DE1590659A1 - Schweisskabel und Kabelendverschluss hierfuer - Google Patents

Description

William A₀ Toto, Cleveland 22,Ohio/USA Schweißkabel und Kabelendverschluß hierfür

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schweißkabel und einen Kabelendverschluß hierfür, insbesondere auf einen Kabelendverschluß mit Vielfachleiter abwechselnder Polarität, der dank einer neuen Ausbildung der Kabelenden eine größere Lebensdauer besitzt, durch welche die Ermüdungserscheinungen der feinen Drähte herabgesetzt werden. Diese Ermüdungserscheinungen, die durch den sogenannten "Kick" und das Verwinden der Drähte auftreten, werden gemäß der Erfindung gemindert, die auch erheblich die Abführung der im Inneren des Kabels entstehenden Wärme erleichtert.

Der Kabelendverschluß gemäß der Erfindung soll besonders in Verbindung mit dem sogenannten "kicklosen" Kabel verwendet werden, das in den US- Patenten 2 320 470 und 2 308 673 beschrieben ist.

Gemäß der Erfindung werden für ein Kabel der beschriebenen Art, das wassergekühlt sein soll, innere und äußere Tragflächen vorgesehen, die zusammenwirkend als Gleitflächen für die Kabelstränge auf Seiten des zum Schweißgerät

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führenden Kabele dienen. Diese Flächen erlauben eine freie Bewegung der Kabelstränge und verhindern das Verschleißen der feinen Drähte, während gleichzeitig die Kabeletränge in ausreichendem Abstande voneinander gehalten werden, so daß der Fluß des Kühlwassers auch dann aufrechterhalten wird, wenn das Kabel auf Seiten dee Schweißgerätes abgekniokt wird· Ein spiralig ausgebildetes geschmiedetes Leiterstück ist für die Verbindung der Kabelstränge der einen Polarität mit dem fc Schweißgerät vorgesehen. Die Gestaltung des Leiterstückes ähnelt der Spirale der Kabelstränge und ist in angepaßter und überlappender Verbindung mit einem Leiterstück für die andere Polarität, das eine Öffnung zum Durchfluß des Kühlwassers enthält·

An jedem Ende besteht das Kabel aus zwei Leitern, die um ein perforiertes und federndes Bohr gewunden sind, das ein zusammendruckbares hohles Element, wie z.B. eine Schraubenfeder, enthält. Das eine Ende dieses Elementes hat ein spiralförmig . ausgebildetes halbstarres Abstandsstück, das etwa 15- 20 cm vor dem Endverschluß auf Seiten des Transfprmators angeordnet ist und bewirkt, daß die Kühlflüssigkeit unmittelbar in dieses G-ebiet fließen kann·, so daß dort eine Kühltasche zwischen dem Abstandsstück und dem Ende des Leiterstückes entsteht. Diese Anordnung gewährleistet, daß die Kühlflüssigkeit immer für die Kabelstränge an der heißesten Stelle des Kabels verfügbar ist_β Die Kühlflüssigkeit wird über die äußeren Kabelatränge

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mit Hilfe einer äußeren oder größeren Leiterflache verteilt, die mit einer vielfach gefalteten Oberfläche versehen ist, die ihrerseits mit zwei spiralförmigen Dürohflußkanälen in Verbindung steht.

Gemäß der Erfindung ist ferner eine Anordnung der Kabelstränge vorgesehen, insbesondere für den negativen Kabelstrang, um den Verschleiß an bevorzugten Stellen herabzusetzen. Es ist ein Kabelstrang aus 14 Bündeln fein aufgeteilter Drähte vorgesehen,

das aus einem Kern von 4 Bündeln besteht, die kreisförmig von ^ 10 Bündeln umgeben sind. Die Verdrillungsrichtung eines Bündels ist jeweils entgegengesetzt zu dem benachbarten Bündel in der äußeren und in der inneren Kerngruppe. Jedes Bündel in der Kerngruppe hat außerdem einen exzentrischen Querschnitt, um bestimmte Punkte mit physikalischem Kontakt zu den Bündeln der äußeren Gruppe zu erzielen. Die aus der äußeren Gruppe und der Kerngruppe resultierende Spirale ist dieselbe und hat dieselbe Sichtung, nämlich die Richtung der Spirale des geformten negativen Leiterstückeβ. Auf diese Weise wird der durch die induzierten magnetischen Felder verursachte Ver- " schleiß in jedem Kabelstrang herabgesetzt. Auch durch die Art des physikalischen Kontaktes zwischen den Bündeln tritt eine Herabsetzung des Verschleißes ein.

Zur Erläuterung des Standes der Technik soll auf den Inhalt des amerikanischen Patentes 3 127 467 näher eingegangen werden.

