DE1234884B - Elektrisches Speisegeraet fuer das Verbinden von Formstuecken und Rohren aus schweissbarem Kunststoff - Google Patents

Description

DEUTSCHES WTW^ PATENTAMT

Deutsche Kl.: 21 h -10/08

AUSLEGESCHRIFT

Nummer: 1234 884

Aktenzeichen: R 36321 VIII d/21 h

J 234 884 Anmeldetag: 12. Oktober 1963

Auslegetag: 23. Februar 1967

Beim Verbinden von Teilen aus schweißbarem Kunststoff kann bekanntlich die zum Herbeiführen des bindungsfähigen Zustandes erforderliche Wärme durch elektrische Widerstandsheizung eines an der Verbindungsstelle angeordneten, strombeschickten Leiters erzeugt werden. Insbesondere werden Rohre aus thermoplastischem Kunststoff, wie Polyäthylen, auf diese Weise mit entsprechenden Fittings verbunden, wobei sogenannte Schweißfittings Verwendung finden, in denen ein Heizdraht eingelegt ist, welcher zum Durchführen der Schweißung vorzugsweise über eine Steckverbindung an eine elektrische Speisequelle angeschlossen wird.

Es ist klar, daß die Herstellung einer einwandfreien Schweißverbindung die Zufuhr einer sich in bestimmten Grenzen haltenden Energiemenge voraussetzt, welche sich nach den Abmessungen der Verbindungsstelle und weiteren Faktoren, wie Materialbeschaffenheit, Gestalt der Formstücke usw., richtet. Aber auch die Heizleistung ist der jeweiligen Verbindung anzupassen, damit die zur Herbeiführung des bindungsfähigen Zustandes erforderliche Temperatur zwar mit Sicherheit erreicht, eine schädliche Materialüberhitzung jedoch vermieden wird. Es stehen deshalb Hilfsgeräte im Gebrauch, welche die Dosierung der Energiezufuhr über die Zeit und die Abstufung der Leistung gestatten und meist aus dem Wechselstromnetz, gegebenenfalls von einem Notstromaggregat, betrieben werden. Den bekannten Geräten dieser Zweckbestimmung ist gemeinsam, daß für eine bestimmte Verbindungsgröße die Zeitdauer des Stromflusses so von der Heizleistung abhängig gemacht ist, daß die pro Schweißvorgang zugeführte Heizenergie stets ungefähr gleich ist. Dabei werden also z. B. von Spannungsschwankungen des Netzes herrührende Abweichungen und Schwankungen der Leistung — die beträchtliches Ausmaß annehmen können — in Kauf genommen. Die Stufung der Heizleistung erfolgt ferner bei den Geräten bekannter Ausführung mit Hilfe eines Stufentransformators, welcher die Geräte unhandlich schwer macht. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß auch schon versucht wurde, bei gegebener Größe der Schweißverbindung mit konstanter Heizzeit zu arbeiten, während welcher Spannungsschwankungen des Netzes durch Handverstellung eines Regeltransformators ausgeglichen wurden.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, ein handliches Gerät zu schaffen, welches von den Mängeln bisheriger Ausführungen frei ist und den Anforderungen der Praxis gerecht wird. Sie betrifft somit ein zum Anschluß an das Wechselstromnetz bestimmtes Speise-Elektrisches Speisegerät für das Verbinden
von Formstücken und Rohren aus
schweißbarem Kunststoff

Anmelder:

Rollmaplast A. G., Gerlafingen (Schweiz)
Vertreter:

Dr. E. Wetzel, Patentanwalt,
Nürnberg, Hefnersplatz 3

Als Erfinder benannt:

Ernst Rüede, Moutier;

Werner Sturm, Balsthal (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 22. Oktober 1962 (12 349)

gerät zur dosierten Energieabgabe an den Heizwiderstand unter wählbarer Leistung für das Verbinden von Formstücken und Rohren aus schweißbarem Kunststoff durch elektrische Widerstandsheizung. Das erfindungsgemäße Speisegerät ist gekennzeichnet durch einstellbare, die gegebene Netzspannung unterschiedlich ausnutzende, spannungsstabilisierte Leistungssteuermittel zur Anpassung der Heizleistung an die Größe der Schweißverbindung sowie durch einstellbare, von den die Heizleistung beeinflussenden elektrischen Größen unabhängige Zeitschaltmittel zur Bemessung der Heizenergie.

