• 专利附录
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  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1979000973A1
    申请号:PCT/CH1979/000055
    申请日:1979-04-23
    公开日:1979-11-29
    发明作者:W Sturm
    申请人:W Sturm；
    IPC主号:B29C66-00
    专利说明:
    [0001] Verfahren und Gerät zum Verbinden von Rohrleitungselementen aus schweissbare Kunststoff
    [0002] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Rohrleitungselementen aus schweissbarem Kunststoff durch Verschweissen ihrer Enden durch elektrische Widerstands¬ heizung und ein Gerät zur Durchführung des Verfahrens.
    [0003] Beim Bau von Rohrleitungen aus schweissbarem Kunststoff spielen die Verfahren und Geräte mit denen die Rohrleitungs¬ elemente durch elektrische Widerstandsheizung miteinander verbunden werden, eine erhebliche Rolle. Unter dem Begriff Rohrleitungselemente werden Rohre, Formstücke aller Art und Armaturen verstanden, die zu ganzen Rohrleitungen und Rohrleitungssystemen zusammengesetzt und miteinander ver¬ bunden werden müssen. Die Ausführung der Verbindungen für diese Rohrleitungselemente stellt eine aufwendige Teil¬ operation dar, die zudem die Qualität der Rohrleitung be¬ stimmt und deshalb zuverlässig ausgeführt werden muss. Zum Verbinden der Rohrelemente werden entweder Muffenver¬ bindungen, die einen Teil des Rohrleitungselements dar¬ stellen oder von den Rohrleitungselementen getrennte Schweissmuffen, die auf die Enden zweier Rohrleitungsele-
    [0004] OMPI IPO ente gesteck und mit diesen verbunden werden, verwendet. Im Ueberlappungsbereich dieser Verbindungen ist eine Wicklung aus einem Widerstandsheizdraht eingelegt, der zur Herstellung. der Verbindung elektrisch erhitzt wird, so dass in der Umgebung der Wicklung das Material der sich überlappenden Enden der Rohrleitungselemente schmilzt und dadurch eine Verschweissung dieser Teile erreicht wird. Die durch die Wicklung zugeführte Heizenergie soll hierbei derart dosiert sein, dass eine einwandfreie Verbindung, d.h. weder eine ungenügende noch übermässige Erwärmung der zu verbindenden Teile zur Dosierung der Heizenergie in Abhängigkeit mit der zu verbindenden Rohrelemente wird ein Gerät verwendet, an dem die Einstellung der Heizener¬ gie manuell oder selbsttätig erfolgt.
    [0005] Beim Schweissen der erwähnten Verbindungen mit einem sol¬ chen Gerät ist es, insbesondere im Hinblick darauf, dass die Verbindungen an einer Baustelle vorgenommen werden müssen, nicht zu vermeiden, dass gelegentlich Verbindungen nicht einwandfrei geschweisst werden. Meistens ist hierbei die für die Verbindung zugeleitete Schweissenergie im Hin¬ blick auf die Art der Verbindung und die während der Schweissung vorliegenden Umgebungsfaktoren, z.B. die Um¬ gebungstemperatur oder eine mangelhafte Verbindung, z.B. ein Unterbruch an einer Steckverbindung zu klein. Dies führt meistens dazu, dass zwar die Verbindung mechanisch den Beanspruchungen standhält, aber undicht ist.
    [0006] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Ver¬ fahren der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass eine möglichst grosse Zahl von Einflussfaktoren min¬ destens näherungsweise berücksichtigt wird. Diese Aufgabe wird ge äss der Erfindung dadurch gelöst, dass aus der Messung der Schweissspannung der quadratische Wert der- selben gebildet und in eine diesem Wert entsprechende Im¬ pulsfrequenz umgeformt wird, wobei die Impulse durch 'einen Zähler gezählt v/erden und nach Erreichen einer Sollwert- Impulszahl der Schweissvorgang abgebrochen wird. Dadurch wird erreicht, dass die zugeführte Ξchweissenergie ent¬ sprechend der Sollwert-Schweissenergie sehr genau eingehal¬ ten und zudem bestimmte Umgebungseinflüsse, z.B. Aussen- temperatur, Temperatur der Muffe o.dgl., berücksichtigt werden.
    [0007] Eine weitere Sicherheit bezüglich der Ausführung einer Schweissverbindung wird durch ein für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignetes Gerät mit einem, eine nach Dosierung der Schweissenergie ausschaltbare Schaltstufe aufweisenden Stromkreis dadurch erreicht, dass der Schaltstufe Mittel zu ihrer Unterbrechung zugeordnet sind, wenn eine Unterbrechung des Stromkreises auftritt.
    [0008] Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbei- spiel dargestellt und nachfolgend beschrieben. Die Zeich¬ nung zeigt eine schematische Darstellung eines Geräts zum Verbinden von Rohrleitungselementen aus schweissbarem Kunststoff, das als Blockdiagramm dargestellt ist.
