CH652957A5 - Brazing or welding device for longitudinal sections - Google Patents

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CH652957A5
CH652957A5 CH3447/81A CH344781A CH652957A5 CH 652957 A5 CH652957 A5 CH 652957A5 CH 3447/81 A CH3447/81 A CH 3447/81A CH 344781 A CH344781 A CH 344781A CH 652957 A5 CH652957 A5 CH 652957A5
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CH
Switzerland
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soldering
welding point
infrared
housing
infrared radiators
Prior art date
Application number
CH3447/81A
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English (en)
Inventor
Max Prof Berchtold
H P Dr Weiss
Original Assignee
Hilti Ag
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Publication date
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Description

Die Erfindung betrifft eine Löt- bzw. Schweissvorrichtung für Längsprofile, wie Rohre, Stangen und dergleichen, mit einem die Löt- bzw. Schweissstelle umgebenden, die Wärmequelle tragenden Gehäuse.
Vorrichtungen der genannten Art werden beispielsweise für das Verbinden von Rohren, Befestigen von Muffen, Fittingen und dergleichen verwendet. Das Material der zu verlötenden bzw. zu verschweissenden Teile kann von metallischen bis zu nichtmetallischen Werkstoffen, wie beispielsweise Kunststoffe, reichen. Während bei Kunststoffen die Werkstücke selbst, ohne Zuhilfenahme von Zusatzmitteln, miteinander verschweisst werden, handelt es sich bei Werkstücken aus metallischen Werkstoffen in der Regel um eine Verbindung auf Hartlötbasis. Im letzteren Falle finden an sich bekannte, auf die Materialien der zu verbindenden Werkstücke abgestimmte Lotformteile Anwendung.
Zum Erzeugen der für die geschilderten Verfahren erforderlichen Wärme, sind verschiedene Wärmequellen bekannt. Nebst der Flammerwärmung mit ihren Nachteilen, wie Gefahr einer örtlichen Überhitzung, Verschmutzung, Brandgefahr und dergleichen, ist insbesondere die induktive Hochfrequenzerhitzung verbreitet. Bei letzterer Erwärmungsart besteht der grösste Nachteil darin, dass Abstimmungen auf Form und Material der zu verlötenden bzw. zu verschweissenden Werkstücke einzuhalten sind. So ist eine optimale Erwärmung beispielsweise nur dann gegeben, wenn die Induktionsspulen den Werkstücken angepasst sind. Ausserdem erfordern solche Wärmequellen grosse Hochfrequenz-Genera-torleistungen, insbesondere bei Nichteisen-Metallen. Dies bedingt teure Einrichtungen, deren grosser apparativer Aufwand nur noch den Bau von stationären Anlagen zulässt.
Für anderweitige Anwendungszwecke ist es bekannt geworden, die Energie einer Infrarotlampe mittels Spiegeln in einem Arbeitsbrennpunkt zu bündeln und die damit erzeugte optische Abbildung als Wärmequelle zu benutzen. Aufgrund der optischen Abbildung ist der Arbeitsbrennpunkt in seiner Lage genau vorbestimmt. Abweichungen können bereits dazu führen, dass die erforderliche Wärme nicht mehr übertragen wird. Aus diesem Grunde hat sich diese Art der Wärmeerzeugung lediglich auf Spezialgebieten, beispielsweise beim Präzisions-Apparatebau, durchsetzen können. Überdies muss ein erheblicher Aufwand hinsichtlich der richtigen Dosierung getrieben werden, da die punkt- bzw. linienförmi-gen Erwärmungszonen örtliche Überhitzungen mit damit verbundenen Materialschädigungen der Werkstücke zur Folge haben können.
Für das Verbinden von Rohren ist eine Löt- bzw. Schweissvorrichtung aus der DE-OS 2 124 868 bekannt, deren Wärmequelle elektrische Widerstände bilden. Dieses Gerät, welches sich wohl für den nichtstationären Einsatz eignet, weist aber die üblichen Nachteile eines auf Widerstandserwärmung basierenden Gerätes auf, wie grosser Energieverbrauch, aufwendige Isoliereinrichtungen und lange Aufheizbzw. Abkühlungszeiten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorstehend angeführten Nachteile, eine handliche, sich für die Bearbeitung von Längsprofilen eignende Löt- bzw. Schweissvorrichtung zu schaffen.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Wärmequelle aus zwei oder mehreren die Strahlungswärme direkt auf die Löt- bzw. Schweissstelle abgebenden Infrarotstrahlern besteht.
