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Vorrichtung zum Verschweissen eines schraubenartig gewickelten elektrischen Heizkörpers
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die in der Fig. 2 weggelassene Hälfte hier mitgezeichnet ist, Fig. 4 schliesslich ein Zeitschema zur Er- läuterung der Beschreibung der erfindungsgemässen Massnahmen darstellt.
Das in Fig. 1 dargestellteHeizelement 10 eignet sich zum Einschliessen in einen gewöhnlichen Rohr- mantel, um einen bemantelen elektrischen Heizkörper herzustellen. Das Element 10 besteht aus einem
Metalldraht 12 mit einem verhältnismässig hohen Widerstand in Form einer Schraubenwicklung. Um einen
Kurzschluss zwischen benachbarten Windungen des Widerstandsdrahts 12 zu vermeiden, kann dieser mit einer Isolierhülle versehen werden oder die Drahtwicklung kann derart gewickelt werden, dass benachbarte
Windungen in einem Abstand voneinander liegen. Der Widerstandsdraht 12 ist mit einem Paar metalli- scher Klemmenkontakte 14 versehen, wobei diese mit den jeweiligen Enden des Widerstandsdrahtes 12 elektrisch und mechanisch verbunden sind.
Das eine Ende des Kontaktes 14 ist derart abgestuft, dass ein schmälerer zylindrischer Vorsprung 14a entsteht, welcher in die Widerstandsdrahtwicklung 12 eingeführt ist. Wie hier gezeigt, stützt sich das eine Ende des Drahtes 12 gegen den Absatz 14b des Kontaktes 14. ab, welcher den Übergang zwischen dem abgestuften Teil 14a und dem Hauptteil 14 vermittelt. Elektrische Heizelemente dieser Gattung gehören zum Stand der Technik.
Der Innendurchmesser der Drahtwicklung 12 ist gleich dem des schmäleren Teiles 14a des Klemmenkontaktes 14, oder nur wenig grösser als dieser.
Die in Fig. 2 und 3 dargestellte Vorrichtung, die sich zur Mengenherstellung von verschweissten Kontaktverbindungen eignet, weist zwei Sätze von beweglich angeordneten Elektrodenhaltern 16,17 und 16', 17'auf. Im Ausführungsbeispiel ist der Halter 16 senkrecht oberhalb des Halters 17 angebracht ; diese Halter können aber selbstverständlich auch in andern gegenseitigen Stellungen angeordnet werden. Der Halter 16 trägt die Schweisselektrode 18a, der Halter 17 die Schweisselektrode 19a. Gleichzeitig tragen die Halter 16'und 17'das andere Elektrodenpaar 18b, 19b. Diese Schweisselektroden 18a, b und 19a, b werden von den Haltern 16, 16'und 17, 17'in die Arbeitslage gebracht, so dass sie den Heizdraht kragenförmig umschliessen und ihn-an den Teil 14a fest andrücken.
Da die zwei Schweisselektrodensätze 18a, b-und 19a, b und die entsprechenden Elektrodenhalter 16, 16'und 17, 17'im wesentlichen gleich sind, sollen hier nur die Halter 16 und 16'und die Elektroden 18a, b beschrieben werden, die entsprechenden Teile der beiden übrigen Elektrodenhalter und Elektroden sind aber mit den entsprechenden Bezugsziffern versehen wie diese.
Die Halter 16 und 16'sind in der Hauptsache rechteckig und zu einem sich verjüngenden Endteil 16a ausgeformt (der verjüngte Endteil der Halter 17 und 17'wird mit 17a bezeichnet), wobei rechteckige Aus- nehmungen 21 und 22 in den einander zugekehrten Seiten der Endteile 16a vorgesehen sind. Die Einzel- elektroden sind mit 18a und 18b bezeichnet und liegen jeweils in den Ausnehmungen 21 und 22, wobei die Elektrodendicke gleich der Tiefe der Ausnehmungen 21,22 ist. Jede der Elektroden 18a und 18b hat eine flache Seite, die mit der Innenseite des zugehörigen Elektrodenhalters 16 bzw. 16' bündig ist.
