DE102007035108B4

DE102007035108B4 - Schutzgasdüse mit Absaugfunktion

Info

Publication number: DE102007035108B4
Application number: DE102007035108.0A
Authority: DE
Inventors: Abdelaziz Amro
Original assignee: Brandenburgische Technische Universitaet Cottbus
Current assignee: Brandenburgische Technische Universitaet Cottbus
Priority date: 2006-07-24
Filing date: 2007-07-19
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2027-07-20
Also published as: DE102007035108A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schutzgasdüse mit Absaugfunktion für insbesondere verzinkte Werkstoffe, bei de res Aufgabe war, eine Schutzgasdüse zu entwickeln, mit der eine umfassende Absaugung der zugeleiteten Schutz- und der beim Schweißen beschichteter Werkstoffe in der Regel entstehenden Gase gegeben ist und das zeitweilig vorhandene Schmelzbad gegen unliebsame Einflüsse geschützt wird. Die Aufgabe wird gelöst, durch die Ausgestaltung einer Schutzgasdüse mit einer mittleren Wand, die sich kegelförmig in Arbeitsrichtung hin öffnend ausgebildet ist und die Funktion hat, Überdruck am Austritt eines äußeren Kanals zu erzeugen, die Schutzgasführung durch einen mittleren Kanal und den äußeren Kanal erfolgt und die Absaugung des Rauches sowie entstehender giftiger Gase durch einen inneren Kanal erfolgt ()

Description

Beim Schweißen mit Schutzgas entstehen Beeinflussungen der Güte der Schweißnaht durch den Druck des zuzuführenden Schutzgases, des festigkeitsmindernden Zutritts der Atmsphäre und /oder durch Dämpfe, die aus dem Verdampfen von den Schweißprozess störenden Beschichtungen des zu verarbeitendem Material entstehen, wie das beispielsweise beim Schweißen von verzinkten Werkstoffen der Fall ist.
Nach DD 2 95 577 A5 wurde deshalb bereits vorgeschlagen, über konzentrisch angeordnete rohrförmige Leiteinrichtungen für ein Absaugen schädlicher Gase während des Schweißprozesses zu sorgen.
DD 2 50 879 A1 beschreibt ebenso eine Anordnung von Ringdüsen, indem nach dem Absaugen des Schutzgas-Schweißrauch-Gemisches dieses getrennt wird und das Schutzgas dem Schweißprozess wieder zugeführt wird.
Nach US 6 380 515 B1 wird ebenfalls eine Anordnung vorgeschlagen, die aus konzentrisch zueinander ausgebildeten Rohrstücken unterschiedlicher Durchmesser besteht.
In all diesen Fällen handelt es sich um brennerintegrierte Schadstoffabsaugungen mit Saugdüse. Hier ist eine normale Absaugung entstehender Gase und Dämpfe zum Schutz des Schweißers vorgesehen, ohne dass wie auch immer geartete Einflüsse auf die Schweißnaht im Moment ihres Entstehens und ihr Kontakt mit der Atmosphäre eine besondere Berücksichtigung finden.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Schutzgasdüse zu entwickeln, mit der zum einen nicht nur eine umfassende Absaugung der zugeleiteten Schutz- und der beim Schweißen beschichteter Werkstoffe in der Regel entstehenden sehr häufig schädlichen Gase gegeben ist, sondern das zeitweilig vorhandene Schmelzbad gegen unliebsame Einflüsse geschützt wird.
Die Aufgabe wird gelöst, durch die Ausgestaltung einer Schutzgasdüse gemäß Patentanspruch 1. Dabei kann die Austrittsöffnung beziehungsweise Fläche des mittleren Kanals der Schutzgasdüse größer als die Fläche des inneren Kanals und als die Fläche des äußeren Kanals oder gleich der Fläche des inneren Kanals und der Fläche des äußeren Kanals sein.
Eine weitere Version der Schutzgasdüse kann so ausgestaltet sein, dass die Austrittsöffnung beziehungsweise Fläche des mittleren Kanals der Schutzgasdüse und die Fläche des äußeren Kanals gleich sind und größer als die Fläche des inneren Kanals.
Es ist ebenso möglich, die Schutzgasführung einerseits durch den mittleren Kanal und andererseits durch den äußeren Kanal erfolgen zu lassen. Im konkreten Fall erfolgt dann die die Absaugung des Rauches sowie der giftigen Gase durch den inneren Kanal.
Durch die Anwendung der Erfindung ist eine optimale Absaugung der entstehenden Schadstoffe beim Schweißen gegeben, indem sie dort, wo sie entstehen, mit einem hohen Erfassungsgrad beseitigt werden. Gerade beim Schweißen von hochlegierten und zinkbeschichteten Werkstoffen werden prozessbedingte Schadstoffe in Form von giftigen Gasen und Rauch freigesetzt, die den Schweißer und die Umwelt stark belasten, was durch die Anwendung der Erfindung vermieden wird. Des Weiteren ist eine Verbesserung des Schutzes des entstehenden Schmelzbades gegen die Negativbeeinflussung des Schweißgutes durch die Atmosphäre gegeben, sodass die Homogenität des Schmelzbades erhalten bleibt. Das äußert sich in der Verhinderung von Poren und Bindefehlern, und es entstehen saubere Nähte hoher Qualität.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt

1 das Prinzip einer erfindungsgemäß ausgestalteten Schutzgasdüse, in axialer Richtung aufgeschnitten,
2 die Ansicht derselben von unten ohne Berücksichtigung der Stromdüse.

