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Appareil de soudure à courant continu.
La présente invention est relative aux appareils de soudure à courant continu et elle a pour objet de réduire les frais de fabrication et d'améliorer le fonctionnement de ces appareils.
Dans la soudure à courant continu on utilisait jusqu'ici une commutatrice rotative. Toutefois, les frais d'achat d'une telle commutatrice sont très élevés et, en outre, celle-ci présente tous les inconvénients des appa- reils rotatifs.
Pour la soudure à courant alternatif on peut uti- liser un transformateur de courant de soudure. A cause de 1
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la grande charge irrégulière du réseau due au fait que le transformateur ne charge qu'une seule phase, il est défendu en beaucoup d'endroits de raccorder ces transformateurs de courant de soudure aux réseaux des centrales de fourniture de courant. Pour cette raison, le transformateur de courant de soudure n'entre en ligne de compte que pour les usines raccordées au réseau par l'intermédiaire de leur propre trans- formateur à haute tension.
C'est pourquoi à l'heure actuelle il n'existe pas d'appareil de soudure pour la petite industrie, car pour les petites entreprises la commutatrice de courant de soudure est trop coûteuse et il leur est défendu d'utiliser:un transfor- mateur de courant de soudure.
En outre, dans la plupart des cas la soudure à cou- rant continu est à préférer à cause de la meilleure qualité du joint soudé.
L'invention a pour objet un appareil de soudure à courant continu dont le faible prix coûtant est accompagné de pertes faibles et qui permet d'obtenir une charge symé- trique d'un réseau à courant triphasé.
L'appareil de soudure à courant continu conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un ou plusieurs tubes redresseurs à atmosphère gazeuse et à catho- de à incandescence destinés à la fourniture du courant con- tinu.
On a déjà proposé d'utiliser pour la soudure des tubes redresseurs qui, toutefois, sont destinés seulement au réglage du courant de soudure. Dans ce cas, on utilise des tubes redresseurs à courbe positive avec lesquels, par con- séquent, la perte de tension à l'intérieur du tube augmente considérablement lorsque la charge croit de sorte que le
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courant est empêché de dépasser une valeur déterminée. Pour le réglage du courant on utilisait, en outre, la tempéra- ture réglable de la cathode à incandescence. Toutefois, on a trouvé en pratique que les tubes redresseurs sont inuti- lisables dans ce but.
En effet, les tubes à courbe positive ne sont pas remplis d'une atmosphère gazeuse ou bien ils comportent une atmosphère gazeuse de pression très faible et dans ce cas le courant est pratiquement transporté exclu- sivement par des électrons. Les tubes de ce genre ne con- viennent pratiquement qu'à être utilisés pour des courants beaucoup trop faibles pour produire des joints soudés. En outre, du fait que l'intensité du courant doit être réglée par la température du filament, ce dernier est constamment soumis à la pleine charge ce qui se traduit par une réduc- tion de la durée de service.
Dans l'appareil de soudure réalisé suivant l'in- vention, les tubes redresseurs servent exclusivement à la fourniture du courant,l'intensité du courant étant réglée par d'autres moyens. Les tubes sont remplis d'une atmosphère gazeuse et seulement dans ces conditions il s'est avéré pos- sible d'obtenir de bons résultats dans la soudure à l'aide de redresseurs.
On a constaté ce fait surprenant que dans l'emploi de l'appareil suivant l'invention, non seulement on obtient les avantages mentionnés au début de la description mais en outre la technique de la soudure a fait un progrès considé- rable du fait que les propriétés de l'arc obtenu avec cet appareil de soudure sont extrêmement favorables. On a trouvé, par exemple, qu'il est possible de souder des tôles plus 1
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minces que ce n'est le cas avec une commutatrice de cou- rant de soudure ou un transformateur de courant de soudure, qu'il est également possible de souder des matières diffé- rentes et que différentes applications impossibles avec l'arc des appareils connus jusqu'ici, sont devenues possi- bles.