Um einen gleichmässigen Kontaktdruck zwischen den Schweisselektroden 18a, 18b, 19a, 19b und dem dazwischen angebrachten zylindrischen. Werkstück sicherzustellen, sind halbrunde Ausnehmungen in den entsprechenden Enden der Elektroden 18a, 18b, 19a, 19b vorgesehen (Fig. 3).
Es ist bekannt, nur ein Paar Schweisselektroden zu benutzen und sie derart zu schalten, dass der
Schweissstrom von der einen Elektrode quer durch die beiden Werkstücke zu der andern Elektrode fliesst.
Es ist auch weiterhin die Doppelpunkt-Schweissung bekannt, bei der zwei Elektroden bzw. zwei Elektrodenpaare nur von aussen auf die Schweissstelle angelegt werden, jedoch nebeneinander in gewissem Abstand, wobei der Schweissstrom zwischen den benachbarten Elektroden durch die Werkstücke fliesst.
Wenn die bekannte Elektrodenform verwendet wird, erhält man jedoch eine Punkt-Schweissung, was erfindungsgemäss durch die besondere Form der Schweisselektroden vermieden wird, indem nämlich die Stromdichte an den Kontaktflächen zwischen Elektroden und Werkstücken durch die Elektrodenform erheblich herabgesetzt wird.
Vorzugsweise bestehen die Elektrodenhalter 16, 16'und 17, 17'aus einem metallischen Leiter niedrigen Widerstandes. Um einen Kurzschluss zu verhindern, ist eine Scheibe 26 aus Isoliermaterial zwischen den einzelnen Elektrodenhaltern 16, 16'und den zugehörigen Elektroden 18a, 18b, sowie auch zwischen einzelnen der Elektrodenhalter 17, 17'und den entsprechenden Elektroden 19a, 19b angeordnet.
Die gegenseitigen Bewegungen der Elektrodenhalter 16, 16'und 17, 17'können mit beliebigen Mitteln, z. B. Solenoiden, bewirkt werden.
Vorzugsweise wird während des Schweissvorganges in bekannter Weise ein Strom von inertem Schutzgas, z. B. Argon, Helium od. dgl., an der Schweissstelle aufrechterhalten, um eine Oxydierung zu verhindern und andere Vorteile zu erzielen. Das Schutzgas muss an der Schweissstelle wirken. Zu diesem.
Zwecke ist ein querverlaufender Kanal 27, an den eine Schutzgasquelle angeschlossen ist, im Elektro-
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denhalter 17 vorgesehen, wobei dieser Kanal mit einem Schlitz 28 in Verbindung steht, welcher in der dem Halter 17 zugehörigen Isolierscheibe 26 vorgesehen ist und in den Ringraum um das Werkstück mündet. Wie aus der Fig. 3 hervorgeht, ist der Schlitz in bezug auf die Längsachse der Isolierscheibe 26 derart seitlich versetzt angeordnet, dass das Schutzgas, wenn es durch den Schlitz nach dem Werkstück zuströmt, eine Kreisbewegung in dem zylindrischen Zwischenraum ausführt, welcher nach aussen von den Wandun- gen der halbrunden Ausnehmungen 29 und 30 begrenzt wird, welche jeweils in den einander gegenüber- stehenden Isolierscheiben 26 vorgesehen sind.
Da die Ausnehmungen 29 und 30 etwas weiter als die Aus- nehmungen 24 und 25 der Schweisselektroden 18 und 19 sind, entsteht im Schweissgebiet rings um den schraubenartig gewickelten Widerstandsdraht 12 ein ringförmiger Hohlraum.
Da die mit den Elektroden 18a, b und 19a, b zusammenwirkenden Windungen des schraubenartig gewickelten Widerstandsdrahtes 12 gegen den abgestuften Teil14a des Klemmenkontaktes 14 gepresst wer- cen, wird das Schutzgas daran gehindert, aus dem Schweissgebiet in axialer Richtung zu entweichen. Ein
Teil des Gases kann freilich durch den Zwischenraum zwischen den beiden einander gegenüberstehenden
Enden der Isolierscheiben 26 entweichen, aber dieser Verlust ist auf Grund der Wirbelung des Schutzgases infolge der versetzten Anordnung des Schlitzes 28 ganz unbeachtlich.
