Hegesztődinamók

A részben technikatörténeti szempontokból, ismeretterjesztési célokból fontosabbnak tekinthető hegesztőberendezések bemutatását kezdjük talán a hegesztődinamókkal.
Hogy miért is? Mert ma már nemigen találkozunk velük – elavultak, korszerűtlenek, a hatásfokuk finoman szólva sem a legjobb..

Mégis, hosszú évtizedekig ezek a készülékek biztosították az ipari szinten is kifogástalan egyenáramú ívhegesztés lehetőségét!

A fiatalabb olvasók miatt röviden ismertetem a dinamót – általában a dinamót, és csak később térünk rá a hegesztődinamók témakörére – , megéri ezt a pár sort elolvasni, esetleg az interneten rákeresni egy-egy érdekességre amit itt éppen hogy csak megemlítek, hiszen a villanyáramhoz kapcsolható civilizációnk alapja nagyon sokáig a dinamó volt. Tulajdonképpen, ez az őse a mai erőművi generátoroknak éppúgy, mint a különféle gépkocsik beépített áramfejlesztő berendezésének.

A dinamó egy forgógép-rendszerű áramfejlesztő, ahol az állórész mágneses erővonalait a forgórész tekercselései megfelelő kialakításban, forgás közben megközelítik ill. eltávolodnak tőle, az így keletkezett (indukálódott) feszültséget a forgórész tekercsvégeihez csatlakoztatott mechanikus egyenirányító és egyúttal áramátadó szerkezet – a kommutátor – segítségével, különféle (réz, bronz, grafit, műszén stb..) kefék segítségével lehet elvezetni.

Persze ez egy rendkívül leegyszerűsített bemutatás volt, de kezdésnek megfelel. Ugyanis annyira sokféle konstrukció létezett, hogy ezeket egységesen ismertetni képtelenség – bár az alapelv mindenütt ugyanaz!

Viszonylag régen, már az 1850-es években is készültek működőképes dinamók, ezek még jórészt a feltalálóik által megépítve, mai szemmel nézve iszonyatos tervezési és kivitelezési hibákkal terhelten, kis példányszámban készültek. A méretükhöz képest gyenge, igen rossz hatásfokú matuzsálemek általában dugattyús gőzgép meghajtással üzemeltek, és jellemzően szénpálcás ívlámpák vagy Jablocskov-gyertyák (nagyon szellemes kialakítású, egyszerű, könnyen sorozatgyártható ívlámpa volt!) elektromos megtáplálására voltak használatosak.

Figyelem! Itt már elvi lehetőség megvolt a hegesztési célú felhasználásra is – eső jelleggörbéjű dinamógép (nem szándékosan voltak így tervezve, hanem az ismeretek hiánya miatt “így sikerült” szinte az összes..), szénpálcás ívlámpa amit működtetett.. innen már csak egy ugrás a Sugár, akarom mondani az ívhegesztés, de persze nem lett ebből semmi még egy jó darabig…

Időközben a méltán kiváló Jedlik Ányos prof., felfedezte a “valódi” dinamóelvet, vagyis az öngerjesztés és önerősítés elvét. Ebből kindulva már tetszőleges teljesítményű áramfejlesztő építhető, ráadásul egyszerűbb és jobb mint a korábbiak – , de sajnos a Mester nem rohant azonnal a korabeli Szabadalmi Hivatalba, és szintén sajnos nem mutogatta fűnek-fának az ügyes kis szerkezetet. Így hát a szintén kiváló képességű, német iparos és konstruktőr Werner Siemens is önállóan megtalálta a megoldást pár évvel később, és ő bizony nem állt le molyolni egy percig sem, hanem publikált és szabadalmat szerzett. A hírnév és a jó pénz Siemensé lett ebből a találmányból (is), és még csak nem is ekézhetjük ezért, hiszen abszolúte tisztességes módon, a saját eszének és ügyességének köszönhette a jó eredményeket..

Tehát már volt jó dinamó, az alapelveket tisztázták, a konstruktőrök már-már XX.-ik századbeli színvonalú áramfejlesztőket terveztek és iparszerűen gyártottak. Hegeszthetünk-e már velük? Ó, még erre sokat kell várni, hiszen ekkoriban még csak a kovácshegesztést ismerték, a nagyobb vasszerkezetek szegecseléssel készültek. Rengeteg “kézműves” munkával, nem túl költséghatékonyan, bár jó minőségben.

Aztán valamikor az 1880-as évek végén két orosz mérnök – Bernardosz és Szlavjanov – kísérletezni kezdtek a villamos ív hegesztésre való felhasználásával. Először szerény, majd mind jobb eredményekkel….. és a későbbi kedvező tapasztalatok ellenére is nagyon nehezen terjedt el az ívhegesztés az iparban… házilag meg még gondolni sem lehetett rá, igaz hogy igény sem mutatkozott ilyesmire….

Jobb híján, ugorjunk néhány évtizedet! Túl vagyunk az emberiség egyik oltári szégyenfoltján, az első világháborún, és a világ civilizáltabb vidékein – Európa és az USA – a vasas szakma végre felfedezi és munkába állítja az olcsó, gyors ívhegesztést. Már mindent tudunk az áramfejlesztőkről, a transzformátorok egyszerű kereskedelmi cikkek. Az ipar azonban – műszaki, főleg varratminőségi okok miatt – egyenáramú hegesztőgépeket igényel, így a már kiválóan felkészült gyártóknak nem okoz különösebb nehézséget a kimondottan ívhegesztési célra alkalmas dinamók kifejlesztése és sorozatgyártása. Ezek az eszközök megjelennek és voltaképpen jól beválnak azokra a hegesztési munkákra, amelyeket az iparban korábban sokkal költségesebben többnyire lánghegesztéssel (vagy még régebben tűzi szegecseléssel, kovácsmunkákkal) lehetett csak elvégezni.
A kialakult sikeresebb típusok átvészelték a második világháborút, és egy-egy továbbfejlesztett modell hosszú évtizedekig is használatban volt mind Magyarországon, mind pedig külföldön.

És itt most vége is a technikatörténeti visszatekintésnek, térjünk rá a gyakorlatra! Bár manapság a hegesztődinamó már önmagában is őskövületnek számít, azért még néhol fellelhető egy-egy üzemképes példány, talán még dolgoznak is ezekkel…

Nos tehát: A hegesztődinamó általában egy komplett gépegység, mely tartalmaz egy megfelelő teljesítményű, szokványos kialakítású háromfázisú aszinkron motort, és egy jellemzően eső kimeneti jelleggörbe eléréséhez optimalizált konstrukciójú egyenáramú áramfejlesztőt. Ezeket általában közös burkolatba, és közös tengelyre szerelik, az egész szerkezet ezáltal egy stabil, kevés hibalehetőséget tartalmazó egységet képez.

Ahol nincs “ipari áram” (380, ill. 400V-os háromfázisú hálózat), ott más megoldást alkalmaznak: A dinamó tengelyét egy megfelelő fordulatszámú és teljesítményű belsőégésű motorral forgatják, így akár a puszta kellős közepén is kiváló minőségben lehet hegeszteni!

Az ábrákon többféle konstrukciót is bemutatok, kezdve az egészen régi (II. Világháború-közeli) eszközöktől, a 70-es évek termékeiig. A kapcsolási vázlatok önmagukért beszélnek, ezért a részleteket nem ismertetem. Tudomásom szerint a hegesztődinamók gyártása már mindenhol megszűnt, és nem is mostanában, hanem több évtizede – ami teljességgel logikus és érthető, mert egy ilyen berendezés rossz hatásfokú, nehéz, zajos, nem túl mobilis, és ráadásul a beszerzési ára soha nem volt olcsónak mondható..

Viszont egy jól beállított dinamóval könnyen és szépen lehetett hegeszteni, minőségi varratokat produkálni….

Érdekességképpen megemlítem, hogy mióta tisztességes teljesítménydiódák hozzáférhetők, van lehetőség váltóáramú generátorhoz kapcsolt egyenirányítóval hegesztőberendezést készíteni. Nincs pontos információm, de nem kizárt, hogy ilyet manapság is gyártanak, méghozzá belsőégésű motor hajtásával. Ez majdnem úgy működik, mint egy közönséges autó generátora, csak ugye nagyságrendekkel nagyobb, és a paramétereit hegesztéshez optimalizálják. Ez a módszer a dinamók hátrányait (kefeszikrázás, kommutátor-problémák, karbantartásigény, stb..) kiküszöböli, és áramellátás nélküli munkaterületeken nagyon jó választás lehet!

Köszönjük figyelmét, sorozatunkat rövidesen folytatjuk, akkor már a hegesztőtranszformátorokkal, és a hegesztő-egyenirányítókkal!

Horváth Péter