Die erfindungsgemäss vorgeschlagene Anordnung der Infrarotstrahler hat den Vorteil, dass unter Ausnützung aller Vorzüge einer diesbezüglichen Wärmequelle eine grossflächige Löt- bzw. Schweissstelle gleichmässig erwärmt werden kann. Dies ist insbesondere bei der Bearbeitung von Längsprofilen in vorerwähnter Weise wichtig, da es sich in diesen Fällen immer um grosse Flächen, d.h. Mantelflächen handelt, die einer gleichmässigen Erwärmung unterliegen müssen. Die Anzahl der vorzusehenden Infrarotstrahler richtet sich nach Grösse und Form der zu erwärmenden Werkstük-ke. Massgebend ist diesbezüglich vor allem das Erfordernis einer gleichmässigen Bestrahlung, was in der Regel ein mehr oder weniger vollständiges Umgeben der Löt- bzw. Schweissstelle mit Infrarotstrahlern erfordert.
Die gleichmässige Bestrahlung und die daraus resultierende Erwärmung der zu bearbeitenden Längsprofile kann im wesentlichen dadurch gefördert werden, dass die Infrarotstrahler die Löt- bzw. Schweissstelle umgeben und zudem im gleichen Abstand davon angeordnet sind. Bei der Bearbeitung von Rohren sind die Infrarotquellen demnach immer im selben Abstand von der Mantelfläche angeordnet, was den grossen Vorteil hat, dass jeder Teilbereich der Mantelfläche einer gleichmässig verteilten Erwärmung unterworfen ist.
Als Wärmequellen finden zweckmässigerweise Infrarotstrahler, die aus einem die Heizwendel umgebenden Quarzrohr bestehen, Anwendung. Das Quarzrohr kann evakuiert oder mit einem speziellen Gas, beispielsweise Halogen, ge2
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füllt sein. Überdies ist es von Vorteil, wenn die Strahler eine kurze Baulänge aufweisen, so dass möglichst viel Energie innerhalb einer kurzen Zone abgegeben wird. Ausserdem ermöglicht eine kurze Baulänge den Bau einer handlichen Vorrichtung.
Zur Verbesserung der Energieabgabe ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Infrarotstrahler einen Reflektor aufweisen, der die Strahlung auf die Löt- bzw. Schweissstelle reflektiert. Ein solcher Reflektor kann beispielsweise durch Aufdampfen einer diesbezüglichen Schicht auf das Quarzrohr hergestellt werden. Zum Aufdampfen eignen sich die für solche Zwecke bekannten Materialien, wie Gold und dergleichen. Der Reflektor hat nicht etwa die Aufgabe, die Strahlung zu bündeln und eine optische Abbildung zu schaffen, er soll vielmehr die Strahlung gegenüber derjenigen Seite abschirmen, wo sie nicht verwendet wird. Die Anordnung und Abmessung der Schicht richtet sich daher nach der Bauart der Vorrichtung.
Zur Verhinderung einer allfälligen Verschmutzung der Infrarotstrahler durch von der Löt- bzw. Schweissstelle wegtretende Dämpfe oder Spritzer kann ein als optisches Filter dienendes Schutzglas vorgesehen sein. Mit einem solchen Schutzglas kann erreicht werden, dass einerseits die Blendwirkung herabgesetzt wird und andererseits die vom Infrarotstrahler abgestrahlte Wärme nahezu reflexionsfrei hindurchtreten kann, jedoch nicht die vom zu bearbeitenden Teil abgestrahlte Wärme. Die Aufheizung der gesamten Vorrichtung kann dadurch herabgesetzt werden.
