DD142919A1

DD142919A1 - Verfahren und vorrichtung zur durchflusskontrolle von schweissgasen

Info

Publication number: DD142919A1
Application number: DD21215279A
Authority: DD
Inventors: Hans Froehlich; Dieter Heise; Erich Koelzsch; Erika Hoffmann
Original assignee: Hans Froehlich; Dieter Heise; Erich Koelzsch; Erika Hoffmann
Priority date: 1979-04-11
Filing date: 1979-04-11
Publication date: 1980-07-16
Also published as: DD142919B1

Abstract

Patentanspruch: 1. Verfahren zur Durchflusskontrolle von Schweißgasen, insbesondere Schutzgasen, unter Verwendung an sich bekannter, vorzugsweise mehrstufiger Membrandruckminderer, Gasmengenmesseinrichtungen, Drosselventile und Schweißeinrichtungen zur Stabilisierung technologischer Bedingungen und Vermeidung von Gasverlusten, gekennzeichnet dadurch, dass in einem ersten Schritt mittels eines vorzugsweisen Membrandruckminderers ein konstanter, im Betriebszustand von außen unveränderlicher Gasdruck p1 bereitgestellt wird, der in seinem Absolutwert p1 > n (p2 + 1) ist, wobei p2 der größte zu erwartende Strömungswiderstand der nachzuschaltenden Schweißeinrichtungen und (Formel) und * der Adiabatenexponent des Gases ist, dass in einem zweiten Schritt des unter diesem konstanten Druck p1 stehende Gas nachfolgend durch eine ebenfalls diesen Druck p1 aufweisende Gasmengenmesseinrichtung geführt und anschließend in einem dritten Schritt durch ein nachgeschaltetes Drosselventil geleitet wird, welches im vollgeöffneten Zustand einem maximalen Strömungsquerschnitt Amax (in mm exp 2) = x mal V/p1 freigibt, wobei V die maximale Durchflussmenge in L/min (im Normalzustand) und x ein von der Gasart abhängiger Faktor ist, der folgende Werte einnimmt: Stickstoff 0,107, Sauerstoff 0,114, Wasserstoff 0,031, Argon 0,12, Helium 0,039, CO ind 2 0,148.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft-ein Verfahren und Vorrichtung zur Durchflußkqntrolle von Schweißgasen unter Verwendung an sich bekannter vorzugsweise mehrstufiger Membrandruckminderer, Mengenmeßeinrichtungenj Drosselventilen und Schweißeinrichtungen, wobei die vorzugsweise für das Schutzgasschweißen verwendeten Schutzgase Hochdruckgasflaschen oder -gasleitungen entnommen werden·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß "bei der Versorgung von Schweiß- und Schneideinrichtungen mit Schutzgas an den Gasentnahmestellen, beispielsweise Hochdruckgasflaschen oder Rohrleitungsanschlüsse, Druckminderer verwendet werden· Derartige Druckminderer werden zumeist zur Kontrolle der Gasdurchflußmenge mit. Einrichtungen zur Gasmengenmessung entweder mit Schwebekb'rpermeßrohren oder mit in Mengeneinheiten geeichten Manometern kombiniert· Bei solchen Schweißeinrichtungen, die ständig mit unveränderlichem Schutzgasdurchfluß arbeiten, ist es üblich, lediglich den Schutzgasdruck zu kontrollieren, der bei vorgegebener Bauart und -größe der Schweißeinrichtung einem ; bestimmten Nenndurchfluß entspricht· Die mit Mengenmeßeinrichtungen.kombinierten Druckminderer sind so ausgebildet, daß die Durchflußmenge des Schutzgases durch die Veränderung des Arbeitsdruckes der letzten Druckmindererstufe mittels einer Stellschraube einge- = stellt wird· Druckminderer und Mengenmeßeinrichtung können in einer gemeinsamen Baueinheit angeordnet oder aus getrennten Baueinheiten kombiniert werden, wobei die Mengenmeßeinrichtung stets dem Druckminderer in Strömungsrichtung nachgeschaltet ist· Bei diesem seit Jahrzehnten unverändert beibehaltenen Bauprinzip wird der Gasdruck innerhalb der Mengenmeßeinrichtung je nach dem gewünschten Gasdurchfluß zwischen 0 (kein Durchfluß) und einem Maximalwert von etwa 2 bar variiert. Die den Druckminderern mit Mengenmeßeinrichtung nachgeschalteten Schweißeinrichtungen sind von sehr unterschiedlicher Bauart und -größe, so daß auch der Strömungswiderstand innerhalb der gasführenden Elemente der Schweißeinrichtungen sehr unterschiedlich ist· Der durch diesen

