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DE2212055B2 - Vorrichtung zum Verschweißen von koaxial liegenden Rohren aus thermoplastischem Kunststoff - Google Patents

Vorrichtung zum Verschweißen von koaxial liegenden Rohren aus thermoplastischem Kunststoff

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DE2212055B2
DE2212055B2 DE2212055A DE2212055A DE2212055B2 DE 2212055 B2 DE2212055 B2 DE 2212055B2 DE 2212055 A DE2212055 A DE 2212055A DE 2212055 A DE2212055 A DE 2212055A DE 2212055 B2 DE2212055 B2 DE 2212055B2
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DE
Germany
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heating
pipe
welding
clamping
socket
Prior art date
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Application number
DE2212055A
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English (en)
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DE2212055C3 (de
DE2212055A1 (de
Inventor
Leo 7084 Unterkochen Mayer
Erwin 7082 Oberkochen Mueller
Alfred Dipl.-Ing. 7250 Leonberg Ruehle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Priority to IT48723/73A priority patent/IT980426B/it
Priority to NL7303520A priority patent/NL7303520A/xx
Priority to BE128743A priority patent/BE796711A/xx
Priority to FR7308899A priority patent/FR2175981A1/fr
Publication of DE2212055A1 publication Critical patent/DE2212055A1/de
Publication of DE2212055B2 publication Critical patent/DE2212055B2/de
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschweißen von koaxial liegenden Rohren aus thermoplastischem Kunststoff mit Einspannvorrichtungen für die Rohre, von denen eine mit dem eingespannten Rohr gegen das andere Rohr mit unterschiedlichem, einstellbarem Druck andrückbar ist, und mit einem auswechselbaren Heizspiegel, der auf einem parallel zur Rohrachse verschiebbaren Träger angeordnet und zwischen die eingespannten Rohre bewegbar und nach dem Aufheizen der Rohrstücke und dem Zurückfahren der Einspanneinrichtung wieder ausfahrbar ist
Eine Vorrichtung dieser Art ist durch die DE-OS 18 00 115 bekannt. Mit dieser bekannten Vorrichtung war es aber noch nicht möglich, während des Schweißvorganges selbst mit unterschiedlichen Drükken zu arbeiten. Diese müssen aber während des Zusammenschweißens verändert werden, um eine sichere und dichte Verbindung zwischen den Rohren zu bekommen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine möglichst weitgehend automatisch arbeitende Vorrichtung zu erstellen, bei der während des Schweißens der Druck veränderbar ist und mit der sowohl Muffen- als auch Stumpfschweißungen vorgenommen werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß der Heizspiegel gegen eine Heizmuffe austauschbar, die bewegbare Einspanneinrichtung durch ein pneumatisches Kolbenzylinderaggregat angetrieben und der Heizspiegel bzw. die Heizmuffe nach dem Zurückfahren der Einspanneinrichtung um ein einstellbares Wegstück selbsttätig ausfahrbar ist und daß die erwärmten Rohrenden programmgesteuert und zeitabhängig mit unterschiedlichem Druck aneinanderdrückbar sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können der Heizspiegel und die Heizmuffe mit einem vorzugsweise abnehmbaren Handgriff versehen sein und außerdem kann für den elektrischen Anschluß der Heizwindungen eine Stecker-Steckdosenverbindung vorgesehen sein.
Weiterhin können die Träger für die Einspanneinrichtung durch ein ringförmiges Schienenstück geführt stufenlos bis zu etwa 75° um eine vertikale Achse verschwenkt werden. Hierdurch lassen sich leicht und exakt auch Bögen mit der Maschine herstellen. Außerdem können die Träger gegen andere ausgewechselt werden, die Rohreinspannringe einer anderen Größe tragen, so daß auch Rohre anderer Größe
b5 miteinander verschweißt werden können. Die Rohreinspanneinrichtungen können durch verstellbare Exzenterhebel gegeneinander verspannt werden.
Im übrigen sind die Heizelemente für die Muffen-
bzw. die Stumpfschweißung an einer pneumatisch oder elektrisch angetriebenen Einschwenkeinrichtung befestigt, um im gegebenen Moment automatisch ein- oder ausgeschwenkt werden zu können.