Zur weiteren Herabsetzung der Blendwirkung kann nebst oder anstelle des Schutzglases ein separater Blendschutz vorgesehen sein, welcher z. B. die Form eines bienenwabenartigen Rasters haben kann. Ein solcher Blendschutz muss keine separaten wärmetechnischen Bedingungen erfüllen, er dient vielmehr dem Schutze der Bedienungsperson. Einen ähnlichen Zweck können Einrichtungen zur seitlichen Abschattung erfüllen. Solche Einrichtungen können beispielsweise austauschbare Abdeckbleche bilden, oder es können im Hinblick auf Form- und Toleranzüberbrückungen Bürsten aus Asbest oder sonstigem wärmebeständigem Material Anwendung finden.
Je nach Anwendungsbereich und Form der zu erwärmenden Werkstücke können die Infrarotstrahler derart angeordnet sein, dass die Löt- bzw. Schweissstelle davon vollständig umgeben ist. Sowohl bei einem nicht vollständigen Umgeben der Löt- bzw. Schweissstelle von Infrarotstrahlern als auch bei einer vollständigen Umhüllung durch solche Elemente ist es gemäss einem weiteren Vorschlag der Erfindung von Vorteil, wenn Hilfsreflektoren vorgesehen sind, welche unter Einschluss der Infrarotstrahler die Löt- bzw. Schweissstelle umgeben. Dadurch wird die gleichmässige Wärmeverteilung wesentlich gefördert und es werden selbst Stellen bestrahlt, welche aus formlichen oder baulichen Gründen benachteiligt wären. Auch ein solcher Hilfsreflektor, welcher nebst dem bereits erwähnten Reflektor des Infrarotstrahlers angeordnet sein kann, hat keine optische Abbildung der Wärmequelle zu schaffen, so dass es sich nicht um einen optisch exakten Spiegel handeln muss. Der Hilfsreflektor kann dementsprechend einfach, beispielsweise unter Verwendung einer Aluminiumfolie, ausgestaltet sein.
Zur Verhinderung einer Oxydation der Löt- bzw. Schweissstelle kann die erfindungsgemässe Vorrichtung in Verbindung mit der Anwendung eines Schutzgases betrieben werden. Zu diesem Zwecke können im Gehäuse Austrittsöffnungen, die der Zuführung des Schutzgases auf die Lötbzw. Schweissstelle dienen, angeordnet sein. Im Falle, dass die Infrarotstrahler von einem Hilfsreflektor umgeben sind, kann dieser die erforderlichen Austrittsöffnungen aufweisen. Für die Zuleitung des Schutzgases kann das Gehäuse einen entsprechenden Anschlussstutzen aufweisen. Um eine Kühlung der Löt- bzw. Schweissstelle durch das Schutzgas zu verhindern, sind die Austrittsöffnungen derart anzuordnen, dass der Gasstrom die Arbeitsstelle nicht direkt beaufschlagt. Zweckmässigerweise ist das Schutzgas durch vorzeitiges Bestreichen der Strahlungselemente vor schlussendlicher Zuführung zur Löt- bzw. Schweissstelle aufzuwärmen.
Insbesondere bei einer als Handgerät ausgebildeten Vorrichtung, welche aus Handlichkeitsgründen eine entsprechend geringe Masse aufzuweisen hat, wirkt sich eine Kühleinrichtung für die Infrarotstrahler vorteilhaft aus. Als Kühlmittel kann Luft, Wasser oder Gas Anwendung finden. Für die Kühlung kann ein gesonderter Kreis vorgesehen sein, wobei sich dafür insbesondere der rückwärtige Raum eines allenfalls vorhandenen Hilfsreflektors anbietet. Nachdem nebst dem erzielten Handhabungskomfort eine Kühlung aus der Sicht der Infrarotstrahler von Vorteil ist, sind insbesondere die Verbindungsstellen zwischen Infrarotstrahler und Gehäuse in ausreichendem Masse zu kühlen. Im Falle einer Verwendung von Gas als Kühlmittel kann durch geeignete Bauart eine Kombination mit einem allfallig ohnehin erforderlichen Schutzgas gefunden werden. Sowohl aus der Sicht der Kühlung als auch vom Standpunkt der Verschmutzung und Oxydation, kann die Anordnung einer Absaugvorrichtung für Dämpfe bzw. Gase, gegebenenfalls kombiniert mit vorausgegangenen Massnahmen, von Vorteil sein.
