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Die
Erfindung betrifft ein Unterwasserschweißsystem für das Metallschutzgasschweißen mit
einem Schweißbrenner,
einer Schweißstromquelle,
einer Schweißdrahtvorratseinrichtung
und zumindest einer Schweißdrahtvorschubeinrichtung,
die Komponenten des Unterwasserschweißsystems bilden.
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Aus
der
DE 43 30 157 C1 ist
ein gattungsgemäßes Unterwasserschweißsystem
bekannt, bei dem die Schweißstromquelle über Wasser
und die Schweißdrahtvorratseinrichtung
samt Schweißdrahtvorschubeinrichtung
als nasse Komponenten für
den Unterwasserbetrieb ausgebildet sind.
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Aus
der
US 59 16 464 A ist
ein Unterwasserschweißsystem
bekannt, das neben einer Schweißdrahtvorratseinrichtung
eine Schweißdrahtvorschubeinrichtung
aufweist, die mit einer Sensoreinrichtung gekoppelt in Reaktion
auf ein entsprechendes Sensorsignal eine Drahtrückzugsbewegung ermöglicht, um
ein Verbiegen des aus einem Mundstück herausgeführten Schweißdrahts
beim Auftreffen auf ein Hindernis zu vermeiden.
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Die
JP 63-080969 A zeigt
ein Unterwasserschneidsystem, bei dem der Schneiddrahtvorrat und die
Schweißstromquelle über Wasser
angeordnet sind. Die Brenner sind unter Wasser im Einsatz.
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Zum
Unterwasserschweißen
ist es bislang auch üblich,
Elektrohandschweißgeräte einzusetzen, die
als wesentliche Elemente, neben einer Schweißstromquelle einen am Ende
einer Schweißstromleitung
angeordneten Elektrodenhalter zur Aufnahme so genannter „Stab-Elektroden” aufweisen,
wie beispielsweise in der
DE
27 25 643 C2 beschrieben. Aufgrund Ihres einfachen Aufbaus
sind Elektrohandschweißgeräte einfach
zum Unterwassereinsatz umrüstbar,
indem gegebenenfalls die Schweißstromleitung
und der Elektrodenhalter mit ergänzenden
Isolierungen versehen werden. Zum Schweißen werden modifizierte Stabelekt roden
eingesetzt, die im Vergleich zu den im Trockenbereich eingesetzten
Elektroden mit einem wasserabweisenden Schutzlack auf dem den Elektrodenkern
umgebenden Hüllmantel der
Elektrode versehen sind.
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Unabhängig vom
Einsatz über
Wasser oder unter Wasser stellt es einen wesentlichen Nachteil bei
der Verwendung von Elektrohandschweißgeräten dar, dass die erreichbaren
Schweißleistungen
schon durch die Notwendigkeit des häufigen Auswechselns der abgebrannten
Stabelektroden begrenzt sind. Seit langem werden daher im Trockenbereich
nach Möglichkeit
Metallschutzgasschweißgeräte eingesetzt, die
im Gegensatz zu den bekannten Elektrohandschweißgeräten über eine kontinuierlich aus
einem Schweißbrenner
vorbewegte Drahtelektrode verfügen,
die regelmäßig in Form
einer Drahtrolle in einem Drahtvorschubgerät aufgenommen ist und die einen im
wesentlichen unterbrechungsfreien Schweißbetrieb und somit wesentlich
größere Schweißleistungen
ermöglicht.
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Aufgrund
der vom Schweißbrenner
entfernten Anordnung des Drahtvorschubgerätes werden bei den Metallschutzgasschweißgeräten die Schweißbrenner über so genannte
Schlauchpakete mit dem Drahtvorschubgerät bzw. der Schweißstromquelle
verbunden, die sowohl eine Übertragung
des Schweißstromes
von der Schweißstromquelle
zum Schweißbrenner
als auch eine Führung
des Schweißdrahtes
vom Drahtvorschubgerät
bis zum Schweißbrenner
ermöglichen.
Da es beim Unterwasserschweißen
regelmäßig auch
zu Schweißaufgaben in
einer Wassertiefe kommt, die nicht selten 5 m und mehr übersteigt,
werden entsprechend große Übertragungslängen der
Schlauchpakete notwendig. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt,
dass unabhängig von
einem Schweißbetrieb über Wasser
oder unter Wasser die realisierbaren Schlauchpaketlängen durch
die möglichen
Förderstrecken
des vom Drahtvorschubgerät
durch das Schlauchpaket vorgeschobenen Drahtes begrenzt sind. Je
nach Drahtdurchmesser und Biegeverhalten des Drahtes kommt es bei Überschreitung
charakteristischer Drahtförderstrecken,
die je nach Draht zwischen 2,5 bis 5 m liegen, zu Vorschubstörungen.
