DE671142C

DE671142C - Stromabgeber fuer grosse Stromstaerken, insbesondere fuer elektrische Widerstandsschweissvorrichtungen

Info

Publication number: DE671142C
Application number: DES116008D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1933-11-29
Filing date: 1934-11-08
Publication date: 1939-02-02

Description

1939

. Die Erfindung bezieht sich auf Stromabgeber für große Stromstärken, wie sie beispielsweise für elektrische Widerstandsschweißanlagen benötigt werden. Die bisher bekannten, für diesen Zweck verwendeten Stromabgeber, bei denen von einem Stromleiter oder einer Sammelschiene der Strom auf einen drehbaren Stromabgeberkörper übertragen wird, genügen aus den verschiedensten Gründen nur schlecht den an sie gestellten Bedingungen.

Bekannte Stromabgeber mit einer leitenden Quecksilberschicht zwischen den stationären und den sich drehenden Teilen, für die beispielsweise häufig ineinandergeschobene, konzentrisch angeordnete Zylinder benutzt wer-' den, weisen den Mangel auf, daß durch die magnetischen Kraftlinien ein Verdrängungseffekt eintritt (Pinch effect), weil der Strom sich über sehr große Strömungsquerschnitte verteilt. Infolgedessen ergibt sich eine ungleichmäßige Stromverteilung,, die zu erhöhten Verlusten und einer erhöhten Erwärmung führt. Außerdem sind auch die Abkühlverhältnissc ungünstig, weil ein Kühlmittel nur mit der Außenfläche des Stromabgebers in Berührung gebracht werden kann.

Die ferner noch, bekannten Stromabgeber mit Bürsten aus Blattkupfer weisen den Nachteil auf, daß die Stromabgeberbürsten verbrennen oder in anderer Weise beschädigt werden.

Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Stromabgeber für große Stromstärken, insbesondere für elektrische Widerstandsschweißvorrichtungen, bei dem der Strom von einem feststehenden Teil auf einen rotierenden Teil durch eine zwischen diesen vorhandene, "elektrisch leitende - Flüssigkeit übertragen wird.

ErBncluhgsgemäß erfolgt die Stromübertragung von einem feststehenden Kammteil auf einen mit in der Achsrichtung nebeneinanderliegenden ringförmigen Vorsprüngen versehenen rotierenden Teil, dessen Vorsprünge zwischen die Zähne des Kammteils eingreifen. Dadurch wird erreicht, daß durch die magnetischen Kraftlinien ein Verdrängungseffekt in der den Strom leitenden Flüssigkeit nicht mehr eintreten kann.

Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand eines Ausfülirimgsbeispiels erläutert werden, das in den Zeichnungen der Erfindung dargestellt ist.

Fig. ι enthält eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Stromabgebers einer Schweißeinrichtung, Fig. 2 einen Grundriß; in Fig. 3 ist ein Schnitt durch den Stromabgeber entsprechend der Linie III-1II der Fig. ι dargestellt.

Fig. 4 schließlich gibt vergrößert einen Teilschnitt durch die kammartig ineinandergreifenden Teile des Stromabgebers wieder, wobei die sich ausbildenden Strompfade durch Pfeile ,angedeutet sind.

In Fig. ι und 2 ist die Gesamtanordnung einer Schweißeinrichtung mit einem Stromabgebersatz 10 dargestellt, der dazu dient, dem Schweißstrom zwei rollenförmigc Elektroden zuzuführen, die beispielsweise zum Verschweißen von zu einem Rohr gebogenen Blechen 11 dienen.

Wie in Fig. 2 und 3 gezeigt ist, besteht der Stromabgebersatz aus zwei Stromabgebereinheiten A -und B, welche baulich miteinander übereinstimmen: Jede dieser beiden Stromabgebereinheiten ■ besitzt ein aus zwei Teilen ' gebildetes Gehäuse 20. Der untere Teil 21 des Gehäuses ist halbzylindrisch ausgebildet und die Innenseite mit ringförmigen Ausdrehungen versehen, zwischen denen kammartige Vorsprünge 22 stehen. Diese Vorsprünge 22 besitzen etwa trapezförmigen Querschnitt. Der Gehäuseteil 21 ist aus einem Metall hergestellt, ivelches elektrisch eine hohe Leitfähigkeit besitzt, und besteht beispielsweise aus gehämmertem Kupfer. Der Gehäuseteil 21 ist mit einer leitenden Flüssigkeit teilweise angefüllt. '

Der zweite, aus korrosionsfestem Material bestehende Gehäuseteil 23, der mit dem.Gehäuseteil 21 zusammengesetzt ist, ist ebenfalls halb zylindrisch ausgebildet. Die beiden Gehäuseteile2i und 23 sind an ihren Stirnseiten so gestaltet, daß der drehbare Teil 24 des Stromabgebers, auf den der Stromübergang erfolgt, hilldurchgeführt werden kann. Dieser Teil 24 ist ebenfalls als Hohlzylinder ausgebildet. An seiner Außenfläche besitzt er nebeneinanderliegcndc ringförmige Vorsprünge 25 von etwa trapezförmigem Querschnitt. Die ringförmigen Vorsprünge 25 sind so angeordnet und bemessen, daß sie zwischen die Vorsprünge 22 des unteren Gehäuseteiles 21 eingreifen, wobei ein bestimmter geringer Abstand zwischen den Vorsprüngen 25 und den Vorsprüngen 22 vorgesehen ist.

