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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenschweißvorrichtung mit einem Schweißbrenner. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Lichtbogenschweißvorrichtung, in der am Schweißbrenner Umgebungsluft zwecks Ableitung von Schweißdämpfen und Verunreinigungen wie Feinstaub abgesaugt wird.
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Es ist notwendig, einen Schweißbrenner während des Gebrauchs zu kühlen. Es ist bekannt, den Schweißbrenner während des Gebrauchs mithilfe von Kühlflüssigkeit zu kühlen. Das Kühlen mithilfe von Wasser ist unter anderem in den
NL-Patenten 1008631 und
1027088 beschrieben. Die Kühlflüssigkeit zirkuliert dabei in einem Kreislauf mit Schweißbrenner, Kühleinheit und einer sich zwischen diesen beiden erstreckenden Zuleitung und einer Ableitung. In
NL 1027088 sind die Zuleitung und die Ableitung in ein zu und von dem Schweißbrenner führendes Leitungsbündel aufgenommen. Ein Problem des Kühlens mit Flüssigkeit ist, dass Leckage auftreten kann, was hinderlich für den Benutzer ist und durch Fettflecken auf dem Werkstück dessen weitere Behandlung, wie Beschichten, erschweren kann. Bei Verwendung von Wasser kann außerdem Einfrierung auftreten, wodurch eine Verzögerung beim Schweißen entsteht. Es ist ferner bekannt, in einer Anwendung von Wasserkühlung die verschiedenen Leitungen zum Schweißbrenner in einem Schlauch unterzubringen. Der Raum um diesen Schlauch wird für den Transport von Umgebungsluft/Absauggas zwecks Ableitung von Schweißdämpfen und Verunreinigungen benutzt.
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Es ist ferner bekannt, unter anderem von dem
NL-Patent 1037086 , den Schweißbrenner mithilfe eines Kühlluftkreislaufs zu kühlen, wobei in einer an den Schweißbrenner angeschlossenen, schlauchförmigen Versorgungsleitung ein zentraler Durchgang zum Durchführen von Schweißdraht und Schutzgas mit beidseitigen Zu- und Ableitungen für Kühlluft gelegen ist, die sich zwischen dem Schweißbrenner und der Kühleinheit erstrecken. Der Schlauch hat hierbei einen ziemlich großen Querschnitt und kann dadurch steif sein, so dass er sich den Bewegungen des Schweißbrenners schwer anpasst, was den Schweißvorgang erschweren kann.
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Obwohl das Kühlen mit Luft, was Leckage und Einfrierprobleme anbetrifft, vorteilhafter als das Kühlen mit Flüssigkeit ist, hat Luftkühlung den Nachteil einer Beschränkung der Kühlleistung. Infolgedessen muss die Stromstärke beschränkt werden, was nachteilig für den Schweißvorgang sein kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ein Ziel der Erfindung ist eine Lichtbogenschweißvorrichtung, die für den Schweißer leicht zu hantieren ist, zu schaffen.
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Ein Ziel der Erfindung ist eine Lichtbogenschweißvorrichtung, mit der eine relativ hohe Stromstärke erreichbar ist, zu schaffen.
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Ein Ziel der Erfindung ist eine Lichtbogenschweißvorrichtung, mit der Schweißdämpfe und dergleichen wirksam abgeleitet werden können, zu schaffen.
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Ein Ziel der Erfindung ist eine Lichtbogenschweißvorrichtung, die nicht mit Flüssigkeit gekühlt wird, zu schaffen.
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Um zumindest eines dieser Ziele zu erreichen, sieht die Erfindung, in einem Aspekt, eine Lichtbogenschweißvorrichtung vor, die einen Schweißbrenner mit einer Zufuhr für einen Schweißdraht, einer Zufuhr für Schutzgas, einer Ableitung für Absauggas, einem an den Schweißbrenner angeschlossenen Schlauch für die Ableitung des Absauggases umfasst, wobei in den Schlauch ein Stromleiter für das Anlegen einer Spannung an den Schweißdraht aufgenommen ist, wobei der Stromleiter mit der Oberfläche, insbesondere der Außenoberfläche, frei in dem Schlauch liegt und in Kontakt mit dem Absauggas steht. Dadurch, dass der Stromleiter in dem Schlauch in Kontakt mit dem entlangströmenden Absauggas, das relativ kühle Umgebungsluft enthält, steht, wird er auf direkte Weise gekühlt und wird eine Widerstandserhöhung infolge eines Temperaturanstiegs des Stromleiters entgegengewirkt. Leistungsverluste können dadurch beschränkt bleiben und es kann eine höhere, derjenigen von wassergekühlten Schweißbrennern vergleichbare Stromstärke realisiert werden.
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In einer Ausführung, bei der der Stromleiter biegsam genug ist und dem Absauggas dennoch eine ausreichende Streichfläche bietet, umfasst der Stromleiter einen Mantel, insbesondere einen geflochtenen Drahtmantel, beispielsweise aus Kupfer.
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In einer kompakten Ausführung ist in den Schlauch ein Schweißdrahtschutz aufgenommen, durch den ein Schweißdraht zugeführt werden kann, wobei der Schweißdrahtschutz innerhalb des Stromleiters liegt. Der Schweißdrahtschutz kann eine längliche Schraubenfederkonstruktion bilden und/oder den Schweißdraht mit einem Spielraum umgeben.
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In einer weiteren oder alternativen kompakten Ausführung ist in den Schlauch eine Zufuhrleitung für Schutzgas aufgenommen, wobei die Zufuhrleitung für Schutzgas innerhalb des Stromleiters liegt. Der Schweißdrahtschutz kann innerhalb der Zufuhrleitung liegen und in sich einen Durchlass für das Schutzgas bilden.
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Der Schweißdrahtschutz ist vorzugsweise von einem gasdichten und elektrisch isolierenden Mantel umgeben. Dieser Mantel kann die Zufuhrleitung radial nach außen begrenzen. Dieser Mantel kann ferner als Träger für den Stromleiter dienen, insbesondere im Falle eines geflochtenen Drahtmantels.
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In den Schlauch kann ferner ein Schaltdraht für den Schweißbrenner aufgenommen sein.
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In einer Ausführung mit geringem Platzbedarf im Schlauch, wodurch der Schlauch für dieselbe Ableitungskapazität einen kleineren Durchmesser haben kann, sind der Stromleiter, der Schweißdrahtschutz und die Zufuhrleitung konzentrisch zueinander angeordnet.
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In der Lichtbogenschweißvorrichtung gemäß der Erfindung kann der Innendurchmesser des Schlauchs kleiner als ungefähr 3 cm, vorzugsweise ungefähr 2,5 cm oder kleiner sein.
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In der Lichtbogenschweißvorrichtung gemäß der Erfindung kann der Außendurchmesser des Stromleiters ungefähr 1 bis 1,5 cm betragen.
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In einem weiteren Aspekt sieht die Erfindung eine Lichtbogenschweißvorrichtung vor, die einen Schweißbrenner mit einer Zufuhr für einen Schweißdraht, einer Zufuhr für Schutzgas, einer Ableitung für Absauggas, einem an den Schweißbrenner angeschlossenen Schlauch für die Ableitung des Absauggases umfasst, wobei in den Schlauch ein zusammengesetztes Versorgungsrohr aufgenommen ist, das der Reihe nach in konzentrischer Anordnung von außen nach innen gesehen einen Stromleiter für das Anlegen von Spannung an den Schweißdraht, einen Mantel aus gasdichtem und elektrisch isolierendem Material und einen Schweißdraht umfasst. Zwischen dem Mantel und dem Schweißdraht kann ein Schweißdrahtschutz liegen. Der Stromleiter kann dabei einen geflochtenen Drahtmantel umfassen.
