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WO2010086164A1 - Verfahren zum verbinden sowie verbindung eines kapillarrohrs mit einem stammrohr - Google Patents

Verfahren zum verbinden sowie verbindung eines kapillarrohrs mit einem stammrohr Download PDF

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WO2010086164A1
WO2010086164A1 PCT/EP2010/000514 EP2010000514W WO2010086164A1 WO 2010086164 A1 WO2010086164 A1 WO 2010086164A1 EP 2010000514 W EP2010000514 W EP 2010000514W WO 2010086164 A1 WO2010086164 A1 WO 2010086164A1
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WO
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tube
capillary tube
passage
capillary
diameter
Prior art date
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PCT/EP2010/000514
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English (en)
French (fr)
Inventor
Donald Herbst
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Priority to CN2010800095251A priority patent/CN102333640A/zh
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Ceased legal-status Critical Current

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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10—Methods of surface bonding and/or assembly therefor
    • Y10T156/1052—Methods of surface bonding and/or assembly therefor with cutting, punching, tearing or severing
    • Y10T156/1062—Prior to assembly

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a compound according to the preamble of claim 13.
  • DE 197 25 326 C2 describes a method for producing a mat with thin-walled plastic tubes with a continuous same diameter up to 5 mm (capillary tubes), which at their open ends respectively to stem tubes, radially outgoing from these, for the supply and Dissipation of a heating / cooling medium by heating and pressure welded.
  • the trunk tubes have at the weld holes with a diameter approximately corresponding to the inner diameter of the plastic tube.
  • the plastic tube is brought from the outside to the main pipes, whereby they were previously heated in their final areas to be welded so that the inner diameter of the End areas has been extended.
  • the welding zone does not directly adjoin the bore in the main pipe, but is displaced outwardly away from it, so that there is no risk of closing or at least narrowing the bore by molten material.
  • a relatively large welding area welding area
  • a heating of the stem pipe is required. In addition to increased heat loss, this results in a prolonged warm-up time as well as a prolonged cooling time, making mat production uneconomical.
  • the achievable minimum distance between the capillary tubes is increased by the welding yard.
  • the internal cross section of the capillary tubes and also the passages through the main pipe in the connection area are not restricted or defined.
  • the end of the capillary tube is inserted at least partially into the passage from the outside, and a common heating of at least part of the inserted end of the capillary tube Capillary tube and the immediately surrounding part of the wall of the passage in the stem pipe is performed so that they soften and are welded together after cooling, the capillary tube and the stem tube are heated only in the immediate area of the weld zone, so that a minimum amount of heat must be supplied.
  • this energy saving results in extremely short heating and cooling times, so that the process has a high economic benefit.
  • the heating may preferably be carried out by introducing a heating punch from the interior of the main pipe into the passage. This can be brought by its shape in direct contact only with the end face and a small portion of the inner surface of the capillary tube according to the desired extent of the weld in the longitudinal direction of the capillary tube. It is thus only the material at the end of the capillary tube in a length corresponding to
  • the heating punch has the shape of a truncated cone with a slightly tapering lateral surface in the direction of the capillary tube.
  • FIGS. Ia and Ib two stages of the process in the preparation of a connection between a main tube and a capillary tube
  • FIGS. 2a to 2e different embodiments of a connection between a main pipe and at least one capillary tube.
  • Fig. Ia shows a main pipe 1 and a capillary tube 2 to be connected thereto in each case in cross section.
  • the main tube 1 and the capillary tube 2 each consist of plastic and preferably serve as a constituent part of a heat exchanger mat, in which the ends of a multiplicity of capillary tubes are connected on the one hand to a heat exchanger mat.
  • nem main pipe for the supply of a heating or cooling medium and on the other hand connected to a main pipe for the discharge of the heating or cooling medium.
  • the capillary tubes to be connected to a main pipe lie one behind the other in the longitudinal direction of the main pipe, and it may be desirable for the distances between adjacent capillary pipes to be as small as possible.
  • Typical dimensions of such heat exchanger mats are an outer diameter of 20 mm and an inner diameter of 16 mm for the main pipe 1 and in outer diameter of 3.0 mm and an inner diameter of 2.4 mm for the capillary tube second
  • the main pipe has a round cross-section.
  • this can be arbitrary, for example rectangular or oval.
