DE956165C - Stromkreis zum Zuenden und Stabilisieren eines Lichtbogens durch ueberlagerten Hochfrequenzstrom - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 17. JANUAR 1957

A 14077 VIIId/2ih

Die Erfindung bezieht sich auf Stromkreise zum Zünden und Stabilisieren eines Lichtbogens, insbesondere eines elektrischen Schweißlichtbogens.

Sie betrifft insbesondere eine Vorrichtung, die dazu dient, beim Schweißen zwischen der Elektrode und dem Werkstück einen Hochfrequenzlichtbogen zu erzeugen, der in einer gewissen Entfernung der Elektrode von dem Werkstück zündet, um die Zündung des eigentlichen Schweißlichtbogens zu erleichtern und ihn zu stabilisieren.

Beim Lichtbogenschweißen, insbesondere in Schutz atmosphäre, benutzt man zum Schweißen von schwer schweißbaren Metallen oder Legierungen, z. B. solchen, welche an ihrer Oberfläche eine Schicht aus elektrisch nicht leitenden Verbindungen, z. B. Al₂O₃, aufweisen, oder zum Schweißen von rostfreien Stählen, zweckmäßig einen Hochfrequenzlichtbogen, um die Zündung auf eine gewisse Entfernung zu ermöglichen und die Stabilität des eigentlichen Schweißlichtbogens zu verbessern. Die der Elektrode zugeführte Hochfrequenzspannung muß dabei so hoch sein, daß sie die Zündung des Hochfrequenzlichtbogens auf eine gewisse Entfernung erzielt, und der Hochfrequenzlichtbogen muß

so kräftig sein, daß er die Zündung des Schweißlichtbogens trotz des Vorhandenseins aus elektrisch nicht leitenden Verbindungen, z. B. Al₂O₃, Verbindungen an der Oberfläche des Schweißstücks ermöglicht.

Hochfrequenzgeneratoren mit Funkenstrecken ergeben im allgemeinen befriedigende Ergebnisse, haben jedoch den Nachteil, daß sie Störungen im Rundfunkempfang verursachen. Zur Vermeidung ίο der Rundfunkstörungen werden den Störungen erzeugenden Hochfrequenzgeneratoren sehr enge Frequenzbänder zugeteilt. Für alle anderen Frequenzen ist man auf die Verwendung von Generatoren mit Elektronenröhren angewiesen. Man hat dest5 halb bereits Rundfunksendern ähnliche Generatoren vorgeschlagen, die jedoch im allgemeinen wenig befriedigende Ergebnisse liefern, es sei denn, daß sie eine große Nennleistung haben und infolgedessen sehr teuer sind.

Zur Vermeidung dieser Nachteile betrifft die Erfindung einen Stromkreis zur Zündung und Stabilisierung eines Schweißlichtbogens durch überlagerten Hochfrequenzstrom, insbesondere mit einer Frequenz höher als io MHz, der durch einen Elektronenröhrengenerator erzeugt wird, welcher mit dem Schweißstromkreis durch einen Transformator gekoppelt ist, dessen Sekundärwicklung in Reihe mit einem den Schweißstrom zur Schweißelektrode leitenden Kabel eingeschaltet ist, dessen Länge so bemessen ist, daß bei offenem Stromkreis dieses Kabel der Sitz von stehenden Hochfrequenzwellen ist. Die Erfindung besteht dabei darin, daß ein die Spannung herabsetzender Ausgangstransformator benutzt wird, dessen Übersetzungsverhältnis mit Rücksicht auf die Ausgangsspannung des Generators so bemessen ist, vorzugsweise zwischen 3:1 und 15:1, daß die an den Klemmen seiner Sekundärspannung erzeugte Spannung etwas höher als die erforderliche Spannung zur Aufrechterhaltung eines zwischen der Schweißelektrode und dem Schweißgut vorher bestehenden Hochfrequenzlichtbogens bei Leerlauf liegt, jedoch wesentlich kleiner ist als die zur Zündung eines solchen Lichtbogens erforderliche Spannung, wobei die bei offenem Stromkreis längs des Schweißkabels erzeugte und am Ort der Schweißelektrode benutzbare Überspannung so groß ist, daß eine Glimmentladung um die Schweißelektrode sichtbar wird, wenn diese in die Nähe des Schweißgutes gebracht wird. Die Erfindung geht von der Feststellung aus, daß bei der Benutzung einer Hochfrequenzstromquelle mit ungedämpften Wellen zur Zündung und Stabilisierung eines Lichtbogens, insbesondere für das Schweißen in einer Atmosphäre eines indifferenten Gases, z. B. Argon oder Helium, ein Generator benutzt werden kann, welcher eine Leerlaufspannung und einen Belastungsstrom liefert, deren Werte niedriger liegen als bei der Benutzung eines Funkenstreckengenerators, wenn beim Hochfrequenzgenerator für ungedämpfte Wellen bestimmte Bedingungen bezüglich der Kenngrößen eingehalten werden. Wenn er einmal gezündet ist, ist nämlich der mit ungedämpften Wellen erzeugte Hochfrequenzlichtbogen erheblich stabiler als der mit einem Funkenstreckengenerator erzeugte Lichtbogen, so daß man einen Generator benutzen kann, dessen Leistung nur wenig größer als die für das richtige Arbeiten des Hauptlichtbogens erforderliche Mindestleistung ist.