Eine Möglichkeit selbst bei
Verwendung eines Metallschutzgasschweißgerätes in Arbeitstiefen von mehr
als 5 m einen reibungslosen Drahtvorschub sicherzustellen, könnte nun
darin bestehen, dass Drahtvorschubgerät mit dem darin aufgenommenen
Drahtvorrat in einer Zwischentiefe unter Wasser anzuordnen. Zum
einen ergeben sich dadurch jedoch besondere Abdichtungsprobleme. Zum
anderen würde
es sich im Falle eines des Auswechselns einer Drahtvorratsrolle
als notwendig erweisen, den Schweißvorgang zu unterbrechen, um den
Austausch der Drahtvorratsrolle über
Wasser durchführen
zu können.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Unterwasserschweißsystem für das Metallschutzgasschweißen vorzuschlagen, dass
einen einfachen Aufbau aufweist, einen sicheren Betrieb ermöglicht und
darüber
hinaus besonders wirtschaftlich eingesetzt werden kann. Diese Aufgabe
wird durch ein Unterwasserschweißsystem mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Unterwasserschweißsystem,
das einen Schweißbrenner,
eine Schweißstromquelle,
eine Schweißdrahtvorratseinrichtung
und zumindest eine Schweißdrahtvorschubeinrichtung
als Komponenten aufweist, wird zwischen Trockenkomponenten, die
im Betrieb des Unterwasserschweißsystems über Wasser angeordnet sind,
und Nasskomponenten, die im Betrieb des Unterwasserschweißsystems
unter Wasser angeordnet sind, unterschieden.
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Erfindungsgemäß wird insbesondere
eine Differenzierung vorgenommen zwischen der Schweißdrahtvorratseinrichtung
und der Schweißdrahtvorschubeinrichtung.
Dabei ist die Schweißdrahtvorratseinrichtung
als Trockenkomponente zur Anordnung über Wasser und zumindest eine Schweißdrahtvorschubeinrichtung
als Nasskomponente für
den Betrieb unter Wasser ausgebildet. Dabei kann es in nicht zu
großen
Arbeitstiefen ausreichend sein, lediglich eine Schweißdrahtvorschubeinrichtung
für den
Drahtvorschub vorzusehen, die unabhängig von der Schweißdraht vorratseinrichtung zwischen
der Schweißdrahtvorratseinrichtung
und dem Schweißbrenner
angeordnet ist.
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In
der Regel ist es jedoch besonders zu bevorzugen, die als Nasskomponente
ausgebildete, für den
Betrieb unter Wasser vorgesehene Schweißdrahtvorschubeinrichtung als
eine neben einer der Schweißdrahtvorratseinrichtung
unmittelbar zugeordneten Schweißdrahtvorschubeinrichtung
zusätzlich
vorzusehen, um größere Arbeitstiefen
zu ermöglichen.
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Aufgrund
der Anordnung der Schweißdrahtvorratseinrichtung über Wasser
bleiben Masseänderungen
der Schweißdrahtvorratseinrichtung
infolge des Drahtverbrauchs auch ohne Auswirkung auf die Handhabung
der im Betrieb unter Wasser angeordneten Nasskomponenten, so dass
insbesondere auf eine Kompensation einer entsprechenden Gewichtsänderung
der Schweißdrahtvorratseinrichtung,
die bei einer Anordnung der Schweißdrahtvorratseinrichtung unter
Wasser notwendig wäre,
verzichtet werden kann.
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Besonders
vorteilhaft ist es auch, die zumindest eine, als Nasskomponente
ausgebildete Schweißdrahtvorschubeinrichtung
zwischen zwei Schlauchpaketteilstücken als Verbindungselement anzuordnen,
so dass das Unterwasserschweißsystem
einfach durch Auswahl der Längen
der Schlauchpaketteilstücke
an unterschiedliche Wassertiefen anpassbar ist.
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Besonders
vorteilhaft hinsichtlich eines standardisierbaren, also aus einer
Mehrzahl im Wesentlichen identisch aufgebauter Baueinheiten zusammengesetzten
Unterwasserschweißsystems
ist es, wenn jeweils ein Schlauchpaketteilstück und eine Schweißdrahtvorschubeinrichtung
ein Übertragungsmodul
einer mehrere Übertragungsmodule
aufweisenden, sich zwischen der Drahtvorratseinrichtung und dem
Schweißbrenner
erstreckenden Übertragungseinrichtung
bildet.
