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Elektro-Schweissmuffe aus thermoplastischem Material

Die Erfindung betrifft eine Elektro-Schweissmuffe aus thermoplastischem Material zum Verbinden von thermo¬ plastischen Leitungselementen mit einem hülsenförmigen, aus einem Rohrstück gebildeten Muffenkörper, an dessen Innenwandung Windungen eines elektrischen Widerstands¬ heizdrahtes angeordnet sind, und ein Verfahren zur Herstellung der Schweissmuffe.

Zum Verbinden von thermoplastischen Leitungselementen, d.h. Rohrstücken, Formstücken und Steuerorganen, z.B. Ventilen, ist es bekannt, hülsenförmige, thermo¬ plastische Muffen mit einem zylindrischen Muffenkörper zu verwenden, an dessen Innenwand ein elektrischer Widerstandsheizdraht in mit Abstand nebeneinander liegenden Windungen eingebettet ist. Durch die elektrische Wärmeerzeugung im Widerstandsheizdraht wird das thermoplastische Material der Schweissmuffe und der von der Schweissmuffe überdeckten Enden der • Leitungselemente an den benachbarten Flächenpartien

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zum Fliessen gebracht und miteinander verschweisst. Es können damit tropfdichte und auch druckdichte Verbindungen auf einfache Weise hergestellt werden.

Die Herstellung solcher Elektro-Schweissmuffen scheint verhältnis ässig einfach. Dies trifft vor allem für die am häufigsten verwendeten Leitungs¬ durchmesser bis etwa 100 mm zu.- Elektro-Schweiss- muffen für diese Grossen werden vor allem durch Spritzen des Muffenkörpers hergestellt,-in welchem - der Widerstandsheizdraht auf verschiedene Weise in den Muffenkörper eingebettet wird. Verhältnismässig einfach ist das Umspritzen einer Trägerhülse, auf welcher der Widerstandsheizdraht aufgewickelt ist. Es ist jedoch auch möglich, an der Innenwandung des ^• Muffenkörpers eine schraubenförmige Nut vorzusehen und den Widerstandsheizdraht darin einzubetten, wobe zur Erreichung eines Berührungsschutzes der Wider¬ standsheizdraht gegebenenfalls abgedeckt wird.

Werden jedoch noch grössere Muffendurchmesser benötigt, sind verschiedene Probleme zu berücksichti gen. Da diese grösseren Elektro-Schweissmuffen nur i geringeren Stückzahlen benötigt werden, ist es vor¬ teilhaft, wenn auf ein teures Spritzwerkzeug, welche zum Spritzen gängiger Muffengrössen vorteilhaft sein kann, verzichtet und die Elektro-Schweissmuffe aus einem Rohrstück hergestellt werden kann. Es ^' stellt sich hierbei die Aufgabe, den Widerstandsheizdraht i geeigneter Weise im Bereich der Innenwandung des Roh stücks in Windungen anzuordnen. Da auch Anschlüsse für das Verbinden des Widerstandsheizdrahtes mit ein Stromquelle vorzusehen sind, ist der Anteil an anue

ler Arbeit von aus Rohrstücken gefertigten Elektro- Schweissmuffen verhältnismässig gross. Wird eines der bekannten Verfahren verwendet, bei welchem der Widerstandsheizdraht in eine in der Innenwandung ange- ordnete, schraubenlinienförmige Nut eingelegt wird, so stellt die Herstellung dieser Nut eine zusätzliche Operation dar. Muss zudem ein Berührungsschutz vor¬ gesehen werden, ist eine weitere zusätzliche Operation nötig.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Elektro-Schweissmuffe der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass das Einlegen und Verbinden des Widerstandsheizdrahtes mit dem Muffenkörper ohne zusätzliche Bearbeitungsoperation unter gleichzeitiger Erreichung eines geeigneten Beruhr.ungsSchutzes möglich ist.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch ge-. löst, dass im Bereich.der für die Herstellung der Verbindung der Leitungselemente dienenden Windungen des Widerstandsheizdrahtes ^• eine gegenüber der Innen¬ wandung des Rohrstücks vorstehende, die Windungen abdeckende Materialpartie angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, dass einerseits die Windungen des Widerstandsheizdrahtes in der Nähe der Innenwandung des Muffenkörpers liegen und trotzdem einen genügenden Berührungsschutz aufweisen.

