SE1151206A1 - Förfarande och anordning för att kontrollera avsvalning av en svetsfog - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinning avser förfarande för att kontrollera avsvalningsprocessen i en svetsfogvid svetsning av rör (1) av ett svetsbart polymert material, där-en svetsningsprocess innefattaratt en muff (7) av ett svetsbart polymert material placeras med överlappning över rörets ände,och att ett elektriskt ledande band (9) placeras mellan röret och muffen, att muffen hålls på platsmed ett svetsverktyg (19) som anligger mot muffen, och att muffen svetsas till röret genom attelektrisk ström tillförs för att upphetta bandet och omkringliggande polymermaterial för bildandeav en svetsfog, där efter att svetsningsprocessen avslutats genomförs en mätprocessinnefattande att en strömpuls Ip tillförs bandet från en indikatorenhet (40), en resulterandetemperaturberoende parameter Sp i bandet bestäms av indikatorenheten, värdet av Sp lagras iindikatorenheten, efter ett förutbestämd tidsintervall tillförs återigen en strömpuls lp till bandetfrån indikatorenheten, och parametern Sp i bandet bestäms och värdet av Sp lagras iindikatorenheten, lndikatorenheten kontrollerar och utvärderar värdet av parametern Sp ellerden relativa förändringen av värdet av parametern Sp, mätprocessen upprepas tills Sp når ettplatåvärde eller den relativa förändringen av Sp når en förutbestämd nivå, en signalanordningsignalerar att svetsverktyget kan avlägsnas från svetsfogområdet när lndikatorenheten (40)indikerar att avsvalningsprocessen är avslutad. Uppfinningen avser också en anordning för att kontrollera avsvalningsprocessen vid svetsningav rör av ett svetsbart polymert material. Publiceras med Fig.1

Description

10 15 20 25 30 Det har dock visat sig att termoelementet är svårt att placera på ett tillfredställande sätt i svetsfogområdet och dessutom indikerar termoelementet temperaturen i endast en punkt. Det är dessutom en kostsam lösning eftersom varje skarv alltid måste bära kostnaden av en inbyggd givare.

Det är därför önskvärt att på ett tillfredsställande och effektivt sätt kunna övervaka och kontrollera avsvalningssprocessen så att svetsfogens temperatur sjunkit till ett acceptabelt värde innan svetsverktyget tas bort.

Redogörelse för uppfinningen Ett syfte med föreliggande uppfinning är att erbjuda ett förfarande och en anordning för effektiv och tillförlitlig temperaturkontroll av avsvalningsprocessen i svetsfogen efter att svetsprocessen är avslutad.

Detta syfte uppnås genom att förfarandet enligt uppfinningen uppvisar de särdag och kännetecken som anges i patentkrav 1. Uppfinningen avser också en anordning med särdrag och kännetecken enligt patentkrav 13.

Förfarandet baseras på att det uppstår en identifierbar termisk platå i det polymera rörmaterialets temperaturkurva när dess temperatur passerar den kristallina temperaturnivån, mjukgörningstemperaturen. Det är känt att resistansen i en metall stiger med ökande temperatur och vice versa. Den resistiva temperaturkoefficienten representerar detta samband och är en väl känd specifik materialparameter. direkt svetsfogens Avsvalningsprocessen inleds efter svetsprocessen är avslutad. Under av avsvalningsperioden sjunker temperatur till en lägre nivå än mjukgörningstemperaturen, fogen övergår då från flytande till fast form. Svetsfogens temperatur behöver inte nå omgivningstemperatur för att svetsverktyget säkert skall kunna avlägsnas.

I det uppfinningsenliga förfarandet och anordningen används ett elektriskt ledande band av metall vid svetsningen, och det förutsätts att svetsfogens temperaturfall är detsamma som temperaturfallet i bandet. Sambandet mellan temperatur och resistans i det elektriskt ledande bandet som är placerat i svetsfogen medför att kvoten Ull (spänning dividerad med ström), som 10 15 20 25 30 motsvarar resistansen R i bandet, minskar när bandets temperatur gradvis sjunker. Således är även spänning och strömi bandet beroende av temperaturen.

Genom att tillföra en strömpuls till bandet efter att svetsningsprocessen är avslutad och undersöka karaktären hos en resulterande »temperaturberoende signal från bandet erhålls en tillförlitlig och säker indikation på hur avsvalningsprocessen utvecklas. Genom att övervaka den temperaturberoende signalens utveckling kan den termiska platån som uppträder i det polymera rörmaterialets temperaturkurva identifieras.

Anordningen enligt uppfinningen uppvisar motsvarande fördelar och tekniska effekter som det ovan nämnda förfarandet. Exemplifierande utföringsformer kan utläsas av de osjälvständiga patentkraven.

Ytterligare särdrag och fördelar med uppfinningen kommer att framgå av den följande detaljerade beskrivningen av uppfinningen, vilken utgör ett exempel och således inte ska tolkas på så sätt att de är begränsande för uppfinningens skyddsomfång. För att underlätta förståelsen är det i texten infört hänvisningar till bifogade ritningsfigurer, i vilka ekvivalenta eller liknande delar har getts samma hänvisningsbeteckning.