Die Vorrichtung nach der Erfindung weist ferner den Vorteil auf, daß sie genügend zahlreiche Funken in gleichmäßigen Abständen erzeugt, so daß keine Einstellung bei der Benutzung des Generators mit einem beliebigen Schweiß transformator erforderlich wird. Bei der Verwendung von Funkenstrekkengeneratoren, welche Wellenzüge mit der doppelten Frequenz des speisenden Netzes erzeugen, müssen nämlich diese Wellenzüge mit dem Nulldurchgang des Stromes des Hauptlichtbogens synchronisiert werden. Diese Synchronisierung erfordert eine Einstellung für die Anpassung des Funkenstreckengenerators an die betreffende Bauart des Schweißtransformators. Außerdem ist bei der Vorrichtung nach der Erfindung der Hochfrequenzlichtbogen erheblich regelmäßiger als bei den bekannten Funkenstreckengeneratoren, wodurch eine wesentlich regelmäßigere Schweißraupe erzielt werden kann. Durch die Verwendung der durch die Vorrichtung nach der Erfindung erzeugten Hochfrequenzspannung ist es ferner möglich, sehr leicht eine Glimm- oder Koronaentladung in der Umgebung der Elektrode zu erzeugen, was die Zündung des Schweißlichtbogens auf eine gewisse Entfernung hin ermöglicht. Dies wiederum macht nur eine erheblich kleinere Leerlaufspannung erforderlieh als die Verwendung eines Funkenstreckengenerators.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die Impedanz der Sekundärwicklung des Hochfrequenztransformators dem Widerstand des in seiner Leistung für die Stabilisierung hinreichenden Hochfrequenzlichtbogens angepaßt. Durch diese Anpassung ist ein besonders günstiger Energieübergang vom Hochfrequenzgenerator zum Hochfrequenzlichtbogen erreichbar, was zur Folge hat, daß der Hochfrequenzgenerator in seiner Leistung verhältnismäßig klein gehalten werden kann. Eine weitere Verbesserung der Leistungsanpassung zwischen dem Hochfrequenzgenerator und dem Hochfrequenzlichtbogen kann dadurch erreicht werden, daß die Impedanz der Primärwicklung des Ausgangstransformators den Überlastungswiderstand des Ausgangskreises des Generators angepaßt, vorzugsweise etwa gleich ist, wobei dieser Ausgangskreis vorzugsweise mindestens zwei parallel geschaltete Verstärkerröhren aufweist.