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Das "kicklose" Kabel, das in dieser Patentschrift beschrieben wird, hat eine Anordnung mit abwechselnder Polarität, bei der aus Drahtbündeln bestehende Leiter abwechselnd und in Abstand auf einem Kreis um eine,Längsachse angeordnet^ und spiralig um einen Kern gewunden sind und bei der innere und äußere nicht, leitende Schichten vorgesehen sind, welche die Leitungen entgegengesetzter Polarität voneinander trennen sollen. Ferner sollen beide Leitungen mit einem biegsamen Schlauch umhüllt sein, duroh den das Kühlwasser geleitet werden kann.

Wohl die wichtigste Überlegung bei der Herstellung eines wirtschaftlich nutzbaren Kabels ist das Problem, wie die Wärme abgeleitet werden kann, die duroh den Widerstand des Kabels erzeugt wird. Bs gilt die grundsätzliche Gleichung

W = I²RD,
worin

W die Wärme in Watt,

I den Strom inAmp^re,

R den gesamten Widerstand und

D die Zeit bzw«, das Arbeitsspiel duty cycle) bedeutet.

Diese Gleichung zeigt eindringlich, welch große Mengen von Wärme im Inneren des Kabels entstehen und durch die Kühlflüssigkeit weggetragen werden müssen, um die höohste Wirtschaftlichkeit des MOM- Kabels zu erhalten und eine vorzeitige Zerstörung des Kabels zu verhindern.

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ρ Es soll hier festgehalten werden, daß der I - Faktor im

Q Q

allgemeinen zwischen 10 -4x 10 liegt und daß der Widerstandswert R etwa mit 3,5$ auf je 5°0 Temperaturerhöhung des Kupfers anwächst. Diese Zunahme des Kupferwiderstandes erschwert naturgemäß das Problem der schon duroh die Frequenz äusserst stark entstehenden Wärmeerzeugung.

Diese Problem wird dadurch noch komplizierter, daß die ^edienungsperspn des Schweißgerätes oft ernsthaft das Kabel umbiegt und verwindet, um zum Beispiel die notwendigen Schweiß- % maßnahmen an einer sich vorbeibewegenden Karosserie eines Kraftwagens auszufahren. Diese Knickungen beschränken den Fluß des Kühlwassers und haben hoch erhitzte Punkte innerhalb des Kabels zur Folge. Ein abwechselnd gewundenes "kickloses" Kabel ist durch einen dünnen Gummischlauch in zwei konzentrische Stranggruppen aufgeteilt. Der Schlauch dient ale isolierende Trennschicht für die beiden Kabelleiter. Bs ist eine unerwünschte Eigenschaft dieseB Kabels, daß es eine Ungleichheit des Flusses besitzt, wenn man den Fluß innerhalb der Trennschicht mit dem außerhalb dieser Schicht vergleicht. Die Leiter innerhalb der isolierenden Trennschicht erhalten meistens weniger als die Hälfte dea Fluesee. Diese Ungleichheit hai ihre Ursache in der Verdrehunge- und Verdichtung©- bewegung der Spirale auf die Kabelanordnung. Die innere Leitergruppe ist gezwungen, dsn feste» Kern zu halten«, Dem entsprechend wird die isolierende Trennschicht dicht um die

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innere Leitergruppe gewunden, was dazu führt, daß der innere oder positive Fluß gedrosselt, während der äußere oder negative Fluß erhöht wird· Wenn das Kabel in axialer Richtung dem Leitungsdruck unterworfen wird, so wird sich die äußere Kabelumhüllung ausdehnen und damit weiter den negativen Fluß um die äußere Leitergruppe öffnen, wodurch eine noch größere Ungleichheit des Flusses entsteht.

Dieser Zustand ebenso wie die schon erwähnten Vorgänge * "führen zu hoch erhitzten Punkten innerhalb des Kabels entlang der inneren G-ruppe der Kabelstränge. Dies kann zur Zerstörung der isolierenden trennschicht und zu Kurzschlüssen führen, so daß das Kabel schnell zerstört wird.

^s wird nuumehr klar, daß die hauptsächlichen für Kabelmäntel in zweierlei Hichtung zu suchen sinds l#Der Isolator wird beschädigt oder verbrennt durch hoch erhitzte Punkte, die 15-2Oom vor dem -^ndverschluß auf Seiten des Transformatorendee dee Kabele liegen;

2.Die feinen Drähte im Abstand von 15-20om vor dem •^dversohluß auf Seiten des Schweißgerätes werden durch meohanisohe Einwirkungen gebrochen«

Schadstellen in der isolierenden Trennschicht kommen im allgemeinen vor, wenn die Oberflächentempefcmtur der Litsedrähte HO⁰C während de« fortlaufenden Betriebe» übersteigt. Die isolierende Trennschicht, die in der Regel aus Buna-N-