Kortfattad ritningsbeskrivning Fig.1 visar schematiskt en anordning enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning, anordnat på ett svetsfogområde.

Fig.2 visar en muff och ett elektriskt ledande band anordnat på en rörände.

Fig.3 visar schematiskt en detaljbild av svetsverktyget enligt uppfinning anordnat på ett svetsfogområde. _ Fig.4 visar ett kretsschema för en indikatorenhet enligt uppfinningen.

Fig.5 visar schematiska diagram för ingångs- och utgångssignaler till/från indikatorenheten.

Detaljerad beskrivning och utföringsexempel Det uppfinningsenliga förfarandet och anordningen går utmärkt att tillämpa vid svetsning av alla slags rörledningar av svetsbart polymert material. 10 15 20 25 30 Det är av största vikt att åstadkomma installationer, skarvar, av hög kvalité och styrka, både vid nyinstallation och vid reparation av ledningsrören. Ojämn kvalité, eller i värsta fall systematiska fel i monteringen, kan på lång sikt bli förödande för totalekonomin i ett fjärrvärmenät.

Det uppfinningsenliga förfarande är avsett för att kontrollera avsvalningsprocessen i en svetsfog vid svetsning av rör av ett svetsbart polymert material.

Förfarandet är särskilt fördelaktigt att använda vid installation och reparation av isolerade ledningsrör såsom fjärrvärmerör, fjärrkylerör eller pipelines förolja som består av ett yttre rör av ett svetsbart polymert material, exempelvis polyeten och polyeten high density, PEHD, och ett inre rör som vanligen består av stål inbäddat i en isolering av polyuretanskum (PUR). En svetsfog av ett rör bestående av polyeten, exempelvis polyeten high density, PEHD, bör värmas till ca 250 °C för att mjukgörningstemperatur är ca 110 °C. Resultatet blir att temperaturen bör sjunka 140 °C innan en god kvalitet på svetsfog skall erhållas. Materialets fogen kan anses kall nog för att svetsverktyget, med tillhörande klämanordning, kan avlägsnas utan skada den nysvetsade fogen.

Fig.1 visar ett exempel på en rörledning 1 av ett svetsbart polymert material som kan svetsas med anordningen enligt uppfinningen.

Svetsningsprocessen innefattar att två rörändar 1a och 1b placeras intill varandra och en muff 7 av ett svetsbart polymert material placeras över skarven med överlappning över rörändarna, där överlappningen motsvarar den önskade svetsfogens bredd på vardera sidan. Muffen har en längsgående slits 8 för att underlätta placeringen av muffen på röränden samt svetsprocessen.

Ett elektriskt ledande och för smält plastmaterial genomsläppligt band 9 placeras mellan en rörände och muffen 7 så att bandets fria ändar 10 sticker upp genom slitsen 8.

Bandet 9 kan innefatta ett nät 9a, med regelbundet över ytan anordnade öppningar av rostfri expandermetall, exempelvis en tunn plåt av rostfritt stål som perforerats, så att en väldefinierad nätstruktur har bildats. Materialets parametrar, exempelvis den resistiva temperaturkoefficienten är därmed känd. Det är fördelaktigt att välja ett band, nät, som har en resistiv temperaturkoefficient med relativt snäv marginal för att kunna beräkna temperaturförändringar med acceptabel noggrannhet, men det går även utmärkt att använda ett elektriskt ledande band av annat slag. 10 15 20 25 30 Bandändarna 10, innefattande de elektriskt ledande delarna, nätet 9a, ansluts sedan till var sin elektrod 21 anslutbar med matningskablar till ett svetsaggregat WE som har ett kraftaggregat PU.

Fig.1 visar ett svetsverktyg 19 med ett klämorgan 20 som placeras runt muffen och röret i svetsfogornrådet, där det elektriskt ledande bandet ansluts till svetsverktyget. Muffen hålls på plats med klämorganet 20 som anligger mot den muffen. Klämorganet 20 innefattar ett böjligt klämband 22 som via brytrullar 25 är anslutbart till ett spännorgan 24-30. På så sätt ökar den andel av muffens omkrets som ansätts mot röret. Klämbandet 22 är utfört i ett böjligt material som tål förhöjda temperaturer, exempelvis kevlar. Brytrullarna 25 är anordnade i en stöddel 24.

Stöddelen 24 kommer därmed i samverkan med klämbandet 22 att utöva en klämkraft runt väsentligen hela muffens omkrets.

I Fig. 3 visas att stöddelen 24 är företrädesvis konkavt utformad efter muffens svängda yta för stabil anliggning. Det är vidare föredraget att stöddelen 24, åtminstone i det ytparti i som~ anligger mot muffen, är utförd i ett elektriskt isolerande material, som även tål de förhöjda temperaturer som svetsningen medför. Vidare kan verktygets stöddel 24 med fördel vara utbytbar för god anpassning till olika rördiametrar. Stöddelen 24 kan vidare med fördel utföras i ett något formeftergivligt material som anpassar anliggningsytan efter aktuell rördiameter.