In einer Ausführungsform der Erfindung beträgt die Länge des Verbindungskabels etwa ein ungerades Vielfaches der Viertelwellenlänge der vom Generator erzeugten Schwingung. In dieser iao Ausführungsform sind insbesondere verlustarme Verbindungskabel zu benutzen.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung liegt zur Kompensation der Hochfrequenzverluste im Schweißstromkreis, insbesondere beim ias Gebrauch eines wassergekühlten Schweißkabels,

die Länge des Kabels zwischen einem Achtel und einem Viertel, vorzugsweise in der Nähe eines Sechstels der Wellenlänge des Generators. Bekanntlich erleiden Wellen bei einer Frequenz von über IO MHz, wie z. B. die der für die Hochfrequenzgeneratoren für industrielle Zwecke zugelassenen Bänder, erhebliche Verluste im Schweißstromkreis, und zwar einerseits infolge der schlechten Qualität des Dielektrikums der die Leiter umgebenden

ίο Isolierstoffe und andererseits infolge des den Leiter umspülenden Kühlwassers, falls, wie dies meist der Fall ist, der Elektrodenhalter und der Schweißleiter durch einen Wasserumlauf gekühlt werden. Diese Verluste können dadurch kompensiert werden, daß die Länge des Verbindungskabels unter Berücksichtigung der Verluste auf Resonanz abgestimmt wird.

Zweckmäßig ist das Ende der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators, welches dem mit der Schweißelektrode verbundenen entgegengesetzt ist, mit einem parallel zum Kabel, vorzugsweise damit koaxial angeordneten Hilfsleiter verbunden, welcher an seinem, der Schweißelektrode benachbarten Ende mit Erde, z. B. mit dem Schweißstück entweder unmittelbar oder über einen Kondensator verbunden ist, während zwischen die Schweißstromquelle und die Sekundärwicklung des Hochfrequenztransformators eine Induktivität in das Schweißkabel in Reihe geschaltet ist, die bei der Frequenz des Generators eine große Impedanz aufweist.

Es ist auch zweckmäßig, einen Kondensator erheblicher Kapazität für den Ausgleich der geringen reaktiven Impedanz des Schweißstromkreises zwischen das Ende der Sekundärwicklung des Hochfrequenztransformators und die Erdleitung des Hochfrequenzgenerators einzuschalten, während die Erdleitung des Hochfrequenzgenerators ihrerseits mit der Erdleitung des Schweiß-Stromkreises, z. B. mit dem Schweißstück, verbunden ist und die Kapazität des Ausgleichskondensators vorzugsweise von 0,5 bis 2/μΈ beträgt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung für Lichtbogenschweißung mit wassergekühltem Kabel, insbesondere für das Schweißen von Leichtmetallen in Argonatmosphäre, bei welchem der Hochfrequenzgenerator auf die Frequenz von 13,56 MHz abgestimmt ist, weist der Kopplungstransformator eine Primärwicklung mit sieben Windungen von etwa 33 mm Durchmesser auf, welche durch einen Kondensator von etwa 50 pF und einen einstellbaren Kondensator von etwa 100 pF überbrückt ist, sowie eine Sekundärwicklung mit zwei Windungen von etwa 53 mm Durchmesser, die durch ein Kupferrohr von 11 mm Durchmesser gebildet wird und durch einen einstellbaren Kondensator mit der Primärwicklung abgestimmt wird, wobei das Schweißkabel zwischen dem Kupplungstransformator und der Schweißelektrode eine Länge von etwa 4 m aufweist und durch einen Kupferleiter von 3 mm Durchmesser gebildet wird, der in einer wassergefüllten Isolierhülle mit einem Innendurchmesser von 6 mm angeordnet ist, wobei der günstigste Belastungswiderstand des die Primärwicklung speisenden Anodenkreises etwa 1500 Ohm beträgt.

Zur Erläuterung wird an Hand der Zeichnung eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

Abb. ι zeigt das Schaltbild eines Hochfrequenzgenerators nach der Erfindung mit einer einzigen Verstärkerstufe und seine Kopplung mit dem Schweißgerät;

Abb. 2 zeigt eine Abwandlung der Verbindung des Generators mit dem Schweißgerät;

Abb. 3 ist ein Schaubild der Spannung längs des Schweißleiters in Abhängigkeit von dessen Länge.