Eine erfindungsgemäß ausgestaltete Schutzgasdüse 2 für einen Schweißbrenner 1 ist mehrwandig ausgeführt. Bezogen auf einen Querschnitt handelt es sich dabei um eine Ausbildung in Form konzentrisch angeordneter rohrförmiger Körper unterschiedlichen Durchmessers, sodass sich beispielhaft zwei Ringräume beziehungsweise Kanäle um die Stromdüse 3 ergeben. Die Trennwand zwischen dem äußeren Kanal 4 und dem sich nach innen anschliessenden weiteren mittleren Kanal 5 ist, bezogen auf die wesentliche nach unten wirkende Arbeitsrichtung der Schutzgasdüse 2, sich ebenso nach unten konisch öffnend ausgebildet, sodas sich der Raum zum Austritt des dort zuzuleitenden Schutzgases im äußeren Kanal 4 verringert. Dadurch entsteht in demselben ein zunehmender Überdruck, und es tritt eine Erhöhung der Austrittsgeschwindigkeit des Schutzgases ein. Das hat zur Folge, dass das Schweißbad gegenüber dem Zutritt der Atmosphäre durch Vorhandensein einer laminaren Schutzgasströmung optimal geschützt wird. Optimal ist demzufolge, dass die Schutzgasführung durch den mittleren Kanal 5 und den äußeren Kanal 4 erfolgt und die Absaugung des Rauches sowie entstehender in der Regel giftiger Gase durch den inneren Kanal 6 geschieht. Damit legt sich die Zuführung das Schutzgases mit höherem Druck durch den äußeren Kanal 4 laminar wie beschrieben wie ein Mantel um das Schweißbad und schützt dieses umfassend. Gleichzeitig werden alle unerwünschten Beimengungen zur Mitte und damit zum inneren Kanal 6 hin transportiert und dort abgesaugt.
Bei der konstruktiven Auslegung der Schutzgasdüse 2 ist zu beachten, dass die Austrittsöffnung beziehungsweise Fläche 10 des mittleren Kanals 5 der Schutzgasdüse 2 größer als die Fläche 9 des inneren Kanals 6 und als die Fläche 11 des äußeren Kanals 4 ist oder gleich der Fläche 9 des inneren Kanals 6 und der Fläche 11 des äußeren Kanals 4 ist. Es ist ebenso möglich, die Abhängigkeit zu beachten, dass die Austrittsöffnung des mittleren Kanals 5 der Schutzgasdüse 2 beziehungsweise Fläche 10 und die Fläche 11 des äußeren Kanals 4 gleich sind und größer als die Fläche 9 des inneren Kanals 6. Relevant ist jedoch, dass die Schutzgasführung durch den mittleren Kanal 5 und den äußeren Kanal 4 geschieht und die Absaugung des Rauches sowie der giftigen Gase durch den inneren Kanal 6 erfolgt.
Bezugszeichenliste

Schweißbrenner	1
Schutzgasdüse	2
Stromdüse	3
Äußerer Kanal	4
Mittlerer Kanal	5
Innerer Kanal	6
Schutzgas-Ausströmungsrichtung	7
Absaugungsrichtung	8
Fläche des inneren Kanals	9
Fläche des mittleren Kanals	10
Fläche des äußeren Kanals	11

Claims

Schutzgasdüse (2) für Schweißbrenner (1) zum Schutz des Schweißbades gegenüber der Atmosphäre durch Erzeugung einer laminaren Schutzgasströmung, wobei die Schutzgasdüse (2) mehrwandig ist, die Schutzgasdüse (2) eine innere, eine mittlere und eine äußere Wand aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Wand kegelförmig sich in Arbeitsrichtung hin öffnend ausgebildet ist und die Funktion hat Überdruck am Austritt eines äußeren Kanals (4) zu erzeugen, die Schutzgasführung durch einen mittleren Kanal (5) und den äußeren Kanal (4) erfolgt und die Absaugung des Rauches sowie entstehender giftiger Gase durch einen inneren Kanal (6) erfolgt.
Schutzgasdüse (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung beziehungsweise Fläche (10) des mittleren Kanals (5) der Schutzgasdüse (a) größer als die Fläche (9) des inneren Kanals (6) und als die Fläche (11) des äußeren Kanals (4) ist oder (b) gleich der Fläche (9) des inneren Kanals (6) und der Fläche (11) des äußeren Kanals (4) ist.
Schutzgasdüse (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung beziehungsweise Fläche (10) des mittleren Kanals (5) der Schutzgasdüse und die Fläche (11) des äußeren Kanals (4) gleich sind und größer als die Fläche (9) des inneren Kanals (6).