CN1929949A - 清洁电弧焊接或切割燃烧器的方法和装置及电弧焊接或切割装置 - Google Patents

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Abstract

提出一种用于清洁电弧焊接或切割燃烧器、尤其是燃烧器的功能部分如气体喷嘴、喷嘴座和类似件上的污染物的方法。在此，对燃烧器从其介质导入侧加载喷射剂，其特征在于：使用冷喷射剂，其中，喷射剂与待清洁的燃烧器功能部分之间的温度差ΔT大于80K并且这些燃烧器功能部分的温度高于常温。

Description

清洁电弧焊接或切割燃烧器的方法和装置及 电弧焊接或切割装置
本发明涉及一种用于清洁电弧焊接或切割燃烧器、尤其是燃烧器的功能部分如气体喷嘴、喷嘴座、气体喷嘴孔和类似装置上的污染物如焊接飞溅物的方法，其中燃烧器被从其介质导入侧加载喷射剂。此外本发明还涉及一种用于电弧焊接或切割的装置以及电弧焊接或切割燃烧器。
在焊接过程中会产生焊接飞溅物，它们落到气体喷嘴内部或上面，但也会落到燃烧器的其它功能部分上，如喷嘴座、气体喷嘴孔等，并且有时必须去除。
为此已经公知了机械式方法以及无接触方法，这些方法尤其用在自动工作设备用的燃烧器、即所谓机器人燃烧器中。
在例如DE 296 17 810 U1中所描述的机械式清洁中使用了旋转工具，它进入焊接燃烧器上在接触嘴与气体喷嘴之间构成的中间室内。这种机械式处理的缺点是，气体喷嘴的表面会由于工具如铣刀、刀子或刷子的作用而损坏和变粗糙，这会导致更快、更强烈的污染。此外，工具要与相应的燃烧器几何匹配，这关系到相应的费用。
由WO 02 49794中A1知道一种无接触的方法，其中使用一种由CO2丸粒与压缩空气组成的冷喷射剂混合物。在此，压缩空气流借助喷射嘴转向到待清洁的燃烧器的一定区域上，射束同时发生绕燃烧器纵向中轴线的旋转运动，以便扫过整个待清洁的区域。在此，与其它机械式清洁方法一样不利的是，尤其是对于自动工作的设备，如对于机器人燃烧器，它们必须专门驶入清洁站。燃烧器为了清洁而改变位置导致相应的工作过程中断。此外还必须将污染物在单独的工作过程中借助压缩空气从被气体喷嘴围住的燃烧器腔中吹出去。
从US 2003/0024917 A1中知道一种焊接燃烧器用的清洁装置，其中，待清洁的气体喷嘴被加载干冰丸。为此该装置具有一个清洁容器，燃烧器的待清洁的气体喷嘴对接在该清洁容器上，该装置为了产生干冰丸而与一个CO2容器连接。在通过干冰丸使气体喷嘴上的污染物剥离并对燃烧器从其介质导入侧加载压缩空气以便吹净气体喷嘴后，要通过真空接头将用过的冷却液以及剥离的焊接飞溅物排出。然后对清洁容器加载压缩空气以便清洁和干燥。除先前已经说明过的缺点外，该已知装置的结构费用也相当高。
最后，由EP 0 074 106 A1中知道，对机器人燃烧器通过其燃烧器体上的燃气接口加载压缩空气，以便将气体喷嘴从内部用空气吹净。在该已知方法中不利的是清洁效果差。
由此出发，本发明的任务是，给出一种用于清洁电弧焊接或切割燃烧器、尤其是燃烧器的功能部分的方法，由此可以在燃烧器的工作过程没有过多中断的情况下实现高效清洁。此外本发明的任务是，给出一种为此构成的电弧焊接或切割燃烧器以及相应的设备。
为了解决该任务，按照本发明主要规定，使用冷喷射剂，其中，喷射剂与待清洁的燃烧器功能部分之间的温度差ΔT＞80K并且这些燃烧器功能部分的温度高于常温。
根据本发明，燃烧器的待清洁的表面、尤其是其功能部分如气体喷嘴、喷嘴座或者例如气体喷嘴孔被冷喷射剂从内部吹过。由此产生：附着在燃烧器功能部分的表面上的污染物由于快速冷却、即所谓速冻而收缩，由此使污染物剥离并通过喷射剂流被从后面从燃烧器腔中排出。
由于待清洁的燃烧器不必驶向专门的工作站，清洁时间总体明显缩短。此外不需要独立的清洁装置。还出乎意料地表明，通过导送冷喷射剂穿过燃烧器体不会发生所担心的燃烧器体或者其部件本身、尤其是其塑料件或电子元件的变脆。
为了导送冷喷射剂可以在清洁阶段中使用现有的用于相应燃烧器的保护气体或切割气体的导送装置。当然也可以在燃烧器中设置单独的导送装置。
按照本发明的第一特别实施方式规定，喷射剂的温度为＜77K。借助喷射剂的这样的温度可实施燃烧器的特别有效和快速的清洁。
按照本发明的另一实施方式规定，使用由载体介质和固相或液相颗粒组成的冷喷射剂混合物。此时还可以通过颗粒的动能来影响清洁效果。
优选使用压缩空气和/或CO2作为载体介质，尤其是在使用压缩空气的情况下，在实际中到处可以由自动化设备来提供。
