NO313369B1 - Magnetisk jordingsterminal - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en jordingsterminal for midlertidig festing av en jordingskabel til et objekt som skal sveises.

Ved all sveising benyttes en pluss- og en minusforbindelse, der minusfor-bindelsen er jordingskabelen som blir festet til konstruksjonen det skal sveises på. Sveisingen utføres med plusskabelen som har påmontert en elektrodeholder eller matepistol. Ved feste av jordingskabelen til konstruksjonen benyttes en jordingsterminal.

Kjente jordingsterminaler omfatter blant annet jordingsklyper, som griper

over konstruksjonen, for eksempel et rør, ved anvendelse av en mekanisk kraft,

for å tilveiebringe elektrisk kontakt med konstruksjonen. Jordingsklypene kan imidlertid ikke festes på alle geometriske flater, da de er avhengig av å kunne gripe om objektet. Den elektriske forbindelsen er avhengig av at kjevene til jordingsklypen griper godt om konstruksjonen for å gi tilstrekkelig kontakt. Den mekaniske kraften tilveiebringes ofte av skruer eller mekaniske fjærer, som etter en tid kan bli løse og dermed gir dårligere kontakt med konstruksjonen. Dersom en jord-ingsklype skal festes på større konstruksjoner må det først sveises et øre til konstruksjonen som jordingsklypen deretter kan festes i.

Andre kjente jordingsterminaler baseres på magnetisme, og omfatter terminaler med permanentmagneter og terminaler som baseres på bruk av elektromag-neter. Slike jordingsterminaler kan anvendes når konstruksjonen som skal sveises er av et ferromagnetisk materiale. For eksempel beskrives det i de amerikanske patentene US 2 287 112 og US 2 437 633 magnetiske jordingsterminaler basert på en elektromagnet. Når strømmen slås på, magnetiseres terminalene og kontaktflaten trekkes mot arbeidsstykket. Elektromagnetiske jordingsterminaler må imidlertid ha egen strømforsyning og egen leder fra strømforsyningen til spolen i terminalens elektromagnet. Jordingsterminaler med permanentmagneter er for eksempel beskrevet i US 2 429 526 og US 4 676 562. Jordingsterminalen i US 4 676 562 er utformet til å kunne holdes og festes med en hånd. Terminalen

vil imidlertid være hard å løsne fra arbeidsstykket. James Morten™ har også kom-met på markedet med en magnetisk jordingsterminal basert på permanentmagneter. Kjente jordingsterminaler med permanentmagneter har generelt den ulempen at den magnetiske kraften ikke kan "slås av", slik strømmen i en elektromagnet

kan slås av, eller på annen måte forflyttes vekk fra kontaktflaten med konstruksjonen. Disse magnetiske jordingsterminalene vil i et typisk industrimiljø også til-trekke seg metallspon som fester seg til kontaktflaten. Dette er sterkt uønsket da det vil gi dårlig kontakt mellom arbeidsstykket og jordingsterminalen.

For å få en god jordforbindelse mellom jordingsterminalen og arbeidsstykket som skal sveisees, må kontaktflaten på konstruksjonen også være fri for maling, rust og glødeskal. Dette gjøres nå ved bruk av en separat skrape i en eller annen form. Sveiseren må derfor være utstyrt med flere verktøy under sveisingen.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en jordingsterminal som kan festes på alle magnetiske konstruksjoner/arbeidsstykker som skal sveises uavhengig av konstruksjonens geometri.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en jordingsterminal med kun en ledning, jordingskabelen, og som også kan aktivere og deaktivere den magnetiske kraften i kontaktflaten med arbeidsstykket.

Et tredje formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en jordingsterminal som enkelt kan festes til og løses fra konstruksjonen som skal sveises.

Et fjerde formål med den foreliggende oppfinnelse er å eliminere behovet for ekstra utstyr i form av skraper for å skrape vekk rust, maling og glødeskal fra kontaktflaten på arbeidsstykket.