Indem nun die entsprechend der zu verschweißenden Verbindung eingestellte Heizleistung in an sich bekannter Weise selbsttätig stabilisiert, d. h. von Spannungsschwankungen des Netzes unabhängig gemacht wird, ist die Einhaltung der vorgeschriebenen Temperaturgrenzen gewährleistet, und es erübrigt sich ferner die Anpassung der Heizdauer an Netzschwankungen zwecks genauer Dosierung der Heizenergie. Die Leistungsstufung durch unterschiedliches Ausnutzen der Netzspannung erfolgt vorzugsweise ohne Leistungstransformator, insbesondere durch Anwendung einer Phasenanschnittsteuerung, z. B. mittels Thyratronröhren oder ähnlich arbeitender steuerbarer

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Claims (6)

Schaltelemente. Dadurch lassen sich erhebliche Gewichtseinsparungen erreichen. Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. Diese stellt ein Blockschaltbild des Speisegerätes dar. In der Figur ist mit 2 eine einstellbare Leistungssteuerschaltung bezeichnet, mit welcher die abgegebene Leistung (Heizleistung) durch unterschiedliches Ausnutzen der gegebenen Netzspannung an die Kennwerte der Schweißverbindung bzw. desSchweißfittings angepaßt wird. Der Heizstromkreis verläuft von der Arbeitsseite der Kontakte 26, 28 eines Schützes 22 und über die Kontaktstifte 30, an welche das Schweißfitting 20 angeschlossen wird. Die Leistungssleuerschaltung 2 steht unter dem Einfluß einer Stabilisierschaltung 4, welche bewirkt, daß die gewählte Heizleistung unabhängig von Netzspannungsschwankungen innerhalb enger Grenzen konstant bleibt. Ein Netzteil 6 sorgt für die interne Speisung der verschiedenen Stromkreise. Bei unerregtem Schütz 22, solange keine Schweißbereitschaft besteht, ist das Fitting 20 von den Heizstromkreis-Speiseleitungen 7 getrennt, jedoch vorzugsweise über die Ruheseite der Kontakte 26, 28 und die Leitungen 17 an eine Abgleichschaltung 14 angeschlossen. Diese wird im wesentlichen durch eine Widerstandsbrücke mit Verstärker für die Differenzspannung bzw. den Strom im Nullzweig gebildet, wobei die Schaltung bei hergestelltem Abgleich ein Signal auf eine Leitung 15 abgibt. Bei einer genormten Reihe verschiedener Fittinggrößen stellt der Widerstand des Heizdrahtes ein eindeutiges Maß für die Größe des jeweils angeschlossenen Fittings und damit für die zur Schweißung erforderliche Leistung dar. Es können deshalb mit Vorteil die Abgleichmittel 16 der Widerstandsbrücke mit den Einstellmitteln der Leistungssteuerschaltung 2 gekuppelt werden, z. B. mechanisch durch zwei Stufenschalter mit gemeinsamer Achse (angedeutet durch die strichpunktierte Linie 5). Dadurch wird zwangläufig die zum jeweiligen Fitting passende Leistung festgelegt, noch bevor der Schweißvorgang eingeleitet wird. Der Abgleich bzw. die Einstellung der Leistungssteuerschaltung kann bei Verwendung einer selbstabgleichenden Brücke auch selbsttätig erfolgen. Während des Abgleiche, also bei unerregtem Schütz 22, stehen die Buchsen 30 und das Fitting 20 lediglich unter Kleinspannung (weniger als 50 bzw. 40 Volt und durch elektromagnetische Verkettung von der Stromquelle getrennt), was eine Gefährdung des Bedienungspersonals ausschließt. Nach erfolgtem Abgleich, welcher z. B. durch eine Signallampe angezeigt wird, ist die Erregung des Schützes 22 über die Leitung 15 und die Ruheseite des Umschaltkontaktes 24 frei. Vorher wird an einem Zeitgeber 10 mit Einstellmitteln 12 die erforderliche Schweißzeit festgelegt, was beispielsweise mit dem oben beschriebenen Abgleich gekoppelt erfolgen kann. Durch Betätigung der Starttaste 32 wird nun das (abfallverzögerte) Schütz 22 erregt, wodurch über die Arbeitsweise der Kontakte 26, 28 das Fitting an die Heizstromkreis-Speiseleitungen 7 angeschaltet, d. h. der Schweißvorgang eingeleitet wird. Das Schütz 22 hält sich über die Arbeitsseite des Kontaktes 24 in einem vom Zeitgeber 10 ausgehenden Haltestromkreis 13. Nach Ablauf der eingestellten Schweißzeit wird dieser Stromkreis im Zeitgeber unterbrochen und damit der Schweißvorgang selbsttätig beendet. Zur vorzeitigen, willkürlichen Unterbrechung der Schweißung ist eine Stoptaste 34 vorgesehen. Der ordnungsgemäße Stromfluß während der S Schweißzeit wird von einem Überwachungsteil 8 auf •Grund des Spannungsabfalls an einem in die Heizstromkreis-Speiseleitungen 7 geschalteten Widerstand 18 überwacht. Tritt eine unzulässige Stromabweichung, insbesondere ein Stromunterbruch, auf, so ίο unterbricht der Überwachungsteil den Schweißvorgang und zeigt die Störung vorzugsweise durch ein optisches Signal an. Das Speisegerät kann im wesentlichen aus an sich bekannten Teilstromkreisen aufgebaut sein. Insbe- x5 sondere läßt sich die Leistungssteuerung durch unterschiedliche Ausnutzung der verfügbaren Netzspannung mit Hilfe einer Phasenanschnittsteuerung (Veränderung des Stromflußwinkels mittels Thyratrons od. dgl.) realisieren. Die Stabilisierung der Heizspannung kann so dabei verwirklicht werden, indem die Gitterspannung der Thyratrons in dem Sinne von der Netzspannung abhängig gemacht wird, daß ein Anstieg der Netzspannung mit einer entsprechenden Zunahme des Zündverzuges einhergeht. Auf diese Weise läßt sich as die eingestellte Heizleistung bei Netzspannungsschwankungen bis zu ±15 auf etwa ±2fl/o konstant halten. Eine weitere Möglichkeit zur Leistungsstufung besteht natürlich in der Verwendung von umschaltbaren Vorschaltwiderständen. In diesem Fall empfiehlt es sich, diese so auf die Verbraucherwiderstände abzustimmen, daß sich für alle Fittinggrößen stets etwa die gleiche Widerstandssumme ergibt. Bei relativ kleinen Heizströmen kann der Einfluß von Über- und Unterspannungen am Geräteeingang auf die Heizleistung auch durch einen vorgeschalteten Eisenwasserstoff-Widerstand od. dgl. in bekannter Weise reduziert werden. Dank der erwähnten Stabilisierung der Leistungssteuermittel ist eine Korrektur der Heizzeit wegen Spannungsschwankungen der Stromquelle entbehrlich. Dadurch vermindert sich der Aufwand für die Zeitschaltmittel entsprechend. Das beschriebene Speisegerät läßt sich insbesondere infolge Wegfalls eines Regeltransformators leichter und handlicher als bisherige Geräte ausführen. Die Heizleistung und die Heizzeit (Energie) werden unabhängig voneinander eingehalten. Eine Schweißung unter falscher, dem angeschlossenen Fitting nicht angepaßter Leistung ist nicht möglich. Patentansprüche:

