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Einrichtung zum Kühlen der Rollenelektroden elektrischer Nahtschweißmaschinen
Bei elektrischen Schweißmaschinen mit Rollenelektroden ist es bekannt, die Elektro,
den zum Zwecke ihrer Kühlung hohl auszugestalten und durch diesen Hohlraum einen
im Zwanglauf geführten Kühlmttelstrom hindurchzuleiten. Diese zwangläufige Kühlmittelführung
hat den Nachteil, daß am übergang von der ruhenden Zuleitung zum umlaufenden Elektrodenhohlraum
und von diesem zur ruhenden Ableitung je eine Dichtung zwischen den feststehenden
und den umlaufen-den Teilen vorgesehen sein muß, welche Gestaltung und Herstellung
erschwert und außerdem einer ständigen Wartung bedarf. Außerdem erschwert die Kühlmittelzu-
und -abfuhr im Zwanglaufstrom das Auswechseln der Elektrode, da hierbei in der Regel
auch Teile der Kühlmittelleitunä n ab- und wieder angebaut werden müssen.
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Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachbeile und erreicht
dies, indem bei Rollenelektroden, die einen zur Elektrode@nachse gleiehmittigen
Hohlraum aufweisen, dessen Umfangsbegrenzung vors dem äußeren, zur Übertragung des
Schweißstromes dienenden Rand der Elektrode nur einen geringen
Abstand
aufweist, eine Spritzdüse -so vorgesehen ist, daß das Kühlmittel im freien Strahl
in den Elektrodenhohlraum eingeführt «-erden kann. Zweckmäßig wird diese Spritzdüse
so angeordnet, daß ihre Achse zu der der Schweißstelle am nächsten liegenden Stelle
des Elektrodenhohlraumes hin gerichtet ist, so daß diese der stärksten Einwirkung
der Schweißwärme ausgesetzte Stelle der Hohlraumwand auch die intensivste Kühlung
erfährt.
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Ein besonderer Vorteil der Einführung des Kühlmittels in den Elektrodenhohlraum
im freien. Strahl besteht darin, daß dieser Strahl ohne weiteres jede beliebige
Richtung im Raume haben kann, wodurch sich für die Zuleitung des Strahles zum Elektrodenho:hlraum
die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten ergeben, so daß sich diese Zuleitung
der jeweiligen Bauart der Schweißmaschine und den Betriebserfordernissen leicht
anpassen und somit besonders vorteilhaft gestalten läßt. Für das nach seiner Erwärmung
von der Elektrode wegzuführende, Kühlmittel genügen einfache, den örtlichen Verhältnissen
leicht anpaßbare Auffangschalen u. dgl., in welche das Kühlmittel aus dem Elektrodenhohlraum
frei übertritt. Diese freie Zu- und Abfuhr des Kühlmittels ergibt weiterhin die
Möglichkeit, das Vorhandensein des Kühlmittelstromes ohne weiteres jederzeit feststellen
zu können.
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Die Zeichnung veranschaulicht Ausgestaltungsmöglicbkeiten des Erfindungsgegenstandes.
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Abb. i bis 3 zeigen im Längsschnitt, in der Stirnansicht und im waagerechten
Schnitt nach Linie III-III der Abb. i eine Kühleinrichtung für eine untenliegende
Rollenelektrode; Abb..I zeigt eine etwas andere Ausgestaltung einer solchen Kühleinrichtung
im Längsschnitt; Abb.5 bis 7 zeigen im Längsschnitt, im Ouerschnitt nach Linie VI-VI
der Abb. 5 und im Schnitt nach Linie VII-VII der AI-->b. 6 eine weitere Ausführungsmöglichkeit
für die Kühlung einer untenliegenden Rollenelektrode; Abb. 8 bis 12 veranschaulichen
die Ausgestaltung einer F reistrahlkühleinrichtung, die sich sowohl bei oben- wie
auch bei untenliegenden Rollenelektroden anwenden läßt. Dabei ist Abb. 8 ein Längsschnitt
der Ausgestaltung für eine unte:nliegende Elektrode, Abb. 9 eine Seitenansicht,
Abb. io ein Grun@driß, Abb. i i die Abwicklung eines Ringschnittes längs der Linie
XI-XI in Abb. 8 und 9; Abb. 12 zeigt die Anordnung für eine obenliegendc Elektrode
im Längsschnitt.