Der Hochfrequenzgenerator weist die Bauart mit einer Oszillatorstufe auf, auf welche eine Verstärkerstufe folgt, welche die Oszillatorstufe gegen die Schwankungen der Kenngrößen des durch einen Teil des Schweißstromkreises gebildeten Ausgangskreises schützen soll.

Die Oszillatorstufe weist eine Röhre 1 der Tetrodenbauart auf, welche durch einen in den Stromkreis des Steuergitters in Reihe geschalteten Quarzkristall 2 stabilisiert wird. Der Quarzkristall wird durch einen Widerstand i_b überbrückt, welcher die mittlere Gitterspannung auf der Spannung der Masse des Geräts halten soll. Die geeignete Gittervorspannung wird durch einen mit der Kathode 3_a in Reihe geschalteten Widerstand 3 erzielt, welcher durch einen Kondensator 4 überbrückt ist.

Eine Induktivität 3_& ist ebenfalls mit der Kathode in Reihe geschaltet und stellt mit dem Kondensator 4_a einen auf die eingestellte Frequenz des Hochfrequenzgenerators abgestimmten Schwingungskreis dar.

Die Kopplung dieses Schwingungskreises mit dem Gitterstromkreis erfolgt durch den Kondensator 4_b. Die Anode wird mit Hochspannung über eine regelbare Induktivität 5 mit verstellbarem magnetischem Kern gespeist, welche mit dem Kondensator 6 einen ebenfalls auf die eingestellte Frequenz des Generators abgestimmten Schwingungskreis bildet.

Die an den Klemmen dieses Stromkreises auftretende Hochfrequenzspannung wird über den Kondensator 6_a an die Gitter 7 und 8 von zwei Verstärkerröhren 9 und 10 gleicher Kenngrößen der Tetrodenbauart angelegt. Die Rückleitong von diesen Gittern zu der gemeinsamen Masse erfolgt über den Widerstand 11. Die Anoden dieser Röhren werden mit Hochspannung parallel über eine Drosselspule 13 gespeist, welche bei der Abstimmfrequenz des Generators eine große Impedanz besitzt.

Zur Vermeidung der unerwünschten Selbsterregung dieser Röhren ist eine durch einen Widerstand ι ο j, überbrückte Induktivität io_a in Reihe in jeden Anodenstromkreis dieser Röhren geschaltet. Diese beiden parallel geschalteten Röhren können ohne Beeinträchtigung der Arbeitsweise der Vorrichtung durch eine einzige Röhre doppelter

Leistung ersetzt werden. Die Gittervorspannung dieser Röhren wird in bekannter Weise durch einen Widerstand ii_e erzeugt, welcher mit der Kathode in Reihe geschaltet und durch einen Kondensatorii₆ überbrückt ist. Die Schirmgitter 12 werden mit einer geeigneten Spannung gespeist und durch einen mit der Kathode verbundenen Kondensator i2_a entkoppelt.

Die an den Klemmen der Induktivität auftretende verstärkte Hochfrequenzspannung wird über den Kondensator Γ4 an eine Klemme 15 der Primärwicklung 16 des Transformators 17 zur Verbindung mit dem Schweißstromkreis angelegt, während die andere Klemme 18 dieser Wicklung an die Masse des Generators gelegt ist.

Ein Ende 19 der Sekundärwicklung 20 dieses Transformators ist mit einer Klemme 21 des Transformators 22 für den Schweißstrom verbunden. Das andere Ende 23 der Sekundärwicklung dieses

ao Transformators ist durch das Schweißkabel 24 mit der Schweißelektrode 25 verbunden, welche von einem durch eine Düse 26 geführten Schutzgasstrom umgeben ist. Das Schweißkabel 24 ist zweckmäßig vom Boden isoliert und wird von die-

afc sem durch Isolierscheiben 24_a entfernt gehalten, wodurch die Verluste durch Bodenkapazität vermindert werden.

Das Übersetzungsverhältnis des Transformators 17 ist so gewählt, daß der Scheinwiderstand der Primärwicklung gleich dem Belastungswiderstand der Röhren 9 und 10 ist.