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Verbindungen hergestellt ist, wird bei dieser Temperatur schnell zerstört und blätterte auseinander, Die Reste können als Niederschlag auf dem Weg des Kühlstromes des Kabels und seiner EndverSchlüsse gefunden werden; sie behindern zusätzlich den Kühlfluß und beschleunigen damit weitere Kabelschäden. Der Kabelbereioh etwa 15- 20om vor den Anschlüssen zum Transformator wird sehr stark duroh die hohen Temperaturen des Kühlmittelstromes in Anspruch genommen, weil in diesem Punkt ein Gleichgewicht zwisohen der Wärme ^ entsteht, die in die Transformatoranschlüsse wandert, und dem höchsten Punkt des Temperaturgradienten längs des Kabele. Gerade an diesem Punkt treten viele Kabelschäden ein, weil die erzeugte Wärme unzureichend abgeführt wird, was auf die angesammelte Wärme in dem Kühlmittelstrom zu dem Zeitpunkt zurückzuführen ist, wo dieser, von dem Ende des S_chweißgerätes kommend, diesen kritischen Bereich erreicht.

Das andere ebenso ernste Problem, das Schäden verursacht, entsteht durch das Breohen der Drähte in dem Bereich f

15-20 om vor dem Kabelanschluß zum Schweißgerät hin. Es wurde darüber schon in dem US-Patent 3 127 4-67 des Anmelders geschrie ben« Diese Art von Schäden werden durch die mechanischen Biegebeanspruchungen verursacht, die in den Drähten des Kabels auftreten, wenn dieses durch die Bedienungsperson umgebogen odex- geknickt wird. Wenn das Kabel scharf geknickt wird, so sind die drei inneren Kabelstränge nicht in der Lage, sich selbst- in eine ausgleichende Lage zu ordnen, da hohe

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Reibungskrgfte dies verhindern. Die folge davon ist, daß der Wasserfluß in diesem Bereich eingeschränkt wird, was den Bruch der feinen Drähte wiederum beschleunigt.

Gegenstand der Erfindung ist es, ein Wärmeableitungssystem hohen Wirkungsgrades unmittelbar in der Nähe der Endverschlüase der sechs Kabelstränge eines Schweißkabels zu schaffen, insbesondere in dem Bereich des Kabelanschlusses nach der Transformatorseite hin.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, innere und äußere Tragflächen für jeden der sechs Kabelstränge in dem Bereich vor den Anschlüssen zum Schweißgerät hin zu schaffen, um den Bruch der Drähte an dieser Stelle zu vermeiden, wenn das Kabel scharf geknickt wird.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, ein Anschlußstück für die inneren und äußeren Leitungen so zu gestalten, daß diese sich frei zueinander ordnen können, wenn daei Kabel stark gekrümmt wird.

Weitere Gegenstände der Erfindung werden ersichtlich, wenn

Beschreibung und Zeichnung zum Verständnis der Erfindung herangezogen werden.

In der Zeichnung bedeuten:

Pig.l iat eine schaubildliche Darstellung des biegsamen flüssigkeitsgekühlten Kabels gemäß der Erfindung,

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,2 jAff eine längengetreue Teildarstellung einer bevorzugten Ausftihrungsform des biegsamen Kabels, bei dem der positive Leiter von dem EndVerschluß gelöst dargestellt ist,
.3 V^ eine Teilansioht der Darstellung nach Figo2 im

wesentlichen längs der Linie 3-3, Fig.4 jpii ein Schnitt im wesentlichen längs der Linie 4-4

der
Fig.5 j#t ein Schnitt im wesentlichen längs der Linie 5-5 der

.M.g.2,
lig,6,7 und 8 sind Querschnitte der Kabelanordnung nach der

Erfindung, jeweils entlang den Linien 6-6, 7-7 und 8-8 der Hg·3.

In den !Figuren 1,2 und 3 ist das biegsame wassergekühlte

chweißkabel gemäß der Erfindung mit der Kennziffer 10 bezeichnet. Das Kabel 10 erstreckt sich vom Transformator T bis zum Schweißgerät W. Das Kabel 10 ist mit dem Transformator und dem Schweißgerät durch zwei Endversohlüsae verbunden, die jeweils aus Leiterstücken 11 und 12 bestehen, von denen das eine positiv und das andere negativ ist· Beide Leiterstücke sind durch einen Leiterblook lla , aber voneinander isoliert getrennt. Bolzen 13.die durch eine Bohrung in dem Endverschluß 14 und in der Isolierschicht 15 hindurchgehen, sichern den Leiterstüoken die Verbindung mit den Endverschlüsse.n· Die Leiterstüoke 11 und 12 sind zweckmäßig aus einem biegsamen Bündel von Kupferstreifen hergestellt

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-10-
und stellen identische halbzylindrisohe Teile dar, die im allgemeinen aus einem runden Kupferstal) hergestellt

ofcr
werden, -4&e- in zwei halbzylindrische Längen aersägt wird.

