Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schweißvorrichtung zur Aufnahme von miteinander zur verschweißenden Kunststoffrohren umfassend zwei Rohraufnahmen zur j eweiligen Aufnahme eines Kunststoffrohres, derart, dass die Kunststoffrohre in fluchtender Relativanordnung gehalten werden, wobei die Rohraufnahmen zumindest eine Spannbacke mit zwei relativ zueinander bewegbaren Spannbügeln aufweisen, die in einer Schließstellung das j eweilige Kunststoffrohr während eines Schweißvorgangs fixiert halten und in einer Öffnungsstellung eine Entnahme des Kunststoffrohres ermöglichen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen Kunststoffrohren, bei dem die Kunststoffrohre während eines Schweißvorgangs zur Ausbildung einer zwischen den Rohrenden der Kunststoffrohre gebildeten Verschweißung in einer Schweißvorrichtung angeordnet ist, derart, dass die Kunststoffrohre j eweils in einer Rohraufnahme mittels einer Spannbacke mit Spannbügeln aus einem Kunststoffmaterial in fluchtender Relativanordnung fixiert gehalten werden. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung von zumindest teilweise aus einem Kunststoffmaterial gebildeten Spannbügeln in Spannbacken einer Schweißvorrichtung zum Fixieren von Kunststoffrohren während eines Schweißvorgangs zur Verbindung der Kunststoffrohre.

Schweißvorrichtungen der eingangs genannten Art sind etwa aus der DE 20 2013 009 206 Ul bekannt, wobei die miteinander in einem Schweißverfahren zu verbindenden Kunststoffrohre jeweils in einer Rohraufnahme gehalten werden, die mittels einer Spannvorrichtung axial gegeneinander verfahrbar sind und j eweils zwei Spannbacken aufweisen, die das j eweilige Kunststoffrohr mittel s zwei relativ zueinander bewegbarer Spannbügel fixiert halten. Derartige Spannbügel werden regelmäßig wie auch die Rohraufnahmen im Übrigen in Metall ausgeführt.

In Versuchen konnte festgestellt werden, dass insbesondere die in unmittelbarer Nähe zur Schweißstelle befindlichen Spannbügel aufgrund ihres unmittelbaren Kontakts zum Kunststoffrohr im Wege der Wärmeleitung für eine Wärmeabfuhr im Bereich der Schweißstelle sorgen, die durch einen entsprechend hohen Energieeintrag an der Schweißstelle kompensiert werden muss.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verschweißung von Kunststoffrohren in einer Schweißvorrichtung der eingangs genannten Art effektiver auszugestalten.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die vorliegende Erfindung die Merkmale des Anspruchs 1 auf.

Erfindungsgemäß sind die Spannbügel zumindest teilweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, sodass insbesondere dann, wenn sich das Kunststoffmaterial im Kontaktbereich zum Kunststoffrohr befindet, für eine verringerte Wärmeabfuhr an der Schweißstelle gesorgt ist. Selbst dann, wenn das Kunststoffmaterial sich nicht im Kontaktbereich zu den Kunststoffrohren befindet, sorgt selbst eine teilweise Ausgestaltung der Spannbügel aus einem Kunststoffmaterial für eine Unterbrechung oder Reduzierung der Wärmeabfuhr, da hierdurch der in unmittelbarem Kontakt mit dem Kunststoffrohr befindliche Masseanteil der Spannbügel im Vergleich zu einem vollständig aus Metall gebildeten Spannbügel reduziert wird.

Vorzugsweise sind die Spannbügel vollständig aus einem Kunststoffmaterial hergestellt.

Wenn das Kunststoffmaterial als ein Faserverbundwerkstoff mit einem in einer Kunststoffmatrix aufgenommenen Faseranteil ausgebildet ist, ist eine zumindest teilweise Herstellung der Spannbügel aus einem Kunststoffmaterial ohne wesentliche Beeinträchtigung der Festigkeit der Spannbügel möglich, sodass die zumindest teilweise Ausgestaltung der Spannbügel aus einem Kunststoffmaterial nicht mit einer Reduzierung der zulässigen Spannkräfte verbunden ist.

