-
Übertragungseinrichtung mit niedrigem Blindwiderstand und geringen
Kraftverlusten zur Übertragung hochfrequenten elektrischen Stromes zu einem entlang
einem Werkstück beweglichen Schweißkopf Die Erfindung betrifft Verbesserungen bei
übertragungseinrichtungen für hochfrequenten elektrischen Strom, dessen Frequenz
in der Größenordnung von mehreren hundert Kilohertz liegt.
-
In der Deutschen Auslegeschrift 1102 925 ist eine Übertragungsvorrichtung
für die Übertragung elektrischer Kraft in diesem Frequenzbereich von einem Generator
zu einer sich in Längsrichtung eines langgestreckten Werkstücks bewegenden Verbraucherstelle,
beispielsweise einem Schweißkopf, beschrieben worden. Dabei wird der Strom des Generators
einer Stromschiene zugeführt, welche auf beiden Seiten flache Kupferstreifen aufweist,
die durch eine Schicht Isoliermaterial getrennt sind, wobei die Stromschiene sich
parallel zu dem Werkstück erstreckt. Der Schweißkopf-Transformator trägt federbelastete
Kontaktbürsten oder -kolben, die gleitend mit den Kupferstreifen der Stromschiene
in Berührung stehen.
-
Die Kapazität einer derartigen Stromschiene ist ausreichend, um bei
den in der Einrichtung zur Anwendung gelangenden hohen Frequenzen eine wesentliche
Rolle zu spielen, und der kapazitive Blindwiderstand der Stromschiene, der über
den Arbeitskopf nebengeschlossen ist, kann von der gleichen Größe sein wie der Arbeitswiderstand.
-
Dieser Umstand kann vorteilhaft sein, wo beispielsweise die Last primär
induktiv ist, weil die Kapazität des Stromschienensystems ausgenutzt werden kann,
um den induktiven Teil der Last zu löschen und auf diese Weise die Kilowatt-Leistung
des Generators zu vergrößern. In solchen Fällen bestimmt die Auslegung des kapazitiven
Stromschienensystems in Verbindung mit der Auslegung des Arbeitskopf-Transformators
die Gesamtleistung der Schweißvorrichtung, und die Kapazität der Stromschienen ist
ein durchaus erwünschtes Merkmal. Die Verwendung einer Stromschiene in der oben
beschriebenen Form ermöglicht es, die notwendige Kapazität im Vergleich zur Verwendung
besonderer Kondensatoren sehr einfach und billig zu erzielen.
-
Wenn jedoch der Arbeitskopf-Transformator und die Last so ausgebildet
sind, daß die induktive Komponente klein ist, ist das Vorhandensein großer Kapazitäts-Werte
in dem Stromschienensystem ein Nachteil, weil dann auf Kosten der Kilowatt-Zuführung
zur Last Blindleistung vom Generator erzeugt werden muß.
-
Bei derartigen Systemen ist es daher wünschenswert, dem Blindwiderstand
des Übertragungssystems auf ein Minimum zu verringern. Die Kapazität eines Stromschienensystefs
der oben beschriebenen Art kann dadurch verringert werden, daß der Abstand zwischen
den Leitern vergrößert wird, wenn dies jedoch geschieht, wird der Strahlungsverlust
vergrößert, und auch die im Dielektrikum verlorene Kraft nimmt zu.
-
Erfindungsgemäß weist ein übertragungssytemmit geringem Blindwiderstand
und geringem Kraftverlust zur Übertragung hochfrequenten elektrischen Stroms zu
einem entlang einem Werkstück beweglichen Schweißkopf zum Schweißen langgestreckter
Nähte, wobei die Übertragungseinrichtung gegeneinander isolierte Leiter aufweist,
mit denen Stromabnehmer-Bürsten in gleitender Berührung stehen, einen hohlen Außenleiter
mit einem sich in Längsrichtung erstrekkenden Schlitz und einen Innenleiter auf,
der sich axial durch den Außenleiter erstreckt, wobei in. an sich bekannter Weise
eine mit dem Innenleiter in gleitender Berührung stehende Bürste durch den Schlitz
im Außenleiter hindurchtritt.
Konzentrische Hochfrequenzstromschienen
mit Schlitz im Außenleiter zur Stromentnahme sind bei sogenannten Meßleitungen an
sich bekannt. Es war aber nicht naheliegend, bei einem Induktions-Wärmeerzeuger
diese Maßnahmen aus der Meßtechnik anzuwenden oder überhaupt einen Hochleistungswärmeerzeuger
über Gleitschienen zu speisen. Das erfindungsgemäße übertragungssystem hat einen
sehr geringen Blindwiderstand und weist außerdem eine Anzahl anderer praktischer
Vorteile auf.
