DE2102787A1 - Verfahren zum Erreichen einer an nähernd konstanten Endtemperatur beim Verbinden von Kunststoffrohren oder formstucken mittels elektrisch heiz barer Fittings und Steuergerat zur Ausfuhrung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Erreichen einer an nähernd konstanten Endtemperatur beim Verbinden von Kunststoffrohren oder formstucken mittels elektrisch heiz barer Fittings und Steuergerat zur Ausfuhrung des Verfahrens

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DE2102787A1 DE19712102787 DE2102787A DE2102787A1 DE 2102787 A1 DE2102787 A1 DE 2102787A1 DE 19712102787 DE19712102787 DE 19712102787 DE 2102787 A DE2102787 A DE 2102787A DE 2102787 A1 DE2102787 A1 DE 2102787A1
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Description

PATENTANWÄLTE
DR -ING" WOLFF, H. BARTELS 10.1.1971 EB/st
DR* BRANDES, DR.-ING. HELD
7 STUTTGART-N, LANGE STRASSE 51.
Gebert &. Cie. , Blumenaustrasse, Q645 Jona, Schweiz
Verfahren zum Erreichen einer annähernd konstanten Endtemperatur beim Verbinden von Kunststoffrohren oder -formstücken mittels elektrisch heizbarer Fittings und Steuergerät zur Ausführung des
Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erreichen einer annähernd konstanten Endtemperatur beim Verbinden van Kunststoffrahren oder -formstücken mittels elektrisch heizbarer Kunststoffittings durch automatische Anpassung der an die Fittings abgegebenen Heizarbeit an deren Anfängst ernperatur, sowie ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens.
Elektrisch heizbare Kunststoffittings habe-n vorzugsweise die Form einer Muffe, in die ein Widerstandsdraht eingelegt ist und die über oder in die zu verbindenden Enden von meistens zwei Kunststoffteilen geschoben wird. Mittels eines elektrischen Stromes, der durch den Heizdraht geschickt wird, werden in den Fittings Temperaturen erzeugt, die zu einer dauerhaften Verschweissung der Kunststoffteile führen.
Dekannte Geräte zur Speisung dieser Fittings arbeiten entweder mit einer gegenüber der Speisespannung stabilisierten, konstanten Spannung oder mit einnm stabilisierten, konstanten Strom, die bzw. der während einer konstanten Zeit wirkt. Dadurch wird dem angeschlossenen Fitting eine konstante Heizarbeit bei konstanter Leistung zursführt, weis eine annähernd konstante Erhöhung der
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BAD ORIGINAL
Temperatur der Schweissstelle irn Fitting über dessen Anfangsternperatur bewirkt.
Zum Erzielen einer guten Schweissverbindung ist es aber notwendig, dass die Endtemperatur der Schweißstelle innerhalb enger Grenzen eingehalten wird. Dies ist bei Verwendung von 5chweissgeräten obiger Art nicht möglich, denn wenn solche Geräte z.B. auf offenen Baustellen benutzt werden, kann die An fangs temperatur der Fittings entsprechend der Umgebungstemperntur in einem Bereich von -10 C im Winter bis +50 C im Sommer liegen. Wegen der konstanten Erhöhung der Temperatur beim SchweiDsvorgang wird dann auch die Endtemperatur der Schweissstelle um 60 C differieren. Zusammen mit den - im Interesse einer preiswerten Fertigung der Fittings und des Steuergerätes unvermeidlichen - Toleranzen ergeben sich damit Differenzen in der Endtemperatur der Schweissstelle, die eine einwandfreie Schweissverbindung nicht mehr unter allen Umständen gewährleisten.
Man hat dieser Unzulänglichkeit dadurch abzuhelfen versucht, dass man die Temperatur in oder an den Fittings mittels eines Temperaturfühlers überwacht hat, der den Schweissvorgang bei Erreichen der gewünschten Temperatur automatisch abgebrochen hat. Dieses Verfahren bedingt aber das Anbringen eines Temperaturfühlers in oder an den Fittings, sowie gegebenenfalls zusätzlicher Anschlüsse an denselben und hat sich wegen der damit verbundenen Verteuerung und Urntriebe nicht bewährt.
Zweck der Erfindung ist, die angeführten Nachteile zu vermeiden. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die 5chweissleistung und/oder die 5chweisszeit in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur automatisch so verkleinert oder vergrössert wird, dass die Endtempcratur der Schwsissstelle unabhängig von der Umgebungstemperatur immer annähernd dieselbe ist.
BAD ORIGINAL
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Nach der Erfindung ist das Steuergerät zur Ausführung des Verfahrens dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein temperaturabhängiges Bauelement, das zur Anpassung der Schweissleistung und/oder 5chweisszeit an die Umgebungstemperatur vorgesehen ist, in Berührung mit der Aussenluft im oder an einem Gehäuse des Steuergerätes wärmeisoliert angebracht ist.
Ausführungsbeispiele des Steuergeräts werden zur Erläuterung des erfindungsgemässen Verfahrens nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Steuergerätes zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens,
Fig. 2 ein Schaltbild eines im Steuergerät der Fig. 1 vorgesehenen Zeitgebers,
Fig. 3 schematisch eine Anordnung von Bauteilen im Steuergerät,