Strömungswiderstand hervorgerufene Staudruck wirkt bis in die MeßmengeneiUxrichtung· des Druckminderers hinein, so daß sich die Meßbedingungen unkontrolliert verändern. Meßeinrichtungen zeigen nur beim Eichdruck die wirkliche Durchflußmenge der Schutzgase an« Bei einem zu großen oder zu kleinen· Schweißgasverbrauch kommt es zu einer Verschlechterung der technologischen Bedingungen oder zu erheblichen Gasverlusten. Zur Beseitigung dieses entscheidenden und bisher von der Fachwelt nicht erkannten Nachteiles müßte prinzipiell mit zusätzlichem Aufwand die Mengenmeßeinrichtung eines deden Druckminderers in Verbindung mit der jeweiligen Schweiß- oder Schneideinrichtung nachgeeicht werden·

Ziel der Erfindung

Durch die Erfindung ist ein Verfahren und Vorrichtung zur Durchflußkontrolle von Schutzgasen zu schaffen, die in der Lage sind, insbesondere beim Schutzgasschweißen die Stabilität der technologischen Bedingungen unter Vermeidung von Gasverlusten zu erhöhen. ·=

Das Wesen der Erfindung ^f

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und Vorrichtung zu entwickeln,,und Schritte vorzuschlagen, die unter Verzicht eines zusätzlichen Aufwandes eine Anzeige . der tatsächlichen Gasdürchflußmenge durch Druckminderer mit kombinierter Mengenmeßeinrichtung trotz unterschied- . lieher nachgeschalteter Schweißeinrichtungen gewährleisten.

jgrfindungsgemäß wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß in

einem ersten Schritt mittels eines vorzugsweisen Membrandruckminderers ein konstanter, im Betriebszustand von. außen unveränderlicher Gasdruck p1 bereitgestellt wird, der in seinem Absolutwert p1^> η (p2 + 1) ist, wobei p2 den größten zu erwartenden Strömungswiderstand der nachzuschaltenden Schweißeinrichtuhgen darstellt und η = *' ί sowie %t der Adiabatenexponent des -j-

2 ·>

Gases ist, daß in einem zweiten Schritt das unter diesem konstanten Druck p1 stehende Gas nachfolgend durch eine ebenfalls diesen Druck p1 aufweisende Mengenmeßeinrichtung geführt und anschließend in einem dritten Schritt durch ein nachgeschaltetes Drosselventil geleitet wird, welches im vollgeöffneten Zustand einen maximalen Strö-

2 mungsquerschnitt Amax (in mm ) = X · _mY_m freigibt, wobei

V die maximale Durchflußmenge in L/min (im Normalzustand) bedeutet und χ ein von der Gasart abhängiger Faktor ist, der folgende Werte einnimmt:

Gasart	X
Stickstoff ,1	• 0,107
Sauerstoff .	0,114
Wasserstoff	.0,031
Argon	0,12
Helium	0,039
CO₂ :	0,148

Zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden vorzugsweise mehrstufige Membrandruckminderer, Mengenmeßeinrichtungen, Drosselventile^ und nachgeschaltete Schweißeinrichtungen verwendet, wobei kennzeichnend ist, daß der Strömungsqiuerschnitt Amax durch das Drosselventil selbst

oder durch eine vor oder hinter dem Drosselventil angerordnete Blende, vorzugsweise mit zylindrischer Bohrung, eingenommen wird, wobei der Strömungsq^uerschnitt zwischen Membrandruckminderer und Strömungsquerschnitt mindestens 10 mal größer zu bemessen ist als der Strömungsquerschnitt Amax, ausgenommen das Drosselventil selbst und der Meßspalt der Mengenmeßeinrichtung. Bäembrandruckminderer, Gasmengenmeßeinrichtung, Drosselventil und Blende können in einem gemeinsamen Grundkörper angeordet oder aus gesonderten Baueinheiten kombiniert werden. Zwischen den gesonderten Baueinheiten können andersgeartete Bauelemente vorgesehen werden, die den Strömungswiderstand der einzelnen gesonderten Baueinheiten nicht wesentlich ver- ^: ändern· ' ν .' ' . .. ' ; . V'

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert werden, die einen Schnitt durch eine für die Ausübung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zeigt.

Die Vorrichtung wird mittels derüberwurfmutter 1 an eine in der Zeichnung nicht dargestellte COp-Stahlflasche angeschlossen. Das unter Hochdruck stehende gasförmige C(>2 gelangt durch den Anschlußstutzen 2, der mit Dichtungen 3 j 4 ausgerüstet ist, in das Gehäuse 5 und anschließend durch das Regulierventil, bestehend aus Dichtkolben 6, Schließfeder 7 und Sitzschraube 8 in den Arbeitsraum 9· Regulierventil, Membranteil 10 und Arbeitsfeder 11 werden so abgestimmt, daß sich ein Arbeitsdruck p1 β 5 bar (absolut) ergibt· .Für CO₂ ist x' = 1,3 j η a 1,84 und der zu erwartende maximale Strömungs-

widerstand der nachzuschaltenden in der Zeichnung nicht dargestellten Schweißeinrichtung p2 » 1,5 bar bei einer maximalen Durchflußmenge von 20 l/min· Die Druckabstimmung auf p1 = 5 bar (absolut) erfolgt durch die Stellschraube 12, die über einen Federteller 13 auf die Arbeitsfeder 11 wirkt· Die Stellschraube 12 ist mit einer Hutmutter 14 gegen eine Verstellung gesichert und in die Schraubkappe 15 eingeschraubt, welche wiederum über den

geschraubt.

