NO760244L - - Google Patents

Description

Det er allerede kjent anordninger for lysbuesvéising og som

omfatter en elektromagnet som tilføres likestrøm eller vekselstrøm for frembringelse av et magnetisk felt med det formål å gi lysbuen en rettlinjet svingebevegelse. Sådanne kjente anordninger benyttes som erstatning for tidligere.anvendte mekaniske innretninger for å gi lysbueelektroden en pendlende bevegelse med det formål å svinge lysbuen langs en rettlinjet svingebane. Det er ag så kjent andre anordninger av denne art, hvori lysbuen bringes til å utføre en dreiebevegelse under påvirkning av et magnetisk dreiefelt.

Forel iggendeo<5ppfinnelse har som formål en fremgangsmåte for kapping, bearbeiding, sveising og håndtering av metalliske og ikke-metalliske materialer ved hjelp av én elektrisk lysbue som bringes til å

rotere under påvirkning av et roterende magnetfelt, idet fremgangs-måtens .særtrekk i henhold til oppfinnelsen består i at såvel bevegelsebanen som hastigheten for minst en av lysbuens ytterender styres av magnetfeltet.

Oppfinnelsen omfatter likeledes en anordning for utførelse av oppfinnelsens fremgangsmåte, og som omfatter organer for å frembringe et roterende magnetfelt i nærheten av lysbuen for derved å meddele lysbuen én rotasjonsbevegelse, idet anordningens særteekk i .henhold.til oppfinnelsen består i at den videre omfatter organer for styring av såvel bevegelsebane som hastighet for minst en av lysbuens ytterender.

Det vil umiddelbart forstås at foreliggende oppfinnelse skiller seg fra det som tidligere er ktjent ved det forhold at lysbuens bevegelsebane og hastighet styres under den ovenfor angitte rotasjon. Det vil senere fremkomme hvilke betydningsfulle' fordeler som oppnås ved dette forhold.

Oppfinnelsen vil nu bli nærmere forklart ved hjelp av utførelse-eksemplber og under henvisningg til de vedføyde tegninger, hvorpå:

Fig. 1, 2 og 3 viser en første utførelseform av oppfinnelsen,

idet

Fig. 1 viser et aksialsnitt gjennom et magnetisk anker i oppfinnelsens anordning, langs linjen 1-1 i fig. 2;

Fig. 2 er en planskisse av anordningen i fig. 1, og

Fig. 3 viser et aksialsnitt gjennom anordningen som helhet, nemlig lysbueelektroden omgitt av ankeret i henhold til fig. 1 og 2; Fig. 4 viser et blmkksRjema i tilslutning til ovenfor angitte første utførelseform; Fig. 5 viser et aksial snitt'gjennom en annen utførelseform;

Fig. 6 viser et aksialsnitt gjennom en tredlge utf ørel sesf orm, og

Fig. 7 viser et tilsvarende aksialsnitt gjennom en fjerde utførelseform.

Den utførelseform som er vist i fig.11 til 3 omfatter et ikke-forflyttbart lysbueplasma inneni en varmebestandig kappe 1, hvori det er anordnet en elektrode 2 forbundet med den negative klemme for en strømkilde. Denne elektrode er festet til en lukket ende 3 av kappen 1. I den motsatte ende er kappen på kjent måte utstyrt med et metallstykke 4 forsynt med et aksialt hull for dannelse av den annen elektrode. Denne elektrode er forbundet med den positive klemme for nevnte strømkilde for lysbuen. Ved 6 er det angitt en lysbue som'' forløper mellom den frie ende av elektrodens2 og et indre konisk"" par ti 7 av metallstykket 4.

