JPH0796270B2 - 熱可塑性の人造材料から成る管の溶接方法 - Google Patents

熱可塑性の人造材料から成る管の溶接方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、それぞれ熱可塑性の人
造材料（例えばプラスチック）から成る２本の管を溶接
する方法であって、端壁を備えた内側管と、該内側管か
ら半径方向外側へ突出し側壁部分によって画成されてい
る隆起部とをそれぞれ有している管の溶接方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の管は、二重壁管とも呼ばれる複
合管またはフィン付き管であり、実際にはスリーブによ
って連結されるのが通常である。スリーブは連結される
べき管が挿入されるいわゆる二重差し込みスリーブであ
り、或いは管端に取り付けられスリーブまたは管端に形
成されるスリーブである。管を液密及び／または水密に
連結させるために、エラストマーをベースとしたパッキ
ンリングが使用される。
【０００３】ポリエチレンまたはポリプロピレンから成
る完全壁の管の場合には、管の中心縦軸線にたいして垂
直に延び互いに連結されるべき端壁を、加熱された溶接
ミラーを用いて可塑化し、次に溶接ミラーを引出した
後、適当な溶接圧で管を繋ぎあわせることが知られてい
る。また複合管にたいしてもこのような溶接法を採用す
ることが知られるようになった。この場合、溶接される
べき端壁は管の波谷部の領域に配置される。この種の溶
接方法の欠点は、管の内壁に溶接隆起が生じ、この溶接
隆起が管の内部空間内に突出し、液体によって搬送され
ることである。このような溶接隆起は、切削加工による
面倒な作業によって取り除かねばならない。複合管また
はフィン付き管の場合には、これに加えて、端壁を担持
している管部分が比較的薄い厚さを有し、その結果溶接
部の強度を設置条件のもとで常に保証できるとは限らな
い。さらに、端壁の平面切断、端壁の清掃、内側隆起部
の後加工等の作業がかなり面倒であるので、ミラー溶接
方法を現場で実施することは極めて困難である。また、
熱可塑性の人造材料から成る管がわずかに楕円形である
ことは避けられないことであるので、互いに溶接される
べき壁部分の薄い壁厚を完全に活用することができな
い。従って、このようにして溶接された複合管またはフ
ィン付き管の機械的特性は常に満足なものであるとは限
らない。
【０００４】スイス特許公開第６７２０４１号公報（米
国特許第４８６９５３３号公報）からは、互いに対向し
ている端部を介して加熱要素を移動させるようにして２
本の完全壁の管を溶接により連結させることが知られて
いる。加熱要素は、溶接に使用される人造材料によって
被覆されている。さらに加熱要素を取り囲んでいるスリ
ーブが装着される。スリーブには流出開口部が設けら
れ、この流出開口部を通って過剰になった人造材料が流
出し、これが溶接の終了を表す。完全壁の管の連結はそ
の外面にて行なわれる。これにより、管の内部空間内に
突出する溶接隆起が生じない。完全壁の管のこのような
溶接方法は簡単に実施でき、現場で行ないやすい。しか
しながら冒頭で述べた管を連結させるためには、この方
法は制限的に適当であるにすぎない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、特に
複合管及びフィン付き管を溶接するために適用でき、密
封性に優れていると共に、溶接部の機械的特性にも優れ
ているような管の溶接方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、熱可塑性の人造材料から成り、体積補償凹
部と電気的な抵抗加熱部とを備えている溶接リングを、
内側管の、端壁を有している部分上に取り付けること、
両管を互いに整列させて接近させることにより、溶接リ
ングを両管の互いに隣合う側壁部分で支持させ、その際
両管の端壁の間に環状間隙を生じさせること、電気的な
抵抗加熱部に電流を供給することにより、溶接リング
を、少なくとも、両管の前記側壁部分に面している端面