Da der Wert des äquivalenten Widerstandes des Schweißkabels klein ist, setzt dieser Transformator im allgemeinen die Spannung herab. Der zwischen 3:1 und 15:1 liegende Wert dieses Übersetzungsverhältnisses hat eine große Bedeutung für das richtige Arbeiten dieses Gerätes.

Die Speisung des Generators mit Gleichstromhochspannung erfolgt durch Trockengleichrichter 3 5, 36, welche in bekannter Weise als Spannungsverdoppler geschaltet sind, wobei die Speisung mit Wechselstrom von 220 V erfolgt.

Mit den Gleichrichtern in Reihe geschaltete Widerstände 37, 38 verhindern den Übertritt von

♦5· Hochfrequenz in das speisende Netz über die Kapazität der Gleichrichter. Eine der Klemmen des speisenden Netzes ist außerdem über einen Kondensator 39 an Masse gelegt.

Bei der Einstellung der Frequenz auf 13,56 MHz für ein Gerät zum Schweißen mit Argon mit Wolframelektrode muß der Ausgangstransformator die Impedanz um neun heruntertransformieren, d. h. ein Windungsverhältnis von etwa 3 :1 haben. Die Impedanz auf der Primärseite dieses Transformators muß etwa gleich der der Ausgangsröhren sein.

Das obige Übersetzungsverhältnis wird mit einem Transformator erzielt, dessen Primärwicklung 16 sechs Windungen mit einem mittleren Durchmesser von 32 mm und dessen Sekundärwicklung 20 zwei Windungen mit einem mittleren Durchmesser von 43 mm aufweist. Man erhält dann leicht eine Glimmentladung am Ende in einem ,aus Argon bestehenden Schutzgasstrom. Diese Glimmentladung gestattet die bequeme Zündung des Schweißlichtbogens.

Der Hochfrequenzstromkreis schließt sich über einen Kondensator 27 zur Erde, welcher die Anpassung des Widerstands des Hochfrequenzkreises an die Impedanz der Spule 20 entsprechend der Länge und den Kenngrößen des Schweißkabels gestattet.

Die Benutzung eines Quarzkristalls zur Stabilisierung der Frequenz eines durch die Induktivität 5 in dem Anodenstromkreis der Schwingröhre abgestimmten Schwingkreises gestattet die Herstellung einer praktisch oberwellenfreien Welle, was den Vorteil bietet, daß die verfügbare Leistung vollständig bei der in dem zulässigen Frequenzbereich eingestellten Frequenz verbraucht wird, so daß mit einem Generator beschränkter Leistung die größtmögliche Hochfrequenzleistung an der Schweißelektrode erhalten werden kann.

Entsprechend der Verbesserung dieses Stromkreises liegt die Länge des Leiters 24 zwischen dem Transformator 17 und der Elektrode 25 zwischen einem Achtel und einem Viertel der Wellenlänge, auf welche der Generator eingestellt ist, und beträgt zweckmäßig im allgemeinen etwa ein Sechstel dieser Wellenlänge. Bei dem üblichen Fall eines Leiters 24 mit einem Durchmesser von 3 mm, welcher in einer nicht dargestellten, wassergefüllten Isolierhülle mit einem Innendurchmesser von 6 mm angeordnet ist, beträgt die Leiterlänge, welche bei einer Frequenz von 13,56 MHz die besten Ergebnisse liefert, 4 m. Bei einem auf die oben angegebene, durch die internationalen Bestimmungen zugelassene Frequenz eingestellten Hochfrequenzgenerator und bei einer Verstärkerstufe, welche durch zwei parallel geschaltete Rohren gebildet wird, welche einen Belastungswiderstand von 1500 Ohm und eine Anodenleistung von 30 W haben, weist der Transformator 17 eine Primärwicklung 16 mit einer Länge von 57 mm auf, welche aus sieben Windungen mit einem Durchmesser von 33 mm aus emailliertem Kupferdraht von i,5 mm Durchmesser besteht, sowie eine Sekundärwicklung 20 von 32 mm Länge, welche aus zwei Windungen von 53 cm Durchmesser aus einem Kupferrohr von 11 mm Durchmesser besteht, wobei diese beiden Windungen durch Drehkondensatoren 45 und 46 abgestimmt werden. Parallel zu dem Drehkondensator 46 von etwa 100 pF ist ein fester Kondensator 47 von 50 pF mit Glimmerdielektrikum geschaltet. Der Eingang 19 der Kopplungswicklung 20 ist über einen Kondensator 27 mit der Masse und der Abschirmung des Hochfrequenzgenerators verbunden. Der die besten Ergebnisse liefernde Wert des Kondensators 27 beträgt ι/μΈ, wobei dieser Wert im Vergleich zu der benutzten sehr hohen Frequenz ungewöhnlich hoch ist. Dieser Kondensator dient zum Ausgleich der sehr kleinen Induktivität, welche die durch den Leiter 24 gebildete Leitung besitzt, deren Länge kleiner als ein Viertel der benutzten Wellenlänge ist.

