CH437755A - Elektronisch gesteuertes Schweissgerät zum Verbinden von Rohren und Formstücken aus schweissbarem Kunststoff mittels eines einen elektrischen Heizwiderstand aufweisenden Verbindungsstückes - Google Patents

Elektronisch gesteuertes Schweissgerät zum Verbinden von Rohren und Formstücken aus schweissbarem Kunststoff mittels eines einen elektrischen Heizwiderstand aufweisenden Verbindungsstückes

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Description


  
 



  Elektronisch gesteuertes Schweissgerät zum Verbinden von Rohren und Formstücken aus schweissbarem Kunststoff mittels eines einen elektrischen Heizwiderstand aufweisenden
Verbindungsstückes
Zum Verbinden von Rohren und Formstücken aus gut schweissbaren, thermoplastischen Kunststoffen, wie Polyäthylen, Polystyrol, Polyamid usw., wie sie z. B. auf dem Gebiet der Hausentwässerung Verwendung finden, sind elektrisch und elektronisch gesteuerte Schweissgeräte bekannt. Es werden dabei als Schweissmuffe bezeichnete Verbindungsstücke verwendet, welche einen zwischen den zu verbindenden Teilen befindlichen Widerstandsdraht aufweisen, welcher elektrisch aufzuheizen ist, um die für die Verbindung erforderliche Schweisswärme aufzubringen.

   Die Stromlieferung ist dabei an die Grösse der Verbindung anzupassen und wird über eine an der Schweissmuffe vorhandene Steckverbindung vom Schweissgerät gesteuert, welches am öffentlichen Stromversorgungsnetz angeschlossen wird.



   Bekannte Geräte dieser Art enthalten einen Schweiss-, Regel- und Trenntransformator, und die der Schweissmuffe zugeführte Heizenergie ist durch den Widerstand des Heizdrahtes, den Heizstrom und die an einem Zeitschaltkreis einstellbare Heizdauer gegeben.



  Solche Geräte erweisen sich allerdings als ungeeignet, da Schwankungen der Netzspannung und Widerstands änderungen des Heizdrahtes nicht berücksichtigt werden und deshalb die von Fall zu Fall aufgebrachte Schweisswärme nicht in den für eine gute Verbindung erforderlichen engen Grenzen gehalten wird.



   Bessere Resultate ergeben sich mit Schweissgeräten, welche das Produkt   12.t    auf einem bestimmten, der Muffengrösse angepassten Wert konstant halten und Schwankungen der Netzspannung sowie des Heizdraht Widerstandes kompensieren. Zu dieser Kategorie gehören auch Schweissgeräte, welche keinen Leistungstransformator aufweisen und bei denen der Verbraucher (Schweissmuffe) über ein elektronisches Leistungssteuerelement direkt mit dem Netz zu verbinden ist.



  Dank Verwendung solcher Steuerelemente (Thyratron oder steuerbarer Halbleiter-Gleichrichter) lassen sich besonders handliche Geräte von niedrigem Gewicht und geringem Platzbedarf bauen. Die besondere Arbeitsweise solcher Steuerelemente zur Dosierung der Heizleistung (Veränderung des Stromflusswinkels durch Phasenverschiebung des Zündimpulses, sogenannte Phasenanschnittsteuerung) ermöglicht auch eine kontinuierliche Leistungsanpassung und geringere Verluste.



   Aber auch die Einhaltung eines bestimmten Energiebetrages entsprechend dem Produkt   12.t    mit den er  wähnten    Geräten kann nicht unbedingt eine gute Schweissverbindung gewährleisten. Es ist zu bedenken, dass bei einer Schweisstemperatur, die je nach Material zwischen etwa 200 und   2600 C    liegt, die erreichten Temperaturwerte von Verbindung zu Verbindung um nicht mehr als etwa 200 C vom Idealwert abweichen dürfen. Vor allem im Baustellenbetrieb werden jedoch die Schweissungen unter den verschiedensten Bedingungen vorgenommen, beispielsweise kann die Ausgangstemperatur des Materials im Sommer etwa 400 und im   Winter -100    C betragen, und verschiedene Abstrahlungsbedingungen oder Luftbewegungen können den Aufheizvorgang der Schweissmuffe recht unterschiedlich beeinflussen.



   Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines Schweissgerätes, welches von den erwähnten Mängeln frei ist und auch unter erschwerten Bedingungen, wie etwa beim Einsatz auf Baustellen, gleichbleibend gute Schweissverbindungen sicherstellt. Die Erfindung betrifft demnach ein für   Netz ans chluss    bestimmtes, elektronisch gesteuertes   Schweissgerät    zum Verbinden von Rohren und Formstücken aus schweissbarem Kunststoff mittels eines einen elektrischen Heizwiderstand aufweisenden Verbindungsstückes, wobei der Heizwiderstand über eine steuerbare Leistungssteuereinrichtung direkt an das Netz anschliessbar ist.

   Das Schweissgerät gemäss der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen die genannte Leistungssteuereinrichtung enthaltenden Regelkreis zur Konstanthaltung des Heizstromes während des Aufheizens des Heizwiderstandes, sowie durch einen von der Temperatur des Verbin  dungsstückes    abhängigen Temperaturfühler zur selbst  tätigen Unterbrechung des Aufheizens bei Erreichen einer vorbestimmten Schweisstemperatur.



   Mit einer solchen Anordnung wird ermöglicht, dass einerseits am Gerät ein der jeweiligen Grösse der Schweissmuffe angepasster Leistungsfluss einstellbar ist, die pro Verbindung aufgebrachte Energiemenge jedoch nicht starr vorbestimmt, sondern von der sich an der Verbindungsstelle einstellenden Temperatur abhängig ist.



   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang mit der Zeichnung erläutert, welche das Blockschaltbild eines Schweissgerätes mit angeschlossener Schweissmuffe darstellt.



   Das bei 15 an das Wechselstromnetz anzuschliessende Schweissgerät ist wie folgt aufgebaut: Der vom   Schweiss- bzw.    Heizstrom durchflossene Arbeitsstromkreis des Gerätes enthält einen Istwertgeber 1, vorzugsweise einen Stromwandler, welcher die Grösse des Heizstromes feststellt, einen Leistungssteuerkreis 2 sowie einen Relaiskreis 3. An diesen Arbeitskreis ist die jeweilige Schweissmuffe 4 über eine Steckverbindung 16 anzuschliessen. Der Kreis 2 enthält ein den Mittelwert des Heizstromes bestimmendes Leistungssteuerelement, vorzugsweise einen steuerbaren Halbleiter-Gleichrichter, welcher nach dem bekannten Prinzip der Phasenanschnittsteuerung arbeitet.

   Die erwähnte Leistungssteuereinrichtung bildet das Stellglied eines Regelkreises, der sich aus dem Istwertgeber 1, einem Regelverstärker 6, einem Impulsübertragerkreis 7 und dem erwähnten Kreis 2 zusammensetzt und grundsätzlich den Heizstrom während des Aufheizvorganges konstant hält. Ein mit dem Regelverstärker 6 verbundener Sollwertgeber 11 ermöglicht, die Grösse dieses Stromes einmalig einzustellen. Das Gerät arbeitet demnach mit einem eingeprägten Heizstrom, und es können Schweissmuffen unterschiedlicher Grösse angeschlossen werden, deren Heizdraht-Widerstand z. B. zwischen 5 und 35 Ohm abgestuft ist. Mit dem Regelverstärker 6 ist ferner ein Nulldurchgangs-Synchronisierkreis 5 verbunden, welcher die Erzeugung der Zündimpulse im Takt der Netzfrequenz steuert.



   Um das Aufheizen der Verbindungsstelle im geeigneten Augenblick zu unterbrechen, ist ein Temperaturfühler 9 vorgesehen, welcher an einen   Uberwachungs-    kreis 8 angeschlossen ist. Der Temperaturfühler 9 wird vorzugsweise gleichzeitig mit der Herstellung der Steckverbindung 16 in die geeignete Lage zur Temperaturmessung an der Schweissmuffe 4 gebracht. Als Temperaturfühler ist im vorliegenden Fall ein Thermoelement verwendet, dessen Thermospannung ein Mass für die Temperatur der Verbindungsstelle darstellt; es ist jedoch auch die Verwendung anderer temperaturabhän  gi ger    Schaltelemente (Bimetallschalter, Heissleiterwiderstand usw.) denkbar. Der Überwachungskreis 8 ist zur Einwirkung auf den Regelkreis an den Impulsübertragerkreis 7 angeschlossen und steht ferner unter dem Einfluss eines Startkreises 12.