I henhold til oppfinnelsen oppnås formålene angitt over med en magnetisk jordingsterminal for midlertidig festing av en jordingskabel til et objekt som skal sveises, der jordingsterminalen omfatter permanentmagneter, idet permanent-magnetene har en første tilstand for festing av jordingsterminalen til objektet og en andre tilstand for frigjøring av jordingsterminalen fra objektet. Jordingsterminalen er kjennetegnet ved at den er innrettet til å kunne festes og frigjøres med en hånd, idet jordingsterminalen festes ved at den trykkes mot objektet som skal sveises og frigjøres ved at den trekkes ut fra objektet som skal sveises.

Permanentmagnetene kan være bevegbare mellom en første og en andre posisjon, som henholdsvis representerer permanentmagnetenes første og andre tilstand.

Videre kan jordingsterminalen omfatte et hus, to øvre parallelle langstrakte metallplater og to nedre parallelle langstrakte metallplater i huset, idet permanent-magnetene er anbrakt mellom metallplatene og i den første posisjonen danner en åpen magnetismesløyfe sammen med metallplatene for festing av jordingsterminalen til objektet, og i den andre posisjonen danner en lukket magnetismesløyfe sammen med metallplatene for frigjøring av jordingsterminalen fra objektet.

En magnetholder kan være anordnet mellom metallplatene, idet magnetholderen har et øvre og et nedre rom for anbringelse av permanentmagnetene,

som utgjøres henholdsvis av en øvre permanentmagnet og en nedre permanentmagnet. I den første posisjonen er den nedre permanentmagneten anbrakt mel-

lom de to nedre metallplatene og den øvre permanentmagneten anbrakt mellom de to øvre metallplatene, og i den andre posisjonen er de to permanentmagnet-

ene anbrakt mellom de to øvre metallplatene.

Huset kan være utstyrt med et håndtak, som den øvre del av magnetholderen er festet til, og bevegelse av håndtaket bevirker da endring av posisjonen til magnetholderen og dermed permanentmagnetene. De nedre metallplatene kan tilveiebringe kontaktflater for kontakt med objektet

som skal sveises. Metallplatene kan være av en viss tykkelse som tilveiebringer definerte endeflater. Kontaktflatene kan da utgjøres av de nedre endeflatene til de to nedre metallplatene, og av et spor som dannes av innsidene av de nedre endene til de to nedre metallplatene, idet sporet letter festingen av jordingsterminalen på rør og rørkonstruksjoner. I en foretrukket utførelsesform har innsidene av de nedre endene til de nedre metallplatene form av motsatt skrånende flater, der flatene skrår oppover i en retning mot hverandre. Sporet kan være frest ut på den innerste delen av de nedre endeflatene til metallplatene.

Det er foretrukket å anvende permanentmagneter av neodym, Nd-Fe-B-35.

Jordingsterminalen kan også omfatte skrapeverktøy til avskraping av rust, maling eller glødeskal på objektet, for å oppnå en bedre kontaktflate med objektet. Skrapeverktøyet har da skrapekniver som er anbrakt utragende vinkelrett utover

fra kontaktflatene, men slik at skrapeverktøyet ikke påvirker kontaktflatenes kon-

takt med objektet. Jordingsterminalen har da en utforming slik at avskraping av rust, maling og glødeskal på objektet som skal sveises, samt festing av jordingsterminalen til objektet og frigjøring av jordingsterminalen fra objektet, kan utføres i suksessive operasjoner kun med bruk av en hånd og uten å endre grepet om jordingsterminalen.

I en foretrukket utførelsesform er den magnetiske jordingsterminalen også utstyrt med en hurtigkobling for jordingskabelen slik at denne lett kan frakobles jordingsterminalen.