Nach der Aufheizung wird der Zusammenhalt der zusammengedrückten Rohrenden zunächst durch eine Sperrklinke gesichert, die sich nur durch willkürliche Auslösung öffnen läßt oder nach Abiauf einer vorbestimmten Zeit automatisch ausrastet Dadurch wird auch der Erhärtungsvorgang automatisiert, während die Einfahrtiefe bei einer Muffenschweißung durch einen Anschlag begrenzt wird. Dies ist deshalb wichtig, weil man sich nur sehr schwer bei der Muffenschweißung die richtige Abschätzung für die Einfahrtiefe aneignen kann.
Schließlich ist die Schweißvorrichtung so ausgebildet, daß der verschiebbare Träger, der nach Beendigung der Muffenaufheizung pneumatisch zurückbefördert wird, für die andere Rohreinspanneinrichtung oder für mit ihr zusammen bewegte Teile eine Haltevorrichtung aufweist, die beim Zurückfahren des Trägers einschnappt und die Einschwenkvorrichtung bis zum Ausfahren des Heizelements von dem aufgeheizten Rohrende mit zurücknimmt und dann an einem Vorsprung ausrastet.
Die mit dem Gegenstand der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen vor allem darin, daß sich sowohl bei der Muffen- wie auch bei der Stumpfschweißung immer gleich gute und immer wieder reproduzierbare Schweißnähte mit optimalen Eigenschaften erzielen lassen.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der folgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt
F i g. 1 die Vorderansicht einer Schweißvorrichtung, eingerichtet für Preßstumpfschweißung nach der Erfindung,
Fig. la desgleichen, eingerichtet für Muffenschweißung,
Fig.2 einen Schnitt nach der Linie II-1I in Fig. 1 ohne die Fräseinrichtung,
F i g. 2a einen Schnitt nach der Linie H-II in Fig. la,
F i g. 3 einen Schnitt durch ein Muffenheizelement,
F i g. 4 eine Seitenansicht eines aufklappbaren Rohreinspannringes für Preßstumpfschweißung,
F i g. 5 die Frontansicht eines Spannbocks mit einem Exzenter für Preßstumpfschweißung.
Die Schweißvorrichtung 1 ist mit aufklappbaren Rohreinspannringen 2 versehen, in die zu verschweißende Rohrstücke 3 eingespannt werden. Die Rohreinspannringe haben Träger 4, mit denen sie auf einem ringförmigen Schienenstück 5 geführt sind, so daß sie um eine vertikale Achse 6 bis zu 75° versuhwenkt werden können. Zu einer Schweißvorrichtung gehören mehrere Träger mit verschieden großen Einspannringen, die ausgewechselt werden können, so daß auch Rohre mit anderen Durchmessern miteinander verschweißt werden können. Das Ausschwenken der Träger 4 ist erforderlich, um auch Rohrkrümmer oder Rohrkrümmerstücke anschweißen zu können. Zum sicheren Einspannen eines Rohrkrümmers ist es zweckmäßig, eine sichelförmige Ausnehmung an der Außenseite jedes Rohreinspannringes anzubringen. Die aufklappbaren Rohreinspannringhälften 7 und 8 können jeweils durch einen an einem Exzenter 9 sitzenden Exzenterspannhebel 11 gegeneinander verspannt und damit sogar kleine Unregelmäßigkeiten der zu verschweißenden Rohre 3 ausgeglichen werden. Der Exzenter 9 ist an zwei Laschen 12 schwenkbar gelagert, die auf beiden Seiten eines Spannbocks 13 verlaufend an ihrem vom Exzenter 11 abgekehrten Ende 14 durch einen den Spannbock 13 in einem Langloch 15 durchdringenden Bolzen 16 miteinander verbunden sind. Der Abstand dieses Bolzens 16 von einem mit der oberen Rohreinspannungshälfte 7 verbundenen Spannlager 17 kann durch eine in den Spannbock 13 eingeschraubte und in das Langloch hineinragende Schraube 18 verändert und dadurch kann die Spannung, mit der das zu verschweißende Rohr angespannt wird, eingestellt werden.
