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Verfahren und Schutzhülse zur Herstellung eines Schweissfittings und danach hergestellter Schweissfitting
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schweissfittings aus thermoplastischem Ma- terial, z. B. Polyäthylen, eine Schutzhülse zur Durchführung dieses Verfahrens und den nach dem Verfah- ren hergestellten Schweissfitting. Zur Herstellung solcher Fittings finden Spritzgussverfahren unter Einbet- ten des Heizleiters, vorzugsweise einer bifilaren Drahtwindung, Anwendung.
Bekannt ist das Herstellen solcher Fittings im Spritzgussverfahren, wobei der Heizdraht auf den Stahl- kern einer Spritzgussform, aufgewickelt und umspritzt wird, so dass der Fitting die Heizdrähte an seiner inneren Fläche, eingebettet in die Masse des Kunststoffes, enthält. Dieses Verfahren ist nachteilig, da entweder eine sehr grosse Anzahl von Stahlkernen vorhanden sein müssen, oder aber von Fall zu Fall der
Kern der Spritzgussform von Hand bewickelt werden muss. Dadurch'wird die Form unwirtschaftlich belastet. Ein weiterer Übelstand ist der, dass beim Entfernen des fertigen Fittings aus der Form, d. h. Abziehen vom Kern eine Beschädigung der eingebetteten Heizdrahtwindungen nicht mit Sicherheit vermieden wer- den kann.
Überdies zeigen die in dieser Weise gefertigten Schweissfittings häufig eine mangelhafte Heizdrahteinbettung, wodurch beim Einschieben der zu verbindenden Rohre oder aber auch erst bei deren späteren Erwärmung Verschiebungen der Drähte gegeneinander auftreten, welche beim Vollzug der Verschweissung zu Kurzschlüssen und zu fehlerhaften Verbindungen führen.
Die Erfindung bezweckt durch ein leicht und wirtschaftlich durchzuführendes Verfahren, diese Nachteile zu vermeiden und einen kurzschlusssicheren Schweissfitting herzustellen, welcher den Verlauf der Verschweissung mit dem eingesetzten Rohr sichert und gleichmässige Verschweissunhen ergibt.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass auf den Kern der Spritzgussform eine Schutzhülse aus thermoplastischem Material, z. B. aus Polyvinylchlorid aufgesetzt wird, an deren Aussenseite ein Heizleiter, z. B. eine bifilare Drahtwindung, angeordnet ist, wonach der Fitting durch durch Umspritzen der Schutzhülse und des Heizleiters gebildet wird.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Schutzhülse zur Durchführung des Verfahrens, die vor der Verwendung in der Fittingspritzfertigung örtlich und zeitlich unabhängig von ihr hergestellt und gelagert werden kann, und-falls notwendig-auch an eine weit entfernt liegende Spritzfertigung versandt werden kann.
Der nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Schweissfitting weist an der Innenseite eine den Heizleiter abdeckende Schutzhülse z. B. aus Polyvinylchlorid oder einem andern, bei verhältnismässig niedriger Temperatur leicht verformbaren thermoplastischen Material auf. Der Schweissfitting nach der Erfindung kann also, da er durch diese Abdeckung geschützt ist, ohne Schwierigkeiten und ohne Gefahr einer mechanischen Beschädigung gelagert, verschickt und gehandhabt werden, wobei das Heizelement auch gegen mechanische und chemische Einflüsse, z. B. der Atmosphäre, geschützt ist und an Ort und Stelle leicht, auch von ungelernten Arbeitern, in den gebrauchsfertigen Zustand gebracht werden kann.
Der Fitting gemäss der Erfindung kann aus einem beliebigen thermoplastischen Kunststoff bestehen, vorausgesetzt, dass er schweissbar ist. Als Material für den Fitting ist Polyäthylen, u. zw. HochdruckPolyäthylen wie auch Niederdruck-Polyäthylen bzw. ein Polyäthylenmischpolymerisat mit Vorteil verwendbar.
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Das Verfahren der Erfindung besteht in dem an sich bekannten Spritzen in einer mit Kern ausgerüste- ten Spritzgussform, auf den eine verhältnismässig dünnwandige Schutzhülse aus einem beim Spritzen des
Fittings sich lösbar mit diesem verbindenden thermoplastischen Kunststoff übergeschoben wird, auf die der
Heizleiter, insbesondere die bifilare Drahtwindung mit Verankerung der Drahtenden und Kontakthillsen vor dem Spritzvorgang aufgebracht ist.
