NO162100B - Apparat for tining av frosne roer. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår apparat for elektrisk oppvarming av

rør, og spesielt tining av frosne rør, hydranter, kanaler for elektriske kabler o.l.

Tidligere har sveisemaskiner vært brukt for å tine frosne rør, ofte med katastrofale følger. Det største problemet ved bruk av sveisemaskiner for dette formål er at utgangsspenningen varierer med belastningen, slik at spenningen øyeblikkelig kan stige opp til 100 volt eller så hvis kretsen gjennom røret ikke er god. Denne høye spenningen kan drive en strøm gjennom en alternativ bane, som vanligvis er en kombinasjon av jord-ledninger og elektriske fordelings-nøytralledninger som ikke er konstruert til å lede den resulterende høye strøm, noe som resulterer i brannfare.

Det er utviklet spesielle maskiner for tining av rør, og

en slik maskin er beskrevet i kanadisk patent nr. 1.090.860.

Det kjente apparatet omfatter en flyttbar tilhenger, omfattende en generator, en ned-transformator og to tilkoblings-busser for elektriske kabler. Hver buss er arrangert for å motta flere kabler, med én eller flere kabler forbundet til en ende av et rør som skal tines, og en eller flere kabler fra den andre bussen forbundet med den andre enden av røret som skal tines.

For å unngå for høy strøm i kabelen, noe som forårsaker ikke-effektive spenningsfall i kablene, overoppheting av kablene og andre tilhørende problemer, omfatter apparatet an anordning for å føle strømmen i én eller flere av kablene, og for å varsle operatøren for å koble til kabler i parallell når den målte strømmen er for høy. I tillegg blir generatoren automatisk koblet ut i tilfelle varselet blir ignorert.

Mens det ovennevnte apparat er en forbedring over sveise-maskinen, og virker meget bra under de fleste forhold, kan det fremdeles oppstå problemer hvis kretsen gjennom hvilken strømmen flyter ikke er en god, lav-resistans rørkrets. I et ekstremt tilfelle kan kretsen være åpen eller brutt, men det er mer vanlig at rørkretsen kan ha en høy-resistansforbindelse i parallell med en jord- eller nøytrl ledning i det parallell-koblede elektriske fordelings-system. Dette siste tilfellet er ikke lett å oppdage, da det ved måling med et ohm-meter vil gi inntrykk av en god, ledende krets. I virkeligheten er imidlertid ikke den nøytrale ledningen eller jordledningen av tilstrekkelig dimensjon til å føre de store strømmer som er nødvendig for tining. Hva som kan hende er at operatøren, som ikke vet at han har en dårlig ledning gjennom røret, simpelthen øker spenningen i et forsøk på å oppnå en tilstrekkelig høy strøm for å tine. Dette kan ha den effekt at det skader nøytral-eller jordledningene i service-inngangen for nabohuset. Dette kan forårsake en øyeblikkelig brann, men oftere vil det hende at ledningenes isolasjon blir skadet ved oppvarming, og at denne skaden ikke er lett synlig. Imidlertid kan dette sette scenen for en brann eller elektrisk sjokk som hender uker eller måneder senere.

Det er derfor et viktig formål ved den foreliggende oppfinnelse å overkomme den ovennevnte fare.

Ifølge et bredt aspekt ved den foreliggende oppfinnelse er det anordnet et rør-tineapparat som omfatter en vekselstrøm-kilde med relativt lav spenning og høy strøm, en svitsjeanordning forbundet med strømkilden og selektivt opererbar mellom minst en første og en annen tilstand, hvor den første tilstand definerer en første utgangsspenning og den annen tilstand definerer en annen utgangsspenning som er høyere enn den første utgangsspenning, kabler forbundet med strømkilden for å

påtrykke den valgte spenning på et rør som skal tines, og en strøm-sensor for å måle strømmen som flyter i røret som skal tines, og en styrekrets forbundet med strøm-sensoren og med svitsjeanordningen. Styrekretsen er opererbar når svitsje-anordningen er i den første tilstand og den målte strøm er over en forutbestemt verdi, for å tillate, ved påfølgende svitsjing av svitsjeanordningen til den annen tilstand, påtrykking av den annen utgangsspenning på røret, men når strømmen er under den forutbestemte verdi, å hindre påtrykking av den annen utgangsspenning til røret.

Den viktigste fordel med maskinen ifølge den foreliggende oppfinnelse er at den er "fail-safe" i at den ikke vil tillate tilkobling av en høyere spenning før den har etablert at strøm-banen er god.

Oppfinnelsen skal nå beskrives i mer detalj med henvisning til tegningene, hvor:

Figurene IA til 1C sammen representerer et skjematisk diagram som viser de viktigste elektriske komponenter og forbindelser i en rør-tinemaskin konstruert i hehold til den foreliggende oppfinnelse; Figur 2 viser arrangementet av kabelsokler på et panel på rør-tinemaskinen; Figur 3A-3C representerer sammen et skjematisk diagram som viser de viktigste elektriske komponenter og forbindelser i en styringskrets konstruert ifølge den foreliggende oppfinnelse og brukt til å styre driften av rør-tinemaskinen på Figur 1; og Figur 4, som finnes på samme arket som Figur 2, viser hovedstyringspanelet på rør-tinemaskinen.

Før man begynner med en detaljert beskrivelse av tegningene, skal den generelle utførelse og drift av rør-tinemaskinen ifølge oppfinnelsen beskrives. Figur 1 viser hovedkretsene av maskinen ved hvilken forskjellige utgangsspenninger som ønsket kan bli levert til et panel (Figur 2) med sokler i hvilke par av rør-tinekabler kan bli manuelt isatt. Forskjellige parametre blir overvåket og behandlet i styringskretsen på Figur 3 for å anordne styringssignaler som blir ført tilbake til maskinen på

Figur 1, for dermed å påvirke driften av maskinen.

Den henvises ført til Figur 1. Rør-tinemaskinen er en modifisert, mobil generat<L>or i hvilken en bensin- eller diesel-motor driver rotoren av en 60 Hz vekselstrømgenerator.

