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Einrichtung zur Vermeidung von Rundifunkstörungen bei der Verwendung
von Hochfrequenzzündgeräten für die. Lichtbogenschweißung Zur Erleichterung der
Zündung und Stabilisierung des Lichtbogens bei der Wechselstromschweißung sind sogenannte
Hochfrequenzzündgeräte bekannt. Auch wurde schon vorgeschlagen, diese Hochfrequenzzündgeräte
bei Leerlaufspannung automatisch abzuschalten.
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Die Hochfrequenzzündgcräte erzeugen einen hochgespannten hochfrequenten
Wechselstrom, der zum Lichtbogen parallel geschaltet wird und durch seine dauernde
rasche Funkenfolge zwischen Elektrodenspitze und Werkstück eine Verbesserung der
Ionisierung hervorruft. Der Lichtbogen wird hierdurch leichter gezündet und während
des Abbrennens elastischer; auch können solche Schweißelektroden mit Wechselstrom
verarbeitet werden, deren Zündspannung über der sonst üblichen Leerlaufspannung
der Schweißtransformatoren liegt und früher nur mit Gleichstrom verschweißt werden
konnten. Anderseits kann für gewisse Elektrodenarten die Leerlaufspannung niedriger
gehalten werden. Das Zündgerät weist trotz der hohen Spannung keine Gefährdung für
den Schweißer auf, da Wechselströme solcher Frequenz nicht in den menschlichen Körper
eindringen, sondern nur an seiner Oberfläche entlang laufen.
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Bei der Mehrzahl der bisher bekannten Hochfrequenzzündgeräte wird
die hochfrequente Energie aus wirtschaftlichen Gründen aperiodisch erzeugt, und
die Geräte weisen ein Frequenzband auf, das den gesamten Wellenbereich der Fernmeldetechnik
bestreicht. In der Nähe befindliche Fernmeldegeräte können durch die Verwendung
der Hochfrequenzzündgeräte empfindlich gestört werden.
Die Erfindung
bezieht sich auf eine Einrichtung zur Vermeidung der genannten Störungen.
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Bei der Einrichtung nach der Erfindung ist ebenfalls eine automatische
Abschaltung des Hochfreqüenzzündgerätes bei Leerlaufspannung vorgesehen. Die automatische
Abschaltung erfolgt dabei erfindungsgemäß durch einen Schützschalter, der in Abhängigkeit
von der Klemmenspannung des Schweißtransformators (Differenz zwischen Leerlauf-
und Arbeitsspannung) vom Schweiß- bzw. Netzstrom (Differenz zwischen Leerlauf und
Schweißen) oder vom Streufeld des Schweißtransformators gesteuert wird.
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Während des Schweißens werden Rundfunkstörungen erfindungsgemäß dadurch
vermieden, daß das Hochfrequenzzündgerät bei Kurzschluß- oder Schweißlichtbogenspannung
außer Funktion bleibt und infolge Trägheit der automatischen Abschaltung nur für
den Bruchteil der Halbwelle in Tätigkeit tritt, in welcher der Lichtbogen neu oder
wiedergezündet werden soll.
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Das Hochfrequenzzündgerät ist nicht an das Anschlußnetz angeschlossen
und wird nicht, wie bisher üblich, mit dessen konstanter Netzspannung in ununterbrochener
Folge betrieben. Vielmehr wird es von den Sekundärklemmen des Schweißtransformators
aus gespeist, deren Spannung zwischen den Leerlauf- und Arbeitswerten hin und her
pendelt und eine Steuerung im gewünschten Sinne ermöglicht. Beträgt die Leerlaufspannung
des Schweißtransformators beispielsweise 70 Volt, so wird das Zündgerät für
den Betrieb mit dieser Spannung gebaut, damit es während des Schweißens, d. h. solange
der Lichtbogen einwandfrei und mit nur 2o bis 40 Volt brennt, nicht arbeiten kann,
also auch keine Störungen verursacht. Erst in den Augenblicken, in denen der Lichtbogen
durch irgendeine Ursache abreißt und die Klemmenspannung des Schweißtransformators
auf die Leerlauf spannung von 7o. Volt hinaufschnellt, wird das Gerät ansprechen
und innerhalb der gleichen Halbwelle noch die sofortige Wiederzündung des Schweißlichtbogens
erwirken können. Brennt' der Bogen aber wieder, so fällt die Klemmenspannung des
Schweißtransformators automatisch, und ebenfalls noch innerhalb einer Halbwelle,
auf den ursprünglichen Lichtbogenwert herab, so daß das Zündgerät, nachdem es seine
Aufgabe erfüllt hat, wieder außer Funktion tritt. Die Zeitdauer, die das Zündgerät
für den gesamten Zündungsvorgang benötigt, ist so kurz, daß der Rundfunkempfang
nicht gestört werden kann. Wie Versuche zeigten, braucht das Zündgerät bei richtiger
Anpassung der Leerlaufspannung an die Elektrode nicht etwa bei dem nach jeder Halbwelle
erfolgenden Nulldurchgang, sondern nur beim ersten Zünden des Lichtbogens und dann
in Funktion zu treten, wenn der Abstand der Elektrode vom Werkstück nach Übergang
eines besonders großen Tropfens oder durch sonstige Ursachen kurzzeitig zu groß
wurde und den Lichtbogen unterbrach. -In der Zeichnung ist die Erfindung durch eine
Schaltskizze beispielsweise veranschaulicht. In der Schaltskizze ist A ein normaler
Lichtbogenschweißtransformator mit Streufeldregelung, B ein übliches Hochfrequenzzündgerät
mit aperiodisch erzeugter Hochfrequenz, C der zur Betätigung des Hochfrequenzzündgerätes
dienende Schützschalter und D der Schweißplatz.
