CN103097069A - 具有强制空气冷却的焊炬或割炬 - Google Patents

Abstract

空冷式焊炬或割炬具有输送装置（5）、特别是通风装置（6）或压缩机，所述输送装置抽吸环境空气作为冷却空气并且为了冷却将所述冷却空气输送经过至少一个冷却通道（7）。

Description

具有强制空气冷却的焊炬或割炬

技术领域

本发明涉及一种空冷式焊炬或割炬，特别是手焊炬和/或保护气体焊炬。

本发明还涉及一种用于运行焊炬或割炬的方法。

背景技术

在冷却方面原则上公开了前述设备的两种不同的类型。也就是一方面公开了基本上通过辐射和对流输出热的设备。在这种设备的情况下提及的是空气冷却。除此之外还有液体冷却式、特别是水冷却式设备，其特别是在高焊接电流或切割电流的情况下或者部分地在接通持续时间超过35%时采用。实际上，液体冷却式设备通常在接通持续时间超过60%时采用。液体冷却式设备原则上比空气冷却式设备效率高。但是这种设备的结构复杂得多并且也比较昂贵。

理论上原则上也可以的是，空冷式炬在考虑较高的把手温度的情况下在较高功率时运行。但是最大把手温度由于标准化被确定在超过环境温度30℃上。

公知的是，将过程气体本身用来冷却炬喷嘴。但是这特别是在使用天然不具有大比热容的混合气体时不能总是实现足够高的冷却效果。例如DE4234267A1公开了一种用于等离子体焊炬或割炬的等离子体炬头，其中，电极保持件这样与冷却体使用，使得气体流被分为作为等离子体气体的子流和作为次级气体或割嘴冷却气体的子流。

DE2645679也公开了一种用于利用无限电极焊接的保护气体冷却式保护气体焊炬，其具有用于划分保护气体流的专门炬头并且具有保护气体冷却的炬管，后者具有用于将软管组与喷嘴托架连接的薄壁式外套。

例如由US2,949,528公开了液体冷却式系统。该装置的冷却系统具有冷却介质容器、泵和换热器。

DE102006010331A1公开了一种用于包芯线焊接设备的压力空气冷却式焊枪，其中，在焊接设备中借助于空气施加装置产生压力空气，所述压力空气借助于独立的空气软管引导至焊头上的气体喷嘴。空气软管本身由于其绝缘特性不能用来冷却。按照一个特殊的实施方式，空气软管也可以被引导穿过焊枪把手。然而仅仅是通过从空气软管排出的空气进行冷却，而不是通过空气软管本身来冷却。

发明内容

本发明的一个任务是，提供一种焊炬或割炬，其在不提高把手温度的情况下提供更高的焊炬功率或切割功率。

本发明的任务通过一种焊炬或割炬解决，其特征在于，设置一个输送装置、特别是通风装置或压缩机，所述输送装置将环境空气作为冷却空气输送穿过所述焊炬或割炬的至少一个冷却通道。

本发明的另一任务是，提供一种用于运行焊炬或割炬的方法，其允许在不提高把手温度的情况下以更高的焊接功率或切割功率工作。

所述另一任务通过一种方法解决，其特征在于，所述焊炬或割炬的至少一部分利用被驱动穿过冷却通道流动的环境空气强制冷却。

本发明的焊炬或割炬的优点是，所述焊炬或割炬——撇开冷却系统不谈——在结构基本上相同的情况下、也就是在使用相同的材料类型和材料厚度的情况下能够以显著更高的敢接功率或切割功率运行。在试验中表明，本发明的炬可实现超过10%的功率提高。但是替代地，本发明也可以用来以降低的材料耗费制造炬，该炬与按照传统结构类型制造的炬相比具有相同的功率。据此，能够基于本发明降低制造耗费和/或制造成本。

在一个有利的实施方式中，被驱动流动的环境空气用于冷却所述焊炬或割炬的把手和/或用于冷却所述焊炬或割炬的一个把手内空间、特别是整个把手内空间和/或用于冷却电弧侧的气体喷嘴内空间外部的气体喷嘴。