の領域において溶融させること、溶接リングを変形させ
ながら両管を互いに押し合わせること、電流の供給を遮
断し、溶接リングを冷却させることにより、溶接リング
の前記端面と両管の前記側壁部分とを連結させることを
特徴とするものである。
【０００７】溶接リングとこれに当接している隆起部の
側壁部分とを少なくとも完全に平面的に連結させるた
め、本発明によれば、端壁に隣接する隆起部（円環部；
ラジアルフィン）の端壁部分に溶接リングを当接させる
際にして、溶接リングを溶融させる前に、端壁の間に環
状間隙を形成させる。この場合、内側管の内面に溶接隆
起部が形成されないようにするため、本発明によれば、
体積補償凹部（体積補償溝）を備えた溶接リングを使用
する。この場合、体積補償溝としての体積補償凹部が環
状間隙を蔽っている溶接リングの内面に形成されている
溶接リングを使用するのが特に有利である。本発明の有
利な構成にしたがって、溶接後に、互いに当接している
端壁を蔽う残留補償溝が存在していると、特に有利であ
る。
【０００８】
【実施例】次に、本発明の実施例を添付の図面を用いて
説明する。図１は、互いに連結された２本の管１，１’
を示す。この場合管とは複合管または二重壁管である。
２本の管１，１’はそれぞれ、連続的に筒状の内側管２
と、波形状の外側管３とから構成されている。これらの
管の製造はドイツ特許公告第１７０４７１８号公報（米
国特許第３６７７６７６号公報に対応）から知られてい
る方法により行われる。この場合内側管２と外側管３の
連結は、後で内側管２と外側管３を形成するプラスチッ
ク製の熱可塑性ホースが押出し機の射出ヘッドの後方で
合流したときに行われる。外側管３の、二つの隣接する
円環部４の間の領域、即ち外側管３の一つの波谷部５の
領域では、内側管２と外側管３とは一体であり、円環部
４の内側における内側管２の壁厚ｂよりも厚い壁厚ａを
有している。
【０００９】図面からわかるように、各円環部４は、外
側へわずかに先細りになっている台形状の横断面を有し
ている。この台形状の横断面は外側でリング筒状の外壁
部分６によって画成され、側方において二つの側壁部分
７，８によって画成されている。側壁部分７と８は、管
１，１’の中心縦軸線９に関して、半径方向外側へ互い
に傾斜している。台形状横断面の底辺は内側管２によっ
て形成される。
【００１０】両管１，１’は、それぞれの端壁１０，１
０’が切頭状になるように対向配置されている。端壁１
０，１０’はそれぞれ波谷部５の領域にあり、即ち壁厚
ａが最大である領域に配置されている。
【００１１】複合管として構成された両管１，１’の組
立てに関し、図１と図２を用いて説明する。端壁１０，
１０’の領域で管１，１’を切断した後、リング筒状の
横断面を備えた管状のスリーブ１１を管１の上にスライ
ドさせて取り付ける。スリーブ１１の内径は、円環部４
の領域における管１，１’の外径Ｄａにほぼ相当してい
る。スリーブ１１は逆鉤状のストッパー１２を有するこ
とができる。このストッパー１２は、スリーブ１１を管
１の上に取り付けた後円環部４の側壁７の後方に位置す
る。即ちスリーブ１１は管１の上で調心状態で保持され
る。スリーブ１１と管１との連結をストッパー１２を用
いて行なう代わりに、接着または溶接によって行うこと
もできる。重要なことは、スリーブ１１が両管１，１’
を互いに調心させるために用いられることである。
【００１２】スリーブ１１を管１に固定させた後、スリ
ーブ１１と端面１０を含む波谷壁部分１４との間の領域
に溶接リング１３を挿入させる。より厳密には、隣の側
壁部分７の端壁１０’にたいして当接するまで挿入す
る。溶接リング１３は筒状の外面１５を有し、その直径
はほぼ直径Ｄａに相当している。さらに溶接リング１３
は筒状の内面１６を有し、その直径は波谷部５の領域に
おける管１，１’の外径ｄａにほぼ相当している。図面
からわかるように、溶接リング１３の横断面は台形状で
あり、その端面１７，１８は中心縦軸線９から見て半径
方向外側へ互いに離れるように傾斜している。より厳密
には側壁部分７，８の傾斜角に対応しており、その結果
