[发明专利]用于管道的焊接的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于可焊接的聚合物材料的管道的焊接的方法和装置。

背景技术

已知，通过利用套筒（包括加热元件的可焊接材料的圆柱形管道连接器）将可焊接的聚合物材料的管道焊接在一起。管道的端部被引入到套筒中，并与套筒一起形成焊接区域。加热元件被供应有电流，该加热元件通常是线圈，该电流将焊接区域中的管道的端部和套筒加热到使得将管道的端部和套筒焊接在一起的这样的高温。热必须在足够长的时间段内供应，以使焊接区域中的温度变得足够高，以在机械上是牢固的并形成高质量的封焊。如果供应不充足的热，部分焊接区域将不能达到期望的温度，预期的熔化将不会发生，并且这将导致低质量的焊接。与此相反，如果供应太多的热，情况是这样，存在由于管道的变形将损坏管道的端部和套筒中的材料的风险。因此，重要的是，仔细地控制热的供应，以便在某一段时间段内供应足够的热，以便在管道的端部和套筒之间形成高质量的焊接。

为了解决这个问题，出现在焊接区域域中设置热电偶。以这种方式可测量温度，并且基于此，可确定焊接中的温度如何发展并且何时结束焊接操作。然而，已被证明的是这样的事实：很难在焊接区域中以令人满意的方式设置热电偶，并且此外，热电偶仅指示单个点处的温度。还存在将在热电偶和加热元件之间出现电接触导致测量误差的风险。此外，为了控制温度发展，可能需要外部测量仪器，这导致更大的设备和更高的成本。

用于控制热供应的第二个现有方法是使用经验方法（预测），例如，通过在某一预定时间段（其旨在对应于焊接区域中的某一温度）之后结束焊接操作。然而，不确定的是，所形成的焊接的强度和质量是否符合严格要求，因为外部因素将总是直接影响结果。

本发明的描述

本发明的一个目的是提供这样一种方法和装置，即，该方法和装置使得在可焊接材料的管道的焊接期间以简单、有效且安全的方式进行可靠的温度控制和对供应至焊接区域的热的控制以便形成高质量的焊接成为可能。

这个目的利用一种用于可焊接的聚合物材料的管道和可焊接的聚合物材料的套筒的焊接的方法来实现，其中，管道具有端部。该方法包括：与管道的端部重叠地设置套筒；通过在管道和套筒之间设置导电带（其对于熔融塑料是可渗透的）将套筒焊接至管道的端部；以及通过供电电缆将电源连接至带。供应电流以加热带和周围的聚合物材料，使得它们在带周围熔化在一起以形成焊接。该方法包括：在加热带之前测量焊接的初始环境温度；测量带上的电压U_L；测量供应至带的电流I_L；在充分地加热带之前测量带的初始电阻R₀；致使供应至带的电流增加；基于电压U_L和测得的电流I_L计算带的电阻R；计算带的电阻的变化；基于电阻的变化计算带的温度的增加ΔT；以及通过将焊接的初始环境温度和带的温度的增加ΔT加在一起来计算焊接的温度T_w。

根据本发明的方法的一个优点在于，计算出的电阻R对应于整个导电带中的电阻。因而，基于整个带中的电阻的变化而计算的焊接的温度的增加对应于整个焊接的温度的平均增加。

该方法意味着，在管道的焊接操作期间对温度进行监测。这提供了关于对焊接的热的供应是否足以确保所形成的焊接满足对均匀性、机械强度和密封的严格要求的非常可靠的信息。因而，根据本发明的方法是一种监测焊接操作和所形成的焊接的有效方法。

根据本发明的方法的另一优点在于，在整个焊接操作期间通过基于对所供应的电流I_L和带上的电压U_L的直接测量计算电阻的变化来进行焊接的温度T_W的确定和对焊接的温度的增加的监视。以这种方式获得可靠的且安全的结果，其中已使误差源的影响最小化。

已知的是，金属的电阻随着温度增加而增加。电阻的温度系数代表这种相互关系且是众所周知的特殊材料性能。

该方法的另一优点在于，可计算带的电阻的相对变化，并且因而不需要带的电阻的绝对值处于某一预定水平，而只是可连续不断地确定电阻的绝对值。基于电阻的相对变化和电阻的温度系数计算焊接的温度的变化。这意味着，焊接的温度的确定与管道的尺寸和带的尺寸无关。

将计算出的焊接的温度与焊接的预定最终温度相比较。继续焊接，直到焊接的温度达到焊接的最终预定温度，并且已保持稳定，保持在焊接的最终预定温度下预定的时间段。在预定的时间段结束之后终止焊接操作。当焊接的温度已达到焊接的最终预定温度并且已在预定的时间段内在这个温度下保持稳定时，终止焊接操作。