为了可靠地确保足够的冷却，有利的是，被驱动流动的环境空气与过程气体和/或电弧和/或焊接熔融物分开地被引导。

在特别有利的实施方式中，所述输送装置至少部分地设置在所述焊炬或割炬的把手上和/或中。该实施方式的优点是，输送装置基本上在需冷却的构件附近工作，从而仅仅出现冷却空气的少量摩擦损失并且据此使用简单的通风装置、例如具有约20mm风扇直径的风扇通风装置就足以提供足够的冷却功率。

优选所述冷却通道仅仅用于引导冷却空气，特别有优点的是，所述冷却通道是用于被设置用于冷却的冷却空气的、独立于其他管路的管路，所述其他管路例如是用于过程气体和/或保护气体和/或用于可燃气体和/或用于形成等离子体的气体的管路。这种实施方式的特别的优点在于，在炬刚刚关断并且因此没有过程气体流动时，冷却空气也可以流动地进行冷却。

已经表明，在一个特别的实施方式中——在该实施方式中永久地、也就是不仅在接通阶段中而且在焊接间歇或切割间歇中进行冷却——可实现所述炬的特别高的功率提高。但是替代地也可以的是，仅仅在接通期间输送冷却空气。即使在这种情况下也允许所述炬的显著的功率提高，但是所述功率提高比永久冷却低约40%。

在本发明的焊炬或割炬或者本发明的用于运行焊炬或割炬的方法的一个非常特别有利的实施方式中，所述输送装置将用于使其运行的能量寄生地从至少一个过程部分和/或焊炬过程或切割过程中产生的过程产物中取出。在此特别是考虑焊接电流或切割电流的寄生截取作为过程部分。这例如可通过直接截取进行，其中，为了使电流回路闭合，设置一个附加的通往输送装置或通往中间储存器的管路。

替代或附加地也可以感应地截取用于使所述输送装置运行的能量。为此例如可在一个引导焊接电流的导体附近设置感应回路或感应线圈，例如设置在焊丝本身的附近。该实施方式具有的特别优点是，用于运行输送装置的电流回路与用于焊接或切割的电流回路在电流上分隔开，并且因此用于焊接或切割的电流回路仅仅极其不显著地被影响。

感应截取可以在焊炬把手的区域中进行。这具有的优点是，如果输送装置也设置在把手区域中的话，不必设置长的电导线。然而该实施方式具有的缺点是，对于感应截取所需的构件（例如感应线圈）提高了炬头的重量。替代地可提出，感应截取和/或输送装置不是设置在炬头上、而是例如设置在机器接头上和/或设置在软管组的背离炬头的端部上。这种实施方式的炬头具有较低的重量，但是在这种实施方式中必须设置一个或多个用于引导使输送装置运行的电流的管路或者用于将冷却空气引导至炬头的管路。

在一个非常特别有利的实施方式中，设置至少一个用于获取使所述输送装置运行的能量的光电池。特别有利的是，光电池被这样设置，使得其直接或间接接收焊接过程或切割过程中产生的光并且将其转换成用于使输送装置运行的电能。但是替代或附加地也可以考虑的是，所述光电池与过程光无关地基本上或者仅仅接收环境光。

在本发明焊炬或割炬的一个特别有利的实施方式中，设置至少一个用于储存使所述输送装置运行的能量的能量储存器和/或蓄电池。该实施方式特别是具有其优点，即，即使在关断期间也能提供用于使输送装置运行的电能。特别是可提出，储存器在接通期间例如通过寄生式、特别是感应式截取和/或通过借助于光电池转换过程光来充电，其中，能量储存器的容量优选这样确定，使得在关断期间提供用于使输送装置进一步运行的足够能量。

以本发明的方式提出，焊炬或割炬具有至少一个开口，通过所述开口能够抽吸和/或导入冷却空气。所述开口例如可以设置在所述焊炬或割炬的把手上。特别是可提出，所述开口设置在所述焊炬或割炬的把手的背离炬颈的端部上。在后提到的实施方式中以有利的方式充分利用如下事实，即，把手后部区域中、即焊接人员的手后部的环境空气比把手前部的、面向炬颈的端部区域中的环境空气冷约4至6度。通过这种方式可实现提高的冷却功率，而不必提高输送装置的工作功率。