   Da die Schweissmuffe 4 zum direkten Anschluss an das Netz über den Arbeitskreis bestimmt ist, sind besondere Schaltungsmassnahmen getroffen, um den Benützer des Gerätes vor Berührung mit der Netzspannung zu schützen, solange die Steckverbindung 16 noch nicht hergestellt ist. Zu diesem Zweck wird mittels einer von einem internen Speisekreis 10 gelieferten Schutzspannung der Widerstand über den Steckerstiften kontrolliert. Liegt dieser Widerstand nicht in der Grössenordnung der Schweissmuffen, so wird ein Zuschalten des Heizstromes und damit das Anschalten der Netzspannung an den Ausgangsstecker im   Relaiskreis    3 verhindert.

   Erst nach ordnungsgemässem Anschluss der Schweissmuffe wird die Stromlieferung freigegeben, und nach Betätigung einer Starttaste im Startkreis 12 beginnt der Heizstrom nach Massgabe des erwähnten Regelkreises zu fliessen; das Ausgangsrelais hält sich durch den nun fliessenden Heizstrom selbst. Damit beginnt die Aufheizung der Verbindungsstelle mit stabil gehaltenem Heizstrom. Der entsprechende Temperatur anstieg wird vom Fühler 9 festgestellt und in den Überwachungskreis 8 gemeldet. Sobald die vorbestimmte, zur einwandfreien Verbindung des Kunststoffmaterials erforderliche Temperatur erreicht ist, blockiert der Überwachungskreis 8 die Übertragung der Zündimpulse im Kreis 7, wodurch der Heizstrom unterbrochen wird und das Ausgangsrelais abfällt.

   Der einmalig einzustellende Bezugswert für die erforderliche Schweisstemperatur, mit dem die ansteigende Thermospannung des Fühlers 9 im Überwachungskreis 8 verglichen wird, lässt sich vorzugsweise ebenfalls am Sollwertgeber 11 einstellen.



   Das beschriebene Schweissgerät bietet Gewähr für die Herstellung von Schweissstellen mit gleichbleibend guter Qualität. Der auf die Grösse der Verbindung abgestimmte und während des Aufheizens konstant gehaltene Schweissstrom ermöglicht die gewünschte gleichmässige Temperaturverteilung über die gesamte Verbindung ohne örtliche Überhitzungen. Da ferner für die Beendigung des Aufheizens direkt auf die erreichte Temperatur an der Schweissstelle abgestellt wird, kann sich die insgesamt zugeführte Energie den unterschiedlichen Ausgangsbedingungen oder Umgebungseinflüssen anpassen, womit eine Verfälschung der Ergebnisse infolge solcher Einflüsse praktisch ausgeschlossen ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Für Netzanschluss bestimmtes, elektronisch gesteuertes Schweissgerät zum Verbinden von Rohren und Formstücken aus schweissbarem Kunststoff mittels eines einen elektrischen Heizwiderstand aufweisenden Verbindungsstückes, wobei der Heizwiderstand über eine steuerbare Leistungssteuereinrichtung direkt an das Netz anschliessbar ist, gekennzeichnet durch einen die genannte Leistungssteuereinrichtung (2) enthaltenden Regelkreis (1, 6, 7, 2) zur Konstanthaltung des Heizstromes während des Aufheizens des Heizwiderstandes sowie durch einen von der Temperatur des Verbindungsstückes abhängigen Temperaturfühler (9) zur selbsttätigen Unterbrechung des Aufheizens bei Erreichen einer vorbestimmten Schweisstemperatur.
    UNTERANSPRüCHE 1. Schweissgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Temperaturfühler (9) ein Bimoelement verwendet ist.
    2. Schweissgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Temperaturfühler (9) ein Bimetallschalter verwendet ist.
    3. Schweissgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Temperaturfühler ein temperaturabhängiger Halbleiterwiderstand verwendet ist.
    4. Schweissgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungssteuereinrichtung als Stellglied des Regelkreises auf einer Phasenanschnittsteuerung beruht, wobei der Regelkreis einen Stromwandler als Istwertgeber (1), einen Regelverstärker (6), einen Impulsübertragerkreis (7) und einen steuerbaren Halbleiter-Gleichrichter oder ein Thyratron als Stellglied (2) enthält.
    5. Schweissgerät nach Patentanspruch und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Tempe- raturfühler (9) an einen Überwachungskreis (8) angeschlossen ist, welcher bei Feststellung der Solltemperatur die Übertragung der Zündimpulse im Regelkreis blockiert.
CH1638265A 1965-11-29 1965-11-29 Elektronisch gesteuertes Schweissgerät zum Verbinden von Rohren und Formstücken aus schweissbarem Kunststoff mittels eines einen elektrischen Heizwiderstand aufweisenden Verbindungsstückes CH437755A (de)

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