Die Träger 4 der Rohreinspannringe sind auf der einen Seite auf einem festen Sockel 19 montiert. Aus diesem Sockel 19 ragen zwei dort fest angebrachte Gleitstangen 21 heraus, auf denen ein verschiebbarer Sockel 22 hin und her gleiten kann. Die Vor- und Rückbewegung des Sockels 22 wird durch einen pneumatischen Zylinder 23 hervorgerufen, der an Basisträgern 24 befestigt ist
An der Rückseite der Schweißvorrichtung sind Schienen 25 vorgesehen, auf denen ein Wagen 26 hin und her laufen kann. Dieser Wagen ist Träger von Achsen 27 und 28. Die Achse 27 dient einem Schwenkstück 29 als Lager, das durch den pneumatischen Zylinder 31 aus der in F i g. 2 dargestellten Lage in Richtung des Pfeiles 32 in eine Lage verschwenkt werden kann, in der der auf das Schwenkstück aufgesteckte, elektrisch aufheizbare Spiegel 33 vor den einander gegenüberliegenden Mündungen der beiden eingespannten Rohrstücke 3 liegt. Während der Spiegel 33 zum Erhitzen des Rohrendes vor dem Stumpfschweißen dient, ist auch eine in Fig.3 im Querschnitt dargestellte Heizmuffe 34 verwendbar, die zum Erhitzen der Rohrenden beim Muffenschweißen dient Der Heizkörper selbst ist aus Aluminium und deshalb leicht und hat eine kurze Aufheizzeit. Auf den Muffenstumpf 35 wird ein Muffenende 36 zum Erhitzen aufgeschoben. Die von der Heizspirale 37 ausgehende Wärme gelangt durch die gute Leitfähigkeit und die zur Wärmeleitung zur Verfügung stehende Masse an gut wärmeleitendem Material leicht zum Ende der zu verschweißenden Muffe 36. Auf der anderen Seite wird das Rohrende 38 eingeschoben, zu dem auf dem kurzen Weg von der Heizspirale 37 her auch leicht die Wärme übertragen werden kann.
Eine solche Heizmuffe 34 kann mit ihrem Stiel 39 ebenfalls auf das Schwenkstück 29 mit den Stiften 3a aufgeschoben und mit diesem verschwenkt werden. Der Stiel kann in jedem Falle mit einem Handgriff 41 enden, so daß das leichte Gerät, das mit einem Stecker 42 elektrisch angeschlossen werden kann, nach Abnahme von der Schweißvorrichtung 1 auch zum Verschweißen von Endverbindungen bereits montierter Rohre von Hand verwendet werden kann.
Während nun der Spiegel 33 mit Spiel auf den Steckstiften 3a aufsitzt, damit er sich beim Zusammenfahren der beiden zu verschweißenden Rohrenden an ihre Endflächen anpassen kann, muß die He:zmuffe 34 ganz genau geführt sein. Sie wird daher zusätzlich mit einer Flügelschraube 43 angeklemmt oder auf andere angreifende Weise durch Anklemmen genau in Führung gebracht.
Damit die stumpf miteinander zu verschweißenden Endflächen auch planparallel zueinander verlaufen, ist es oft vor dem Zusammenschweißen erforderlich, diese Endflächen noch geradezufräsen. Dazu dient eine Fräseinrichtung 44, die zwei parallel oder schräg
zueinander verlaufende Frässcheiben 45 aufweist. Diese Frässcheiben 45 sind jeweils an ihren Außenseiten mit Fräsmessern 46 versehen und auf eine Schneckenradwelle in einem Getriebe 47 fliegend aufgesetzt. Das Schneckengetriebe 47 wird von einer elektrischen Handbohrmaschine 48 angetrieben, deren Antriebsstift in eine passend ausgebildete mit einer Kupplungsklaue versehene Bohrhülse 49 einsteckbar ist. Auf der anderen Seite ist das Schneckengetriebe mit einem Schwenkarm 51 verbunden, der um die vom Wagen 26 getragene Achse 28 verschwenkt werden kann. Die Endausschläge des Schwenkarms 51, der von Hand verschwenkt wird, werden durch entsprechend angebrachte Anschläge 52 begrenzt.