Elektroden 2 er forsynt med en aksial kanal 8, hvorigjennom det føres en gass og en lateral åpning 9 er anordnet gjennom sideveggen av kappen 1, likeledes for tilførsel av en gass. Disse gasser kan, alt etter forholdene, tilføres for å, sikre-kjøling, kjemisk beskyttelse,, eller også ønskede egenskaper for lysbuen (ioniserbare eller dissosierbare gasser). Disse gasser strømmer ut i form av plasma gjennom åpningen 5 og påvirker på kg:enttmåte det foreliggende arbeidsstykke, som dkke er vist på tegningen. Alt som hittil er beskrevet, er ^'tidligere kjent. Anordningen omfatter forøvrig et magnetisk anker 10 med tre ben 11, 12, 13, som hver er forsynt med en vikling 14, henhv. 15 og 16. Benene 11, 12, 13 ender i hvert sitt ;p'o-Lstykke 17, 18, 19. Disse tre polstykkereer anordnet i stjerne.med innbyrdes vinkel-avstand på 120°, slik det vil fremgååav fig. 2. Ankeret 10 med "sine viklinger 14, 15, 16 omgir kappen 1, slik det er angitt i fig. 3. Polstykkene, hvorav et eneste, nemlig 17, er vist i fig. 3, er anordnet i nærheten av det område hvor lysbuen 6 fremkommer.

Dettre viklinger 14, 15, 16 tilføres strøm fra hver sin fase av et trefasenett, således at det frembringes et magnetisk dreiefelt.

Det vil forstås at når viklingene 14, 15, 16 tilføres trefasestrøm, vil det magnetiske dreiefelt som utgår fra polstykkene 17, 18, 19 påvirke lysbuenj 16 å bringe denne til å rotere om plasmaflammens akse.

Denne rotasjon av lysbuen medfører den store fordel at den sikrere

en absolutt jevn energifordeling over de tilgjengelige elektrode-flater, således at det oppnås gunstig avkjøling av elektrodene 2

og 4.og følgelig nedsettelse av elektrodedimensjonene.

Fig. 4 viser skjematisk sammenstillingen av foreliggende utførelse av oppfinnelsens anordning, hvilket vil si plasmabrenneren i henhold til fig. 4 med dens strømforsyningsorganer >og styrings-organer for rotasjon av lysbuen. På denne figur er det ved 20

angitt en strømkilde for strømforsyning til selve lysbuen 6. Henvishingstallet 21 angir utstyr for flerfaset strømforsyning (trefaset i foreliggende tilfelle) til viklingene 13=, 15, 16 i den allerede beskrevede anordning. Dette utstyrtomfatter en styregenerator 22 med variabel frekvens, en flerfasegener.ator 23 styrt av nevnte styregenerator 22, tre forsterkere 24, 25, 26 for strøm-forsyning - til viklingene 14, 15, 16. Disse forsterkere styres av et amplitydereguleringsorgan 27 servostyrt av en pulsgenerator 26,

som i sin ttar er styrt av styregeneratoren 22. Henvisningstallet

29 angir utstyr for frekvensregulering, og henvisningstallet 30

angir arbeidsstykket som kan være metallisk eller ikke-metallisk. f

©

Sammenlignet med strømtilførsel direkte fra et industrielt trefasenett, oppviser den néttopp beskrevede strømforsyningsanordhi.ng den store fordel å kunne frembringe forskjellige frekvenser etter ønske.

I den utf ørelsef orm som er vist i fig. 1, dreier det se§ om en forflyttbar plasmaflamme.

Konstruksjonen av denne plasmabrenner tilsvarer stort sett den som

er angitt i Eig. 1, bortsett framat.den negative elektrode 31 er massiv og metallstykket 32, som tilsvarer stykket 4 i fig. 3, ikke utgjør den positive elektrode, men bare et organ for innsnevring av lysbuen 33, idet selve arbeidsstykket 34 selv er forbundet .med strøm-kildens positive pol. De elektromagnetiske organer for rotasjon av lysbuen er aa samme art som det beskrevede utstyr under henvisning til fig. l - 3, men likevel, med følgende forskjeller. Ankeret 35

med sine ben som 36 og sine viklinger som 37, 38, anordnet i stjerne som i deri første utføirelseform, er plassert rundt den varmebestandige kappe 39 på sådan måte at polstykkene, hvorav bare ÆoJer synlige ved 40, 41 i figuren, befinner seg i nærheten av åpningen 42 i stykket 32, i det området som befinner seg mellom dette stykke 32

og arbeidsstykket 34. Takket være denne plassering vil det magnetiske dreiefelt som frembringes av polstykkene påvirke-den del av lysbuen som befinner seg utenfor brenneren, for dreining av denne i overensstemmelse med pilen 43.