Det er foretatt målinger som viser at jordingsterminalen tilfredsstiller krav-ene til tilstrekkelig jording ved alminnelig sveising uten at effekttap i overgangs-motstanden mellom gods og jordingsmagnet forårsaker varmgang i jordingsterminalen, og den kan dermed erstatte en konvensjonell jordingsklemme. Jordingsterminalen virker naturligvis kun på magnetiske materialer, og danner en sikker jording ved sveising på plane overflater. Ved sveising på grove konstruksjoner og rør-dimensjoner har den helt unike fordeler i forhold til konvensjonelle jordingsverktøy, som jordingsklemme, da påsveising, kapping og sliping av feste på arbeidsstyk-kets overflate for jordingsklemmen unngås. Terminalens utforming av kontaktflatene gjør at den passer bra på de fleste dimensjoner, men den er selvfølgelig avhengig av en noenlunde ren overflate for å få skikkelig jordforbindelse. De utskift-bare skrapeknivene fungerer godt på malte eller rustbelagte overflater, noe som betyr at brannsår og varmgang i jordingen elimineres. De innebygde skrapeknivene løser også problemet med å måtte benytte ekstraverktøy for å rengjøre over-flaten for å få skikkelig kontakt. Da jordingsterminalen også sitter godt fast til fla-ten, elimineres problemet med en løs jordforbindelse. Den er uavhengig av en ekstern strømtilførsel, og faller derfor ikke av ved strømbrudd, samtidig som ekstra ledning og bryter unngås.

Kort beskrivelse av tegningene

I det følgende vil utførelsesformer av oppfinnelsen beskrives nærmere med henvisning til de medfølgende tegningene der: Figur 1 viser en utførelsesform av jordingsterminalen ifølge oppfinnelsen, der en del av huset er fjernet, og terminalen er i en første tilstand for festing til en konstruksjon,

Figur 2 viser et lengdesnitt gjennom jordingsterminalen i figur 1,

Figur 3 viser jordingsterminalen i figur 1 i en andre tilstand for frigjøring av terminalen fra konstruksjonen,

Figur 4 viser et lengdesnitt gjennom jordingsterminalen i figur 3,

Figur 5 er et utspilt riss av jordingsterminalen i figurene 1-4,

Figur 6 viser en utførelsesform av jordingsterminalen ifølge oppfinnelsen sett delvis forfra og fra undersiden, Figur 7 viser hele jordingsterminalen i figur 1 i en første tilstand for festing av terminalen til en konstruksjon, og Figur 8 viser hele jordingsterminalen i figur 1 i en andre tilstand for frigjøring av terminalen fra en konstruksjon.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Konstruksjon

Det vises til figurene 1-8 der like henvisningstall indikerer like elementer på de forskjellige figurene.

Figur 5 viser et utspilt riss av en jordingsterminal ifølge oppfinnelsen. Deksel A 7, deksel B 8, håndtak 9 og gummigrep 10 som omslutter håndtaket 9, utgjør huset til jordingsterminalen. Deksel A og B er laget i varmebestandig plast, og kan integreres i en del, og håndtak 9 med gummigrep 10 kan likeledes være integrert i en del. Innmaten i jordingsterminalen består av en magnetholder 6 av varmebestandig plast, to øvre og to nedre metallplater 1 og 2 av stål, rustfri avstandsplate 3, samt permanentmagneter 11a og 11b av neodym, Nd-Fe-B-35. Metallplatene 1, 2 er av en viss tykkelse og har dermed både definerte side- og endeflater. Jordingsterminalen har også en hurtigkopling for feste av en minuskabel 14 til terminalen, der hurtigkoplingen består av en rustfri bolt 4 og en messinghylse 5 festet til bolten 4 for innføring av kabelen 14, og en gummihette 13 som omslutter hurtigkoplingen.

Avstandsplaten 3 består av to motstående, parallelle veggdeler 3a, 3b i avstand fra hverandre, som er forbundet ved sin nedre ende av en bunndel 3c, som vist i figur 5. De to øvre og de to nedre stålplatene, henholdsvis 1 og 2, er av samme tykkelse, men den øvre stålplaten er lengre enn den nedre stålplaten. De to nedre stålplatene er anbrakt på motstående sider av avstandsplaten 3, og på de samme motstående sider er de øvre stålplatene anbrakt over de nedre stålplatene, men slik at de motstående endeflatene til en nedre og en øvre stålplate er parallelle og i avstand fra hverandre. Metallplatene 1, 2 er anbrakt på slike motstående sider av avstandsplaten 3, at metallplatene 1, 2 og avstandsplaten 3 danner et rom med en øvre åpning, der rommet avgrenses av de motstående metallplatene 1 og 2, samt veggdelene 3a, 3b og bunndelen 3c i avstandsplaten 3. De nedre endeflatene til de nedre stålplatene utgjør jordingsterminalens kontaktflater med objektet som skal sveises.

