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Die Erfindung betrifft einen Schweißbrenner zum Schweißen von Bauteilen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Derartige Schweißbrenner zum Schweißen von Bauteilen unter Verwendung wenigstens eines Gases sind aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt. Ein solcher Schweißbrenner weist wenigstens ein von dem Gas durchströmbares Führungselement auf, mittels welchem das Gas beim Schweißen geführt wird. Das Gas tritt beim Schweißen aus dem Führungselement aus. Hierzu weist das Führungselement beispielsweise an seinem Ende wenigstens eine Ausströmöffnung auf, über welche das das Führungselement durchströmende Gas aus dem Führungselement ausströmen kann. Bei dem Gas handelt es sich beispielsweise um das sogenannte Primärgas. Das Gas kann beispielsweise ein Schutzgas sein.
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In der Schweißtechnik existiert sowohl bei Standardanwendungen als auch beim Engspaltschweißen eine Vielzahl von konstruktiven Fügestoßvarianten, die nur sehr schwer zugänglich sind oder mit herkömmlichen Schweißbrennern gar nicht erreicht werden können. Sollen beispielsweise mittels herkömmlicher Schweißbrenner Schweißnähte in Hinterschnitten, in verschiedenen Krümmungsebenen und/oder an anderen geometrisch komplexen Stellen erzeugt werden, so ist dies nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand möglich.
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Zur Lösung dieser Probleme werden die Schweißnähte herkömmlicher Weise aus den schwer zugänglichen Bereichen konstruktiv in demgegenüber einfacher zugängliche Bereiche verlegt. Dies kann jedoch zur Folge haben, dass die Schweißnähte in hochbelasteten Bereichen der Bauteile liegen, so dass auch die Schweißnähte sehr hohen Belastungen unterworfen sind. Ferner ist es bekannt, Hilfsmittel wie beispielsweise Brennerverlängerungen oder Spiegelschweißen zu verwenden, die das Herstellen von Schweißnähten jedoch erschweren und insbesondere eine spezielle Ausbildung einer die Schweißung durchführenden Person erfordern.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schweißbrenner zu schaffen, mittels welcher Schweißnähe auch an herkömmlicher Weise sehr schwierig oder nicht zugänglichen Stellen ausgebildet werden können.
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Diese Aufgabe wird durch einen Schweißbrenner mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Ein solcher Schweißbrenner zum Schweißen von Bauteilen unter Verwendung wenigstens eines Gases umfasst wenigstens ein von dem Gas durchströmbares Führungselement zum Führen zumindest des beim Schweißen aus dem Führungselement austretenden Gases.
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Um mittels des Schweißbrenners Schweißnähte auch an herkömmlicher Weise sehr schwierig zugänglichen und beispielsweise geometrisch sehr komplexen Stellen erzeugen zu können, ohne die Stellen für die Schweißnähte in demgegenüber einfacher zugängliche Stellen zeit- und kostenaufwändig verlegen zu müssen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Führungselement eine Mehrzahl von in Strömungsrichtung des Gases zumindest teilweise aufeinanderfolgend angeordneten, eigensteifen Führungssegmenten umfasst, welche zumindest einen von dem Gas durchströmbaren Führungskanal begrenzen und relativ zueinander bewegbar miteinander verbunden sind. Die Führungssegmente sind für sich, d.h. einzeln betrachtet, eigensteif. Somit sind sie hinreichend stabil bzw. fest, um Bauteile zu schweißen und dementsprechend auch Schweißnähte herstellen zu können. Aufgrund ihrer Bewegbarkeit relativ zueinander ist jedoch das Führungselement insgesamt flexibel, so dass es hinsichtlich seiner Form an unterschiedliche Randbedingungen und somit insbesondere an unterschiedliche, herkömmlicher Weise sehr schwer oder nicht zugängliche Stellen angepasst werden kann, an denen Schweißnähte hergestellt werden sollen. Durch die Bewegbarkeit der Führungssegmente relativ zueinander kann der Schweißbrenner bzw. sein Führungselement in unterschiedliche Richtungen, Krümmungen und Anstellwinkel verstellt werden, so dass auch an herkömmlicher Weise sehr schwer oder nicht zugänglichen Stellen Schweißnähte ausgebildet werden können. Hierdurch ist es beispielsweise auch problemlos möglich, Schweißnähte in Hinterschnitten auszubilden. Spezielle und zusätzliche Hilfsmittel sowie eine spezielle und zusätzliche Ausbildung einer die Schweißung durchführenden Person sind nicht erforderlich. Die Schweißung kann mittels des erfindungsgemäßen Brenners auf einfache Weise manuell von einer Person durchgeführt werden. Alternativ ist es denkbar, die Schweißung beispielsweise mittels eines Schweißroboters automatisiert durchzuführen.