Maskinen er ikke vist på tegningene, da den kan være av enhver passende konvensjonell type, men vekselstrømgeneratoren er henvist generelt med tallet 10. Vekselstrømgeneratoren har en feltvikling 11, forsynt via linjene 12 med et feltspenning fra en spenningsregulator 13. Vekselstrømgeneratoren har to utgangslinjer LI og L2, og en jordet nøytral utgang N. Sensorinngangene 14 og 15 for spenningsregulatoren 13 er forbundet via linjene 16 og 17 og linjene 18 og 19 med utgangs-linjene henholdsvis LI og L2. På denne måten overvåker regulatoren 13 linjespenningen på linjene LI og L2, og regulerer den til den ønskede verdi, nemlig 240 volt.

Som en forbedring er spenningsregulatoren 13 forsynt med kretsen 22 som er forbundet over styrings-inngangene 23 og 24 på spenningsregulatoren 13. Kretsen 22 omfatter normalt lukkede relékontakter CRl-1 i parallell med normalt lukkede relékontakter CR2-2, som i sin tur er forbundet i parallell med motstanden Ri. Under visse omstendigheter, beskrevet i detalj nedenfor, vil kontaktparene CRl-1 og CR2-1 begge åpne seg og plassere motstanden RI over styrings-inngangene 23 og 24. Verdien av RI er valgt slik at den regulerte spenning på spenningsregulatoren 13 faller fra 240 volt til 220 volt. I et typisk tilfelle vil RI være en 50 W, 125 ohm motstand.

Den virkelige linjespenning som leveres til enhver tid kan bli sjekket visuelt på et 0-300 V voltmeter 25 forbundet via linjene 17, 26, 27 og 19 over linjene LI.og L2.

Linjene LI og L2 er forbundet med en ned-transformator 30 gjennom en automatsikring MCB1, kontaktene M-l og M-2 av en kontaktor M, og kontaktene Cl-1, C3-1, C4-1 og C5-1 av kontaktorene Cl, C3, C4 og C5. Nøytral-linjen N er forbundet gjennom kontakten C2-1 på en kontaktor C2 med transformatoren 30. Mer spesielt er primærviklingen 31 på transformatoren utformet med uttak Tl, T2, T3, T4 og T5, hvor Tl og T5 er plassert ved motsatte ender. Kontaktene Cl-1, C2-1, C3-1 C4-1 og C5-1 er forbundet med uttakene T1-T5. Hver av kontaktene C3-1, C4-1 og C5-1 er sammen forbundet med linjen L2.

Det skulle være åpenbart at man ved å energisere spesielle kontaktorer kan påtrykke forskjellige primærspenninger på transformatoren 30. F.eks., hvis bare kontaktorene C2 og C5 er energisert, er kontaktene C2-1 og C5-1 lukket, og påtrykker dermed 120 volt mellom T2 og T5. Hvis kontaktorene Cl og C5 i tillegg til kontaktorene CR1 og CR2 er energisert, er kontaktorene Cl-1, C5-1 lukket og CRl-1 og CRl-1 er åpne, vil en spenning på 220 volt bli påtrykt mellom uttakene Tl og T5.

Hvis kontaktorene Cl og C5, men ikke CR2 er energisert, vil en spenning på 240 volt bli påtrykt over uttakene Tl og T5. Senere i beskrivelsen er det en tabell som viser forholdene mellom energiserte kontaktorer, påtrykt primærspenning og mottatt sekundærspenning fra sekundærviklingen 32 på transformatoren 30.

Endene av sekundærviklingen 32 er forbundet med hver sin buss 33 og 34. Fem kabelsokler 36 er forbundet med bussen 33 via ledningene 37, og fire kabelsøkler 40 er forbundet med bussen 34 via ledningene 41. Soklene i en gruppe er paret opp med soklene av den annen gruppe, og derfor er soklene i hver gruppe nummerert 1 til 5. Soklene er typisk arrangert på et kontrollpanet 42 av den typen som er vist på Figur 2, hvor kontrollpanelet er montert på baksiden av rør-tinemaskinen. Gruppene av sokler er arrangert i to kolonner merket L (venstre) og R (høyre), og parene er nummerert fra 1 til 5, fortløpende fra bunnen.

En 600/5 strøm-transformator 44 er forbundet for å føle strømmen som flyter gjennom lederen 3 7 og mater sokkelen nr. 1

i en gruppe, og en lignende strømtransformator 45 er forbundet for å føle strømmen som flyter gjennom ledningen 41 og mater sokkeien nr. li den andre gruppen. En side av hver strøm-transf ormator er forbundet med en terminal 46 eller 47, og de andre sidene er forbundet sammen med en terminal 48. Motstandene R4 og R5, hver på 1 ohm, er forbundet mellom hvert par av terminaler 46 og 48 og 47 og 48. Terminalene 46, 47 og 48 er forbundet henholdsvis med signal-inngangsterminalene 100, 101 og 102, vist i styringskretsen på figur 3.

En tredje 600/5 transformator 49 er forbundet for å føle den totale strøm som flyter i ledningene 41. De to sidene av transformatoren 49 er bragt ut til terminalene 50 og 51, mellom hvilke en 1-ohms motstand R3 er forbundet. Terminalene 50 og 51 er henholdsvis forbundet med signal-inngangsterminalene 103 og 104, vist i styringskretsen på figur 3.

En 2000/5 strøm-transformator 54 er også forbundet for å føle den totale strøm i ledningene 41. En side av transformatoren 54 er forbundet med en side av en 0-2000 A ampéremeter 55. Den andre siden av transformatoren 54 er forbundet med den andre siden av amperemeteret 55 via en normalt lukket relékontakt CR5-1, som er forbundet i parallell med et 0-800 A ampéremeter 56, og i serie med en normalt åpen kontakt CR5-2. Kontaktene CR5-1 og CR5-2 blir operert ved et kontroll-relé CR5, som skal beskrives nedenfor. En 0,1-ohm motstand R2 er forbundet i parallell med kontakten CR5-2. Man vil forstå at ampéremeteret 56 normalt er shuntet av kontakten CR5-1, men når releet CR5 er energisert blir ampéremeteret 56 forbundet i serie med strøm-transf ormatoren 54. Begge ampéremetrene 55 og 56 er montert på maskinens kontrollpanel.