特别有利的是，使用干冰、干冰丸和/或CO2雪作为颗粒。在此，干冰丸或者CO2雪撞击到待清洁表面上时的机械能也有利于清洁效果。由于CO2以700倍的体积增大升华，附加产生冲洗效果，使得污染物被快速有效地从被气体喷嘴围住的燃烧器腔中排出。
按照本发明的一个特别实施方式规定，使用处于压力下的液态CO2作为喷射剂。液态CO2直接在从处于压力下的供给装置中出来时减压。通过此时产生的蒸发冷使CO2冷却到210K以下，使得它以干雪状态进入被气体喷嘴围住的燃烧器腔中。这种雪喷射方法证明特别有效，尤其是还涉及到CO2消耗。此外与例如利用CO2丸粒的清洁方法相比磨损低得多。此外更易于实现自动化，因为不必提前准备丸粒，这在清洁设备的购置和维持中降低成本地表现出来。
在装置方面本发明任务这样解决：燃烧器具有至少一个用于将冷喷射剂或冷喷射剂混合物导送到被气体喷嘴围住的燃烧器腔中的导送装置。为了导送冷喷射剂或冷喷射剂混合物可以使用已经存在的、供燃烧器的保护气体或者切割气体用的导送装置。当然也可以设想，燃烧器具有单独的导送装置。
冷喷射剂或冷喷射剂混合物的导送优选在燃烧器的、尤其是燃烧器颈的或燃烧器体的区域中进行，例如在软管束的接头的区域中进行。当然还可以选择，冷喷射剂或冷喷射剂混合物的导送在软管束本身的区域中进行。
本发明的电弧焊接或切割燃烧器可以涉及手操作的燃烧器，但也可以涉及用于自动焊接、例如借助焊接机器人的燃烧器。如果是用于机械手的焊接或切割燃烧器，则规定，冷喷射剂或喷射剂混合物的导送在燃烧器用的机械手的保持架的区域中或通过该保持架进行。
按照本发明的一个可选择的实施方式规定，在该保持架或燃烧器上设置一个用于导送冷喷射剂或喷射剂混合物的接合器，它可连接到一个与冷喷射剂或喷射剂混合物的供给装置通流连接的相对接合器上。在此，为了进行清洁，焊接燃烧器借助机械手将它的接合器移动到喷射剂供给装置的相对接合器上。通过打开一个阀就可使喷射剂流入燃烧器中或待清洁的燃烧器腔中。在此也可以仅通过将接合器接合到对应接合器上来释放喷射剂到燃烧器中的导送。在该实施方式中不需要直接通到燃烧器的冷喷射剂导送管道，这些导送管道有时会干扰机械手在焊接或切割时的运动自由度。
在本发明范围内还包括一种用于电弧焊接或切割的装置，它具有一个焊接或切割燃烧器、一个焊接装置或焊接设备、一个控制装置和将燃烧器与焊接装置或焊接设备相互连接的供给管道，其中，控制装置构造得用于控制冷喷射剂或喷射剂混合物的导送和截止。在此以有利的方式将焊接装置或焊接设备上已经存在的控制装置也用来控制冷喷射剂或喷射剂混合物的导送。
尤其是在手操作燃烧器的情况下例如在其手持段上为冷喷射剂或喷射剂混合物的导送和截止设置一个输入装置和/或操作装置，它与控制装置连接。通过操作该输入装置或控制装置就可通过控制装置来中断焊接过程并通过从燃烧器的介质导入侧加载冷喷射剂或喷射剂混合物来清洁燃烧器。因此，该焊接机不再需要将燃烧器导送到专门的清洁站。它仅调整燃烧器离开焊接位置，使得在燃烧器腔中出现的污染物剥离并排出。
如果冷喷射剂通过燃烧器的供给管道、尤其是软管束来引导，则按照本发明规定，装置侧或设备侧的用于供给管道的接头构造得用于导送冷喷射剂或冷喷射剂混合物，由此，燃烧器到所有必要的供给装置、管道等上的连接明显更简单。
本发明的其它目的、优点、特征和应用可能性从下面借助附图对实施例的说明中得知。在此，所有说明的和/或图示的特征单独地或者以任意的有意义的组合构成本发明的对象，不依赖于它们在权利要求中的组合或引用关系。
附图表示：
图1为本发明清洁方法构造的电弧焊接或切割燃烧器的一种可能的实施方式的纵剖面，
图2沿图1中剖切线A-A的燃烧器横剖面，
图3用于电弧焊接或切割的装置的一种可能的实施方式，具有手操持的燃烧器、软管束和焊接装置，
图4用于电弧焊接或切割的装置的一种可能的实施方式，具有安置在机械手的臂上的燃烧器，具有软管束和焊接装置。
按照图1和2的电弧焊接燃烧器具有一个气体喷嘴1，该气体喷嘴在这里所选的实施例中设置有内置的飞溅防护装置2。在中心在燃烧器纵轴线上在气体喷嘴1内部有一喷流嘴3，它通过喷流嘴容纳座4装在内部的成型管或燃烧器管10的端部上。成型管10在燃烧器中心从喷流嘴容纳座4起一直延伸到燃烧器体13中，其中，在燃烧器管10的内腔12中，(未示出的)焊丝被围绕它的焊丝导向螺旋管引导。
如特别是从图2中可看到的，内部的成型管10在其外圆周上具有沿纵向延伸的槽11，这些槽用作保护气体的气体通道并被隔热体9围住。外部的成型管7同轴线地围绕被隔热的内管10布置，该成型管又被外管6围住并形成液体冷却用的通道系统8。
