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Title:
HEATING COIL SLEEVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/033608
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a welding sleeve (12) which is suitable for welding at least two plastic pipes (10, 11) or compound pipes together using a tubular sleeve body which covers the plastic pipes to be connected, and a heating device (16) for heating at least sections of contact surfaces on the inner periphery of the sleeve body and/or on the outer periphery of the plastic pipes to establish a welded bond in the area of the contact surfaces, the heating coil sleeve comprising at least one annular reinforcing element. The invention is characterized in that the sleeve body (12) comprises a composite structure of at least three plastic layers (13, 14, 15), at least one layer (14) thereof being a reinforcing layer, said layer comprising at least one thermoplastic reinforcing strip (22, 23) that is oriented in at least one direction in space, said reinforcing strip being wound onto a plastic cylindrical support (13) of the heating coil sleeve. The welding sleeve according to the invention allows a sleeve connection of two pipes which withstands higher working pressures with respect to the medium flowing through the pipes than sleeves of the same wall thickness.

Inventors:
SPAETH THORSTEN (DE)
STRANSZ MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2008/007273
Publication Date:
March 19, 2009
Filing Date:
September 05, 2008
Export Citation:
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Assignee:
STRUMANN WERNER EGEPLAST (DE)
SPAETH THORSTEN (DE)
STRANSZ MICHAEL (DE)
International Classes:
B29C65/34; B29C53/60; B29C48/00; B29C48/09; B29C48/15; B29C48/21; F16L9/16; F16L47/22
Domestic Patent References:
WO1997044173A11997-11-27
WO2006096297A22006-09-14
WO2001006168A12001-01-25
WO1997044173A11997-11-27
Foreign References:
EP0555684A11993-08-18
EP0036963A11981-10-07
GB2425337A2006-10-25
EP1042108B12002-04-10
Other References:
See also references of EP 2185343A1
Attorney, Agent or Firm:
FRITZ & BRANDENBURG (Köln, DE)
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Claims:

Patentansprüche

1. Schweißmuffe geeignet für das Verschweißen mindestens zweier Kunststoffrohre oder Verbundrohre unter Verwendung eines rohrförmigen Muffenkörpers, der die zu verbin- denden Kunststoffrohre übergreift, sowie einer Heizvorrichtung zur mindestens bereichsweisen Erwärmung von Kontaktflächen am inneren Umfang des Muffenkörpers und/oder am äußeren Umfang der Kunststoffrohre, um eine Verschweißung im Bereich dieser Kontaktflächen herzustellen, wobei die Heizwendelmuffe wenigstens ein ringförmiges Verstärkungselement aufweist und der Muffenkörper (12) einen Verbund mit mindestens zwei Schichten (13, 14, 15) aus Kunststoff umfasst, von denen mindestens eine Schicht (14) eine Verstärkungsschicht ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Verstärkungsschicht wenigstens ein in mindestens einer Raumrichtung orientiertes Verstärkungsband (22, 23) aus einem thermoplastischen Kunststoff umfasst, welches auf einen zylindrischen Träger (13) aus Kunststoff der Heizwendelmuffe aufgewickelt ist.

2. Schweißmuffe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Muffenkörper einen Verbund aus wenigstens drei Schichten (13, 14, 15) aus Kunststoff umfasst und eine der Schichten eine äußere Deckschicht (15) ist, die die Verstärkungsschicht (14) überdeckt.

3. Schweißmuffe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Verstärkungsband (22, 23) zur Herstellung mindestens einer Verstärkungsschicht (14a, b) der Schweißmuffe (12) mindestens eine Schicht umfasst, die eine Orientierung in Längsrichtung des Bandes aufweist.

4. Schweißmuffe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Orientierung des Bandes (22, 23) erhalten wurde durch Verstrecken des Bandes, vorzugsweise durch Kaltverstrecken unterhalb der Schmelztemperatur des Kunststoffs.

5. Schweißmuffe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsschicht hergestellt ist durch aufeinander folgendes Aufwickeln mindestens zweier Lagen orientierter Verstärkungsbänder (22, 23) übereinander, vorzugsweise im entgegen gesetzten Drehsinn bezogen auf die Achse des Trägers (des Muffenkörpers).