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispxel eines Steuergera% das nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeitet. Die Speisespannung wird über Anschlüsse 1 und ein Stellglied 2 auf ein Fitting 3 gegeben. In einem Referenzverstärker 4 wird der in einem Quadrierglied b quadrierte Wert von Fittingspannung oder -strom als Ist- m wert mit dem von einem Sollwertgeber 6 erzeugten Wert verglichen. Die Differenz von 1st- und 5ollwert steuert über eine Impulsschaltung 7 das Stellglied 2, Damit ist der Regelkreis geschlossen und der quadratische Mittelwert von Fittingspannung bzw. - strom nimmt einen konstanten, vom Sollwertgeber vorgegebenen Wert ein.
Das Steuergerät verfügt des weiteren über einen Zeitkreis B, der dan Schweissvorgang nach Ablauf einer bestimmten 5chweisszeit abbricht.
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Die Umgebungstemperatur 9 kann entweder die Schweisszeit oder die Schweissleistung beeinflussen. Wenn der Einflussweg 10 gewählt wird, wirkt die Umgebungstemperatur auf den Zeitkreis 8, sodass mit zunehmender Umgebungstemperatur die Schweisszeit verkürzt wird, und umgekehrt. Wenn dagegen der Einflussweg 11 gewählt wird, wirkt die Umgebungstemperatur auf den Sollwertgeber 6 und beeinflusst die geregelte Fittingspannung bzw. den geregelten Fittingstrom in dem Sinn, dass mit zunehmender Umgebungstemperatur die Spannung bzw. der Strom verkleinert wird, und umgekehrt.
Die Temperaturabhängigkeit der Schweissleitung bzw. der Schweisszeit kann durch besondere, temperaturabhängige Bauelemente, wie NTC-Widerstände, Thermoelemente oder Metalldraht-Widerstandsthermometer erreicht werden, die die vom Steuergerät abgegebene Heizarbeit im angegebenen Sinn beeinflussen. Es kann aber auch die natürliche Temperaturabhängigkeit gewisser Parameter der in der elektronischen Schaltung enthaltenen, strom-, spannungs- oder zeitbestimmten Bauelemente, wie Transistoren, Dioden, Zenerdioden, Widerstände, Kapazitäten usw. ausgenutzt werden, um die gewünschte Abhängigkeit der Heizarbeit von der Umgebungstemperatur zu erhalten.
Fig. 2 zeigt als Beispiel eine Zeitgeberschaltung, deren Schaltzeit im gewünschten Sinn temperaturabhängig ist. Die Schaltung erhält ihre Speisespannung über Anschlüsse 12 und 13. Mittels einer 5tabilisierungsdiode 14 wird daraus eine Hilfsspannung U gebildet, die ein RC-Glied 15, 16 speist. Die Stabilisierungsdiode 14 hat eine Arbeitsspannung U von mehr als 5V, so dass deren Temperatur-Koeffizient p«ositiv ist. Der Temperatur-Koeffizient des zeitbestimmenden Widerstandes 15 und gegebenenfalls auch derjenige der Kapazität 16 sind negativ, wodurch die Zeitkonstante des RC-Gliedes einen negativen Temperaturkoeffizienten erhält.
Nach Anlegen der Speisespannung zwischen den Anschlüssen 12 und 13 beginnt sich der Kondensator 16 über den Widerstand 15 nach einer e-Funktion aufzuladen.
109884/1017 BAD
Die Spannung, die am Kondensator 16 herrschen muss, damit ein Unijuction-Transistor 17 durchschaltet, ist .bei richtiger Dimensionierung des Widerstandes IB und bei Verwendung einer stabilisierten Speisespannung zwischen den Anschlüssen 12 und 13 temperaturunabhängig. Die Zeit, die der Kondensator 16 benötigt, um sich auf diese Spannung U aufzuladen, hängt u.a. von der Zeitkonstanten des RC-Gliedes 15, 16 und dessen Speise spannung U ab gemäss der Beziehung
t = R.C.In U°
U-U
ο s
Da U einen positiven und die Zeitkonstante R.C des RC-Gliedes einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweist, hat die Schaltzeit t der Schaltung ebenfalls einen negativen Temperaturkoeffizienten. Der Ausgangsimpuls der Schaltung, der den Schweissvorgang abbricht, erscheint damit an einem Anschluss 19 umso früher, je höher die Umgebungstemperatur ist, und umgekehrt.
Aehnliche Schaltungen lassen sich auch für die Beeinflussung der Schweissleistung durch die Umgebungstemperatur realisieren. Es muss aber in jedem Fall darauf geachtet werden, dass die Bauelemente, deren Parameter sich in Funktion der Umgebungstemperatur verändern sollen, möglichst ungestört die Umgebungstemperatur annehmen können. Dies kann dadurch erreicht werden, dass das Gehäuse des Steuergerätes mit genügend grossen Lüftungslöchern oder -schlitzen versehen wird, hinter denen sich die betreffenden Bauelemente vom Gehäuse thermisch isoliert, befinden. Eine andere Lösung besteht darin, die entsprechenden Bauelemente an mechanisch geschützter Stelle ausserhalb des Gehäuses des Steuergerätes, thermisch isoliert von diesem, anzubringen.
Fig, 3 zeigt eine mögliche Anordnung temperaturabhängiger Bauelemente 20 und 21 hinter den Lüftungslöchern 22 eines Gehäuses
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BAD ÖR!Gf&U.
des Speisegerätes. Die Bauelemente sind dabei durch eine Printplatte 24 thermisch und elektrisch vom Gerätegehäuse isoliert und können gut von der Aussenluft umströmt werden.
Mit dem vorliegenden Verfahren kann unter der Annahme, dass die Anfangstemperatur der Fittings mit der Umgebungstemperatur des Steuergerätes übereinstimmt, sowie bei richtiger Dimensionierung des Einflusses der Umgebungstemperatur auf die Heizarbeit, eine wesentliche Verbesserung der Gleichmässigkeit der Endtemperatur der Fittings auch bei extremen Umgebungstemperaturen erreicht werden, ohne dass die Temperatur der Fittings direkt gemessen werden muss und ohne dass mehr als zwei Verbindungsdrähte zwischen Steuergerät und Fittings benötigt werden. Dadurch ist eine entscheidende Verbesserung der Qualität der Schweissstellen möglich.
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BAD ORiGiNAL