该同轴线的成型管系统一直延伸到燃烧器体13内，该燃烧器体在其后端面上具有电绝缘的密封装置17，位于软管束15用的连接部分22与真正的燃烧器体之间。内部的成型管10的槽11在燃烧器体13的连接部分22内在一个环形腔内终止，该环形腔与连接短管16的内部通流连接。冷却水接头用14和15标记。
在这里所选的实施例中，用于保护气体的通道11同时用于导送冷喷射剂或者喷射剂混合物，以便清洁被气体喷嘴1围住的燃烧器腔5或者布置在其内的功能部分。
在图1的实施例中，保护气体和喷射剂或者喷射剂混合物的共同导送在真正的燃烧器体13前面的软管束端部上进行。用参考标号19标记燃烧器接头，20标记用于保护气体管道的接头，用21标记喷射剂接头。安置在用于保护气体管道的接头20中的止回阀24在存在来自导送管道21的压力负载的情况下自动将保护气体管道20截止。即，一旦出现通过喷射剂管道21的喷射剂冲击，则保护气体管道20中的止回阀24关闭并避免在该区域中保护气体与喷射剂混合物相混合。
在图1中示出的将保护气体与喷射剂共同导送的实施方式仅是一个实施例，在保持共同导送原理的情况下也可以进行结构变化。喷射剂和保护气体的共同导送优选在软管束15的直接位于燃烧器体13前面的端部上进行。但当然也可设想其它方案，例如在燃烧器中和需要时在软管束中为喷射剂设置单独的导送管道。
在这里所选的实施例中，在任何情况下气体通道11在燃烧器的清洁过程期间用于导送喷射剂。气体喷嘴1的区域中的出口孔25可以使保护气体均匀地出来，同样可以达到，冷喷射剂、尤其是CO2雪也均匀地围绕燃烧器纵轴线出来。CO2雪首先在径向上从气体通道11的槽中或气体孔25中出来并到达气体喷嘴1的内壁或飞溅防护装置2上及其它功能部分上。通过速冻方式的快速冷却发生污染物、尤其是焊接飞溅物的收缩，其中，以固相(干冰)存在的颗粒基于其在冲击到待清洁表面上时的动能附加引起机械式清洁。由于干冰升华成气相，通过约700倍的体积增大产生冲洗效果。通过这种冲洗达到效果最佳地将污染物从气体喷嘴腔5中排出。
如果使用处于压力下的液态CO2作为喷射剂，则通过此可以以结构上特别简单的方式实现用干冰清洁，如从图3和4中看出的，该液态CO2安置在焊接装置22的区域内的压力瓶27中，在需要的情况下安置在一个公用的车上。在此，CO2直接在从处于压力下的CO2瓶27中出来时卸压。通过此时出现的蒸发冷，液态CO2被冷却到210K以下，因而可以作为干雪进入燃烧器腔5中。
图3中示出的用于电弧焊接的装置具有用手操持的燃烧器30，它通过软管束15和装置接头26与焊接装置22连接。焊接装置22具有一个用于控制焊接参数的控制装置23。焊接装置22还具有一个焊丝进给系统18，用于将焊丝导送给燃烧器30。保护气体位于保护气体瓶28中，冷喷射剂或者说液态CO2处于瓶27中。
如从图3中可看出的，冷喷射剂到燃烧器30的导送可以按不同方式进行，例如通过装置接头或者说插头26并从那里通过软管束15到燃烧器30。但也可以通过软管束15以外的供给管道31分开地导送冷喷射剂，在此，在燃烧器体13上进行连接。此外，冷喷射剂可以通过燃烧器颈14的区域中的、例如燃烧器颈部的突缘上的单独的供给管道32或者通过直接在燃烧器颈部14的自由端部区域中的导送管道33来进行。
手操持的电弧焊接燃烧器30在其手持段上附加具有一个操作装置25，借助该手持段可控制控制装置23，以便中断焊接过程和释放冷喷射剂从瓶27的导送。
图4示出一个机器人燃烧器，它通过保持架16保持在机器人17的手或臂上。保持架16本身固定在防碰撞保护装置29上。在这里，冷喷射剂的导送也可以通过装置插头26、通过保持架16内部或上方的单独的导送管道35，36进行。
当然也可想到一种变型方案，即，在保持架14上或燃烧器体13上设置一个接合器，它与安置在冷喷射剂用的供给管道36的端部上的对应接合器协同作用。在此，可以通过机器人17的运动将焊接燃烧器34上或者保持架16上的接合器带到与冷喷射剂用的供给管道36的对应接合器接合的位置中，这样，冷喷射剂可以流入燃烧器腔5中。在任何情况下不需要准备分开的独立的清洁装置用于清洁燃烧器34。
                         参考标号
1     气体喷嘴                            19    燃烧器接头
2     飞溅防护装置                        20    接头，导送装置
3     接触嘴                              21    接头
4     接触嘴容纳座                        22    连接部分