Forbundet mellom linjene N og L2 som strekker seg mellom vekselstrømsgeneratoren 10 og transformatoren 30, er det en samling av trykk-knapper, styrings-reléer, kontaktorer, kontakter og pilot-lys, samlingen er generelt henvist til ved tallet 60. Trykk-knappene omfatter en "start"-knapp 61, en dobbelt-pol "stopp"-trykk-knapp 62, og 7 spennings-velger trykk-knapper PBA, PBB, PBC, PBD, PBE, PBF og PBG, ved hjelp av hvilke operatøren kan velge en ønsket sekundærspenning på transformatoren 30 på 12 volt, 18 volt, 20 volt, 22 volt, 24 volt, 27 volt eller 30 volt. Mer spesielt er hver trykk-knapp forbundet i serie med et respektivt kontroll-relé CRA, CRB, CRC, CRD, CRE, CRF og CRG. Disse releene har forskjellige, normalt åpne og forskjellige normalt lukkede kontakter som blir reversert når releene blir energisert ved å trykke på de res-pektive trykk-knapper. Relékontaktene er indikert ved hen-visningsbokstavene CRA-1, CRA-2 osv., CRB-1, CRB-2 ose, CRC-1, CRC-2 osv., CRD-1, CRD-2 osv., CRE-1, CRE-2 osv., CRF-1, CRF-2 osv., og CRG-1, CRG-2 osv. Svitsjing av disse relékontaktene forårsaker selektiv energisering av kontaktorene M og Cl til C5, og styrer reléene CR1 og CR2. Dermed velges de passende uttak T1-T5 på transformatoren 30 for å frembringe den ønskede utgangsspenning. Den følgende tabell sammenholder operasjonen av trykk-knappene PBA-PBG med energisering av kontaktorene C1-C5, og styrings-reléet CR2 og med primær- og sekundær-spenninger.

Forskjellige pilotlys og indikatorlamper 111-117 er forbundet i serie med relékontaktene CRA-1 til CRG-1, slik at en spesiell indikatorlampe lyser når en spesiell trykk-knapp blir presset.

Kontrollreléet CR1 har kontaktene CRl-1 i spennings-regulatorkretsen 22 som beskrevet ovenfor, og normalt lukket kontakt CR1-2 forbundet i serie med kontrollreléet CR2 via felles parallell-koblede trykk-knappkontakter PBB', PBD' og PBF'. Hver av disse kontaktene blir lukket når den tilhørende trykk-knapp PBB, PBD eller PBF blir lukket. Kontroll-reléet CR2 har, i tillegg til kontakten C22-1 i spenningsregulator-kretsen 22 som beskrevet ovenfor, normalt åpen kontakt CR2-2, som er forbundet med en linje 64 for å forsyne indikator-lampene 111-117.

I tillegg til de kontaktorer og styringsreléer som er beskrevet ovenfor er det også i figur 1 vist styringsreléer CR3, CR4 og CR5 forsynt fra tre styrings-utgangsterminaler 106, 107 og 108 i styringskretsen på figur 3. Styringsreléet C3 har en normalt åpen kontakt CR3-1 i serie med start-knappen 61 og hoved-kontaktoren M. Styringsreléet CR4 har normalt åpne kontakter CR4-1 og CR4-2 seriekoblet med kontaktorene C3 og C4,

og normalt lukkede kontakter CR4-4 og CR4-5 forbundet mellom kontaktorene C3 og C5 og kontaktorene C4 og CS. Styrings-reléet CR5 har, i tillegg til kontaktene CR5-1 og CR5-2 forbundet med ampéremetrene 55 og 56, normalt åpne kontakter CR5-3 forbundet i serie med indikatorlampen 15, og normalt lukket kontakt CR5-4 forbundet i serie med indikatorlampen 16.

To ytterligere styrings-utgangsterminaler 109 og 110 er anordnet på styrings-kretsen på figur 3, hvor disse tjener til å energisere lampene 19 og 110.

I tillegg til terminalene 100-104, ved hjelp av hvilke signaler som indikerer strømmen i rør-tinekablene er tilført styringskretsen på figur 3, er det anordnet 6 andre signal-inngangsterminaler for å føre informasjon fra maskinen på

figur 1 til styringskretsen på figur 3. Den første er terminalen 105, som er forbundet med en 12-volt terminal gjennom en normalt åpen pol 62a på "stopp"-knappen 62. En normalt lukket pol 62b på "stopp"-knappen 62 er forbundet i serie med "start"-

knappen 61 og hoved-kontaktoren M. De øvrige fem inngangsterminaler er terminalene 106-110, som er forbundet med for-bindingspunktet for trykk-knappen PBC og styringsreléet CRC, trykk-knappen PBD og reléet CRD, trykk-knappen PBE og reléet CRE, trykk-knappen PBF og reléet CRF og trykk-knappen PBG og reléet CRG.

Rør-tiningsmaskinen på figur 1 blir operert som følger:

når operatøren ønsker å tine service-røret for et hus, for-binder han en ende av hver av et par 4/0-kabler til sokkelpar 1 på soklene 40 på rør-tinemaskinen, og de andre endene av kablene til servicerør av kobber eller annet metall i kjelleren, så nær grunnmuren som mulig, og til nærmeste hydrant. Han presser så knappen PBA for å koble 12 volt over bussene 33 og 34. Dette forårsaker energisering av styrings-reléet CRA, og dermed lukking av kontaktene CRA-1, CRA-3 og CRA-4, og åpning av CRA-2. Lukking av CRA-1 forårsaker at indikatorlampen 111 lyser, og lukking av kontaktene CRA-3 og CRA-4 forårsaker energisering av kontaktorene C5 og C2 som, som man kan se fra tabell 1, velger det korrekte transformatoruttak for en 12 volt sekundærutgang. Åpning av CRA-2 hindrer de andre trykk-knappene fra å aktiveres mens trykk-knappen PBA er aktivert.