替代或附加地也可以设置一个供应管路，所述供应管路具有所述开口。供应管路具有的优点是，可以供应远离过程区域、也就是较低环境空气温度区域中的冷却空气。由此可以实现附加地提高的冷却功率，但是在此需考虑的是，由于供应管路中的摩擦损失通常也需要输送装置的更高的泵功率。

在本发明的意义上，在冷却通道的哪个部位上——在圆周上、在端部上或在圆周与端部之间——设置输送装置是无关紧要的。然而如果输送装置设置在冷却管路的圆周上和/或设置在所述开口的区域中则通常实现较高的冷却功率，因为在这种布置结构中可实现比抽吸布置结构的情况下更高的压力差。

在任何情况下都有利的是，这个或这些用于环境空气的开口设有过滤装置，以便防止污物颗粒侵入。

以本发明的方式提出，所述冷却通道可以设置在把手中或上和/或炬颈中或上和/或炬颈的内管中或上和/或炬颈的外管中或上和/或炬喷嘴中或上。也可以设置多个独立的或彼此连接的冷却通道。例如，一个冷却通道可通过以下方式构成，即，炬颈的内管或外管通过接片彼此保持距离，其中，冷却空气在内管与外管之间流动。特别是有利地提出，所述冷却通道和/或所述输送装置被这样设置，使得冷却空气从把手的内空间流入到炬颈的内管的槽中。

替代或附加地以有利的方式提出，所述冷却通道和/或所述输送装置被这样设置，使得冷却空气穿流把手的内空间、优选整个内空间。通过这种方式实现把手的特别良好的冷却，这特别是在符合规定要求，即，外侧上的把手温度升高相对于环境温度不应超过30℃。

为了始终充分利用冷却空气与待冷却构件之间的尽可能高的温度差，在本发明焊炬或割炬的一个特别的实施方式中，所述冷却通道和/或所述输送装置被这样设置，使得冷却空气的流动方向至少部分地、优选基本上在所述焊炬或割炬的温度梯度的方向上延伸。例如可规定，冷却空气流首先冷却在电弧的方向上具有最低运行温度的炬部件并且然后向着具有较高温度的构件方向流动，也就是向着电弧的方向流动。

为了实现特别是炬颈的最热部件、即内管的尽可能大的冷却功率，可以如上面已经提及地规定，冷却空气沿着内管的外槽被引导。

在一个特别的实施方式中，所述冷却通道和/或所述输送装置被这样设置，使得冷却空气首先在过程的方向上沿着炬颈流动并且然后在炬颈的端部处和/或在喷嘴托架处径向朝外、特别是向着炬喷嘴的朝把手延长的外管流动。该实施方式允许炬颈处和炬喷嘴处的特别良好的冷却功率并且此外确保冷却空气至少不被直接吹入到焊接过程或切割过程的区域中。

当然，其他的避免冷却空气流直接流入到焊接过程或切割过程的区域中的实施方式都是可以的并且是有优点的。

例如可提出，炬喷嘴的外管使冷却空气的流动方向远离炬喷嘴的排出开口和/或向着把手的方向转向。

为了实现足够的冷却功率，在一个有利的实施方式中提出，所述冷却通道和/或所述输送装置被这样构造，使得达到至少每分钟15升，特别是每分钟15至20升的冷却空气流。

附图说明

由下面借助附图对实施例的说明中得出本发明的其他目标、优点、特征和应用可能性。在此，所述描述的和/或图示的特征本身或者以任意的组合构成本发明的主题，而与其在权利要求及回引中的总结无关。附图说明：