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Vorzugsweise sind die Führungssegmente gasdicht miteinander verbunden, so dass ein unerwünschter Austritt des Gases aus dem Führungskanal und somit aus dem Führungselement vermieden werden kann. Hierdurch kann das Gas beispielsweise definiert über wenigstens eine an einem Ende des Führungselements vorgesehene Ausströmöffnung aus dem Führungselement ausströmen und somit der auszubildenden Schweißnaht gezielt zugeführt werden. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die einzelnen Führungssegmente für sich betrachtet gasdicht sind.
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In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Führungssegmente formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden. Unter „kraftschlüssiger Verbindung“ ist beispielsweise eine solche Verbindung zu verstehen, bei welcher wenigstens eine Normalkraft auf miteinander zu verbindende bzw. verbundene Flächen wirkt. Eine gegenseitige Verschiebung der Flächen ist verhindert, so lange eine durch Haftreibung bewirkte Gegenkraft nicht überschritten wird. Unter „formschlüssiger Verbindung“ ist beispielsweise eine solche Verbindung zu verstehen, bei welcher miteinander zu verbindende bzw. miteinander verbundene Elemente wie beispielsweise Verbindungselement der Führungssegmente in zumindest teilweiser, gegenseitiger Überdeckung angeordnet sind und dadurch eine Relativbewegung zueinander vermeiden.
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Durch eine solche kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung sind die Führungssegmente besonders fest miteinander verbunden. Gleichzeitig können sie besonders gut relativ zueinander bewegt und so an unterschiedliche Randbedingungen, insbesondere an unterschiedliche Stellen angepasst werden, an denen Schweißnähte herzustellen sind.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Führungssegmente relativ zueinander verschwenkbar sind. Hierdurch kann das Führungselement insgesamt hinsichtlich seiner Form an unterschiedliche Randbedingungen angepasst werden. Insbesondere ist es dadurch möglich, eine Krümmung, d.h. einen zumindest im Wesentlichen bogenförmigen Verlauf des Führungselements zu realisieren. Hierdurch können besonders gut Schweißnähte an Hinterschnitten ausgebildet werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist wenigstens eines der Führungssegmente zumindest ein Arretierungselement auf, mittels welchem die Führungssegmente in unterschiedlichen Stellungen relativ zueinander festlegbar sind. Mittels des Arretierungselements ist es möglich, die Führungssegmente in einer gewünschten Stellung relativ zueinander zu fixieren, um dadurch eine gewünschte Form des Führungselements insgesamt zu fixieren, nachdem diese Form durch Bewegen der Führungssegmente relativ zueinander beispielsweise manuell gebildet wurde. Dadurch kann beispielsweise auch während des Schweißens zugelassen werden, dass das Führungselement das zu schweißende Bauteil oder ein anderes Bauteile berührt. Da die Führungssegmente relativ zueinander fixiert sind, führt eine solche Berührung nicht zur Veränderung der erwünschten Form des Führungselements.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass an einer dem Führungskanal abgewandten Außenseite wenigstens eines der Führungssegmente zumindest ein weiteres Führungselement angeordnet ist, mittels welchem ein aus einem Schweißzusatzwerkstoff gebildeter Draht außerhalb des Führungskanals zu führen ist. Somit ist es mittels des Schweißbrenners auch auf besonders einfache Weise möglich, der auszubildenden Schweißnaht bzw. ihrer Schmelzzone den Schweißzusatzwerkstoff in Form des Drahts zuzuführen. Vorzugsweise sind mehrere weitere Führungselemente zum Führen des Drahts vorgesehen, wobei die weiteren Führungselemente mit den Führungssegmenten mitbewegbar sind. Dadurch folgt der Draht zumindest im Wesentlichen der Form des Führungselements, so dass auch der Draht zu herkömmlicher Weise sehr schwer zugänglichen Stellen einfach geführt werden kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das weitere Führungselement an dem korrespondierenden Führungssegment relativ zu dem korrespondierenden Führungssegment bewegbar, insbesondere verschiebbar, gehalten. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, den Abstand des mittels des weiteren Führungselements geführten Drahts zu dem Führungssegment und somit zu dem Führungselement insgesamt einstellen zu können. Dadurch kann die Schweißung besonders gut und bedarfsgerecht durchgeführt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Führungskanal wenigstens ein flexibles Elektrodenleitungselement zum Führen wenigstens eines Stromleiters angeordnet. Der Stromleiter, welcher beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist, dient zum Leiten von elektrischem Strom, mittels welchem die Schweißnaht hergestellt bzw. die Bauteile geschweißt werden. Dadurch, dass das Elektrodenleitungselement flexibel ist, kann es sich den darstellbaren, unterschiedlichen Formen des Führungselements anpassen und so beispielsweise einem jeweiligen Verlauf des Führungskanals folgen. Darüber hinaus ermöglicht das Elektrodenleitungselement die Führung des flexiblen Stromleiters innerhalb des Führungskanals, wobei der von dem Elektrodenleitungselement umgebene bzw. ummantelte Stromleiter in dem Führungselement nicht in Berührung mit dem den Führungskanal durchströmenden Gas kommt.
