УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ
DEVICE FOR ARC WELDING

Изобретение относится к электросварке в среде защитного газа неплавящимся электродом, а более конкретно - к устройствам с жидкостным охлаждением горелки.
Известны возбудители-стабилизаторы дуги, в которых используется высокочастотный трансформатор, вторичная обмотка которого устанавливается в разрыв сварочной цепи между источником сварочного тока и горелкой. При этом проводник вторичной обмотки трансформатора представляет из себя либо одинарную трубку из проводника по которой перемещается охлаждающая жидкость в одном направлении, либо шину или кабель, рассчитанные на ток источника. Примером могут служить такие возбудители стабилизаторы, как ВСД-01УЗ [Оборудование для дуговой сварки: Справочное пособие / Под ред. В.В. Смирнова. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986. ББК 31.26 ИБ №2463, стр.242-245]. В таких установках охлаждающая жидкость одновременно контактирует со сварочным электродом и с заземленными частями сварочной системы. При использовании охлаждающей жидкости с низкими диэлектрическими свойствами возникающее шунтирование не дает возможность возбуждать и стабилизировать дугу [Справочное издание. Эксплуатация сварочного оборудования. Справочник рабочего. Александров А.Г., Заруба И.И., Пиньковский И.В. Изд. "Будивэльнык", 252053, Киев, ИБ №2743, стр.183].
2
Известна сварочная установка УДГ-301 [Оборудование для дуговой сварки: Справочное пособие / Под ред. В.В. Смирнова. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986. ББК 31.26 ИБ №2463, стр.245], в которых система охлаждения разомкнута. Питание этой установки охлаждающей жидкостью производится от водопроводной системы. Охлаждающая жидкость проходит через дроссель, проводник обмотки которого выполнен медной или алюминиевой трубкой, далее поступает в трубку с проводником (обеспечивающим горелку сварочным током) и попадает в горелку, а по второй трубке, которая соединена с горелкой, сброс отработанной охлаждающей жидкости осуществляется в канализационную систему. Устройство УДГ-301 состоит из источника питания и возбудителя-стабилизатора, в электрическую цепь которого входит дроссель колебательного контура, предназначенный для возбуждения дуги между неплавящимся электродом и изделием бесконтактным способом. Недостатком являются высокие требования к диэлектрическим свойствам охлаждающей жидкости. Согласно паспорту на установку охлаждающая вода должна удовлетворять следующим требованиям: жесткость не более 3,566 мг/экв; электрическое сопротивление не менее 2 кОм/см. Конструкция дросселя известной установки не позволяет сделать систему охлаждения менее требовательную к охлаждающей жидкости, так как при использовании охлаждающей жидкости с диэлектрическими свойствами, не удовлетворяющими паспортным требованиям, произойдет шунтирование колебательного контура и, как следствие, снижение энергии высокочастотных импульсов. Указанное шунтирование сильно снизит энергию поджигающих импульсов до такой степени, что разжечь дугу бесконтактным способом не представится возможным. С учетом применения воды в качестве охлаждающей жидкости установка УДГ-301 не сможет работать при температуре ниже кристаллизации воды. В замкнутой системе охлаждения для этого устройства придется использовать охлаждающую жидкость с высокими диэлектрическими свойствами, такие как дистиллированная вода или смесь дистиллированной воды с чистым этиленгликолем (для работы при температурах ниже 0 градусов по Цельсию). Применение таких охлаждающих жидкостей усложняет обслуживание сварочного оборудования.
Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства для дуговой сварки с наложением высокочастотных импульсов на сварочную цепь для возбуждения и стабилизации дуги, нечувствительного к диэлектрическим свойствам охлаждающей жидкости. При этом охлаждающая система может быть как открытой (охлаждающая жидкость подается из внешней системы, а отработав в системе охлаждения сливаться в канализацию), так и замкнутой (охлаждающая жидкость по замкнутому контуру циркулирует внутри установки). Изобретение позволяет применять любую охлаждающую жидкость как с высокими, так и с низкими диэлектрическими свойствами.
В предлагаемом изобретении поставленная цель достигается тем, что проводник обмотки развязывающего дросселя или проводник вторичной обмотки высокочастотного трансформатора, включенной в сварочную цепь и используемой для наложения высокочастотных импульсов на сварочную цепь, снабжен двумя каналами для протекания охлаждающей жидкости. При этом по одному из каналов проводника обмотки охлаждающая жидкость движется по направлению к горелке, а по другому каналу - в противоположном направлении.
Технический результат состоит в том, что поскольку в предлагаемом устройстве истекание охлаждающей жидкости на заземленные части сварочной системы происходит из непотенциального (по высокой частоте) конца обмотки, диэлектрические свойства охлаждающей жидкости не оказывают влияния на энергию разжигающих и стабилизирующих дугу импульсов.
На фиг.1 приведен пример устройства для дуговой сварки с наложением высокочастотных импульсов на сварочную цепь последовательного типа по предлагаемому изобретению.
На фиг.2 приведен пример устройства для дуговой сварки с наложения высокочастотных импульсов на сварочную цепь параллельного типа по предлагаемому изобретению.
Устройство содержит источник сварочного тока 1, осциллятор 1, дроссель 3, горелку 4 и систему охлаждения 5. Система охлаждения 5, в свою очередь состоит из насоса 6, теплообменника 7, расширительного бачка 8 и соединительных шлангов.
Конструкция проводника обмотки дросселя 3 снабжена двумя каналами для движения охлаждающей жидкости по нему одновременно как в прямом, так и в обратном направлении. При такой конструкции проводника обмотки дросселя или проводника обмотки высокочастотного трансформатора подача охлаждающей жидкости к горелке и ее истекание на заземленные части сварочной системы происходит из непотенциального (по высокой частоте) конца обмотки. Это обстоятельство делает устройство для дуговой сварки нечувствительным к диэлектрическим свойствам охлаждающей жидкости. Даже при использовании охлаждающей жидкости с низкими диэлектрическими свойствами удается избежать шунтирования осциллятора 2 и снижения энергии высокочастотных импульсов. Дроссель 3 может быть использован как дополнительный теплообменник в случае замкнутой системы охлаждения при обдувании его воздухом. С одной стороны к дросселю 3 подсоединяются через шланги вход и выход горелки 4 для подачи и отвода охлаждающей жидкость, а также проводник одним концом подсоединенный к токоведущим частям горелки 4, а другим концом - к дросселю 3. Проводник обеспечивает горелку 4 сварочным током, поджигающим и стабилизирующим дугу импульсом. С другой стороны один из отводов дросселя 3 подсоединяется через шланг к выходу насоса 6 (замкнутая система охлаждения), вход насоса 6 подсоединяется к выходу расширительного бачка 8, вход расширительного бачка 8 подсоединяется к выходу теплообменника 7, а вход теплообменника 7 подсоединяется ко второму отводу дросселя 3. Тем самым обеспечивается замкнутость системы охлаждения.
К дросселю 3 также подсоединяются источник сварочного тока 1, питающий сварочную дугу. Дроссель является составной частью осциллятора-стабилизатора сварочной дуги, а также фильтром защищающим установку от пробоя токами высокой частоты, и установлен в разрыв сварочной цепи между горелкой и источником питания.
Предлагаемая конструкция дросселя позволяет эффективно производить наложение высокочастотного и высоковольтного импульса на сварочную цепь без потерь энергии поджигающего и стабилизирующего сварочную дугу импульса.
Для экспериментальной проверки был изготовлен и испытан возбудитель-стабилизатор с применением индуктивности содержащей две спаянные между собой медные трубки и завитые винтом. С одной стороны к дросселю подключались трубка подачи охлаждающей жидкости к горелке и трубка отвода отработанной охлаждающей жидкости от горелки, а также токоведущие части горелки. С другой стороны дросселя подключались насос, расширительный бачок, теплообменник и источник питания. Охлаждающая жидкость оказывалась в замкнутом контуре, по которому циркулировала. В качестве охлаждающей жидкости были использованы жидкости с различными диэлектрическими свойствами и разной проводимостью 1. Вода дистиллированная. 2. Раствор 50% гликоля и 50% воды дистиллированной. 3. Антифриз. 4. 10% раствор хлорида натрия в воде. Возбудитель-стабилизатор вырабатывал высокочастотные импульсы 1 Дж. Энергия импульса во всех случаях практически не изменялась.