En outre, il est possible de souder avec les élec- trodes nues peu coûteuses dans beaucoup de cas où cela était pratiquement impossible jusqu'ici et où il était nécessaire d'utiliser des électrodes de soudure revêtues extérieurement de substances particulières améliorant la soudure.
De plus, on évite l'inconvénient qui se rencontre souvent, consistant en ce que les électrodes de soudure adhèrent à la pièce à travailler. Ces deux avantages sont partiellement dûs probablement au fait que les tubes à atmosphère gazeuse possèdent une inertie très faible de sorte que la fourniture du courant suit plus rapidement les variations de la charge.
Un autre avantage surprenant réside dans la possi- bilité d'obtenir un arc stable avec une tension à vide beau- coup plus faible qu'il n'est possible avec une génératrice ou un transformateur de courant de soudure. On obtient ainsi une plus grande sûreté du soudeur, un facteur de puissance plus favorable et en outre, les dimensions de l'appareil peuvent être réduites.
Il est connu en soi d'emprunter le courant continu à utiliser pour la soudure à un redresseur à cathode en mer- cure (redresseur à vapeur de mercure). Toutefois, dans ce cas on n'obtient pas l'effet très favorable à la soudure mentionné ci-dessus. En outre, pour le but envisagé les redresseurs à cathode à incandescance présentent encore
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d'autres avantages appréciables vis-à-vis des redresseurs à vapeur de mercure.
En effet, pour un redresseur à vapeur de mercure la perte de tension minimum est de 23 volts environ tandis que la tension d'un arc de soudure est de 22 volts environ.
Le rendement est, par conséquent, déjà réduit à moins de 50 %. Dans le redresseur à cathode à incandescence et à at- mosphère gazeuse, par contre, la perte de tension à l'inté- rieur du tube peut être inférieure à 10 volts de sorte que le rendement maximum atteint 69 %.
En outre, un redresseur à vapeur de mercure exige des dispositifs d'allumage distincts qui peuvent être suppri- més pour les redresseurs à cathode à incandescence. Ceci est de grande importance parce que dans la soudure il est souvent nécessaire de réallumer l'arc.
Un redresseur à cathode à incandescence ne doit pas être placé à poste fixe à un endroit déterminé, ce qui est très avantageux pour les appareils de soudure transportables ainsi que le fait qu'un redresseur à cathode à incandescence occupe moins d'espace qu'un redresseur à vapeur de mercure.
En outre, le fonctionnement d'un redresseur à cathode à in- candescence ne dépend pas de la température ambiante comme c'est le cas d'un redresseur à vapeur de mercure.
La charge du redresseur à vapeur de mercure ne peut pratiquement pas être réduite à une valeur inférieure à un quart de la pleine charge tandisque pour un redresseur à ca- thode à incandescence cette limite n'existe pas, de sorte que l'étendue de la région dans laquelle le courant peut être réglé est beaucoup plus grande pour ce redresseur.
Dans le redresseur à cathode à incandescence utilisé dans l'appareil de soudure conforme à l'invention, on utilise,
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de préférence, des cathodes à oxyde qui pour l'emploi en vue de la soudure présentent divers avantages vis-à-vis d'autres cathodes. En effet, lorsque le redresseur n'est pas en charge, le circuit de chauffage de la cathode à oxyde peut sans aucune objection demeurer fermé parce qu'il n'en résulte pas une réduction de la durée de service. Ceci est de grande importan- ce parce qu'en service l'appareil de soudure est souvent en circuit lorsqu'il ne travaille pas. En outre, la consommation d'énergie de la cathode à oxyde est très faible lorsque le redresseur n'est pas en charge.
Comme il a été dit plus haut, il est avantageux d'agencer l'appareil de façon qu'il convienne pour le redres- sement d'un courant alternatif à trois ou plus de trois pha- ses,car dans ce cas un réseau à courant triphasépeut être chargé symétriquement.
On comprendra mieux l'invention en se référant au dessin annexé qui en représente, à titre d'exemple, un mode de réalisation. Sur ce dessin:
La figure 1 représente les connexions de l'appareil de soudure, et la figure 2 montre schématiquement le montage des éléments composant un appareil de soudure transportable.
Sur la figure 1, un transformateur 1 est relié à travers un interrupteur 2 à un contact à fiches 3 servant à raccorder l'appareil au réseau. Entre deux phases du réseau est monté un transformateur 4 qui fournit le courant de chauffage. A l'aide de trois enroulements à prise médiane l'enroulement secondaire 5 du transformateur 1 est agencé comme un transformateur hexaphasé. Les deux extrémités de chaque enroulement sont reliées aux anodes 6 d'un redresseur 7 à atmosphère gazeuse dont la cathode 8 est alimentée par
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le secondaire 9 du transformateur de chauffage 4.
La prise médiane de chaque enroulement du transformateur principal 1 est reliée à travers un coupe-circuit 10 à l'électrode de soudure 11 tandis que la prise médiane de l'enroulement se- condaire 9 du transformateur de chauffage est reliée à la pièce à travailler 12.
Dans le mode de réalisation représenté, les trois redresseurs fournissent ensemble un courant, par exemple, de 120 Amp. Le réglage du courant se fait à l'aide d'une bobine de réactance 13 dont l'entrefer peut être varié à l'aide d'une culasse mobile 14.
Le montage comprend, en outre, un relais qui, pour éviter la détérioration des cathodes à incandescence, fait en sorte que la décharge ne soit amorcée à l'intérieur du redresseur que quelque temps après la mise en circuit des cathodes. En effet, si la décharge est amorcée lorsque les cathodes sont encore froides, on obtient un chauffage ponc- tiforme des cathodes ce qui a pour résultat d'abréger con- sidérablement leur durée de service. On peut utiliser un re- lais thermique analogue à ceux décrits dans les brevets Nos.354.931 et 378.470.
Dans le mode de réalisation représenté à titre d'exemple sur le dessin, le transformateur de chauffage 4 est relié directement aux conducteurs d'alimentation de sorte qu'il fournit du courant aussitôt après l'insertion du con- tact à fiches 3 dans la prise de courant. En même temps le courant est fermé à travers l'élément de chauffage d'un corps bimétallique 16, la résistance 17 et l'enroulement excitateur de l'aimant 18. Ce courant est trop faible pour soulever l'armature de l'aimant 9. Le corps bimétallique 16 est échauffé par l'élément de chauffage 15 jusqu'à ce que le
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contact terminal 20 entre en contact avec le conta.ct 21.
Ceci a pour résultat de court-circuiter la résistance 17 et l'é- lément de chauffage 15, ce qui augmente l'intensité du cou- rant parcoura.nt l'enroulement excitateur 18 à une valeur tel- le que l'armature 19 soit attirée et que le transformateur 1 soit mis en circuit par l'interrupteur 2. Le contact 22 de l'interrupteur 2 ferme en même temps un contact auxiliaire qui court-circuite les contacts 20, 21 et ferme un circuit directement à travers l'enroulement excitateur 18, le circuit n'étant ouvert par l'interrupteur que lorsque le contact à fiches 3 est retiré de la prise de courant ou quand la ten- sion du réseau vient à manquer.
Sur la figure 2, les éléments constitutifs de l'ap- pareil, désignés par les mêmes références que sur la figure 1, sont montés à l'intérieur d'un boîtier 23 pourvu de roues 24, de hrancards 25 et de béquilles 26.
On a trouvé qu'il est avantageux de refroidir les tubes redresseurs à l'aide d'un ventilateur car un tube d'une grandeur déterminée, lorsqu'il est refroidi, permet d'obte- nir des intensités de courant considérablement plus grandes qu'un tube non refroidi.
Sur la figure 2, le ventilateur peut être disposé, par exemple, au-dessous des tubes redresseurs. Dans ce cas, un appareil qui, non-refroidi, fournit un courant de 120 am- pères, est capable de fournir 200 amp. et plus. Pour cette raison, on donne, de préférence, de plus grandes dimensions aux cathodes des tubes.