Stöddelen 24 innefattar ett elektriskt isolerande utsprång 26. Utsprånget 26 är avsett att upptagas i slitsen 8 och där inträda som skiljevägg mellan de över slitsens kanter uppvikta elektriskt ledande fria bandändarna 10. Utsprånget 26 kan vara utfört som en läpp eller en ås.

Utsprånget 26 är förskjutbart och rörligt utskjutbart, så att dess placeringsdjup in i slitsen kan varieras beroende på muffens godstjocklek.

Spännorganet 24 innefattar två elektroder 21 för anslutning av en elektrisk ström till det elektriskt ledande bandet 9, vars ändar 10 såsom tidigare nämnts är uppvikta på var sin sida av slitsen 8.

Elektroderna 21 står i förbindelse med ett kraftaggregat PU via matningskablar M som tillför en reglerad ström under en reglerad tid till bandet under svetsningsprocessen. Elektroderna 21 kopplas också till en indikatorenhet 40 som beskrivs utförligt nedan. l en särskilt föredragen utföringsform har spännorganet 24-30 ett fästorgan 30 uppvisar en steglös kläminfästning där klämbandet 22 införs i en slits i en runt sin axel vridbar fästdel. Vid 10 15 20 25 30 vridning av fästdelen lindas klämbandet 22 upp runt fästdelen och klämbandet 22 spänns tack vare den friktion som uppstår mellan varje lindning av klämbandet 22.

Spännorganet har en vid stöddelen fast anordnad gängad del 27 och en i förhållande därtill rörlig del 28 samt en de gängade delarna sammanbindande gängad spännskruv 29, varvid dessa gängade komponenter i samverkan uppträder liknande en vantskruv på så sätt att vid vridning av skruven 29 i en första riktning ökar avståndet mellan delarna 27 och 28 och vid en vridning av skruven i en motsatt riktning närmar sig delarna 27 och 28 varandra. Delarna 27 och 28 är på lämpligt sätt förhindrade att rotera i förhållande till varandra, t ex med löpskenor, löpkanaler eller liknande för fackmannen kända lösningar där den ena komponenten tillåts vara rörlig i längdled men ej tillåts vridas. Spännskruven 29 är anordnad i ett genomgående hål i delen 28 i spännanordningens 24-30 övre ände. Spännskruven har en axeltapp 31 i den övre änden, där axeltappen är försett med en tvärgående genomgående öppning för mottagande av ett rotationsdrivande organ.

Muffen 7 svetsas till röret 1 genom att en tillräcklig elektrisk ström från kraftaggregatet PU tillförs för att upphetta hela bandet och omkringliggande polymermaterial 9b till smälttemperaturen för polymermaterialen så att de smälter ihop runt, och igenom bandet för bildande av en svetsfog.

När svetsningsprocessen är avslutad bryts strömmen och då har det bildats en bred och fullständigt genomsmält svetsfog kring bandet 9.

Efter att inleds Under avsvalningsprocessen genomförs en mätprocess för att identifiera när det polymera materialets svetsningsprocessen är avslutad avsvalningsprocessen. termiska platå inträffar.

Mätprocessen innefattar att en strömpuls lp tillförs det elektriskt ledande bandet från en indikatorenhet 40. lndikatorenheten 40 är utformad för att självständigt kontrollera och övervaka avsvalningsprocessen av svetsfogen efter att svetsprocessen avslutats samt att indikera för användaren att avsvalningsprocessen är avslutad och att svetsverktyget kan avlägsnas utan att svetsfogen skadas. lndikatorenheten är företrädesvis anordnad på svetsverktyget för att anslutningarna till det elektriskt ledande bandet 9 och elektroderna 21 skall underlättas. Ett hölje 41 skyddar elektroniken från den påfrestande miljön där svetsverktyget används. 10 15 20 25 30 Det är viktigt att notera att svetsstyrningsenheten CU i vissa fall kan lämnas kvar inkopplat till svetsverktyget 19 under en svetsaggregatet WE med kraftaggregatet PU och del av den efterföljande avsvalningsprocessen. lndikatorenheten 40, som signalerar när svetsfogtemperaturen understiger mjukgörningstemperaturen hos materialet, måste därför vara så utformad att resultatet är oberoendêïav om svetsaggregatet är inkopplat eller ej.

Fig 4 vis-ar schematiskt ett kretsschema för en indikatorenhet enligt uppfinningen. lndikatorenheten 40 innefattar en signalutgång 42 och en första och en andra signalingång 43, 44. Signalutgången och signalingångarna ansluts med kopplingar till elektroderna 21 och det elektriskt ledande bandet 9 och vid svetsningens början.

Under svetsförloppet uppstår höga spänningar i bandet, därför måste elektroniken i lndikatorenheten skyddas. Signalutgången är därför polaritetsskyddad och strömbegränsad.

