触コイル19を介してヒータコイル４に電流
が供給される。接触コイル19は、ヒータコイル４を構成
する電熱線の自由端部によって構成されている。対応し
て、ボディの他方の端部にも、やはり接触コイルを具備
した別のブッシュが設けられている。これら２つのブッ
シュ21の内壁は接触コイル19を収容するための貫通口を
規定している。また、ブッシュはソケット状に形成され
ている。
外側補強具として形成されたコイル14は、本発明の範囲
内において少なくともヒータコイル４の軸線方向長さに
等しい長さ25を有する。コイル14の両端は、ボディ２の
端面から距離26だけ離れている。この距離26によって、
補強具製造に必要なコイル材料が少量に留められ得る。
ヒータコイル４が半径方向外側において補強具として機
能するコイル14により囲繞されており、材料の半径方向
変位が阻止されるということが重要である。ボディ２の
内径は実質的に、溶接されるべき管15の外径に対応す
る。本発明により取り付けられるコイル14のために、ボ
ディ２の壁部の厚み６は管15の壁厚17に実質的に等しい
か、あるいは壁厚17より僅かなパーセンテージだけ厚け
ればよい。ボディ２の壁部の厚み６は本発明によれば、
接合されるべき管15の壁厚17より多くとも10パーセン
ト、好ましくは多くとも５パーセントしか厚くない。図
中左手に紙した管15の端部の溶接継手１内への挿入に対
応して、溶接継手１内には地方の側、即ち図中右手から
も、該溶接継手１によって管15と接続されるべき他の管
の端部も挿入され得る。
第２図は溶接スリーブの一部を拡大して示し、この図に
は制御孔18内への屈曲した補強ワイヤの端部16が示され
ている。第１図に示した溶接継手１は本発明の溶接継手
の構成要素であり得、その場合第１図に基づいて説明し
たような溶接継手１が２個以上用いられる。更に、本発
明の範囲内において、前述の溶接継手は管、分岐管、Ｔ
字継手、ジョイント等の端部にも配置され得る。補強ワ
イヤの端部16は制御孔18内へ幾分押し込まれており、そ
れによって運搬の際の、あるいは取り付け現場における
不慮の引きちぎれが防止される。コイル14の個々の巻き
は長手軸線方向において互いに対し距離20を有し、この
距離20は少なくともコイル14のワイヤの直径22に等し
い。コイル14は螺旋形の溝10内に、連続的に嵌めこまれ
ている。溝10はカッタによってボディ２の外表面に刻ま
れ、その際、溝10の側方の材料の隆起24が生じる。この
溝10の形成直後にコイル14が嵌め込まれ、嵌め込まれた
コイル状に材料の隆起24が加圧ローラ等によって圧し被
せられる。こうして、コイル14が外表面８により良く固
定されることが保証される。単なる単純化のために、第
２図では補強ワイヤの端部16の進入した制御孔18がヒー
タコイル４の端部から軸線方向に離隔して配置されてい
る。制御孔18又はコイル14の端部16は、本発明の範囲内
において、第１図に基づき述べたように、コイル14が少
なくともヒータコイル４と同じ軸線方向長さを有するよ
うに配置され得る。
第３図から第10図には本発明の参考例が示されている。
次に説明する第３図から第10図には、プラスチック製の
ボディ２上に配置された前述の補強手段の好ましい諸例
を概略的に示す。第３図によれば、補強手段は管30とし
て形成されており、この補強手段としての管30はボディ
２の外表面８上に押し被せられている。管30には継ぎ目
無く引く抜かれた、あるいは長手方向に伸長する継ぎ目
を設けて溶接された金属製の管が適用される。管30はボ
ディ２の外表面８上にプレス嵌めによって配置されてい
る。そのために取り付けの際ボディ２が冷却され、それ
によってボディ２の直径が減少して管30は問題なくスラ
イドして被せられ得る。あるいは他の場合には、管30を
取り付け前に加熱し、後に冷却することによってプレス
嵌めを実現することも可能である。
第４図の参考例では、外表面８上に配置された管30は３
個の閉じたリング状の部材32から成り、リング状部材32
はボディ２上にスライドして装着される。取り付けは第
３図の参考例同様、ボディ２の冷却又はリング状部材32
の加熱によって実現する。
第５図によれば補強手段は、金属薄板を丸めて形成され
た管30から成り、この管30は長手軸線12に対して平行に
伸長する縁曲げ結合部34を有する。
第６図によれば、ボディ２の外表面８状には金属薄板を
丸めて形成された管30がスライドして被せられており、
管30を構成する金属薄板の、管30の長手方向に伸長する
縁部同志は重ね合わされ、複数個の溶接点36によって互
いに結合されている。管30は複合巻き付け−圧迫装置に
より予め取り付けられ、それによって点溶接の間、必要
なプレストレスが金属薄板に確実に付与される。
第７図の参考例では、管30は丸められた金属薄板によっ
て構成されており、この薄板は管30の長手方向に伸長す
る、互いに隣接する二つの縁部に条溝38を具えている。
内側へ屈曲した両端部によって条溝38と係合する締結部
材40により、金属薄板の前述の二つの縁部の結合が実現
する。締結部材40は、長手軸線12に平行にスライドして