Wie bereits vorgängig erwähnt, besitzt die erfindungsgemässe Vorrichtung alle Eigenschaften, die an ein universell einsetzbares Handgerät gestellt werden. Zu diesem Zwecke kann die Vorrichtung in konstruktiver Hinsicht aus Gehäuse und Handgriff bestehen, wobei das Gehäuse als zangenartiger Lötkopf ausgebildet sein kann. Durch die zangenartige Ausbildung lässt sich eine Anpassung an verschiedene Grössen der Längsprofile erzielen.
Der Handgriff bietet sich für die Zuleitung der elektrischen Energie, des allfällig erforderlichen Kühlmittels und des gegebenenfalls vorhandenen Schutzgases an. Im übrigen kann der Handgriff als Träger für Hilfs- und Steueraggregate benutzt werden, wobei es ohne weiteres auch möglich ist, einen Teil dieser Aggregate im Gehäuse anzuordnen. Mittels solcher Hilfs- bzw. Steueraggregate lässt sich eine Anpassung sowohl an verschiedene Materialien als auch an unterschiedliche Wandstärken erreichen. Die Anpassung an solche werkstückseitige Eigenschaften, zu welcher noch die Beschaffenheit des Anwendung findenden Lotes hinzukommt, kann mittels Einschaltdauer der Infrarotstrahler und zugeführter Betriebsspannung erfolgen. Hinsichtlich der Betriebsspannung wird vorzugsweise bei einer als Handgerät gebauten Vorrichtung mit Niederspannung von beispielsweise 50 Volt oder weniger gearbeitet. Nachdem es sich bei den Hilfs- und Steueraggregaten, welchen unter Umständen noch ein Sensor zur Temperaturmessung vorgeschaltet ist, um relativ aufwendige Apparaturen handelt, besteht die Möglichkeit, den Handgriff über eine Art Steckverbindung mit dem Gehäuse, welches den eigentlichen Träger für die Infrarotstrahler bildet, zu verbinden. Dadurch lässt sich eine Anpassung für unterschiedliche Anwendungsfalle, hervorgerufen durch unterschiedliche Profilformen bis hin zu flächen-haften Teilen, erzielen.
Die Erfindung soll nunmehr anhand von sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden, und zwar zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäs-sen Vorrichtung mit eingeführtem rohrförmigem Werkstück,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäss Fig. 1 ohne Werkstück.
Wie die beiden Figuren zeigen, besteht die Vorrichtung im wesentlichen aus Gehäuse 1 und Handgriff 2. Insbesondere
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aus Fig. 2 sind beispielhaft sechs innerhalb des Gehäuses 1 angeordnete Infrarotstrahler 3 ersichtlich. Wie symbolisch dargestellt, bestehen die Infrarotstrahler 3 aus Heizwendel 4 und Quarzrohr 5, wobei das Quarzrohr 5 mit einem Reflektor 6 versehen ist. Die Infrarotstrahler 3 umgeben das zu erwärmende Werkstück, welches im vorliegenden Falle, wie Fig. 1 beispielhaft zeigt, ein Rohr 7 darstellt. Die Infrarotstrahler 3 sind gegenüber dem Rohr 7, d. h. gegenüber der Löt- bzw. Schweissstelle, durch ein Schutzglas 8 abgeschirmt. An der dem Schutzglas 8 gegenüberliegenden Seite sind die Infrarotstrahler 3 von einem Hilfsreflektor 9 umgeben.
Die gemäss den Figuren beispielhaft dargestellte Vorrichtung ist mit einer Kühleinrichtung versehen und lässt sich darüberhinaus unter Verwendung eines Schutzgases betreiben. Die Kühleinrichtung ist im vorliegenden Falle als mantelförmiger Raum 10 ausgebildet, welcher den Hilfsreflektor 9 rückseitig umgibt. Zum Zu- und Abführen des Kühlmittels sind Stutzen 11,12 vorgesehen. An diese Stutzen 11,12 lassen sich die Zu- bzw. Ableitungen für das Kühlmittel, welches aus Luft, Gas, Wasser oder dergleichen bestehen kann, anschliessen. Wie in Fig. 2 nicht detailliert dargestellt, ist der Kühlraum 10 stirnseitig so ausgebildet, dass auch die Anschlussstellen der Infrarotstrahler 3 ausreichend gekühlt werden.