  • To simplify the implementation of the method according to the invention also be divided horizontally in the longitudinal direction approximately in the middle, wherein the lower, accessible from the top half initially connected to the capillary tubes and then the upper is welded to the lower half to form the closed stem tube.
  • the main pipe 1 has for connection to a capillary tube 2 in each case a circular cross-section, radial passage 3, whose diameter corresponds to the outer diameter of the capillary tube 2.
  • the end of the capillary tube 2 can thus be pushed without change in shape in the passage 3.
  • the outer diameter of the capillary tube 2 may also be somewhat smaller than the diameter of the passage 3 to some extent without unduly compromising the feasibility of the present process.
  • a extending over the length of rod 4 is inserted before the welding process.
  • the rod 4 carries on its side facing the passage 3 for each of the existing in the main pipe 1 passages 3 each have a heating punch 5, which can be electrically heated via a guided through the rod 4 line.
  • the rod 4 is pressed against the inner wall of the main tube 1 in such a way that the heating punches 5 each protrude centrally into the passage 3 and an annular gap between them
  • Heating stamp 5 and the wall of the passage 3 is formed.
  • the heating punch 5 tapers slightly in the direction of the passage 3, so that it has a truncated cone shape.
  • the gap between the heating punch 5 and the wall of the passage 3 is dimensioned so that it has a width which is slightly greater than the wall thickness of the capillary tube 2 in the region of the end face of the heating die 5, so that the capillary tube 2, from below is pushed into the passage 3, first passes into this gap and, if its inner
  • Welding zone which, when the pressure is applied and the heating punch 5 is then removed by lifting the rod 4 from the passage 3, cools and solidifies, so that a homogeneous weld 6 is obtained.
  • the weld seam 6 between the capillary tube 2 and the main tube 1 can be limited to a very small area whose size is determined solely by the outer diameter of the capillary tube on the one hand and the required width of the weld 6, ie, its dimensions in the longitudinal direction of the capillary tube 2 ,
  • the theoretically necessary width of the weld 6 corresponds to the thickness of the wall of the capillary tube 2, in the present example thus 0.3 mm.
  • the surface of the weld 6 is only about 4 mm 2 , compared to more than 60 mm 2 in the process according to DE 197 25 326 C2 with a welding yard of typically approx. 9 mm diameter.
  • the welding can be carried out by any conventional method, e.g. Ultrasonic welding or thermal welding.
  • Ultrasonic welding For capillary tube mats, however, only thermal welding has hitherto been used for economic reasons.
  • Typical cycle times for the welding process are 180 seconds for the necessary working cycles "preheating of the two contact surfaces, compression and cooling".
  • the economic benefit of the method according to the invention is therefore very large, because the capacity of a production plant for capillary tube mats is determined to 80% of the waiting times during the welding process. Reducing the welding time to less than 20% increases the capacity more than threefold without additional investment costs.
  • the Fign. 2a to 2d show different variants of the position of the weld 6 in the passage 3. This can be influenced by appropriate design of the rod 4 and the Schustkovs 5.
  • the weld 6 is approximately in the middle of the passage 3. This is achieved in that between the rod 4 and the heating level 5, a connector is arranged, whose length corresponds to about half the length of the passage 3 and the diameter thereof smaller than that of Edelstkovs 5 is.
  • the outer surface of the connector is preferably thermally insulated.
  • Fig. 2b shows the case shown in Fig. 1, in which the capillary tube 2 is advanced to the inner wall of the main tube 1.
  • This variant is preferably used for trunk pipes, which consists of a Glass fiber reinforced middle layer and each one for the heating or cooling medium, in particular water, impermeable inner and outer layers of a material such as polypropylene. Since it can not be guaranteed that the glass fiber reinforced
  • Layer is sufficiently impermeable to water, contact between it and the heating or cooling medium should be avoided; this is achieved by the capillary tube, which has been pushed up to the inner wall of the main pipe and welded there.
  • the capillary tube is inserted into the passage 3 only so far that the weld seam 6 extends as far as the outer wall of the main tube 1. In this way, the cooling process can be accelerated when the capillary tube 2 is cooled while it welding outside.