    [0009] Das in der Zeichnung dargestellte Gerät ist für die Her¬ stellung von Verbindungen vor allem mit Schweissmuffen vor¬ gesehen, jedoch besteht grundsätzlich keine Einschränkung bezüglich seiner Verwendung für Schweissverbindungen anderer Art, z.B. Muffenverbindungen o.dgl.
    [0010] Die Stromversorgung des in der Figur dargestellten Geräts erfolgt über einen Netzanschluss 1. Der Stromkreis wird über eine Schaltstufe 7 geführt. Am Ausgang der Schaltstufe ist eine Schweiss uffe 3 über einen schematisch dargestellten. Steckkontakt 4 angeschlossen. Am Ausgang der Schaltstufe 7 ist eine Stromüberwachung 6 angeordnet. Diese überwacht den fliessenden Strom und hält die Schaltstufe, die bei¬ spielsweise ein Relais aufweist, in Arbeitsstellung.
    [0011] Am Stromkreis ist ein Netzteil 2 angeschlossen, mittels welchem eine Kleinspannung, z.B. 12 Volt, erzeugt wird, die zur Versorgung des Geräts dient. Die Ausgangsspannung des Netzteils 2 wird in einem Messumformer 8 gemessen und
    [0012] 2 in eine quadratische Nachbildung der Netzspannung U um¬ geformt. Der Ausgang des Messumformers 8 ist mit dem Ein¬ gang eines Impulsgenerators 9 verbunden, der eine dem Quadrat der Spannung entsprechende Impulsfrequenz erzeugt. Dieser quadratische Wert wird aus der Ladungskurve eines Kondensators gebildet, der über einen Widerstand direkt oder- indirekt von der an der Schweissmuffe liegenden Spannung gespeist wird. Wird dieser Kondensator an eine Gleichspannungsqüelle geschaltet, so kann die Kondensator- spannung höchstens bis zur Höhe der Speisespannung steigen Seine Zeitkonstante T, d.h. die Zeit, in der 63% der maximal möglichen Kondensatorspannung erreicht wird, wird aus der Gleichung T = C • R bestimmt, wobei C die Kapazitä •des Kondensators und R seinen ohmschen Widerstand bedeutet Der Anstieg der Kondensatorspannurfg erfolgt in bekannter Weise nicht linear, sondern nach der Gleichung
    [0013] -t/T U = U (1 - e ) wobei U die KondensatorSpannung, U die
    [0014] Ladespannung und t die Ladezeit bedeuten. Wird bei Errei¬ chen einer vorbestimmten Ladespannung der Kondensator mittels einer Schaltstufe, die z.B. einen Komparator auf¬ weist, entladen, so beginnt ein neuer Ladevorgang und man erhält eine Frequenz, die von der Ladespannung bzw. von der Netzspannung gesteuert wird.
    [0015] J Die Nachbildung der quadratischen Funktion der Netzspannung im Bereich von z.B. 180 - 260 V kann dadtirch erreicht werden, dass der Schaltpunkt der Entladung z.B. auf einen Wert von 0,39 der Netzspannung bei 220 V festgelegt wird. Weicht die Spannung von diesem Wert ab, erfolgt eine Ueber- kompensation der quadratischen Netzspannung. Diese Ueber- kompensation ist bei kleineren Netzspannungen erforderlich, um den grösseren Wärmeabfluss im Kunststoffmaterial, der durch die längere Schweisszeit auftritt, entgegenzuwirken. Die Schweisszeit wird dadurch nicht nur entsprechend der kleineren Netzspannung, sondern darüber hinaus zusätzlich verlängert. Es kann dadurch eine gleichbleibende Schweiss- güte erreicht werden, auch wenn bei einer Spannung von z.B. 180 V die Schweisszeit um den. Faktor 1,5 ansteigt. In gleicher Weise kann durch entsprechende Wahl des Teil¬ wertes der Ladespannung bzw. Netzspannung eine Ueberkom- pensation bei Spannungen erreicht werden, die über dem festgelegten Wert der Ladespannung bzw. Netzspannung liegen.
    [0016] Der Ausgang des Impulsgenerators ist an einen Zähler 10 gelegt, in welchem die Aufsummierung der Impulse erfolgt.
    [0017] 8 24 Die Kapazität des Zählers 10 beträgt z.B. 2 - 2 Im¬ pulse. Entsprechend der Abhängigkeit der Impulsfrequenz des Impulsgenerators 9 vom quadratischen Wert der Spannung bedeutet eine im Zähler 10 aufsummierte Impulszahl eine be- .stimmts Heizenergie.
