Устройство для термообработки сварныхшвов

 

О П И С А Н И Е ()840163

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски н

Социапистичесиин

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01. 11. 77 (21) 2544390/22-02

3 (51)NL. Кд. с присоединением заявки,%

С 21 D 11/00

Гасударственный комитет

СССР (23) Приоритет по делам нэабретеннй н открытий

Опубликовано 23.06.81 Бюллетень ¹ 23

Дата опубликования описания 25. 06. 81 (53) УДК621.785:

: 3. 66 (088. 8) (72) Автор .. изобретения

С. С. Бруфман (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРИООБРАБОТКИ СВАРНЫХ

ШВОВ

Изобретение относится к автоматическому регулированию процесса термообработки, в частности регулированию процесса групповой термообработки сварных швов, когда программа термообработки имеет трапециевидный харак.тер (нагрев, стабилизация, охлаждение) .

Известно Устройство для термообработки сварных швов, содержащее датчики, исполнительные органы-тиристоры, соединенные со сварочным трансформатором, нагревателями и корректирующими элементами, соединенными с регулирующим и регистрирующим блоком (1).

Недостатком известного устройства является увеличение объема аппаратуры при термообработке большого количества швов

Цель изобретения — уменьшение объема оборудования, повьппение быстродействия и точности регулирования.

Укаэанная цель достигается тем, что устройство для термообработки сварных швов, содержащее. датчики, тиристоры, соединенные со сварочным трансформатором, нагревателями и корректирующими элементами, соединенными с регулирующим и регистрирующим бло5 ком, состоящим из элемента регулирования и регистрации, исполнительного двигателя и измерительного усилителя, дополнительно снабжено входным и вы10 ходным коммутаторами и задатчиком скорости нагрева, охлаждения и времени стабилизации, причем вход задатчика скорости нагрева, охлаждения и времени стабилизации соединен с элементом регулирования и регистрации, а выход соединен с входным коммутатором, который соединен с датчиками, входом измерительного усилителя и выходным коммутатором,, который соединен с выходом измерительного усилителя, входом исполнительного двигателя и корректирующими элементами.

Уменьшение количества оборудования достигается тем, что вместо .двух

8401

1О

Задатчик 12 скорости нагрева, охлаждения и времени стабилизации. состоит из следующих элементов: источника 14 опорного напряжения для формирования напряжения разности 0Т, резисто-4 ра 15 делителя для задания скорости нагрева и охлаждения, ключа 16 для подключения разности dT при охлаждении, .счетчика 17 времени стабилизации и выдачи сигнала на ключ 16, ключа 18 для подключения разности dT при нагреве, формирователя 19 сигнала: отключения ключа 18 по команде от элемента регистрации 7 при достижении температуры стабилизации и включения минутных импульсов на вход счетчика 17 при достижении температуры стабилизации, ключа 20 отключения разности dT при регистрации температуры на первом

3 отдельных блоков регулирующего и регистрирующего предлагается только один блок, который выполняет функции регистрации, регулирования, причем это уменьшение количества блоков да5 ет новый эффект, который заключается в повышении быстродействия за счет управления корректирующими релейными элементами непосредственно от быстродействующего измерительного усилителя через выходной коммутатор, минуя исполнительный двигатель.

Точность в предложенном устройстве осуществляется за счет того, что на входной коммутатор и далее .на измерительный усилитель поступает сигнал задания производной регулируемого параметра (по нагреву или охлаждению ) от задатчика скорости нагрева и охлаждения.

На фиг. 1 представлена схема устройства для термообработки сварных швов; на фиг. 2 — блок-схема задатчика входного коммутатора и выходного коммутатора. 25

Устройство содержит датчик 1, тйристоры 2, сварочный трансформатор 3, нагреватели 4, корректирующие элементы 5, которые управляют тиристора-. ми 2, регистрирующий и регулирующий блок 6, элемент 7 регистрации и регулирования регистрирующего и регулирующего блока 6, исполнительный двигатель 8 регистрирующего и регулирующего блока 6, входной коммутатор 10, выходной коммутатор 11, задатчик 12 . скорости нагрева, охлаждения и времени стабилизации и объект 13 регулирования.

63 4 датчике, генератора 21 минутных импульсов формирует импульсы для включения ключей 22 и 27 в коммутаторах.

