Proponowano juz oddawna stosowac prad zmienny jednofazowy do spawania lub rozcinania zapomoca luku elektrycz¬ nego z wlacfzonym w szereg z lukiem od¬ powiednim opornikiem, nadajacym lukowi potrizehna stalosc i ograniczajacym prad zapalania, odbywajacego sie izazwyczaj zapomoca chwilowego zwarcia. Korzysta¬ nie z przyrzadów do spawania w ten spo¬ sób wyposazonych, jest czesto uniemozli¬ wione w sieciach pradu wielofazowego, najbardziej dzis rozpowszechnionych, gdyz zmaczne obciazenie jednej fazy moze wy¬ wolac nierównomierne obciazenie sieci i doprowadzic do powaznych trudnosci.Z drugiej strony, luk jednofazowy jest wogóle trudny do zapalania i podtrzymy¬ wania i wymaga speqjalnych urzadzen, eas moc takiej instalacji jest zazwyczaj bardzo mala.Celem niniejszego wynalazku jest spo¬ sób spawania zapomoca luku elektryczne-' go, w którym wykorzystuje sie bezposred¬ nio energje dostarczana przez siec wielo¬ fazowa, przycizem obciazenie jest rozdzie¬ lone równomiernie pomiedzy fazami.Zasada tego sposobu polega na uzyciu wiekszej ilosci luków niezaleznych, two¬ rzonych miedzy przedmiotami, które sa przeznaczone do, spojenia, wlzgledttlie roz¬ ciecia i elektrodami, lezacemi obok siebie.Elektrody sa polaczone z biegunamikolejnych faz zródla pradu wiec otrzy¬ muja napiecia o fazach przesunietych zas pr2eehmcioty ^órfe mAa byc spojone sa przylacteone do pozostalego bieguna zró¬ dla pradu wielofazowego w ten sposób, ze przez przewodnik laczacy te przedmioty ze zródlem pradu przeplywa prad conaj- mniej równy temu jaki zasila kazda elek¬ trode, co pozwala na osiagniecie równo¬ miernego obciazenia faz.Dzieki istnieniu przesuniecia faz po¬ miedzy napieciami elektrod, luki otrzyma¬ ne nie gasna nigdy razem, zas powstajace przytem ciagle bardzo silne zjonizowanie powietrza ulatwia znacznie okresowe za¬ palanie ponowne kazdego z luków. Praca takiego urzadzenia do spawania pradem zmiennym jest tak samo stala jak i praca urzadzenia do spawania pradem stalym.Oprócz tego iz jednej strony spólczymnik mocy wielofazowego urzadzenia do spawa¬ nia moze byc znaciznie wiekszy od tego, jaki mó(gl byc uzyskany przy stosowaniu znanych dotychczas urzadzen do spawa¬ nia, zasilanych pradem jednofazoLwym po¬ niewaz z powodu latwosci zapalania po¬ nownego kazdego luku stosunek pomiedzy napieciem jalowem i napieciem robocizem kazdej elektrody moze byc mniejszy a wiec imdukcyjnosc wlaczonego w szereg z elektroda dlawika moze byc mniejsza niz przy jednofazowem urzadzeniu do spawa¬ nia, zajs z drugiej stromy prad pobierany z sieci zasilajacej moze byc pozbawiony pewnych harmonicznych, utworzonych przez luk, zapomoca odpowiedniego pola¬ czenia uzwojenia transformatora zasilaja¬ cego wspomniany luk.Fig. 1 przedstawia pnzyklad wykonania urzadzenia do spawania wedlug niniejsze¬ go wynalazku.Cyfry 1 oznaczaja uzwojenia pierwot¬ ne transformatora zasilajacego luk. Celem lepszego wyjasnienia pomyslu zalozono ze zródlo pradu daje prad trójfazowy