I det utførelseeksempel som er angitt i fig. 6, dreier det seg om

en brenner av den type som er kjent under betegnelsen TIG, hvilket vil si at den arbeider under gasstrømning med varmebestandig elektrode. Den varmebestandige elektrode 44 er anordnet aksialt i en varmebestandig kappe 45. Den frie ende av denne elektrode er ført gjennom en åpning 46 i den ene ende av kappen 45, og det er mellom spissen av denne elektrode og arbeidsstykket 47 at det opprettes en lysbue 48. Pilen 49 viser hvorledes denne lysbue dreies under påvirkning av det magnetiske 'dreiefelt som frembringes av de1.: tre polstykker, hvorav bare to er vist ved 50 og 51. Det

magnetiske utstyr for frembringelse av lysbuens rotasjonser identisk med'det som er beskrevet under henvisning til fig. 5.

I fig. 7 dreieredet seg om en plasmabrenner som arbeider under gasstrømning med en nedsmeltbar elektrode. Ved 52 er det vist en varmebestanding kappe hvori det er aksialt anordnet et metallrør 53 forbundet med den positive pol for lysbuens strømforsyning.

Dette rør tjener til føring av en metallisk tråd 54 som utg'jør den nedsmeltbare elektrode. Denne tråd rulles fortløpende av en spole 55 under drift av anordningen. Kappen 52 oppviser en sentral åpning

56 ved den ende som ligger motsatt opplagringen av røret 53. Utstyret for dreining av lysbuen er helt og holdent av samme art

som angitt i forbindelse med fig. 5 og 6. Dette utstyr omfatter tre polstykker anordnet i innbyrdes virikélavsta nd på 120° og hvorav bare to'er synlige ved. 57 og 58 på figuren, for påvirkning av lysbuen 59 som forltøper melsbom ytterenden 60 av den nedsmeltbare elektrode 54, og arbeidsstykket 61, som er forbundét med den negative pol for lysbuens strømforsyning. Pilen 62 angir deri firembr"ag'te dreiebevegelse av lysbuen ved hjelp av det magnetiske dreiefelt.

Ved 63 er det vist metallpartikler som skråver seg fra den nedbryt-bare elektrode 60 og overføres av lysbuen for påføring på arbeidsstykket 61.

Ved tilslutning av de forskjellige viste lysbueanordninger til en styreinnrething som angitt ved 21 i fig. 20, kan den overførte energitetthet til arbeidsstykket styres, og i forbindelse med en nedsmeltbar elektrode kan metalloverfør ingen til arbeidsstykket styres. Det magnetiske dreiefelt kan reguleres med hensyn til amplityde og rotasjonshastighet, periodisk eller ikke-periodisk,

ved spenning og frekvens for strømtilførselen samt hensiktsmessig anordning av viklingene. Ved variasjon av spenning og frekvens for strømtilførselen som funksjon av tiden, enten hver for seg eller samordnet kan det oppnås pulsvirkninger av lysbuen under fullstendige styrbare - forhold. På et overflateområde av arbeidsstykket som avgrenses av en'yttre kontur tilsvarendé større amplityder av lysbuen samt av en indre kontur tilsvarende mindre amplityder av. lysbuen, vil det således wære mulig å ford&le den tilførte lysbue-

energi etter ønske, f©eks. for å oppnå.jevn energitetthet, dybde-virkning, konstruktive virkninger etc.

