NO124018B - - Google Patents

Description

Sveiseapparat for vekselstrøm-nettdrift til forbindelse av rør og formstykker av sveisbar plast ved elektrisk motstandsoppvarming.

For fremstilling av rørledninger, f.eks. for sanitæranlegg

osv., er der utviklet en teknikk, hvor de rør og formstykker (over-gangs stykke r., buestykker., aygreninger osv.) som skal forbindes, be-

står av et termoplastisk, sveisbart kunststoff, så som polyethylen, polystyrol, polyamid, osv. Det anvendes i dette tilfelle som "sveise-fittings" eller "sveisemuffe" betegnede.forbindelsesdeler som i et overlappingsområde for de deler som skal forbindes, inneholder en motstandstråd som for fremstilling av forbindelsen oppvarmes elektrisk, hvorved i nærheten av traden, materialet for de: berøringsflater som overlapper hverandré på begge deler smelter og sveises sammen. Svei-semuf f ens varmetråd tilkobles for dette formål et sveiseapparat for-trinnsvis over en-stikkontaktforbindélse, hvilket apparat leverer varmestrømmen og oppfyller;forskjellige i det følgende beskrevne inn-stillings- og kontrollfunksjoner.

Sveiseapparatets hovedoppgave er leveringen av en varmestrom av bestemt storrelse for å sikre en for smelting av det termoplastis-ke kunststoff egnet temperatur. Omformingsprosessens varighet bestemmes fortrinnsvis automatisk ved hjelp av en i sveiseapparatet foreliggende tidskoblingskrets. Det er kjent sveiseapparater for veksel-stromnettdrift, hvor hovedstromkretsen, til hvilken varmemotstanden som danner apparatets belastning, er koblet under oppvarmingsprosessen, ligger direkte på net tspenningen.' Varmes trommen bestemmes henholdsvis stabiliseres ved hjelp av en reguleringskrets, hvis innstillingselement likeledes ligger i hovedstromkretsen og styres ved hjelp av an-tennelsespunktets forskyvning av vekselstromhalvbblgene (styring ved hjelp av deler av fasen og ved styrbare halvlederlikerettere, tyratron eller lignende som innstillingselement). Den umiddelbare matning av hovedstromkretsen og sveisemuffen fra nettet har deri fordel at derved kreves ikke en voluminos og tung effekttransformator. Derimot må der på apparatet treffes spesielle forholdsregler for brukerens sikkerhet for å utelukke enhver fare ved stikkontaktforbindelsen som ligger på nettspenningen. hvilket særlig er av stor betydning ved vanlig drift på byggeplasser. Ved apparater av denne art er derfor stikkontaktforbindelsen med den til samme koblede belastningsstromkrets forst tilkoblet en bare med liten beskyttelsesspenning matet prbvestromkrets i apparatet. Denne provestromkrets frigir i sveiseapparatet tilkobling av belastningsstromkretsen til hovedstromkretsen henholdsvis til nett-■ spenningen på grunn av en startbefåling forst når den galvaniske forbindelse over stikkontakttilkoblingen og varmetråden i sveisemuffen er funnet å være i orden (innkoblingssperring). En fullstendig adskil-lelse mellom nett- og beskyttelsesspenning foregår i dette tilfelle ved hjelp av kontakter i et venderelé. Etter forlcipet av sveisetiden kobles belastningsstromkretsen ved hjelp av disse relékontakter automatisk igjen frå hovedstromkretsen over til prbvestromkretsen, hvorved stikkontaktforbindelsen og sveisemuffen igjen er skilt fra nettet.

Det er hensiktsmessig under hele varigheten av sveiseoperasjonen å overvåke belastningsstromkretsen for eventuelle brudd, som f.eks. kan oppstå ved uforvarende lpsning av.stikkontaktforbindelsen, og i dette tilfelle koble ut vendereléet, for at belastningsstromkretsen straks skal skilles fra nettet (forbrukerovervåking). Med denne nevnte forholdsregel ér det praktisk talt umulig for brukeren av apparatet på noen.som helst måte å komme i berøring med nettspenningen .