図示のように装着され得る。管30は２個の支持シェル部
分44、46から成り、これらのシェル部分44、46はこの図
では見えない裏側においても対応して、別の締結部材に
より互い結合されている。シェル部分44、46は溶接の前
のボディ２上に配置される。溶接後、シェル部分44、46
は取り外され得、他の継手に再び適用され得る。半径方
向に対向して位置する上述の２個の締結部材の替わりに
唯１個の締結部材のみが設置され得、その場合は第５図
及び第６図の参考例に対応して、丸められた金属薄板の
管30の長手方向に伸長する２つの縁部が唯１個の締結部
材40によって互いに結合される。
第８図に示した補強手段は、ボディ２上に螺線状に巻き
付けられた金属薄板ストリップ48として形成されてい
る。このストリップコイルの巻き始め及び巻き終わり
は、ボディ２に機械的に固定されているか、あるいは例
えば点溶接のような溶接により隣接する巻きと接合され
ている。
第９図は比較的重要な一参考例を示しており、この参考
例において補強手段は繊維で強化された管50として形成
されており、管50はボディ２上に押し被せられている。
予め製造された管50は繊維で強化されたプラスチック、
しかも特にガラス繊維で強化されたポリエステル樹脂か
ら成り、その際、繊維は±45度のコイル状に配置されて
いる。
最後に第10図は、繊維で強化されたプラスチックから成
るラミネート52が直接ボディ２上に巻き付けられた特別
の参考例を示す。ラミネート52の材料としては特に、光
の作用あるいは熱の作用によって硬化する、ガラス繊維
で強化されたプラスチック、しかも好ましくはポリエス
テル樹脂が適当である。この参考例の場合も、±45度の
コイル状の配置が好ましい。
【図面の簡単な説明】
第１図は溶接継手の縦断面図、第２図はコイルの、溶接
継手の端部領域の部分を拡大して示す説明図、第３図か
ら第８図は本発明の参考例を示す図であって、金属材料
から成る管形の補強手段に関する説明図、第９図及び第
10図は本発明の参考例を示す図であって、繊維で強化さ
れたプラスチックから成る補強手段の説明図である。 １……溶接継手、２……ボディ、４……ヒータコイル、
10……溝、14……コイル、15,30,50……管、16……補強
ワイヤの端部、18……制御孔、19……接触コイル、21…
…ブッシュ、24……隆起、32……リング状の部材、34…
…縁曲げ結合部、36……溶接点、38……条溝、40……締
結部材、44，46……シェル部分、48……金属薄板ストリ
ップ、52……ラミネート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−46862（ＪＰ，Ａ) 実公 昭60−23596（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】熱可塑性で溶接可能な材料からなる円筒状
    のボディと、 前記ボディに嵌入された管を当該ボディに溶接する際
    に、前記管と前記ボディとを加熱すべく、中央部が螺旋
    の形状に巻かれており、当該巻かれた中央部が前記ボデ
    ィの内面に配置された加熱ワイヤと、 前記加熱ワイヤが巻かれた前記内面の領域に対応する前
    記ボディの外周面の領域に螺旋状に設けられた溝と、 前記ボディの熱膨張係数より小さな熱膨張係数を有して
    おり、前記溝内に配置されると共に当該溝内に固定され
    た補強ワイヤとからなり、 前記溝が前記ボディに形成される際に生じる前記ボディ
    の材料の横方向の隆起が、外方から前記補強ワイヤ上に
    押し被せられている電気溶接継手。
  2. 【請求項２】前記溝内に設けられた補強ワイヤの軸方向
    の長さが、少なくとも前記加熱ワイヤの前記配置された
    中央部の長さに等しい特許請求の範囲第１項に記載の継
    手。
  3. 【請求項３】前記補強ワイヤの熱膨張係数が前記ボディ
    の熱膨張係数の1/5から1/10である特許請求の範囲第１
    項又は第２項に記載の継手。
  4. 【請求項４】前記ボディの壁厚が前記管の壁厚に実質的
    に等しい特許請求の範囲第１項から第３項のいずれか一
    項に記載の継手。
  5. 【請求項５】前記ボディの壁厚は前記管の壁厚より多く
    とも５パーセントしか厚くない特許請求の範囲第１項か
    ら第３項のいずれか一項に記載の継手。
  6. 【請求項６】前記補強ワイヤの少なくとも一端が、前記
    ボディ壁部に設けられた孔内に伸長しており、当該伸長
    した一端が前記ボディの径方向且つ前記孔の内側に向け
    て屈げられて、前記ボディに係止されている特許請求の
    範囲第１項から第５項のいずれか一項に記載の継手。
  7. 【請求項７】前記補強ワイヤの隣接する巻きの軸方向の
    間隔が、前記補強ワイヤの直径に少なくとも等しい特許
    請求の範囲第１項から第６項のいずれか一項に記載の継
    手。
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