  • the diameter of the passage 3 is reduced and the end 7 of the capillary tube 2 is correspondingly tapered. Since a certain material thickness must remain between adjacent passages 3 in the main pipe 1, this design allows an even smaller distance between adjacent capillary tubes 2.
  • FIG. 2e shows a main tube 1 with several, in the present case three, capillary tubes 2 welded in the circumferential direction of the main tube 1.
  • a configuration may be advantageous if the main tube is connected to a plurality of capillary tube mats.
  • the connections with the capillary tubes of a mat lie one behind the other in the longitudinal direction of the main tube, and the connections with the capillary tubes of different mats lie side by side in the circumferential direction, ie
  • FIG. 2e shows the connection with FIG one capillary tube each of three different mats.
  • the eccentric connection between the capillary tubes 2 of only one mat and the main tube 1, for example only of the right-hand capillary tubes 2 in FIG. 2e, may be expedient if the mat is e.g. is used for a cooling ceiling. It then lies flat on a metal plate, wherein the support surface of the mat should be as large as possible. This allows the eccentric connection between the capillary tubes 2 and the stem tube 1, when the mat is placed so that the connection is closer to the plate than any centric connection.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Verbinden des offenen Endes eines dünnwandigen Kunststoff rohrs (2) mit einem Außendurchmesser bis zu 5 mm (Kapillarrohr) mit einem aus Kunststoff bestehenden Stammrohr (1) erheblich größeren Durchmessers derart, dass das Kapillarrohr radial von der Umfangsfläche des Stammrohrs absteht und das Innere des Kapillarrohrs mit dem Inneren des Stammrohrs über einen in der Wand des Stammrohrs ausgebildeten, radialen Durchgang (3) verbunden ist, beschrieben. Das eine Ende des Kapillarrohrs, das einen mit dem Durchmesser des Durchgangs übereinstimmenden oder kleineren Außendurchmesser aufweist, wird von außen zumindest teilweise in den Durchgang eingeführt, und anschließend erfolgt eine gemeinsame Erwärmung zumindest eines Teils des eingeführten Endes des Kapillarrohrs und des unmittelbar umgebenden Teils der Wand des Durchgangs im Stammrohr. Hierdurch erweichen diese, so dass sie nach dem Abkühlen miteinander verschweißt sind. Die Erwärmung erfolgt vorzugsweise durch Einführen eines Heizstempels (5) aus dem Inneren des Stammrohrs in den Durchgang.

Description

Verfahren zum Verbinden sowie Verbindung eines Kapillarrohrs mit einem Stammrohr
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Ober- begriff des Anspruchs 1 sowie eine Verbindung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
Die DE 197 25 326 C2 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen einer Matte mit dünnwandigen Kunststoff- röhren mit einem durchgehend gleichen Durchmesser bis zu 5 mm (Kapillarrohre) , die an ihren offenen Enden jeweils an Stammrohre, radial von diesen abgehend, für die Zu- und Abführung eines Heiz/Kühlmediums durch Erwärmung und Druck angeschweißt werden. Die Stammrohre weisen an den Schweißstellen Bohrungen mit einem etwa dem Innendurchmesser der Kunststofffröhre entsprechenden Durchmesser auf . Die Kunststoffröhre werden von außen an die Stammrohre herangeführt, wobei sie vorher in ihren zu verschweißenden Endberei- chen so erwärmt wurden, dass der Innendurchmesser der Endbereiche erweitert wurde. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Schweißzone sich nicht direkt an die Bohrung im Stammrohr anschließt, sondern von dieser weg nach außen verlagert wird, so dass keine Gefahr des Verschließens oder zumindest Verengens der Bohrung durch geschmolzenes Material besteht. Allerdings wird eine relativ große Schweißfläche (Schweißhof) um die Bohrung herum gebildet, so dass die zum Verschweißen benötigte Wärme entsprechend erhöht wer- den muss. Auch ist eine Erwärmung des Stammrohrs erforderlich. Dies hat zusätzlich zu einem erhöhten Wärmeverlust eine verlängerte Aufwärmzeit sowie auch eine verlängerte Abkühlzeit zur Folge, so dass die Mattenherstellung unwirtschaftlich wird. Zudem wird durch den Schweißhof der erzielbare Mindestabstand zwischen den Kapillarrohren vergrößert.