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In einem weiteren Aspekt sieht die Erfindung ein Verfahren für das Lichtbogenschweißen mithilfe eines Schweißbrenners vor, wobei durch eine Hohlleitung ein Schweißdraht dem Schweißbrenner zugeführt wird, mit einem unter elektrische Spannung gesetzten Stromleiter der Schweißdraht im Schweißbrenner unter die für die Erzeugung eines Lichtbogens benötigte Spannung gesetzt wird, Schutzgas für das Schweißbad zugeleitet wird und Umgebungsgas für die Ableitung von Schweißteilchen und Schweißgasen abgesaugt wird, wobei das abgesaugte Umgebungsgas zur Kühlung des Stromleiters verwendet wird.
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Die in dieser Beschreibung und den Ansprüchen der Anmeldung beschriebenen und/oder die in den Zeichnungen dieser Anmeldung gezeigten Aspekte und Maßnahmen können, soweit möglich, auch gesondert voneinander angewandt werden. Diese gesonderten Aspekte können Gegenstand von darauf ausgerichteten abgezweigten Patentanmeldungen sein. Dies gilt insbesondere für die Maßnahmen und Aspekte, die für sich in den Folgeansprüchen beschrieben sind.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung wird anhand einer in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Beispielausführung erläutert. Es wird gezeigt in:
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1 eine schematische Ansicht einer Zusammensetzung von Schweißbrenner und Schlauchpaket einer Lichtbogenschweißvorrichtung gemäß der Erfindung;
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2 ein schematisches Detail bei einem Werkstück während des Gebrauchs der Vorrichtung von 1 und
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3 ein Querschnitt durch das Schlauchpaket von 1.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Lichtbogenschweißvorrichtung 1 von 1 umfasst unter anderem einen Schweißbrenner 2 und ein daran angeschlossenes Schlauchpaket 7, 8. Der Schweißbrenner 2 umfasst einen nicht abgebildeten kupfernen Brennerhals, auf dessen Ende ein Schutzgasmundstück 3 sitzt, um das ein Gasabsaugmundstück 4 angebracht ist, das mit Ansaugöffnungen 15 versehen ist und über nicht wiedergegebene Durchgänge im Schweißbrenner 2 in Fluidumverbindung mit dem Inneren des Schlauches 7 steht. Der Schweißbrenner 2 umfasst ferner einen Schalter 5 und einen Anschluss 6 für den Schlauch 7.
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Der Schlauch 7 ist biegsam und führt zu einem Verteilerstück 8, von dem der eine Zweig 9 über eine nicht wiedergegebene Leitung an eine Absaugvorrichtung angeschlossen ist und der andere Zweig 10 den Eingang für eine Anzahl von Versorgungsleitungen bildet, nämlich den Schweißdraht 11, der von einer Schraubenfeder 12 zum Schweißdrahtschutz umgeben ist und in Richtung A eingeführt wird, elektrische Leitungen (Schaltdraht) 13 für die Aktivierung des Schweißbrenners nach Betätigung des Schalters 5, eine Schutzgasleitung 16 für den Transport von Schutzgas in Richtung E, welche Leitung durch den Schlauch 7 und durch den Schweißbrenner 2 verläuft und im Schutzgasmundstück 3 mündet, und einen Stromleiter 17, der durch den Schlauch 7 verläuft und elektrisch an den elektrisch leitenden Brennerhals angeschlossen ist, der selbst in oder nahe bei dem Schutzgasmundstück 3 mit einem Kontaktrohr für das Anlegen von Spannung an den Schweißdraht 11 versehen ist. Aus Gründen der Illustrierung sind die Elemente 11, 12, 16 und 17 in dieser Figur schematisch, parallel und nebeneinander abgebildet, in der Praxis der Erfindung aber, siehe auch 3, werden sie konzentrisch zueinander angeordnet sein.