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Der Führungskanal für das Gas wird dabei von jeweiligen, innenumfangsseitigen Mantelflächen der Führungssegmente nach außen und nach innen von einer außenumfangsseitigen Mantelfläche des Elektrodenleitungselements begrenzt. Daher kommt der in dem Elektrodenleitungselement zu führende bzw. geführte Stromleiter nicht in Berührung mit dem außerhalb des Elektrodenleitungselements strömenden Gas. Ferner kann durch die Führung des Stromleiters innerhalb des Führungselements der Bauraumbedarf des Schweißbrenners gering gehalten werden.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Elektrodenleitungselement über wenigstens ein in dem Führungskanal angeordnetes Verbindungselement an wenigstens einem der Führungssegmente gehalten ist. Einerseits kann das Elektrodenleitungselement dadurch in einem definierten Abstand zu dem wenigstens einen Führungssegment und zu den Führungssegmenten insgesamt gehalten werden. Andererseits kann eine Bewegung der Führungssegmente relativ zueinander auf das Elektrodenleitungselement übertragen werden, so dass das Elektrodenleitungselement beim Bewegen der Führungssegmente mitbewegt wird. Hierdurch kann das Elektrodenleitungselement auf einfache Weise zumindest im Wesentlichen an die gewünschte Form des Führungselements angepasst werden, ohne das Elektrodenleitungselement zusätzlich und direkt verstellen zu müssen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Elektrodenleitungselement wenigstens ein von einem Kühlmedium, insbesondere Kühlwasser, durchströmbares Kühlleitungselement angeordnet. Dadurch können das Elektrodenleitungselement und insbesondere der Stromleiter auf bauraumgünstige Weise gekühlt werden. Darüber hinaus wird auch das Kühlleitungselement beim Bewegen der Führungssegmente relativ zueinander und beim dadurch bewirkten Bewegen bzw. Verstellen des Elektrodenleitungselements mitbewegt. Ferner kann das Kühlleitungselement besonders nahe an dem Stromleiter angeordnet werden und den Stromleiter beispielsweise kontaktieren, so dass der Stromleiter besonders gut gekühlt werden kann.
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Eine besonders gute Kühlung ist dadurch realisierbar, dass der Stromleiter in dem Kühlleitungselement angeordnet ist. Hierdurch kann der Stromleiter von dem Kühlmedium, insbesondere dem Kühlwasser, umströmt und somit direkt mit dem Kühlmedium beaufschlagt werden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Elektrodenleitungselement, insbesondere auf einer dem Führungskanal für das Gas abgewandten Innenseite des Elektronenleitungselements, mit wenigstens einem Versteifungselement versehen. Das Elektrodenleitungselement ist somit zwar flexibel, so dass es sich der Form des Führungselements anpassen kann. Gleichzeitig weist das Elektronenleitungselement eine hinreichende Steifigkeit und somit Stabilität auf, um das Innenleben des Schweißbrenners, d.h. die gegebenenfalls in dem Elektrodenleitungselement angeordneten Komponenten wie beispielsweise den Stromleiter und das Kühlleitungselement zu führen und zu schützen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erstrecken sich das Elektronenleitungselement und/oder das Kühlleitungselement von einem Verteilerelement des Schweißbrenners in Strömungsrichtung des Gases in Richtung des Endes des Führungselements, aus welchem das Gas aus dem Führungselement austritt. Vom bzw. über das Verteilerelement wird dem Elektronenleitungselement der Stromleiter zugeführt. Mit anderen Worten erstreckt sich der Stromleiter vom Verteilungselement in das Elektrodenleitungselement. Alternativ oder zusätzlich wird das Kühlmedium, insbesondere die Kühlflüssigkeit, dem Kühlleitungselement vom bzw. über das Verteilungselement zugeführt. Mit anderen Worten dient das Verteilungselement zum Verteilen des Stromleiters an das Elektrodenleitungselement sowie zum Verteilen des Kühlmediums an das Kühlleitungselement.