Operatøren presser så start-knappen 61, som energiserer hovedkontaktoren M, og dermed leverer 12 volt til kabelparet. Man kan se at pilot-lyset 117 også blir energisert, og dette indikerer for operatøren at rør-tiningen foregår. Det skal forstås at 12 volt under normale omstendigheter ikke er tilstrekkelig til å tine røret. Hensikten med å bruke 12 volt er å etablere uten fare at en god forbindelse er etablert mellom kablene og røret. Hvis der er en avledning på 100 ampére eller deromkring på ampéremeteret 56, vil operatøren vite at det er god forbindelse, og vil være fri til å øke spenningen. Dette gjøres ved å presse stopp-knappen 62, fulgt av knappen PBB, og igjen start-knappen 61 for å tilføre 18 volt over kabelparet. Hvis strømmen på ampéremeteret 56 øker betydelig, er dette en indikasjon for operatøren at forbindelsen fremdeles er god og at strømmen går gjennom røret.

Operatøren vil igjen presse stopp-knappen 62 fulgt av knappen PBC som ønsker 20 volt, og så start-knappen 61 som

igjen lukker hoved-kontaktoren M, og dermed tilfører 20 volt til kabelparet. Igjen skulle strømmen øke, men denne gangen er ikke operatørens bedømmelse god nok. Sekundær-strømmen blir følt av strøm-transformatorene 44, 45 og 49, og denne kretsen blir overvåket i styrings-kretsen på figur 3. Strukturen og operasjonen av styrings-kretsen på figur 3 skal beskrives i detalj nedenfor. For øyeblikket er det nok å si, at hvis strømmen som flyter i kablene er tilstrekkelig høy, vil styringskretsen på figur 3 tillate operatøren å velge en høyere spenning ved å frembringe en spenning på styrings-utgangen 107 som energiserer styrings-reléet CR4. Energisering av styringsreléet CR4 lukker kontaktene CR4-1 og CR4-2, noe som gjør det mulig å energisere kontaktorene C3 og C4 når trykk-knappene PBD, PBE, PBF eller PBG blir presset av operatøren som nødvendig. På samme tid blir kontaktene CR4-3 og CR4-4 åpnet for å koble ut kontaktoren C5. Tabell 1 viser at dette gjør det mulig å koble 22, 24, 27 og

30 volt til kabelparet.

Hvis på den annen side strømmen som overvåkes er så lav

at den indikerer en feil i rør-kretsen, f.eks. på grunn av en høy-motstands forbindelse eller lekkasje gjennom en jordledning eller nøytral krets, hindrer styringskretsen operatøren i å koble til en høyere spenning enn 20 volt, ved å unnlate å energisere styringsreléet CR4. På den samme tid blir varsel-lyset 19 energisert ved et utgangssignal på terminalen 109, for å varsle operatøren om en mulig faresituasjon, dvs. 20 volt og en dårlig forbindelse. I tillegg til at varsel-lyset 19 er energisert, noe som er en instruksjon for operatøren om å slå av maskinen, arrangerer styringskretsen på figur 2 at hoved-kontaktoren M kobles ut automatisk etter 1 minutt hvis opera-tøren ikke reagerer. Dette blir forårsaket ved en mangel på sending på styrings-utgangen 106, noe som de-energiserer styringsreléet CR3 og dermed åpner kontakten CR3-1 i hoved-kontaktorkretsen. Styringskretsen på figur 2 anordner at hoved-kontaktoren kobler ut etter 1 minutt for enhver svitsj-posisjon hvis strømmen ikke er tilstrekkelig høy, men "fare"-

lyset kommer på bare når trykk-knappene PBC, PBD, PBE, PBF eller PBG er blitt presset. Når operatøren mottar varsel eller direktiv at det er en dårlig krets, bør han om mulig flytte kabelen som er forbundet med hydranten til en hydrant på den andre siden av huset hvor det skal tines, for å se om han får en bedre bane fra det punktet. Hvis det fremdeles er en dårlig forbindelse, vil maskinen igjen indikere dette, og det vil bli nødvendig å forsøke en rørinngang til nabohuset på den ene eller den andre side av huset som blir tint, eller tvers over gaten, til maskinen indikerer en god krets.

Hver gang operatøren forandrer forbindelse er det nød-vendig å begynne forfra med knappen PBA og arbeide oppover. Dette sikrer at høyere spenninger kan bli påtrykt bare når en god krets er etablert.

Samtidig som det overvåker spenning og strøm, anordner styringskretsen på Figur 3 svitsjing fra 0-800 ampéremeteret 56 til 0-2000 ampéremeteret 55 ved omtrent 600 ampére, og tillater dermed operatøren å oppnå mer nøyaktige avlesninger på det lavere området. Dette blir gjort ved å fjerne en spenning ved styrings-terminalen 108, og dermed de-energisere styringsreléet CR5 som forårsaker lukning av kontakten CR5-1, og åpning av kontakten CR5-2, slik at man shunter ampéremeteret 56.

Figur 4 viser styringspanelet, på hvilket er anbragt alle trykk-knappene PBA til PBG, start-knappen 61 og stopp-knappen 62, ampéremetrene 55 og 56, og "fare"-lyset som er et opplysbart rektangel. Indikatoren 17 er også vist over en plate hvor det står "rør tiner".

Styringskretsen på Figur 3 overvåker også strømmen som flyter i de individuelle kabler, og når denne når 500 ampére oppstår det en spenning på terminalen 110 for å energisere pilotlyset 110 og et lys 120 på panelet 42. Lyset 110 blir brukt for å opplyse et rektagelformet panel som er merket "tilføy to kabler", anbragt på kontrollpanelet 120, og lyset 120 er også merket "tilføy kabler". Hvis operatøren ikke følger disse direktivene, og øker utgangsspenningen uten å føye til kabler, anordner utgangskretsen øyeblikkelig utkobling av kontaktoren M, hvis strømmer i en enkelt kabel overstiger 600 ampére, eller utkobling av kontaktoren M etter 4 minutter hvis ampére, eller utkobling av kontaktoren M etter 4 minutter hvis strømmen er mellom 550 og 600 ampére. Dette blir oppnådd ved å fjerne spenningen fra styrings-utgangsterminalen 106.

Styringskretsen vist på Figur 3 skal nå beskrives. I det vesentlige er det fire forskjellige typer av komponent-kretser, nemlig:

a. inngang (signalbehandling)

b. spennings-sensor

c. logikk-krets

d. tidskontroll-krets

e. utgangs-krets.

Innaanas- krets

1. Terminalene 100, 101 og 102 er inngangsterminaler forbundet som vist på Figur 1 med terminalene 46, 47 og 48 på strømtransformatorene 44 og 45. Diédene Dl til D4, motstandene RI til R3 og kondensatorene C3 til C6 utgjør en to-inngangs spennings-dobler/likeretter og filterkrets. De to inngangene mellom terminalene 100-102 og 101-102 er 60 Hz vekselspenning, 0-5 volt. Den felles utgang over motstanden R3 er 0-10 volt likespenning. 2. Terminalene 103 og 104 er inngangsterminaler forbundet som vist på figur 1 med terminalene 50 og 51 på strøm-transformatoren 49. Diodene D5 og D6, motstandene R4 til R6 og kondensatorene C8 til Cll utgjør en enkel-inngangs spenningsforsterker/ likeretter og filter. Inngangen mellom terminalene 103 og 104 er 60 Hz vekselspenning, 0-5 volt. Utgangen over motstanden R6 er 0-10 volt likespenning. 3. Terminalen 105 er forbundet som vist på figur 1 med en 12 volts likespennings-kilde gjennom stopp-knappen 62. Terminalen 105 er forbundet med et relé Kl med en diode D7 i parallell.

Når reléet Kl blir energisert, blir dets kontakter (ikke vist) åpnet for å fjerne spenningen VL som normalt er påtrykt forskjellige komponenter som vist. Fjerning av VL tjener til å tilbakestille alle låse-trekkene i styringskretsen. 4. Terminalén 106 er som vist på figur 1 forbundet med knappen TBC. Dioden D8, motstandene R7 til R9 og kondensatorene C12 og C13 utgjør en likeretter og et filter. Inngangen på terminalen 106 er 120 volts vekselspenning, og utgangen over motstanden R9 er 12 volts likespenning. 120 volts-inngangen blir selvfølgelig påtrykt bare når knappen PBC er blitt presset. 5. Terminalene 107 til 110 er som vist på figur 1 forbundet med knappene PBD til PBG. Diodene D9 til D12, motstandene RIO til R12 og kondensatorene C14 og C15 utgjør en fire-inngangs likeretter- og filterkrets. Inngangene på terminalene 107 til 110 er 120 volts vekselspenning, og den felles utgang over motstanden R12 er 12 volts likespenning. 120 volts-inngangen blir selv-følgelig påtrykt bare når én av knappene PBD til PBG er blitt presset.

Spennings- føling.

Det er anordnet seks nivå-følende spennings-komparatorer Ul-A, Ul-B, Ul-C, U2-A, U2-B, U2-C. Hver har en inngang forbundet med et potensiometer RVl til RV6, som stiller referanse-spenninger tilsvarende 500 ampére, 550 ampére, 600 ampére, 100 ampére, 300 ampére og 600 ampére for komparatorene Ul-A til Ul-C og U2-A til U2-C, som merket på tegningen. Komparatorene Ul-A til Ul-C har hver en annen inngang felles forbundet med motstanden R3, som er utgangen fra den første inngangskrets beskrevet ovenfor. De øvrige tre komparatorene har sine andre innganger felles forbundet med motstanden R6, som er utgangen av den andre inngangskretsen beskrevet ovenfor. Når utgangs-spenningen fra motstanden R3 eller R6 overstiger en referansespenning, vil den tilhørende komparator sende ut et høyt signal som indikerer at en spesiell strømverdi er overskredet.

Logikk.

Utgangen fra komparatorene beskrevet ovenfor blir matet gjennom logikk-kretsene direkte eller indirekte. Disse omfatter tre ELLER-porter, en utformet ved diodene D16 og D17, en av diodene D15, D20 og D21 og en ved diodene D25 og D32. Logikk-kretsene blir fullført ved OG-porter som er utformet ved fire opto-isolatorer U3, U5, U6 og U9. I hvert tilfelle har opto-isolatorene to pinner Pl og P5 som blir brukt som innganger og en pinne P4 som utgang. Et høyt signal oppstår på P4 hvis et høyt signal er tilstede på både Pl og P5.

Tidskontroll.

Det er to tidskontroll-kretser. Den første omfatter transistorene Q3 og Q4, og spennings-komparator Ul-D. Inngangen til denne tidskontroll-kretsen er utgangen fra ELLER-porten D16 og D17. Transistorene Q3 og Q4 er forsterkere og inverterings-kretser som starter og stopper tidskontroll-kretsen. Motstanden R40 sammen med kondensatorene C17 og C18 er tidskontroll-elementer. Spennings-komparatoren Ul-D sammenligner spenningen på tidskontroll-kondensatorene C17 og C18 med en referansespenning fra potensiometrene RV7 og RV8. Spenningen på kondensatorene C17 og C18 øker langsomt, og når den når samme nivå som referansespenningen, går utgangen av komparator-kretsen Ul-D høy. Opto-isolatoren U4 velger hvilken av de to tidsinter-vallene (RV7 eller RV8) er effektiv ved å frembringe en utgang på pinnen P4 bare hvis det er en inngang på pinnen Pl.

Den annen tidskontroll omfatter transistoren Q12 og spennings-komparatoren U2-D. Basen av transistoren Q12 er forbundet med utgangen av spennings-sensorkomparatoren U2-A. Transistoren Q12 starter og stopper tidskontrollkretsen. Motstanden R69 og kondensatoren C24 er tidskontroll-elementene. Potensiometeret RV9 innstiller det punkt ved hvilket komparatorkretsen U2-D vil endre sin utgang til høy. Tidskontrollen er innstilt til å gi en 15 sekunders forsinkelse mellom den tiden da inngangen til basen av transistoren Q12 går lav og utgangen av komparator-kretsen U2-D går høy.