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Für einen
kontinuierlich gleichförmigen
und somit möglichst
störungsunanfälligen Drahtvorschub selbst über größere Übertragungsstrecken zwischen der
Drahtvorratseinrichtung und dem Schweißbrenner ist es vorteilhaft,
wenn bei mehreren zwischen der Drahtvorratseinrichtung und dem Schweißbrenner
eingesetzten Drahtvorschubeinrichtungen eine von mehreren Schweißdrahtvorschubeinrichtungen mit
einer Ansteuereinrichtung einstellbar ist und zumindest eine weitere
Schweißdrahtvorschubeinrichtung
die Betriebsparameter der ersten, als Leiteinrichtung betriebenen
Schweißdrahtvorschubeinrichtung übernimmt.
Hierdurch ist insbesondere eine synchrone Arbeitsweise sämtlicher
Schweißdrahtvorschubeinrichtungen
sichergestellt.
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Besonders
vorteilhaft in diesem Zusammenhang ist es, wenn die als Leiteinrichtung
betriebene Schweißdrahtvorschubeinrichtung
als Trockenkomponente ausgebildet ist, so dass kein zusätzlicher
apparativer Aufwand notwendig ist, um die für die Leiteinrichtung erforderliche
Ansteuereinrichtung in wasserdicht mit der Schweißdrahtvorschubeinrichtung
zu verbinden.
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Um
auch bei größeren Arbeitstiefen
und den daraus resultierenden relativ hohen Wasserdrücken einen
wasserdichten und somit störungsfreien
Betrieb zu gewährleisten
ist es vorteilhaft, wenn die als Nasskomponenten zur Anordnung unter
Wasser ausgebildeten Übertragungsmodule
mit einem das Eindringen von Wasser verhindernden Überdrucksystem
versehen sind, dessen Entlüftungsöffnung vorzugsweise
an einer benachbart zum Schweißbrenner angeordneten
und vom Schweißbrenner
weg führenden
Entlüftungseinrichtung
ausgebildet ist.
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Durch
die Beaufschlagung der entsprechenden Übertragungsmodule mit einem Überdruck,
der oberhalb des umgebenden Wasserdrucks ausgelegt ist, wird somit
ein System der Drahttrockenhaltung realisiert, so dass ein Kontakt
des Schweißdrahtes zum
umgebenden Medium erst bei Austritt aus dem Schweißbrenner
erfolgt. Um zu vermeiden, dass die Sicht auf den Schweißnahtbereich
durch das unter Überdruck
aus der Entlüftungsöffnung mit
entsprechender Gasblasenbildung im Wasser austretende Dichtgas beeinträchtigt wird,
kann die Entlüftungseinrichtung
so angeordnet sein, dass sie vom Schweißbrenner wegführt.
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Besonders
vorteilhaft ist es auch, wenn im Bereich des Schweißbrenners
eine Bedienungseinrichtung zur Bedienung zumindest einer Schweißdrahtvorschubeinrichtung
und der Schweißstromquelle
angeordnet ist, um eine Einstellung der Betriebsparameter des Unterwasserschweißsystems durch
den Schweißer
selbst am Ort der Schweißung ausführen zu
können.
Besonders vorteilhaft ist es daher, wenn die Bedienungseinrichtung
am Schweißbrenner
ausgebildet ist, so dass ein Einhandbetrieb des Schweißbrenners
nicht beeinträchtigt
wird.
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Wenn
die Bedienungseinrichtung mit einer Anzeigeeinrichtung zur Anzeige
zumindest eines Betriebsparameters versehen ist, ist es für den Schweißer nicht
nur möglich,
die Betriebsparameter zu verändern,
sondern auch während
des Schweißvorgangs
die Überwachung
der Betriebsparameter selbst vorzunehmen. Die Anzeigeeinrichtung
kann inbesondere als Statusanzeige Verwendung finden, die dem Taucher
jederzeit den Betriebsstatus des Unterwasserschweißsystems
anzeigt, beispielsweise, um dem Taucher das Anliegen einer Schweißspannung
am Schweißbrenner
oder einen Drahtvorschub auch dann anzuzeigen, wenn der Taucher
den Schweißbrenner
nicht handhabt. Die Anzeigeeinrichtung kann somit erheblich zu einer
Erhöhung
der Betriebssicherheit beitragen.
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Alternativ
kann die Anzeigeeinrichtung auch unabhängig von der Bedienungseinrichtung
als separate Komponente ausgebildet sein.