-
Die Leiter können kreisförmigen, quadratischen oder einen anderen
geeigneten Querschnitt aufweisen. Der Innenleiter wird zweckmäßig durch aus Isoliermaterial
bestehende Abstandshalter innerhalb des Außenleiters abgestützt und zentriert, die
am Außenleiter durch Radialschrauben oder -bolzen befestigt sind und mit welchen
der Innenleiter durch weitere Schrauben oder Bolzen verbunden ist. Die Abstandshalter
weisen einen nach dem Schlitz im Außenleiter ausgerichteten Spalt oder Schlitz auf,
um einen freien Raure für die mit dem Innenleiter in Berührung stehende Gleitbürste
zu schaffen. Die Bürsten können auf verschiedene Arten angeordnet sein.
-
Die Erfindung ist in der nachstehenden Beschreibung an Hand eines
in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels her erläutert. In der Zeichnung
ist die Fig. 1 ein Längsschnitt durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Übertragungssystems.
Die Fig. 2 ist ein Querschnitt, in welchem die den Strom von den Leitern zu dem
Arbeitskopf od. dgl. leitenden Bürsten dargestellt sind. Die Fig. 4 ist eine perspektivische
Darstellung und zeigt eine Ausführungsart, in welcher Strom dem Innenleiter etwa
in der Mitte seiner Längserstreckung zugeführt werden kann. Die Fig. 3 schließlich
ist eine umgekehrte perspektivische Darstellung des mittleren Teils der Leiteranordnung
und zeigt die Art, in welcher dem Innenleiter Strom zugeführt wird, dabei aber die
elektrische Kontinuität des Außenleiters erhalten werden kann.
-
Das dargestellte übertragungssystem mit geringem Blindwiderstand und
geringem Kraftverlust weist einen hohlen rohrförmigen Außenleiter 10 aus Kupfer
oder anderem gut leitendem Metall auf, welcher einen sich in Längsrichtung erstreckenden
Schlitz oder Spalt 11 hat, und ferner einen Innenleiter 12 in Rohrform, der konzentrisch
innerhalb des Außenleiters abgestützt ist. Der Innenleiter 12 wird durch am Außenleiter
durch Radialschrauben oder -bolzen 15 befestigte, im Abstand voneinander angeordnete
Abstandshalter 14 aus Isolationsmaterial abgestützt und konzentrisch gehalten, wobei
die Abstandshalter in übereinstimmung mit dem Schlitz 11 im Außenleiter einen Schlitz
oder Spalt aufweisen. Der Innenleiter erstreckt sich durch eine mittige Öffnung
in jedem Abstandshalter und wird an einer oder beiden Seiten dieses Abstandshalters
durch einen Sattel 16
abgestützt, .der am Abstandshalter befestigt ist und
sich teilweise um den Innenleiter an der dem Schlitz 11 abgewandten Seite erstreckt.
Der Leiter ist an dem Sattel durch Schrauben 17 befestigt.
-
Der Strom wird von den Leitern durch Bürsten abgenommen, welche in
Haltevorrichtungen angeordnet sind, die ihrerseits von einer Gleit- oder Haltevorrichtung
18 aus isolierendem Material getragen werden. Die Haltevorrichtung 18 ist an dem
Schweißkopf-Transformator befestigt oder in anderer Weise mit ihm verbunden und
bewegt sich in einem mit dem Außenleiter parallellen Weg. Eine Bürste 19 ist in
einer Haltevorrichtung 21 befestigt und befindet sich in gleitender Berührung mit
dem Innenleiter 12, wobei die Haltevorrichtung sich durch den Schlitz oder Spalt
11 im Außenleiter erstreckt. Bürsten 22, die in Haltern 23 befestigt sind, sind
auf beiden Seiten der Haltevorrichtung 21 angeordnet und in entgegengesetzter Richtung,
geneigt, und zwar in solchen Winkeln, daß die Bürsten etwa in radialer Richtung
mit der Oberfläche des Außenleiters auf den beiden Seiten des Schlitzes oder des
Spaltes 11 in Berührung stehen. Zum Schweißkopf-Transformator führende Leitungen
24 und 25 sind durch Schrauben 26 in Klemmen 27 befestigt, die durch Bolzen 28 mit
den äußeren Enden der Bürsten-Haltevorrichtungen verbunden sind. Auf den Bolzen
angeordnete Spiralfedern 29 stützen sich gegen die inneren Enden der Bürsten ab,
um die Bürsten in enger gleitender Berührung mit den Leitern zu halten.