Utgangs- kretser.

Utgangene fra styringskretsene er alle gjennom releer av hvilke der er 5, nemlig K2, K3, K4, K5 og K6. Releene K2 og K3 er låsende reléer, dvs. når de blir energisert vil de holde seg energisert til reléet Kl blir energisert ved stopp-knappen, og dermed fjerner spenningen VL fra SCR Ql og Q5, som tilbake-stiller reléene K2 og K3.

Reléet K4 er forbundet via en blinker-krets, utformet av UJT-transistor Q10, motstanden R60, kondensatoren C22 osv., og en flip-flop U7. Av/på-styringen av blinker-kretsen blir stilt ved pinne Pl på flip-flop kretsen U7. Transistorene Q7 og Q8 sender utgangs-signaler fra OG-porten U6 til pinne Pl på flip-flop-kretsen U7. Pinne 5 på flip-flop-kretsen U7 er utgangs-pinne, og denne er forbundet til å drive en transistor Q9 og derved å energisere reléet K4. Reléet K5 blir energisert via en transistor Qll som er forbundet med utgangen av komparator-kretsen U2-C via dioden D26. Reléet K6 er forbundet med ut-gangspinnen P5 av opto-isolatoren U8, hvis innstillingspinne P4 er forbundet med SCR Q13, og tilbakestillings-pinnen P2 er forbundet med utgangen av komparator-kretsen U2. Porten av SCR Q13 er forbundet med utgangen av OG-porten U9.

Det må forstås at reléene K2 til K6 har kontakter som blir svitsjet når reléene blir energisert eller av-energisert. Kontaktene er ikke vist, men de antas å være forbundet med en spenningskilde og til terminalene 110 til 106 vist på figur 1, som er de styrte utganger fra styringskretsen på figur 3. Kontaktene forbundet med reléet K2 er normalt åpne, slik at ingen spenning oppstår på terminalen 110. Kontaktene forbundet med reléet K3 er normalt lukket, slik at en spenning oppstår på terminalen 106 for å energisere styringsreléet CR3 (figur 1). Kontaktene forbundet med reléet K4 er normalt åpne, slik at ingen spenning vanligvis oppstår på terminalen 109. Kontaktene forbundet med reléet K5 er normalt lukket, slik at en spenning normalt oppstår ved terminalen 108, og dermed energiserer reléet CR5 (figur 1). Kontaktene forbundet med reléet K6 er normalt åpent, slik at det vanligvis ikke oppstår noen spenning på terminalen 107, og reléet CR4 (figur 1) er ikke energisert.

Den generelle beskrivelse av maskinens operasjon under henvisning til figur 1 skal nå utfylles ved en mer spesifisert beskrivelse, primært under henvisning til figur 3. Som indikert tidligere vil maskinen, om den følger en god krets når opera-tøren har valgt trykk-knappen PBC, tillate operatøren å velge en høyere spenning. Hvordan denne funksjonen blir oppnådd skal beskrives under henvisning til figur 3.

Spennings- kontroll.

Hvis en strøm på mer enn 300 ampére flyter i transformatorens sekundær-krets, vil et høy-signal oppstå ved utgangen av spennings-komparatoren U2-B, og denne "høy" blir tilført pinnen P5 på OG-porten U9. Hvis på samme tid trykk-knappen PCB er i nedtrykt stilling, vil en "høy" spenning bli tilført pinnen Pl på porten U9. Dette genererer en "høy" utgang ved pinnen P4 på porten U9, som svitsjer på SCR Q13, og stiller opto-isolatoren U8 og låse-reléet K6 på og dermed frembringer en høy spenning på terminalen 107. Som beskrevet ovenfor gjør dette det mulig å velge høyere spenninger når de andre trykk-knappene blir presset.

Hvis strømmen i transformatorens sekundærkrets faller uner 100 ampére, går utgangen av komparator-kretsen U2-5 lav, og tidskontrollen Q12, U2-D starter tidsmålingen. Hvis lav-tUstanden varer for minst 15 sekunder (tidsforsinkelsen for tidskontroll-kretsen) blir opto-isolatoren U8 tilbakestilt og reléet K6 av-energisert.

Fare- lampe.

Hvis strømmen som flyter i transformatorens sekundær-krets er mellom 100 og 300 ampére, vil en "høy" oppstå ved utgangen av U2-A, og en "lav" ved utgangen av U2-B. "Lav"-signalet for-spenner transistoren Q6 slik at den ikke leder, noe som forårsaker en "høy" ved pinnen P5 på OG-porten U5. "Høy"-signalet

fra porten U2-A går videre til pinnen Pl på OG-porten U5, slik

at en "høy" oppstår ved utgangs-pinnen P4 på porten U5. Hvis knappen PBC samtidig er nedtrykt, har OG-porten U6 en "høy" ved sin inngangspinne Pl, og fra porten U5 kommer en "høy" på pinne P5 av porten U6. Et "høy" signal som oppstår ved porten U6<*>s utgang fra P4 vil således forårsake at blinker-kretsen Q7, Q8,

U7, Q10 frembringer et blinkende utgangs-signal som energiserer reléet K4 og lyser opp "fare"-skiltet.

Hvis én av trykk-knappene PBD-PBG blir nedtrykket, og

reléet K6 ikke er låst, blir spenningen som oppstår på terminal 107, 108, 109 eller 110 sendt videre gjennom den lukkede kontakt K6-1 til blinker-kretsen for å energisere reléet K4 og "fare"-skiltet.

Varsel Tilføy kabel

Hvis strømmen som flyter i det første par av kabler er 500 ampére eller mer, vil utgangen av komparator-kretsen Ul-A gå høy, og energisere transistoren Ql og reléet K2, og dermed lyse opp skiltet TILFØY KABEL på maskinen.