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In allen Ze'ichnungen bedeutet i die gleich- , zeitig zur Stromzufuhr
dienende Elektrodenj «-elle, 2 die auf dieser Welle drehfest und stromübertragend
befestigte Rollenelektrode. Bei der Einrichtung nach Abb. i bis 3 ist an den nach
vorn offenen Hohlraum 5 der Elektrode 2 ein zweckmäßig aus Blech hergestellter ringförmiger
Körper io angeschlossen, welcher die axiale: Tiefe des Hohlraumes etwas vergrößert,
den Eintrittsquerschnitt dagegen etwas verringert, und dessen äußerer flacher Randteil
i i zu einer Ablaufkante ausgebildet ist. Dieser Rand i i greift in den nach oben
offenen Spalt eines Ablaufgefä,3es 12 ein, dessen Vorderwand 13 nach oben verlängert
ist und sich dicht an den Rand ii des Ringkörpers io anschmiegt.
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Das Kühlmittel wird dem Hohlraum 5 in Form eines Strahles an der Stelle
zugeführt, welche der das Werkstück 2o berührenden Stelle des Elektrodenumfan.ges
7 am nächsten liegt. Zu dem Zweck ist vor dem Gefäß 12 :ein Zuleitungsrohr 15 mit
einer Austrittsdüse 16 so angeordnet, daß der aus dieser Düse austretende Strahl
die- genannte Stelle des Elektrodenhohlraumes 5 trifft. Das verbrauchte Kühlmittel
sammelt sich im unteren Teil des Elektrodenhohlraumes 5 an und fließt über die Ablaufkante
i i in das Gefäß 12, von wo es abgeleitet wird. In der Spritzschutzwand 13 ist zum
Durchtritt des Strahles ein kleines Loch 17 frei gelassen. Das Zuleitungsrohr 15
wird zweckmäßig als Schwenkrohr ausgebildet, derart, daß es in Ausschwenklage das
Abnehmen der Elektrode 2 von der Welle i und das Wiederanbringen nicht behindert.
Zu dem Zweck ist an das Schwenkrohr 15 ein Hahnküken 21 angeschlossen, das in einem
am Schweißmaschinengestell festliegenden Hahnkörper 22 drehbar und in der Betriebslage
feststellbar ist. Zur Festlegung kann beispielsweise eine gegenüber dem Hahnküken
axial verschiebliche, aber nicht drehbare federbelastete Unterlagscheibe. 23 dienen,
die mit Vorsprüngen 24 in Rasten 25 des Hahnkörpers eingreift. Am Halmkörper
ist beispielsweise ein Anschlußstutzen 26 zum Anschluß des das Kühlmittel zuführenden
Schlauches vor-,gesehen.
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Abb. 4. zeigt eine der vorheschriebenen ähnliche Einrichtung. Hierbei
ist jedoch die Spritzdüse 30 innerhalb des Elektrodenhohlraumes 5 angeordnet
und an ein festliegendes Zuleitungsrohr 31 angeschlossen. «-elches durch eine Bohrung
32 der Elektroden:welle i in den Hohlraum 5 hineingeführt ist. Die vordere Stirnwand
der Elektrode ist mit einer Ablaufkante 33 ausgestattet, so daß das abfließende
Kühlmittel nicht zur Umfangsfläche 7 der Elektrode gelangt. Diese Anordnung hat
den Vorteil, daß die Raumvcrsperrung
durch die Kühleinrichtung
vor der Elektrode sehr gering bleibt.
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Für den Fall, daß. diese Raumversperrung nicht größer als bei einer
normalen, etwa durch Eintauchkühlung gekühlten Elektrode sein, soll, kann die Anordnung
gemäß Abb. 5 bis 7 getroffen werden. Hier ist die Elektrode auf ihrer Rückseite
mit einer flachen Eintiefung 5 versehen, die nach außen: durch eine am Außenrand
der Elektrode festgelegte Blechwand 35 bis auf einen schmalem. Ringspalt 36 nahe
der Elektrodennabe abgeschlossen ist. An der Mündung dieses Ringspaltes ist die
Blechwand 35 zu einer Ablaufkante- 37 gestaltet. Außerdem ist auch noch am rückwärtigen
Ende der Elektrodennabe ein ringförmges Ablaufblech 38 vorgesehen. Die Ablaufkanten
der Bleche 35 und 38 greifen in die obenliegende Öffnung eines Ablaufgefäßes 39
ein. Die Kühlmittelzufuhr erfolgt mittels eines Rohres 4o, dessen Ende flachgedrückt
und so gekröpft ist, d:aß es, wie aus Abb. 7 ersichtlich, zwischen den Blechen 35=
38 hindurch nahe der Elektrodennabe in den Raum 5 eindringt. Es weist dort eine
Spritzöffnung 41 auf, welche so gerichtet ist, d:aß der austretende Strahl den äußeren
Rand der Höhlung 5 etwa an der dem Werkstück 2o am nächsten liegenden Stelle trifft.