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Dabei sind das Elektrodenleitungselement und/oder das Kühlleitungselement am Verteilerelement relativ zu diesem bewegbar, insbesondere drehbar, gelagert, so dass sich das Elektrodenleitungselement und/oder das Kühlleitungselement mit den Führungssegmenten mitbewegen und gleichzeitig mit dem Stromleiter bzw. mit dem Kühlmedium versorgt werden können. Hierdurch ist eine Versorgung des Elektrodenleitungselements und/oder des Kühlleitungselements mit dem Stromleiter bzw. mit dem Kühlmedium auch dann gewährleistet, wenn die Führungssegmente über einen sehr großen Verstellbereich bzw. über einen sehr großen Weg relativ zueinander bewegt werden.
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Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn wenigstens eines der Führungssegmente, insbesondere das in Strömungsrichtung des Gases letzte der Führungssegmente, wenigstens ein Befestigungsmittel zum Befestigen einer Düse und/oder eines Filters für das Gas aufweist. Hierdurch kann der Schweißbrenner auf besonders einfache Weise und bedarfsgerecht mit der Düse und/oder mit dem Filter versehen werden, um den Schweißbrenner an unterschiedliche Randbedingungen bedarfsgerecht anpassen zu können.
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Der Schweißbrenner ist insbesondere zum Durchführen eines WIG-Schweißverfahrens (Wolfram-Inertgas-Schweißverfahren) ausgelegt. Ferner kann der Schweißbrenner für jedwede Art von Schweißung, d.h. beispielsweise für Standardschweißen sowie für Engspaltschweißen, verwendet werden. Mittels des Schweißbrenners können alle Stahlwerkstoffe und deren Legierungen geschweißt werden. Ferner ist er auch für nicht-Eisenmetalle, z.B. für Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen sowie für Kupfer verwendbar.
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Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Führungssegmente insbesondere in Strömungsrichtung des Gases translatorisch relativ zueinander bewegbar sind. Dadurch kann das Führungselement auch hinsichtlich seiner in Strömungsrichtung des Gases verlaufenden Länge eingestellt und somit an unterschiedliche Randbedingungen bedarfsgerecht angepasst werden. Mittels des Schweißbrenners ist somit eine besonders hohe Produktivität beim Schweißen realisierbar.
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Die Führungssegmente können beispielsweise aus einem temperaturbeständigen Kunststoff, aus Stahl, Messing und/oder Aluminium gebildet sein. Ferner ist auch eine Adaption von sogenannten Monitoring-Systemen wie z.B. einer Endoskopkamera denkbar.
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Weist das segmentierte Führungselement eine besonders hohe Anzahl an Führungssegmenten und daraus resultierend eine sehr große Länge auf, so ist vorzugsweise an einer dem Führungskanal abgewandten, außenumfangsseitigen Mantelfläche wenigstens eines der Führungssegmente wenigstens ein Versteifungselement zum Aussteifen des insgesamt flexiblen Führungselements vorgesehen sein.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eines der Führungssegmente an einer dem Führungskanal abgewandten Außenseite mit wenigstens einem von einem Kühlmedium, beispielsweise einer Kühlflüssigkeit oder Kühlluft, durchströmbaren Kühlelement zum Kühlen des Führungssegments versehen. Hierdurch kann das Führungselement nicht nur mittels des den Führungskanal durchströmenden Gases innenumfangsseitig, sondern mittels des das Kühlelement durchströmenden Kühlmediums auch außenumfangsseitig gekühlt werden. Mit anderen Worten kann das Kühlmedium einen einerseits durch eine außenumfangsseitige Mantelfläche des Führungssegments bzw. des Führungselements und andererseits durch das Kühlelement begrenzten Kühlkanal durchströmen und dadurch das Führungselement effektiv und effizient kühlen.