Magnetholderen 6 består i hovedsak av to deler. En nedre rektangulær del med et øvre rektangulært rom og et nedre rektangulært rom der magnetene 11a og 11b kan anbringes, og henholdsvis utgjøre en øvre permanentmagnet 11a og en nedre permanentmagnet 11b. Den andre delen av magnetholderen er en øvre festedel for feste av magnetholderen til jordingsterminalens håndtak. Festedelen har øverst form av to pilformede festeanordninger som kan skyves inn i komple-mentære festeåpninger i håndtaket 9, slik det fremgår av figurene 1-4. Magnetholderen 6 er av varmiebestandig plast og støpes foretrukket i ett stykke. Den befinner seg i rommet som er avgrenset av stålplatene 1, 2 og avstandsplaten 3, slik det tydelig fremgår på figurene 1-4. Magnetholderen, og dermed permanentmagnetene, kan forflyttes i lengderetningen, dvs. parallelt med lengderetningen til stålplatene, i dette rommet ved bevegelse av håndtaket 9, 10. Dette vil senere bli forklart nærmere.

Slik det fremgår av figurene 2, 4 og 5 er den rustfrie bolten 4 i direkte kontakt med den ene sideveggen 3b i avstandsplaten 3. Avstandsplaten 3 er videre i direkte kontakt med de to øvre og to nedre stålplater, 1 og 2. Den elektriske forbindelsen med arbeidsstykket og minuskabelen Oord) tilveiebringes av de nedre stålplatene 2, som er i fysisk kontakt med arbeidsstykket. Når jordingsterminalen er i tilstanden for festing til et objekt, som vil bli forklart senere, er terminalen svært godt festet til konstruksjonen, og gir en god elektrisk kontakt mellom jordingsterminalen og konstruksjonen, med lite varmgang av jordingsterminalen og minimalt spenningsfall over denne.

Når jordingsterminalen er i tilstanden for festing og er festet til en 10mm stålplate, behøves under optimale forhold en belastning tilsvarende 100 kg for å løsrive jordingsterminalen fra stålplaten.

Figur 6 viser formen til de nedre endene til stålplatene 2, som danner kontaktflatene med objektet som skal sveises. De nedre endeflatene til stålplatene 2 er plane, og innsiden av de nedre endene til stålplatene 2 har motsatt skrånende flater som danner et spor. De skrånende flatene er fortrinnsvis plane og skrår oppover i en retning mot hverandre, og er frest ut på innsiden av de nedre endeflatene til de nedre stålplatene 2. Den spesielle utformingen av de skrånende kontaktflatene samt jordingsterminalens dimensjoner, gjør jordingsterminalen spesielt egnet til festing på rør og rørkonstruksjoner. Jordingsterminalen er i seg selv vel-egnet til festing på flater da festingen tilveiebringes ved magnetisme, og kontaktflatene utgjøres da av endeflatene til stålplatene 2. Terminalen kan festes til ferro-magnetiske materialer som for eksempel jern og stål.

Skrapeverktøyet består av to skrapekniver 12 av herdet stål, som er anbrakt vinkelrett utragende i forhold til og i nærheten av kontaktflatene til jordingsterminalen, men slik at skrapeverktøyet ikke påvirker kontaktflatenes kontakt med arbeidsstykket. Skrapeknivene 12 er festet til innsiden av de nedre delene av deksel A og deksel B henholdsvis. I figur 7 og 8 fremgår tydelig skrapeknivenes plas-sering på jordingsterminalen.

Funksjon

I figurene 1 og 2 er permanentmagnetene i jordingsterminalen i en første tilstand for festing til en konstruksjon som skal sveises, mens figurene 3 og 4 viser jordingsterminalens permanentmagneter i en andre tilstand for frigjøring av terminalen fra konstruksjonen. Det kan ses av figur 1 og 2 at når permanentmagnetene er i den første tilstanden er den nedre permanentmagneten 11 b anbrakt mellom de to nedre metallplatene 2 og den øvre permanentmagneten 11a anbrakt mellom de to øvre metallplatene 1. Når permanentmagnetene er i den andre tilstanden er de to permanentmagnetene 11a, 11b anbrakt mellom de to øvre metallplatene 1.1 den andre tilstanden vil permanentmagnetene, som er plassert med sørpol på den øvre magneten vendende mot nordpol til den nedre magneten, danne magnetfeltlinjer i hovedsak i de øvre stålplatene; en såkalt lukket magnetismesløyfe. Magnetfeltlinjer vil i det vesentlige ikke skapes i de nedre stålplatene, og det er dermed heller ingen magnetfeltlinjer som utgår fra de nedre endeflatene til de nedre stålplatene. Det vil derfor ikke etableres magnetiske krefter mellom kontaktflatene og et arbeidsstykke. Eventuelle metallspon eller andre magnetiske objekter vil heller ikke kunne feste seg til jordingsterminalen når permanentmagnetene befinner seg i den andre tilstanden. Når permanent-magnetene befinner seg i den første tilstanden, vil permanentmagnetene opprette magnetfeltlinjer som strekker seg gjennom de øvre og nedre metallplatene, der feltlinjer vil utgå fra de nedre endeflatene. Dette benevnes en åpen magnetismesløyfe. Det dannes et magnetfelt i kontaktflatene til jordingsterminalen, og dermed magnetiske krefter for sikker festing av jordingsterminalen til en konstruksjon som skal sveises. Ved forflytting av magnetholderen og dermed permanentmagnetene mellom de to posisjonene som forklart over, vil jordingsterminalen enkelt kunne festes til og frigjøres fra en konstruksjon.

Da den øvre delen av magnetholderen 6 er festet til håndtaket 9, bevirker bevegelse av håndtaket 9 endring av posisjonen til magnetholderen 6 og dermed posisjonen til permanentmagnetene 11a, 11b. Ved festing av terminalen til en konstruksjon som skal sveises, holdes jordingsterminalen med en hånd og trykkes mot konstruksjonen. Dette medfører at magnetholderen og dermed permanent-magnetene, som initialt er i den andre posisjonen, forflyttes til den første posisjonen, og et kraftig magnetfelt opprettes i kontaktflaten med konstruksjonen som forklart over. Jordingsterminalen er dermed festet til konstruksjonen. Etter endt sveising når jordingsterminalen skal frigjøres fra konstruksjonen, trekkes håndtaket, som fremdeles holdes med det samme etthåndsgrep som ved festing, utover fra konstruksjonens flate. Dermed forflyttes magnetholderen, og dermed permanentmagnetene til den andre posisjonen med det resultat at magnetfeltet i kontaktflaten forsvinner, og terminalen løsner fra konstruksjonen.

Da skrapeknivene 12 er festet i nærheten av kontaktflatene til jordingsterminalen, kan rust, maling og glødeskal skrapes av konstruksjonen før sveising, slik at det oppnås en god elektrisk forbindelse mellom jordingsterminalen og konstruksjonen. Jordingsterminalen holdes ved skraping også med det samme etthåndsgrepet som ved festing til og frigjøring fra konstruksjonen. Denne utformingen av jordingsterminalen innebærer at skraping av festeflaten på konstruksjonen, festing av jordingsterminalen til konstruksjonen og frigjøring av jordingsterminalen fra konstruksjonen kan utføres i suksessive operasjoner og med anvendelse av det samme etthåndsgrepet om terminalen.

Claims (14)

1. Magnetisk jordingsterminal for midlertidig festing av en jordingskabel til et objekt som skal sveises, der jordingsterminalen omfatter permanentmagneter (11a, 11b), idet permanentmagnetene har en første tilstand for festing av jordingsterminalen til objektet og en andre tilstand for frigjøring av jordingsterminalen fra objektet, karakterisert ved at jordingsterminalen er innrettet til å kunne festes og frigjøres med en hånd, idet jordingsterminalen festes ved at den trykkes mot objektet som skal sveises og frigjøres ved at den trekkes ut fra objektet som skal sveises.