i ze u- flwojetnia pierwotne 1 sa polaczone w trój¬ kat. Uzwojenia wtórne 2, polaczone na- przyklad w gwiazde, sa pr/zylaczone do dwóch elektrod 3 i do lawy roboczej 4, na której sa ukladane przedmioty przezna- czome do spawania. Wskutek takiego ukla¬ du pomiedzy ternii przedmiotami, które ma¬ ja byc spojone i dwiema elektrodami po¬ wstaje trójfazowy luk elektryczny. Cewki dlawikowe 5, które sluza do ograniczania natezenia pradu, nadaja temu lukowi nie¬ zbedna stalosc w dzialaniu. Wspomniane cewki moga posiadac niezalezne obwody magnetyczne regulowane oddzielnie w miare potrzeby, ale moga byc równiez wla¬ czone razem w jeden obwód magnetyczny 0 trzech odgalezieniach. Cewki te moga byc wlaczone takze do obwodów pierwot¬ nych, lub tez zupelnie usuniete, jezeli transformator posiada dostateczne rojzpro- szenie magnetyczne.W celu przerwania luku jednofazowe¬ go mogacego trwac miedzy dwiema elek¬ trodami 3, po oddaleniu ich od przedmio¬ tów spawanych, w przewód polaczony z lawa robocza 4, wlaczone jesit w punkcie 6 uizwojenie przerywacza 7, który samo¬ czynnie pfrzerywa zasilanie jednej z elek¬ trod, gdy luk przestaje dzialac na spawa¬ ne przedmioty.Uzwojenia pierwotne 1 sa wedlug fig. 1 polaczone w trójkat. Uklad taki usuwa zupelnie wyzsze harmoniczne rzedu wie¬ lokrotnosci 3 z pradu pobieranego z sieci co jest szczególnie korzystne w tym przy¬ padku, poniewaz luk spawajacy stanowi zródlo harmonicznych tego stopnia. Moz¬ na jednak uzwojenia pierwotne 1 polaczyc w gwiazde.Uzwojenia wtórne 2 sa przewaznie po¬ laczone w gwiazde; przy tego rodzaju po¬ laczeniu daje sie osiagnac dostateczny po¬ dzial obciazenia na wszystkie trzy fazy, nawet pomimo dysymetrji, która wywolu¬ je uzycie spawanych przedmiotów do u- tworfcenia jednego z biegunów luku, po¬ niewaz wystarczy w tym celu uzwojeniu 2 — 2 —polaczonemu z lawa 4, nadac inna liczbe ziwojów, od tej, jaka posiadaja dwa inne uzjwojenia, ogólnie biorac wieksza ilosc ziwojów. Uziwoijenia 2 moga byc takze ewentualnie polaczone w trójkat.Elektrody 3 z metalu lub 'wegla moga byc wykonane w ksztalcie pretów ulozo¬ nych równolegle, oddzielonych od siebie odpowiednim materjalem izolujacym, jak w znanych swiecach Jabloczkowa, i umo¬ cowane w dwubiegunowej obsadzie. Mate- rijal izolujacy moze byc tak wybrany aby sluzyl jednoczesnie do ulatwienia spawa¬ nia jako domieszjka odtleniajaca; w tym przypadku moze on pokrywac cala po¬ wierzchnie elektrod. Elektrody moga byc takze ulozone wspól(srodkowo, ptzyczem wóWcfcas elektroda zewnetrzna ma ksztalt rurki, utworzonej w sposób dowolny, na- przyklad przez wygiecie plytki metalowej.Jezeli powloka elektrod posiada zbyt du¬ za przewodnosc to elektrody moga byc wzajemnie izolowane przez pokrycie ich pewna warstwa, rózna od powloki wlasci¬ wej o nieznaczinej przewodnosci.Stosujac zasade niniejszego wynalazku mozna wykonac caly szereg róznych urza¬ dzen.A wiec np. ilosc faz moze byc wieksza anizeli tuzy, a równa jakiejs