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Stromerzeuger für Gleichstrom-Flammbogen-Schweißung. Die Erfindung
betrifft einen Stromerzeuger für Flanrmbogenschweißung, welcher sich dadurch kennzeichnet,
daß er die Spannung automatisch direkt proportional den Widerstandsänderungen im
Flammbogen reguliert, so daß im Flarnrnbogen ein im wesentlichen konstanter Strom
erhalten wird.
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Der Hauptzweck der Erfindung ist, vorstehend angegebenen Zweck auf
einfachste und billigste Weise praktisch durchzuführen, und zwar unter Anwendung
von Vorrichtungen, die während ihres Betriebes keinen wesentlichen Stromverlust
im Zusammenhang mit der Regulierung bedingen.
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Es hat sich ergeben, (laß ein elektrischer Stronrerzeuger mit einem
einfachen, den Strom an die Arbeitsstelle abgebenden Kornrnutator und mit unabhängigen
Zwillingsfeldern, die mit einem einfachen Anker zusammenarbeiten, wobei das eine
Feld so erregt wird, daß dadurch eine im wesentlichen konstante magnetische Dichte
erzielt wird, während (las andere Feld veränderlich entsprechend den Widerstandsänderungen
im-Flammbogen erregt wird, mit der Summe der magnetischen Einflüsse beider Felder
im Anker einen Strom erzeugen wird, der dem Flammbogen im -wesentlichen gleichbleibende
Eigenschaften gibt.
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Um einen Stromerzeuger niedriger Spannung verwenden zu können, können
die mit (lern Flammbogen in elektrischer Verbindung
stehenden Felder
mit einer Kompötindwicklung oder einer Differentialwicklung versehen sein.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung ist, den Stromerzeuger so zu gestalten,
daß er sich selbst zu erregen vermag, um so die Möglichkeit zu geben, ihn von irgendeiner
Kraftquelle antreiben zu lassen; zti diesem Zwecke ist der Stromerzeuger mit einem
Erregerkommutator und einer Erregerwicklung ausgerüstet.
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Ein weiterer aus der Erfindung sich ergebender Vorteil liegt darin,
daß zufolge des gleichzeitigen Einflusses der verschiedenen Magnetdichten jener
Zwillingsfelder auf eine gemeinsame Ankerw=icklung jedes Funken der Bürsten für
alle Veränderungen und plötzlich auftretenden Wechsel itii Flammbogen vermieden
wird. Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf beiliegende Zeichnung verwiesen.
Es ist schematisch ein sich selbsttätig regulierender Stromerzeuger in seiner einfachsten
Form der Erfindung gemäß dargestellt.
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Abb. i zeigt schematisch dargestellt einen Stromerzeuger mit zwei
unabhängigen parallelen Feldern.
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Abb.2 zeigt schematisch dargestellt den gleichen Typ eines Stromerzeugers
mit Kompound- oder Differentialwicklungen.
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Abb. 3 zeigt ähnlich der Darstellung in Abb.2 einen Stromerzeuger
mit Kompoundwicklungen, wobei zur Selbsterregung noch ein besonderer Erregungskommutator
und eine besondere Ankerwicklung hierfür vorgesehen ist.
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Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Abbildungen gleichwertige
Teile.
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Nach der in Abb. i dargestellten Ausführungsform wird die Welle i
von irgendeiner geeigneten Kraftquelle aus angetrieben. Auf der Welle i sitzt der
eigentliche Anker 2. Der Anker 2 ist von länglicher Gestalt, um mit den parallelen
Zwillingsfeldern 3 und ,I zusammenarbeiten zu können. Die Felder 3 und 4 sind voneinander
unabhängig und üben zu gleicher Zeit einen gemeinsamen Einfluß auf ein und dieselbe
Spule des Ankers aus. Die betreffende Spule ist schematisch angedeutet und trägt
das Bezugszeichen 5. Der Ankerkern besitzt zweckmäßig zwischen den beiden unabhängigen
Polsätzen einen Luftspalt 6. Jedoch ist dies nur eine konstruktive Maßnahme, die
ohne jede Bedeutung ist. Von irgendeiner Gleichstromquelle, welche einen Strom konstanter
Spannung liefert, wird Strom über eine Leitung 7 den Feldwicklungen 3, welche den
Pol 8 umgeben, zugeführt. Der Strom fließt über eine Leitung 9 durch einen Rheostat
1o wieder zurück. Der Stromerzeuger ist finit irgendeinen, gebräuchlichen Kommutator
i i ausgerüstet, der in der üblichen Weise mit den Ankerwicklungen in Verbindung
steht, wobei die Strombürsten 12 in Serie in den Flammbogenstromkreis eingeschaltet
sind. Im Stromkreis 13 liegen die Elektroden 14. und 15 und ebenso auch in Serie
eingeschaltet die den anderen Pol 16 umgebende Feldwicklung 4.. Die parallelen Zwillingsfelder
3 und d. werden so aufgewickelt, daß sie eine entgegengesetzte Polarität erzeugen,
wobei ihre Abmessungen derart zu treffen sind, claß sich fier den Flammbogenstromkreis
ein ganz bestimmter Stromfluß ergibt.
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Im Betrieb herrscht das Feld 3 bei geschlossenem Flammbogenstromkreis
vor Bildung des Flammbogens, wo sich die voneinander unabhängigen Felder nahezu
einander aufheben, vor und bedingt einen Stromfluß entsprechender Amperestärke bei
niedriger Spannung durch den Flammbogenstromkreis; der Stromfluß ist proportional
der Stärke, mit welcher das Feld 3 das Feld d. überwiegt. Nach Bildung des Flammbogens
vergrößert sich die Spannung mit der Länge desselben und mit der Zunahme des Widerstandes
im Arbeitsstromkreis; das Überwiegen der Spule 3 über Spule q. nimmt proportional
mit einer resultierenden proportionalen Spannungsvergrößerung des Stromes im Flammbogenstromkreis
zu, und zufolge dieser Verhältnisse wird der Stromerzeuger dann selbsttätig im Flammbogenstromkreis
eine variable Spannung erzeugen, welche den Strom am Flammbogen innerhalb der normalen
Grenzen im wesentlichen konstant erhält.