1. Zum Anschluß an das Wechselstromnetz bestimmtes Speisegerät zur dosierten Energieabgabe an den Heizwiderstand unter wählbarer Leistung für das Verbinden von Formstücken und Rohren aus schweißbarem Kunststoff durch elektrische Widerstandsheizung, gekennzeichnet durch einstellbare, die gegebene Netzspannung unterschiedlich ausnutzende, spannungsstabilisierte Leistungssteuermittel (2, 4) zur Anpassung der Heizleistung an die Größe der Schweißverbindung sowie durch einstellbare, von den die Heizleistung beeinflussenden elektrischen Größen unabhängige Zeitschaltmittel (10, 12) zur Bemessung der Heizenergie.

2. Speisegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungssteuermittel (2, 4)

auf der Anwendung einer Phasenanschnittsteuerung beruhen.

3. Speisegerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Umschaltmittel (22, 26, 28) für den Heizstromkreis, welche diesen bei nicht schweißgerechter Einstellung des Gerätes von den Leistungssteuermitteln (2) trennen.

4. Speisegerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen unter Kleinspannung stehenden Abgleichstromkreis (14,17), welcher über die Ruheseite der Umschaltmittel (26, 28) an den Heizstromkreis angeschlossen ist und dessen Abgleich-

mittel (16) mit den Leistungssteuennitteln (2) gekuppelt sind.

5. Speisegerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgleichstromkreis (14, 17) bei hergestelltem Abgleich ein Signal erzeugt, welches die Betätigung der Umschaltmittel zwecks Verbindung der Leistungssteuermittel (2) mit dem Heizstromkreis freigibt.

6. Speisegerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgleich bzw. die Einstellung der Leistungssteuermittel (2) selbsttätig erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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