DE1066677B

DE1066677B - Vorrichtung zum Hochfrequenzschweißen von Rohren, insbesondere Kabelmänteln

Info

Publication number: DE1066677B
Application number: DENDAT1066677D
Authority: DE
Inventors: Berlin-Siemensstadt Alfred Strelow
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Publication date: 1959-10-08

Description

Es sind bereits verschiedene Verfahren zum Hochfrequenzschweißen von aus einem längsverlaufenden rohrförmig gebogenen Band bestehenden Rohr bekannt, bei denen der Hochfrequenzstrom auf seinem Wege an den Bandkanten entlang letztere auf Schweißtemperatur bringt. Die Zuführung des Stromes kann in bekannter Weise auf induktivem Wege oder, noch besser, auf konduktivem Wege erfolgen. Das letztere Verfahren, auf das sich die Erfindung bezieht, ist in der Fig. 1 der Zeichnung veranschaulicht, in der das rohrförmig gebogene Metallband mit 10 und die als Schleifenkontakte ausgeführten Stromzuführungselektroden mit 11 bezeichnet sind. Vom rechts liegenden Schleifkontakt ist nur der untere Teil abgebrochen dargestellt. Der über die Schleifkontakte 11 zugeführte Hochfrequenzstrom verteilt sich sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung des Rohres. In der Figur sind nur die in Längsrichtung entlang den Bandkanten fließenden Ströme / und /' angedeutet, von denen vorzugsweise die in Richtung Schweißpunkt fließenden Ströme / für den Schweißprozeß maßgebend sind.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß durch den rechtwinkligen Weg der Ströme von den Schleifkontakten auf die Bandkanten, d. h. aus der nahezu radialen Richtung einer Sekante in die Richtung der Rohrachse, die Stromdichte besonders groß an den Enden der Schleifkontakte, d.h. an den dem Schweißpunkt 12 zu- und abgekehrten Kontaktecken 13 und 13' ist, wobei der in der Rohrbewegungrichtung fließende Strom / der größere und der entgegengesetzt hierzu fließende Strom /' der kleinere ist. Betrachtet man die von den Schleifkontakten ausgehenden Strombahnen i_v i_t und i_g sowie I₁',. i₂' und i'₃'so sieht man, daß diese bis zu. den Punkten 14 und 14', wo sie bereits einen gemeinsamen Weg haben, verschieden lange Wege besitzen. Dazu kommt, daß sich die Ströme der einzelnen Strombahnen an dem von den Stirnflächen der Bandkanten gebildeten Schlitz addieren und daher auch entsprechend höhere Spannungsabfälle verursachen. Von den sechs gezeichneten Strombahnen sind die Bahnen I₁ und I₁' also die weitaus bequemeren. In ihnen fließen entsprechend höhere Ströme, die dann auf dem bequemeren Weg den gleichen Spannungsabfall verursachen wie die kleineren Ströme auf ihrem längeren Weg einzeln bzw. in ihrer Summe. Die stark erhöhte Stromdichte an den Ecken 14 und 14' kann nachteilig für die Gleichmäßigkeit des Schweißvorganges sein. Aufgabe der Erfindung ist es, die Stromdichte auf der Kontaktfläche in Rohrrichtung möglichst gleichmäßig zu verteilen.

Die Erfindung betrifft eine neuartige Vorrichtung zum Hochfrequenzschweißen von vorzugsweise aus einem einzigen rohrförmig gebogenen Metallband be-.

Vorrichtung

zum Hochfrequenzschweißen von Rohren, insbesondere Kabelmänteln

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Alfred Strelow, Berlin-Siemensstadt,
ist als Erfinder genannt worden

stehenden Rohren, insbesondere Kabelmänteln, unter Benutzung von auf den äußeren Bandkanten beiderseits des Schlitzes zwischen den Bandkanten aufliegenden Schleifkontakten zur Zuführung der Hochfrequenzströme, und löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß den einzelnen Stromfäden entsprechend dem Spannungsabfall im Schlitz elektrische Scheinwiderstände vorgeschaltet sind, die über die Längeneinheit der Schleifkontakte in der Rohrlängsrichtung möglichst die gleiche Stromdichte erzeugen. Die Erfindung läuft also praktisch darauf hinaus, den elektrischen Scheinwiderstand der Strombahnen der Schleifkontakte in Richtung auf die Endbereiche der Schleifkontakte, d. h. nach den Ecken 13 und 13' hin, möglichst stetig zu vergrößern.