Die Form der Leiterstücke 11 und 12 kann den jeweiligen Anforderungen angepaßt werden. Ein verhältnismäßig dünnes flaches isolierendes Stück 16 isoliert den leitenden Block lla vom Leiterstück 12 entlang seinen Berührungsflächen. Mit Schraubgewinde versehene Bohrungen 18, die in dem negativen Leitungsblock lla enthalten sind, werden zum Anbringen der Leiterstücke 11 an den Bndverschluß benötigt. Öffnungen 19 und 20 für die Kühlflüssigkeit, die in dem Block lla eines jeden Endveraohlusses angebraoht sind, besitzen Schraubgewinde, um Zuführungäschläuche für die Kühlflüssigkeit an-Bohließen zu können. Die Kühlflüssigkeit wird auf der Seite des Schweißgerätes eingeführt, die in der Regel der niedrigste Funkt des Kabels ist, so daß sie aufwärts durch das Kabel fließen und aus der Öffnung 20 an oberen Sndversohluß wieder austreten kann, der mit dem Transformatorkopf verbunden ist. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt.

er

Das rückwärtige Ende jedes Leitoxgcstückes 11 und 12 ist radial hintersohnitten, um in axialer Richtung vorspringende, doppelt abgeflachte Lappen 21 und 22 zu schaffen, die mit dem Material der Leiterstüoka baueinheitlich sind. Jeder Lappen ist so auegebildet, daß er eine Kabelklemme aufnehmen kann

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und mit dieser in engem Kontakt eine stgrke Verbindung darstellt, deren äußere Fläche 23 im allgemeinen konisch ist, um gut in den Innenraum der Kabelumhüllung 5 hineinzupassen. Die negative Kabelklemme 26 und die positive Kabelklemme 24 sind mit den Lappen 21 bzw. 22 durch Bolzen 25 aus niohtrostendem Stahl verbunden. Die neohanische Verbindung kann dadurch verstärkt werden, daß die sich berührenden und eng aneinanderliegenden Oberflächen mit Silberlot verbunden werden.

Wie aus den Pig. 2,3 und 7 am besten hervorgeht, werden die inneren Seiten der Leiterstücke 11 und 12 in axialer Richtung mit Rillen oder Kanälen 27 versehen. Die isolierende Schicht 16 ist in diesem Bereich durchlöchert, um mit der Kanalöffnung übereinzustimmen. Auf diese Weise soll die Kühlflüssigkeit leichter durch den Kanal geleitet werden. Der Kanal wird damit zum allgemeinen Verteilungspunkt für die Aufteilung der Kühlflüssigkeit in den positiven und den negativen Durohflußzweig. Öffnungen 19 und 20 für die Kühlflüssigkeit, wie sie in jedem negativen Leiterblock 11 vorgesehen sind, befinden sich auch in jedem positiven Leiterstück 12, was jedoch nicht dargestellt ist.

Wenn der Endverschluß (vgl.Pig.7) zusammengesetzt wird, so werden die inneren gegenüberliegenden flächen 28 der Lappen 21 vind 22 in Abstand voneinander angeordnet, so daß sie einen Zwischenraum 29 bilden, der zur Bemessung und Steuerung des

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negativen, d.h. des äußeren Flusses zu der negativen Gruppe von drei Kabelsträngen dient. Der Fluß zu dem negativen oder äußeren Leiter kann geregelt werden, indem man die Seiten der Lappen 21 und 22 verjüngt und gleichzeitig den Längsquerschnitt des trennenden laolätorstreifens 16 im Punkte ändert. Man kann also durch Abschwächen der Verjüngung und Erhöhung der Länge eine Herabsetzung des negativen oder äußeren Flusses zu dem negativen Leiter. Auf diese Weise ist es möglich, den negativen und positiven Fluß zu bemessen und aneinander anzugleichem«

Wie aus Figo2 hervorgeht, ist die positive Kabelklemme 24 von dem positiven Lappen 21 getrennt dargestellt. Zwei Bolzen 25 gehen durch die glatten Bohrungen 31 des Leiterstückes hindurch und sind mit den Lappen verschraubt. Auf diese Weise werden die Konstruktionseinzelheiten jedes Leiterstückes besser ersichtlich. In ähnlicher Weise kann die negative Kabelklemme 26 von dem negativen Lappen 22 getrennt werden. Dies geschieht durch Lösen der Schraubbolzen 25· Die negative Kabelklemme 26 hält wie eine Leitungseinheit zusammen. Die EndverBchlußstüeke jeder Gruppe von 3 negativen Kabelsträngen 32 gleicher Polarität ist in eine vorgeformte Metallhülse 33 eingesetzt und dort mit Hilfe einer schweren Presse, die einen vorwärtsgehenden Stempel beeitzt, zusammengedrückt, um ein kompliziert geformtes Ansohlußstück zu erzeugen. Die Leiterklemme 26 bringt die Enden der drei Eabelatränge aus ihrer äußeren Mantellage in