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Die Erfindung sieht weiter ein Verfahren zur Her¬ stellung der erfindungsge ässen Elektro-Schweissmuffe mit den folgenden Verfahrensschritten vor:

- Aufweiten eines Rohrstücks;

Wickeln des Widerstandsheizdrahtes auf einen Dorn, dessen Aussendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des aufgeweiteten Rohrstücks, vermindert um mindestens die doppelte Stärke des Widerstandsheizdrahtes, ist;

Aufschieben des Rohrstücks auf den Dorn; - Aufschrumpfen des Rohrstücks auf den Dorn in einem Raum mit erhöhter Temperatur; elektrische Wärmeerzeugung in dem Widerstands- heizdraht bis zum Fliessen des Materials und Eindringen der Windungen in dasselbe und Abkühlen des Rohrstücks auf dem Wickeldorn und Abstossen von demselben;

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine teilweise dargestellte Elektro-Schweissmuffe und zwei Enden von Leitungselementen,

Fig. 2 ein Detail der Elektro-Schweissmuffe nach

Fig. 1 und

Fig. 3 . eine Variante des Details der Elektro- Schweissmuffe nach Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Verbindung der Enden zweie Leitungselemente 1, 2, z.B. Rohrstücke, erfolgt mittels einer Elektro-Schweissmuffe 3, die sich etwa mit je einer Hälfte über die Enden der Leitungs¬ elemente 1, 2 erstreckt. Die Elektro-Schweissmuffe 3

weist einen aus einem thermoplastischen Material geformten Muffenkörper 4 auf, der z.B. ein von einem Rohr gleichbleibender Wandstärke abgetrenntes Rohr¬ stück ist. An der Innenwand 5 des Muffenkörpers 4 ist ein elektrischer Widerstandsheizdraht 6 einge¬ bettet, welcher in mit Abstand angeordneten Win¬ dungen 7, die nur schematisch dargestellt sind, verlegt ist. Die Windungen 7 sind in zwei voneinander getrennten Zonen verlegt, die sich durch eine, die Windungen 7 abdeckende und gegenüber der Innenwan¬ dung 5 vorstehende Materialpartie 8, 9 auszeichnen. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass die vorstehenden Materialpartien 8, 9 sich nicht bis zum Rand des Muffenkörpers 4, sondern nur über den Bereich der Windungen 7 erstrecken. Eine weitere, jedoch schmale Materialpartie 10 ist zwischen den beiden Material¬ partien 8, 9 vorgesehen, in welcher ein Verbindungs¬ draht 11 zur Verbindung der Windungen 7 der beiden Materialpartien 8, 9 liegt.

An den beiden Enden des Muffenkörpers 4 ist je eine Bohrung 12 zur Aufnahme eines Kontaktstiftes 13 vor¬ gesehen, der in einer Halteplatte 14 befestigt ist.. Die Halteplatte 14 ist im Grund der Bohrung 12 abge¬ stützt und deckt den Anschluss des Widerstandsheiz- drahtes 6 zum Kontaktstift 13 ab. Auf die Kontakt¬ stifte 13 kann eine nichtdargestellte Buchse aufge¬ schoben und damit die Verbindung mit der Stromquelle zum Herstellen einer Schweissverbindung geschaffen werden.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass die Innenwandung 5 des Muffenkörpers 4 an den Rändern zurücksteht. Bei

der Herstellung der Muffe aus einem .Rohrstück ist es nicht zu vermeiden, dass die Enden sich etwas nach einwärts verformen. Durch die vorstehenden Materialpartien 8, 9 wird erreicht, dass die sonst erforderliche Nachbearbeitung der Innenwandung 5 an den Randpartien entfällt.