dowolnej liczbie n z tym warunkiem ze uzytych be¬ dzie n—/ elektrod przylaczonych do n—1 biegunów zródla pradu wielofazowego, zas przedmioty spawane sa przylaczone do n — tego bieguna zródla pradu tak, iz w przewodniku laczacym te przedmioty ze zródlem pradu plynie prad nie mniejszy od tego jaki zasila kazda elektrode, dzieki czemu osiagniete jest równomierne obcia¬ zenie faz.W przypadku istnienia dwufazowego zródla pradu przyrzad spawajacy moze byc zasilany pradem trójfazowym, jezeli transformatory zostana w odpowiedni spo¬ sób polaczone naprzyklad sposobem Scott'a lub temti podobnym.Bezposrednie zastosowanie pradu dwu¬ fazowego dla spawania lub rozcinania za- pomoca luku elektrycznego dalo doskona¬ le rezultaty w praktyce, przy zastosowa¬ niu dwóch elektrod, pod warunkiem pola¬ czenia kazdej z nich z jednym biegunem jednej z dwóch faz zródla pradu; dwa po¬ zostale bieguny maja byc polaczone z la¬ wa, na której umieszczone sa przedmioty przeznaczone do spawania.W ten sposób uzyskuje sie system dwu¬ fazowy skojarzony, trójpTzewodowy. Do¬ swiadczenie wykazalo, ze luk w tych wa¬ runkach wytworzony moze byc lepiej wy- fzyskany, niz diwa luki obok siebie umie- szfczone, powstajace pomiedzy kazda z elektrod a przedmiotami spawanemi. Fazy odpowiednich pradów sa przesuniete o —= wskutek czego uzyskuje sie stalosc w dzia¬ laniu, bowiem, w chwili gdy jeden z luków jlównych gasnie, prad drugiego luku glównego dochodzi do maximum. Zapala¬ nie okresowe kazdego luku jest w ten spo¬ sób znacznie ulalwiohe, dzieki ciaglej jo¬ nizacji powietrza. Z drugiej strony gdy elektrody sa dostatecznie przyblizone do przedmiotu spawanego tak aby luki glów¬ ne powstawaly kolejno pomiedzy kazda elektroda a przedmiotem spawanym, wówczas nie powstaje zaden luk pomie¬ dzy samemi elektrodami, czyli luk pomie¬ dzy elektrodami moze powstac dopiero wtedy gdy elektrtody sa odsuniete od przedmiotu spawanego. Podzial ciepla po¬ miedzy elektrodami i przedmiotami spa- wanemi jest, jak to wykaizalo doswiadcze¬ nie, w zupelnosci wystarczajacy.Fig. 2 zalaczonego rysunku przedsta¬ wia przyklad wykonania wynalazku, z za¬ stosowaniem luku dlwiifazowego.Przyjeto tutaj, ze zródlo jest trójfazo¬ we i ze dla otrzymania pradu dwufazo¬ wego uzwojenia pierwotne 1, 1 dwóch transformatorów jednofazowych sa pola¬ czone wedlug znanego ukladu Scotfa, — 3 —Prady dwufazowe sa wzniecane w uzwoje¬ niach wtórnych 2, 2 polaczonych z elek¬ trodami 3, 3. Wspólny biegun uzwojen wftónnych polaczony jeat przewodem 9 z lawa 4, która podtrzymuje przedmioty przeznaczone do spawania. Cewki samoin- dukcyjne 5, 5 dowolnie regulowane, sluza do ograniczania pradów zapalania i przy¬ czyniaja sie do stabilizacji lidków. Cewlki te moga byc pominiete, jezeli transforma¬ tory posiadaja znaczne rozproszenia stru¬ mieni magnetyczlnych. Przetworzenie pra¬ du trójfazowego na prad dwufazowy moze byc uzyskane zapomoca jedlnego transfor- - matora z obwiodem magnetycznym o trzech