Aus der EP 0 964 212 A2 ist ein Verfahren zum radialen Befestigen von Röhrchen mit kleinem Durchmesser an ein Stammrohr mit großem Durchmesser durch Schweißen bekannt. Die zu befestigenden Enden der Röhrchen werden erwärmt, so dass sie schmelzen. Gleichzeitig wird ein außen am Stammrohr angebrachter Flansch so erwärmt, dass er schmilzt. Die Enden der Röhrchen werden dann durch den Flansch hindurch gegen die Außenwand des Stammrohrs gedrückt, wobei die stirnseitigen Öffnungen der Röhrchen mit radialen Durchgängen durch die Wand des Stammrohrs ausgerichtet sind, nach dem Abkühlen der geschmolzenen Bereiche der Röhrchen und des Flanschs sind die Röhrchen und das Stammrohr dicht miteinander verschweißt. Dieses Verfahren ermöglicht zwar einen sehr engen Mindestabstand zwischen den Röhrchen; andererseits erfordert es jedoch die Erwärmung des Flansches und damit eine erhebliche Wärmezufuhr, verbunden mit entsprechend langen Erwär- mungs- und Abkühlzeiten. Das Vorsehen des Flansches bewirkt einen zusätzlichen Arbeits- und Materialaufwand. Auch ist nicht sichergestellt, dass der freie Durchgangsquerschnitt der geschmolzenen Enden der Röhrchen vollständig erhalten bleibt.
Weiterhin ist aus der DE 10 2006 004 828 Al ein aus Kunststoff bestehendes Rohr für die Durchleitung eines Heiz- oder Kühlmediums mit einem Außendurchmesser bis zu 5 mm und einem Innendurchmesser bis zu 3 mm bekannt, dessen Wanddicke in einem Endbereich dadurch verstärkt ist, dass der Innendurchmesser des Rohres in diesem Endbereich kleiner als der Innendurchmesser über die restliche Rohrlänge ist. Hierdurch ist der Endbereich des Rohres mechanisch so stabil ausgebil- det, dass zum Verschweißen mit den Stammrohren keine stützenden Dorne im Rohrinneren benötigt werden. Da weiterhin der Außendurchmesser des Rohres im Endbereich nicht vergrößert ist, können die Rohre in sehr engem gegenseitigem Abstand an das Stammrohr ange- schweißt werden.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Verbinden des offenen Endes eines dünnwandigen Kunststoffrohrs mit einem Außendurchmes- ser bis zu 5 mm (Kapillarrohr) mit einem aus Kunststoff bestehenden Stammrohr erheblich größeren Durchmessers derart, dass das Kapillarrohr radial von der Umfangsflache des Stammrohrs absteht und das Innere des Kapillarrohrs mit dem Inneren des Stammrohrs über einen in der Wand des Stammrohrs ausgebildeten, radialen Durchgang verbunden ist, sowie eine gemäß diesem Verfahren hergestellte Verbindung anzugeben, die einen sehr engen Abstand zwischen benachbarten Kapillarrohren ermöglichen und zudem nur eine geringe Wär- memenge benötigen, so dass das Erwärmen und Abkühlen in sehr kurzer Zeit erfolgen können. Weiterhin soll der Innenquerschnitt der Kapillarrohre sowie auch der Durchgänge durch das Stammrohr im Verbindungsbereich nicht oder definiert eingeschränkt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Verbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst . Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Verfahrens sowie dieser Verbindung ergeben sich aus den jeweiligen Un- teransprüchen.