    [0018] Wesentlich ist, dass beim Schweissen der Schweissmuffe 3 die der Schweissenergie entsprechende Impulszahl im Zähler 10 erreicht wird. Dies wird durch eine Funktionsüberwachung 5 sichergestellt. Falls der Zähler 10 seine vorbestimmte Impulszahl noch nicht erreicht hat, z.B. bei einem Unter¬ bruch im Stromkreis zwischen dem Gerät und der Schweiss¬ muffe während des Schweissens, so erzeugt die Funktions-
    [0019] OMPI Überwachung 5 ein Störsignal, z.B. das Blinken einer roten Kontrollampe. Sobald das Störsignal einsetzt, wird damit angezeigt, dass die durchgeführte Schweissung der Muffe 3 überprüft werden muss. Gleichzeitig mit der Anzeige des Störsignals erfolgt eine sofortige Abschaltung der Netz¬ spannung von der Schweissmuffe 3 durch die Schaltstufe 7. Das Einschalten des Stromkreises durch Einschalten der Schaltstufe 7 wird durch eine Einschaltüberwachung 11 ge¬ steuert. Mittels einer Kleinspannung wird von der Ein¬ schaltüberwachung 11 festgestellt, ob am Stromkreisausgang 4 eine Schweissmuffe 3 oder ein äquivalenter Widerstand . angeschlossen ist. Zweckmässig wird die Einschaltüber¬ wachung so ausgelegt, dass das Einschalten des Stromkrei¬ ses nur dann möglich ist, wenn der Verbraucherwiderstand kleiner als ein bestimmter Wert, z.B. 3 K Ohm, ist.
    [0020] Mit dem beschriebenen Gerät wird ein Maximum an Betriebs¬ sicherheit gewährleistet. Der Ausgang für den Stromkreis des Geräts ist so lange gesperrt, bis. ein Verbraucherwider¬ stand mit einem unter einem Grenzwert liegenden Wider¬ standswert angeschlossen ist. Erst dann sperrt die Ein¬ schaltüberwachung 11 nicht mehr und die Schaltstufe 7 kann mittels einer nicht dargestellten Taste eingeschaltet werden.
    [0021] Aber auch die Umgebungseinflüsse werden mindestens teil¬ weise ausgeschaltet. Da die Heizenergie aufgrund der Span-
    [0022] 2 nung nach der Formel U • t/R ermittelt wird, hat dies zur
    [0023] Folge, dass bei tiefen Umgebungstemperaturen die Schweiss- leistung grösser ist, vorausgesetzt allerdings, der verv/end elektrische Widerstandsheizdraht sei ein Kaltleiter. Eben¬ so kann ein die Form der Schweissmuffe berücksichtigender Formfaktor bei der Abhängigkeit der Spannung bzw. seines quadratischen Wertes von der Impulsfrequenz berücksichtigt werden. Durch die hohe Zählerkapazität ist es möglich, die Schweisszeit, die in der Grössenordnung von z.B. 70 - 80 see liegen kann, sehr genau einzuhalten und auch Zeiten von mindestens 20 min Dauer noch ausreichend sicher zu er¬ fassen.
    [0024] Wesentlich ist, dass durch diese Auslegung des Geräts der Aufbau desselben sehr einfach wird und gleichzeitig gegen¬ über den bekannten Ξchweissgeräten eine wesentliche Ge¬ wichtsersparnis, die bis 80% und mehr betragen kann, er¬ reicht wird.
    [0025] fCfRE
    [0026] OMPI Λ WIPO
    权利要求:
    Claims P a t e n t a n s p r ü c h e
    1. Verfahren zum Verbinden von Rohrleitungselementen aus schweissbarem Kunststoff durch Schweissen ihrer Enden durch elektrische Widerstandsheizung, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass aus der Messung der Schweissspannung der quadratische Wert derselben gebildet und in eine diesem Wert entsprechende Impulsfrequenz umgeformt wird, wobei die Impulse durch einen Zähler gezählt werden und nach Erreichen einer Sollwert-Impulszahl der Schweissvorgang abgebrochen wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei nicht vollständiger Leerzählung ein Störsignal, z.B. nach einem bestimmten Zeitintervall, ausgelöst wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, dass der quadratische Spannungswert durch Aufladung eines Kondensators über einen Widerstand und Entladung desselben über eine Schaltstufe nach Erreichen einer, einem bestimmten Teilwert der Schweissspannung ent¬ sprechenden Ladespannung gebildet wird.
    4. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Stromkreis, der eine Nachdosierung der vor¬ bestimmten Schweissenergie ausschaltbare Schaltstufe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltstufe (7) Mittel (5) zu ihrer Unterbrechung zugeordnet sind, wenn eine Unterbrechung des Stromkreises ausserhalb des Geräts auftritt.
    5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (5) eine Anzeigevorrichtung, z.B. ein optisches oder akustisches Signal, aufweisen.
    O PI
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    JPH0580339B2|1986-12-24|1993-11-08|Sekisui Chemical Co Ltd||
    法律状态:
    1979-11-29| AK| Designated states|Designated state(s): AT DE GB JP SE US |
    1980-11-13| REF| Corresponds to|Ref document number: 2945196 Country of ref document: DE Date of ref document: 19801113 Format of ref document f/p: P |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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