-Schleifring 16 gegen das Membran -ceiiyist· vom Arbeitsdruckraum 9 strömt das COp durch die Bohrung 17 und Ventilkranz 18 in das Schwebekörpermeßrohr 19 und Hüllrohr 20, die beide aus einem durchsichtigen Werkstoff

Gestehen· Das Schwebekörpermeßrohr 19 ist mit einer Skala 21 (2 bis 20 l/min) geeicht bei 5 bar Absolutdruok gekennzeiohnet· Das Hüllrohr 20 ist in das Gehäuse 5 gegen den Dichtring .22 geschraubt·

/Nach dem Austritt aus dem-Hüllrohr 20 gelangt das COp durch die Bohrung 23 in das Drosselventil, bestehend aus • Dichtsitz 24, Spindel 25, Stützring 26, Dichtung 27, Stopfbuchse 28, Überwurf 29, Handrad 30, Scheibe 31 und Mutter 32, Durch Drehung des Handrades 30 kann die kegelförmige Spitze der Spindel 25 vom Dicht sitz 24 abgehoben und der Strömungsquerschnitt variiert werden· Am Austritt des Drosselventiles ist eine Blende 33 dicht eingeschraubt, die einen erfindungsgemäßen Bohrungsquer-

2.

schnitt von 0,48 mm (Durchmesser 0,78) besitzt· In Strömungsrichtung ist der Blende 33 der Abgangsstutzen 34 mit Dichtung 35 in das Gehäuse 5 eingeschraubt· An den Ab-.gangsstutzen 34 wird der Anschlußschlauch der Schweißeinrichtung, die beide in der Zeichnung nicht dargestellt sind, angeschlossen. 'Das Manometer 36 dient zur Kontrolle des Flascheninhaltdruckes.

Claims

Erf i ndungs-an s ρ r u c h

Verfahren zur Durchflußkontrolle von Schweißgasen, insbesondere Schutzgasen, unter Verwendung an sich be- .. kannter, vorzugsweise mehrstufiger Membrandruckminderer, Gasmengenmeßeinrichtungen, Drosselventile:' und Schweißeinrichtungen zur Stabilisierung technologischer Bedingungen und Vermeidung von Gasverlusten, ge- > kennzeichnet da durch , daß in einem ersten Schritt mittels eines vorzugsweisen Membrandruckminderers ein konstanter, im Betriebszustand von außen unveränderlicher Gasdruck p1 bereitgestellt wird, der in seinem Absolutwert pK η (p2 + 1) ist, wobei p2 der größte zu erwartende strömungswiderstand der nachzuschaltenden Schweißeinrichtungen und η = ( & + j ") -"-τ und «^ der Adiabatenexponent des Gases

ist, daß in einem zweiten Schritt das unter diesem konstanten Druck p1 stehende Gas nachfolgend durch eine ebenfalls diesen Druck p1 aufweisende Gasmengenmeßeinrichtung geführt und anschließend in einem dritten Schritt durch ein nachgeschaltetes Drosselventil geleitet wird, welches im vollgeöffneten Zustand einen maximalen Strömungsquerschnitt Amsx (in ³³¹¹¹¹ ) = ^x ♦ .7 freigibt, wobei V die maximale Durch-

Vi ..'.: , ' · . ' ' ' '. ' ; ; flußmenge in L/min (im Normalzustand) und χ ein von .'/''/Φ

' der Gasart abhängiger Faktor ist, der folgende Werte einnimmt·

Gasart χ

Stickstoff . 0,107
Sauerstoff 0,114

Vorrichtung zur Druckflußkontrolle von Sohweißgasen, insbesondere Schutzgasen, unter Verwendung an sich bekannter, vorzugsweise mehrstufiger Membrandruckminderer, Mengenmeßeinrichtungen, Drosselventile und nachgeschalteter Schweißeinrichtungen zur Ausübung des Verfahr ens nach Punkt 1, gekennzeichnet d a d ur c h , daß der Strb"mungsq.uerschnitt Amax durch das Drosselventil selbst oder durch eine vor oder hinter dem Drosselventil angeordnete Blende, vorzugsweise mit zylindrischer Bohrung eingenommen wird, wobei der Strömungsquerschnitt in den übrigen gasführenden Bauelementen-zwischen Membrandruckminderer und Strömungsquerschnitt Amax mindestens 10 mal größer ist als der Strömungsq.uerschnitt Amax, ausgenommen das Drosselventil selbst und der Meßspalt der Gasmengenmeßeinrichtung,

- Hierzu ein Blatt Zeichnungen -