Zum Stumpfschweißen der in F i g. 1 eingezeichneten Rohre 3 wird zunächst die Fräseinrichtung 44 von Hand eingeschwenkt und der verschiebbare Sockel 22 durch Verschwenken des Handhebels 53, der Druckluft in den Zylinder 23 läßt, nach links (Fig. 1) verschoben. Beim Vorgehen nimmt das Rohr 3 die Frässcheiben 45 mit bis die linke an dem linken Rohr 3a anschlägt Dann wird die Bohrmaschine 48 in Gang gesetzt und die Rohrenden werden glattgefräst Nach Zurücknahme des verschiebbaren Sockels 22 durch Umlegen des Handhebels 53 in die andere Richtung wird der Handhebel 54 betätigt und dadurch Luft in den Zylinder 31 gedrückt, der daraufhin den elektrisch aufgeheizten und durch einen Thermostaten auf vorgewählter Temperatur gehaltenen Spiegel 33 vor die Endfläche der Rohre 3 schwenkt. Wiederum wird nun der Handhebel 53 betätigt und damit das Rohr 3 gegen das Rohr 3a verschoben. Dabei nimmt das Rohr 3 den Spiegel 33 mit, bis er auch an der Endfläche des Rohres 3a anliegt. Die Rohre liegen nur mit ganz leichtem Druck an dem Spiegel 33 an, und zwar so lange, bis die Endflächen angeschmolzen sind. Dann werden beide Handhebel in die entgegengesetzte Richtung wie vorher gelegt, damit das Rohr 3 zurückgezogen und der Spiegel 33 zurückgeschwenkt werden kann. Sofort darauf wird dann das Rohr 3 durch Betätigen des Handhebels 53 an das andere Rohr 3a herangefahren und bleibt dort kurze Zeit mit leichtem Druck anliegend, bis eine Vorabkühlung und eine gewisse Verfestigung der Schweißnaht stattgefunden hat. Dann wird der Anpreßdruck durch Druck auf den Knopf 55 erhöht und bleibt eine ganze Weise darauf liegen, bis die Voraushärtung stattgefunden hat. Etwas langer braucht die Nachhärtung, die durch erneuten Knopfdruck wieder bei geringerem Druck durchgeführt wird. Dann werden die zusammengeschweißten Rohrstücke ausgespannt, der verschiebbare Sockel 22 zurückgefahren und das Spiel kann von neuem beginnen.
Zum Muffenschweißen wird anstelle des Spiegels 33 die Heizmuffe 34 auf das Schwenkstück 29 aufgesetzt und mit der Flügelschraube 43 festgespannt. Einerseits wird ein Rohrstück 38 und andererseits wird eine Muffe 36 eingespannt. Die Heizmuffe 34 wird durch Betätigen des Handhebels 54 und des Zylinders 31 eingeschwenkt.
Beim Verfahren des Sockels 22 schiebt sich das Ende der Muffe 36 auf den Muffenstumpf 35 und verschiebt dann auch die Heizmuffe 34 mit nach links, bis das Rohrende 38 in die Heizmuffe 34 eingedrungen ist. Nach dem Weichwerden der zu verschweißenden Rohrflächen wird der Sockel 22 mit der Muffe 36 zurückgefahren. Dabei wird der Wagen 26 ein Stück mit zurückgenommen, bis das Rohrende frei ist und dann der Wagen stehengelassen und, bis auch die Muffe frei ist, weiter
ίο zurückgefahren. Dies wird durch eine Halteeinrichtung 61 ermöglicht, die beim Verfahren eingeschnappt ist und nach genügendem Zurückfahren an einem Vorsprung wieder ausrastet und so bei noch weiterem Zurückfahren des Sockels 22 die Einschwenkvorrichtung mit der Heizmuffe 34 stehen läßt. Diese wird nun wieder zurückgeschwenkt. Nun kann die erweichte Muffe 36 auf das erweichte Rohrende 38 aufgefahren werden. Die Einfahrtiefe wird dabei durch einen verstellbaren Anschlag 56 begrenzt.
Damit nun die Muffenverbindung nicht gelöst werden kann bevor die Thermoplaste endgültig erstarrt sind, ist eine Sicherung in Gestalt einer Sperrklinke 59 vorgesehen, die erst nach Ablauf einer gewissen vorgewählten Zeit von etwa 4 min oder durch besondere Handgriffe gelöst werden kann. An der Vorrichtung sind auch noch Druckanzeiger 57 und 58 angebracht, an denen die in den Zylindern 23 und 31 herrschenden Drücke abgelesen werden können. Die einzelnen Bewegungsvorgänge sind nun wie hier beschrieben nicht nur von Hand, sondern auch elektrisch steuerbar, wobei insbesondere die Schweißtemperatur und der Anpreßdruck nach den einzelnen Bewegungsabläufen als Funktion von der Zeit gesteuert werden. Die Steuerung kann auch durch Steuerkurven oder durch Steuerkarten in der verschiedensten Weise gesteuert werden, so daß die Steuerung von Schweißtemperatur, Anpreßdrücken und Zeiten je nach dem verwendeten Material, seiner Stärke und dem Durchmesser der Rohre verschieden voreingestellt werden kann.
Mit einer solchen Vorrichtung können also sämtliche Rohrschweißvorgänge wie Stumpfschweißen Muffenschweißen und Handschweißen an schlecht zugänglichen Stellen durchgeführt werden, ohne daß eine große Umrüstung notwendig wäre.