Die obigen Werte sind nur beispielshalber angegeben, und man kann ohne wesentliche Veränderung der Ergebnisse von ihnen abweichen, vorausgesetzt, daß das Übersetzungsverhältnis des Transformators iy ungefähr beibehalten wird.

Bei einem Schweißstromkreis mit den obigen Kenngrößen hat man beim Schweißen von Aluminium mit einer Wolframelektrode festgestellt, daß eine Hochfrequenzstromstärke von etwa ίο 300 mA zur Stabilisierung des Schweißlichtbogens ausreichend ist, wobei die Leerlaufspannung groß genug ist, um eine Glimmentladung um die Elektrode herum in einem als Schutzgas benutzten Argonstrom zu erzeugen. Die längs des Schweißleiters bei offenem Stromkreis, d. h. falls die Elektrode von dem Werkstück weit entfernt ist, auftretende Hochfrequenzspannung verläuft nach der Kurve 48 der Abb. 3, welche die Spannungsänderung an der Elektrode in Abhängigkeit von der Länge des die Elektrode und die Sekundärwicklung 20 des Hochfrequenztransformators 17 verbindenden Leiters darstellt. Die Spannungskurve längs eines verlustlosen Leiters ist praktisch eine Sinuslinie der durch die Kurve 49 der Abb. 3 dargestellten Art, welche bei einer Länge gleich einem Viertel der Wellenlänge 1 ein Maximum aufweist. Infolge der schnell mit der Länge des Schweißleiters zunehmenden Verluste tritt das Spannungsmaximum bei einem Leiter auf, dessen Länge kleiner als ein Viertel der Wellenlänge ist, wie es durch die Kurve 48 der Abb. 3 angegeben wird, wobei diese Länge etwa ein Sechstel der Wellenlänge beträgt.

Beim Übergang des Hochfrequenzlichtbogens, wobei der Widerstand der. Entfernung Elektrode—Werkstück etwa gleich der charakteristischen Impedanz des Leiters 24 ist, ist dieser nicht mehr der Sitz stehender Wellen, und die Übertragung der Hochfrequenzleistung erfolgt mit den kleinstmöglichen Verlusten entsprechend den Hochfrequenzeigenschaften des Leiters 24 und der ihn umgebenden Dielektrika.

Die Hochfrequenzspannung längs des Leiters nimmt dann längs des Leiters etwas ab und wird +5 durch die Kurve 50 der Abb. 3 dargestellt.

Die durch die Ordinate des Punktes 51 der Abb. 3 dargestellte Spannung an den Klemmen der Sekundärwicklung 20 muß daher etwas größer sein als die Spannung, welche zur Speisung des Hochfrequenzbogens zwischen der Elektrode 25 und dem Werkstück erforderlich ist.