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In 2 ist zur Illustrierung dargestellt, dass der Schweißdraht 11 in Kontakt mit dem Werkstück W gebracht wird und aus dem Mundstück 3 Schutzgas in die Richtungen B austritt, um das Schweißbad von der Umgebung abzuschirmen. Gleichzeitig wird Umgebungsluft mit Schweißdämpfen und durch den Schweißvorgang erzeugtem Feinstaub in die Richtungen C durch die Ansaugöffnungen 15 und durch den Schweißbrenner 2 hindurch abgesaugt, und zwar in Kontakt mit dem Brennerhals, so dass dieser einigermaßen gekühlt wird, und ferner zu und durch Schlauch 7, wo sie in die Richtung D abgeleitet wird.
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In dem Querschnitt des Schlauchs 7 von 3 ist zu sehen, dass nur zwei sich durch den Schlauch 7 erstreckende Körper vorhanden sind, nämlich der Schaltdraht 13 und ein zusammengestelltes Rohr 20. Das zusammengestellte Rohr 20 umfasst einen Mantel 17 aus geflochtenem Kupferdraht, der passend auf einem flexiblen Rohr 16 aus Polyamid angebracht ist, das gasdicht und elektrisch isolierend ist. In dem Rohr 16 ist die Schraubenfeder 12 angebracht, die den Schweißdraht 11 mit einem Spielraum umgibt und verhindert, dass der Schweißdraht 11 im Falle einer starken Biegung des Schlauches 7 und des Rohres 20 plastisch verformt wird. Der Innenraum des Rohres 16 ist ferner an eine Quelle des Schutzgases angeschlossen.
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Der Schlauch 7 kann mit einer nicht wiedergegebenen Hülle, zum Beispiel aus Kanevas, umhüllt sein. Falls der Schlauch 7 gerippt ist, um die Biegsamkeit zu vergrößern, sorgt die Hülle dafür, dass keine Rippen hervorstehen, die die Verlagerung des Schlauches 7 behindern können. Der Schlauch 7 kann aus Polyurethan hergestellt sein.
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Beispielsweise beträgt der Innendurchmesser des Schlauches 7 2,5 cm, der Außendurchmesser des Mantels 17 1,2 cm, der Außendurchmesser und der Innendurchmesser des Rohrs 16 1 cm beziehungsweise 0,5 cm, der Außendurchmesser und der Innendurchmesser der Schraubenfeder 12 0,45 cm beziehungsweise 0,2 cm und der Durchmesser des Schweißdrahts 11 0,8–1,6 mm. Durch die konzentrische und kombinierte Weise der Zusammenfügung wird eine Leitung mit mehreren Funktionen erhalten, die nur wenig Platz einnimmt, so dass ein großer Teil des Durchschnitts des Schlauches 7 für das Absauggas verfügbar ist. Hierdurch kann der Durchmesser des Schlauches 7 auch begrenzt bleiben (zum Beispiel auf die genannten 2,5 cm statt ungefähr 4 cm), was die Hantierbarkeit des Schweißbrenners und damit die Beherrschbarkeit des Schweißvorgangs fördert.
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Der Stromleiter 17 liegt in dem Schlauch 7 blank, so dass das in Richtung D strömende Absauggas an ihm entlangstreicht, wodurch der Stromleiter 17 gekühlt wird. Hierdurch kann eine höhere Stromstärke als in bekannten Lichtbogenschweißvorrichtungen realisiert werden.
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Die obige Beschreibung wurde aufgenommen, um die Funktionsweise von Vorzugsausführungen der Erfindung zu illustrieren, und nicht, um die Reichweite der Erfindung zu begrenzen. Ausgehend von den obigen Darlegungen werden für einen Fachmann viele Varianten deutlich sein, die unter den Sinn und die Reichweite der vorliegenden Erfindung fallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- NL 1008631 [0002]
- NL 1027088 [0002, 0002]
- NL 1037086 [0003]
