<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren und Vorrichtung zum Thermitschweissen
Das bekannte Thermitschweissverfahren wurde bisher zum Schweissen von Körpern relativ grossen Querschnittes, insbesondere von Eisenbahn-oder Strassenbahnschienen, verwendet. Dieses Verfahren und die zu dessen Durchführung dienlichen Vorrichtungen sind somit auf das Erschmelzen erheblicher Metallmengen abgestellt und berücksichtigen daher die Entwicklung sehr hoher Reaktionswärmemengen.
Demgemäss kennzeichnet sich der übliche Vorgang dadurch, dass das Thermitgemenge in einem Behälter zur Reaktion gebracht wird, der von der die Schweissstelle umgebenden Gussform grundsätzlich getrennt ist, und dass man das erschmolzene Metall nach der Beendigung der Reaktion durch einen besonderen Arbeitsvorgang in die Gussform zum Einlaufen bringt, nämlich entweder durch Entfernung eines Abschlusspfropfens am Auslauf eines Tiegels, oder durch Kippen eines gusspfannenartige Behälters.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Thermitschweissen von Körpern kleinen Querschnittes, insbesondere von Drähten von elektrischen Leitungen u. dgl. Als wichtiges Gebiet ist das Verbinden von Femsprech-und Telegraphenleitungen aus Stahl oder kupferplattiertem Stahl zu nennen, die zwecks Ersparnis von Kupfer oder Aluminium in erheblichem Masse Ver-
EMI1.1
solcher Leitungen haben, wenn sie nicht gelötet werden, erhebliche Widerstands-und Dämpfungs- steigerungen der Leitung zur Folge, welche Mängel besonders dann auftreten, wenn durch Witterungseinflüsse mit der Zeit zunehmende Oxydationen auftreten.
Gemäss der Erfindung ist an die Gussform ein das Thermitgemenge aufnehmender Tiegel derart angesetzt, dass die Austrittsöffnung des Tiegels unmittelbar in die Gussform mündet. Gleichgültig, ob der Tiegel mit der Gussform ein Stück bildet oder mit letzterer lösbar verbunden ist, besteht somit das wesentliche Merkmal darin, dass das im Tiegel durch die bekannte Reaktion erschmolzene Metall unmittelbar, d. h. ohne dass es mit der Aussenluft in Berührung gelangt, in die Gussform eintritt. Auf diese Weise gelingt es, die gesamte, flüssige Metallmenge in die Gussform einfliessen zu lassen, ohne dass das Metall vor diesem Eintritt durch Abkühlung erstarrt.
Es ist verständlich, dass wegen der relativ geringen Thermit-und daher auch Wärmemenge die Gefahr einer solchen vorzeitigen Abkühlung besteht, welche Gefahr naturgemäss bei den erheblichen Thermitmengen, wie sie zum Schweissen von Schienen od. dgl. verwendet werden, nicht gegeben ist.
Vorteilhaft wird eine dem Innenraum des Tiegels angepasste, einheitliche Einsatzpatrone zur Anwendung gebracht, die eine dosierte Menge des Thermitgemenges enthält und zweckmässig in ihrem unteren Auslass einen an sich bekannten Abschmelzkörper aufweist, der bei Beendigung der Reaktion schmilzt. Hiedurch wird eine völlig selbsttätige Füllung der Gussform im richtigen Zeitpunkt erreicht. Die Einhaltung dieses Zeitpunktes ist von besonderer Wichtigkeit, da bei zu frühem Einfüllen Schlacke in die Form gelangt, während bei zu spätem Einfüllen das Metall vorzeitig erstarrt. Die Vorrichtung ist besonders einfach und leicht und ermöglicht die Herstellung elektrisch und mechanisch einwandfreier Verbindungen, ohne dass hiezu geschulte Fachkräfte erforderlich wären.
Es wurde bereits vorgeschlagen, Leitungsdrähte miteinander in einer Form zu verschweissen, welche eine metallhaltige Masse enthält, die bei Entzündung grosse Wärmemengen entwickelt.
Hier geht somit die Reaktion in der Form selbst vor sich, so dass die innerhalb der Form befindlichen Drahtenden einer übermässigen Erhitzung ausgesetzt und dadurch zerstört werden. Nach einen anderen Vorschlag wird zum Verbinden von Drahtenden auf eine dieselben aufnehmende Form ein Behälter aufgesetzt, in dem ein Lötstab durch einen die erforderliche Wärme erzeugenden Réaktionssatz innerhalb einer Hülse geschmolzen wird. Hier handelt es sich somit nicht um ein Thermitschweissverfahren, da der Reaktionssatz nur zur Wärmeerzeugung dient und kein Metall enthält. Für das Schweissen von Metallen mit relativ hohem Schmelzpunkt, wie z. B. Eisen oder Stahl, ist eine solche Vorrichtung nicht geeignet, da durch die hiezu erforderliche hohe Wärmemenge die Hülse zerstört würde.
Aus den angegebenen Gründen haben diese Vorschläge keinen Eingang in die Praxis gefunden.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an Hand eines Schweissgerätes für Fernsprechleitungen beispielsweise dargestellt. Fig. 1 ist
<Desc/Clms Page number 2>
ein lotrechter Längsmittelschnitt, Fig. 2 eine
Draufsicht der Vorrichtung, Fig. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie A-B der Fig. 1, Fig. 4 zeigt in Draufsicht die Einspannvorrichtung für die Leitungsdrähte, Fig. 5 ist ein Längsschnitt durch die Einsatzpatrone in vergrössertem Massstab, die Fig. 6 und 7 zeigen eine Zusatzeinrichtung in Ansicht und Draufsicht. Fig. 8 ist ein Querschnitt nach der Linie C-D der Fig. 6.
Die eigentliche Vorrichtung besteht aus einem zylindrischen Behälter 1 aus Stahl oder Gusseisen, der nach einer senkrechten Ebene, die durch die Achse der zu verbindenden Drähte 2 und 3 geht, in zwei Hälften geteilt ist. Der Behälter 1 enthält oben den Reaktionsraum 4, der unten über eine kegelige Einziehung in den die Schweissstelle umgebenden Formraum 5 übergeht. Der durch ein Scharnier mit dem Behälter 1 verbundene Deckel 6 lässt in seiner Schliessstellung einen Luftspalt 7 zum Ausgleich des im Reaktionraum während der Reaktion zufolge der Wärme- entwicklung entstehenden Überdruckes frei. In der Mitte besitzt der Deckel eine Öffnung 8 zur Einführung eines Zündholzes zwecks Entzündung des Thermitgemenges.
Die Drähte 2, 3 werden durch ein linkes und ein rechtes Backenpaar in Stellung gehalten.
Jedes Paar besteht aus einer hinteren Backe 9 und einer vorderen Backe 10 (Fig. 4). Die hinteren Backen sind zu zylindrischen Fortsätzen 11 verlängert, in die die Drähte durch Schlitze eingeführt werden. In den Fortsätzen 11 sitzende, mit gerändelten Köpfen versehene Schrauben 12 klemmen die Drähte 2,3 fest.
Die Backen 9 und 10 sind je mit Querstegen 13 verbunden, die untereinander mittels Distanzbolzen 14 in Verbindung gebracht sind.
Jede Hälfte des Behälters 1 sitzt an einem Arm 15, der mit einem Handgriff 16 versehen ist.
Beide Arme 15 sind mittels eines Scharniers 17 zu einem zangenartigen Gerät verbunden. Da der Scharnierbolzen zufolge der hohen Erhitzungen leicht zu einem Festfressen neigt, wird als Scharnierbolzen zweckmässig ein längsgeschlitztes Rohr verwendet, das genügend Elastizität aufweist ; so dass das Scharnier trotz der vorübergehenden, erheblichen Wärmedehnungen einwandfrei spielt.
Am vorderen Arm 15 ist eine Schraubenspindel. M angelenkt, -" eine auf dieser sitzende gerändelte Mutter 19 stützt sich gegen den hinteren Arm 15.
In den Reaktionsraum 4 wird eine seiner Form angepasste Einsatzpatrone (Fig. 5) eingeführt. Diese besteht unten aus einem Ring 20 aus keramischen Material, der den unteren Teil der Wandung des Reaktionsraumes 4 vor Anfressung zufolge der hohen Temperaturen schützt.
Es hat sich gezeigt, dass die höchsten Temperaturen im Unterteil des Reaktionsraumes auftreten, so dass ein besonderer Schutz des Oberteiles in der Regel nicht erforderlich ist. Der Oberteil der Patrone besitzt eine Hülle 21 aus Pappe od. dgl., die eine abgemessene Portion des Thermitgemenges 22 einschliesst. Die mittlere Austritts- öffnung des Ringes 20 ist durch ein metallisches
Plättchen 23 verschlossen, dessen Abmessungen so gewählt sind, dass es bei einer bestimmten
Wärmeeinwirkung schmilzt.
Der Ring 20 bzw. das Verschlussplättchen 23 brauchen mit der Patrone nicht verbunden zu sein, auch kann von der Verwendung einer Patrone Abstand genommen und das Thermitgemenge lose in den Reaktionsraum 4 geschüttet werden. Statt einer in Pulver- oder Körnerform vorliegenden, von einer Hülle 21 umgebenen Thermitfüllung kann das Thermitgemenge auch zu einem festen Pressling verformt sein. Hiebei kann von einem geeigneten Bindemittel Gebrauch gemacht werden. Ein solches Bindemittel hat bloss die Bedingung zu erfüllen, dass es leicht verbrennt und auf die Thermitreaktion keine unerwünschte chemische Wirkung ausübt.
Die Durchführung der Schweissung geschieht in folgender einfacher Weise : Die Drähte 2, 3 werden in die Backen 11 eingelegt, die Vorrichtung mittels der Handgriffe 16 geschlossen und durch Anziehen der Mutter 19 verriegelt. Die Patrone wird eingesetzt, der Deckel 6 geschlossen, worauf die Zündung erfolgt. Nach Beendigung der Reaktion, nachdem die Schlacke oben schwimmt, schmilzt das Plättchen 23 selbsttätig und die Form 5 füllt sich mit dem geschmolzenen Metall.
Nach wenigen Sekunden wird die Vorrichtung geöffnet. Da die Schweissstelle in der Regel an einer der Formhälften anhaftet, wird sie durch Klopfen auf den betreffenden Distanzbolzen 14 von der Form gelöst. Dies ist dadurch ermöglicht, dass die Backen 9, 10 samt den von ihnen gehaltenen Drähten 2, 3, ferner die Stege 13 und Distanz- bolzen 14 eine Einheit bilden, die gegenüber dem Behälter 1 beweglich ist. Der Schlackenkopf, der auch den Schutzring 20 enthält, wird durch einige Hammerschläge von der Schweissstelle entfernt.
Die vom Behälter 1 unabhängigen Backen 9, 10 haben'überdies den Vorteil, dass durch Verwendung verschiedener Backensätze die Vorrichtung leicht an verschiedene Durchmesser der zu schweissenden Leitung angepasst werden kann.
In den Fig. 6 und 7 ist eine Zusatzeinrichtung dargestellt, die ein bequemes Schweissen von Leitungen auf dem Leitungsmast ermöglicht. Auf einer Grundplatte 25 sind zwei Lenker 26 drehbar gelagert, an denen zwei Klemmbacken 27
EMI2.1
<Desc/Clms Page number 3>
Das ganze Gerät wird am Handgriff 34 gehalten.
Mittels eines in das gekrümmte Ende 35 der
Stange 29 eingeführten Fingers wird diese gegen den Handgriff 34 hingezogen, wodurch die
Klemme sich öffnet. Durch Freigeben des Endes
35 klemmen die Backen 27 unter der Wirkung der Druckfeder 31 den Draht 2 fest, dessen Ende in der beschriebenen Weise in die Schweiss- vorrichtung eingeführt wird. In die Öffnung 36 der Platte 25 wird der übliche Flaschenzug ein- gehängt, an dessen anderem Ende der Draht 3 mittels einer zweiten Klemme festgelegt ist. Auch dieser Draht wird in die Schweissvorrichtung eingeführt und die Stossstelle der Drähte durch allfälliges Verschieben der Platte 25 gegenüber dem Behälter 1 in die Mitte der Gussform gebracht. Die Verbindung zwischen der eigentlichen
Schweissvorrichtung und den Drähten ist von Zug der Leitung völlig entlastet. Das Schweissen geht in der beschriebenen Weise vor sich.
Die bekannten Drahtklemmen, die ähnliche Backen 27 verwenden, besitzen die Teile 29 und 31 nicht und klemmen daher nur dann, wenn sie unter Zug stehen. Demgegenüber wird durch die beschriebene Ausgestaltung die Möglichkeit des willkürlichen Klemmens oder Freigebens der Leitung erzielt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Thermitschweissen von Körpern kleinen Querschnittes, insbesondere von Drähten, dadurch gekennzeichnet, dass an die Gussform ein das Thermitgemenge aufnehmender Tiegel derart angesetzt ist, dass die Austritts- öffnung des Tiegels unmittelbar in die Gussform mündet.
<Desc / Clms Page number 1>
Process and device for thermite welding
The known thermite welding process has hitherto been used for welding bodies with a relatively large cross-section, in particular railway or tram tracks. This process and the devices used for carrying it out are therefore geared towards the melting of considerable amounts of metal and therefore take into account the development of very high amounts of reaction heat.
Accordingly, the usual process is characterized by the fact that the thermite mixture is reacted in a container that is fundamentally separate from the casting mold surrounding the welding point, and that the molten metal is poured into the casting mold after the end of the reaction through a special process brings, namely either by removing a plug at the outlet of a crucible, or by tilting a pouring ladle-like container.
The invention relates to a device for thermite welding of bodies of small cross-section, in particular of wires of electrical lines and. Like. An important area is the connection of telephone and telegraph lines made of steel or copper-clad steel, which to save copper or aluminum to a considerable extent.
EMI1.1
Such lines, if they are not soldered, result in considerable increases in resistance and attenuation of the line, which deficiencies occur particularly when the effects of the weather increase over time.
According to the invention, a crucible receiving the thermite mixture is attached to the casting mold in such a way that the outlet opening of the crucible opens directly into the casting mold. Regardless of whether the crucible forms one piece with the casting mold or is detachably connected to the latter, the essential feature is that the metal melted in the crucible by the known reaction is immediate, i.e. H. Without coming into contact with the outside air, it enters the mold. In this way it is possible to allow the entire amount of liquid metal to flow into the casting mold without the metal solidifying due to cooling before this entry.
It is understandable that because of the relatively low amount of thermite and therefore also of heat there is a risk of such premature cooling, which risk naturally does not exist with the considerable amounts of thermite used for welding rails or the like.
Advantageously, a uniform insert cartridge adapted to the interior of the crucible is used, which contains a metered amount of the thermite mixture and expediently has a known melting body in its lower outlet, which melts when the reaction is complete. This means that the mold is filled automatically at the right time. Adhering to this point in time is of particular importance, since slag gets into the mold if it is filled in too early, while if it is filled in too late the metal solidifies prematurely. The device is particularly simple and light and enables electrically and mechanically perfect connections to be made without the need for trained specialists.
It has already been proposed to weld lead wires to one another in a form which contains a metal-containing mass which, when ignited, develops large amounts of heat.
Here, the reaction takes place in the mold itself, so that the wire ends located inside the mold are exposed to excessive heating and are thereby destroyed. According to another proposal, to connect wire ends, a container is placed on a mold that receives the same, in which a soldering rod is melted within a sleeve by a reaction set that generates the required heat. This is therefore not a thermite welding process, as the reaction set only serves to generate heat and does not contain any metal. For welding metals with a relatively high melting point, such as B. iron or steel, such a device is not suitable because the high amount of heat required for this would destroy the sleeve.
For the reasons given, these proposals have not found their way into practice.
In the drawing, the subject of the invention is shown, for example, using a welding device for telephone lines. Fig. 1 is
<Desc / Clms Page number 2>
a vertical longitudinal center section, FIG. 2 a
Top view of the device, Fig. 3 is a cross-section along the line AB of Fig. 1, Fig. 4 shows the clamping device for the lead wires in a top view, Fig. 5 is a longitudinal section through the insert cartridge on an enlarged scale, Figs. 6 and 7 show an additional device in view and plan view. FIG. 8 is a cross section taken along line C-D of FIG. 6.
The actual device consists of a cylindrical container 1 made of steel or cast iron, which is divided into two halves according to a vertical plane passing through the axis of the wires 2 and 3 to be connected. The container 1 contains the reaction space 4 at the top, which merges at the bottom via a conical indentation into the mold space 5 surrounding the welding point. The lid 6, which is connected to the container 1 by a hinge, leaves an air gap 7 free in its closed position to compensate for the overpressure arising in the reaction space during the reaction as a result of the heat development. In the middle of the lid has an opening 8 for the introduction of a match for the purpose of igniting the thermite mixture.
The wires 2, 3 are held in place by a pair of left and right jaws.
Each pair consists of a rear jaw 9 and a front jaw 10 (Fig. 4). The rear jaws are elongated to form cylindrical extensions 11 into which the wires are inserted through slots. Screws 12, which are seated in the extensions 11 and provided with knurled heads, clamp the wires 2, 3 tight.
The jaws 9 and 10 are each connected to transverse webs 13 which are connected to one another by means of spacer bolts 14.
Each half of the container 1 sits on an arm 15 which is provided with a handle 16.
Both arms 15 are connected by means of a hinge 17 to form a forceps-like device. Since the hinge pin tends to seize easily due to the high levels of heat, a longitudinally slotted tube with sufficient elasticity is expediently used as the hinge pin; so that the hinge plays perfectly despite the temporary, considerable thermal expansion.
On the front arm 15 is a screw spindle. M hinged, - "a knurled nut 19 sitting on this is supported against the rear arm 15.
An insert cartridge adapted to its shape (FIG. 5) is inserted into the reaction space 4. This consists at the bottom of a ring 20 made of ceramic material, which protects the lower part of the wall of the reaction chamber 4 from corrosion due to the high temperatures.
It has been shown that the highest temperatures occur in the lower part of the reaction space, so that special protection of the upper part is generally not necessary. The upper part of the cartridge has a cover 21 made of cardboard or the like, which encloses a measured portion of the thermite mixture 22. The middle outlet opening of the ring 20 is through a metallic one
Plate 23 closed, the dimensions of which are chosen so that there is a certain
The effect of heat melts.
The ring 20 or the sealing plate 23 do not need to be connected to the cartridge; the use of a cartridge can also be dispensed with and the thermite mixture poured loosely into the reaction chamber 4. Instead of a thermite filling which is present in powder or granular form and is surrounded by a shell 21, the thermite mixture can also be shaped into a solid compact. Use can be made here of a suitable binder. Such a binding agent only has to meet the condition that it burns easily and does not have any undesirable chemical effects on the thermite reaction.
The welding is carried out in the following simple manner: The wires 2, 3 are inserted into the jaws 11, the device is closed by means of the handles 16 and locked by tightening the nut 19. The cartridge is inserted, the lid 6 closed, whereupon the ignition takes place. After completion of the reaction, after the slag floats above, the plate 23 melts automatically and the mold 5 is filled with the molten metal.
After a few seconds the device will open. Since the welding point usually adheres to one of the mold halves, it is released from the mold by knocking on the relevant spacer bolt 14. This is made possible by the fact that the jaws 9, 10 together with the wires 2, 3 held by them, as well as the webs 13 and spacer bolts 14, form a unit which is movable relative to the container 1. The slag head, which also contains the protective ring 20, is removed from the welding point with a few hammer blows.
The jaws 9, 10, which are independent of the container 1, also have the advantage that the device can easily be adapted to different diameters of the line to be welded by using different sets of jaws.
In FIGS. 6 and 7, an additional device is shown which enables lines to be conveniently welded on the line pole. Two links 26 are rotatably mounted on a base plate 25, on which two clamping jaws 27
EMI2.1
<Desc / Clms Page number 3>
The entire device is held on the handle 34.
By means of an in the curved end 35 of the
Rod 29 introduced finger this is drawn against the handle 34, whereby the
Clamp opens. By releasing the end
35, the jaws 27 clamp the wire 2 under the action of the compression spring 31, the end of which is inserted into the welding device in the manner described. The usual pulley block is hung in the opening 36 of the plate 25, at the other end of which the wire 3 is fixed by means of a second clamp. This wire is also introduced into the welding device and the joint of the wires is brought into the center of the casting mold by moving the plate 25 relative to the container 1, if necessary. The link between the real
The welding device and the wires are completely relieved of tension on the line. The welding takes place in the manner described.
The known wire clamps that use similar jaws 27 do not have parts 29 and 31 and therefore only clamp when they are under tension. In contrast, the described configuration enables the line to be clamped or released at random.
PATENT CLAIMS:
1. Device for thermite welding of bodies of small cross section, in particular of wires, characterized in that a crucible receiving the thermite quantity is attached to the casting mold in such a way that the outlet opening of the crucible opens directly into the casting mold.