Claims (4)

  1. Paten.tansprü ehe
    '1. Verfahren zum Erreichen einer annähernd konstanten
    Lridlemperatur beim Verbinden von Kunststoff rohren oder -formteilcn mittels elektrisch heizbarer Kunststoffittings, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweissleistung und/oder die Schweisszeit in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur automatisch so verkleinert oder vergrössert wird, dass die Endtemperatur der Schweissstelle unabhängig von der Umgebungstemperatur immer an- ™ nähernd dieselbe ist.
  2. 2. Steuergerät zur Ausführung.des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein temperaturabhängiges Bauelement, das zur Anpassung der Schweissleistung und/oder Schweisszeit an die Umgebungstemperatur vorgesehen ist, in Berührung mit der Aussenluft im oder an einem Gehäuse des Steuergerätes wärmeisoliert angebracht ist.
  3. 3. Steuergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mit Lüftungslöchern oder -schlitzen versehen ist, hinter.denen sich das bzw. die temperaturabhängigen M Bauelemente befinden.
  4. 4. Steuergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das bzw. die temperaturabhängigen Bauelemente an mechanisch geschützter 5telle ausserhalb des Gehäuses angebracht sind.
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DE19712102787 1970-01-22 1971-01-21 Verfahren zum erreichen einer annaehernd konstanten endtemperatur beim verbinden von kunststoffrohren oder -formstuecken mittels elektrisch heizbarer fittings und steuergeraet zur ausfuehrung des verfahrens Pending DE2102787B2 (de)

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CH87470A CH518790A (de) 1970-01-22 1970-01-22 Verfahren zum Erreichen einer praktisch konstanten Endtemperatur beim Verbinden von Kunststoff-Formteilen mittels elektrisch heizbarer Kunststoff-Fittings und Steuergerät zur Ausführung des Verfahrens

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Publication Number Publication Date
DE2102787A1 true DE2102787A1 (de) 1972-01-20
DE2102787B2 DE2102787B2 (de) 1972-06-22

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LU (1) LU62474A1 (de)
NL (1) NL7100852A (de)
SE (1) SE369492B (de)

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