Signalutgångens ena polaritetsriktning innefattar en diod D1 och den andra polaritetsriktningen innefattar en högspänningstransistor som är strömbegränsad eller styrd. lndikatorenheten 40 startar mätprocessen genom att tillföra en kort strömpuls Ip, exempelvis 10us, till bandet via signalutgång 42 och från en strömgenerator I1, företrädesvis en konstantströmgenerator. Strömpulsen lp har en förinställd amplitud, exempelvis 35 mA.

Det finns flera fördelar med att använda en kort strömpuls. Dels är strömförbrukningen låg, men det är särskilt fördelaktigt då svetsaggregatet WE ibland lämnas kvar efter det att svetsningen är klar. Ett svetsaggregatet WE som har en induktiv utgångskaraktäristik, markerat med L1 l kretsschemat i Fig. 4 belastar inte mätprocessen i indikatorenheten, och svetsaggregatet kan när som helst tas bort utan att indikatorenhetens funktion påverkas.

Om konventionell likströmsmätning används orsakar svetsaggregatet problem för mätanordningen då svetsaggregatets ut-impedans hamnar parallellt med det elektriskt ledande bandet. Den resulterande resistansen blir därför mycket låg och mätvärdena korrelerar inte längre tillfredsställande mot svetsfogens temperatur om en konventionell likströmsmätning utförs. Om istället växelströmsmätning vid en frekvens på 10-100 kHz används för att mäta spänningssignalen och bestämma bandets resistans erhålls ett bättre resultat då induktansen i svetskablarna och på svetsaggregatets utgång maskerar att utrustningen fortfarande är inkopplad till svetsverktyget genom att den oönskade parallellresistansen blir för hög för att nämnvärt påverka slutresultatet. Resultat blir att den effektiva resistansen mäts hos det elektriskt 10 15 20 25 30 ledande bandet i svetsfogen, och den effektiva resistansen uppfattas därmed som densamma oavsett om svetsaggregatet är inkopplat eller ej. En nackdel med att använda växelströmmätning är att elektroniken som används för mätningen då belastas av de höga spänningarna som uppstår över det elektriskt ledande bandet under svetsförloppet. Det uppfinningsenliga förfarandet anger att en kort strömpuls skall användas under mätprocessen, genom att anpassa indikatorenheten till detta erhålls ett effektivt skydd av elektroniken mot de höga spänningarna som uppstår över det elektriskt ledande bandet under svetsförloppet.

Den korta strömpulsen Ip som tillförs bandet 9 resulterar i ett spänningsfall över bandet.

Eftersom resistansen i bandet beror av temperaturen i svetsfogen varierar spänningspotentialen över bandet också med temperaturen. bandet signalförstärkare X1 som är ansluten till den första signalingången 43, en AD-omvandlaringång på indikatorenhetens CPU-krets 51. lndikatorenheten mäter spänningspotentialen Up över med en strömsnål indikatorenhetens CPU-krets 51 temperaturberoende parameter Sp i bandet. bestämmer, mäter eller beräknar, en resulterande Den temperaturberoende parametern Sp innefattar spänningspotentialen Up eller resistansen Rp eller bandets temperatur Tp. Resistansen Rp och bandets temperatur Tp, vilken motsvarar temperaturen hos det polymera rörmaterialet i svetsfogen, är funktioner av spänningspotentialen Up i bandet och kan beräknas eller bestämmas med kännedom om den resistiva temperaturkoefficienten.

I en alternativ utföringsform övervakar CPU-kretsen genom mätprocessen den relativa förändringen, den procentuella förändringen, hos värdet av parametern Sp. Utvärderingen i mätprocessen baseras då på den relativa förändringen hos spänningen Up eller Resistansen Rp eller temperaturen Tp.

Oavsett om mätprocessen använder spänningspotentialen Up, Resistansen Rp, bandets temperatur Tp eller den relativa förändringen av någon av dessa parametrar för att identifiera när det polymera materialets termiska platå inträffar erhålls likvärdiga resultat. 10 15 20 25 30 j Tidsintervallet anpassas efter strömtillgång och storleken hos svetsfogen CPU-kretsen i indikatorenheten har en minnesenhet 45 som lagrar värdet av den uppmätta eller bestämda temperaturberoende parametern Sp.

Efter en förutbestämt tidsintervall bandet från tillförs återigen en strömpuls lp till indikatorenheten. Det förutbestämda tidsintervallet i mätprocessen anpassas efter strömtillgången i indikatorenheten. Strömpulsen lp har likadan karaktär som tidigare.

. Vanligtvis är tidsintervallet ca 1 min, men kan vara avsevärt kortare eller mycket längre. indikatorenhetens CPU-krets 51 mäter återigen spänningspotentialen Up över bandet och den temperaturberoende parametern Sp i bandet bestäms och värdet av Sp lagras i indikatorenheten. indikatorenhetens CPU-krets kontrollerar och utvärderar värdet av parametern Sp eller den relativa förändringen av värdet av parametern Sp.