Als Material für diese aufzuschiebende Hülse mit Heizleiter, die bei dem Spritzen unter Einbetten des auf ihr befindlichen z. B. aufgewickelten Heizleiters mit dem Fitting verbunden wird. die jedoch durch Anwendung von Wärme vom Fitting und dem in den Fitting eingebetteten Heizleiter gelöstwerdel1 kann, eignen sich insbesondere thermoplastische Kunststoffe mit verhältnismässig niedrigem Erweichung- punkt, z. B. Polyvinylchlorid.
Wenn dafür gesorgt wird, dass beim Spritzen keine feste, später nicht mehr lösbare Verbindung der
Hülse mit dem Fitting eintritt, so kann unter Umständen der thermoplastische Kunststoff der Hülse der gleiche sein, wie der des Fittings. Dies ist dann möglich, wenn der Spritzvorgang so geleitet wird, dass die Wärme des eingespritzten Materials nicht zum Schmelzen bzw. zur Erweichung und Verschiebung des
Hülsenmaterials mit dem eingespritzten Material hinreicht.
Bevorzugt ist jedoch die Verwendung eines von dem Fittingmaterial verschiedenen thermoplastischen
Materials für die auf den Kern geschobene Hülse, wobei vorzugsweise ein verhältnismässig rasch bei verhältnismässig niedriger Temperatur erweichendes thermoplastisches Material verwendet wird.
Bei Polyäthylen als Material des Fittings eignet sich Polyvinylchlorid, insbesondere Hartpolyvinylchlorid, als Material für die Hülse. Die Wandstärke der Hülse, die bei dem Spritzvorgang mit dem Fitting verbunden wird, und von ihm durch Erwärmen gelöst wird, ist je nach dem gewählten Kunststoff verschieden, wobei Voraussetzung ist, dass die Hülse bei gewöhnlicher Temperatur eine genügende Festigkeit besitzen muss, um der strammen Aufwicklung des Heizdrahtes standzuhalten und anderseits bei Erwärmung (nach Spritzen des Fittings und Einbetten des Heizleiters z. B. am Ort der Verwendung des Schweissfittings) genügend leicht verformbar werden muss, um deformiert und von dem Fitting ab-und aus ihm herausgezogen werden zu können.
Bei Fittings mit einer lichten Weite von etwa 5cm und Verwendung von Polyvinylchlorid, z. B. Hartpolyvinylchlorid alsHülsenmaierial, sind Wandstärken der Hülse von 2 mm, l, 5 mm und auch 1 mm geeignet, da diese Hülsen bei gewöhnlicher Temperatur hinreichende Festigkeit und beim Erwärmen auf z. B. 80 C hinreichende Verformbarkeit besitzen, um deformiert und entfernt zu werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die auf den Kern zu schiebende Hulse aus thermoplastischem Material mit Schraubenwindungen versehen, die das Aufwinden, insbesondere das bifilare Aufwinden, erleichtern, eine Berührung der Drahtwindungen miteinander verhindern und ferner beim Spritzen gegen ein Verschieben der Drahtwindungen sichern und eine vorzügliche Einbettung gewährleisten. Auf der Schutzhülse gemäss der Erfindung sind die in den Fitting eingebetteten Kontakthülsen aufgebracht und die Drahtendschleife festgelegt. Beides ist insbesondere bei Hartpolyvinylchlorid möglich durch Einführen von Befestigungsorganen, z.
B. Stiften, in die Wand der Hülse, wobei diese Stifte an den Kontakthülsen vorgesehen sind und das Halten der Endschleife durch ein angesetztes Haltestück, z. B. ein federndes Drahtstück, das in die Hülsenstirnfläche eingebettet ist, bewerkstelligt wird.
Die Schutzhülse wird beim Spritzen mit dem Fitting derart vereinigt, dass bei gewöhnlicherTemperatur eine verhältnismässig feste Verbindung entsteht, während beim Erwärmen der Hülse ein Deformieren, Lösen und Herausziehen aus dem Fitting ohne weiteres, z. B. nach mechanischem Lösen einer Randringfläche, möglich ist.
Das Erzeugnis dieses Verfahrens ist ein Schweissfitting mit einer inneren Schutzhülse, da die auf den Kern der Spritzgussform aufgesetzte Hülse mit dem Schweissfitting verbunden bleibt.
Ein derartiger Schweissfitting, dessen eingebetteter Heizleiter und dessen Verschweissungsfläche gegen mechanische und chemische Einflüsse geschützt sind, hat gegenüber bekannten Fittings erhebliche Vorteile, da Lagerung, Transport und Handhabung ohne die Gefahr von Schädigungen ermöglicht wird.
Die Entfernung der Schutzhülse durch Erwärmen, Deformieren und Herausziehen ist leicht und auch ungelernten Arbeitern, z. B. am Ort der Verwendung, möglich. Durch Erwärmen wird die Hülse weich und kann in diesem Zustand leicht von dem Fitting gelöst und aus ihm herausgezogen werden, ohne dass das Material des Schweissfittings selbst wesentlich erhitzt wird oder gar schmilzt.