-
Es kann auch nur eine einzige Bürste 23 mit dem Außenleiter auf einer
Seite des Schlitzes oder Spaltes zusammenwirken, aber die dargestellte Anordnung
ist zweckmäßiger, weil die auf der Gleitvorrichtung 18 ruhende Last durch die Verwendung
zweier gegeneinander geneigter Bürsten 22 ausgeglichen wird und daher an der Gleitvorrichtung
kein Drehmoment wirksam ist.
-
Dem Innenleiter 12 wird Kraft vorzugsweise durch eine Leitung 31 zugeführt,
.die reit dem Leiter etwa in der Mitte seiner Längserstreckung verbunden ist. In
der in Fig. 3 gezeigten Anordnung ist das freie Ende der Leitung 31 durch eine oder
mehrere Schrauben 32 mit einem Glied eines T-Stückes 33 verbunden, welches den gleichen
Durchmesser wie der Leiter 12 aufweist. Der Leiter ist geteilt und Steckverbindungen
von verringertem Durchmesser an den Enden der einander gegenüberliegenden und miteinander
fluchtenden Glieder des T-Stückes werden in den einander benachbarten Enden der
beiden Teile des Leiters aufgenommen, in welcher sie durch eingelassene Schrauben
34 befestigt werden. Die Oberfläche des in den Leiter eingeschalteten T-Stückes
weist also den gleichen Durchmesser wie der Leiter selbst auf, und die Bürste 19
kann ohne weiteres über das T-Stück hinweggleiten.
-
Um den Anschluß einer Leitung an den Innenleiter in der Mitte seiner
Längserstreckung zu ermöglichen, muß eine Öffnung in dem Außenleiter 10 vorgesehen
sein, die in einer Ausführungsform in Fig. 4 dargestellt ist. Der Außenleiter ist
geteilt, und die einander benachbarten Enden der beiden Teile, die voneinander entfernt
sind, werden durch teilzylindrische Brückenstücke 35, 36 miteinander verbunden,
zwischen welchen ein sich in Längsrichtung erstrekkender Schlitz vorgesehen ist,
durch den die Leitung 31 durchtritt. Die Brückenstücke haben den gleichen Radius
wie der Leiter 10; und ihre äußeren Enden weisen einen so verringerten Durchmesser
auf, daß die Enden des Leiters derart aufgeschoben werden können, daß die äußeren
Oberbächen der Brückenstücke auf beiden Seiten des Schlitzes 11 in gleicher Höhe
mit den äußeren Oberflächen des Leiters liegen, um einen ununterbrochenen Weg für
die Bürsten 22 zu bilden. Die Brückenstücke sind mit dem Leiter durch eingelassene
Schrauben 38 verbunden.
-
Die Leitung 31 kann durch eine rohrförmige Schutzhülle 39 geschützt
sein, die auch eine Strom-Rückleitung bilden und mit dem Außenleiter 10 oder
mit
einem oder beiden Brückenstücken 35, 36 verbunden sein. kann.
-
Die Leiter-Anordnung ist außerordentlich kräftig und muß nur in weiten
Abständen abgestützt sein. Gewöhnlich wird der Innenleiter der stromführende Hochspannungsleiter
sein, und da dieser wirksam durch den Außenleiter geschützt wird, der die geerdete
Rückleitung bildet, ist die Gefahr von Unfällen auf ein Minimum verringert.
-
Bei Anwendung hoher Stromdichte kann Kühlwasser oder eine andere Kühlflüssigkeit
durch den rohrförmigen Innenleiter 12 umlaufen, um einen übermäßigen Temperaturanstieg
dieses Leiters zu verhindern, der eine geringere Stromführungskapazität als der
Außenleiter hat.
-
Wenn der Verschleiß der Oberfläche des Innenleiters 12 an der Stelle,
wo sie mit der Bürste 19 in Berührung kommt, zu stark wird, so können die Schrauben
17 entfernt und der Leiter etwas gedreht werden, so daß ein neuer Oberflächenteil
mit der Bürste in Berührung kommt, worauf die Schrauben 17 in neuen Löchern befestigt
werden.