De to nevnte overvåkingsfunksjoner, nemlig innkoblingssperringen og forbrukerovervåkingen, betinger en spesiell styring av vendereléet. Forst magnetiseres vendereléet i avhengighet av provestromkretsen og ved betjening av en starteknapp fpr å koble belastningsstromkretsen til hovedstromkretsen. Dermed brytes imidlertid provestromkretsen og vendereléet ville samtidig straks falle ut, hvis ikke ved omkoblingen en holdestrbmkrets for dette relé ble sluttet. Denne holdéstromkrets må imidlertid på sin side være avhengig av den nevnte forbrukerovervåking. En sammenkobling av disse to funksjoner forutsetter således at vendereléet kan styres på to måter. Ved kjente apparater kreves til dette formål ett eller to ytterligere hjelpe-.. reléer. Dette betyr en viss meromkostning og fremfor alt en betydelig okning av feilmulighetene, særlig ved antallet relékontakter som er omfintlige for rystelser og korrosjon, slik disse opptrer på byggeplasser.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er således å skaffe et sveiseapparat med små omkostninger og forbedret funksjonsevne og med full sikring av brukeren mot beroringsfare. Foruten vendereléet med to venderkontåkter for belastningsstromkretsen skal koblingen fortrinnsvis ikke forutsette noen ytterligere releer.

Oppfinnelsén angår således et sveiseapparat for veksel st rom nettdrift til forbindelse av ror og formstykker av sveisbart kunststoff ved elektrisk motstandsoppvarming, med en belastningsstromkrets som inneholder varmemotstanden og som på en startbefåling ved.hjelp av kontakter på et vendérelé kan omkobles mellom en provestromkrets som ligger på en beskyttelsesspenning og en hovedstromkrets som er tilkoblet nettet og som inneholder ved ténnpunktets forskyvning styrbart innstillingselement for en reguleringsstromkrets. Oppfinnelsen utmerker seg ved at der i hovedstromkretsen mellom tilkoblingspunktene for belastningsstromkretsen og i serie med det nevnte innstillingselement foreligger et ved startbefålingen styrbart kobleorgan og.at styrestromkretsen for venderléet er tilkoblet parallelt med innstillingselementet

Et'utfdrelseséksémpel på sveiseapparatet ifolge oppfinnelsen kan i det folgende beskrives under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser apparatets koblingsskjema og fig. 2 er diagrammet for en vek-selstromhalvbolge som tjener til å anskueliggjore forskjellige regu-leringsoperasjoner. Sveiseapparatets hovedstromkrets 10 på fig. 1 tilkobles vekselstrbmnettet. over nettbiytereri 11 og sikringen 12, idet en kon-trollampe 13 angir drifts tilstanden. Hovedstromkretsen inneholder som innstillingselement for regulering av varmestrommen to styrbare halvleder - iikeret tere (såkalte tyristorer) 17 i antiparalle.l lkobling, hvis styreelektroder *får tenningspulser over ledningen 38. I serie med tyristorene 17 ligger en ytterligere styrbar halvleder-likeretter 1.5 og en beskyttelsesmotstand 14. Tyristoren 15 danner, et styrbart kobleorgan i hovedstromkretsen. Dens styreelektrode er forbundet med sekundærviklingen l6 på en tenntransformator.

Belastningsstromkretsen er tilkoblet mellom to vendekont ak-ter a på et venderelé A. I denne krets ligger mot. s t ands - varmet t åden 21. for sveisemuffen, hvilken tråd kan tilkobles over stikkontakten 22 og i serie hermed en oyeblikksverdigiver 23 for varmestrommen. Provestromkretsen 20 forloper fra hvilesiden av en vender.-kontakt a (til venstre på fig. 1) over sekundærvikJi ngen 28 for en beskyttelses!ransformator , hvis primærvik 1 ing .18 ligger .på nett spenningen, dg over en beredskaps lampe 24 til hvilesiden av den annen venderkontakt. Parallelt med lampen 24 er tilkoblet eti st artkret s: med tenntransformatorens primærvikling 26 og starteknappen 27 som skal betjenes manuelt.