Die Art der Erwärmung dieser Schutzhülse des Fittings gemäss der Erfindung ist beliebig. Sie könnte auch geschehen unter Verwendung des Heizleiters des Fittings. Hiebei könnten aber Schädigungen des Fittings eintreten, so dass. nach einer bevorzugten Ausführungsform die Erhitzung der Schutzhülse des Fittings gemäss der Erfindung von innen her geschieht, insbesondere durch Einführen eines die Innenflächen
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der Hülse berührenden Heizkörpers, vorzugsweise eines elektrischen Heizkörpers von kreisrundem Quer- schnitt.
Beim Einschieben eines solchen Heizkörpers, z. B. eines elektrisch geheizten Kolbens von kreisrun- dem Querschnitt, in die Hülse wird diese nach Anlegen eines Stromes an den Heizkörper innerhalb kur- zer Zeit plastisch, z. B. innerhalb von 60 sec, wonach der Heizkörper aus der Hülse bzw. dem Fitting herausgezogen wird. Nach Lockern der Randringfläche der Hülse, z.
B. mittels irgendeines Werkzeuges, wie eines Schraubenziehers (eine Schädigung der Drahtwindungen an dieser Randringfläche ist nicht zu be- fürchten, da die Drahtwindungen bei dem Fitting gemäss der Erfindung üblicherweise nicht bis zum Rand des Fittings reichen), kann die Hülse mit einer Zange erfasst, nach dem Zentrum zu eingebogen, dadurch von dem Fitting gelöst und herausgezogen werden, ohne dass eine Schädigung des Fittings oder des darin eingebetteten Heizleiters erfolgt, da die Verbindung zwischen Schutzhülse und Fitting ierhältnismässig lose ist und die Hülse infolge des für sie verwendeten Materials derart plastisch ist, dass eine Schädigung des Fittings durch das im warmen Zustand weiche Hüllenmaterial nicht erfolgen kann.
Geschieht dieses Lösen der Schutzhülle von dem Fitting gemäss der Erfindung an der Stelle der Verwendung, so ist ein vorangegangener schädigender Einfluss auf die Verschweissungsflächen und auf den eingebetteten Draht nicht zu befürchten und das Schweissen geht leicht und sicher vonstatten.
Die Zeichnungen zeigen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Fig. 1 zeigt die Schutzhülse mitDrahtwicklung in Ansicht mit Teilansichten X und Q. Fig. 2 zeigt in teilweisem Schnitt den Schweissfitting mit der Schutzhülse. Fig. 3 zeigt in Ansicht den einzuführenden Heizkolben. Fig. 4 zeigt in Ansicht die erwärmte und deformierte Hülse kurz vor dem Lösen und Herausziehen, während Fig. 5 den fertigen Fitting im Schnitt darstellt.
Die Schutzhülse 1 (deren innerer Durchmesser dem äusseren Durchmesser des Kerns der Spritzgussform für den Fitting entspricht) weist auf ihrer Oberfläche eine eingeschnittene Schraubenwindung 2 auf, in die der Draht 3 eingelegt ist, der an der Endschleife 4 gehalten wird durch ein Haltestück 5, z. B. aus Stahldraht, das mit der Hülse 1 verbunden ist, durch Einführen des Endes 6 dieses Haltestückes in eine Bohrung 7 in der (Stirn-) Fläche der Hülse. Auf der andern Seite der Hulsenfläche sind die Kontakthülsen 8 und 9 mit ihren Befestigungsstiften in die Hülsenfläche eingelassen.
Der Heizkolben 10 ist mit elektrischen Heizelementen 11 ausgerüstet. Er erwärmt rasch die Schutzhülse, deren Rand dann gelockert und von einer Zange bei 12 ergriffen und, wie in Fig. 4 gezeigt, deformiert, u. zw. nach innen eingebogen wird, so dass die Schutzhülse leicht herausgezogen werden kann zur Schaffung des fertigen Fittings (Fig. 5) mit an der Innenfläche liegenden Drahtwindungen 14.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines Schweissfittings aus thermoplastischem Material, z. B. Polyäthylen, nach dem Spritzgussverfahren unter Einbetten des Heizleiters, vorzugsweise einer bifilaren Drahtwin- dung, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Kern de, Spritzgussform eine Schutzhülse aus thermoplastschem Material, z. B. aus Polyvinylchlorid aufgesetzt wird, an deren Aussenseite ein Heizleiter, z. B. eine bifilare Drahtwindung, angeordnet ist, wonach der Fitting durch Umspritzen der Schutzhülse und des Heizleiters gebildet wird.