Besonders vorteilhaft für eine möglichst hohe Festigkeit der Spannbügel ist es, wenn der Faseranteil als Faserverbund ausgebildet ist, also wenn eine zusammenhängende Faserstruktur aus kraftschlüssig miteinander verbundenen einzelnen Fasern vorliegt.

Wenn das Kunststoffmaterial als Duroplast mit Kohlenstofffasern ausgebildet ist, werden besonders hochfeste Ausgestaltungen der Spannbügel möglich.

Vorteilhaft kann es auch sein, wenn das Kunststoffmaterial als Thermoplast, etwa PA 6 oder PA 12, vorzugsweise mit Glasfasern, ausgebildet ist, wobei eine thermoplastische Matrix grundsätzlich eine zeitliche Trennung von Umform- und Aushärteprozessen bei der Herstellung ermöglichen, sodass etwa bei der Formgebung der Spannbügel mit dem noch weichen thermoplastischen Material die äußere Kontur des Kunststoffrohres abgeformt werden und nachfolgend unabhängig vom Kunststoffrohr zur abschließenden Fertigstellung der Spannbügel eine Aushärtung erfolgen kann. Das Kunststoffmaterial kann auch aus Fasern und einem Kunststoffharz ausgebildet sein. Das Kunststoffharz bildet dabei eine Matrix des Faserverbundwerkstoffs.

Alternativ ist es auch möglich die Spannbügel aus kohlenstofffaserverstärkten Kohlenstoff auszubilden.

Vorzugsweise ist der Faserverbund als Faserstrang ausgebildet, wobei für den Faserstrang bevorzugt ein Roving oder Faserband gewählt werden kann, sodass die Ausbildung des Faserverbunds beispielsweise durch Wickeln oder entsprechendes Ausrichten des Rovings oder Faserbands erfolgen kann und aufgrund der daraus resultierenden hohen Festigkeit große Spannkräfte möglich werden. Somit können die Spannbügel vergleichsweise dünn und folglich mit geringem Materialeinsatz ausgebildet werden. Unter einem Roving wird hier ein Faserbündel, Strang oder Filamentgarn aus parallel angeordneten Filamenten bzw. Endlosfasern mit im Wesentlichen einem krei sförmigen Querschnitt und unter einem Faserband ein Bündel, Strang oder Filamentgarn aus parallel angeordneten Filamenten mit im Wesentlichen einem rechteckigen Querschnitt, beispielsweise mit gegenüber einer Höhe vergleichswei se großer Breite, verstanden.

Auch kann es vorteilhaft sein, den Faserverbund aus Kurzschnittfasern auszubilden, sodass die Kurzschnittfasern mit der Kunststoffmatrix gemischt und durch Spritzgießen, Spritzpressen in eine Form, oder dergleichen verarbeitbar sind. Der Faserverbundwerkstoff kann ein Faser-Matrix-Halbzeug, insbesondere ein Sheet Molding Compound (SMC) oder ein Bulk Molding Compound (BMC) sein. Das Faser-Matrix- Halbzeug kann auch als plattenförmige, teigartige Pressmasse aus duroplastischen Reaktionsharzen und Schnittfasern vorliegen. Alle Komponenten des Faserverbundwerkstoffs können dabei bereits vollständig vorgemischt und verarbeitungsfertig vorliegen. Insbesondere im Falle der Ausbildung des Faserverbunds als Faserstrang kann eine räumlich orientierte Struktur der Spannbügel ausgebildet werden, die bei geringem Materialeinsatz und damit verbunden entsprechend geringem Gewicht auch eine Ausgestaltung der Spannbügel mit großer Kontaktfläche zum Kunststoffrohr ermöglicht, sodass anders, als es beim bekannten Stand der Technik der Fall ist, nicht zwei in einem Stützabstand zueinander angeordnete Spannbacken mit j eweil s zwei Spannbügeln für eine definierte Längsachsenausrichtung eines Kunststoffrohres notwendig sind, sondern bei entsprechender Ausgestaltung der Spannbügel eine einzelne Spannbacke mit zwei Spannbügeln zur definierten Anordnung eines Kunststoffrohres ausreichend ist.