6     外管                                24    止回阀
7     成型管                              25    出口孔
8     液体冷却的通道系统                  26    接头，插头
9     隔热体                              27    供给装置，CO2瓶
10    成型管                              28    保护气体瓶
11    槽，导送装置                        29    防碰撞保护装置
12    内室                                30    燃烧器
13    燃烧器体                            31    供给管道
14    冷却水接头                          32    供给管道
15    冷却水接头                          33    供给管道
16    连接短管                            34    机器人燃烧器
17    密封装置                            35    导送管道
18    焊丝进给                            36    导送管道

Claims (13)

1.用于清洁电弧焊接或切割燃烧器、尤其是燃烧器的功能部分如气体喷嘴(1)、喷嘴座(2)和类似件上的污染物的方法，其中，对燃烧器从其介质导入侧加载喷射剂，其特征在于：使用冷喷射剂，其中，喷射剂与待清洁的燃烧器功能部分之间的温度差λT大于80K并且这些燃烧器功能部分的温度高于常温。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：喷射剂的温度低于77K。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：使用由载体介质和固相或液相颗粒组成的冷喷射剂混合物。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：使用压缩空气和/或CO2作为载体介质。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：使用干冰、干冰丸和/或CO2雪作为喷射剂或作为颗粒。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：使用处于压力下的液态CO2作为喷射剂。
7.电弧焊接或切割燃烧器，其特征在于：设置有至少一个用于将冷喷射剂或冷喷射剂混合物导送到被气体喷嘴围住的燃烧器腔(5)中的导送装置。
8.根据权利要求7所述的电弧焊接或切割燃烧器，其特征在于：冷喷射剂或冷喷射剂混合物的导送在燃烧器(30)的、尤其是燃烧器颈(14)或燃烧器体(13)的区域中或者在其供给管道的、尤其是软管束(15)的区域中进行。
9.根据权利要求7或8所述的电弧焊接或切割燃烧器，尤其是用于借助机械手(17)、尤其是焊接机器人进行焊接，其中，燃烧器(34)通过至少一个保持架(16)保持在机械手(17)上，其特征在于：冷喷射剂或喷射剂混合物的导送在该保持架(16)的区域中或通过该保持架(16)进行。
10.根据权利要求9所述的电弧焊接或切割燃烧器，其特征在于：在该保持架(16)或燃烧器(34)上设置一个接合器，它可连接到一个与冷喷射剂或喷射剂混合物用的供给装置(27)通流连接的相对接合器上。
11.用于电弧焊接或切割的装置，具有一个焊接或切割燃烧器，一个焊接装置(22)或焊接设备，一个控制装置(23)和将该燃烧器(30，34)与该焊接装置(22)或焊接设备相互连接的供给管道(15)，其特征在于：控制装置(23)构造得用于控制冷喷射剂或喷射剂混合物的导送和截止。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于：该燃烧器(30)具有一个输入和/或操作装置(25)用于冷喷射剂或喷射剂混合物的导送和截止，它与控制装置(23)连接。
13.根据权利要求11或12所述的装置，其特征在于：装置侧或设备侧的用于供给管道(15)的接头(26)构造得用于导送冷喷射剂或喷射剂混合物。
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