Det vil uten videre forstås at disse konturer kan være sirkel-formede, elipseformede eller ha en hvilken som helst annen form. Ved tilstrekkelig hurtig rotasjon av lysbuen kan det oppnås et prakti.sk talt sammenhengénde omdreiningslegeme av klokkeform eller sylinderform. Dette tillater for en gitt- strøm å oppnå en betraktelig vinning med hensyn til lysbuespenningen, og følgelig med hensyn til lysbuens effekt. Denne spenningsøkning er intimt forbundet med energiabsorbsjonsevnen for de forskjellige anvendte gasser (f.eks. dissosierbare gasser som FUog Ng). Ved dannelse av et sådant kontinuerlig omdreiningslegeme tvinges på en viss måte den anvendte dissosierbare gass til å forbli i det indre av det området som avgrenses av nevnte omdreiningsplate, .således at det sikres at praktisk.talt hele den gassmasse som befinner seg i vedkommende område-jp dissosieres. Effektiviteten av ionisasjonsprosessen økes med andee ord i betraktelig grad.

Disse virkninger har en gunstig innflytelse på dimensjoneringen

av plasmabrennere med ikke forflyttbar plasmaflamme, idet det for en gitt effekt harbeides med lavere s trømintensite-ter, og anoéen således belastes i mindre grad, hvilket motvirker'skader og for tidlig nedbrytning av dette element. Plasmabrennere med ikke forflyttbar plasmaf lamme anvendes for meget forskjellige formål, f «teks. behandling av ildfaste materialer, bearbeiding og kapping av stentøy og ikke ledende materialer, samt naturligvis også for bearbeiding av metallstykker.

Det frembragte magnetiske dreiefelt kan naturligvis oppnås ved annen flerfaset strømforsyning| enn trefasestrøm.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte ved kapping, bearbeiding, sveising og behandling av metalliske og ikke-metalliske materialer ved hjelp av en elektrisk lysbue, som bringes til å iotere under påvirkning av et roterende magnetfelt, karakterisert ved at såvel bevegelsebanen som hastigheten for minst en av lysbuens ytterender styres av magnetfeltet.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at åmplityde og rotasjonshastighet for det roterende magnetiske felt varieres som funksjon" av tiden, ved at spenning og frekvens for den flerfasede strøm-forsyning som frembringer; magnetfeltet, varieres.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at lysbuen bringes til rotasjon med sådan hastighet at den danner et praktisk talt kontinuerlig omdreiningslegeme i form av en klokke eller sylinder.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, og anvendt på en forflyttbar lysbue, karakterisert ved at hastigheten og bevegelsebanen for den ytterende av lysbuen som befinner seg på et metallisk arbeidsstykke, reguleres.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, og anvendt på en ikke forflyttbar "lysbue, karakterisert ved at det frembragte magnetfelt bringes til å påvirke lysbuen gjennom lysbuebrennerens sidevegg.

6.9 Anordning-f©r.utførelse av den fremgangsmåte som er angitt i krav 1, og som omfatter organer for å frembringe et roterende magnetfelt i nærheten av en lysbue for derved å meddele lysbuen en rotasjonsbevegelse; karakterisert ved1 'at anordningen videre omfatter organer for styring av såvel bevegelsebane som hastighet for minst en av lysbuens ytterender.

7. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at den omfatter en plasmabrenner med ikke forflyttbar plasmaflamme og med pol stykker for et magnetisk anker anordnet omkring brennerens varmebestandige yttre kappe, rett utformdet område hvor brennerens lysbue frembringes, for påvirkning av denne gjennom kappeveggen..

8. Anordning som angitt i krav 6 og som omfatter en brenner med forflyttbar lysbue og utstyrt med en varmebestandig kappe hvori det er anordnet eniyelektrode, idet kappen oppviser en åpning for passasje av en lysbue frem til et arbeidsstykke, k a r a k t e r^ i: s ert ved at ankeret og dets viklinger er anordnet omkring kappen, mens ankerets pol stykker er anordnet i nærheten av nevnte åpning og i det område som befinner seg mellom åpningen og arbeidsstykket, for påvirkning av den del av lysbuen som befinner seg utenfor brenneren.

9. Anordning- som angitt i krav 8, karakterisert ved at brenneren er en plasmabrenner med forflyttbar plasmaflamme.

10. Anordning som angitt i krav 8, karakterisert ved at brenneren er utstyrt med varmebestandig elektrode.

11. Anprdning som angitt i krav 8, karakterisert ved at brenneren er utstyrt med nedsmeltbar elektrode.