Enligt en utföringsform innefattar utvärderingen i indikatorenhetens CPU-krets att det senast erhållna värdet för den resulterande temperaturberoende parametern Sp jämförs i CPU-kretsen med åtminstone ett tidigare erhållet värde av Sp eller med ett medelvärde av flera tidigare erhållna värden av Sp.

Enligt en utföringsform innefattar förfarandet att den resulterande temperaturberoende parametern Sp utgörs av spänningspotentialen Up över bandet. Spänningen Up över bandet mäts av indikatorenheten när strömpulsen Ip tillförs, och värdet av Up lagras i indikatorenhetens CPU-krets. Efter en förutbestämd tidsperiod tillförs en ny strömpuls lp till bandet från indikatorenheten och spänningen Up över bandet mäts igen och värdet av Up lagras i indikatorenheten.

CPU-kretsen genomför en utvärdering där det senaste värdet av Up jämförs med åtminstone ett föregående erhållet värde av Up eller med ett medelvärde av flera tidigare erhållna värden av Up, mätprocessen upprepas tills jämförelsen visar att ett platåvärde för spänningen Up har nåtts vilket sammanfaller med att det polymera materialet nått den termiska platån.

En fördel med att spänningspotentialen utvärderas i mätprocessen är att svetstemperaturen hos svetsfogen direkt efter svetsprocessen inte behöver bestämmas. Metoden är särskilt fördelaktig då svetsfogens absoluta starttemperatur och den materialspecifika temperaturkoefficienten blir oviktiga och likaså yttre omständigheter som väder och vind. 10 15 20 25 30 10 Enligt en annan utföringsform innefattar utvärderingen att bestämmaderivatan för förändringen hos parametern Sp, mätprocessen upprepas tills förändringen hos parametern Sp har nått ett förutbestämt minimumintervall. Minimumintervallet för derivatan är företrädesvis nära noll.

Temperaturen i svetsfogen sjunker då endast någon grad per minut. Då har temperaturen i det polymera rörmaterialet nått den termiska platån. Mätprocessen kan då avbrytas. För att försäkra att den termiska platån är nådd kan mätprocessen upprepas tills derivatan för spänningsförändringen ökar, därefter indikerar indikatorenheten att avsvalningsprocessen är avslutad. Detta innebär att elektroniken kontrollerar när hastigheten i temperaturfallet har bromsats upp samt väntar därefter på att hastigheten återigen skall öka.

Ett annat sätt att försäkra att den termiska platån är nådd och att svetsverktyget säkert kan avlägsnas är awakta en förlängningstid efter att spänningsförändringens derivata har nått det förutbestämda minimumintervallet, och först därefter indikera att avsvalningsprocessen är avslutad. Detta innebär att elektroniken kontrollerar när hastigheten i temperaturfallet har bromsats upp samt lägger därtill en fast tid som beror av svetsfogens storlek.

I en utföringsform används den uppmätta signalen Up för att bestämma resistansen Rp över bandet. I detta fall utgörs alltså den resulterande temperaturberoende parametern Sp av resistansen Rp i bandet.

Resistansen Rp över bandet bestäms av indikatorenheten när strömpulsen lp tillförs och värdet av Rp lagras i indikatorenheten. Efter ett förutbestämt tidsintervall tillförs en ny strömpuls Ip till bandet från indikatorenheten, spänningspotentialen Up över bandet mäts och resistansen Rp bestäms. Värdet hos Rp lagras och jämförs i indikatorenheten med åtminstone ett tidigare erhållet värde av Rp eller med ett medelvärde av flera tidigare erhållna värden av Rp.

Mätprocessen upprepas tills jämförelsen visar att ett platåvärde för resistansen Rp har nåtts. l en annan utföringsform innefattar utvärderingen i indikatorenheten att beräkna den relativa förändringen Rrel av resistansen.

För att analysera den relativa förändringen Rrel från avsvalningsprocessens inledning utgår indikatorenheten från att det först bestämda värdet av Rp i mätprocessen är ett resistansreferensvärde Rref som lagras i indikatorenheten. Den relativa resistansförändringen Rrel representeras som en procentuell förändring från resistansreferensvärde Rref. Varje följande bestämning av Sp motsvarar bandets resistans Rp. Den relativa resistansförändringen 10 15 20 25 30 11 Rrel beräknas baserat på resistansreferensvärdet Rref och det senast erhållna värdet Rp.

Mätprocessen upprepas tills den relativa resistansförändringen Rrel har nått en förutbestämd nivå. Exempelvis motsvarar 15% sänkning av resistansen en temperatursänkning om ca 140 °C i ett vanligt förekommande svetsbandsmaterial.

Med kännedom om materialspecifika koefficienter resultat och empiriska avslutar indikatorenheten avsvalningsprocessen när det är säkert att avlägsnandet av svetsverktyget inte skadar svetsfogen. l en annan utföringsform bestäms svetsfogens temperatursänkning AT baserat på den relativa resistansförändringen Rrel samt kännedom om den resistiva temperaturkoefficienten. Detta är fördelaktigt eftersom bestämningen av svetsfogtemperaturen Tw då är oberoende av rördimension och banddimension. Mätprocessen upprepas tills svetsfogens temperatursänkning AT har nått en förutbestämd nivå.

Avsvalningsprocessen kan avslutas när målet för mätprocessen är uppnått, dvs när den termiska platån i det polymera materialet och svetsfogområdet har identifierats. I en utföringsform aktiverar indikatorenheten då en signalanordning som signalerar att svetsverktyget kan avlägsnas från svetsfogområdet.

Beroende på olika omständigheter, såsom godstjocklek och omgivande klimat kan det vara aktuellt att awakta ytterligare en period innan svetsverktyget avlägsnas. I en annan utföringsform förlängs avsvalningsprocessen med en förlängningstid efter att mätprocessen är avslutad. Först efter förlängningstidens slut aktiverar indikatorenheten en signalanordning som signalerar att svetsverktyget kan avlägsnas från svetsfogområdet.

Förlängningstidens längd varierar och beror av svetsfogens storlek. lndikatorenhetens andra signalingång 44 ansluts till bandet för mätning av spänningen Uw över bandet under svetsningsprocessen för att detektera svetsfogens storlek. Strömmen till bandet under svetsningsprocessen är vanligtvis 25-30A. Ju längre tid det tar att svetsa, desto större är svetsfogen. Därefter beräknas svetsfogens storlek och förlängningstiden anpassas därefter.

Signalen Uw indikerar också när svetsningsprocessen är avslutas. l Fig.5 visas ett schematiskt diagram för signalen Uw. Den högra signalflanken visar att svetsfogen är klar och att svetsprocessen avslutas. 10 15 20 25 30 12 indikatorenheten har en signalanordning 46 som aktiveras för att signalera till användaren, svetsoperatören, att avsvalningsperioden är slut och att svetsverktyget kan avlägsnas från svetsfogområdet utan att skada svetsfogen, när indikatorenheten indikerar att avsvalningsprocessen är avslutad. Det är fördelaktigt om signalen kan uppfattas på distans från svetsverktyget.

Signalanordning innefattar medel för att avge en signal, exempelvis en ljudsignal, en ljussignal, en elektromekanisk signal eller en radiosignal. Signalanordningen för signalering med en ljussignal är exempelvis en lampa på svetsverktyget eller en lampa på kraftaggregatet.

Signalanordning för signalering med en elektromekanisk signal är exempelvis en elektromagnet, en solenoid 47 innefattad i indikatorenheten som vid aktivering påverkar ett signalmedel, exempelvis en flagga på hållare som är utskjutbar från elektromagneten (ej visad i figur), att signalera att svalningsprocessen är avslutad.

Signalanordningen kan även innefatta en radiosändare innefattad i indikatorenheten och en radiomottagare på svetsaggregatet eller inbyggd i en operatörsburen signalenhet.

Det skall noteras att avsvalningsprocessen kan avbrytas i förtid. Detta kan inträffa om svetsaggregatet WE har stannat i förtid på grund av något driftslarm vilket innebär att en operatörstyrd återstart av svetsprocessen kan komma långt innan avsvalningsprocessen är klar.

Fig. 4 visar att indikatorenheten 40 har ett strömförsörjningsaggregat 48 som försörjer indikatorenheten med ström under hela avsvalningsperioden. indikatorenheten är därmed oberoende av om svetsaggregatet med kraftaggregatet PU är anslutet till svetsverktyget eller om det är bortkopplat. Strömförsörjningsaggregat innefattar ett batteri och/eller en back-up kondensator 48. Fördelen med att använda en back-up kondensator är att den kan laddas upp av spänningsfallet över det elektriska bandet under svetsningsprocessen. Backup-kondensatorn 48 har en laddningsanordning 49 som ansluts till det elektriskt ledande bandet under svetsningsperioden.

Backup-kondensatorn 48 är utformad för att försörja indikatorenhetens komponenter med ström under hela avsvalningsprocessen. Avsvalningsprocessen kan pågå upp till 2 timmar innan den avslutas och svetsverktyget tas bort. Strömförsörjningen är tillräcklig för att hela avsvalningsprocessen skall kontrolleras och avslutas och användaren uppmärksammas med en signalanordning att det är säkert att avlägsna svetsverktyget. 10 15 20 25 30 13 Indikatorenhetens CPU-krets 51 genomför avsvalningsprocessens mätprocess. CPU-kretsen i indikatorenheten innefattar medel för att utföra beräkningsoperationer och jämförelseoperationer av lagrade, uppmätta och/ eller beräknade värden hos ström, spänning, resistans, impedans, temperatur samt relativa förändringar av' desamma. CPU-kretsen kan även innefatta medel för att beräkna och övervaka derivatan för en mätsignal, där mätsignalen är en funktion av temperaturen i svetsfogen.