图1是本发明的焊炬的细节图，

图2是另一个本发明的焊炬的把手区域细节图，和

图3是连接在焊接电流-电源上的焊炬。

具体实施方式

图1示出本发明的焊炬的炬头1，其具有把手2、炬颈3和炬喷嘴4。在把手2中设置输送装置5，也就是通风装置6，所述输送装置抽吸环境空气作为冷却空气并且为了冷却将所述环境空气输送穿过冷却通道7。冷却通道7在内管8与绝缘管17（所述绝缘管设置在外管9的内侧上）之间朝气体喷嘴4的方向延伸并且然后由喷嘴外管10朝把手2的方向转向并且一直延伸到外管9的内侧与喷嘴外管10的内侧之间的排出开口11。所述绝缘管17用于将外管9与焊接电流电绝缘。

图2示出一个变型方案，在该变型方案中，输送装置5设置在穿过整个把手延伸的冷却通道7的端部上。环境空气通过一个设置在把手2上的开口12被吸入，所述环境空气接着作为冷却空气流经把手2的内空间并且最终从输送装置5、也就是通风装置6流出。

图3示出本发明的焊炬，其具有设置在把手2中的通风装置6。炬头1通过软管组13与焊接电流源14连接。在焊接电流源14的输出端上设置一个感应线圈15，用于寄生截取用于运行输送装置5的能量。截取的电能通过软管组13中的、自己的导线供应给一个蓄电池16，所述蓄电池就自身而言连接在所述通风装置6上。该实施方式的优点是，即使在关断时间期间也能提供用于使通风装置运行的能量，从而使得即使在关断时间期间也可以进行冷却。

参考标号表

1     炬头

2     把手

3     炬颈

4     喷嘴

5     输送装置

6     通风装置

7     冷却通道

8     内管

9     外管

10    喷嘴外管

11    排出开口

12    开口

13    软管组

14    焊接电流-电源

15    感应线圈

16    蓄电池

17    绝缘管

Claims (26)

1.一种空冷式焊炬或割炬、特别是手焊炬和/或保护气体焊炬，其特征在于，设置一个输送装置（5）、特别是通风装置（6）或压缩机，所述输送装置将环境空气作为冷却空气输送穿过所述焊炬或割炬的至少一个冷却通道（7）。

2.如权利要求1所述的焊炬或割炬，其特征在于，所述输送装置（5）将环境空气作为冷却空气输送穿过所述焊炬或割炬的至少一个冷却通道（7），用于冷却所述焊炬或割炬的把手和/或用于冷却所述焊炬或割炬的一个把手内空间、特别是整个把手内空间和/或用于冷却电弧侧的气体喷嘴内空间外部的气体喷嘴。

3.如权利要求1或2所述的焊炬或割炬，其特征在于，所述冷却空气与过程气体和/或电弧和/或焊接熔融物分开地被引导。

4.如权利要求1至3之一所述的焊炬或割炬，其特征在于，所述冷却通道（7）仅仅用于引导冷却空气和/或所述冷却通道（7）是用于冷却空气的、独立于其他管路的管路，所述其他管路例如是用于过程气体和/或保护气体和/或用于可燃气体和/或用于形成等离子体的气体的管路。

5.如权利要求1至4之一所述的焊炬或割炬，其特征在于，所述输送装置（5）至少部分地设置在所述焊炬或割炬的把手（2）上和/或中。

6.如权利要求1至5之一所述的焊炬或割炬，其特征在于，所述输送装置（5）将用于使其运行的能量寄生地从至少一个过程部分、特别是焊接电流或切割电流和/或焊炬过程或切割过程中产生的过程产物、特别是焊接过程或切割过程中产生的光和/或过程热中取出。

7.如权利要求1至6之一所述的焊炬或割炬，其特征在于，所述输送装置（5）将用于使其运行的能量寄生地、特别是通过直接截取和/或通过感应耦合从焊接电流或切割电流中取出。