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Der Transformator A weist den Eisenkern a, die Primär- und
Sekundärspule b, c sowie den Streukern d -auf. Die Regulierung des Schweißstromes
geschieht durch Verschieben des Streukerns d. Das zu schweißende Werkstück ist mit
e und der Schweißdrahthalter mit f bezeichnet. Die Leerlaufspannung des Schweißtransformators
betrage 7o Volt. Sie fällt während des Schweißens auf die Arbeitsspannung von 2o
bis'q.o Volt herunter.
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Das Hochfrequenzzündgerät besteht nach der bekannten Bauart aus einem
kleinen Transformator mit dem Eisenkern g, der Primärspule h und der Sekundärspule
i. Der an letzterer angeschlossene Schwingungskreis, der die hochfrequente Spannung
zu erzeugen hat, besitzt die beiden Funkenstrecken k, die Induktivität
l und die Kapazität m. In einer der beiden mit den Schweißkabelleitungen
q und r parallel geschalteten Ableitungen ist der Kondensator p zwischengeschaltet.
Entsprechend der Leerlaufspannung des Schweißtransformators A sei die Primärspule
des Zündgerätes für 70 Volt ausgelegt. Die Sekundärspule i weise im Leerlauf
aooo Volt auf. Der Schützschalter C mit dem Kontakt n hat eine Betätigungsspule
o, die für eine Betriebsspannung von 70 Volt eingerichtet ist.
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Wird nicht geschweißt, d. h. befindet sich der Schweißtransformator
im Leerlauf, so beträgt die Klemmenspannung der Spule. c 70 Volt. Die Spule
o des Schützschalters C, die ja für 7o Volt Nennspannung gebaut ist; wird voll erregt
und hält bei angezogenem Anker die Kontakte. -n offen. Das Zündgerät B bekommt während
des Leerlaufes also keine Spannung und kann nicht arbeiten; so daß keinerlei Rundfunkstörungen
auftreten.
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Soll geschweißt werden, so ist zunächst die Elektrode zu zünden. Hierzu
setzt der Schweißer die Elektrode f auf das Werkstück e, wobei infolge
des eingetretenen Kurzschlusses die Klemmenspannung des Schweißtransformators auf
Null herabsinkt. Der Schützschalter C fällt demzufolge ab, schließt seine Kontakte
und schaltet damit das Zündgerät ein. Dieses kann jedoch, solange durch die aufgesetzte
Elektrode noch Kurzschluß besteht und die Klemmenspannung des Schweißtransformators
Null bleibt, noch nicht in Funktion treten.
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Zieht der Schweißer anschließend nun die Elektrode wie üblich (zum
Ziehen des Bogens) wieder zurück, so schnellt die Klemmenspannung des Schweißtransformators
hoch hinauf, wodurch auch das Zündgerät genügend Spannung erhält und im Verlauf
der gleichen Halbwelle noch mit seiner Arbeit beginnen kann. Die erzeugte hochfrequente
Energie tritt als Funkenstrom zwischen Elektrode und Werkstück über, wodurch der
Schweißlichtbogen eingeleitet wird. Das Hochschnellen der Leerlaufspannung und die
anschließende hochfrequente Zündung gehen so schnell vor sich; daß dem Schütz C
bei
der Trägheit seines Ankers nicht genügend Zeit gelassen wird, anzusprechen bzw.
durch öffnen seines Kontaktes die Arbeit des Zündgerätes zu unterbrechen. Anderseits
genügt nach gezündetem Lichtbogen die auf 2o bis 40 Volt abgesunkene Klemmenspannung
des Schweißtransformators nicht mehr, das Zündgerät weiterhin in Betrieb zu halten.
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Erst wenn während des weiteren Abschmelzens der Elektrode der Lichtbogen
irgendwie abreißt und die Klemmenspannung des Schweißtransformators wiederum hinaufschnellt,
spricht auch die Funkenstrecke des immer noch eingeschalteten Zündgerätes wieder
an, setzt seinen hochfrequenten Schwingungskreis kurz in Tätigkeit und sorgt für
die unmittelbare Wiederzündung des abgerissenen Lichtbogens. Da die Klemmenspannung
des Schweißtransformators wieder auf den Arbeitswert von 2o bis 40 Volt absinkt,
tritt in der gleichen Halbwelle noch auch das Zündgerät wieder außer Funktion.
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Es ist ersichtlich, daß durch dieEinrichtung nach der Erfindung irgendwelche
Störenergie nur im Augenblick der ersten Elektrodenzündung und bei den mehr oder
weniger gehäuften Unterbrechungen des Lichtbogens während des Schweißprozesses erzeugt
und ausgestrahlt wird. Störungen des Rundfunks werden infolge der außerordentlichen
Kürze des Zünd- bzw. Wiederzündvorganges und der hierbei an sich nur geringen ausgestrahlten
Hochfrequenzenergie praktisch vermieden.
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Die beschriebene Anordnung kann bei entsprechender Anpassung ihrer
Ansprechspannung auch für Untersuchungen über die Zündungseigenschaften von Schweißgeräten
oder über den Werkstoffübergang von Schweißelektroden verwendet werden. Je weniger
das Zündgerät während des Schweißvorganges in Funktion zu treten hat, desto günstiger
arbeitet das Schweißgerät bzw. desto besser geht der Werkstoffübergang bei der zu
untersuchenden Elektrode vor sich. Das Ansprechen des Zündgerätes kann optisch oder
akustisch durch Beobachten seiner Funkenstrecke oder Abhören eines unmittelbar angeschlossenen
Rundfunkempfängers ermittelt werden.