端面１７は側壁部分７にたいして面接触し、端面１８は
側壁部分８にたいして面接触する。溶接リング１３の横
断面の形状はこのように正確なものである必要はなく、
例えば端面１７，１８の上部領域だけが側壁部分７，８
にたいして当接するように構成することもできる。重要
なことは、溶接圧によって溶接が行なえることである。
【００１３】溶接リング１３は熱可塑性のプラスチック
から成り、管１，１’と同じ熱可塑性のプラスチックか
ら成るのが有利である。溶接リング１３は電気抵抗加熱
部を備えている。この電気抵抗加熱部の抵抗加熱ワイヤ
ー１９は端面１７，１８及び筒状の外面１５に隣接して
設けられている。筒状の内面１６の領域には通常抵抗加
熱ワイヤー１９を設けない。抵抗加熱ワイヤー１９の、
溶接リング１３の筒状の外面１５から突出している接続
端部２０，２１は、スリーブ１１内に設けた穴またはス
リット２２を通って外側へスリーブ１１から突出するよ
うに案内されている。通常、抵抗加熱ワイヤー１９は多
重に巻回した加熱ワイヤーから形成される。
【００１４】図２からわかるように、組立て時におけ
る、即ち溶接前における（図２を参照）筒状の内面１６
の領域での溶接リング１３の軸方向の延在距離ｃは、溶
接後における（図１を参照）延在距離ｄよりも大きい。
ｃ−ｄ＝ｅの差から、スリーブ１１内で管１，１’を溶
接リング１３と繋ぎあわせた後、波谷壁部分１４の端壁
１０，１０’の間に軸方向の幅がｅの環状間隙２３が生
じる。溶接リング１３の筒状の内面１６には体積補償凹
部としての体積補償溝２４が形成される。この体積補償
溝は、通常環状隙間２３に合同である。
【００１５】上記のようにして管１，１’を繋ぎあわせ
た後、抵抗加熱ワイヤー１９の接続端部２０，２１を電
源に接続させる。この時に生じる熱により溶接リング１
３の熱可塑性材料が特に端面１７，１８の領域、及び筒
状の外面１５の領域で溶融し、これと同時にスリーブ１
１の対向している上面領域と側壁部分７，８が溶着され
る。次に、両管１，１’を中心縦軸線９のほうへ押し
て、端壁１０，１０’を当接させる。この場合端壁１
０，１０’は溶接されず、即ち完全には溶接されない。
管１，１’を押し合わせる際に排除される溶接リング１
３の体積は、体積補償溝２４と、溶接リング１３と側壁
部分７，８とスリーブ１１との間の自由空間とによって
受容される。スリーブ１１のサイズは次のように選定さ
れており、即ち管１，１’を端壁１０，１０’が当接す
るまで完全に押しつけた後にもまだ残留補償溝２５が端
壁１０，１０’の突合せ位置に残り、端壁１０，１０’
を取り囲むように選定されている。これにより、溶接リ
ング１３の溶融した材料が端壁１０，１０’の間の環状
間隙２３内に達することが防止される。特に、溶接リン
グ１３または端壁１０，１０’の材料が隆起して内側管
２の内面２６に達し、よって内側管２の内部空間２７内
へ達することが防止される。
【００１６】図３の実施例が図１及び図２に図示した実
施例と異なるのは、溶接リング１３’がその筒状の内面
１６に隣接した位置にも抵抗加熱ワイヤー１９を備えて
いることである。しかし、抵抗加熱ワイヤー１９と内面
１６との間隔は、体積補償溝のために十分な場所が提供
されるほどに大きい。図３は両管１，１’が既に連結さ
れている状態で図示されているので、残留補償溝２５だ
けが図示されている。
【００１７】図４の実施例では、管１，１’の構成は同
一であるが、溶接リング２８がスリーブ２９と一体に形
成されている。溶接リング２８の端面１７，１８の構成
と筒状の内面１６の構成は既に述べた実施例の場合と同
一である。溶接リング２８とスリーブ２９との溶接は必
要ないので、これら両部分の移行領域に加熱ワイヤー１
９は設けられていない。しかし加熱ワイヤー１９は端面
１７，１８に隣接して設けられている。組立ての前に、
前述の態様で体積補償溝２４を内面１６の領域に形成さ
せる。管１，１’を押しつけて溶接した後も残留補償溝
２５が残る。抵抗加熱ワイヤー１９の接続端部２０，２
１は直接スリーブ２９から突出している。スリーブ２９
を形成させる際、接続端部２０，２１は溶接リング２８