Vekselstromsiden av en 1ikeretterbrokobling 30 er forbundet med punktene 8 og 9 på hovedstromkretsen 10, altså, parallelt, med inn r stillingselementet 17, og over likeretterbrokoblingens 30 likestrom™ klemmer ligger en kondensator 31 i serie med en diode 32. Over kondensatoren 31 er viklingen A for vendereléet og parallelt med samme en tidskoblekrets 34 tilkoblet. Matningen av reguler ingsfors, teikeien 36 tas ut på den ene side på en pol av kondensatoren 31 henholdsvis likeretterbrokoblingen 30 og på den annen side over ledningen 33 -fra den annen pol av iikeretterbrokoblingen 30.

Reguléringsforsterkeren 36 får varmestrommens pyeblikksverdi over inngangs ledningen 37 fra oyeblikksverdigiveren 23. Oyeblikksverdigiveren kan være dannet på i og for seg kjent og ikke nærmere vist måte, f.eks. ved hjelp av en parallelt med en motstand i belastningsstromkretsen tilkoblet lampe, som i samsvar med sin lysstyrke påvirker en lysfolsom motstand i reguléringsforsterkerens 36 inngangskrets i avhengighet av belastningsstrommen. Reguleringsforsterkeren sender over utgangsledningen 38 i takt med vekselstromhalvbolgene tennimpul-ser i bestemt, variabel fas.estilling til tyristorene 171 hvorved fase-^ stillingen henholdsvis tyristorenes tennpunkt forskyves etter oyeblik-ksverdiens angivelse. På denne måte stabiliseres middelverdien av den gjennom tyristorene 17 forlopende strom. Da det ved tidskoblekretsen 34, reguléringsforsterkeren 36 og oyeblikksverdigiveren 23 dreier seg om i og for seg kjente anordninger, er disse deler fremstilt forenklet i blokkform.

Sveiseapparatets virkemåte ifdlge fig. 1 er som folger:

Når apparatet tas i bruk, mates provestromkretsen 20 fra sekundærviklingen 28 med en for brukeren ufarlig beskyttelsesspenning. Blir en sveisemuffe 21 tilkoblet til kontaktforbindelsen 22 og derved provestromkretsen sluttet, får lampen 24 strom så snart en feilfri galvanisk forbindelse er opprettet over hvilesiden av kontakten a og over belastningsstromkretsen (stikkontaktforbindelsen). Tenning av lampen 24 viser brukeren at sveiseprosessen kan settes igang. Han be-tjener for dette formål st arteknappen 27, hvorved tenntransformatorens primærvikling 26 får spenning og induserer en ténnspenning for tyristoren 15 i sekundærviklingen 16. Derved blir tyristoren 15 ledende og belastningen i hovedstromkretsen er på en måte simulert. Likeretter - brokoblingen 30 mates nå fra punktene 8 og 9 og Lader opp kondensatoren 31 over dioden 32. Med den over kondensatoren 31 stigende spenning mates vendereléets A vikling, releet trekkes til, hvorved dettes vendekontakt a går til arbeidsstillingen og belastningsstromkretsen med sveisemuffen 21 tilkobles punktene 7 og 8 i hovedstromkretsen 10, dvs. parallelt med tyristoren 15.

Beskyttelsesmotstanden 14 og tyristoren 15 er nå kortsluttet gjennom den lavohmige belastningsstromkrets og tyristoren 15 sperres, da den på grunn av avbrytelse åv provestromkretsen 20 ikke lenger får noen ténnspenning over tenntransformatoren 26, 16.

Tidsbrytekretsen 34 er satt igang samtidig med magnetiseringen av releet A, dvs. med tilkobling av sveisemuffen 21 til hovedstromkretsen. Der går nå en varmestrom fra en nettpol, punkt 7, over den forste vendekontakt a, oyeblikksverdigiveren 23, sveisemuffen 21, den annen venderkontakt a, punkt 8, tyristoren 17 og.tilbake til den annen nettpol. Over reguleringskretsen 23, 37, 36, 38, 17 stabiliseres nå under sveisetider.s varighet varmestrommen på en optimal verdi innstilt på reguléringsforsterkeren 36. Denne sistnevnte reguléringsfor-sterker 36 får dermed matning fra iikeretterbrokoblingen 30, idet denne matekrets på grunn av dioden 32 er sperret fra spenningen over kondensatoren 31.