6. Schweißmuffe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsbänder (22, 23) der Verstärkungsschicht (14) stoffschlüssig mit wenigstens einer inneren Schicht (13) des Muffenkörpers verschweißt sind.

7. Schweißmuffe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese aus miteinander verschweißten Schichten (13, 14, 15) von werkstoffhomogenen oder weitgehend werkstoffhomogenen Kunststoffen besteht, die aus chemisch identischen oder chemisch verwandten Kunststoffen bestehen, die gegebenenfalls unterschiedliche physikalische Eigenschaften, insbesondere unterschiedliche Festigkeiten aufweisen.

8. Schweißmuffe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Verstärkungsschicht (14) eine innen liegende Schicht des Muffenkörpers ist.

9. Schweißmuffe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine durch Verstrecken erhaltene Verstärkungsschicht (14) latente eingefrorene Spannungen in Umfangsrichtung aufweist.

10. Schweißmuffe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens eine einen zylindrischen Träger bildende vorzugsweise innen liegende

Schicht (13) umfasst, die durch Extrusion hergestellt ist, mindestens eine auf diesen Träger aufgebrachte Verstärkungsschicht (14), die durch aufwickeln von Verstärkungsbändern (22, 23) aufgebracht ist und mindestens eine die Verstärkungsschicht überdeckende äußere Deckschicht (15) .

11. Schweißmuffe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese in den Muffenkörper (12) eingebettete Heizwendel (16) zur Erwärmung mindestens der inneren Umfangsfläche der Schweißmuffe umfasst, wobei die Heizwendel in eine thermoplastische Kunststoffschicht (13) eingebettet sind, die nicht die Verstärkungs- Schicht ist.

12. Verfahren zur Herstellung einer Schweißmuffe zur Verbindung mindestens zweier Kunststoffrohre oder Verbundrohre, insbesondere einer Schweißmuffe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 , bei dem man in einem ersten Schritt einen zylindrischen Trä- ger aus Kunststoff durch Extrusion herstellt, auf diesen zylindrischen Träger wenigstens eine Verstärkungsschicht aufbringt, indem man wenigstens eine Lage aus einem Verstärkungsband aus einem in wenigstens einer Richtung orientierten Kunststoff auf

den zylindrischen Träger aufwickelt, man das Verstärkungsband mit dem zylindrischen Träger durch Verschweißen stoffschlüssig verbindet, wobei der Kunststoff des Verstärkungsbandes überwiegend seine Orientierung behält, man danach den verstärkten zylindrischen Träger auf eine gewünschte Länge ablängt, in den erhaltenen Rohling des Muffenkörpers ein Heizelement einbringt und man schließlich den Muffenkörper mit einer äußeren Deckschicht aus Kunststoff überzieht, wobei die beiden letztgenannten Schritte auch in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden können.

Description:

Heizwendelmuffe

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schweißmuffe geeignet für das Verschweißen mindestens zweier Kunststoffrohre oder Verbundrohre unter Verwendung eines rohrförmigen Muffenkörpers, der die zu verbindenden Kunststoffrohre übergreift, sowie einer Heizvorrichtung zur mindestens bereichsweisen Erwärmung von Kontaktflächen am inneren Umfang des Muffenkörpers und/oder am äußeren Umfang der Kunststoffrohre, um eine Verschweißung im Bereich dieser Kontaktflächen herzustellen, wobei die Schweißmuffe wenigstens ein ringförmiges Verstärkungselement aufweist und wobei der Muffenkörper einen Verbund mit mindestens zwei Schichten aus Kunststoff umfasst, von denen mindestens eine Schicht eine Verstärkungsschicht ist.

Es sind heute in der Praxis eine Reihe von Verfahren bekannt, mittels derer eine Verbindung zwischen mindestens zwei Kunststoffrohren unter Verwendung von Muffenkörpern hergestellt wird. Insbesondere werden dazu Heizwendelmuffen verwendet, um die Kontaktflächen der Muffe und der zu verschweißenden Kunststoffrohre zu erwärmen und aufzuschmelzen. In der Regel bestehen die herkömmlichen Heizwendelmuffen aus Kunststoff. Die Festigkeit der Muffe wird daher bestimmt durch die physikalischen Eigenschaften des Werkstoffs und die (radiale) Dicke des Muffenkörpers. Für eine Verbindung zwischen zwei Rohren, die für hohe Betriebsdrücke ausgelegt sind, müssen daher im allgemeinen vergleichsweise dicke und somit teure herkömmliche Muffen verwendet werden. In der EP 0 555 684 A1 ist eine Schweißmuffe mit einem Muffenkörper aus einem thermoplastischen Material beschrieben, bei der am Umfang des Muffenkörpers durch Aufpressen ein Verstärkungsring angeordnet ist. Dieser Verstärkungsring wird beim Aufschieben auf den Muffenkörper aufgeweitet und weist dadurch Umfangs-Spannungen auf, die radial auf den Muffenkörper wirken und den für eine gute Schweißverbindung erforderlichen Schweißdruck erhöhen.

Bei herkömmlichen Heizwendelschweißmuffen entsteht der Anpreßdruck zwischen den zu verschweißenden Flächen durch die Reduzierung der Dichte beim Aufschmelzen. Aus dem

Stand der Technik sind auch alternative Ansätze bekannt geworden. Zum Beispiel wird in der EP 0036963 A1 eine Heizwendelmuffe vorgeschlagen bei der zusätzliche Kräfte durch zuvor eingebrachte latente Schrumpfspannungen eingebracht werden. Der Ringkörper der Muffe wird dabei durch Warmrecken behandelt und weist danach eine latente radiale Rest- schrumpfspannung auf. Beim Erwärmen während des Schweißvorgangs über die in die Muffe integrierten Heizwendel, wird diese „eingefrorene" Schrumpfspannung quasi aktiviert und damit eine radiale Kraft und ein zusätzlicher Schweißdruck erzeugt.

In der WO 2006/096297 A2 wird eine Kunststoffschweißmuffe für das Verbinden zweier Kunststoff röhre beschrieben mit einem rohrförmigen Muffenkörper aus Kunststoff, über den zur Verstärkung eine Hülse geschoben wird. Diese Hülse kann geschlitzt sein und hat eine vergleichsweise geringe Materialstärke. Es ist davon auszugehen, dass es sich hier um eine metallische Verstärkungshülse handelt. Diese erhöht zwar die Festigkeit des Muffenkörpers.

Dieser ist jedoch nicht werkstoffhomogen. Da das Metall nicht aufschmilzt, nimmt nur der aus Kunststoff bestehende innere Ring des eigentlichen Muffenkörpers an dem Schweißvorgang teil.

In der WO 01/06168 A1 ist eine Heizwendelmuffe mit den Merkmalen der eingangs genannten Gattung beschrieben, die sich auch für mehrschichtige Rohre aus Kunststoff eignet. Die- se Heizwendelmuffe ist insbesondere für die Verbindung von Rohren vorgesehen, die ein unter erhöhtem Betriebsdruck stehendes Fluid transportieren. Es ist ein ringförmiger Muffenkörper aus Polyethylen vorgesehen, der im Spritzgußverfahren hergestellt wird. In diesem ringförmigen Muffenkörper eingeschlossen ist ein ringförmiges Verstärkungselement. Bei der Herstellung dieser verstärkten Heizwendelmuffe wird wie folgt vorgegangen. Zunächst wird ein zylindrischer Kern hergestellt, um den ein Heizwendeldraht gewunden wird. Dann wird der mit dem Heizwendeldraht bestückte Kern in eine Spritzgußform eingelegt, wobei ein erster ringförmiger Körper, welcher aus Kunststoff sein kann und eine etwas geringere axiale Länge aufweist als der Kern, im Spritzgußverfahren um den Kern gespritzt wird. Dabei wird auch ein ringförmiges Verstärkungselement, welches aus Metall oder einem glasfaserver- stärkten Kunststoff besteht und den ersten ringförmigen Körper umgibt, angeordnet. Dieses ringförmige Verstärkungselement soll aus einem Material bestehen, welches eine höhere Zugfestigkeit aufweist als dasjenige des Kerns. Danach wird in einem zweiten Spritzgußverfahren in einer weiteren Spritzgußform ein zweiter ringförmiger Körper um den ersten ringförmigen Körper und das ringförmige Verstärkungselement gespritzt, welcher eine etwas größere axiale Länge aufweist als die beiden vorgenannten Elemente, etwa entsprechend der Länge des Kerns, wobei nach dem zweiten Spritzvorgang dieser zweite ringförmige Körper auch den zylindrischen Kern der Muffe umgibt.

Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Heizwendelmuffe ist das recht aufwändige Verfahren zu deren Herstellung. Da mehrere Spritzgußvorgänge erfolgen müssen die dafür erforderlichen Werkzeuge angefertigt werden. Die Abfolge der Verfahrensschritte ist zeitauf- wändig und daher nachteilig für eine rationelle industrielle Fertigung. Wenn das ringförmige Verstärkungselement aus Metall besteht, handelt es sich um ein Bauteil aus einem Verbundmaterial, welches ein aufwändigeres Recycling erfordert.

Hier setzt die vorliegende Erfindung ein. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schweißmuffe geeignet für das Verschweißen mindestens zweier Kunststoffrohre oder Verbundrohre unter Verwendung eines rohrförmigen Muffenkörpers der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, bei der sich im Vergleich zu einer Muffe gleicher Wandstärke eine Muffenverbindung zweier Rohre herstellen lässt, die höhere Betriebsdrücke im Hinblick auf das in der Rohrleitung fließende Medium zulässt, wobei das Verfahren zur Herstellung der Schweißmuffe rationeller ist als herkömmliche Verfahren.

Die Lösung dieser Aufgabe liefert eine Schweißmuffe der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens eine Verstärkungsschicht wenigstens ein in mindestens einer Raumrichtung orientiertes Verstärkungsband aus einem thermoplastischen Kunststoff umfasst, welches auf einen zylindrischen Träger aus Kunststoff der Heizwendelmuffe aufgewickelt ist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Muffenkörper einen Verbund mindestens dreier Schichten aus Kunststoff umfasst, von denen mindestens eine Schicht eine orientierte und auf den Träger gewickelte Verstärkungsschicht ist, wobei eine der anderen Schichten eine äußere Deckschicht ist, die die Verstärkungsschicht überdeckt.

Diese Verstärkungsschicht wird hergestellt durch Aufwickeln von hochfesten Verstärkungsbändern auf einen rohrförmigen Träger aus Kunststoff. Diese Verstärkungsbänder enthalten mindestens eine Schicht aus einem thermoplastischen Kunststoff, der in mindestens einer Raumrichtung orientiert ist. Unter Orientierung wird dabei verstanden, dass ein gewisser Prozentsatz des Gefüges des diese Schicht bildenden thermoplastischen Polymeren eine Orientierung in dieser mindestens einen Raumrichtung aufweist, vorzugsweise in Längsrichtung des Verstärkungsbandes.

Vorzugsweise bestehen auch die mindestens zwei anderen Schichten des Muffenkörpers jeweils aus thermoplastischen Kunststoffen. Weiterhin werden vorzugsweise diese beiden anderen Schichten jeweils in einem Extrusionsverfahren hergestellt. Es wird also bei dieser bevorzugten Variante der Erfindung so vorgegangen, dass zunächst ein mindestens diese erste (innere) Schicht umfassender Rohrkörper extrudiert wird, der als zylindrischer Träger dient für die anschließend auf diesen durch Aufwickeln aufzubringenden Bänder, die als Verstärkungsschicht dienen. Danach wird mindestens eine dritte Schicht, die vorzugsweise eine äußere Deckschicht ist, auf die Verstärkungsschicht aufextrudiert.

Die vorliegende Erfindung verwendet eine Verstärkungsschicht mit vergleichsweise hoher Festigkeit, die der Muffe insgesamt hohe mechanische Festigkeit, insbesondere gegen in radialer Richtung einwirkende Druckkräfte verleiht, wobei diese Verstärkungsschicht dennoch eine vergleichsweise geringe Schichtdicke aufweist. Dies schafft einen wesentlichen Vorteil gegenüber Muffenkörpern aus herkömmlichen Kunststoffen, welche bei gleicher Fes- tigkeit ein erheblich größeres Volumen an Kunststoff und eine entsprechend größere Materialstärke benötigen würden. Gleichzeitig besteht gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Muffen mit metallischen äußeren Verstärkungsringen oder metallischen Einlagen der Vorteil der guten Recycelbarkeit. Die erfindungsgemäßen Muffenkörper lassen sich werkstoffhomogen oder weitgehend werkstoffhomogen herstellen. Kunststoffe mit gleichen oder ähnlichen chemischen Eigenschaften lassen sich erfindungsgemäß verwenden. Die einzelnen Schichten des Muffenkörpers werden bei der Herstellung stoffschlüssig miteinander verschweißt.

Die oben genannte Orientierung der für das Aufwickeln verwendeten Bänder kann man vor- zugsweise dadurch erzielen, dass man diese Bänder kalt verstreckt. Unter „kalt" verstrecken wird dabei verstanden, dass dieses bei einer Temperatur stattfindet, die ausreichend unterhalb des Schmelzpunktes des verwendeten Polymeren liegt, was heißt, dass dies durchaus eine gegenüber der Raumtemperatur erhöhte Temperatur sein kann. Durch das Verstrecken kann man erreichen, dass diese Bänder nicht nur eine Orientierung insbesondere in Längs- richtung aufweisen, sondern auch quasi eingefrorene Spannungen insbesondere in Längsrichtung der Bänder vor dem Aufwickeln auf die zylindrische Kernschicht des Trägers. Nach dem Aufwickeln auf diesen Träger, welches beispielsweise etwa spiralförmig erfolgen kann, handelt es sich dann um Spannungen in Umfangsrichtung bezogen auf den Muffenkörper. Diese erzeugen zum einen eine höhere Druckfestigkeit gegen radial nach außen wirkende Kräfte aus dem Rohrinneren und zum anderen besteht auch eine Tendenz zur Schrumpfung, wenn ein solcher erfindungsgemäßer mehrschichtiger Muffenkörper durch Erwärmen auf die

zu verbindenden Rohre aufgeschweißt wird, wodurch eine Erhöhung des Schweißdrucks erzielt wird.

Die vorliegende Erfindung ist insbesondere aber keineswegs ausschließlich anwendbar für Heizwendelmuffen für die Verbindung von mehrschichtigen Kunststoffrohren. Diese bestehen bevorzugt aus mehreren Kunststoffschichten mit gleichen oder unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften. Es kommen aber auch Rohre mit mehreren Schichten in Betracht, die ein oder mehrere Schichten aus anderen Materialien enthalten, zum Beispiel aus Metall. Diese Rohre werden im Rahmen der vorliegenden Anmeldung als Verbundrohre bezeichnet. Vor- zugsweise bestehen diese Verbundrohre jedoch ebenfalls überwiegend aus Kunststoff. Es kann sich zum Beispiel um Verbundrohre handeln, bei denen zwischen zwei Schichten aus Kunststoff eine Metallschicht eingebettet ist.

Die vorliegende Erfindung kommt in erster Linie in Betracht für so genannte Heizwendelmuf- fen, bei denen die für das Verschweißen mit den zu verbindenden Rohren notwendige Energie über Heizwendel eingebracht wird, die in den Muffenkörper eingebettet sind, die dann elektrisch beheizt werden. Man kann aber auch alternativ dazu beispielsweise in den Werkstoff des Muffenkörpers mindestens bereichsweise elektromagnetische Strahlung absorbierende Partikel einbetten, so dass man für die Verschweißung elektromagnetische Strahlung insbesondere eines spezifischen Wellenlängenbereichs einbringen kann. Der Werkstoff selbst absorbiert diese elektromagnetische Strahlung vorzugsweise in geringerem Umfang als die genannten absorbierenden Partikel, so dass an diesen eine Erwärmung erfolgt und sich somit die für das Verschweißen erforderliche Wärme ebenfalls sehr gezielt und dosiert in die gewünschten Bereiche der Kontaktflächen des Muffenkörpers am Umfang der zu ver- bindenden Rohre einbringen lässt.

Die für die mindestens drei Schichten des erfindungsgemäßen Muffenkörpers verwendeten Kunststoffe umfassen insbesondere thermoplastische Polymere, vorzugsweise Polyolefine, Polyvinylhalogenide und Polyamide. Polyolefine wie Polyethylen und Polypropylen sind be- sonders bevorzugt. Vorzugsweise bestehen die jeweils benachbarten Schichten aus miteinander kompatiblen Kunststoffen, besonders bevorzugt ist die Verwendung chemisch ähnlicher Kunststoffe für benachbarte Schichten des Muffenkörpers. Beispielsweise können alle mindestens drei Schichten aus chemisch verwandten Kunststoffen wie zum Beispiel Polyole- finen bestehen, wobei vorzugsweise die Verstärkungsschicht einen Kunststoff der gleichen oder einer ähnlichen Verbindungsklasse umfasst, aus denen auch die jeweils benachbarten Schichten bestehen, jedoch mit der Maßgabe, dass der Werkstoff in der Verstärkungsschicht durch einen vorhergehenden physikalischen Prozess eine Orientierung erhalten hat. Es ist

also beispielsweise möglich, dass ein dreischichtiger Muffenkörper gemäß der Erfindung durchgehend aus nur einem Kunststoff oder ähnlichen Kunststoffen der gleichen Verbindungsklasse besteht und somit weitgehend werkstoffhomogen aufgebaut ist.

Bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Schweißmuffe kann man gemäß einer Variante der Erfindung beispielsweise wie folgt vorgehen. Zunächst extrudiert man ein einschichtiges Rohr aus einem thermoplastischen Kunststoff herkömmlicher Art, beispielsweise einem Polyolefin. Dieses Rohr dient im nächsten Schritt als zylindrischer Träger für ein oder mehrere Lagen aus orientierten Kunststoffbändern, welche auf den zylindrischen Träger aufgewi- ekelt werden. Um den Verbund aus dem zylindrischen Träger und den auf diesen gewickelten hochfesten Bändern zu schaffen, verwendet man bevorzugt ein spezifisches Schweißverfahren mittels IR-Laser-Strahlung, welche selektiv in mindestens einem Teil der auf den Träger aufgewickelten Verstärkungsbänder absorbiert wird. Auf diese Weise kann man eine selektive Erwärmung beispielsweise nur einer dünneren Deckschicht der Bänder erreichen, was vermeidet, dass die Verstärkungsbänder sich zu stark erwärmen und dadurch der Kunststoff seine Orientierung und seine besondere Festigkeit verliert. Die Verstärkungsbänder können beispielsweise aus einem Polyolefin bestehen, welches durch vorheriges Verstrecken seine Orientierung in einer Vorzugsrichtung (bevorzugt in Längsrichtung) erhalten hat. Nach dem Verschweißvorgang mittels Laserstrahlung erhält man einen Verbundkörper aus dem Kernmaterial und den auf diese aufgebrachten Verstärkungsbändern, welches weitgehend werkstoffhomogen ist und einen festen Verbund aufweist. Durch Verwendung der Verstärkungsbänder wird die Belastbarkeit des Muffenkörpers in radialer Richtung und damit die Druckfestigkeit des Muffenkörpers erhöht. Auf die zuvor beschriebene Weise lassen sich zunächst zweischichtige Rohrkörper in einem kontinuierlichen Verfahren herstellen, die dann nach Bedarf abgelängt werden und als Rohlinge für das weitere Verfahren dienen.