と共に（抵抗加熱ワイヤー１９も）射出成形型の中へ挿
入される。この実施例では、スリーブ２９はストッパー
を有していない。スリーブ２９は両管１，１’を調心さ
せるためにだけ用いる。
【００１８】図５の実施例は、連結されるべき管３０，
３０’がフィン付き管の場合の実施例である。この種の
フィン付き管は例えばドイツ特許第２４５０１７１号公
報（米国特許第４９００５０３号公報）またはドイツ特
許公開第３７２５２８６号公報（米国特許第４９００５
０３号公報）から知られている。フィン付き管３０，３
０’はほぼリング筒状の内側管３１を有している。内側
管３１の外周からはラジアルフィン３２が外側へ突出し
ている。内側管３１の外径はｄ’ａである。ラジアルフ
ィン３２は、少なくともほぼ互いに平行に延びる側壁部
分３３，３４を有している。両管３０，３０’は、その
内側管３１に、隣接するラジアルフィン３２にたいして
間隔を持って位置する端壁３５，３５’を有している。
このような管３０，３０’を溶接するため、ほぼ長方形
の横断面を有している溶接リング３６を用いる。即ち溶
接リング３６は、筒状の外面３７と、筒状の内面３８
と、二つの端面３９，４０を有している。図１及び図２
の実施例と同様に、溶接リング３６内には、端面３９，
４０及び筒状の外面３７に隣接するように電気的な抵抗
加熱ワイヤー１９が設けられている。図１から図３まで
の実施例の場合と同様に、組立ての前の溶接リング３６
は中心縦軸線９の方向において過剰寸法を有している。
従って、溶接の前に端壁３５，３５’の間に環状間隙が
生じる。この環状間隙も体積補償溝を有し、溶接後に残
留補償溝２５が残る。
【００１９】溶接リング１３，１３’，２８，３６の中
に設けた体積補償溝２４の代わりに、それぞれのスリー
ブ１１，２９内に、図面には図示していない開口部を設
けることができる。この開口部から、両管を押し合わせ
た後溶接リングの排除された材料が排出される。
【００２０】溶接されるべき管１，１’または３０，３
０’の材料としては、まずポリエチレン、特に高圧ポリ
エチレン及びポリプロピレンが考えられる。溶接リング
１３，１３’，２８，３６は通常管１，１’または３
０，３０’と同一の材料から成る。
【００２１】スリーブ１１の代わりに、調心リングを使
用することもできる。この調心リングは例えばフラップ
状に折り畳み可能なスリーブの形状を有し、溶接リング
１３の材料を溶接領域に保持する働きをする。このよう
な調心リングは溶接後取り除かれる。
【００２２】次に、本発明の有利な構成を列記してお
く。 （１）スリーブ（１１）とは別個の溶接リング（１３，
１３’；３６）を使用することを特徴とする溶接方法。 （２）スリーブ（２９）と一体に形成される溶接リング
（２８）を使用することを特徴とする溶接方法。 （３）端面（１７，１８；３９，４０）及び外面（１
５；３７）に隣接するように電気的な抵抗加熱部を有す
る溶接リング（１３，１３’；３６）を使用することを
特徴とする溶接方法。 （４）体積補償溝（２４）としての体積補償凹部が環状
間隙（２３）を蔽っている溶接リング（１３，１３’；
２８；３６）の内面（１６；３８）に形成されている溶
接リング（１３，１３’；２８；３６）を使用すること
を特徴とする溶接方法。 （５）溶接後に、互いに当接している端壁（１０，１
０’；３５，３５’）を蔽う残留補償溝（２５）が存在
していることを特徴とする溶接方法。 （６）内径が内側管（２；３１）の外径（ｄａ；ｄ’
ａ）にほぼ対応している溶接リング（１３，１３’；２
８；３６）を使用することを特徴とする溶接方法。 （７）端面（１７，１８；３９，４０）が管（１，
１’；３０，３０’）の中心縦軸線（９）にたいして傾
斜し、この傾斜が中心縦軸線（９）にたいする側壁部分
（７，８；３３，３４）の傾斜角に対応しているような
溶接リング（１３，１３’；２８；３６）を使用するこ
とを特徴とする溶接方法。 （８）外径が管（１，１’；３０，３０’）の外径（Ｄ
ａ；Ｄ’ａ）にほぼ対応している溶接リング（１３，１
３’；３６）を使用することを特徴とする溶接方法。 （９）内径が管（１，１’；３０，３０’）の外径（Ｄ