An seinem inneren Ende geht der zylinder-

öo i'örmige Teil 24 in eine ringförmige Scheibe 26 über, die an ihrem äußeren Umfang mit einem weiteren scheibenförmigen Ringteil 27 verbunden ist. Die Ringteile 26 und 27 bilden eine Rollenelektrode. Auch der Teil 24 besteht aus den elektrischen Strom gut leitendem Material,' z. B. gehämmertem Kupfer. Die beiden Rollenelektroden der beiden nebeneinander angeordneten Stromabgebereinhei- icii'A und B liegen nebeneinander.

Für den Antrieb des Teiles 24 und der Rollenelektrode 26, 27 der Stromabgebereinheiten ist eine Welle 28 vorgesehen. Die Welle ragt durch die beiden Stromabgebcreinheiten des Str0mabgebersat7.es 10 hindurch und ist an Hebeln 13 mittels der beiden Halteleisten 29 gelagert, in denen geneigte Doppclrollenlagcr vorgesehen sind. Die hohlzylindrischen Teile 24 mit den RoUenelektrodcn 26. 27 sind auf die Welle aufgeschrumpft, .wobei zwischen der Welle 28 und den Teilen 24 noch eine Buchse aus Isoliermaterial vorgesehen ist. Die Welle 28 ist über das eine der Traglager hinaus verlängert und wird über ein Reduktionsgetriebe 32 von einem Motor angetrieben. 8g

Für die Stromzuleitung zu dem Stromabgebersatz sind, wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, biegsame Sammelschienen 33 vorgesehen. Die Sammelschienen 33 sind an Vorsprüngen 34 der unteren Gehäuseteile 21 der go Stromabgebereinheiten befestigt. Um den Strom von den ringförmigen Vorsprüngen 22 an dem unteren Gehäuseteil 21 den Vorsprüngen 25 an dem Zylinderteil 24 und damit den RollenclektiOden 26, 27 zuzuführen, ist in den Zwischenräumen zwischen den kammartig ineinandergreifenden Teilen 25 und 22 eine leitende Flüssigkeit, beispielsweise Quecksilber, vorgesehen. Indessen können auch andere Metalle, wie Blei, Zinn oder Woodmetall, im geschmolzenen Zustand Anwendung finden. Wie die Figur zeigt, ist die Tiefe der Quecksilberfüllung 35 in dem Gehäuseteil 21 angenähert der Höhe der ringförmigen Vorsprünge 22 gleich. Eine Abdichtung, um das Ausströmen der leitenden Flüssigkeit, z.B.des Quecksilbers, zu verhindern, ist daher nicht erforderlich. Der übrige freie Raum innerhalb der miteinander verbundenen Gehäuseteile 21 und 23 ist in an sich bekannter Weise no mit destilliertem Wasser angefüllt, um das Quecksilber gegen Oxydation zu schützen und es nach Möglichkeit chemisch rein zu erhalten. Die Durchführung des Zylinderteilcs 24 gegenüber den Gehäuseteilen 21 und 23 ist abgedichtet. Für die Dichtung sind, auf jeder Seite ringförmige Glieder 37 vorgesehen, von denen jedes auf der Innenseite mit zwei ringförmigen Aussparungen versehen ist.

In der inneren ringförmigen Aussparung liegt eine geeignete, Wasser nicht durchlassende Dichtung 38, die z. B. aus gepreßtem

Claims

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Leinen besteht. In der anderen ringförmigen Aussparung ist ein isolierendes Lager, z. B. ein wassergeschmiertes Lager aus Hartpapier, angeordnet, um das Gewicht des Gehäuses 20 und der damit verbtindenen Bauteile aufzunehmen, so daß die Dichtung 38 mechanisch nicht beansprucht ist. Die ringförmigen Glieder 3 7 sind an dem Gehäuse mittels Schrauben 40 befestigt.

Ist der Stromabgeber im Betriebe, so wird eine beträchtliche Wärme entwickelt, so daß die Temperatur -des destillierten Wassers ansteigt. Um die Wassertemperatur nicht zu groß werden zu lassen, wird das Wasser durch eine geeignete Kühlvorrichtung hindurchgeführt, wie in Fig. 3 angedeutet ist. Die Kühlvorrichtung besteht aus einem Kühler 41 und ist durch Rohrleitungen mit den beiden Gehäusen der Stromabgebereinheiten A und B derart verbunden, daß die Wasserfüllung der beiden Einheiten mit Hilfe einer Pumpe 42 durch den Kühler 41 umgewälzt werden kann. Aus dem Kühler 41 wird die von dem Wasser übertragene Wärme durch einen Luftstrom abgeführt, der von dem Lüfteraggregat 43 erzeugt \vird.