Bei der Abwandlung nach der Abb. 2 ist der Hochfrequenzgenerator mit der Schweißelektrode durch das Schweißkabel 28 verbunden, und der Hochfrequenzkreis wird durch ein Kabel 29 geschlossen, welches zu dem Schweißkabel parallel verläuft, so nahe wie möglich an demselben angeordnet ist und mit dem Schweißstück über den ■ Kondensator 30 verbunden ist. Der Schutz des Schweißtransformators 31 gegen die Einwirkung der Hochfrequenz erfolgt durch eine Induktivität 32 und gegebenenfalls durch einen Kondensator 33 zum Schutz des Kabels 29 gegen einen zu starken Strom im" Falle einer zufälligen Berührung mit dem Schweiß stück.

Diese beiden parallelen Kabel 28 und 29 bilden eine sehr wenig strahlende bifilare Leitung, wodurch die Hochfrequenzverluste zwischen dem Generator und der Elektrode verringert werden. Als Abwandlung kann auch ein koaxiales Kabel benutzt werden, welches durch ein Schweißkabel gebildet wird, welches von einer zylindrischen Abschirmung umgeben ist, welche von dem Schweißkabel durch eine Isolierung mit geringen Hochfrequenzverlusten isoliert ist, wobei der Außenleiter mit dem Ende 19 der Sekundärwicklung 20 des Kopplungstransformators verbunden ist.

Der Kondensator 30 kann in der Nähe des Schweißstücks angeordnet werden, wie in Abb. 2 dargestellt, er kann jedoch auch bei 34 angeordnet werden.

Ferner ist es erforderlich, einen Elektrodenhalter zu benutzen, der" eine möglichst kleine Kapazität gegen die Hand des Schweißers oder gegen die Befestigungsvorrichtung bei einer an einer Maschine angebrachten Vorrichtung hat. Der benutzte Isolierstoff muß geringe Hochfrequenzverluste haben und z. B. aus Polystyrol bestehen.

Der so ausgebildete Stromkreis weist noch den Vorteil auf, daß bei offenem Stromkreis an der 90-Elektrode eine Hochfrequenzspannung erzeugt wird, die groß genug ist, um die Zündung des Hochfrequenzbogens bei jedem zufälligen Erlöschen, oder bei jedem im Falle der Benutzung von Wechselstrom in jeder Halbwelle erfolgenden Erlöschen des Schweißlichtbogens zu gewährleisten. In der Zeichnung ist ein Stromkreis für Wechselstrom" dargestellt und vorstehend beschrieben, wobei dieser Stromkreis auch die Herstellung einer genügenden Stromstärke ermöglicht, wenn der Hochfrequenzbogen" gezündet ist, um diesem Bogen eine genügende Leistung für eine richtige Schweißung zu sichern.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   i. Stromkreis zur Zündung und Stabilisierung eines Schweißlichtbogens durch überlagerten Hochfrequenzstrom, insbesondere mit _ einer Frequenz höher als 10 MHz, der durch einen Elektronenröhrengenerator erzeugt wird, welcher mit dem Schweißstromkreis durch einen Transformator gekoppelt ist, dessen Sekundärwicklung in Reihe mit einem den Schweißstrom zur Schweißelektrode leitenden Kabel eingeschaltet ist, dessen Länge so bemessen ist, daß bei offenem Stromkreis dieses Kabel der Sitz von stehenden Hochfrequenzwellen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (17) ein die Spannung herabsetzender Transformator ist, dessen Übersetzungsverhältnis mit Rücksicht auf die Ausgangsspannung des Generators so bemessen ist, vorzugsweise zwischen 3 : ι und 15:1, daß die an den Klemmen seiner Sekundärwicklung erzeugte Spannung etwas höher als die erforderliche Spannung zur Auf-