Dadurch, dass ein Kapillarrohr, dessen Ende einen mit dem Durchmesser des Durchgangs übereinstimmenden oder kleineren Außendurchmesser aufweist, verwendet wird, dass das Ende des Kapillarrohrs von außen zumindest teilweise in den Durchgang eingeführt wird, und dass eine gemeinsame Erwärmung zumindest eines Teils des eingeführten Endes des Kapillarrohrs und des unmittelbar umgebenden Teils der Wand des Durchgangs im Stammrohr so durchgeführt wird, dass diese erweichen und nach Abkühlen miteinander verschweißt sind, werden das Kapillarrohr und das Stammrohr nur im unmittelbaren Bereich der Schweißzone erwärmt, so dass eine minimale Wärmemenge zugeführt werden muss. Neben dieser Energieeinsparung ergeben sich extrem kurze Erwärmungs- und Abkühlzeiten, so dass das Verfahren einen hohen wirtschaftlichen Nutzen aufweist. Da der Innenquerschnitt des Kapillarrohrs praktisch nicht oder in definiertem Umfang verändert wird, kann die Strömung des durch die Verbindung fließenden Mediums kontrolliert gesteuert werden. Weiterhin ist die Formstabilität des Stammrohrs sichergestellt, denn dieses hat bei stärkerer Erwärmung die Neigung, sich zu verbiegen. Schließlich wird auch eine optisch an- sprechende Verbindung erhalten, da die Schweißzone von außen nicht sichtbar ist. Die Erwärmung kann bevorzugt durch Einführen eines Heizstempels aus dem Inneren des Stammrohrs in den Durchgang durchgeführt werden. Dieser kann durch sei- ne Form in direkten Kontakt nur mit der Stirnfläche und einem kleinen Bereich der Innenfläche des Kapillarrohrs entsprechend der gewünschten Ausdehnung der Schweißnaht in Längsrichtung des Kapillarrohrs gebracht werden. Es wird somit nur das Material am Ende des Kapillarrohrs in einer Länge entsprechend der
Breite der Schweißnaht sowie des unmittelbar angrenzenden Bereichs des Stammrohrs erweicht bzw. geschmolzen. Vorteilhaft hat der Heizstempel die Form eines Kegelstumpfs mit sich in Richtung zum Kapillar- röhr hin schwach verjüngender Mantelfläche.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fign. Ia und Ib zwei Verfahrensstufen bei der Herstellung einer Verbindung zwischen einem Stammrohr und einem Kapillarrohr, und
Fign. 2a bis 2e verschiedene Ausführungsformen einer Verbindung zwischen einem Stammrohr und mindestens einem Kapillarrohr.
Fig. Ia zeigt ein Stammrohr 1 und ein mit diesem zu verbindendes Kapillarrohr 2 jeweils im Querschnitt. Das Stammrohr 1 und das Kapillarrohr 2 bestehen jeweils aus Kunststoff und dienen vorzugsweise als Be- standteil einer Wärmetauschermatte, bei der die Enden einer Vielzahl von Kapillarrohren einerseits mit ei- nem Stammrohr für die Zuführung eines Heiz- oder Kühlmediums und andererseits mit einem Stammrohr für die Abführung des Heiz- oder Kühlmediums verbunden sind. Die an ein Stammrohr anzuschließenden Kapillar- röhre liegen in Längsrichtung des Stammrohrs hintereinander, wobei es erwünscht sein kann, dass die Abstände zwischen benachbarten Kapillarrohren möglichst gering sind.
Typische Abmessungen bei derartigen Wärmetauschermatten sind ein Außendurchmesser von 20 mm und ein Innendurchmesser von 16 mm für das Stammrohr 1 sowie in Außendurchmesser von 3,0 mm und ein Innendurchmesser von 2,4 mm für das Kapillarrohr 2.
In vorliegendem Beispiel hat das Stammrohr einen runden Querschnitt. Dieser kann jedoch beliebig sein, beispielsweise rechteckig oder oval. Zur vereinfachten Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch in Längsrichtung horizontal etwa in der Mitte geteilt sein, wobei die untere, von oben zugängliche Hälfte zunächst mit den Kapillarrohren verbunden und dann die obere mit der unteren Hälfte zur Bildung des geschlossenen Stammrohrs verschweißt wird.