An den Außenseiten von zwei zueinander parallelen oder schrägen Frässcheiben können Fräsmesser angeordnet sein.
Das soll insbesondere auch besagen, daß die Messer an den parallelen Frässcheiben sowohl parallel zu diesen als nach innen oder nach außen konisch zueinander schräggestellt sein können, so daß die Rohrenden nach dem Abfräsen an ihren gegenüberliegenden Endflächen in jedem Fall parallel zueinander verlaufen, aber im Falle der schräggestellten Messer innen oder außen an der Rohrwandung auch noch eine konische Anfasung aufweisen können.
Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Verschweißen von koaxial liegenden Rohren aus thermoplastischem Kunststoff mit Einspannvorrichtungen für die Rohre, von denen eine mit dem eingespannten Rohr gegen das andere Rohr mit unterschiedlichem, einstellbarem Druck andrückbar ist, und mit einem auswechselbaren Heizspiegel, der auf einem parallel zur Rohrachse verschiebbaren Träger angeordnet und zwischen die eingespannten Rohre bewegbar und nach dem Aufheizen der Rohrstücke und dem Zurückfahren der Einspanneinrichtung wieder ausfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizspiegel (33) gegen eine Heizmuffe (34) austauschbar, die bewegbare Einspanneinrichtung durch ein pneumatisches Kolbenzylinderaggregat angetrieben und der Heizspiegel bzw. die Heizmuffe nach dem Zurückfahren der Einspanneinrichtung um ein einstellbares Wegstück selbsttätig ausfahrbar ist und daß die erwärmten Rohrenden programmgesteuert und zeitabhängig mit unterschiedlichem Druck aneinanderdrückbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizspiegel (33) und die Heizmuffe (34) mit einem vorzugsweise abnehmbaren Handgriff (41) versehen sind und für den elektrischen Anschluß der Heizwindungen (37) eine Stecker/ Steckdosenverbindung (42) vorgesehen ist.
3. Schweißvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (4) für die Einspanneinrichtung durch ein ringförmiges Schienenstück (5) geführt bis zu etwa 75° um eine vertikale Achse verschwenkbar sind.
4. Schweißvorrichtung nach den Ansprüchen 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (4) auswechselbar sind und verschiedene Träger (4) verschiedene Größen von Rohreinspannringen (2) tragen.
5. Schweißvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aufklappbaren Rohreinspanneinrichtungen (7, 8) jeweils durch einen Exzenterschwenkhebel (9) gegeneinander verspannbar sind, der an einem Exzenter (11) sitzend an zwei Laschen (12) schwenkbar gelagert ist, die auf beiden Seiten eines Spannbocks (13) verlaufend an ihrem vom Exzenter (11) abgekehrten Ende durch einen den Spannbock (13) in einem Langloch (15) durchdringenden Bolzen (16) miteinander verbunden sind, dessen Abstand von dem den Exzenter (11) untergreifenden Spannlager (17) durch eine in das Langloch (15) hineinragende Schraube (18) verstellbar ist.
6. Schweißvorrichtung nach den Ansprüchen 1 —5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (33, 34) für die Muffen- bzw. Stumpfschweißung an einer pneumatisch oder elektrisch angetriebenen Einschwenkvorrichtung (29,31) befestigt sind.
7. Schweißvorrichtung nach den Ansprüchen 1 —6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusammenhalt der nach der Aufheizung zusammengedrückten Rohrenden (3) durch eine Sperrklinke gesichert ist, die sich nur durch willkürliche Auslösung auslösen läßt oder nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit automatisch ausrastet.
8. Schweißvorrichtung nach den Ansprüchen 1 — 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfahrtiefe bei der
Muffenschweißung durch einen Anschlag (56) begrenzt ist.
9. Schweißvorrichtung nach den Ansprüchen 1 —8, dadurch gekennzeichnet, daß der nach Beendigung der Muffenaufheizung pneumatisch zurückbeförderte verschiebbare Träger (4) für die andere Rohreinspanneinrichtung oder für mit ihr zusammen bewegte Teile eine beim Zurückfahren des Trägers einschnappende Halteeinrichtung aufweist, die die Einschwenkvorrichtung (29, 31) bis zum Ausfahren des Heizelements (34) von dem aufgeheizten Rohrende mit zurücknimmt und dann an einem Vorsprung ausrastet.
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