   rechterhaltung eines zwischen der Schweißelektrode und dem Schweißgut vorher bestehenden Hochfrequenzlichtbogens liegt, jedoch wesentlich kleiner ist als die bei Leerlauf zur Zündung eines solchen Lichtbogens erforderliche Spannung, wobei die bei offenem Stromkreis längs des Schweißkabels (24) erzeugte und am Ort der Schweißelektrode benutzbare Überspannung so groß ist, daß eine Glimmentladung um die Schweißelektrode sichtbar wird, wenn diese in die Nähe des Schweißgutes gebracht wird.
2. 2. Stromkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz- der Sekundärwicklung des Hochfrequenztransformators (17) dem Widerstand des in seiner Leistung für die Stabilisierung hinreichenden Hochfrequenzlichtbogens angepaßt ist.
3. 3. Stromkreis nach Anspruch 1, dadurch geao kennzeichnet, daß die Impedanz der Primärwicklung (16) des Transformators (17) dem Belastungswiderstand des Ausgangskreises des Generators angepaßt, vorzugsweise etwa gleich ist, wobei dieser Ausgangskreis vorzugsweise mindestens zwei parallel geschaltete Verstärkerröhren (9, 10) aufweist.
4. 4. Stromkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Verbindungskabels (24) etwa ein ungerades Vielfaches der Viertelwellenlänge der vom Generator erzeugten Schwingung beträgt.
5. 5. Stromkreis nach Anspruch 1, dadur-ch gekennzeichnet, daß zur Kompensation der Hochfrequenzverluste in dem Schweiß Stromkreis, insbesondere beim Gebrauch eines wassergekühlten Schweißkabels, die Länge des Kabels (24) zwischen einem Achtel und einem Viertel, vorzugsweise in der Nähe eines Sechstels der Wellenlänge des Generators liegt.
6. 6. Stromkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (19) der Sekundärwicklung des Transformators (17), welches dem mit der Schweißelektrode verbundenen entgegengesetzt ist, mit einem parallel zum Kabel (24), vorzugsweise damit koaxial angeordneten Hilfsleiter (29, Abb. 2) verbunden ist, welcher an seinem der Schweißelektrode benachbarten Ende mit der Erde, z. B. mit dem Schweißstück, entweder unmittelbar oder über einen Kondensator (30) verbunden ist, und weiterhin dadurch, daß eine Induktivität (32), welche bei der Frequenz des Generators eine große Impedanz aufweist, zwischen die Schweißstromquelle und die Sekundärwicklung des Transformators (17) in das Schweißkabel in Reihe geschaltet ist.
7. 7. Stromkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator (27) erheblicher Kapazität für den Ausgleich der geringen reaktiven Impedanz des von dem Hochfrequenzstrom durchflossenen Teils des Schweißstromkreises zwischen das Ende (19) der Sekundärwicklung (20) des Kopplungstransformators (17) und die Erdleitung des Hochfrequenzgenerators eingeschaltet ist, welche ihrerseits mit der Erdleitung des Schweißstromkreises,

   z. B. mit dem Schweißstück, verbunden ist, und daß die Kapazität des Ausgleichskondensators (27) vorzugsweise von 0,5 bis 2 μΈ beträgt.
8. 8. Stromkreis nach Anspruch 1 für die Lichtbogenschweißung mit wassergekühltem Kabel, insbesondere für die Schweißung von Leichtmetallen in Argonatmosphäre, bei welchem der Hochfrequenzgenerator auf die Frequenz von 13,56 MHz abgestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopplungstransfdrmator (17) eine Primärwicklung (t6) mit sieben Windungen von etwa 33 mm Durchmesser aufweist, welche durch einen Kondensator (47) von etwa 50 pF und einen einstellbaren Kondensator (46) von etwa 100 pF überbrückt ist sowie eine Sekundärwicklung mit zwei Windungen von etwa 53 mm Durchmesser besitzt, welche durch ein Kupferrohr von 11 mm .Durchmesser gebildet wird und durch einen einstellbaren Kondensator (46) mit der Primärwicklung (16) abgestimmt wird, wobei das Schweißkabel (24) zwischen dem Kopplungstransformator (17) und der Schweißelektrode (25) eine Länge von etwa 4 m aufweist und durch einen Kupferleiter von 3 mm Durchmesser gebildet wird, der in einer wassergefüllten Isolierhülle mit einem Innendurchmesser von 6 mm angeordnet ist, wobei der günstigste Belastungswiderstand des die Primärwicklung (16) speisenden Anodenkreises etwa 1500 Ohm beträgt.

   Hierzu; 1 Blatt Zdchauagen

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