Der Faserverbund kann aus verschiedenen organischen oder anorganischen Fasern ausgebildet werden, sodass neben den bereits erwähnten Kohlenstofffasern und Glasfasern auch Aramidfasern, Basaltfasern, oxidische Fasern und auch Metallfasern sowohl in textiler als auch in unidirektionaler Form einsetzbar sind.

Eine erfindungsgemäße Stumpfschweißvorrichtung umfasst eine Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 sowie eine hydraulische Spanneinrichtung zur gegeneinander gerichteten Zustellung der Rohraufnahmen.

Eine erfindungsgemäße Heizwendeischweißvorrichtung umfasst eine Schweißvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 sowie eine beheizbare Verbindungsmuffe zur Ausbildung einer Rohrenden der Kunststoffrohre umhüllenden Verbindung der Kunststoffrohre.

Die erfindungsgemäße Schweißvorrichtung i st sowohl bei einer Stumpfschweißvorrichtung als auch bei einer Heizwendeischweißvorrichtung einsetzbar, sodass sowohl bei der einen als auch bei der anderen Vorrichtung die vorstehend beschriebenen vorteilhaften Wirkungen der Schweißvorrichtung nutzbar sind. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 1 zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen Kunststoffrohren, bei dem die Kunststoffrohre während eines Schweißvorgangs zur Ausbildung einer zwischen Rohrende der Kunststoffrohre gebildeten Verschweißung in einer Schweißvorrichtung angeordnet sind, werden die Kunststoffrohre j eweils in einer Rohraufnahme mittels einer Spannbacke mit Spannbügeln aus einem Kunststoffmaterial in fluchtender Relativanordnung fixiert gehalten.

Die erfindungsgemäße Verwendung von zumindest teilweise aus einem Kunststoffmaterial gebildeten Spannbügeln in Spannbacken einer Schweißvorrichtung zum Fixieren von Kunststoffrohren während eines Schweißvorgangs zur Verbindung der Kunststoffrohre ermöglicht die bereits im Zusammenhang mit Erläuterung der erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung erörterten Vorteile.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Schweißvorrichtung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Spannbügel der Spannbacken der Schweißvorrichtung näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 Eine Stumpfschweißvorrichtung, die eine mit einer Spanneinrichtung kombinierte Schweißvorrichtung aufweist zur Ausbildung einer Stumpfschweißnaht;

Fig- 2 eine gegenüberliegende Rohrenden von Kunststoffrohren umhüllende beheizbare Verbindungsmuffe zur Herstellung einer Heizwendeiverschweißung.

Die in Fig. 1 dargestellte Schweißvorrichtung 10 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Bestandteil einer Stumpfschweißvorrichtung 12, die neben der Schweißvorrichtung 10 eine Schweißbasis 1 1 und eine hydraulische Spanneinrichtung 13 umfasst, wobei die Spanneinrichtung 13 von einem Hydraulikaggregat 15 der Schweißbasis 1 1 angetrieben wird.

Die Stumpfschweißvorrichtung 12 ermöglicht das Verschweißen von zwei j eweil s in einer Rohraufnahme 16, 17 der Schweißvorrichtung 10 aufgenommenen Kunststoffrohren 20, 21. Die Rohraufnahmen 16, 17 weisen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel j eweils zwei Spannbacken 18, 19 auf, die mit relativ zueinander bewegbaren Spannbügeln 70, 71 versehen sind, die j eweils Spannschrauben 73 aufweisen, um mittels der Spannschrauben 73 die Spannbügel 70, 71 vorgespannt gegen die Kunststoffrohre 20, 21 zu fixieren. Die Spannbacken 18, 19 können durch Auseinanderbewegen der Spannbügel 70, 71 geöffnet und durch Zusammenführen der Spannbügel 70, 71 geschlossen werden, derart, dass die Kunststoffrohre 20, 21 entnommen oder in die Spannbacken 18, 19 eingelegt werden können.