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Besonders
vorteilhaft für
einen störungsunanfälligen Betrieb
des Unterwasserschweißsystems ist
es auch, wenn zumindest eine Schweißdrahtvorschubeinrichtung mit
einer Drahtdetektierungseinrichtung versehen ist, die es insbesondere
ermöglicht,
die Schweißdrahtvorschubeinrichtung
als Überwachungsinstrument
für den
Drahtvorschub vorzusehen. Auch ist es vorteilhaft, wenn die Schweißdrahtvorschubeinrichtung
mit einer Drahtgeschwindigkeitsmesseinrichtung versehen ist, um
gegebenenfalls allfällige
Synchronisierungsprobleme zwischen mehreren Schweißdrahtvorschubeinrichtungen
frühzeitig
erkennen zu können.
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Wenn
die als Nasskomponenten zur Anordnung unter Wasser ausgebildeten Übertragungsmodule
mit einer Auftriebskompensationseinrichtung versehen sind, kann
auf einfacher Art und Weise eine Anpassung an den Einsatz des Unterwasserschweißsystems
in unterschiedlichen Wassertiefen vorgenommen werden, um unabhängig von
der Wassertiefe sicherzustellen, dass das Unterwasserschweißsystem
bzw. die Übertragungsmodule
frei von durch Auftriebskräfte
hervorgerufenen äußeren Kräften sind;
also beispielsweise keine unzulässigen Zugbelastungen
auf die Schlauchpakete wirken.
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Um
nicht nur unerwünschte
Wirkungen von Auftriebskräften
zwischen den einzelnen Übertragungsmodulen
sondern auch zwischen den Komponenten der Übertragungsmodule selbst weitestgehend
zu verhindern, ist es vorteilhaft, wenn die Auftriebskompensationseinrichtungen
sowohl an der Schweißdrahtvorschubeinrichtung
als auch am Schlauchpaketteilstuck des Übertragungsmoduls ausgebildet
ist.
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Eine
besonders vorteilhafte Möglichkeit
zur Realisierung einer Auftriebskompensationseinrichtung besteht
darin, die Auftriebskompensationseinrichtung mit einer Sensoreinrichtung
zur Aktivierung zu versehen, die vorzugsweise als Beschleunigungssensor
ausgebildet ist. Insbesondere um zwischen einer horizontalen oder
vertikalen Beschleunigung unterscheiden zu können, kann es vorteilhaft sein, den
Beschleunigungssensor mit einem Drucksensor zu kombinieren, so dass
beispielsweise bei einer horizontalen Führung des Schweißbrenners
keine Aktivierung der Auftriebskompensationseinrichtung erfolgt.
Auch ist es möglich,
lediglich einen Drucksensor zur Aktivierung der Auftriebskompensationseinrichtung
vorzusehen.
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Insbesondere
hinsichtlich einer umfassenden Arbeitssicherheit ist es vorteilhaft,
wenn im Bereich der als Trockenkomponenten über Wasser angeordneten Komponenten
des Unterwasserschweißsystems
eine redundant zur Bedienungseinrichtung im Bereich des Schweißbrenners
wirkende weitere Bedienungseinrichtung angeordnet ist, um einer
im Bereich der Trockenkomponenten angeordneten Person gegebenenfalls
die Möglichkeit
des Eingreifens zu geben.
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Insbesondere
bei großen
Längen
der Übertragungseinrichtung
kann es zum wirtschaftlichen Einsatz des Schweißdrahtes vorteilhaft sein,
wenn die Schweißdrahtvorratseinrichtung
mit einer entgegen der Drahtvorschubeinrichtung fördernden
Rückfördereinrichtung
vorgesehen ist, die beispielsweise nach Beendigung des Schweißvorgangs
eine Rückförderung
des in der Übertragungseinrichtung
noch vorhandenen Drahtes in die Schweißdrahtvorratseinrichtung ermöglicht.
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Nachfolgend
wird eine bevorzugte Ausführungsform
des Unterwasserschweißsystems
anhand der Zeichnung näher
erläutert.
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Die
Zeichnungsfigur zeigt ein Unterwasserschweißsystem 10 für das Metallschutzgasschweißen mit
einer Schweißstromquelle 11,
einer im vorliegenden Ausführungsbeispiel
als kofferförmige
Einheit ausgebildeten Schweißdrahtvorratseinrichtung 12 sowie
einem Schweißbrenner 13,
der über
eine Übertragungseinrichtung 14 mit
der Schweißdrahtvorratseinrichtung 12 verbunden
ist.