Bei der Anwendung der in Fig. 2 und 3 dargestellten Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens wird zuerst der Widerstandsdraht 12 zu einer Schraubenwicklung verformt und dann der abgestufte Endteil 14a des Klemmenkontaktes 14 in das Endteil dieser Wicklung eingeschoben. Bei geöffneten Elektrodenhaltern 16, 16'und 17, 17'wird dann der Endteil des Widerstandsdrahtes mit dem darin sitzenden Kontakt 14a in die Ausnehmungen 24 bzw. 25 eines Schweisselektrodenpaares 18a, b, 19a, b eingelegt. Dann werden die Halter 16, 16'und 17, 17'geschlossen, so dass sie den Widerstandsdraht 12 gegen den Kontakt 14 kräftig anpressen.
Die Klemmung bewirkt in bekannter Weise einen niedrigen elektrischen und thermischen Übergangswiderstand zwischen den Schweisselektroden und dem schraubenartig gewickelten Draht 12 und ebenso eine gute Berührung zwischen den Windungen des Drahtes 12 und dem von der Drahtwicklung umschlossenen Teil 14a des Kontaktes 14. Da die halbrunden Ausnehmungen der Elektroden 18a, b und 19a, b der Form des Werkstücks entsprechen, kann das Werkstück durch die zusammengepressten Halter 16, 16'und 17, 17'nicht deformiert werden.
Nachdem die Halter 16, 16'und 17, 17'geschlossen sind, wobei sie die Drahtwicklung 12 gegen den Kontakt 14 anpressen, wird eine Spannung an die Schweisselektroden angelegt, so dass ein Schweissstrom durch die Windungen des Widerstandsdrahtes 12 hindurchfliesst. Gleichzeitig wird Schutzgas dem Kanal 27 zugeführt. Der Abstand zwischen den Elektroden in jedem Halter ist, wie aus der Figur 2 hervorgeht, verhältnismässig klein, so dass nur wenige Windungen des Drahtes 12 in der geschlossenen Lage der Halter 16, 16'und 17, 17'zwischen den Elektroden liegen und mit dem Kontakt verschweisst werden.
Dann wird die Stromzufuhr zum Widerstandsdraht 12 abgeschaltet, und die Halter 16, 16'und 17, 17'bleiben noch eine kurze Zeit in ihrer Klemmlage, um die geschmolzene Oberfläche des Kontaktteiles 14a daran zu hindern, sich weiter zu verbreiten. Nach dem Erstarren der Schweissnaht werden die Halter 16,16', 17, 17'geöffnet und das Werkstück entfernt.
Bei einer praktischen Ausführung der Erfindung konnte die ganze Operation, vom Schliessen der Elektrodenhalter bis zum erneuten Öffnen in weniger als drei Sekunden durchgeführt werden.
Bei der Beschreibung der Wirkungsweise der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Schweissvorrichtung bleibt es dahingestellt, ob die Betätigung eine manuelle, automatische oder halbautomatische ist. Die Vorrichtung der Erfindung ermöglicht eine Massenproduktion von Heizkörpern mit Klemmenkontakten in wirtschaftlicher Weise.
Zur Bestimmung der Reihenfolge und Dauer der Zeiten, während deren die Elektrodenhalter 16,16' und 17, 17'geschlossen gehalten werden sollen und während welcher der Schweissstrom eingeschaltet sein soll, werden in bekannter Weise vorteilhaft Zeitkontrollschalter vorgesehen, weil eine allzu lange Wirkungszeit des Schweissstromes ein zu weitgehendes Herabschmelzen des Klemmenkontaktes 14a herbeiführen kann.
Die Erfindung ist auf die hier beschriebene Ausführungsform natürlich nicht beschränkt, sondern kann dieselbe im Rahmen ihres Grundgedankens in vielen Hinsichten variiert und modifiziert werden.
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