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Als zweckmäßig hat es sich gezeigt, wenn das Kühlelement als Faltenbalg ausgebildet ist. Ein solcher Faltenbalg kann die Relativbewegungen der Führungssegmente zueinander, insbesondere Schwenkbewegungen und translatorische Bewegungen, sehr gut mit ausführen, da er aufgrund seiner Falten längenverstellbar ist. Dem Kühlelement ist das Kühlmedium beispielsweise über wenigstens ein entsprechendes Leitungs- oder Rohrelement zuführbar.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht eines Schweißbrenners gemäß einer ersten Ausführungsform zum Schweißen von Bauteilen unter Verwendung wenigstens eines Gases, mit einem von dem Gas durchströmbaren Führungselement zum Führen zumindest des beim Schweißen aus dem Führungselement austretenden Gases, wobei das Führungselement ein Mehrzahl von in Strömungsrichtung des Gases zumindest teilweise aufeinanderfolgend angeordnete, eigensteife Führungssegmente umfasst, die zumindest einen von dem Gas durchströmbaren Führungskanal begrenzen und relativ zueinander bewegbar miteinander verbunden sind;
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2 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht des Schweißbrenners gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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3 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Schweißbrenners gemäß der zweiten Ausführungsform entlang einer in 2 gezeigten Schnittlinie A-A;
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4 eine schematische Querschnittsansicht des Schweißbrenners gemäß einer dritten Ausführungsform;
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5 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht des Schweißbrenners gemäß einer vierten Ausführungsform;
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6 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht des Schweißbrenners gemäß einer fünften Ausführungsform; und
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7 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht von zwei Bauteilen, welche mittels des Schweißbrenners unter Ausbildung wenigstens einer Schweißnaht an einer Stelle miteinander verschweißt werden, die herkömmlicher Weise besonders schwer, mittels des Schweißbrenners jedoch sehr einfach zugänglich ist.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ausschnittweise in einer schematischen Längsschnittansicht einen im Ganzen mit 10 bezeichneten Schweißbrenner gemäß einer erste Ausführungsform zum Schweißen von Bauteilen unter Verwendung eines Gases. Das Gas ist beispielsweise ein Primärgas in Form eines Schutzgases, wobei es sich um Wolfram-Inertgas handeln kann. Dies bedeutet, dass der Schweißbrenner 10 besonders gut für Wolfram-Inertgas-Schweißen verwendet werden kann. Ferner ist der Schweißbrenner 10 bei Standardschweißanwendungen sowie insbesondere bei Engspaltschweißen verwendbar.
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Der Schweißbrenner 10 umfasst ein Führungselement 12, welches von dem Gas durchströmbar ist und zum Führen des beim Schweißen aus dem Führungselement 12 austretenden Gases dient. Hierzu weist das Führungselement 12 an seinem Ende 14 eine Ausströmöffnung 15 auf, aus der das Gas beim Schweißen austreten kann.
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Wie aus 1 erkennbar ist, umfasst das Führungselement 12 eine Mehrzahl von Führungssegmenten, von denen in 1 drei Führungssegmente 16a–c erkennbar sind. Das Führungselement 12 kann eine von drei unterschiedliche Anzahl an Führungssegmenten umfassen. Je nach Anzahl der Führungssegmente weist das Führungselement 12 eine in Strömungsrichtung des Gases größere oder kleinere Länge auf. Die Strömungsrichtung des Gases ist in 1 durch einen Richtungspfeil 18 veranschaulicht.
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Die Führungssegmente 16a–c sind in Strömungsrichtung des Gases zumindest teilweise aufeinanderfolgend angeordnet und eigensteif. Darüber hinaus sind die für sich betrachtet eigensteifen Führungssegmente 16a–c relativ zueinander bewegbar miteinander kraft- und/oder formschlüssig verbunden. Dadurch bilden die für sich betrachtet eigensteifen Führungssegmente 16a–c eine Außenhülle des Schweißbrenners 10 bzw. des Führungselements 12, welche insgesamt flexibel bzw. verformbar ist, indem die Führungssegmente 16a–c relativ zueinander bewegt und vorliegend relativ zueinander verschwenkt werden. Diese Verschwenkbarkeit der Führungssegmente 16a–c relativ zueinander ist in 1 durch zwei Doppelpfeile 20, 22 veranschaulicht. Wie anhand der Doppelpfeile 20, 22 erkennbar ist, sind die Führungssegmente 16a–c in vier Richtungen relativ zueinander verschwenkbar.