Hovedkontaktor- utkobling.

Hvis strømmen som flyter i det første kabelpar er 600 ampére eller mer oppstår et "høy" ved utgangen av komparator-kretsen Ul-C, og dette sendes via diode D21 (del av en ELLER-port) til SCR Q5. Dermed energiseres reléet K3 og åpner sine normalt lukkede kontakter for å fjerne spenningen fra terminalen 106 og dermed koble ut hoved-kontaktoren M via styrings-reléet CR3.

Hvis strømmen som flyter i det første kabelpar er mellom 550 og 600 ampére, oppstår en "høy" ved utgangen av komparatoren Ul-B. Denne "høy" via diode D18 stiller porten U4 for å frembringe en "høy" på pinne P4, for dermed å stille referanse-inngangsspenningen til komparator-kretsen Ul-D til den høyeste av de to nivåene.

"Høy"-signalet fra komparatorkretsen Ul-B energiserer

også, via dioden D16 (del av en ELLER-port) tidskontrollkretsen Q3 og Q4, og frembringer en økende spenning til komparator-kretsen Ul-D som når den innstilte referansespenning på omtrent 4 minutter. Utgangen fra komparatorkretsen Ul-D går deretter "høy", og relé K2 blir energisert via SCR Q5, og åpner dermed sine normalt lukkede kontakter og kobler ut hoved-kontaktoren M som før.

Hvis strømmen som flyter i transformatorens sekundærkrets

er mellom 100 og 300 ampére, som indikert ovenfor i forbindelse med operasjonen av fare-lampen, oppstår en "høy" ved utgangen av OG-porten U5. Denne "høy" blir sendt gjennom dioden D17 til tidskontroll-kretsen Q3, Q4 og Ul-D. Siden komparatorkretsen Ul-D har den lavere referansespenning påtrykt, vil det ta bare 1 minutt før det er generert en "høy" ved utgangen, og hoved-kontaktoren M vil bli koblet ut som før.

For å oppsummere den ovenstående operasjon, hvis, etter å ha gått gjennom den normale sekvens av skritt en god rørtinings-krets er etablert og en spenning på over 20 volt er påtrykt, kretsen av en eller annen grunn skulle delvis men ikke helt åpne seg og dermed øke kretsens resistans, vil innen 15 sekunder spenningen falle tilbake til 20 volt. Hvis strømmen ved 20 volt ligger under 300 ampére-nivået i ett minutt til, vil hoved-kontaktoren kobles ut for å hindre at en spenning på over 20 volt forblir påtrykt over jord- eller nøytral-ledningen.

Hvis sekundærstrømmen, som indikert ved spenningen over terminalene 103 og 104, overskrider 600 ampére, vil en "høy" oppstå ved utgangen av komparatorkretsen U2-C. Denne "høy" går til pinne P5 på OG-porten U3. Hvis det på denne tid ikke måles noen strøm ved en av transformatorene 44 eller 4 5, er spenningen ved basen av transistoren Q2 lik null, og en "høy" oppstår ved pinne Pl på OG-porten U3. På denne måten oppstår en "høy" ved utgangs-pinnen P4 på porten U3, og dette energiserer reléet K3 som før og kobler ut hoved-kontaktoren M. Dette hindrer opera-tøren i å forbigå det første par sokler, merket 1, på panelet 42.

Reléet K3 blir avenergisert ved å presse stopp-knappen som beskrevet ovenfor.

Ampéremeter- svitsi ina.

Når strømmen i sekundæren er 600 ampére eller mer, oppstår en "høy", som indikert ovenfor, ved utgangen av komparatorkretsen U2-C. Dette energiserer reléet K5 via transistoren Qll, og åpner den tilhørende, normalt lukkede kontakt for å fjerne styrings-spenningen fra terminalen 108. Reléet CR5 (figur 1) blir således avenergisert, og bevirker shunting av ampéremeteret 56.

Selv om forskjellige konstruksjoner av generator og transformator kunne bli brukt i utførelsen av den foreliggende oppfinnelse, er det visse egenskaper som bør oppvises, og disse er fremtrukket i den følgende, korte beskrivelse av praktisk utførelse.

Maskinen eller motoren må ha en meget følsom regulator som er istand til å opprettholde utgangs-spenningen innenfor et maksimum på 2% om mulig, enten kretsen er åpen eller under full belastning. Maskinen er direkte koblet til en synkron-veksel-strømgenerator som også har meget god regulering, og denne er koblet til en spesialkonstruert, kraftig, tett-koblet strøm-trans formator.

En spesialkonstruert, kraftig, tett-koblet strømtransfor-mator benytter en vundet eller viklet kjerne. Dette betyr at det magnetiske fluks flyter i samme retning som kjernestålets nøytrale bane. Med denne type kjerne blir det bare én skjøt i hvert lag, og derfor bare én skjøt i den magnetiske krets, og disse skjøtene er selvfølgelig forskjøvet. Disse kjernene bruker med andre ord den gunstige "parallell med valseretningen"-karakteristikk av strukturorientert silikon-stål, og får, når ferdigmontert, en fluks-bane som er 99,9% parallell med phiretningen.

De magnetiske egenskaper av den ferdimonterte kjerne

ligger nær de egenskaper som er oppnådd ved en Epstein-prøve med en hel toroide. Dette, sammen med spolens konstruksjon, resulterer i ypperlig regulering.

Spolen er viklet av kobberplate, og hver vinding dekker hele spolens bredde. Dette er av stor viktighet for å opprettholde den ypperlige regulering som kreves, nemlig en positiv, hard spenning, enten under belastning eller med åpen krets. Denne type konstruksjon hindrer den drift eller kortslutning av fluksen som ville være tilfelle om man benyttet trådviklet spole. Man kan lett se at det ville være umulig for primærviklingen å dekke hele sekundærviklingen hvis der bare var noen få vindinger av tråd mellom uttakene.

I konstruksjonen er det benyttet laminert kobber for høystrømsviklingen for å gi den nødvendige fleksibilitet til å holde spolen i en nett form som gjør det mulig å tilpasse den til spoleformen, som i sin tur passer over kjernen.