8.如权利要求1至7之一所述的焊炬或割炬，其特征在于，设置至少一个用于获取使所述输送装置（5）运行的能量的光电池。

9.如权利要求1至8之一所述的焊炬或割炬，其特征在于，设置至少一个用于储存使所述输送装置（5）运行的能量的能量储存器和/或蓄电池（16）。

10.如权利要求1至9之一所述的焊炬或割炬，其特征在于，设置至少一个开口（12），通过所述开口能够抽吸和/或导入冷却空气。

11.如权利要求10所述的焊炬或割炬，其特征在于，所述开口（12）设置在所述焊炬或割炬的把手（2）上和/或所述开口（12）设置在所述焊炬或割炬的把手（2）的背离炬颈（3）的端部上。

12.如权利要求10所述的焊炬或割炬，其特征在于，设置一个供应管路，所述供应管路具有所述开口（12），和/或设置一个穿过所述焊炬或割炬的软管组（3）延伸的供应管路，所述供应管路具有所述开口（12）。

13.如权利要求10至12之一所述的焊炬或割炬，其特征在于，所述输送装置（5）设置在所述开口（12）上或中。

14.如权利要求10至13之一所述的焊炬或割炬，其特征在于，在所述开口（12）前面设置过滤装置。

15.如权利要求1至14之一所述的焊炬或割炬，其特征在于，所述冷却通道（7）设置在把手（2）中或上和/或炬颈（3）中或上和/或炬颈（3）的内管（8）中或上和/或炬颈（3）的外管（9）中或上和/或炬喷嘴（4）中或上。

16.如权利要求1至15之一所述的焊炬或割炬，其特征在于，所述冷却通道（7）和/或所述输送装置（5）被这样设置，使得冷却空气从把手（2）的内空间流入到炬颈（3）的内管（8）的槽中。

17.如权利要求1至16之一所述的焊炬或割炬，其特征在于，所述冷却通道（7）和/或所述输送装置（5）被这样设置，使得冷却空气穿流把手（2）的内空间、优选整个内空间。

18.如权利要求1至17之一所述的焊炬或割炬，其特征在于，所述冷却通道（7）和/或所述输送装置（5）被这样设置，使得冷却空气的流动方向至少部分地、优选基本上在所述焊炬或割炬的温度梯度的方向上延伸。

19.如权利要求1至18之一所述的焊炬或割炬，其特征在于，所述冷却通道（7）和/或所述输送装置（5）被这样设置，使得冷却空气在炬颈（3）的端部处和/或在喷嘴托架处径向朝外、特别是向着炬喷嘴（4）的朝把手（2）延长的外管（9）流动。

20.如权利要求1至19之一所述的焊炬或割炬，其特征在于，所述冷却通道（7）和/或所述输送装置（5）被这样设置，使得避免冷却空气直接流入到焊接过程或切割过程的区域中。

21.如权利要求1至20之一所述的焊炬或割炬，其特征在于，所述冷却通道（7）和/或所述输送装置（5）被这样设置，使得炬喷嘴（4）的外管（9）使冷却空气的流动方向远离炬喷嘴（4）的排出开口和/或向着把手（2）的方向转向。

22.一种用于运行焊炬或割炬的方法，其特征在于，所述焊炬或割炬的至少一部分利用被驱动穿过冷却通道流动的环境空气强制冷却。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，被驱动流动的环境空气冷却所述焊炬或割炬的把手和/或所述焊炬或割炬的一个把手内空间、特别是整个把手内空间和/或电弧侧的气体喷嘴内空间外部的气体喷嘴。

24.如权利要求22或23所述的方法，其特征在于，被驱动流动的环境空气与过程气体和/或电弧和/或焊接熔融物分开地被引导。

25.如权利要求22至24之一所述的用于运行焊炬或割炬的方法，其特征在于，利用输送装置（5）、特别是压缩机或通风装置（6）产生冷却空气流和/或将所述冷却空气流引导穿过所述焊炬或割炬的至少一个冷却通道（7），所述冷却空气流特别是每分钟至少15升，特别是每分钟15至20升。

26.如权利要求22至25之一所述的用于运行焊炬或割炬的方法，其特征在于，将用于使所述输送装置（5）运行的能量直接或间接地、寄生地从至少一个过程部分、特别是焊接电流或切割电流和/或过程产物、特别是焊接过程或切割过程中产生的光和/或产生的过程热中取出。

Images