Das Stammrohr 1 weist für die Verbindung mit einem Kapillarröhr 2 jeweils einen im Querschnitt runden, radialen Durchgang 3 auf, dessen Durchmesser dem Außendurchmesser des Kapillarrohrs 2 entspricht. Das Ende des Kapillarrohrs 2 kann somit ohne Formveränderung in den Durchgang 3 geschoben werden. Der Außendurchmesser des Kapillarrohrs 2 kann jedoch auch in gewissem Maße kleiner als der Durchmesser des Durchgangs 3 sein, ohne dass die Durchführbarkeit des vor- liegenden Verfahrens übermäßig beeinträchtigt wird. In das Stammrohr 1 wird vor dem Schweißvorgang eine sich über dessen Länge erstreckende Stange 4 eingeführt . Die Stange 4 trägt auf ihrer dem Durchgang 3 zugewandten Seite für jeden der in dem Stammrohr 1 vorhandenen Durchgänge 3 jeweils einen Heizstempel 5, der über eine durch die Stange 4 geführte Leitung e- lektrisch beheizt werden kann. Die Stange 4 wird so an die Innenwand des Stammrohrs 1 gedrückt, dass die Heizstempel 5 jeweils mittig in den Durchgang 3 hin- einragen und ein ringförmiger Spalt zwischen dem
Heizstempel 5 und der Wand des Durchgangs 3 gebildet ist. Der Heizstempel 5 verjüngt sich leicht in Richtung des Durchgangs 3, so dass er eine Kegelstumpf - form hat. Der Spalt zwischen dem Heizstempel 5 und der Wand des Durchgangs 3 ist so bemessen, dass er im Bereich der Stirnfläche des Heizstempels 5 eine Breite, die etwas größer als die Wanddicke des Kapillarrohrs 2 ist, hat, so dass das Kapillarrohr 2, das von unten in den Durchgang 3 hineingeschoben wird, zu- nächst in diesen Spalt gelangt und, wenn seine innere
Vorderkante auf die Stirnfläche des Heizstempels 5 trifft, von seiner Stirnfläche aus zu erweichen beginnt. Durch dieses Erweichen kann das Kapillarrohr 2 weiter in den sich verjüngenden Spalt geschoben wer- den, bis seine Stirnfläche gegen die Stange 4 stößt. Das erweichte bzw. geschmolzene Material des vorderen Endbereichs des Kapillarrohrs 2 wird auch nach außen gegen die Wand des Durchgangs 3 gedrückt, so dass auch diese zu erweichen beginnt. Durch den anhalten- den Druck von unten bildet sich eine fugenlose
Schweißzone, die, wenn die Druckausübung beendet ist und der Heizstempel 5 anschließend durch Anheben der Stange 4 aus dem Durchgang 3 entfernt wird, abkühlt und erstarrt, so dass eine homogene Schweißnaht 6 er- halten wird. Die Schweißnaht 6 zwischen Kapillarrohr 2 und Stammrohr 1 kann sich auf einen sehr kleinen Bereich beschränken, dessen Größe allein durch den Außendurchmesser des Kapillarrohrs einerseits und die notwendi- ge Breite der Schweißnaht 6, d.h., deren Abmessungen in Längsrichtung des Kapillarrohrs 2, andererseits bestimmt wird. Die theoretisch notwendige Breite der Schweißnaht 6 entspricht der Dicke der Wand des Kapillarrohrs 2, im vorliegenden Beispiel somit 0,3 mm. Selbst wenn diese zur Aufnahme von Fertigungstoleranzen auf 0,4 mm erhöht wird, ist die Fläche der Schweißnaht 6 nur etwa 4 mm2 groß, gegenüber mehr als 60 mm2 bei dem Verfahren nach DE 197 25 326 C2 mit einem Schweißhof von typischerweise ca. 9 mm Durch- messer.
Die Verschweißung kann mit allen herkömmlichen Verfahren durchgeführt werden, z.B. Ultraschallschweißen oder thermisches Schweißen. Für Kapillarrohrmatten wird jedoch aus wirtschaftlichen Gründen bisher ausschließlich das thermische Schweißen angewendet. Typische Taktzeiten für den Schweißvorgang liegen bei 180 Sekunden für die notwendigen Arbeitstakte "Vorwärmen der beiden Kontaktflächen, Zusammendrücken und Abkühlen" .
Es hat sich gezeigt, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren diese Zeiten überraschend auf weniger als 20 Sekunden gekürzt werden können. Dies liegt zum Hauptteil in dem geringeren Wärmeeintrag durch die um mehr als eine Zehnerpotenz kleinere Schweißfläche. Ein anderer Grund ist der vereinfachte Schweißablauf . da nicht mehr erforderlich ist, dass die beiden Schweißflächen von Stammrohr 1 und Kapillarrohr 2 ge- trennt durch Erwärmung vorbehandelt und gegebenenfalls auch verformt werden müssen. Auch die nachfolgende Kühlung läuft viel schneller ab als bei konventionellen Verfahren, weil das Stammrohr, das über 98% der am Prozess beteiligten Materi- almenge aufweist, kaum erwärmt wird. Der Abkühlungs- prozess kann noch beschleunigt werden, indem das Stammrohr und/oder das Kapillarrohr 2 auf einer gegenüber der Umgebungstemperatur niedrigeren Temperatur gehalten wird/werden.