Die Herstellung der Elektro-Schweissmuffe 3 nach Fig. 1 wird anhand von Fig. 2 und 3 beschrieben. In der einfachsten Ausführungsform (Fig. 3) wird auf einen, z.B. aus einem Kunststoff, z.B. PTFE, herge¬ stellten Wickeldorn 15 der Widerstandsheizdraht 6 mit einem bestimmten Abstand der Windungen 7 aufge¬ wickelt. Der aus einem Rohrstück vorbereitete Muf¬ fenkörper 4 wird aufgeweitet, bis er über den Wickeldorn 15 mit dem aufgewickelten Widerstandsheiz¬ draht 6 aufgeschoben werden kann. In einem Wärmeofen wird nun der Muffenkörper 4 auf den Wickeldorn 15 aufgeschrumpft, wobei er sich auf die Windungen 7 legt. Nun wird der Widerstandsheizdraht 6 an eine Stromquelle angeschlossen und in den Windungen 7

Wärme erzeugt, die die Innenwandung 5 zum Fliessen bringt. Der Muffenkörper 4 schrumpft nun weiter, bis er am Wickeldorn 15 anliegt, während gleichzeitig der Widerstandsheizdraht 6 sich dehnt, so dass er voll- ständig vom Material des Muffenkörpers 4 umgeben wird. Der Widerstandsheizdraht 6 verdrängt Material, das die vorstehende Materialpartie 8 bzw. 9 bildet, die mindestens eine Stärke von etwa 0,1 mm aufweist, was bereits zur Vermeidung einer Nachbearbeitung an den Randpartien der Innenwandung 5 ausreicht. Nach dem Abkühlen wird der Wickeldorn 15 ausgestossen, und die Elektro-Schweissmuffe ist verwendungsbereit.

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Will man etwas stärkere Materialpartien 8, 9 errei¬ chen, kann der Widerstandsheizdraht 6 auf eine in Fig. 2 gestrichelt dargestellte Kunststoffhülse 16 aufgewickelt werden. Das Aufschrumpfen des Muffen- körpers 4 erfolgt in der bereits beschriebenen Weise. Der Endzustand ist in Fig. 2 dargestellt: Die Kunst¬ stoffhülse 16 hat sich vollständig mit dem Muffen¬ körper 4 verbunden und bildet eine der vorstehenden Materialpartien 8, 9, in welcher die Windungen 7 ein- gebettet sind. Die Materialstärke über den Windungen 7 kann 0,5 mm und mehr betragen. Gegebenenfalls ist die Kunsts σffhülse 16 mit dem aufgewickelten Widerstands¬ heizdraht 6 auf einen Stützdorn aufzuschieben, wenn die Hülse 16 nicht allein den Wickeldorn bilden kann.

Anstelle der Kunststoffhülse 16 kann auch ein kunst¬ stoffu mantelter Widerstandsheizdraht 6 auf den Wickel¬ dorn 15 aufgewickelt werden, siehe Fig. 3. Die Um- mantelung 17 übernimmt anstelle der Kunststoffhülse 16 in Fig. 2 die Bildung der vorstehenden Materialpartie. Das Aufschrumpfen des Muffenkörpers 4 erfolgt in gleicher Weise.

Es ist auch möglich, den Wickeldorn 15 nach Aufwickeln des Widerstandsheizdrahtes 6 aufzuweiten, z.B. durch Erzeugung eines Innendrucks im Wickeldorn 15. Das Auf- schrumpfen des Muffenkörpers 4 erfolgt in der beschrie¬ benen Weise, jedoch wird während der Wärmeerzeugung in den Windungen 7 die Aufweitung langsam rückgängig gemacht, 'so dass das Material nachfHessen und eine Materialpartie 8, 9 grösserer Stärke bilden kann.

Wird für die Kunststoffhülse 16 (Fig. 2) und für die Ummantelung 17 (Fig. 3) dasselbe oder ein ähnliches

Material wie für den Muffenkörper 4 verwendet, so ent¬ steht ein gleichmässiger zusammenhängender Körper, in dem die Windungen 7 vollständig abgedeckt eingebettet sind. Durch das beschriebene Verfahren wird die manuelle Nacharbeit im wesentlichen auf das Verbinden des Widerstandsheizdrahtes mit dem Kontaktstift 13 beschränkt.

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