ａ；Ｄ’ａ）にほぼ対応しているスリーブ（１１；２
９）を使用することを特徴とする溶接方法。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、溶接リングを加熱して
溶融させ、２本の管を軸線方向に互いに押圧させると、
両管の端壁の間に存在していた環状間隙が閉塞し、従っ
て、塵埃が溜るような環状間隙が溶接後に残らない利点
があるばかりでなく、加熱によ って溶融し両管の押圧に
よって押し出される溶接リングの材料が体積補償凹部に
よって受容されるので、管の内部空間に突出して塵埃を
蓄積させたり、或いは流体の搬送の妨げになるような溶
接隆起が生じない。よって、従来のようにこの種の溶接
隆起を切削加工による面倒な作業によって取り除く必要
がない。また、本発明にしたがって溶接された管は密封
性に優れていると共に、溶接部の機械的特性にも優れて
いる。
【図面の簡単な説明】
【図１】複合管として構成され、互いに溶接されるべき
２本の管の部分断面図である。
【図２】図１の管の溶接前の部分拡大断面図である。
【図３】図１と図２の実施例とは異なる溶接リングを使
用した、互いに溶接されるべき複合管の部分拡大断面図
である。
【図４】スリーブと一体に構成されている溶接リングを
用いて溶接される２本の管の部分拡大断面図である。
【図５】互いに溶接される管がフィン付き管である場合
の図３及び図４に対応する部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１，１’，３０，３０’ 管 ２，３１ 内側管 ７，８，３３，３４ 側壁部分 １０，１０’，３５，３５’ 管の端壁 １３，１３’，２８，３６ 溶接リング １７，１８，３９，４０ 溶接リングの端面

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 それぞれ熱可塑性の人造材料から成る２
    本の管（１，１’；３０，３０’）を溶接する方法であ
    って、端壁（１０，１０’；３５，３５’）を備えた内
    側管（２；３１）と、該内側管（２；３１）から半径方
    向外側へ突出し側壁部分（７，８；３３，３４）によっ
    て画成されている隆起部（４；３２）とをそれぞれ有し
    ている管（１，１’；３０，３０’）の溶接方法におい
    て、 熱 可塑性の人造材料から成り、体積補償凹部（２４）と
    電気的な抵抗加熱部（１９）とを備えている溶接リング
    （１３，１３’；２８；３６）を、内側管（２；３１）
    の、前記端壁（１０，１０’；３５，３５’）を有して
    いる部分（１４，３１）上に取り付けること、 両管（１，１’；３０，３０’）を互いに整列させて接
    近させることにより、溶接リング（１３，１３’；２
    ８；３６）を両管（１，１’；３０，３０’）の互いに
    隣合う側壁部分（７，８；３３，３４）で支持させ、そ
    の際両管（１，１’；３０，３０’）の端壁（１０，１
    ０’；３５，３５’）の間に環状間隙（２３）を生じさ
    せること、 電気的な抵抗加熱部（１９）に電流を供給することによ
    り、溶接リング（１３，１３’；２８；３６）を、少な
    くとも、両管（１，１’；３０，３０’）の前記側壁部
    分（７，８；３３，３４）に面している端面（１７，１
    ８；３９，４０）の領域において溶融させること、 溶接リング（１３，１３’；２８；３６）を変形させな
    がら両管（１，１’；３０，３０’）を互いに押し合わ
    せること、 電流の供給を遮断し、溶接リング（１３，１３’；２
    ８；３６）を冷却させることにより、溶接リング（１
    ３，１３’；２８；３６）の前記端面（１７，１８；３
    ９，４０）と両管（１，１’；３０，３０’）の前記側
    壁部分（７，８；３３，３４）とを連結させること、 を特徴とする溶接方法。
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