Uttakene eller endene på viklingen er flate kobberstrimler, klinket og loddet over hele bredden av viklingen. Disse er selvfølgelig av tilstrekkelig tverrsnitt til å lede den strøm for hvilken de er konstruert.

På grunn av utgangskapasiteten av rør-tinemaskinen tenkte man at det var klokt bare å ha en høy-strøms vikling på sekundærsiden, nemlig 2000 ampére vekselstrøm, og å oppnå spenningsendringer ved forskjellige uttak på primærsiden. For å holde resistansen i sekundær- eller høystrøms viklingen på et minimum, er sekundær-viklingen først viklet på en viklingsblokk, og dermed holdes vindingene så korte som mulig.

Som tidligere beskrevet kan transformatoren, ved hjelp av svitsje-arrangementet eller uttak-velgerarrangementet bli matet med 240 volt, 220 volt eller 120 volt. Resultatet av denne spesielle konstruksjon er at utgangen av rør-tinemaskinen kan bli tilpasset rør-belastningen, og fremdeles opprettholde en meget hard eller ikke-reaktiv spennings-tilstand. Dette er ett av de vesentlige elementer for rør-tining.

Selv om oppfinnelsen hittil er beskrevet som anvendelig for tining av rør, skulle det være åpenbart at dette nye apparat også kan benyttes for oppvarming av rør som fører slike væsker som bunkersolje, tjære, voks osv., som stivner ved temperaturer som er meget høyere enn vannets frysetemperatur. Oppvarming av slike rør holder dem lett-flytende. Det må forstås at uttrykket "rør-tining", som brukt i beskrivelsen og kravene, er ment å dekke oppvarming av slike rør, i tillegg til smelting av is i vannrør.

Videre, istendenfor å anordne diskrét svitsj-posisjoner ved hvilke forskjellige spenningsnivåer blir valgt, kan man benytte en roterende svitsj for å utlede en gradert utgangsspenning. Igjen er hovedmålet for oppfinnelsen å hindre at en relativt høy spenning blir påtrykket røret hvis strømmen ved en relativt lavere spennings-posisjon var mindre enn en forutbestemt verdi.

Man kan også forestille seg at styrings-kretsen ifølge oppfinnelsen kunne bli arrangert slik at den hindrer at en høyere svitsj posisjon blir valgt når strømmen ved en lavere svitsj posisjon er lav. Dette kunne utføres ved bruk av en solenoidaktivert låseanordning som kunne gripe inn i svitsjen. Denne fremgangmåten er noe forskjellig fra det spesielle arrangement som er beskrevet, hvor operatøren kan velge en høyere posisjon men hvor spenningen ikke blir påtrykket røret på grunn av aktiveringen av et styrings-relé. Sluttresultatet ville imidlertid bli det samme.

Claims (10)

1. Rør-tineapparat omfattende en vekselstrøm-kilde med relativt lav spenning og høy strøm, en svitsje-anordning forbundet med strømkilden og selektivt opererbar mellom minst en første og en annen tilstand, hvor den første tilstanden definerer en første utgangsspenning og den annen tilstand definerer en annen utgangsspenning som er høyere enn den første utgangsspenning, kabler forbundet med strømkilden for å påtrykke den valgte spenning på et rør som skal tines, og en strøm-sensor for å måle strømmen som flyter i røret som skal tines, karakterisert ved en styrekrets (figur 3) forbundet med strøm-sensoren (49) og med svitsje-anordningen (PBA-PBG), hvor styrekretsen (figur 3), når svitsje-anordningen er i den første tilstand og den målte strøm er over en forutbestemt verdi, er opererbar for å tillate, ved følgende svitsjing til den annen svitsj-tilstand, påtrykking av den annen utgangsspenning på røret, men å hindre påtrykking av den annen utgangsspenning når strømmen er under den forutbestemte verdi.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved en automatisk utkoblings-krets (106, CR3) styrt av styrekretsen (figur 3) for å avbryte strømforsyningen når den målte strøm er under den forutbestemte verdi.

3. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved en tids-forsinkelseskrets (Q3, Q4, Ul-D) arrangert for å forsinke, med et forutbestemt tidsintervall etter måling av strømmen under den forutbestemte verdi, avbrytelsen av strøm-forsyningen med den automatiske utkoblings-krets.

4. Apparat ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved en "fare"-varselalarm, operert av styrekretsen når den målte strøm er under den forutbestemte verdi.

5. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved en automatisk utkoblings-krets (106, CR3) , styrt av styrekretsen (figur 3) for å avbryte strømforsyningen når den målte strøm er under den forutbestemte verdi, men over en annen forutbestemt verdi.

6. Apparat ifølge krav 5, karakterisert ved en tids-forsinkelseskrets (Q3, Q4, Ul-D) arrangert for å forsinke, med et forutbestemt tidsintervall etter måling av strømmen mellom de forutbestemte verdier, avbrytelsen av strømforsyningen ved den automatiske utkoblingskrets.

7. Apparat ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved en "fare"-varselalarm, operert av styringskretsen når den målte strøm er under den forutbestemte verdi men over den annen forutbestemte verdi.

8. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at strømkilden omfatter en ned-transformator (30) med en primærvikling (31) forsynt med uttak (T1-T5) , at svitsj - arrangementet kan opereres for å velge forutbestemte kombina-sjoner av uttakene, hvorved et flertall av valgte utgangsspenninger kan oppnås ved transformatorens sekundærvikling (32).

9. Apparat ifølge krav 8, karakterisert ved at utgangsspenningen ligger i området fra ca. 12 volt til ca.

30 volt, og at den første svitsj-tilstand velger 20 volt.

10. Apparat ifølge krav 8 eller krav 9, karakterisert ved at transformatoren er en tett-koblet strømtransformator med en viklet kjerne og en spole viklet med kobberplate, og at hver vinding dekker hele bredden av spolen, hvorved ypperlig regulering blir opnådd selv med åpen krets.