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Die Führungssegmente 16a–c begrenzen insgesamt einen Führungskanal 24 des Führungselements 12, wobei der Führungskanal 24 zum Führen des Gases sowie zum Führen eines noch im Folgenden erläuterten Innenlebens des Schweißbrenners 10 dient. Dabei begrenzen die Führungssegmente 16a–c den Führungskanal 24 jeweils teilweise, d.h. die Führungssegmente 16a–c begrenzen jeweils einen Teil des Führungskanals 24.
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Zur Realisierung der form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung der Führungssegmente 16a–c miteinander weist jedes der Führungssegmente 16a–c wenigstens ein erstes Formschlusselement in Form eines Vorsprungs 26 auf, welcher in ein damit korrespondierendes, zweites Formschlusselement in Form einer Aufnahme 28 des jeweils vorhergehenden Führungssegments 16a–c eingreift.
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Aus 1 ist auch ein in dem Führungskanal 24 angeordnetes Verbindungselement 30 erkennbar, über welches das genannte Innenleben des Schweißbrenners 10 bzw. des Führungselements 12 mit dem Führungssegment 16c verbindbar ist. Dabei ist das Verbindungselement 30 an einer den Führungskanal 24 zum entsprechenden Teil begrenzenden, innenumfangsseitigen Mantelfläche 32 des Führungssegments 16c befestigt.
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Infolge der Verbindung des Innenlebens über das Verbindungselement 30 mit dem Führungselement 12 wird das Innenelement beim Verstellen der Führungssegmente 16a–c mitbewegt bzw. mitverstellt, so dass das Innenleben beim Ausbilden der erwünschten Form des Führungselements 12 an diese Form zumindest im Wesentlichen angepasst wird.
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Durch die Bewegbarkeit der für sich betrachtet eigensteifen Führungssegmente 16a–c ist das Führungselement 12 insgesamt flexibel, so dass es an unterschiedliche Randbedingungen von unterschiedlichen, zu erledigenden Schweißaufgaben bedarfsgerecht angepasst werden kann. Dadurch ist es mittels des das segmentierte Führungselement 12 aufweisenden Schweißbrenners 10 möglich, im Rahmen des Schweißens Schweißnähte auch an solchen Stellen auszubilden, welche üblicherweise nicht oder nur sehr schwierig zugänglich sind. Beispielsweise ist es mittels des Schweißbrenners 10 auf einfache Weise möglich, eine Schweißnaht an einem Hinterschnitt auszubilden.
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Die Verbindung des Innenlebens mit dem Verbindungselement 30 erfolgt beispielsweise mittels einer Spielpassung. Hierdurch weist das Verbindungselement 30 eine Aufnahme 31 auf, in der das Innenleben mit einer Spielpassung aufgenommen werden kann.
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Weist das segmentierte Führungselement 12 eine besonders hohe Anzahl an Führungssegmenten und daraus resultierend eine sehr große Länge auf, so kann an einer den Führungskanal 24 abgewandten, außenumfangsseitigen Mantelfläche 34 wenigstens eines der Führungssegmente 16a–c wenigstens ein Versteifungselement zum Aussteifen des insgesamt flexiblen Führungselements 12 vorgesehen sein.
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Die einzelnen Führungssegmente 16a–c können manuell verstellt und anschließend arretiert werden. Hierzu sind beispielsweise Arretierungselemente 36 vorliegend in Form von Aufnahmeöffnungen und insbesondere Durchgangsöffnungen vorgesehen, mittels welchen die Führungssegmente 16a–c in unterschiedlichen Stellungen relativ zueinander festlegbar sind. Dadurch kann eine unerwünschte Verstellung der Führungssegmente 16a–c relativ zueinander vermieden werden.
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Vorteilhafterweise sind die Führungssegmente 16a–c jeweils paarweise gasdicht miteinander verbunden, so dass ein unerwünschter Austritt des Gases an einer von der Ausströmöffnung 15 unterschiedlichen Stelle verhindert werden kann.