Входной коммутатор 10 содержит клю-. чи 22-24 поочередного подключения датчиков 1 к измерительному усилителю 9, резистора 25-50 Ом для суммирования (вычитания) сигнала разности с сигна— лом датчика 1; генератор 26 коротких импульсов (0,1-0,2 с ) для управления ключами 22-24 входного коммутатора 10 и ключами 28-30 выходного коммутато- . ра 11. Генератор 26 отключается по командам от генератора 21 минутных импульсов.

Выходной коммутатор ll содержит ключ 27 подключения исполнительного двигателя 8 к измерительному усилителю 9, ключи 28-30 поочередного подключения выхода измерительного усилителя 9 к корректирующим элементам 5.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы необходимо установить на задатчике 12 скорости .нагрева, охлаждения и времени стабилизации указанные параметры. Скорость нагрева .или охлаждения задается в виде определенного напряжения и соответствует изменению (разности dT) напряжения на выходе датчика 1 (термопары) за I мин при нагреве или охлаждении.

Для термопары хромель-алюмель это изменение составляет 0,12-0,24 мВ.

Время стабилизации устанавливается в задатчике 12 с помощью счетчика 17 времени стабилизации. Температура стабилизации задается в блоке 6 регистрации и регулирования с помощью контакта, установленного на реохорде исполнительного двигателя 8.

Затем устройство включается. При этом входной коммутатор 10 с помощью ключа 22 подключает первый датчик к измерительному усилителю 9, и в то же время с помощью ключа 27 выходной коммутатор 11 включает исполнительный двигатель .8. Происходит замер температуры по цепи датчик 1, входной коммутатор 10, измерительный усилитель 9, выходной коммутатор Il, исполнительный двигатель 8 и регистрация температуры Т объекта 13 регулирования в элементе 7 регистрации и регулирования.

Происходит торможение исполнительного двигателя 8, так как обмотка управления его отключается выходным коммутатором 11 от измерительного усилителя 9. В этом положении исполнительный

5 84016 двигатель 8 останавливается до следующего замера температуры первым дат.чиком l, который состоится через

1 мин, После. этого замера с помощью клю5 чей 22-24 осуществляется поочередное подключение датчиков 1 ко входу измерительного усилителя 9, при этом на вход измерительного усилителя 9 одновременно с сигналом от датчиков 1 клю-щ чом 18 подключается сигнал, соответствующий скорости нагрева, т.е. соответствующий заданной разности dT npu нагреве dT н является производной.

Сигнал dT формируется с помощью источ-ig ника 14 опорного напряжения и резисторов 15 делителя. При нагреве производная вводится со знаком минус.

Сначала входной коммутатор осуществляет второй замер с первого дат- 2р чика 1, при этом осуществляется подключение сигнала от датчика 1 одновременно.с сигналом, соответствующим скорости нагрева. В это время выходной коммутатор 11 подключает к изме- 2 рительному усилителю 9 корректирующий элемент 5, который связан через тиистор 2, нагреватель 4 с этим же датиком 1.

Так как исполнительный двигатель 8 отключен в выходном коммутаторе от измерительйого усилителя 9, то обратная связь в регистрирующем и регулирующем блоке 6 не осуществляется и на выходе .реохорды исполнительного двигателя 8

35 сигнал соответс вует тому значению параметра датчика 1, которое замерено при первом измерении. А так как к сигналу датчика 1 подключен разностный сигнал, который снижает входной сигнал на измерительном усилителе 9, что приводит к появлению на его выходе сигнала определяющего как бы снижение температуры на датчике 1. Этот сигнал разбаланса сразу же поступает через выходной коммутатор 11 на корректирующий элемент 5 и далее на тиристор 2, включает его и нагреватель 4 греет .объект 13.

Эта операция осуществляется почти мгновенно, так при ее выполнении работают только быстродействующие элементы — электронный усилитель, тиристоры и релейные исполнительные элементы.

Объект начинает .подогреваться. При этом регулирование параметра осуществляется по заданному значению изме3 6 ренного параметра от датчика минус сигнал производной. Производится третье подключение входного коммутатора 10. При этом подключается второй ,датчик 1 также с учетом сигнала скорости нагрева . Так же как и во втором случае осуществляется быстрое его подключение и управление его нагревателем 4. Таким образом, в течение одной минуты происходит многократное подключение входным коммутатором 10 датчиков 1 минус сигнал разности и выходным коммутатором ll корректирующих элементов 5. Если температура на каком-либо нагревателе 4 достигает заданного значения по скорости нагрева, то произойдет отключение его ти-. ристора 2. Так как входной и выходной коммутаторы 10 и ll работают с большей скоростью, то регулирование нагрева осуществляется без запаздывания, что повышает точность. Через одну минуту происходит вторичная регистрация параметра на первом датчике 1.