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Bei der in Abb. 2- dargestellten Ausführungsform eines Stromerzeugers
mit Kompoundwicklung sind die Teile sämtlich gleich den an Hand der Abb. i beschriebenen
mit ; Ausnahme dessen, daß der Rheostat io in eine "Zweigleitung des Leiters 7 eingeschaltet
ist und vom gleichen Leiter 7 eine Zweigleitung 17 abgenommen ist, wobei der Gleichstrom
mit stetig gleichbleibender Spannung, überwacht vom Rheostat 18, einer auf dem Pol
16 befindlichen Differentialwicklung i9 zugeführt wird und diese Wicklungen mit
der Rückleitung 9 in Verbindung gebracht sind. Dieser Stromerzeuger ist für niedrige
Spannung bestimmt; der Anker :2 ist für ungefähr 25 Volt gewickelt, wohingegen der
in Abb. i dargestellte Anker für ungefähr 5o Volt gewickelt ist. Wird eine solche
Maschine in Betrieb genommen und werden die Flammbogenelektroden kurzgeschlossen,
so herrscht die Serienwicklung d über die Differentialwicklung 19 vor, wobei in
Zwillingsfeldern eine entgegengesetzte Polarität erzeugt wird und zufolge ihrer
sich neutralisierenden Einflüsse im Flammbogenstromkreis ein Strom niedriger Spannung
erzeugt wird. Wird der
Flammbogen gebildet, so werden die Serienwicklungen
4 so weit abgeschwächt, bis -sie im wesentlichen durch die Wicklung i c ausgeglichen
sind, was während des Betriebes eintritt, sobald der Flainmbogen auf seine normale
Länge gebracht ist, worauf der Schweißstrom gänzlich durch die Magnetstärke der
Felder 3 erzeugt wird.
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Wird der Flammbogen bis auf maximale Größe ausgedehnt, herrschen die
Nebenschlußfelder i 9 vor und ändern die Polarität der Pole 16, worauf dann beide
Felder gemeinsam zur Vergrößerung der Spannung im Schweißstromkreis einwirken und
jene Vergrößerung selbsttätig direkt proportional dein Widerstand im Flammbögen
weiter aufrechterhalten wird.
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Abb. 3 stellt einen Stromerzeuger dar, welcher sich für jeden Antrieb
eignet, zu welchem Zwecke er so ausgebaut ist, daß er sich auch selbst zu erregen
vermag. Bei dieser Ausführungsform sind die Wicklungen der Zwillingsfelder gleich
jenen der in Abb. 2 beschriebenen; die Wicklungen können aber auch gleich den in
Abb. i dargestellten sein. Die Ankerwelle i trägt einen zusätzlichen KOmmutator
20, dessen Bürsten 21 in einen Stromkreis 7a, 9a gelegt sind; der Stromkreis 7a,
9a entspricht dem Stromkreis 7, 9 der Abb. i und 2. Der Kommutator ist mit einer
durch eine Wicklung 22 schematisch angedeuteten Ankerwicklung in Verbindung gebracht,
«-elche nur dem Einfluß des Feldes 3 unterliegt. Die magnetische Dichte dieses Feldes
bleibt im großen und ganzen konstant. Die magnetische Dichte der Serienwicklungen
:1. wird sich natürlich mit dein Widerstande im Flammbogen verändern. Durch die
Anwendung der besonderen Erregerwicklung 22 wird der Stromzerzeuger ein sich selbst
erregender, so daß er als eine sich selbst speisende Anlage betrachtet werden kann,
welche sich überall da verwenden läßt, wo geeignete Kraft zur Verfügung steht.
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Die Summe der Stärken beider Felder auf die eine gemeinsame Ankerwicklung
wird bei allen Ausführungsformen die Ankerspannung proportional dem Widerstande
im Arbeitsstronikreis verändern.
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Wenn nach der Darstellung in Abb. 2 dem Pol 8 ein Plus 25 und dem
Pol 16 ein Minus 20 entspräche, würde die Spannung an den Bürsten ein Plus 5 betragen.
Wenn dem Pol 8 ein Plus 25 und dein Pol 6 ein Wert gleich \'u11 entspräche, würde
die Spannung gleich 25 Volt betragen, während sie 45 Volt betragen würde, wenn dem
Pol 8 ein Wert gleich Plus 25 und dem Pol 16 ein Wert gleich Plus 2o entsprechen
würde. Die Spannung verändert sich sonach entsprechend der Differenz oder der Summe
der magnetischen Dichten beider Pole.
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Zufolge der durch die Differenz der magnetischen Dichte der Zwillingsfelder
bedingten Wirkungen auf die beiden Feldern gemeinsame Ankerspule wird jedes Funken
der Bürsten unter allen Umständen vermieden, ganz gleich, ob sich der Flammbogen
ändert bzw. plötzliche Wechsel in ihm vor sich gehen.
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Die Konstruktion und Anordnung der Teile kann im einzelnen ohne Abweichung
von dem der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken in weiten Grenzen abgeändert werden.
Die Erfindung umfaßt den Gebrauch unabhängiger Felder, mittels welcher zufolge ihrer
gemeinsamen Einwirkung auf den Anker eine Regulierung vor sich geht, wobei die Regulierung
selbst im Anker vor sich geht.