Under sveiseopérasjonen ligger matepunktene 8 og 9 for likeretterbrokoblingen 30 over belastningsstromkretsen til nettspenning. Hvis det opptrer et brudd i belastningsstromkretsen, enten på grunn av utilsiktet losning av stikkontaktforbindelsen 22 eller på grunn av en defekt i varmetråden eller lignende, får likeretterbrokretsen 30 ikke lenger noen spenning, reléet A faller ut og skiller belastningsstromkretsen fra nettspenningen ved vendekontaktene a. En ny sveiseoperasjon kan forst settes igang når feilen er rettet. Ved for-skriftsmessig forldp av sveiseoperasjonen blir etter forlopet av den i tidskoblekretsen 34 innstilte sveisetid reléets A vikling kortsluttet over tidskoblekretsen 34, hvorved reléet A faller ut og belastningsstromkretsen igjen kobles om til.provestromkretsen.

Spenningen mellom punktene 8 og 9 i.hovedstromkretsen er bestemmende for matningen henholdsvis styringen av reléet A og tidskoblekretsen 34, såvel som for matningen av reguléringsforsterkeren 36. Ved igangsetting av apparatet og for startbefålingen er punktet 8 skilt fra nettspenningen ved hjelp av den sperrede tyristor 15. Reguléringsforsterkeren er på grunn av manglende mating ikke i drift og tyristorene 17 er sperret. Som beskrevet foregår magnetiseringen av reléet A ved tenning av tyristoren 15 på grunn av startbefålingen. Under varmeoperasjonen, dvs. ved den i hovedstromkretsen 10 innkob-lede belastning, er tyristorene 17 i hver halvbolge i fdrste omgang sperret og tennes under forlopet av halvbdlgen. Folgelig stiger spenningen mellom punktene 8 og 9 periodisk under hver halvbolge, hvorpå disse punkter i praksis kortsluttes med tenningen av tyristorene 17. Situasjonen fremgår av fig. 2, hvor flateavsnittet 42 av den viste halvbolge for tenningspunktet 40 angir spenningsstigningen mellom punktene 8 og 9, hvilken spenning står til disposisjon for mating av Iikeretterbrokoblingen 30, mens i avsnittet 44 flyter varmestrommen over de nå ledende tyristorer 17 gjennom belastningen 21, idet på grunn av kortslutning av punktene 8 og 9 en spenning ikke er tilstede over Iikeretterbrokoblingen 30. Strommen i de fra Iikeretterbrokoblingen 30 matede hjelpekretser, som likeledes går over belastningen 21, er naturligvis sammenligningsvis meget,liten og bidrar neppe til oppvarmingen. Kondensatoren 31, hvortil reléet A og tidskoblekretsen 34 er koblet, lades opp til toppspenningen av avsnittet 42. På grunn av diodens 32 virkning forloper matespenningen for reguléringsforsterkeren 36 i samsvar med intervallet 42, dvs. at den i. hvert tilfelle etter tenningspunktet 40 går mot null. Ved hjelp av i og for seg kjente forholdsregler i reguléringsforsterkeren 36 er det sorget for at reguleringsområdet, dvs. fasestillingen av tenningspunktet, ikke beveger seg over halvbdlgens hele l80° men bare innenfor bestemte grenser p og q.

Ved omkobling av belastningen 21 fra. provestromkretsen 20 til hovedstromkretsen 10 ville regulatoren 36 på grunn av den til å begynne med minimale oyeblikksverdi forlange, en maksimal effektstrom. Tyristoren 15 arbeider praktisk talt i kortslutning til tyristorene 17, men ved hjelp av en i og for seg kjent kobling for myk igangsetting i reguléringsforsterkeren 36 er der sdrget for at tyristorene 17 ennå ikke får noen tenningspulser i innkoblingsoyeblikket og forst styres oppover litt etter litt.