3а это время температура на объекте первого датчика стала больше на ту " разность, которая была задана при втором измерении.

После второй регистрации, которая состоится через 1 мин осуществляется регулирование температуры на всех нагревателях по новому значению параметра минус производная !разность j. Подключение датчиков 1 осуществлятся кратковременно 0,1-0,2 с. Причем одключаются подряд все датчики 1, в том числе и первый. За 1 мин замер и регистрация температуры первого датчика 1 осуществляется только один раз, а измерение показаний каждого датчика минус dT осуществляется многократно.

Таким образом, дискретно происходит нагрев всех объектов по сигналу одной скорости нагрева, причем температура всех объектов регулируется По первому, температура которого через малые промежутки времени регистрируется.

Как только температура достигнет уровня стабилизации от контакта, расположенного на реохорде исполнительного двигателя 8 происходит отключение задатчика 12 скорости нагрева, охлаждения и времени стабилизации.

По команде от элемента 7 регистрации формирователь 19 выдает сигнал отключения ключа 18 и включения минутных

Формула изобретения

7 84016 импульсов на вход счетчика 17 време.ни стабилизации.

В этом режиме устройство работает как многоканальное устройство регулирования, причем элемент регистра- 5 ции 7 (контакт реохорды) воздействует непосредственно на корректирующие эле-. менты 5. Входной коммутатор 10 и вы< ходной коммутатор 11 работают синхронно, исполнительный двигатель 8 l0 все время подключен к измерительному усилителю 9.

При первом срабатывании контакта элемента регистрации 7 включается задатчик 12 времени стабилизации, т.е. 15 счетчик 17 времени стабилизации.

Как только счетчик 17 отсчитает заданное число минут времени стабилизации происходит переключение на стадию охлаждения. 20

При охлаждении объекта операции такие же, как и при нагреве, только производная (скорость охлаждения) вводится с положительным знаком. Сигнал скорости охлаждения формируется ис- 2S точником 14 опорного напряжения и резистором 15 делителя и подключается при,помощи ключа 16. Знак производной устанавливается входным коммутатором 10 путем реверсирования источ — 30 ника питания 14 резистора 25.

При охлаждении объекта разность дт суммируется с температурой Т, зафиксированной в блоке 6 регистрации и регулирования. B этом случае объект 35 нужно охладить на такую величину dT, чтобы за 1 мин скомпенсировать ту прибавку dT, которая искусственно введена при помощи задатчика 12. Для этого осуществляется выключение нагревате- 40 лей объекта.

При охлаждении объекта, как и на стадии нагрева, корректирующие элементы управляются через выходной коммутатор 11 по командам от разба- 45 ланса измерительного усилителя.

3 8

Технико-экономическая эффективность предложенного устройства заключается в том, что уменьшается количество оборудования, так как в одном блоке выполняются две функции регистрации и регулирования, что особенно важно при групповой термообработке. Кроме этого, повышается быстродействие системы программного регулирования и точность отработки программы.

Устройство для термообработки сварных швов, содержащее датчики, тиристоры, соединенные со сварочным трансформатором, нагревателями и корректирующими элементами, соединенными с регулирующим и регистрирующим блоком, состоящим из элемента регулирования и регистрации, исполнительного двигателя и измерительного усилителя, отличающееся тем, что, с целью уменьшения объема оборудования, повышения быстродействия и точности регулирования, оно дополнительно снабжено входным и выходным коммутаторами и задатчиком скорости нагрева,,охлаждения и времени стабилизации, причем вход задатчика скорости нагрева, охлаждения и времени стабилизации соединен с элементом регулирования и регистрации, а выход соединен с входным коммутатором,,который соединен с датчиками, входом измерительного усилителя и выходным коммутатором, соединенным с выходом измерительного усилителя, входом исполнительного двигателя и корректйрующими элементами.

Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 410894, 1974.

840163

Подписное

Заказ 4669/36 Тираж 618

BIJHKIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП ",ПАтент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Т. Москаленко

Редактор С. Патрушева Техред А,Бабинец Корректор Л. Иван