In einen solchen Rohling kann man dann beispielsweise eine spiralförmige Nut in die innere Umfangsfläche einschneiden (einfräsen) und in dieser Nut einen Heizdraht einlegen. Diesbezügliche Verfahren zum automatischen Einlegen eines Heizdrahts in einen Muffenkörper sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt und beispielsweise in der EP 1 042 108 B1 beschrieben. Um die Verstärkungsschicht aus den aufgewickelten orientierten Bändern nach außen hin zu schützen, überzieht man dann vorzugsweise den Muffenkörper außenseitig mit einer äußeren Deckschicht aus Kunststoff, die als Schutzschicht dient und beispielsweise aufextrudiert oder aufgespritzt werden kann. Diese äußere Deckschicht kann beispielsweise ebenfalls aus einem Polyolefin bestehen, so dass dann alle drei Schichten der Schweißmuffe weitgehend werkstoffhomogen sind.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Schweißmuffe zur Verbindung mindestens zweier Kunststoffrohre oder Verbundrohre der vorgenannten Art mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12.

Die in den Unteransprüchen genannten Merkmale betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Be- zugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.

Dabei zeigen:

Figur 1 eine schematisch vereinfachte Darstellung zweier über eine Heizwendelmuffe gemäß einer möglichen Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung zu verbindender Kunststoffrohre;

Figur 2 eine vergrößerte Darstellung eines Detailausschnitts Il von Figur 1 im Bereich der Verbindung zwischen Schweißmuffe und den beiden Kunststoffohren nach dem Verschwei- ßen.

Zunächst wird auf die Figur 1 Bezug genommen. Diese zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung eine erfindungsgemäße verstärkte dreischichtige Heizwendelmuffe 12 sowie abschnittsweise zwei von dieser Muffe aufgenommene mehrschichtige Kunststoffrohre 10, 11 , die über die Muffe 12 miteinander verschweißt und so zu einem einzigen Rohrstrang verbunden werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die beiden Kunststoffrohre 10, 11 jeweils zweischichtig und weisen je eine äußere Schicht 17 bzw. 19 auf sowie je eine innere Schicht 18 bzw. 20. Ebenso gut können jedoch auch einschichtige oder drei- oder mehrschichtige Kunststoffrohre mittels einer erfindungsgemäßen Schweißmuffe ver- bunden werden. Es kommen auch Verbundrohre aus Kunststoff- und Metallschichten in Betracht. Um eine Verschweißung der Rohre an ihrem äußeren Umfang mit der inneren Um- fangsschicht der Schweißmuffe zu ermöglichen, sollte jedoch mindestens die äußere Schicht 17 bzw. 19 der Rohre jeweils eine aufschmelzbare Kunststoffschicht sein.

Erfindungsgemäß besteht nun die verwendete Schweißmuffe 12 aus mehreren Schichten, wodurch eine höhere mechanische Festigkeit erzielt wird und höhere radiale Druckkräfte im Bereich der Schweißverbindung aufgenommen werden können. Die in Figur 1 gezeigte

Schweißmuffe 12 hat einen dreischichtigen Aufbau mit einer Innenschicht 13 aus Kunststoff, in die die Heizwendel 16 eingebettet sind, die dazu dienen, die Muffe im Bereich Ihrer Kontaktfläche zu den beiden zu verbindenden Kunststoffrohren 10, 11 zu erwärmen. An diese innere Schicht 13 schließt sich nach außen hin eine mittlere Schicht 14 an, die eine Verstär- kungsschicht ist. Die Herstellung und der Aufbau dieser Verstärkungsschicht 14 werden weiter unten noch unter Bezugnahme auf Figur 2 näher erläutert. An die mittlere Verstärkungsschicht 14 schließt sich schließlich nach außen hin eine weitere Schicht 15 aus Kunststoff an, die eine äußere Deckschicht der Schweißmuffe 12 ist. Die inneren Bereiche und die Kontaktflächen der Schweißmuffe 12 werden zwecks Verschweißung über die eingebetteten Heizwendel 16 erwärmt und auf diese Weise wird die Schweißmuffe 12 jeweils mit den äußeren Umfangsflächen der beiden zu verbindenden Kunststoffrohre 10, 11 verschweißt.