Im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiel s sind die Spannbügel 70, 71 vollständig aus einem Kunststoffmaterial gebildet, das einen in eine Kunststoffmatrix eingebetteten und hier als Roving ausgebildeten Faserverbund aufweist.

Wie Fig. 1 zeigt, können die Rohraufnahmen 16, 17 mittels der vom Hydraulikaggregat 15 der Schweißbasis 1 1 angetriebenen Spanneinrichtung 13 in Richtung der miteinander fluchtenden Längsachsen 22 der Kunststoffrohre 20, 21 relativ zueinander verfahren werden. In der in Fig. 1 dargestellten Konfiguration der Schweißvorrichtung 10 befindet sich in einem Übergangsbereich 14 zwischen den Rohraufnahmen 16, 17 eine Heizplatte 23 , die in den Übergangsbereich zwischen die einander gegenüberliegenden Rohrenden 25, 25 ein und ausgeschwenkt werden kann.

In Fig. 1 ist die Stumpfschweißvorrichtung 12 in ihrer Aufheizkonfiguration dargestellt, in der die Kunststoffrohre 20, 21 mit Stirnflächen ihrer einander gegenüberliegend angeordneten axialen Rohrenden 25, 26 zur Plastifizierung des die Stirnflächen ausbildenden Kunststoffmaterials gegen die konzentrisch auf der Längsachse 22 angeordnete Heizplatte 23 verfahren sind. Nach erfolgter Plastifizierung wird in einer hier nicht näher dargestellten Fügekonfiguration, in der die Heizplatte 23 aus dem Übergangsbereich 14 herausgeschwenkt ist, eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den axialen Rohrenden 25, 26 dadurch hergestellt, dass die Rohrenden 25, 26 in Folge einer axialen Zustellbewegung der Rohraufnahmen 16, 17 mit Druck gegeneinander verfahren werden, derart, dass sich an der Verbindungsstelle zwischen den Rohrenden 25, 26 eine radial äußere und radial innere Materialwul st ausbildet.

Im Betrieb der in Fig. 1 dargestellten Stumpfschweißvorrichtung 12 wird der notwendige Fügedruck der Spanneinrichtung 13 über das mittels einer Hydraulikleitung 27 angeschlossene Hydraulikaggregat 15 der Schweißbasis 1 1 erzeugt. Zum elektrischen Anschluss der Heizplatte 23 der Stumpfschweißvorrichtung 12 ist diese an eine elektrische Verbindungseinrichtung 30 der Schweißbasis 1 1 angeschlossen.

Alternativ zu der in Fig. 1 dargestellten Verwendung der Schweißvorrichtung 10 zur Ausbildung einer Stumpfschweißvorrichtung 12, bei der zwischen den Rohrenden 25, 26 die Heizplatte 23 angeordnet ist, ist es auch möglich, die Schweißvorrichtung 10 zur Ausbildung einer Heiz- wendelschweißvorrichtung zu verwenden, bei der anstatt der in Fig. 1 im Übergangsbereich 14 zwischen den Rohraufnahmen 16, 17 angeordneten Heizplatte 23 , wie in Fig. 2 dargestellt, die einander gegenüberliegende Rohrenden 25, 26 der Kunststoffrohre 20, 21 , in einer beide Rohrenden 25, 26 aufnehmenden beheizbaren Verbindungsmuffe 3 1 angeordnet sind. Dabei sind die Kunststoffrohre 20, 21 entsprechend der Darstellung in Fig. 1 jeweils in einer Rohraufnahme 16, 17 aufgenommen. In Folge eines Betriebs der mit einer Heizwendel versehenen Verbindungsmuffe 3 1 erfolgt eine zumindest teilweise Plastifizierung des von der Verbindungsmuffe 3 1 umgebenden Kunststoffmaterials mit nachfolgender stoffschlüssiger Verbindung zwischen den Rohrenden 36, 37 und der Verbindungsmuffe 3 1.

Zum Betrieb der Heizwendeischweißvorrichtung erfolgt eine Verbindung einer Anschlusseinrichtung 44 der beheizbaren Verbindungsmuffe 3 1 mit einem Schweißtransformator 38 der Schweißbasis 1 1.