多电弧焊接系统技术方案

一种以在第一和第二电极分别与公共的工件之间的第一和第二电弧进行焊接的系统，其中每个所述电极由来自单个电源的电源线驱动。该系统包括：一个电感器，其具有磁芯，中心抽头，第一接线端，第二接线端，在所述抽头和所述第一接线端之间的第一线圈部分和在所述抽头和所述第二接线端之间的第二线圈部分，所述电源线连接到所述抽头。第一电路将所述第一电弧与所述第一线圈部分串联，第二电路将所述第二电弧与所述第二线圈部分串联，第一独立辅助电感器在所述第一线圈部分与所述第一电弧之间的所述第一电路中，第二独立辅助电感器在所述第二线圈部分与所述第二电弧之间的所述第二电路中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电弧焊接领域，特别是涉及一种使用多电弧的直流或者交流焊接的系统。
技术介绍
管材的电弧焊接通常涉及一种自动焊接操作，其中两个或多个电极沿着在两个管材之间的间隔中的路径一致地移动，以下把管材称为工件。融化第一个电极以放置焊珠来填充两个管材之间的根部间隙。融化后面的电极并逐层淀积融化的金属来填充两个管材之间的间隙，因此，最后完成焊接管道的接合处。在自动焊接操作中，产生多个电弧的多个电极的使用涉及级联排列并一致移动的每个电极使用单独的电源。这一公知的技术包含在几个专利中，比如Stava 6,207,929中，在这里作为
技术介绍
引用。使用单独的电源来驱动每个电极与工件之间的电弧，每个电弧由它专用的电源独立地控制。本专利技术涉及使用中心抽头扼流线圈的系统，这种扼流线圈是经常被Ohio州Cleveland市的Lincoln Electric公司使用的部件，并在几个专利中揭示了，比如Stava6,051,810，这里作为
技术介绍
引用。这两个Stava专利说明了本专利技术所针对的现有技术，具体地说，如本专利技术所使用的中心抽头的扼流线圈。因此，没有必要讨论级联工作的现有技术的电极的细节或者位于用于焊接的电源的输出的中心抽头扼流线圈的细节。在使用多电弧的时候，比如以级联安排的电极的自动焊接处理，用来产生用于焊接处理的电弧的每个电极使用独立的电源已经是通常的做法。这样的系统和方法是昂贵的，而且包含相当大的空间和重量，特别是在焊接操作期间电源必须沿着管道移动的时候是很不方便的。为了减少具有两个或多个电弧的自动焊接的成本和重量，提出一种单个电源，其电源内部安装的一个扼流线圈限制电流的大小，特别是当其中的一个电弧意外短路的时候。这解决了过电流的问题；然而，还有一个更基本的问题。当一个电弧的发生短接电路的时候，从电源流向该扼流线圈的所有电流都被引导到短路的电极。因此，与其他电极相关的电弧都熄灭了，当短路消除的时候必须重新启动。为了减轻这一问题，级联的电极安排经常以喷射模式工作来把意外短路的情况降到最低，从而排除一个电弧的短路熄灭其他电弧的问题。这个问题的这种解决方案极大地减少了自动焊接处理中使用级联电极的电焊操作的通用性。
技术实现思路
本专利技术涉及一种使用多个电弧进行电弧焊接的系统，其中的焊接处理不局限于喷射焊接，但是一个电弧的短路不会熄灭在一组级联安排的电极中其他的电弧。依照本专利技术，提供一种利用在第一和第二电极与所有电极公共的工件之间的第一和第二电弧进行焊接的系统。公共的工件可以是间隔的管材，通过依次融化第一和第二电极进行连接，因为这些电极是一致地移动的。在这一系统中，电极是由单个电源驱动的，在其输出使用中心抽头的扼流线圈。第一电感器或线圈部分与第一电极串联，第二电感器或线圈部分与第二电极串联。用这种方式，当一个电极与工件短路的时候，其他电弧保持留一段时间，保持的时间是由与电极串联的电感器的感性电抗决定的。优选的电弧延续时间在通用的1.0ms到10ms的范围内，最好在通用的4.0-6.0ms的范围内。依照本专利技术，不同电弧的电感器缠绕在一单独的或者共同的磁芯上，以通常在Stava 6,051,810专利中表示的类型的中心抽头扼流线圈的形式。每个电极与一个或者多个电感器串联，其中的电感器是中心抽头扼流线圈的每个线圈部分。根据本专利技术，如Stava 6,051,810专利所示的中心抽头扼流线圈装备把扼流线圈的一端连接到第一电弧的第一单独的辅助电感器和把扼流线圈的第二端连接到第二电弧的第二单独的辅助电感器。这样，驱动两个电弧的串联电路包括来自中心抽头的线圈的线圈部分以及单独的辅助电感器用来控制驱动第一和第二电弧的串联电路中总的电感。根据本专利技术的另一形式，续流二极管与每个辅助电感器和它相关的电弧并联。续流二极管根据标准的续流二极管的原理工作来控制极性变化的通过该电弧的电流。本专利技术还有另一种形式是每个辅助电感器提供可调节的电感来控制在发生短路时间之前的正常焊接期间该电弧的实际动力，短路发生时将使用在未短路电弧的电感中所存储的能量来保持未短路电弧的稳定性。这样，可以为给定的电源设计一个标准中心抽头扼流线圈，其输出用于两个或者多个电弧。如果需要不同的感性电抗，只要改变辅助电感器。这减少了输出电路的成本，并且允许使用通常标准的中心抽头电感器。为了将由于一个电弧短路引起的不一致的焊接和因此熄灭其他电弧的情况降到最低，本专利技术提供了一种电感器，具有一个或多个部分，并与每个电弧串联。这些电感器部分缠绕在具有合适的磁芯材料，气隙，横截面区域以及导线线圈匝数的磁芯上，这样使得每个电弧串联的感性电抗存储足够的能量来保持处于一个或多个电感器部分所连接的电极末端的电弧。每个串联电路的电感是中心抽头的扼流线圈的一个线圈部分的电感与辅助电感器的电感之和。设定给定电弧的每个串联电路的两个电感器的大小以提供足够的能量来保持电弧在大约1.0-10.0ms的时间，最好是大约4.0-6.0ms的时间。这一时间是基于焊接处理中遭受的正常短路时间，其中短路通常持续少于5.0ms。设定与电极串联的单独的电感器的大小来适应各种短路时间。术语“电感器”表示与中心抽头扼流线圈上的一个线圈串联的一个或多个线圈部分和形成一个辅助电感器的其他的线圈。使用有时称为“扼流线圈”的中心抽头的电感器，与每个电弧串联的单独的电感器或者感性电抗的概念简化了。单独的电源连接到中心抽头，而该电感器的每个线圈通过一个辅助电感器连接到一个电弧来插入与每个电弧串联的一个或者多个电感器。使用中心抽头的扼流线圈，从而通过中心抽头和通过一个线圈流到电弧的电流趋向于使得磁芯中的通量最小。随着电流流过中心抽头和相反的线圈或者线圈部分，磁芯中的通量被消除了。这种通量消除效应是优选使用中心抽头的扼流线圈而不使用独立的扼流线圈或电感器的原因。使用中心抽头的扼流线圈和平衡的线圈匝数，磁芯在正常操作期间保持接近平衡，相似的电流通过每个线圈部分。因此，与每个电弧仅使用具有自己的独立的磁芯的单个的电感器相比，中心抽头扼流线圈需要更小的磁芯。利用每个电弧的中心抽头扼流线圈和分开的辅助电感器，中心抽头的扼流线圈的优点和串联电感的控制结合用来控制每个电弧的稳定性，而每个装配不需要特别的中心抽头的电感器。本专利技术主要的目的是提供一种系统，该系统使用一个感性电抗，该感性电抗与多电弧焊接操作的每个电极串联，这样，一个电弧的短路不会立刻熄灭其他电弧，该感性电抗是由一个中心抽头的扼流线圈的一个线圈部分和一个专用的独立的辅助线圈之和构成。本专利技术的另一个目的是提供一种如上所定义的系统，该系统可以在一个标准的电源上方便的使用，该电源用于驱动在一个自动焊接过程中一致移动的一系列电极，而且不同装配可以使用标准的中心抽头的扼流线圈。本专利技术的又另一个目的是提供一种如上所定义的系统，该系统允许涉及两个或个多并行的电弧的焊接过程使用单个电源。本专利技术的又另一个目的是提供一种如上所定义的系统，该系统在各种不同的焊接过程中以及直流和交流焊接电流下都可以使用。这些以及其他目的和优点将从结合附图的下面的说明中更加清楚了。附图说明图1是示意地说明本专利技术所针对的现有技术的系统的接线图；图2是说明本专利技术的广义概念的接线图；图2A是大体沿着图2中的线2A-2A剖开的放大的截面图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以在第一和第二电极分别与公共的工件之间的第一和第二电弧进行焊接的系统，其中每个所述电极由来自单个电源的电源线驱动，所述系统包括：一个电感器，该电感器具有磁芯，中心抽头，第一接线端，第二接线端，在所述抽头和所述第一接线端之间的第一线圈部分，在所述抽头和所述第二接线端之间的第二线圈部分，所述电源线连接到所述抽头，将所述第一电弧与所述第一线圈部分串联的第一电路，将所述第二电弧与所述第二线圈部分串联的第二电路，在所述第一线圈部分与所述第一电弧之间的所述第一电路中的第一独立辅助电感器，在所述第二线圈部分与所述第二电弧之间的所述第二电路中的第二独立辅助电感器。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里奥特K什塔瓦，
申请(专利权)人：林肯环球公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]