rozgalezieniach, wykonanym np. wedlug ukladu Leblanc a. Trzeba zazmaczyc, ze kiedy luk jednofazowy, powstajacy bezpo¬ srednio miedzy elektrodami osiaga znacz¬ ne natezenie, róWnowaga faz zródla zasi¬ lajacego moze byc otrzymana przez nada¬ wanie indukcyj!nosciom cewek 5 róznych wartosci. W celu przerwania luku jedno¬ fazowego mogacego trwac mieidzy elektro¬ dami, po oddaleniu ich od przedmiotów spawanych, zastosowany jest wylacznik 7, pozwalajacy przerwac zasilanie jednej z dwóch elektrod, w chwili zgasniecia luków pomiedzy elektrodami a przedmiotami spawanemi, Na fig. 2 przedstawiony jest uklad po- "?- laczen do zasilania uzwojenia 6 wspo¬ mnianego wylacznika 7. Uzwojenie to mo¬ ze,byc zalacizone na wtórne napiecie falzo- we transformatora, naprzyklad moze byc przylaczone do punktów 10 i 11.W szereg z uzwojeniem 6 wlaczony jest wylacznik 12, umieszczony w obsadzie elektrody, który moze byc swobodnie roz¬ rzadzany recznie. Otwieranie wylacznika 7 moze byc uskuteczniane badz zapomoca otwierania, badz tez zamykania wylaczni¬ ka 12. W pierwsJzym przypadku wylacznik 12 powinien byc wlaczony podczas spawa¬ nia; z chwila zaprzestania spawania, od¬ suwajac elektrody 3 od przedmiotów spa¬ wanych nalezy go wylaczyc. Przerwanie '[ obwodu cewki 6 p'owoduje wylaczenie wy- ! lacznika 7.W drugim przypadku, wylacznik 12 powinien byc wylaczony podczas spawa¬ nia; z chwila zaprzestania spawania, przy oddaleniu elektrod 3 od przedmiotów spa¬ wanych nalezy wlaczyc wylacznik 12.Wlaczenie obwtodu cewki 6 powoduje wy¬ laczenie wylacznika 7. Ponowne wylacze¬ nie wylacznika 12, i spowodowane tern * wlaczenie wylacznika 7, nie wywola po¬ wstania luku pomiedzy elektrodami 3 gdy one sa oddalone od przedmiotów spawa¬ nych, poniewaz elektrody sa juz wówczas dostatecznie ochlodzone i dlatego luk miedzy niemi powstac juz nie moze.Ponizej opisana jest szczególowo ulep¬ szona elektroda wedlug wynalazku niniej¬ szego. Stosowanie szeregu elektrod meta¬ lowych ulozonych jedna obok drugiej i izo¬ lowanych miedzy soba nie daje wyników zadawa lniajacyeh o ile kazda elektroda posiada przekrój normalnie stoslowany, to jest okragly; wynik jest duzo lepszy o ile taki pret zlozony z kilku elektrod posia¬ dajacych przekroje o ksr^aLcie róznym od kola bedzie utworzony w ten sposób, ze li- nja laczaca srodki ciezkosci przekrojów elektrod bedzie mozliwie najkrótsza, przy zachowaniu jednakze dostatecznej grubo¬ sci izolacji oddzielajacej jedna elektrode od drugiej, azeby krople roztopionego me¬ talu tych elektrod nie mogly wywolac wzajemnego ich zwarcia. W tych warun¬ kach luki powstajace pomiedzy elektroda¬ mi i przedmiotami spawanemi sa najbar¬ dziej skupione, zas ich punkty styku z przedmiotem spawanym sa jaknajmniej od* siebie dddalone, pozwalajac na uzyskanie dobrego spawania. Jest to szczególnie waz¬ ne przy spawaniu przedmiotów o krawe¬ dziach scietych, co bywa zazwyczaj stoso¬ wane przy spawaniu przedmiotów o duzej grtibosci.Fig. 3, 4 i 5 przedstawiaja przekroje — 4 —elektrod w postaci pretów, wykonanych podlug niniejszego wynalazku.Fig. 6 wyjasnia uklad wedlug fig. 3.Fig. 7 przedstawia schematycznie przy¬ klad wykonania obwodu elektrycznego z zastosowaniem tego rodzaju elektrod.Elektroda w postaci drazka, wedlug fig. 3, sklada sie z dwóch metalowych elek¬ trod skladowych A, B o przekroju trój¬ katnym. Elektrody A, B przedzielone ma¬ terjalem izolacyjnym J, sa tak ulozone, ze linja D—E, laczaca srjodki ciezkosci prze¬ krojów poprzecznych elektrod A i B jest najkrótsza. Wyjasnia to np, uklad przed¬ stawiony na fig. 6, gdzie liiuja D—E, la¬ czaca srodki ciezkosci przekrojów A \ B jest dluzsza, niz linja D—E na fig. 3.Elektrody skladowe sa polaclzone ze soba zapomoca pierscieni z materjalu izolacyj¬ nego np. fibry, osadzonych na elektrodach A i B. Pierscienie te winny byc tego ro¬ dzaju, by nie mogly powodowac zgasniecia luku; grubosc ich nie powinna przekraczac 1 mm.Fig. 4 przedstawia poprzeczny przekrój elektrody, której elektrjody skladowe A, B maja ksztalt odcinków kola. Wzajemne po¬ lozenie elektrod A i B jest tego rodzaju, ze ich sciany plaskie leza naprzeciw sie¬ bie. Przekroje elektrod skladowych moga byc jednakowe lub rózne.W tych elektrodach grubosc materjalu izolacyjnego J winna wynosic okolo jedne¬ go milimetra, bowiem przy mfniejiszej gru¬ bosci izolacji kiiople roztopionego metalu splywajace z elektrod skladowych moga wywolac zwarcie tych elektrod.W pewnych przypadkach zalezy na tern, azeby spalanie, wzglednie topienie sie materjjahi izolacyjnego J nastepowalo nie¬ co pózniej niz topienie sie elektrod, w ce¬ lu oddzielenia dwóch luków. Rezultat ten osiaga sie jezeli, jako material izolacyjny J uzyta ziostanie tektura, przesycona sola kwasu krzemowego, lub tez drzewo.Mozna takie dla wzajemnego izolowa¬ nia elektrod skladowych, zastosowac war¬ stwe powietrzna, umieszczajac miedzy niemi w pewnych odstepach kawaleczki fi¬ bry, osadzone w obydwóch elektrodach.Mozna rówhiez nawinac na jedna z elek- trjod drut izolowany, który pozwoli na u- zy&kanie pewnego oddalenia miedzy dwie¬ ma elektrodami, przyczem drut ten nawi¬ ja sie nastepnie na obydwie elektrody, w celu ich polaczenia. Pret w ten sposób o- trzymany moze byc powiedziony dowolnym materjalem, stosowanym przy spawaniu zapomoca luku elektrycznego, lecz przede- wszystkiem tym materjalem winna byc po¬ wleczona kazda z elektrod skladowych, a takze materijal izolacyjny, który je od¬ dziela przy jednoozesnem jednak zacho¬ waniu wszystkich powyzej wspomnianych waruti/kófw. W szczególnosci w tym ostat¬ nim przypadku najlepiej zastosowac jako maiterjal izolacyjny tekture, która sie na¬ stepnie pociaga materjalem lepkim, np, guma arabska. Nastepnie kazda strone tektury pokrywa sie materjalem, który ma te elektrode oladzac naprzyklad jednym lub kilkoma czynnikami odtleniajacemi, np. mangano-krzemianami, jezeli ma sie odbywac spawanie zelaiza lub stali. Pb wysuszelniu rozcina sie