Die beiden Rollenelektrodcn 26 und 27 der Stromabgebereinheiten ^4 und B liegen nebeneinander und sind durch eine Isolierscheibe 44 voneinander getrennt. Daher kann der Strom nicht unmittelbar von der einen Rolle auf die andere übertragen werden. Ein Fließen des Stromes ist nur dann möglich, wenn ein Werkstück 11 _an die beiden Elektroden zum Zwecke einer Schweißung angepreßt wird.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende:

Der Strom fließt von der Stromquelle durch die eine Sammelschiene 33 über die äußeren Vorsprünge 34 des unteren Gehäuseteils 21, durch die ringförmigen Vorspränge 22, das Quecksilber 35, die Vorsprünge 25 des umlaufenden Teiles 24 auf die Rollenelektrode 26, 27 der Stromabgebereinheit A. Von dieser tritt der Strom in das Werkstück 11 ein, fließt durch die Schweißnaht 45 auf die Elektroden 26, 27 der anderen Einheit B des Stromabgebers. In dieser verläuft der Strom im wesentlichen in der gleichen Weise wie in der Einheit A.

Bei der beschriebenen Anordnung ergibt sich, daß der Strom beim Übertreten von den feststehenden Teilen des Stromabgcbcrs auf die bewegten Teile durch eine große Anzahl von parallel geschalteten Pfaden verläuft. Dies hat folgende an Hand der Fig. 4 erläuterte Wirkung:

Der Strom, der in einen ringförmigen Vorsprung 22 eintritt, teilt sich und fließt, wie durch Pfeile 46 angedeutet ist, angenähert zur Hälfte nach rechts und' zur Hälfte nach links, um in die benachbarten Vorsprünge 2 5 des ringförmigen Teiles 24 einzutreten. Dabei ist die Kraft wirkung, die durch das vom Strom hervorgerufene Magnetfeld auf die Quecksilbermenge auf der linken Seite des Vorsprung^ ausgeübt wird, angenähert genau so groß wie die 'Kraftwirkung, die auf das Quecksilber zur rechten Seite des Vorsprunges 22 ausgeübt wird. Infolge der entgegengesetzten Richtung des die Quecksilberschichten durchfließenden Stromes müssen die auf das Quecksilber ausgeübten Kräfte sich angenähert aufheben. Aus diesem Grunde können keinerlei Verdrängungserscheinungen in dem Quecksilber auftreten, durch welche der Stromübergang ungünstig beeinflußt Avird. In der angegebenen Weise können bei der gemäß der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung sehr große Ströme, beispielsweise in der Größen-Ordnung von 150 000 Ampere, mühelos vom feststehenden Teil der Vorrichtung auf den beweglichen Teil übertragen werden.

Sehr vorteilhaft ist bei der beschriebenen Anordnung ferner der Umstand, daß infolge der Unterteilung des von dem feststehenden Teil der Vorrichtung auf den beweglichen Teil übertretenden Stromes in einer großen Anzahl von kleineren Teilströmen die Erwärmung der Vorrichtung sehr gering gehalten werden kann. Außerdem bietet die Einrichtung den Vorteil, daß die entstandene Verlustwärme in äußerst einfacher und vorteilhafter Form abgeführt werden kann.

95 Pa τ ι: ν τ λ ν s r R C c χι ε :

ι. Stromabgeber für große Stromstärken, insbesondere für elektrische Widerstandsschweißvorrichtungen, bei denen der Strom von einem feststehenden Teil auf einen rotierenden Teil durch eine zwischen diesen vorhandene, elektrisch leitende Flüssigkeit übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromüb ergang von einem feststehenden Kammteil auf einen ■ mit in der Achsrichtung nebeneinanderlicgenden ringförmigen Vorsprüngen versehenen rotierenden Teil erfolgt, dessen Vorsprünge zwischen die Zähne des Kammteiles eingreifen.
2. Stromabgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kammteil einen Teil des den Stromabgeber einschließenden Gehäuses bildet, welches mit der den Stromübergang ermöglichenden Flüssigkeit teilweise angefüllt ist.
3. Stromabgeber nach den Ansprüchen 1 und 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feststehende Gehäuseteil der Vorrichtung, welcher zylindrisch ausgebildet ist, in zwei Hälften unterteilt ist, von denen nur der untere Teil mit den Stromübergang

ermöglichenden halb ringförmigen Vorsprüngen im Innern, versehen ist und auf der Außenseite Lappen oder Vorspränge zum Anschluß von beweglichen Stromzuführungsleitungen aufweist.
4. Stromabgeber nach den Ansprüchen 1 bis 3 für Nahtschwei&maschinen, dadurch gekennzeichnet, daß an dem rotierenden Teil des Stromabgebers unmittelbar eine Rollenelektrode befestigt ist, die an der Schweißnaht entlang geführt wird.
5. Stromabgeber nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den feststehenden Gehäuseteil ein Kühlmittel eingeführt wird, das in einem Rückkühler rückgekühlt wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen