DE1083913B - Schutzeinrichtung fuer elektrische Geraete mit einem Kuehlsystem, bei welchem die Geraeteerwaermung ueberwiegend von der Staerke eines in einem Leiter des Geraetes fliessenden elektrischen Stromes abhaengig ist - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bei elektrischen Geräten, die während des Betriebes durch ein Kühlmedium gekühlt werden müssen, hängt die Erwärmung des Gerätes in weitem Maße von der Stärke eines in dem Gerät fließenden elektrischen Stromes ab. Ein Beispiel für ein derartiges elektrisches Gerät ist eine Schweißpistole mit Wasserkühlung. Bei derartigen Schweißpistolen muß durch die Kühlkanäle dauernd Kühlwasser fließen, damit eine Überhitzung der Pistole während des Gebrauches vermieden wird. In Verbindung mit derartigen Schweißpistolen wurden bereits auf die Kühlwasserströmung und den Kühlwasserdruck ansprechende Geräte verwendet, welche anzeigen, daß das Kühlsystem ordnungsgemäß arbeitet. Derartige Geräte haben den Nachteil hoher Kosten, verhältnismäßig großer Umständlichkeit und deshalb begrenzter Anwendungsmöglichkeiten, weshalb die Erfindung bezweckt, eine andere Konstruktion eines solchen Schutzgerätes zu schaffen und dadurch den Aufbau verbesserter Kühlsysteme für derartige elektrische Geräte zu ermöglichen.

Es ist auch bereits eine Anordnung bekannt, bei der in die Kühlwasserleitung zu einem Schweißkopf eine Schmelzsicherung eingebaut ist, die anspricht, wenn die Kühlung durch das Kühlwasser nicht ausreichend ist. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Wiederinbetriebnahme ein Öffnen der Anordnung zur Auswechslung der Schmelzsicherung erfordert, wobei ein Verlust an Kühlwasser und eine Verschlechterung des elektrischen Kontaktes eintreten können.

Die Erfindung befaßt sich mit einem Schutzgerät für flüssigkeitsgekühlte elektrische Geräte, bei welchem die Stromzufuhr über einen innerhalb eines die Kühlflüssigkeit zum Gerät zuführenden Kanals angeordneten Leiter erfolgt und sieht dabei ein dünnwandiges Rohr aus elektrisch leitendem Material vor, welches mit dem Leiter elektrisch leitend verbunden und in das Schutzgerät einbezogen ist, wobei an der Außenseite dieses Rohres ein rückstellbarer, auf Wärme ansprechender elektrischer Schalter angeordnet ist, welcher den Strom unterbricht, sobald die Temperatur des Rohres einen bestimmten Wert überschreitet, derart, daß einerseits das dünnwandige Rohr auf Grund der Widerstandsstromwärme des hindurchfließenden Heizstromes erhitzt, andererseits durch das hindurchströmende Kühlwasser gekühlt wird und daß der Strom selbsttätig unterbrochen wird, sobald die das Rohr durchströmende Kühlwassermenge zu gering wird, wobei der auf Wärme ansprechende elektrische Schalter wieder einschaltbar ist, ohne daß das dünnwandige Rohr vom Kühlwasserkanal oder von dem elektrischen Leiter abgetrennt zur werden braucht.

Das vom Kühlwasser durchfiossene dünnwandige Rohr ist vorzugsweise mit dem Leiter in Serie ge-

Schutzeinrichtung für elektrische

Geräte mit einem Kühlsystem,

bei welchem die Geräteerwärmung

überwiegend von der Stärke

eines in einem Leiter des Gerätes

fließenden elektrischen Stromes

abhängig ist

Anmelder:

The British Oxygen Company Limited,
London

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Holzer, Patentanwalt,
Augsburg, Philippine-Welser-Str. 14

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 23. Dezember 1957

John Edward Fawkes, Codsall, Wolverhampton

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

schaltet. Der auf die Längeneinheit bezogene elektrische Widerstand des dünnwandigen Rohres kann größer als derjenige des Leiters sein. Vorzugsweise beträgt der Widerstandsunterschied zwischen dem dünnwandigen Rohr und dem Leiter mindestens 2O°/o. Das Schutzgerät nach der Erfindung ist besonders für die Anwendung bei flüssigkeitsgekühlten Lichtbogen-Schweißköpfen geeignet.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben, in welcher

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kühlsystems nach der Erfindung für eine elektrische Lichtbogen-Schweißpistole zeigt,

*5 Fig. 2 einen Teil einer schematischen Seitenansicht eines Schutzgerätes nach der Erfindung zeigt, welches innerhalb eines erfindungsgemäßen Kühlsystems entsprechend Fig. 1 Anwendung finden kann, und

Fig. 3 eine Ansicht des in Fig. 2 dargestellten

Schutzgerätes von unten zeigt.

Die in Fig. 1 dargestellte Schweißpistole weist eine Düse 1 auf, durch welche ein von einem Schutzgasmantel umgebener metallener Elektrodendraht 2 durch Betätigung eines Auslöseschalters 4 auf ein Werkstück 3

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vorgeschoben wird. Der Schweißstrom wird der Elektrode 2 über ein Kontaktrohr 5 zugeführt. Die Düse 1 wird mittels Wasser oder einer anderen Kühlflüssigkeit gekühlt, welche durch einen um die Düse herumgeführten Kühlkanal 6 strömt. Das Kühlwasser fließt der Schweißpistole über eine biegsame Leitung 7 zu, innerhalb welcher ein ,Kupferkabel 8 angeordnet ist, welches den Schweißstrom zum Kontaktrohr 5 führt. Mit der biegsamen Leitung 7 und dem Kabel 8 ist ein Schutzgerät 9 verbunden, dessen Einzelheiten nachstehend noch erörtert werden. Das Gerät 9 besteht im wesentlichen aus einem vom Schweißstrom durchflossenen Leiter 10 und einem rückstellbaren, auf Wärme ansprechenden Gerät, welches beispielsweise die Form eines auf Wärme ansprechenden elektrischen Schalters 11 haben kann. Die Kontakte des Schalters 11 sind normalerweise geschlossen und liegen in Serie mit dem Äuslöseschalter 4 in einem Erregerkreis für einen Schweißschützen 12. Bei in Betrieb befindlicher Schweißpistole kühlt das durch das Schutzgerät strömende Kühlwasser den Leiter 10 so stark, daß eine öffnung des Schalters 11 vermieden wird. Eine ungenügende Durchströmung des Kühlwassers hat die Unterbrechung des Erregerkreises für den Schweißschützen 12 und folglich die Abtrennung der Stromquelle 13 von der Schweißpistole zur Folge.

Das in den Fig. 2 und 3 der Zeichnung dargestellte Schutzgerät weist ein dünnwandiges Messingrohr 14 mit einem Durchmesser von etwa 25 mm auf, welches dem Leiter 10 entspricht und durch welches das Kühlwasser für die Schweißpistole hindurchströmen kann. Ein Ende des Messingrohres 14 ist in einem kupfernen röhrenförmigen Verbindungsstück 15 befestigt, welches dicht in dem Ende der biegsamen Leitung 7 steckt und auf das Ende des Kupferkabels 8 aufgeschoben werden kann, so daß zwischen dem Messingrohr 14 und dem Kupferkabel 8 eine gute elektrische Verbindung besteht.

Das röhrenförmige Verbindungsstück 15 ist bei 17 mit einer Durchbrechung versehen, durch welche Kühlwasser vom Messingrohr 14 zur biegsamen Leitung 7 strömen kann. Das andere Ende des Messingrohres 14 ist an ein röhrenförmiges, elektrisch leitendes Kupplungsglied 16 angeschlossen, über welches der Schweißstrom vom Schweißschützen 12 her dem Messingrohr 14 zugeführt-- wird und welches gleichzeitig einen Einlaß für das in der biegsamen Leitung 7 strömende Kühlwasser gewährt. Dieses Kupplungsglied 16 kann an einen passenden Anschluß eines in der Zeichnung nicht dargestellten Wagens angeschlossen sein, mit dessen Hilfe das Gerät gesteuert wird. Dieser Wagen kann außerdem mit einer in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellten Elektrodenantriebseinrichtung versehen sein, weiche den Elektrodendraht 2 zusammen mit einem Schutzgasstrom der Schweißpistole zuführt.

Auf das Messingrohr 14 ist ein Befestigungszapfen 18 hart aufgelötet, an welchem ein rückstellbarer, auf Wärme ansprechender elektrischer Schalter 11 befestigt ist. Dieser Schalter ist ebenfalls hart an dem Befestigungszapfen 18 angelötet, wobei bemerkt wird, daß dieser Befestigungszapfen 18 aus Kupfer besteht, um einen guten Wärmeübergang vom Messingrohr 14 auf den Schalter 11 sicherzustellen. Der Schalter 11 liegt in Serie mit dem Auslöseschalter 4, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, wobei die Kontakte 20 und 21 der Anordnung gemäß Fig. 2 normalerweise geschlossen sind. Diese Kontakte werden mittels eines Bimetallstreifens 22 getrennt, sobald das Messingrohr eine entsprechend hohe Temperatur von beispielsweise 60° C erreicht. Der Schalter 11 gehört einer sich selbsttätig rückstellenden Bauart an, so daß die Kontakte 20 und 21 sich selbsttätig wieder schließen, sobald die Temperatur des Messingrohres 14 wieder auf einen entsprechenden Arbeitswert abgefallen ist, der beispielsweise bei 40° C liegen kann. Das Schutzgerät weist weiterhin ein zweiteiliges Kunststoffgehäuse 23 auf, welches den Schalter 11 umgibt und mittels Federklemmen 24 zusammengehalten wird.

ίο Wird angenommen, daß im Betrieb Kühlwasser von genügend niedriger Temperatur durch das Messingrohr 14 der Schweißpistole fließt, so reicht die Erwärmung des Rohres nicht aus, um den Schalter 11 zu betätigen. Wird jedoch die Schweißung mit ungenügender Kühlwasserzufuhr zur Schweißpistole begonnen, so erhitzt sich das Messingrohr 14 auf eine Temperatur, die hoch genug ist, um den Schalter 11 auszulösen, was die Unterbrechung des Schweißstromes zur Folge hat. Weitere, in der Zeichnung jedoch nicht dargestellte und mittels des Auslöseschalters 4 betätigte Kontakte bewirken die Unterbrechung des Elektrodenvorschubs.

Bei der soeben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wurde ein Kupferkabel und ein Messingrohr beschrieben. Es wird bemerkt, daß die Erfindung nicht auf den Gebrauch derartiger Werkstoffe beschränkt ist, sondern daß lediglich notwendig ist, daß der auf die Längeneinheit bezogene elektrische Widerstand des Rohres wenigstens 20% größer als derjenige des Kabels ist, wenn der Gebrauch von hochempfindlichen elektrischen Thermostatschaltern vermieden werden soll.

Das Schutzgerät kann in Abwandlung der Erfindung auch so angeordnet sein, daß an Stelle der Unterbrechung des Schweißstromes und des Elektrodenvorschubes ein eine sichtbare oder hörbare oder andere Anzeige ausführendes Anzeigegerät in Tätigkeit gesetzt wird, wodurch die Aufmerksamkeit der Betätigungsperson auf den Umstand gelenkt wird, daß das Wasserkühlsystem der Einrichtung nicht einwandfrei arbeitet.

Die Erfindung ist nicht auf Kühlsysteme für Lichtbogenschweißeinrichtungen beschränkt, sondern kann beispielsweise auch auf ölgekühlte elektrische Kabelsysteme Anwendung finden.

Obwohl der auf Wärme ansprechende Schalter vorzugsweise einer selbsttätig rückstellbaren Bauart angehört, kann auch ein von Hand rückstellbarer Schalter Anwendung finden. Die Rückstellung des Schutzgerätes macht keine Abkupplung dieses Gerätes vom Kabel bzw. von der biegsamen Leitung erforderlich. Dadurch werden Kühlwasserverluste an den Kupplungen und schlechte elektrische Kontakte im Schweißstromkreis praktisch ausgeschlossen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schutzgerät für flüssigkeitsgekühlte elektrische Geräte, bei welchem die Stromzufuhr über einen innerhalb eines die Kühlflüssigkeit zum Gerät zuführenden Kanals angeordneten Leiter erfolgt, gekennzeichnet durch ein dünnwandiges Rohr (14) aus elektrisch leitendem Material, welches mit dem genannten Leiter (8) elektrisch leitend verbunden und in das Schutzgerät einbezogen ist, wobei an der Außenseite dieses Rohres ein rückstellbarer, auf Wärme ansprechender elektrischer Schalter (11) angeordnet ist, welcher den Strom unterbricht, sobald die Temperatur des Rohres einen bestimmten Wert überschreitet, derart, daß ' einerseits das dünnwandige Rohr auf Grund der

Widerstandsstromwärme des hindurchfließenden Heizstromes erhitzt, andererseits durch das hindurchströmende Kühlwasser gekühlt wird und daß der Strom selbsttätig unterbrochen wird, sobald der auf Wärme ansprechende elektrische Schalter wieder einschaltbar ist, ohne daß das dünnwandige Rohr vom Kühlwasserkanal oder von dem elektrischen Leiter abgetrennt zu werden braucht.

2. Schutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Kühlwasser durchflossene dünnwandige Rohr (14) in Serie mit dem Leiter (8) geschaltet ist.

3. Schutzgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die Längeneinheit bezogene elektrische Widerstand des dünnwandigen Rohres (14) größer als derjenige des Leiters (8) ist.

4. Schutzgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsunterschied zwischen dem dünnwandigen Rohr (14) und dem Leiter (8) mindestens 20% beträgt.

5. Schutzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Anwendung bei flüssigkeitsgekühlten Lichtbogen - Schweißköpfen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 324 923;
USA.-Patentschrift Nr. 2 468 805.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen