Die Erfindung betrifft eine Schutzkammer für manuelle Schweissarbeiten mit einem Brenner mit nicht abschmelzender Elektrode und einer Zufuhr für Schutzgas.
Bei Schweissarbeiten nach dem WIG- und Plasmaverfahren an Metallen, die eine hohe Affinität zu den atmosphärischen Gasen haben, ist es notwendig, eine Schutzkammer zu verwenden, um die aufgeschmolzenen und stärker erwärmten Teile im Bereich der Schweissverbindung vor dem Zutritt der Luft zu schützen. Ein Metall, das namentlich Probleme in dieser Hinsicht bietet ist Titan, da es schon bei einer Temperatur von 3000 C an der Luft spröde wird und Anlauffarben aufweist, die es für technische Zwecke unbrauchbar machen.
Die bekannte Schutzkammer besteht aus Metall und weist an einem Ende einen Brenner auf. In die Kammer wird ein Schutzgas eingeführt. Die Wand der Schutzkammer ist im Bereich des Brenners unterbrochen, um dem Schweisser Sicht auf die Schweisszone zu verschaffen. Dies hat den Nachteil, dass im Bereich des Brenners Luft zur Schweisszone gelangen kann, was, wie oben erklärt, unbedingt zu vermeiden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzkammer der eingangs definierten Art zu schaffen, die den Zutritt von Luft zur Schweisszone weitestgehend unterbindet und doch dem Schweisser die Sicht auf den Verlauf der Schweissnaht sowie auf Ort und Lage des Lichtbogens und des Schmelzbades nicht nimmt, so dass er den Brenner genau steuern kann. Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Brenner von der Schutzkammer umgeben ist, und die Schutzkammer mindestens im Bereich des Brenners aus einem durchsichtigen Material besteht.
Das Material ist vorzugsweise ein Hartglas.
Zwecks Anpassung der Schutzkammer an die Werkstückform kann sie im Bereich des Brenners mindestens eine Aussparung zwecks Anpassung an die Form des einzuführenden Werkstückes aufweisen.
Zwecks Anpassung an die Abmessungen des Werkstückes bei gegebener Form der Aussparungen können die Aussparungen mit Deckeln versehen sein, die ihrerseits eine Aussparung aufweisen, die kleiner ist als die Aussparung in der Schutzkammer, wobei die Deckel auswechselbar sind gegen Deckel mit Aussparungen mit anderen Abmessungen und/ oder anderer Form.
Die Aussparungen können halbkreisförmig oder rechteckig sein. Damit auch die untere Seite des Werkstückes im Bereich der Schweisszone mit einem Schutzgas umgeben werden kann, kann die Schutzkammer aus zwei Teilen bestehen.
Dazu sind die Kammerteile vorzugsweise gelenkig miteinander verbunden und schliessen gegen Federkraft aufeinander.
Je ein Kammerteil kann auf einer Hälfte eines zangenförmigen Halters angebracht sein.
Beide Kammerteile können aus einem durchsichtigen Material bestehen.
Einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Schutzkammer im Querschnitt,
Fig. 2 eine Schutzkammer in abgewandelter Form in Seitenansicht,
Fig. 3 die Schutzkammer gemäss Fig. 2 in Unteransicht,
Fig. 4 eine Weiterbildung einer Schutzkammer gemäss Fig. 2,
Fig. 5a, b eine Weiterbildung der Schutzkammer gemäss Fig. 4,
Fig. 5c ein Querschnitt entlang der Linie Vc-Vc in Fig. 5a,
Fig. 6 ein Deckel mit rechteckiger Aussparung,
Fig. 7 eine weitere Ausführungsform einer Schutzkammer,
Fig. 8 eine gegenüber Fig. 7 abgewandelte Schutzkammer.
Die Schutzkammer 1 gemäss Fig. 1 hat im wesentlichen die Form einer Glocke und weist einen zylindrischen Hals 2 auf.
Der Aussenumfang des Halses 2 ist mit einem aufgelegten Gewinde 3 versehen. Auf dem Hals ist eine Überwurfmutter 4 aus Isoliermaterial geschraubt, die einen Gummiring 5 auf den Rand 6 des Halses drückt. Der Ring bildet eine Gleitpassung für einen Brenner 7 mit einer nicht abschmelzenden Wolfram Elektrode 8. Der Brenner ist somit leicht auswechselbar.
Der Brenner ist allseitig von der Glocke umgeben, so dass keine Luft die Schweisszone erreichen kann. Der elektrische Strom wird über ein Kabel 9 zugeführt. Das Schutzgas, z. B.
Argon, wird durch einen Stutzen 15 zugeführt. Durch eine Öffnung 16 in der Kammerwand wird ein (nicht gezeichneter) Schweisszusatzdraht eingeführt. Statt Zufuhr des Schutzgases durch den Stutzen 15, kann es auch durch den Brenner zugeführt werden.
Die Schutzkammer ist aus einem durchsichtigen Material hergestellt, z. B. ein Glas mit einer ausreichend hohen Erweichungstemperatur, z. B. Hartglas, so dass der Schweisser den Schweissvorgang unbehindert beobachten kann.
Zusätzlich zu dem Vorteil der Durchsichtigkeit, hat Glas noch den besonderen Vorteil, dass es gut verformbar und daher leicht der Werkstückform anzupassen ist. Glas hat weiterhin den Vorteil der Undurchlässigkeit für die vom Lichtbogen ausgehenden ultravioletten Strahlen. Herrschen sehr hohe Temperaturen in der Schutzkammer, ist Quarzglas zu verwenden, das allerdings ultraviolettdurchlässig ist. Abhängig von der in der Schutzkammer herrschenden Temperatur beim Schweissen kann auch ein Kunststoff verwendet werden.
Die Schutzkammer gemäss Fig. 2 und 3 ist länglicher Form.
Die Kammer 20 ist wiederum aus Glas hergestellt. In dem Hals 21 der Kammer ist, wie für Fig. 1 gezeigt und beschrieben, ein Brenner 22 befestigt. In Längsrichtung der Kammer verläuft ein Zufuhrrohr 23 für Schutzgas, das über seine Länge an der Unterseite mit Öffnungen 24 versehen ist für den Austritt des Schutzgases. Das Rohr hat die Form einer Schlaufe, deren freie Enden 25 und 26 durch die Wand 27 der Kammer verlaufen und in Stutzen 28 und 29 für den Anschluss einer Schutzgasleitung münden. Der Mittelbereich 30 der Schlaufe ist erweitert zur Bildung eines Durchganges 31 für den Brenner. Die Schlaufe ist über eine Stütze 32 auf der Wand 27 der Kammer abgestützt. Etwas seitlich dieser Stütze befindet sich eine Öffnung 33 in der Wand, um das Einführen in die Kammer eines (nicht gezeichneten) Schweisszusatzdrahtes zu ermöglichen. Nicht die ganze Schutzkammer braucht aus Glas zu bestehen.
Es kann genügen, wenn der Bereich der Schutzkammer, wo sich der Brenner und der sichtbare Teil des Lichtbogens befindet, aus Glas besteht. Der Rest der Schutzkammer, der auch als Handgriff dient, kann dann aus einem undurchsichtigen Material bestehen.
Um beim Schweissen von Rohren die warme Schweisszone des Werkstückes über einen grösseren Bereich abzuschirmen, kann eine Schutzkammer 39 mit einer halbkreisförmigen Aussparung 40 versehen sein, wie Fig. 4 zeigt. Etwa die Hälfte des Umfanges des Rohres 41 im Bereich der Schweisszone kann jetzt in einem Schutzgasmantel gehüllt werden. Bei gegebenem Radius der Aussparung 40 würde der Schutzgasmantel für Rohre mit viel kleinerem Durchmesser ungenügend sein, während die Schutzkammer für Rohre mit grösserem Radius als der der Aussparung nicht verwendbar wäre.
Daher ist die Schutzkammer gemäss den Fig. 5a, b und c mit einer grossen Aussparung 42 versehen. Zu dieser Schutzkammer gehören nun mehrere Deckelpaare wie 43 und 44, die mittels Schrauben auf beiden Wangen 45 bzw. 46 der Kammer befestigt werden können. Jedes Paar Deckel weist eine Aussparung 47 mit verschiedenem Radius r auf. Durch jeweiliges Anbringen des Deckelpaares mit der passenden Aussparung kann die Kammer für Rohre mit einem grossen Durch messerbereich eingesetzt werden. Auch die Deckel sind aus einem durchsichtigen Material hergestellt.
Zum Schweissen von Blechstreifen mit verschiedener Breite und Dicke gelten ähnliche Erwägungen wie soeben für Rohre beschrieben. Daher können zur Schutzkammer Deckel 50 gemäss Fig. 6 gehören, die eine rechteckige Aussparung 51 aufweisen. Jedes Paar Deckel hat eine Aussparung mit anderen Massen für die Abmessungen a und b, so dass möglichst viele Bleche mit verschiedenen Breiten und Dicken mit derselben Schutzkammer geschweisst werden können.
Selbstverständlich kann den Aussparungen und Deckeln jede Gestalt gegeben werden zwecks Anpassung an die Form des Werkstückes.
Einige Metalle, z. B. Titan, und/oder Schweissarbeiten mit sehr hohen Qualitätsanforderungen machen es notwendig, auch die untere Seite der Schweisszone mit einem Schutzgas zu umgeben, damit auch dort Materialversprödung und/oder Anlauffarben vermieden werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist daher die Schutzkammer in der Form einer Zange ausgeführt. Fig. 7 zeigt eine solche Vorrichtung, insbesondere für Rohrschweissungen. Die Zange besteht aus zwei Schutzkammern 55 und 56, die durch ein Scharnier 57 miteinander verbunden sind. Jede Kammer ist mit einer halbkreisförmigen Aussparung 58 bzw. 59 versehen. Die Zange wird durch eine in sich geschlossene Blattfeder 60 aufgesperrt gehalten, begrenzt aber beim Schliessen mit der Hand eine geschlossene Schutzkammer, d. h. abgesehen von der durch die Aussparungen 58 und 59 gebildete Öffnung 60. Die Kammer 55 ist mit einem Stutzen 61 für die Zufuhr des Schutzgases versehen sowie mit einer Öffnung 62 für das Einführen des Schweisszusatzdrahtes. Weiterhin ist die Kammer 55 mit einem Hals 63 versehen zum Befestigen eines Brenners. Von dieser ist nur die Wolframelektrode 64 schematisch angedeutet.
Im Betrieb wird die Zange um das zu schweissende Rohr gebracht und geschlossen. Ist eine Umfangsnaht zu schweissen, wird die Zange während des Schweissens langsam um das Rohr gedreht. Beim Schweissen einer Längsnaht wird die Zange in Längsrichtung über das Rohr gezogen. Zum Verschweissen von Blechstreifen haben die Aussparungen in den Kammern rechteckige Form. Selbstverständlich können auch hier, wie für die Fig. 5a, b, c beschrieben und erklärt, Deckel mit Aussparungen verschiedener Abmessungen und Form verwendet werden, die auf die Wangen befestigt werden. Beide Kammern 55 und 56 sind aus Glas hergestellt. Die untere Kammer 56 ist mit einem Orientierungsstift 65 versehen, der es dem Schweisser ermöglicht, sich über Lage und Ort der Elektrode zu orientieren, wenn er diese beim Drehen der Zange über die Umfangsnaht eines zu verschweissenden Rohres gelegentlich nicht sehen kann.
Der Rand der oberen Kammer kann den Rand der unteren Kammer teilweise überlappen, so dass auch bei ein wenig geöffneter Zange die Schweisskammer doch geschlossen ist.
Die Schutzkammer in Zangenform gemäss Fig. 8 besteht aus zwei Backen 66 und 67, die durch ein Gelenk 68 miteinander verbunden sind und je eine Schutzkammer 69 bzw. 70 tragen. In der oberen Kammer 69 ist der (nicht gezeichnete) Brenner befestigt. Diese Kammer ist weiterhin mit einem Stutzen 71 für die Gaszufuhr und einer Öffnung 72 für das Einführen eines Schweisszusatzdrahtes versehen. Beide Kammern weisen eine Aussparung 73 bzw. 74 auf. Die Kammern sind mittels einer bekannten Steckverbindung auf die Zangenbacken aufgesteckt, so dass sie schnell ausgewechselt werden können gegen Kammern mit anderen Abmessungen und/oder einer anderen Form der Aussparungen. Die Zange wird durch eine Feder 75 aufgesperrt gehalten. Beim Zusammendrücken der Backen bilden beide Kammern 69 und 70 eine geschlossene Schweisskammer 76. Die Sperrweite der Zange wird mittels einer Flügelmutter 77 eingestellt.
Die obere Kammer 69 ist aus Glas hergestellt. Die untere Kammer 70 kann auch aus Glas bestehen, kann aber auch aus einem undurchsichtigen Material, z. B. einem Metall, bestehen.
The invention relates to a protective chamber for manual welding work with a burner with a non-melting electrode and a supply for protective gas.
When welding using the TIG and plasma process on metals that have a high affinity for atmospheric gases, it is necessary to use a protective chamber in order to protect the melted and more strongly heated parts in the area of the welded joint from the ingress of air. A metal that presents problems in this regard is titanium, as it becomes brittle in air at a temperature of 3000 C and has tarnishing colors that make it unusable for technical purposes.
The known protective chamber is made of metal and has a burner at one end. A protective gas is introduced into the chamber. The wall of the protective chamber is interrupted in the area of the torch in order to give the welder a view of the welding zone. This has the disadvantage that air can reach the welding zone in the area of the torch, which, as explained above, must be avoided at all costs.
The invention is based on the object of creating a protective chamber of the type defined at the outset which largely prevents air from entering the welding zone and yet does not prevent the welder from seeing the course of the weld seam and the location and position of the arc and the weld pool, so that he can precisely control the burner. According to the invention, this object is achieved in that the burner is surrounded by the protective chamber, and the protective chamber consists of a transparent material at least in the area of the burner.
The material is preferably a hard glass.
In order to adapt the protective chamber to the shape of the workpiece, it can have at least one recess in the area of the burner for the purpose of adapting to the shape of the workpiece to be inserted.
For the purpose of adapting to the dimensions of the workpiece with a given shape of the recesses, the recesses can be provided with covers, which in turn have a recess that is smaller than the recess in the protective chamber, the covers being interchangeable with covers with recesses with different dimensions and / or other form.
The recesses can be semicircular or rectangular. The protective chamber can consist of two parts so that the lower side of the workpiece can also be surrounded by a protective gas in the area of the welding zone.
For this purpose, the chamber parts are preferably connected to one another in an articulated manner and close against one another against spring force.
One chamber part can be attached to one half of a tong-shaped holder.
Both parts of the chamber can be made of a transparent material.
Some exemplary embodiments of the subject matter of the invention are described below with reference to the drawing. It shows:
1 shows a protective chamber according to the invention in cross section,
2 shows a protective chamber in a modified form in a side view,
3 shows the protective chamber according to FIG. 2 in a view from below,
4 shows a further development of a protective chamber according to FIG. 2,
5a, b show a further development of the protective chamber according to FIG. 4,
Fig. 5c shows a cross section along the line Vc-Vc in Fig. 5a,
6 shows a cover with a rectangular recess,
7 shows a further embodiment of a protective chamber,
FIG. 8 shows a protective chamber modified from FIG. 7.
The protective chamber 1 according to FIG. 1 essentially has the shape of a bell and has a cylindrical neck 2.
The outer circumference of the neck 2 is provided with an applied thread 3. A union nut 4 made of insulating material is screwed onto the neck and presses a rubber ring 5 onto the edge 6 of the neck. The ring forms a sliding fit for a burner 7 with a non-melting tungsten electrode 8. The burner can thus be easily replaced.
The burner is surrounded on all sides by the bell so that no air can reach the welding zone. The electric current is supplied via a cable 9. The protective gas, e.g. B.
Argon is supplied through a nozzle 15. A filler wire (not shown) is inserted through an opening 16 in the chamber wall. Instead of supplying the protective gas through the nozzle 15, it can also be supplied through the burner.
The protective chamber is made of a transparent material, e.g. B. a glass with a sufficiently high softening temperature, e.g. B. hard glass, so that the welder can observe the welding process unhindered.
In addition to the advantage of transparency, glass also has the particular advantage that it is easy to shape and therefore easy to adapt to the shape of the workpiece. Glass also has the advantage of being impervious to the ultraviolet rays emitted by the arc. If the temperature in the protective chamber is very high, quartz glass should be used, although it is ultraviolet-permeable. Depending on the temperature prevailing in the protective chamber during welding, a plastic can also be used.
The protective chamber according to FIGS. 2 and 3 is elongated in shape.
The chamber 20 is again made of glass. In the neck 21 of the chamber, as shown and described for Fig. 1, a burner 22 is attached. In the longitudinal direction of the chamber runs a supply pipe 23 for protective gas, which is provided over its length on the underside with openings 24 for the exit of the protective gas. The tube is in the form of a loop, the free ends 25 and 26 of which run through the wall 27 of the chamber and open into connecting pieces 28 and 29 for the connection of a protective gas line. The central area 30 of the loop is expanded to form a passage 31 for the burner. The loop is supported by a support 32 on the wall 27 of the chamber. Somewhat to the side of this support there is an opening 33 in the wall in order to enable a welding filler wire (not shown) to be inserted into the chamber. The entire protective chamber does not have to be made of glass.
It may be sufficient if the area of the protective chamber where the torch and the visible part of the arc is located is made of glass. The rest of the protective chamber, which also serves as a handle, can then consist of an opaque material.
In order to shield the warm welding zone of the workpiece over a larger area when welding pipes, a protective chamber 39 can be provided with a semicircular recess 40, as FIG. 4 shows. About half of the circumference of the pipe 41 in the area of the welding zone can now be wrapped in a protective gas jacket. With a given radius of the recess 40, the protective gas jacket would be insufficient for pipes with a much smaller diameter, while the protective chamber could not be used for pipes with a larger radius than that of the recess.
The protective chamber according to FIGS. 5 a, b and c is therefore provided with a large recess 42. This protective chamber now includes several pairs of covers such as 43 and 44, which can be fastened by means of screws on both cheeks 45 and 46 of the chamber. Each pair of covers has a recess 47 with a different radius r. By attaching the pair of lids with the appropriate recess, the chamber can be used for pipes with a large diameter range. The lids are also made of a transparent material.
Similar considerations apply to the welding of sheet metal strips with different widths and thicknesses as just described for pipes. Therefore covers 50 according to FIG. 6, which have a rectangular recess 51, can belong to the protective chamber. Each pair of lids has a recess with different dimensions for dimensions a and b, so that as many sheets as possible with different widths and thicknesses can be welded with the same protective chamber.
Of course, the recesses and covers can be given any shape for the purpose of adapting to the shape of the workpiece.
Some metals, e.g. B. titanium, and / or welding work with very high quality requirements make it necessary to surround the lower side of the welding zone with a protective gas, so that material embrittlement and / or annealing colors are avoided there too.
In a further development of the invention, the protective chamber is therefore designed in the form of pliers. Fig. 7 shows such a device, in particular for pipe welding. The pliers consist of two protective chambers 55 and 56 which are connected to one another by a hinge 57. Each chamber is provided with a semicircular recess 58 and 59, respectively. The pliers are kept unlocked by a self-contained leaf spring 60, but, when closed by hand, delimit a closed protective chamber, i. H. apart from the opening 60 formed by the recesses 58 and 59. The chamber 55 is provided with a connector 61 for the supply of the protective gas and with an opening 62 for the introduction of the filler wire. Furthermore, the chamber 55 is provided with a neck 63 for attaching a burner. Of this, only the tungsten electrode 64 is indicated schematically.
During operation, the pliers are brought around the pipe to be welded and closed. If a circumferential seam is to be welded, the pliers are slowly turned around the pipe during welding. When welding a longitudinal seam, the pliers are pulled longitudinally over the pipe. The recesses in the chambers are rectangular in shape for welding sheet metal strips. Of course, as described and explained for FIGS. 5a, b, c, covers with recesses of different dimensions and shapes can also be used here, which are attached to the cheeks. Both chambers 55 and 56 are made of glass. The lower chamber 56 is provided with an orientation pin 65 which enables the welder to orientate himself about the position and location of the electrode if he occasionally cannot see it when rotating the pliers over the circumferential seam of a pipe to be welded.
The edge of the upper chamber can partially overlap the edge of the lower chamber, so that the welding chamber is closed even when the pliers are slightly opened.
The protective chamber in the form of pliers according to FIG. 8 consists of two jaws 66 and 67 which are connected to one another by a hinge 68 and each carry a protective chamber 69 and 70, respectively. The burner (not shown) is fastened in the upper chamber 69. This chamber is also provided with a nozzle 71 for the gas supply and an opening 72 for the introduction of a welding filler wire. Both chambers have a recess 73 and 74, respectively. The chambers are plugged onto the pliers jaws by means of a known plug connection so that they can be quickly exchanged for chambers with different dimensions and / or a different shape of the recesses. The pliers are held unlocked by a spring 75. When the jaws are pressed together, the two chambers 69 and 70 form a closed welding chamber 76. The locking width of the pliers is set by means of a wing nut 77.
The upper chamber 69 is made of glass. The lower chamber 70 can also consist of glass, but can also be made of an opaque material, e.g. B. a metal exist.