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Bei der Einrichtung nach Abb.8 bis II isst der Nabenteil der Elektrode
mit dem äußeren Teil durch zwei Stege 43, 4,4 verbunden, von denen jeder in Gestalt
einer Schraubenlinie einmal um den Umfang der Elektrode herumreicht und die zwischen
sich ebenfall .schraubenförmig n,Kanäle45,46einschließen. Die Endender Stege 43,
44 laufen in scharfe Kanten aus. Tangential zu diesen schraubenförmig verlaufenden
Kanälen.45, 46 und etwa um deren Steigungswinkel gegen die Mittelebene der Elektrode
geneigt ist eine Spritzdüse 50 angeordnet, deren Strahl sonach beim Umlauf
der Elektrode abwechselnd in den einen und den anderen Kanal eindringt und vermöge
seiner Geschwindigkeit darin umläuft, wobei er durch die Zentrifugalkraft an die
von der Achse am weitesten entfernten Kanalwände, d. h. an den inneren Umfang 47
des äußeren. Elektrodenteiles, angedriiökt wird. Der Strahl bestreicht also mit
großer Geschwindigkeit diese dem äußeren Elektradenumfang 7 unmittelbar benachbarte
Fläche 47 längs ihres ganzen Umfanges, so daß, gleichgültig, wo sich die Schweißstelle
befindet, ob oben oder unten, stets. eine gute Kühlung der Elektrode gewährleistet
ist.
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Für eine untenl.iegende Elektrode, welche die Schweißstelle mit ihrem
oberen Teil berührt, kann das das verbrauchte Kühlmittel aufnehmende Ablaufgefäß
51 gemäß Abb. 8 so angeordnet sein, daß es die Elektrode von unten her umschließt.
Bei einer obenliegend@en Elektrode, welche die Schweißstelle mit ihrem unteren Teil
berührt, wird gemäß Abt. 12 das Ablaufgefäß 52 zweckmäßig auf der der Düse geatenüberlie:ge:nden
Seite der Elektrode so angeordnet, daß nur eine an der Elektrode vorgesehene, Ablaufkante
49 in den oberen Spalt des Ablaufgefäßes hineinragt. Zweckmäßig wird hierbei noch
ein zweites Ablaufgefäß 53 auf der Seite der Düse zum Auffangen des auf dieser Seite
abspritzenden Kühlmittels vorgesehen.
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An Stelle zweier Stege können auch nur einer oder mehr als zwei vorgesehen
sein. Sofern nur eine Spritzdüse vorgesehen wird, müssen diese Stege aber mindestens
einmal um den Umfang herumführen. An Stelle einer Düse können auch mehrere gleichmäßig
über den Umfang verteilte Düsen angeordnet sein; die Umfangslänge der Stege, kann
dann im Verhältnis der Düsenzahlen verkürzt sein.
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Allgemein kann bei der neuen Art der Elektrodenkühlung an Stelle eines
flüssigien Kühlmittels in bekannter Weise auch ein gas.-oder dampfförmiges Verwendung
finden oder ein Gemisch von Gasen oder Dämpfen und Flüssigkeiten. Bei Verwendung
eines gasförmigen Kühlmittels, z. B. Druckluft oder auch Kohlensäure, ergibt sich
die-, Vereinfachung, daß Auffanggefäße und Rückleitungen für das Kühlmittel entfallen.
Auch bei Gemischen, von Gasen und Flüssigkeiten ist dies dann möglich, wenn die
Flüssigkeit im Gas entweder in so geringer Menge vorhanden ist, daß sie während
des Kühlvorganges verdampft, oder in so feiner Verteilung, daß sie auch bei nicht
völliger Verdampfung nur als Nebel, nicht aber tropfbar auftritt. Eine solche feine
Flüssigkeitsverteilung kann beispielsweise durch Einleiten von: Wasserdampf in Luft
oder aber durch sehr feine Zerstäubung tropfbaren Wassers und Beimischung dieses
zerstäubten Wassers an einen Druckluftstrom erreicht werden.