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eine gemeinsame Lage von halbkreisförmigen Querschnitt. Die Klemmen, die hier beschrieben werden, sind in der Länge zweimal so groß wie diejenigen die in der amerikanischen Patentschrift 3 127 467 dargestellt sind. Sie enthalten zwei spiralförmig gewundene Hohlkehlen auf der äusseren Fläche und sind mit der Kennziffer 33a versehen. Die Hohlkehlen 33a wirken als Flußkanäle, um die Kühlflüssigkeit, die durch die regelnde Öffnung 29 der Lappen hindurchtritt und anschließend um die mehrfach gefaltete Nut 34 herumfließt, weiterzuführen, die ihrerseits die beiden spiralig gewundenen Nuten 33 versorgt. Die Kühlflüssigkeit kann nun gleichmäßig verteilt entlang den drei äußeren negativen Kabelsträngen fließen, um in ausreichender Weise die dort erzeugte Wärme fortzutragen. Der Winkel der Spirale der Kabelklemme ist ungefähr 30°. Die Kabel haben auf diese Weise denselben Sptralwinkel in der Kabelklemme wie 3ie ihn über die ganze Länge des Kabels besitzen.

Bine neue Anordnung der Leiter nach der Erfindung besteht darin, daß 4 Kernbündel von 10 anderen Bündeln auf der Peripherie umgeben sind, um einen stabilen Aufbau zu erzeugen, in dem elliptisch geformte Bündel als Trägerkern für die äußeren Bündel dienen. Die elliptische Kernanordnung, die nur ο Kreuzungspunkte erzeugt, 1st neu auf dem Gebiet der ^

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Im Gegensatz zu 35 Verschleißpunkten des konzentrischen (7x9)-Kabels wird durch die Anordnung von 14 Bündeln gemäß der Erfindung (e«« grätenartig) der Bruch von Drähten herabgesetzt, indem größere seitliche Kontaktbereiche erzeugt werden als in dem bekannten Kabel mit 35 Kreuzungspunkten. Weil der Kontaktbereich größer ist, werden die auszuhaltenden Drucke kleiner·

Durch ausgedehnte Versuche, die später beschrieben werden, ^ ist bestätigt worden, daß es außerordentlich wichtig für die Lebensdauer eines Kabels ist, besonders in dem Bereich kurz vor dem Endverschluß, daß der Winkel, mit dem die Kabelstränge in die Kabelklemme einlaufen, derselbe ist wie der Winkel der Spirale der Kabelstränge selbst. Alle bisher auf dem Markt befindlichen sogenannten "Kickless"-Kabel sorgen nicht dafür, die Kabelstränge mit den Endverachlüsaen in der Weise zu verbinden, daß der Winkel der Spirale beim Eintritt in den Endverschluß aufrechterhalten wird. Wenn dies aber nicht getan wird, so können ernsthafte Biegespannungen auftreten, weil die Kabel scharf umgebogen werden, wenn sie in die Endverschlüsse eintreten.

Nach dar vorliegenden Erfindung bewirkt die Form der Kabelklemme an der Stelle der vielfach gefalteten Nut einen allmählichen Übergang aua dem Spiralwinkel zu einem Winkel» der parallel zu der längsachae des Kabels ist. Da dieser Übergang in einem formhaltenden Teil des Kabels

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vor sich geht, werden keine Biegespannungen auf die Kabelstränge übertragen.

Gemäß der Erfindung ist ferner die öffnung zu der Kabelklemme mit einem verjüngten und nach außen sich erweiternden Teil 35 versehen, um dem Kabel weitere Freiheit in der Bewegung zu geben, wenn das Kabel umgebogen wird.

Wie schon in der Einleitung ausgeführt wurde, haben Kabelleitungen, die auf selten des Schweißgerätes mit dem Endverschluß verbunden sind, eine besondere Neigung, unmittelbar M im Bereich der Verbindungsstelle zu brechen. Dieser Schaden beruht auf Grund langer Meßreihen auf der Tatsache, daß das Kabel gerade in diesem Bereich wiederholten harten Biegungen unterworfen wird, weil das Kabel durch die Bedienungsperson des Schweißgerätes scharf umgebogen wird. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird nach der Erfindung einfH5om starker Nylonschlauch 36 über beide Leiter des Kabels gesogen j er erstreckt sich über eine Länge, die 4e-mindestens 1 1/2 so groß ist wie der Durchiaeeser des Kabels. Dieser Schlauch erfüllt einen doppelten Zweck: "

Erstens bietet er eine bessere Fläche für die äußeren drei Kabelstränge, die auf ihm gleiten können. Der Reibungskoeffizient von Nylon ist beträchtlich niedriger als der von Gummi.

Zweitens ist der Nylonschlauch gerade so fest, daß die Krümmung des Kabele abgeschwächt wird, wenn er geknickt wird«

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Die äußeren Kabelstränge sind deshalb nicht so hohen örtlichen Biegespannungen unterworfen.

Der Nylonschlauch dient auch als Abdeckung für die spiralig angebrachten Rillen oder Kanäle 33 der negativen Kabelklemme_o Dadurch wird verhindert-, daß der Gummi schlauch in die Rillen eindringt und es entstehen auf diese Weise Kanäle, durch die Kühlflüssigkeit in den negativen Zweig fließen kann.

Die Fig.2 zeigt eine Teilansicht in das Innere des Kabels, nachdem die äußere Hülle 5 entfernt und die positive Kabelklemme 24 von der Rückseite des positiven Leiterstückes des Endversohlusses entfernt ist. Eine innere elastische Schicht 37 (vgl.Pig.8) dient als Isolator und umschließt einen Satz der positiven Kabelstränge 38, die über einen zentralen Kern gewunden sind.Die negativen Kabelstränge sind spiralförmig gewunden und in abwechselnder Lage mit den positiven Kabelsträngen. Beide Gruppen sind voneinander durch die Schicht 37 isoliert. Die Schicht 37 ist vom Kabel abgenommen und in Pig.2 in einer Lage dargestellt, welche die Eingliederung -dee- spiralförmig gewundenen Formträgers 39 aus Nylon und die Kernanordnung erkennen läßt, die aus einer lose gewundenen Messingfeder 40 besteht, die in ein perforiertes und federndes Rohr 41 eingesetzt ist. Der innere Nylonträger hat eine zentrale Bohrung und ist ungefähr 1,87 om lang und besitzt 6 Arme 0,94cm lang und ist 0,63cm vom Ende des Nylonsohlauches 36 entfernt angeordnet.

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Der Formkörper 39 hat innere spiralförmige Auskehlungen 42 und ist ao ausgebildet, daß er die drei positiven Kabelstränge handlich umfaßt. Er wird mit den positiven Ilabeisträngen durch die Feder 40 in Berührung gehalten, die durch eine zentrale Bohrung hindurchgeht. Der Formkörper wird durch das perforierte, federnde Rohr 41 daran gehindert, sich in der Länge des Kabels zu verschieben und er kann sich auch nicht zum positiven Reiterstück hin bewegen, weil die Kabelstränge 38 in enge Berührung zueinander gebracht sind, da sie in die Kabelklemme 24 einlaufen. Es ist jetzt einleuchtend, daß die negative oder äussere Gruppe von drei Kabelsträngen auf der inneren Oberfläche des Nylonschlauches 36 gleitet, wenn das Kabel unmittelbar vor dem Kabelendverschluß umgebogen wird; gleichzeitig wird die innere oder positive Gruppe von drei Kabelsträngen 38 entlang den Hohlkehlen 42 gleiten. Die kombinierte Wirkung des Nylonschlauehes 3g und des ITylonformträgers 39 gewährleisten ein sicheres Tragen und Bewegen eines jeden der sechs Kabelstränge· Durch die gleitende Bewegung wird eine Konzentration von Biegespannungen überwunden, da die Kabelstränge sich gegeneinander bewegen und sich auch gegeneinander wieder ausgleichen können, und zwar während der ganzen Hin- und Herbewegung des Kabels·

Die unmittelbar vor dem Formträger 39 befindlichen Teile dee positiven Leiters sind besonders hohen Temperaturen ausgesetzt, die durch die starken Ströme verursacht werden·

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Gemäß der Erfindung wird eine wirksame Kühlung dadurch erreicht, daß Kühlflüssigkeit zu diesem Teil des gebündelten Leiters in großer Menge gelangt. Dies ist besonders dann der $all, wenn das Kabel gebogen wird. Aus Fig.3 ist ersichtlich, daß in der Nachbarschaft der lose gewundenen Feder 40 und des Formkörpers 39 ein Raum entsteht, die als Vorratstasche für die freifließende Kühlflüssigkeit dient, so daß diese unmittelbar den größeren Teil der Kabelstränge in diesem Bereich umspült· Dadurch wird eine ideale Wirbelströmung erzielt, durch die eine gute Wärmeabfuhr gewährleistet ist·

Sie lose gewundene Feder ist in eine die Strömung bemessende öffnung eingeführt, die sich axial in der Kabelklemme 24 befindet. Diese öffnung 43 soll innen gerillt sein, nachdem die Klemme fertiggestellt ist. Der Durchmesser der öffnung kann derart gewählt werden, daß die Verteilung des

tromes
Kühlwassers ausgeglichen ist. *

Die feder 40 führt durch den internen Formkörper 39 hindurch und wirkt dort als Kern, der durch ein perforiertes federndes Rohr umgeben ist, dessen innerer Durchmesser 35 % größer ist als der äußere Durchmesser der Feder. Das andere Ende des Kabels, d.h. das Ende nach den Transformator hin, ist identisoh mit dem in Fig.3 dargestellten ausgebildet, mit der Ausnahme, daß die Öffnungen im Endverschluß Austrittsöffnungen und keine Eintrittsöffnungen sind·

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Eine weitere Herabsetzung cIbs Kabelverschleißes wird durch die Gruppierung der Kabelstränge erzielt, wie sie in den Fig.4,5 und 6 dargestellt ist. Wie aus Fig.4 ersichtlich ist, besteht jeder Kabeletrang aus 14 Bündeln, von denen IO in einer äußeren oder peripheren Gruppe 51 angeordnet sind. Diese Gruppe enthält die Bündel 51a- 513. Die innere oder Kerngruppe desselben Kabelstranges ist mit 53 bezeichnet und besteht aus vier Bündel 53a- 53d. Die Verdrillung jedes einzelnen Bündels ist durch einen Pfeil gekennzeichnet. Wie ersichtlich,ist die Richtung, in die ein jedes Bündel der äußeren Gruppe 51 verdrillt ist, entgegengesetzt der Richtung des benachbarten Bündels j so ist z.B. das Bündel 51a entgegengesetzt zu den Bündeln 51b und 51j.

Die Bündel 53a bis 53^der Kerngruppe 53 sind in derselben Weise wie die äußere Gruppe jeweils entgegengesetzt verdrillt. Außerdem sind die Bündel der Kerngruppe 53 elliptisch im Querschnitt gestaltet, so daß für induzierte magnetische leider nur 6 Punkte 55 bestehen. Dadurch wird der V_erschieiß erheblich herabgesetzt.

Die Wirkung des perforierten, federnden Kernes in dem Kabel gemäß der Erfindung entspricht etwa der, die in dem TJS-Patent 3 143 593 gegeben ist. Nach dem Inhalt dieses Patentes wirkt das "kicking" oder Pulsieren der Leiter wie ein Pressen und Ablösen von dem lose eingepaßten elastischen Rohr, was eine seitliche Bewegung der Kühlflüssigkeit aus dem

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zentralen Kern in eine Wirbelströmung zur Folge hat. Die richtigen Abmessungen für jede Öffnung des negativen und positiven Zweiges sind dann vorhanden, wenn das gewünschte Gleichgewicht erreicht ist.Zweckmäßig sollen 55$ des Gesamtflusses über den Kühlweg' des positiven Leiters und 45$ über den Kühlweg des negativen Leiters fließen. Da der Schlauoh 5 altert, wird er sieh ausdehnen, was zur folge hat, daß das Gleichgewicht etwa bei 5O$/5O$ liegt.

Das Kabel, das gemäß der Erfindung beschrieben ist, wurde eingehend mit den Typen verglichen, die in den US-Patenten 2 504 777, 2 691 691 (Kabel A) und 2 702 311 (Kabel B) beschrieben sind. Die Ergebnisse wurden zusammengestellt und sind aus folgender Tabelle ersichtlich:

Elektrische Perioden Mechanische Perioden

3.280.000 982.000

2.900.000 870.000

2.260.000 680.000

3.35O.OOO ' 1005.000

12.500.200 3750.000

O₂ 10.500.000 315B.OOO

Die Gegenüberstellung zeigt eindeutig, daß das Kabel nach der vorliegenden Erfindung (Kabel C) eine dreimal so lange Lebensdauer besitzt wie jedes der anderen Kabel, die zur Zeit auf dem Markt und als Kabel A und B gekennzeichnet sind.

Kabeltype	L	1
A	Γ	2
A	1
B	2
1

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Es soll besonders bemerkt werden, daß die Kabel C-, und O₂ nooh immer in Ordnung waren, als die !Pestversuche abgeschlossen wurden. Auf Grund der Prüfung hat sich ergeben, daß die lebensdauer des Kabels nach der Erfindung schätzungsweise 15 000 000 elektrische Perioden übersteht. Die Testversuche wurden in der Weise ausgeführt, daß praktisch die gleichen Bedingungen herrschten, wie sie im Betrieb vorhanden sind. Dies wurde durch eine Spezialmaschine erreicht, mit der die vielen mechanischen Bewegungen nachgeahmt werden können, die durch die Bedienungsperson eines Schweißgerätes gemacht werden, die ein tragbares Schweißgerät besitzt, um Autokarosserien am laufenden Band zu schweißen. Die elektrischen Testversuche wurden durchgeführt, während gleichzeitig das Kabel mechanischen Biegebewegungen unterworfen wurde» Es wurde 200 χ pro Minute eine konstante Belastung von 18 000 Amp. aufrechterhalten, die aus vier Sohweißperioden (weld cycles) oder 22,2 Arbeitsspielen (duty cycle) besteht. Eine ausreichende Wasserdruckdifferenz wurde zu Beginn der Testversuohe gewählt, um einen Kühlstrom von 2/GPM zu erhalten; anschließend wurde ein Kühlstrom dieser Größe aufrechterhalten. Die Temperatur des Kühlstromes am Eingang wurde auf 75° gehalten| ansohliessend konnte sich die Leitfähigkeit und der Kühlstrom in Übereinstimmung mit dem weiteren Zustand des Kabels ändern, bis dieses völlig zerstört war.Obwohl das Kabel geipäß der Erfindung konstruktiv identisch auf Seiten des Sohweißgerätee und des Transformators isti^ so neigen dooh beide Enden zu

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verschiedenen Schäden, und in der Praxis gibt es kein System, mn die Benutzung des Kabels auf eine bestimmte Verbindung zum Transformator oder zum Schweißgerät ²^ beschränken. Ea muß für beide Enden austauschbar sein und muß auch duroh ungeübte Bedienungspersonen benutzt werden können,

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß der Nylonschlauch und das vielfaoh gefaltete leitungsstück auf Seiten des Schweißgerätes wichtiger sind als am Kabelende zum Transformator hin, um erstens den Verschleiß herabzusetzen und zweitens den Kühlfluß zu regeln. Trotzdem werden beide Kabelenden gemäß der Erfindung übereinstimmend ausgebildet.

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Claims (14)

Patentansprüche:

1. Kabel, insbesondere wassergekühltes Schweißkabel, bei dem die leiter verschiedener Polarität abwechselnd miteinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Kabelendverschlüssen besondere innere und äußere Iragflachen vorgesehen sind, die als Gleitflächen für die Kabelstränge bei eintretenden Biegungen dienen·

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leiter positiver und negativer Polarität um ein perforiertes, elastisches Rohr gewunden sind, das ein zusammendrückbares Element, wie z.B«, eine Spiralfeder, enthält.

3. Kabel nach Ansprach 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden, insbesondere auf Seiten des Bndverschlusses zum Transformator hin ein elastischer Formkörper vorgesehen ist, der derart ewisohen den Kabelsträngen angeordnet ist, daß eine Kühltasche zwischen diesem gleichzeitig als Abstandssirück wirkenden Formkörper und dem Ende des Leiterstückes des Kabelendverschlusses entsteht.

4· Kabel, insbesondere nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kabelstrang, insbesondere diejenigen des negativen Leiters, aus 14 Bündeln fein aufgeteilter Drähte bestehen, von denen 4 Bündel einen Kern bilden, während die anderen 10 Bündel kreisförmig um den Kern herum angeordnet sind.

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5. Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrillung eines Bündels ;jeweils entgegengesetzt zu dem Nachbarbündel in der äußeren und in der inneren Kerngruppe ist,

6. Kabel nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Bündel der Kerngruppe einen exzentrischen Querschnitt besitzt.

7. Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bündel der Kerngruppe einen elliptischen Querschnitt besitzen.

8« Kabel nach Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß

,enden
über beide Leiter ein kurzer isolierender, vorzugsweise aus Nylon-bestehender Schlauch gezogen ist.

9· Kabel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Nylonschlauch oberflächlich so ausgebildet ist, daß die Kabelstränge auf ihm gleiten können, während er gleichzeitig so fest ist, daß Biegungen durch ihn abgefangen werden.

10. Kabelendverschluß für das Kabel nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dieser aus zwei Kabelklemmen für die beiden Leiter besteht, die an doppelt abgeflachten und hinterschnittenen Lappen befestigbar sind, die mit den voneinander isolierten Leiterstücken für den elektrischen Anschluß aus einem Stück bestehen.

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11. Kabelendverschluß nadh Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren, einander gegenüberliegenden Flächen dei? Lappen im Abstand voneinander angeordnet sind und einen Zwischenraum bilden und die inneren Seiten der mit ihnen baueinheitlichen leiterstüoke Rillen oder Kanäle aufweisen, von denen aus die Kühlflüssigkeit in den positiven und negativen Kühlweg aufgeteilt wird.

12· Kabelklemme für den Endverschluß nach Anspruch 10 und 11, daduroh gekennzeichnet, daß diese innen so ausgebildet " ist, daß die Kabelstränge auf dem Weg in die Leiterklemme denselben Spiralwinkel einhalten wie längs der Kabelstränge selbst.

13· Kabelklemme nach Anspruch 12, daduroh gekennzeichnet, daß ihre Öffnung einen sich nach außen erweiternden Teil besitzt, um dem Kabel weitere Freiheit in der Bewegung zu geben, wenn das Kabel umgebogen wird.

14. Kabelklemme nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine vielfach gefaltete Oberfläche besitzt, so ( daß Hohlkehlen als Flußkanäle vorhanden sind, um die Kühlflüssigkeit, die aus Öffnungen des Endverschlusses austritt, über die äusseren Kabelstränge zu leiten.

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