Es ist zum elektrischen Erhitzen von Metallbarren bereits bekannt, die an den Barren fest angelegten Kontakte so auszubilden, daß die einzelnen Stromfäden im Kontakt und im Barren den gleichen Widerstand erhalten, um partielle Überhitzungen zu vermeiden. Dies geschieht z. B. in der Weise, daß der feste Kontakt in mehrere Teilkontakte aufgelöst wird, die, vom Ende des Barrens aus gesehen, aufeinanderfolgend einen vergrößerten Widerstand haben, und zwar entweder durch Verwendung von Teilkontakten aus Materialien verschiedenen elektrischen Widerstandes oder aus Teilkontakten verschiedenen Quer-Schnitts und verschiedener Länge. Demgegenüber betrifft die Erfindung eine Weiterbildung des bekannten Längsschweißens von Rohren unter Benutzung von auf den äußeren Bandkanten aufliegenden Schleifkontakten. Hier liegen die Verhältnisse schon des-

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Claims

halb anders, als es sich um Gleitkontakte für Hochfrequenzströme handelt und die über die Gleitkontakte zugeführten Hochfrequenzströme beiderseits des Schlitzes zwischen den Bandkanten in zwei entgegengesetzte Richtungen weiterfließen. Im Rahmen der Erfindung ergeben sich verschiedene Ausführungsmöglichkeiten, von denen einige in den Fig. 2 bis 7 dargestellt sind. Die Fig. 2 zeigt eine Ausführung, die eine Verlängerung der Stromwege in den Endbereichen der Schleifkontakte vorsieht. Danach ist der Schleifkontakt 11 in den Endbereichen trompetenartig erweitert, so daß die Länge der Stromfäden in den Endbereichen größer ist als in der Mitte des Schleifkontaktes. Mit Rücksicht auf die größere Stromdichte an dem dem Schweißpunkt zugekehrten Ende 15 des Schleifkontaktes ist die trömpetenförmige Erweiterung an diesem Ende gegenüber dem anderen Schleifkontaktende 16 langer ausgezogen. Bei der Ausführung nach der Fig. 3 sind an den den Kontaktflächen zugekehrten Enden der Schleifkontakte besondere Kontaktschuhe 17 und 18 aus einem Material höheren spezifischen Widerstandes angeordnet. Durch eine geeignete Abschrägung der Kontaktschuhe, die an den dem Schweißpunkt zugekehrten bzw. abgekehrten Seite höher sind als in Kontaktmitte, wird erreicht, daß der elektrische Widerstand von der Mitte aus bis zu den Endflächen allmählich zunimmt. Wie ersichtlich, ist der dem Schweißpunkt zugekehrte Kontaktschuh 17 höher und langer als der Kontaktschuh 18 ausgeführt. Es ist bei gleicher Höhe beider Kontaktschuhe aber auch möglich, den Kontaktschuh 17 aus einem Material höheren spezifischen Widerstandes als den Kontaktschuh 18 herzustellen. Der gleiche bzw. ein ähnlicher Effekt kann durch die Ausführung nach der Fig. 4 erreicht werden, wonach die Schleifkontakte an den den Kontaktflächen zugekehrten Enden aus Schichten 19 und 20 aus Materialien mit unterschiedlichem spezifischem Widerstand aufgebaut ist, derart, daß der Widerstand von der Schleifkontaktmitte zu den Schleifkontaktseiten, die dem Schweißpunkt zu bzw. abgekehrt sind, von Schicht zu Schicht zunimmt. Die Fig. 5 zeigt eine Ausführung, bei der der erhöhte Widerstand für die Stromfäden in den Endbereichen durch Anordnung von Nuten abgestufter Länge 21 und 22 erreicht wird. Wie ersichtlich, sind Nuten nur an den einander zugekehrten Innenflächen der Schleifkontakte angebracht, wobei deren Länge, in Richtung auf die Kontaktfläche betrachet, von Nut zu Nut, jeweils an den dem Schweißpunkt zu bzw. abgekehrten Kontaktseiten beginnend, an Länge zunimmt. In der praktischen Ausführung wird eine größere Anzahl von Nuten in Frage kommen. Ihre Länge und die Abstufung ihrer Länge richtet sich nach den jeweils vorliegenden Verhältnissen. Die Fig, 6 sieht die Anordnung von Luftspalten 23 und 24 zwischen den Schleifkontakten und den Rohrkanten vor. Die Schleifkontakte liegen dann nur im mittleren Teil fest auf dem zu verschweißenden Rohrband auf, und es verbleibt in den anschließenden Teilen ein bis zu den Schleifkontaktseiten, die dem Schweißpunkt zu- bzw. abgekehrt sind, an Dicke zunehmender Luftspalt. In der Figur ist dieser Luftspalt aus zeichnerischen Gründen vergrößert dargestellt; in Wirklichkeit ist der belassene Luftspalt extrem klein. Eine besonders günstige Ausführung ist in der Fig. 7 dargestellt. Hiernach sind an der Innenseite der Schleifkontakte die hohlkegeltartigen Ausnehmungen 25 und 26 vorgesehen. An den Enden der Schleifkontakte werden dadurch die Ströme nicht nur gezwungen, in einer verlängerten Bahn zu fließen, sondern in einem Halbkreis, so daß auch die Induktivität und damit auch der Blindwiderstand der Strombahnen beeinflußt wird. Durch entsprechende Gestaltung der Ausnehmungen 25 und 26 kann das angestrebte Ziel, nämlich eine gleichmäßige Stromdichte in Rohrrichtung über der gesamten Kontaktfläche, weitgehend erreicht werden. Die Ausnehmungen 25 und 26 brauchen nicht unbedingt kontinuierlich schräg bzw. zugespitzt zu verlaufen, sondern können auch abgestuft werden. Die Ausführungsformen können im Rahmen der Erfindung in dieser oder jener Hinsicht von den dargestellten und beschriebenen Ausführungen abweichen. Die angegebenen Hauptgedanken, den Scheinwiderstand der Strombahnen in den Endbereichen der Schleifkontakte, d. h. an den Seiten, die dem Schweißpunkt zu- bzw. abgekehrt sind, durch Verlängerung des Stromweges, durch Verwendung von Materialien höheren spezifischen Widerstandes und durch Anordnung von Nuten, Luftspalten oder kegelförmigen Abstandserweiterungen zu erhöhen, können auch in anderer geeigneter Weise kombiniert angewendet werden. Die Erfindung ist in ihrer bevorzugten Anwendung zum Hochfrequenzschweißen von aus einem einzigen Metallband bestehenden Rohren bzw. Kabelmänteln beschrieben und dargestellt worden; sie ist aber sinngemäß auch anwendbar zur Herstellung von Rohren bzw. Kabelmänteln aus mehreren längsverlaufenden Bändern mit einem teilkreisringförmigen Querschnitt, z. B. aus zwei halbschalenförmigen Bändern. Patentansprüche: 35

1. Vorrichtung zum Hochfrequenzschweißen von vorzugsweise aus einem einzigen rohrförmig gebogenen Metallband bestehenden Rohren, insbesondere Kabelmänteln, unter Benutzung von auf den äußeren Bandkanten beiderseits des Schlitzes zwischen den Bandkanten aufliegenden Schleifkontakten zur Zuführung der Hochfrequenzströme, dadurch gekennzeichnet, daß den einzelnen Stromfäden am Kontakt entsprechend dem Spannungsabfall im Schlitz elektrische Scheinwiderstände vorgeschaltet sind, die über die Längeneinheit der Schleifkontakte in der Rohrlängsrichtung möglichst die gleiche Stromdichte erzeugen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand für die in den dem Schweißpunkt zugekehrten Endbereichen der Schleifkontakte in größerem Maße erhöht ist als für die in den entgegengesetzten Endbereichen fließenden Ströme.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand der Stromfäden durch Verlängerung der Stromwege erhöht ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand durch Anordnung von Materialien mit höherem spezifischem Widerstand erhöht ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand durch Anordnung von Nuten im Strom weg erhöht ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifkontakte in ihren Endbereichen (15, 16) trompetenartig erweitert sind (Fig. 2).