CPU-kretsen innefattar ett dataminne 45 som har information avseende materialspecifika parametrar för mjukgörningstemperatur och smälttemperatur för det svetsbara polymera materialet, resistiva koefficienter för materialet i det elektriskt ledande bandet, förutbestämda värden för tillfredställande temperatursänkning och/eller tillfredställande relativ resistansförändring samt information gällande en materialspecifik omvandlingsfaktor för beräkning av temperaturen i svetsfogen. Omvandlingsfaktorn är en direkt funktion av den resistiva temperaturkoefficienten. Om resistansen R i bandet exempelvis sjunker med 20 % vid en temperaturförändring av 200 °C så blir omvandlingsfaktorn 10 för att erhålla den faktiska temperaturförändringen i grader °C. det elektriskt indikatorenheten när svetsaggregatet PU startas. Spänningen över svetsfogen R1 likriktas via Genom att koppla indikatorenheten till ledande bandet 9 strömsätts D1 och laddar en backup-kondensator via en laddningskrets.

CPU-kretsen 51 avgör svetsfogens storlek genom att avläsa spänningsnivån Uw på ingång 44, se fig. 5. CPU-kretsen registrerar även den negativa flanken på spänningskurvan ( fig 5., översta diagrammet) när svetsningen är klar. indikatorenheten avger då en första negativt gående strömpuls lp, som exempelvis är 10us, på signalutgången till det elektriskt ledande bandet 9 i CPU-kretsen styr matningsspänning -VB. Konstantströmgeneratorn innefattar en högspänningstransistor. svetsfogen.. en konstantströmgenerator ll som har en negativ CPU-kretsen tillför en styrsignal till konstantströmgenerator I1 som avger en motsvarande negativ strömpuls lp, en mätpuls, till svetsverktyget och därmed lasten R1, se fig.5. Observera att dioden D1 hindrar mätpulsen lp från att nå backup kondensatorn 48 laddningskrets 49.

Den negativa strömpulsen Ip ger ett mycket litet spänningsfall över R1 och en signalförstärkare X1 är införd för att ge en lämplig nivå på ingång 43 på CPU-kretsen. 10 15 14 CPU-kretsen utvärderar och följer hur den förstärkta spänningssignalen Up på signalingängen förändras och avtar med fallande temperatur på svetsfogen över tiden genom att upprepa tillförseln av strömpulsen Ip med ett intervall på åtminstone 1 min eller mer. Detta är särskilt fördelaktigt eftersom strömmen lagras i back-up kondensatorn.

Utgàngen 50 på CPU-kretsen aktiverar en solenoid 47 för att hissa en indikatorflagga när CPU- kretsen har identifierat att den termiska platän och att en eventuell förlängningstld har passerat.

Avsvalningsprocessen är då avslutad och svetsverktyget kan tas bort.

Utföringsformerna samt de tekniska särdrag i form av delar och detaljer som beskrivits här ovan kan fritt kombineras inom uppfinningstanken så länge resultatet svarar mot den konstruktion som beskrivs i patentkraven.

Claims (1)