Sveisetiden og den optimale verdi av varmestrommen er fortrinnsvis fast innstilt på apparatet, slik. at den energiverdi som tilfores sveisemuffen under varmeprosessen, bare avhenger av varme-trådens motstand. Med andre ord foregår tilpasningen av varmeenergien til forbindelsespunktets storrelse ved dimensjonering av motstanden. for den angjeldende varmetråd. Ved en i praksis anvendt byggeserie av sveisemuffer beveger denne motstand seg alt etter stdrrelsen f.eks. mellom 7 og 33 ohm.

Det beskrevne sveiseapparat klarer seg med et enkelt relé med de to vendekontaktei for belastningsstromkretsen, idet sammenkoblingen av innkoblingssperringen og forbrukerovervåkingen muliggjores takket vaere den beskrevne styring og utnyttelse av halvbblgein.tervallene for tenningspunktet 40 såvel som ved hjelp av den i belastningsstromkretsen foreliggende tyristor 15, som simulerer forbrukeren i belastningsstromkretsen for den automatiske omkobling. Tyristoren 15 og tenntransformatoren 16, 26 kan riktignok prinsippielt orstattos med et ytterligere relé (ikke vist), hvis magnetiseringsvikling ligger i serie med starteknappen 27 og som styrer en arbeidskontakt i stedet for tyristoren 15 i hovedstromkretsen.

Claims (7)

1. Sveiseapparat for vekselstrdm-nettdrift til forbindelse av ror og formstykker av sveisbar plast ved elektrisk motstandsoppvarming, med en belastningsstrdmkrets som inneholder varmemotstanden (21) og som på en startbefåling, ved hjelp av kontakter (a) på et venderelé

(A) kan omkobles mellom en provestrbmkrets (20) som ligger over en beskyttelsesspenning, og en hovedstromkrets (10) som er tilkoblet nettet og som inneholder et ved tennpunktsforskyvning styrbart innstillingselement (17) for en reguleringskrets (23, 37, 36, 38, 17) for varmestrommen, karakterisert ved at der i hovedstromkretsen (10) mellom tilkoblingspunktene (7, 8) for belastningsstromkretsen (21, 22, 23) og i serie med det nevnte innstillingselement (17) foreligger et ved startbefålingen styrbart kobleorgan (15) og at styre-strdmkretsen (30, 31) for vendereléet (A) er tilkoblet parallelt med innstillingselementet (17)•

2. Sveiseapparat, ifolge krav 1, karakterisert ved at det styrbare kobleorgan er dannet av en styrbar halvlederlikeret-ter (15).

3. Sveiseapparat ifolgé krav 2, karakterisert ved en til halvlederlikeretterens (15) styreelektrode tilkoblet transfor-mator (26, 16) for overforing av startbefålingen.

4. Sveiseapparat ifolge krav 3, karakterisert ved at transformatorens primærvikling (26) i seriekobling med en starteknapp (27) er tilkoblet parallelt med en i provestromkretsen (20) liggende impedans (24).

5. Sveiseapparat ifolge et av de foregående krav, karakterisert ved at styrestromkretsen for vendereléet (A) inneholder en likeretteranordning (30) og en samlekondensator (31) som kan lades opp over nevnte likeretteranordning, idet reléviklingen (A) er tilkoblet parallelt med samlekondensatoren.

6. Sveiseapparat ifolge krav 5, karakterisert ved en med reléviklingen (A) parallellkoblet tidskoblekrets (34) for be-stemmelse av varmetiden, hvilken tidskoblekrets medforer utkobling ved kortslutning av reléviklingen.

7. Sveiseapparat ifolge et av de foregående krav, karakterisert ved at uavhengig av stdrrelseri av den respektive varme-motstand er oppvarmingstiden automatisk alltid den samme og apparatet arbeider med nominell strom innpreget på belastninger (21) med alt etter forbindelsens stdrrelse avvikende tilmålt motstand.