tekture na kawalki o pewtnej okreslonej szerokosci, które u- mieszcza sie nastepnie miedzy dwiema pla- skiemi powierzchniami elektrod sklado¬ wych ukladajac te ostatnie w sp(osób wy¬ zej opisany.Czynniki odmieniajace sa dodawane w pewnych ilosciach dostatecznych, azeby spawanie bylo doskonale to jest aby szwy byly wolme fod baniek powietrza oraz aby wytrzymywaly one kucie przy temperatu¬ rze okolo 1000 do 1100°C. bez najmniej¬ szych chocby pekniec. Kazda elektroda skladowa moze plosiadac na swej po¬ wierzchni stykajacej sie z materjalem izo¬ lacyjnym pewma wkleslosc lub tez zlobki.Fig. 5 przedstawia inna forme wykona¬ nia elektrody, która moze byc atestowanaprzy spawamu zelaza lanego. Czesci A i R sa w tym przypadku elektrodami, które tapia sie przy spawaniu, zas grafit G jest umieszczamy w ich zlobkach wewnetrz¬ nych; J jak i w poprzednich przypadkach oznacza materjal izblacyijny.Elekitnedy wedlug fig. 3, 4i5 moga byc stosowane do ukladu przedstawionego schematycznie Ba, fig. 7, zasilanego badz pradem dwufazowym trójprzefwlodowym, bada tez pradem trójfazowym. W oby¬ dwóch przypadkach dwa fazowe przewody sieci laczy sie z dwiema elektrodami skla¬ dowymi, zas trzeci przewód z przedmiota¬ mi, które maja byc spawane.Elektrody tego rodzaju moga byc tak¬ ze zastosowane i przy zasilaniu pradem stalym lub jednofazowym; w tym celu na¬ lezy polaczyc wszystkie elektrody sklado¬ we z jednym przewodem sieci Wreszcie, jezeli jest ptozadanem przy spawaniu wprowadzanie jeszcze dodatkowej wklad¬ ki metalowej przez która nie przeplywa prad, to mozna umiescic dodatkowy pret metalowy, razem z elektrodami skladlowe- mir tworzac w ten sposób elektrode zlozo¬ na. Tego rodzaju elektroda jest przedsta¬ wiona na fig. 8, gdzie do dwóch jednako¬ wych elektrod skladowych A i R, ulozo¬ nych wedlug niniejszego wynalazku,, doda¬ na jest trzecia czesc C, takiego samego przekroju i w ten sam sposób umieszczto- na, co i pierjwsze dwie, który to uklad po¬ zwala, z powodu minimalnej odleglosci po¬ miedzy srodkiem ciezkosci preta dodane- gp, a elektrodami skladowemi na najwiek¬ sze przyblizenie preta C do luków poufa¬ lacych pomdedzy elektrodami a przedmio¬ tem spawanym.Wedlug ukladu przedstawionego na lig. C, dodadkowy pret metalowy C jest u- mieszezony pomiedzy dwiema elektroda¬ mi skladowemi A i R i oddzielony od kaz¬ dej z nich cienka warstwa izolacji J. Gru¬ bosc preta C z dwiema wans^wami izolacji J wstana czynic zadosc wymaganiom sta¬ wianym izolacji pomiedzy elektrodami o- (miówiionym przy objasnianiu fig. 3 i 4.Przez pret C prad nie przeplywa, za¬ równo w wykonaniu wedlug fig. 8 jak i fig. 9. Elektrody wykonane wedlug, niniejsze¬ go wynalazku sa bardzo dogodne w uzyciu i pozwalaja na caly szereg odmian zasto¬ sowania ich. Ponadto maja one jeszcze i te zalete* ze moga byc stosowane przy róz¬ nych rodaajach pradów.Rózine czesci elektrtody polaczone sa w sposób odpowiedni ze zródlem pradu za- pomoca obsady elektrodowej. PL