10 15 20 25 30 15 Patentkrav Förfarande för att kontrollera avsvalningsprocessen i en svetsfog vid svetsning av rör (1) av ett svetsbart polymert material, där en svetsningsprocess innefattar att en muff (7) av ett svetsbart polymert material placeras med överlappning över rörets ände, och att ett elektriskt ledande band (9) placeras mellan röret och muffen, att muffen hålls på plats med ett svetsverktyg (19) som anligger mot muffen, och att muffen svetsas till röret genom att elektrisk ström tillförs för att upphetta bandet och omkringliggande polymermaterial för bildande av en svetsfog, kännetecknat av att efter svetsningsprocessen avslutats genomförs en mätprocess innefattande att en strömpuls Ip tillförs bandet från en indikatorenhet (40), en resulterande temperaturberoende parameter Sp i bandet bestäms av indikatorenheten, värdet av Sp lagras i indikatorenheten, efter ett förutbestämd tidsintervall tillförs återigen en strömpuls Ip till bandet från indikatorenheten, och parametern Sp i bandet bestäms och värdet av Sp lagras i indikatorenheten, indikatorenheten kontrollerar och utvärderar värdet av parametern Sp eller den relativa förändringen av värdet av parametern Sp, mätprocessen upprepas tills Sp når ett platåvärde eller den relativa förändringen av Sp når en förutbestämd nivå, en signalanordning signalerar att svetsverktyget kan avlägsnas från svetsfogområdet när indikatorenheten (40) indikerar att avsvalningsprocessen är avslutad. Förfarande enligt krav 1 där utvärderingen i indikatorenheten (40) innefattar att det senast erhållna värdet för den resulterande temperaturberoende parametern Sp jämförs i indikatorenheten med åtminstone ett tidigare erhållet värde av Sp eller med ett medelvärde av flera tidigare erhållna värden av Sp. Förfarande enligt krav 1 eller 2 där den resulterande temperaturberoende parametern Sp innefattar en spänningspotential Up över bandet. Förfarande enligt krav 3 där spänningen Up över bandet mäts av indikatorenheten (40) när strömpulsen Ip tillförs, värdet av Up lagras i indikatorenheten, 10 15 20 25 30 10. 16 efter en förutbestämd tidsperiod tillförs en ny strömpuls ip tili bandet från indikatorenheten, spänningen Up över bandet mäts och värdet Up lagras och jämförs i indi_katorenheten med åtminstone ett föregående erhållet värde av Up eller med ett medelvärde av flera tidigare erhållna värden av Up, mätprocessen upprepas tills jämförelsen visar att ett platåvärde för spänningen Up har nåtts."- Förfarande enligt krav 1 eller 2 där den resulterande temperaturberoende parametern Sp innefattar en resistans Rp över bandet. Förfarande enligt krav 5 där resistansen Rp över bandet bestäms av indikatorenheten när strömpulsen lp tillförs, värdet av Rp lagras i indikatorenheten, efter en förutbestämd tidsperiod tillförs en ny strömpuls lp till bandet från indikatorenheten, resistansen Rp över bandet mäts och värdet Rp lagras och jämförs i indikatorenheten med åtminstone ett tidigare erhållet värde av Rp eller med ett medelvärde av flera tidigare erhållna värden av Rp, mätprocessen upprepas tills jämförelsen visar att ett platåvärde för resistansen Rp har nåtts. Förfarande enligt något av föregående krav där utvärderingen innefattar att bestämma derivatan för förändringen hos parametern Sp. Förfarande enligt något av föregående krav innefattande att när den termiska platån är identifierad adderas en förlängningstid. Förfarande enligt något av föregående krav där svetsspänningen Uw över bandet mäts av indikatorenheten under svetsningsprocessen. Anordning för att kontrollera avsvalningen hos en svetsfog vid svetsning av rör (1) av ett svetsbart polymert material, där svetsningen innefattar att en muff (7) av ett svetsbart polymert material placeras med överlappning över rörets ände, ett elektriskt ledande band 9 som placeras mellan röret och muffen, ett svetsverktyg (19) som placeras runt muffen och röret i svetsfogområdet, där det elektriskt ledande bandet ansluts till svetsverktyget, och svetsverktyget ansluts till ett kraftaggregat PU, varvid en svetsfog bildas då en elektrisk ström tillförs från kraftaggregatet som upphettar bandet och omkringliggande polymermaterial kännetecknad av en indikatorenhet (40) som 10 15 20 25 30 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 17 innefattar en signalutgång (42) som kopplas till det elektriskt ledande bandet (9) för att tillföra en strömpuls lp till bandet, åtminstone en signalingång (43) kopplad till det elektriskt ledande bandet för att ta emot en signal avseende en resulterande temperaturberoende parameter Sp, en CPU krets (51) för utvärdering av den resulterande temperaturberoende parameter Sp samt en signalanordning (46). Anordning enligt krav 10 där indikatorenheten (40) är anordnad på svetsverktyget (19). Anordning enligt något av kraven 10-11 där signalutgångens ena polaritetriktning innefattar en diod (D1) högspänningstransistor. och den andra polaritetsriktningen innefattar en Anordning enligt något av kraven 10-12 där indikatorenheten (40) har ett strömförsörjningsaggregat, exempelvis en back-up kondensator (48) eller ett batteri, som försörjer indikatorenheten med ström under avsvalningsprocessen. Anordning enligt krav 13 där backup-kondensatorn (48) har en laddningsanordning (49) som laddas upp av spänningsfallet över det elektriska bandet (9) under svetsningsprocessen. Anordning enligt något av kraven 10-14 där indikatorenheten innefattar en signalanordning (46) för att avge åtminstone ett signalslag, exempelvis en ljudsignal, en ljussignal, en visuell signal, eller en radiosignal. Anordning enligt något av krav 15 där signalanordningen innefattar en elektromagnet (47) som vid aktivering påverkar ett signalmedel att signalera att svalningsprocessen är avslutad. Anordning enligt något av kraven 10-16 där svetsverktyget (19) har ett spännorgan (24- 30) med brytrullar (25), och ett klämorgan (20) innefattande ett böjligt klämband (22) som placeras runt muffen och röret i svetsfogområdet och som via brytrullarna är anslutbart till spännorganet. 10 15 18. 19. 20. 21. 18 Anordning enligt något av kraven 10-17 där svetsverktyget (19) har en stöddel (24) med ett ytparti i som anligger mot muffen (7), där ytpartiet som anligger muffen är konkav för god anliggning mot den svängda muffens utsida och är utförd i ett elektriskt isolerande material. Anordning enligt krav 18 där stöddelen (24) innefattar ett elektriskt isolerande förskjutbart utsprång (26) avsett att upptas i slitsen (8). ' Anordning enligt något av kraven 17-19 där spännorganet (24-30) uppvisar en vid stöddelen (24) fast anordnad gängad del (27) och en i förhållande därtill rörlig del (28) samt en gängad spännskruv (29) som sammanbinder delarna (27, 28), att det böjliga klämbandets fria ändar (22.1, 22.2) är anordnade vid delen (28) samt att minst ett av fästorganen (30) uppvisar en steglös infästning av klämbandet (22). Anordning enligt krav 20 där spännskruven (29) har en axeltapp (31) i sin övre ände, där axeltappen är anordnat att mottaga ett rotationsdrivande organ.