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Die Übertragungseinrichtung 14 umfasst
im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels
zwei jeweils ein Schlauchpaketteilstück 15 bzw. 16 sowie eine
Drahtvorschubeinrichtung 17 bzw. 18 umfassenden Übertragungsmodule 19, 20,
die über
ein weiteres Schlauchpaketteilstück 21 an
die Schweißdrahtvorratseinrichtung 12 bzw.
eine weitere, im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels integral mit
der Schweißdrahtvorratseinrichtung 12 ausgebildete, weitere
Drahtvorschubeinrichtung 22 angeschlossen sind.
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Wie
durch eine Mediengrenze 23 angedeutet, befinden sich die
jeweils als Trockenkomponenten zur Anordnung in einem Trockenbereich 24 ausgebildete
Schweißdrahtvorratseinrichtung 12 und
die Schweißstromquelle 11 in
dem Trockenbereich 24, der beispielsweise durch das Deck
einer hier nicht dargestellten schwimmfähigen Arbeitsplattform gebildet
sein kann. Abweichend hiervon sind die zur Anordnung in einem Naßbereich 25,
also beispielsweise zur Anordnung unter Wasser als Nasskomponenten
ausgebildeten übrigen
Komponenten des Unterwasserschweißsystems 10, also
insbesondere die Übertragungsmodule 19, 20 mit
den Schlauchpaketteilstücken 15, 16 und
den Drahtvorschubeinrichtungen 17, 18 sowie das
den Nassbereich 25 mit dem Trockenbereich 24 verbindende
Schlauchpaketteilstück 21 als
Nasskomponenten ausgebildet und ermöglichen den Einsatz des Schweißbrenners 13 in einer
Wassertiefe, die im vorliegenden Fall lediglich durch die Länge der Übertragungseinrichtung 14 begrenzt
ist.
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Wie
in der Zeichnungsfigur dargestellt, ist der Schweißbrenner 13 im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
mit einer Bedienungseinrichtung 26 versehen, die neben
Stellelementen 27, die die Einstellung von Sollwerten für die Betriebsparameter des
Unterwasserschweißsystems,
also beispielsweise die Drahtvorschubgeschwindigkeit und die Stromstärke, ermöglichen,
Anzeigeeinrichtungen 28 aufweist, die die Ist-Werte der Betriebsparameter
anzeigen. Somit ist es für
einen mit der Handhabung des Schweißbrenners 13 beschäftigten
Taucher bei der Durchführung
von Schweißarbeiten
möglich,
unmittelbar vom Schweißort
aus die Betriebsparameter des Unterwasserschweißsystems einzustellen bzw. bei
Bedarf zu verändern.
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Wie
weiterhin der Zeichnungsfigur zu entnehmen ist, kann benachbart
dem Schweißbrenner 13 am
Schlauchpaketteilstück 15 oder
auch am Schweißbrenner 13 selbst
eine hier als flexible Rohrleitung ausgebildete Entlüftungseinrichtung 32 mit
einer an ihrem freien Ende ausgebildeten Entlüftungsöffnung 33 vorgesehen
sein.
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Zur
Erhöhung
der Arbeitssicherheit ist es im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
vorgesehen, die im Trockenbereich 24 angeordnete, mit der
weiteren Drahtvorschubeinrichtung 22 versehene Schweißdrahtvorratseinrichtung
sowie die Schweißstromquelle 11 mit
einer funktional der Bedienungseinrichtung 26 entsprechenden
Bedienungseinrichtung 29 zu versehen, um von einer im Trockenbereich 24 anwesenden
Person vermittels der redundant wirkenden Bedienungseinrichtung 29 dieselben Einstellungen
bzw. Veränderungen
der Betriebsparameter des Unerwasserschweißsystems 10 vornehmen
zu können
wie ein Taucher vermittels der am Schweißbrenner 13 ausgebildeten
Bedienungseinrichtung 26.
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Die
Schweißdrahtvorratseinrichtung 12 ist, wie
bereits weiter oben ausgeführt,
mit einer integralen Drahtvorschubeinrichtung 22 versehen
und weist zur Bevorratung des Schweißdrahts im vorliegenden Fall
eine auf einem Spulendorn 30 angeordnete Drahtspule 31 auf.
In dieser Ausführungsform
kann die Schweißdrahtvorratseinrichtung 12 als
ein so genannter Drahtvorschubkoffer ausgebildet sein, der beispielsweise
auf dem Gehäuse
der Schweißstromquelle 11 angeordnet
werden kann.
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Da
die Schweißdrahtvorratseinrichtung 12 im
Trockenbereich 24 angeordnet ist, gibt es praktisch für deren
Ausgestaltung keine Einschränkungen,
so dass anstatt einer Drahtspule 31 zur Aufnahme des Schweißdrahtes
beispielsweise auch ein Drahtfass verwendet werden kann.