Der Aufbau der mittleren Verstärkungsschicht 14 sowie die Verschweißung zwischen den beiden Rohren 10, 11 mittels der Schweißmuffe 12 wird nun nachfolgend anhand von Figur 2 näher erläutert. Die Heizwendel 16 erwärmen den radial innen liegenden Bereich der inneren Schicht 13 der Schweißmuffe ebenso wie die jeweilige äußere Umfangsfläche der beiden äußeren Schichten 17, 19 der beiden Rohre, so dass dort jeweils Material aufschmilzt und sich jeweils eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Schweißmuffe 12 und erstem Kunststoff röhr 10 einerseits bzw. Schweißmuffe 12 und zweitem Kunststoffrohr 11 anderer- seits ergibt. Der verschweißte Bereich ist in Figur 2 mit 21 bezeichnet.

Die Verstärkungsschicht 14, die sich radial nach außen hin an die innere Schicht 13 anschließt, entsteht dadurch, dass in Längsrichtung orientierte Bänder 22, 23 auf den aus der inneren Schicht bestehenden Rohrkörper spiralförmig aufgewickelt werden. Dabei besteht die Verstärkungsschicht 14 selbst aus zwei oder auch mehreren Teilschichten, die mit 14 a und 14 b bezeichnet sind. Zunächst wird auf den rohrförmigen Körper der inneren Schicht 13 eine erste Lage orientierter Bänder 22 aufgewickelt und zwar vorzugsweise in einer spiralförmigen Wicklung um die Rohrachse herum, so dass die Bänder 22 auf Stoß aneinander liegen und eine geschlossene Lage auf der inneren Schicht bilden. Auf die die erste TeN- schicht 14 a bildende erste Lage an Bändern 22 wird dann eine zweite Lage Verstärkungsbänder 23 aufgewickelt, ebenfalls wiederum spiralförmig um die Rohrachse herum und in einem bestimmten empirisch als optimal ermittelten Winkel zur Rohrachse. Diese zweite Lage Bänder 23 überdeckt die erste Lage Bänder 22 im Idealfall vollständig, wobei diese zweite Lage Verstärkungsbänder 23 dann die zweite Teilschicht 14 b der Verstärkungsschicht 14 bildet. Die Bänder 23 der zweiten Lage werden dabei bevorzugt so über diejenigen Bänder 22 der ersten Lage gewickelt, dass die Wicklung jeweils etwa den gleichen Winkel der Neigung zur Rohrachse haben, jedoch im jeweils umgekehrten Drehsinn. Es können auch mehr

als zwei Lagen dieser Bänder 22, 23 aufgewickelt werden, zum Beispiel vier oder sechs Lagen. über die oberste Teilschicht 14 b der Verstärkungsschicht 14 wird dann die obere abschließende Deckschicht 15 aufgebracht, beispielsweise aufextrudiert.

Die für die Verstärkungsschicht 14 verwendeten Bänder 22, 23 bestehen aus einem

Kunststoff, dessen Gefüge eine Orientierung in Längsrichtung aufweist, was man dadurch erreichen kann, dass man zuvor extrudierte Bänder in einer Anordnung von Walzen gegebenenfalls unter Erwärmung, jedoch unterhalb der Schmelztemperatur des Kunststoffs verstreckt (dehnt). Diese Kaltverstreckung führt zu einer erheblichen Verfestigung des Materials in der Längsrichtung. Da die verstreckten Bänder 22, 23 auf den rohrförmigen Grundkörper der innen liegenden Schicht 13 spiralförmig aufgewickelt werden, ergibt sich eine Verfestigung des rohrförmigen Muffenkörpers in Umfangsrichtung und folglich eine Erhöhung der so gefertigten Schweißmuffe gegen von radial innen einwirkende Druckkräfte. Dabei benötigt man zur Erzielung einer gewissen Erhöhung der radialen Druckfestigkeit erheblich weniger Kunststoffmaterial als bei Verwendung herkömmlicher Kunststoffe.

Bezugszeichenliste

10 Rohr

11 Rohr

12 Muffenkörper 13 innen liegende Schicht 14 Verstärkungsschicht 14 a erste Lage der Verstärkungsschicht

14 b zweite Lage der Verstärkungsschicht

15 äußere Deckschicht 16 Heizwendel

17 äußere Schicht

18 innere Schicht

19 äußere Schicht

20 innere Schicht 21 verschweißter Bereich

22 erste Lage Bänder zur Verstärkung

23 zweite Lage Bänder zur Verstärkung