Der wirtschaftliche Nutzen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher sehr groß, denn die Kapazität einer Produktionsanlage für Kapillarrohrmatten wird zu 80% aus den Wartezeiten beim Schweißvorgang bestimmt. Die Reduzierung der Schweißzeit auf unter 20% vergrößert die Kapazität auf mehr als das Dreifache ohne zusätzliche Investitionskosten.
Die Fign. 2a bis 2d zeigen verschiedene Varianten der Lage der Schweißnaht 6 im Durchgang 3. Diese kann durch entsprechende Ausbildung der Stange 4 bzw. des Heizstempels 5 beeinflusst werden.
So liegt gemäß Fig. 2a die Schweißnaht 6 etwa in der Mitte des Durchgangs 3. Dies wird dadurch erreicht, dass zwischen der Stange 4 und dem Heizpegel 5 ein Verbindungsstück angeordnet ist, dessen Länge etwa der Hälfte der Länge des Durchgangs 3 entspricht und dessen Durchmesser kleiner als der des Heizstempels 5 ist. Die Außenfläche des Verbindungsstücks ist vorzugsweise wärmeisoliert.
Fig. 2b zeigt den in Fig. 1 dargestellten Fall, in welchem das Kapillarrohr 2 bis zur Innenwand des Stammrohrs 1 vorgeschoben wird. Diese Variante wird vorzugsweise für Stammrohre verwendet, die aus einer glasfaserverstärkten Mittelschicht und jeweils einer für das Heiz- oder Kühlmedium, ins besondere Wasser, undurchlässigen Innen- und Außenschicht aus einem Material wie Polypropylen bestehen. Da nicht sicherge- stellt werden kann, dass die glasfaserverstärkte
Schicht ausreichend wasserundurchlässig ist, sollte ein Kontakt zwischen dieser und dem Heiz- oder Kühl- medium vermieden werden, dies wird durch das bis zur Innenwand des Stammrohrs vorgeschobene und dort ange- schweißte Kapillarrohr erreicht.
Gemäß Fig. 2c ist das Kapillarrohr nur so weit in den Durchgang 3 gesteckt, dass die Schweißnaht 6 bis an die Außenwand des Stammrohrs 1 reicht . Hierdurch kann der Abkühlvorgang beschleunigt werden, wenn das Kapillarrohr 2 während es Schweißvorgangs von außen gekühlt wird.
Bei der Variante nach Fig. 2d ist der Durchmesser des Durchgangs 3 verringert und das Ende 7 des Kapillarrohrs 2 entsprechend verjüngt. Da zwischen benachbarten Durchgängen 3 im Stammrohr 1 eine gewisse Materialstärke verbleiben muss, ermöglicht diese Ausbildung einen noch geringeren Abstand zwischen benachbarten Kapillarrohren 2.
Die Variante nach Fig. 2e zeigt ein Stammrohr 1 mit mehreren, vorliegend drei, in Umfangsrichtung des Stammrohres 1 angeschweißten Kapillarrohren 2. Eine derartige Konfiguration kann vorteilhaft sein, wenn das Stammrohr mit mehreren Kapillarrohrmatten verbunden ist. Die Verbindungen mit den Kapillarrohren einer Matte liegen in Längsrichtung des Stammrohrs hintereinander, und die Verbindungen mit den Kapillar- röhren verschiedener Matten liegen in Umfangsrichtung nebeneinander, d.h. Fig. 2e zeigt die Verbindung mit jeweils einem Kapillarrohr von drei verschiedenen Matten.