Zur Zuführung des Schutzgases auf die Löt- bzw. Schweissstelle sind gemäss Fig. 2 sechs Austrittsöffnungen 13 vorgesehen. Diese Austrittsöffnungen 13 stehen mit einem Ringkanal 14 in Verbindung, welchem mittels eines am Handgriff angeordneten Schlauches 15 das Schutzgas über die Kanäle 16 zugeführt wird.
Das verbrauchte Schutzgas kann stirnseitig entlang dem Werkstück 7 austreten, wo aus Gründen der Toleranz und Formgebung praktisch immer ein Zwischenraum vorhanden ist. Während sich aus diesen Gründen, insbesondere bei der Verwendung von Abdeckblechen, ein Zwischenraum ergibt, ist ein solcher bei Anordnung einer der Abschattung dienenden Bürste 17, wie diese gemäss den Figuren dargestellt ist, aus Gründen der Durchlässigkeit nicht erforderlich.
Der Handgriff 2 dient ferner der Aufnahme wenigstens eines Teiles der Hilfs- und Steueraggregate. Zu diesem Zwecke mündet auch die elektrische Zuleitung 18 in den Handgriff 2. Den beispielhaft vorgesehenen Drehknöpfen 19,20 kann beispielsweise die Spannungs- und Zeitwahl zugeordnet sein. Da diese Werte vom Material des Werkstük-kes, vom verwendeten Lot, von der Wandstärke des Werkstückes und dergleichen abhängig sind, können die einzustellenden Grössen mit solchen Werten kombiniert werden, so dass sich die Bedienungsperson um allzu theoretische und technische Einzelheiten nicht mehr kümmern muss.
Wie Fig. 1 zeigt, ist das Gehäuse 1 zweiteilig ausgebildet. Die zweiteilige Ausführungsform kann insbesondere die Montagefreundlichkeit verbessern. Ausserdem kann die Zweiteiligkeit des Gehäuses auch derart ausgeführt sein,
dass beispielsweise über Scharniere zwei voneinander unabhängige Gehäuseschalen zangenartig weg- und zugeschwenkt werden können. Durch eine solche zangenartige Ausbildung des Gehäuses kann der Aufnahmeraum für das Werkstück innerhalb grösserer Abmessungen variiert werden, so dass mit ein und derselben Vorrichtung Längsprofile unterschiedlichster Abmessungen bearbeitbar sind.
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2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

652 957 PATENTANSPRÜCHE
1. Löt- bzw. Schweissvorrichtung für Längsprofile, wie Rohre, Stangen und dergleichen, mit einem die Löt- bzw. Schweissstelle umgebenden, die Wärmequelle tragenden Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle aus zwei oder mehreren die Strahlungswärme direkt auf die Lötbzw. Schweissstelle abgebenden Infrarotstrahlern (3) besteht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotstrahler (3) die Löt- bzw. Schweissstelle in gleichem Abstand umgehend angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotstrahler (3) aus Heizwendel (4) und diese umgebendem Quarzrohr (5) bestehen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotstrahler (3) einen die Strahlung auf die Löt- bzw. Schweissstelle richtenden Reflektor (6) aufweisen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Infrarotstrahler (3) gegenüber der Löt- bzw. Schweissstelle abdeckendes Schutzglas (8) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Infrarotstrahler (3) und Löt- bzw. Schweissstelle ein Blendschutz vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweissstelle unter Ein-schluss der Infrarotstrahler (3) von einem Hilfsreflektor (9) umgeben ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) Austrittsöffnun-gen (13) zur Zuführung von Schutzgas auf die Löt- bzw. Schweissstelle aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühleinrichtung (10,11) für die Infrarotstrahler (3) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch Handgriff (2) und als Lötkopf ausgebildetes Gehäuse (1), wobei im Handgriff (2) wenigstens ein Teil der Hilfs- und Steueraggregate für die im Gehäuse (1) angeordneten Infrarotstrahler (3) vorgesehen sind.
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