2. Magnetisk jordingsterminal ifølge krav 1, karakterisert ved at permanentmagnetene (11a, 11b) er bevegbare mellom en første og en andre posisjon, som henholdsvis representerer permanentmagnetenes første og andre tilstand.

3. Magnetisk jordingsterminal ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter et hus (7, 8, 9, 10); to øvre parallelle langstrakte metallplater (1) og to nedre parallelle langstrakte metallplater (2) i huset (7, 8, 9, 10), idet permanentmagnetene (11a, 11b) er anbrakt mellom metallplatene (1, 2) og i den første posisjon danner en åpen mag-netismesløyfe sammen med metallplatene (1, 2) for festing av jordingsterminalen til objektet, og i den andre posisjon danner en lukket magnetismesløyfe sammen med metallplatene (1,2) for frigjøring av jordingsterminalen fra objektet.

4. Magnetisk jordingsterminal ifølge krav 3, karakterisert ved en magnetholder (6) mellom metallplatene, idet magnetholderen (6) har et øvre og et nedre rom for anbringelse av permanentmagnetene (11a, 11b), som utgjøres henholdsvis av en øvre permanentmagnet (11a) og en nedre permanentmagnet (11 b).

5. Magnetisk jordingsterminal ifølge krav 4, karakterisert ved at i den første posisjon er den nedre permanentmagneten (11b) anbrakt mellom de to nedre metallplatene (2) og den øvre permanentmagneten (11a) anbrakt mellom de to øvre metallplatene (1), og at i den andre posisjon er de to permanentmagnetene (11a, 11b) anbrakt mellom de to øvre metallplatene (1).

6. Magnetisk jordingsterminal ifølge krav 5, karakterisert ved at huset (7, 8, 9, 10) har et håndtak (9), idet øvre del av magnetholderen (6) er festet til håndtaket (9) og bevegelse av håndtaket bevirker endring av posisjonen til magnetholderen (6) og dermed permanentmagnetene (11a, 11b).

7. Magnetisk jordingsterminal ifølge krav 3, karakterisert ved at de nedre metallplatene (2) tilveiebringer kontaktflater for kontakt med objektet som skal sveises.

8. Magnetisk jordingsterminal ifølge krav 7, hvor metallplatene er av en viss tykkelse som tilveiebringer endeflater, karakterisert ved at kontaktflatene utgjøres av de nedre endeflatene til de to nedre metallplatene (2), og av et spor som dannes av innsidene av de nedre endene til de to nedre metallplatene (2), idet sporet letter festingen av jordingsterminalen på rør og r ørkonstruksjoner.

9. Magnetisk jordingsterminal ifølge krav 8, karakterisert ved at innsidene av de nedre endene til de nedre metallplatene (2) har form av motsatt skrånende flater, idet flatene skrår oppover i en retning mot hverandre.

10. Magnetisk jordingsterminal ifølge krav 1, karakterisert ved at permanentmagnetene (11a, 11b) er av neodym, Nd-Fe-B-35.

11. Magnetisk jordingsterminal ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter skrapeverktøy til avskraping av rust, maling eller glødeskal på objektet for å oppnå en bedre kontaktflate med objektet.

12. Magnetisk jordingsterminal ifølge krav 11, karakterisert ved at skrapeverktøyet har skrapekniver (12) som er anbrakt utragende vinkelrett utover fra kontaktflatene, men slik at skrapeverktøyet ikke påvirker kontaktflatenes kontakt med objektet.

13. Magnetisk jordingsterminal ifølge krav 12, karakterisert ved at den er utformet slik at avskraping av rust, maling og glødeskal på objektet som skal sveises, samt festing av jordingsterminalen til objektet og frigjøring av jordingsterminalen fra objektet, kan utføres i suksessive operasjoner kun med bruk av en hånd og uten å endre grepet om jordingsterminalen.

14. Magnetisk jordingsterminal ifølge krav 1, karakterisert ved at den er utstyrt med en hurtigkobling (4, 5, 13) for jordingskabelen slik at denne lett kan frakobles jordingsterminalen.