Die exzentrische Verbindung zwischen den Kapillarroh- ren 2 nur einer Matte und dem Stammrohr 1, beispielsweise nur der rechten Kapillarrohre 2 in Fig. 2e, kann sinnvoll sein, wenn die Matte z.B. für eine Kühldecke verwendet wird. Sie liegt dann flach auf einer Metallplatte, wobei die Auflagefläche der Matte möglichst groß sein soll. Dies ermöglicht die exzentrische Verbindung zwischen den Kapillarrohren 2 und dem Stammrohr 1, wenn die Matte so aufgelegt wird, dass die Verbindung näher an der Platte liegt als eine etwaige zentrische Verbindung.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Verbinden des offenen Endes eines Kunststoffrohrs (2) mit einem Außendurchmesser bis zu 5 mm (Kapillarrohr) mit einem aus Kunststoff bestehenden Stammrohr (1) erheblich größe- ren Durchmessers derart, dass das Kapillarrohr
(2) radial von der Umfangsflache des Stammrohrs
(1) absteht und das Innere des Kapillarrohrs (2) mit dem Inneren des Stammrohrs (1) über einen in der Wand des Stammrohrs (1) ausgebildeten, radi- alen Durchgang (3) verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Kapillarrohr (2) , dessen Ende einen mit dem Durchmesser des Durchgangs (3) übereinstimmenden oder kleineren Außendurchmesser aufweist, verwendet wird, dass das Ende des Kapillarrohrs
(2) von außen zumindest teilweise in den Durchgang (3) eingeführt wird, und dass eine gemeinsame Erwärmung zumindest eines Teils des eingeführten Endes des Kapillarrohrs (2) und des un- mittelbar umgebenden Teils der Wand des Durchgangs (3) im Stammrohr (1) so durchgeführt wird, dass diese erweichen und nach Abkühlen miteinander verschweißt sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass die Erwärmung durch Einführen eines
Heizstempels (5) aus dem Inneren des Stammrohrs (1) in den Durchgang (3) durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung der Schweiß- naht (6) in Längsrichtung des Kapillarrohrs (2) etwa dessen Wandstärke entspricht .
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass das Stammrohr (1) ei- nen Außendurchmesser von etwa 20 mm hat.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kapillarrohre (2) in engem gegenseitigem Abstand in Längs- und/oder Umfangsrichtung des Stammrohrs (1) mit diesem verbunden werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizstempel (5) sich zum Kapillarrohr (2) hin verjüngend kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizstempel (5) elektrisch beheizt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizstempel (5) an einer sich durch das Stammrohr (1) in dessen
Längsrichtung erstreckenden, bewegbaren Stange
(4) radial von dieser abstehend angebracht ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (4) mehrere in ihrer Längs- richtung hintereinander angeordnete Heizstempel
(5) trägt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des in das Stammrohr (1) eingeführten Endes (7) des Kapillarrohrs (2) gegenüber dessen Durchmesser außerhalb des Stammrohrs (1) verringert ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Schweißnaht (6) innerhalb des Durchgangs (3) durch Einführen des Kapillarrohrs (2) mit entsprechender Tiefe in diesen bestimmt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Stammrohr (1) und/oder das Kapillarrohr (2) gekühlt werden.
13. Verbindung zwischen dem jeweiligen Inneren eines dünnwandigen Kunststoffrohrs (2) mit einem Außendurchmesser bis zu 5 mm (Kapillarrohr) und eines aus Kunststoff bestehenden Stammrohrs (1) mit erheblich größerem Durchmesser für die Durchleitung eines Heiz- oder Kühlmediums, wobei die Verbindung über eine stirnseitige Öffnung des Kapillarrohrs (2) und einen radialen Durchgang (3) in der Wand des Stammrohrs (1) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Kapillarrohr (2) mit seinem die stirnseitige Öffnung aufwei- senden Ende, dessen Außendurchmesser mit dem
Durchmesser des Durchgangs (3) übereinstimmt o- der kleiner als dieser ist, von außen in zumindest einen Teil des Durchgangs (3) hineinragt und zwischen dem Ende des Kapillarrohrs (2) und der Wand des Durchgangs (3) eine ringförmige
Schweißnaht (6) besteht.
14. Verbindung nach Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kapillarrohr (2) zumindest so weit in den Durchgang (3) ragt, dass sich die Schweißnaht (6) vollständig innerhalb des Durchgangs (3) befindet.
15. Verbindung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (6) in Längs- richtung des Kapillarrohrs (2) eine Ausdehnung hat, die mindestens der Wanddicke des Kapillarrohrs (2) entspricht.
16. Verbindung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse des Kapillarrohrs (2) durch die Längsachse des Stammrohrs (1) hindurchgeht oder in vorgegebenem Abstand an dieser vorbei geht .
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