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2 und 3 zeigen den Schweißbrenner 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Aus 2 und 3 sind besonders gut jeweilige Schwenkachsen 38 erkennbar, um welche die Führungssegmente 16a–c relativ zueinander verschwenkbar sind.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Führungssegmente 16a–c reversibel lösbar miteinander verbunden und demzufolge zerstörungsfrei voneinander gelöst werden können. Dadurch können die Anzahl der Führungssegmente 16a–c und somit die Länge des Führungselements 12 auf besonders einfache Weise schnell und bedarfsgerecht an unterschiedliche Randbedingungen angepasst werden. Mit anderen Worten sind die Führungssegmente 16a–c voneinander teilbar bzw. lösbar.
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Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das in Strömungsrichtung des Gases letzte Führungssegment 16c zur Befestigung eines Gasfilters und/oder einer Gasdüse ausgelegt ist. Hierzu weist das letzte Führungssegment 16c beispielsweise wenigstens ein Befestigungsmittel auf. Dieses Befestigungsmittel kann ein Formschlusselement beispielsweise in Form eines Vorsprungs 40 sein, mittels welchem die Gasdüse bzw. der Gasfilter auf einfache Weise form- und/oder kraftschlüssig mit dem Führungssegment 16c reversibel lösbar verbunden werden kann. Hierdurch ist eine Adaption für die Gasdüse und/oder den Gasfilter geschaffen.
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Das genannte Innenleben des Schweißbrenners 10 ist besonders gut aus 4 erkennbar, welche den Schweißbrenner 10 gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt. Das Innenleben umfasst ein flexibles Elektrodenleitungselement 42 zum Führen zweier flexibler Stromleiter 44a und 44b, welche aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise Kupfer, gebildet sind. Das Elektrodenleitungselement 42 erstreckt sich ausgehend von einem aus 1 erkennbaren Verteilerelement 46 des Schweißbrenners 10 in Strömungsrichtung des Gases durch den Führungskanal 24 hindurch und weist einen weiteren Führungskanal 48 auf. Das Verteilerelement 46 ist dabei an einem zweiten Ende des Führungselements 12 angeordnet, wobei das zweite Ende entgegen der Strömungsrichtung des Gases durch den Führungskanal 24 dem ersten Ende 14 gegenüberliegt. Das Elektrodenleitungselement 42 ist dabei mit dem Verteilerelement 46 gekoppelt und relativ zu diesem bewegbar, insbesondere drehbar. Dabei erstrecken sich die Stromleiter 44a und 44b vom Verteilerelement 46 zum Elektrodenleitungselement 42 und in dieses hinein sowie durch dieses hindurch. Wie aus 4 erkennbar ist, sind die Stromleiter 44a und 44b in dem weiteren Führungskanal 48 aufgenommen.
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Wie aus 4 ferner zu erkennen ist, ist das Elektrodenleitungselement 42 in der Aufnahme 31 des Verbindungselements 30 aufgenommen und dadurch mit dem Führungssegment 16c bzw. mit den Führungssegmenten 16a–c insgesamt gekoppelt und mitbewegbar.
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Das Elektrodenleitungselement 42 ist beispielsweise aus einem hohlen Gewebeschlauch oder aus einem hohlen Drahtspiralenkörper gebildet und ist somit einerseits flexibel genug, um den Bewegungen der Führungssegmente 16a–c und somit der Form des Führungselements 12 zu folgen. Andererseits ist das Elektrodenleitungselement 42 ausreichend steif und stabil, um in ihm aufgenommene Komponenten wie beispielsweise die Stromleiter 44a und 44b zu schützen und mitzubewegen. Das Elektrodenleitungselement 42 kann auch aus einer Rohrspirale gebildet sein und/oder für eine zusätzliche Stromführung genutzt werden.
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Das einerseits mit dem Verteilerelement 46 entsprechend gekoppelte Elektrodenleitungselement 42 mündet andererseits beispielsweise in einen festen Düsenstock, welcher beispielsweise am letzten Führungssegment 16c befestigt ist.
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Das Innenleben umfasst darüber hinaus ein Kühlleitungselement 50, welches von einem Kühlmedium in Form von Kühlwasser durchströmbar ist und beim Schweißen von dem Kühlwasser durchströmt wird. Einer der zwei in 4 erkennbaren Teile des Kühlleitungselements 50 dient dabei zur Kühlmediumzufuhr, während der andere zur Kühlmediumabfuhr dient. Im Rahmen der Kühlmediumzufuhr wird das Kühlmedium vom Verteilerelement 46 in Richtung des ersten Endes 14 geführt, während das Kühlmedium im Rahmen der Kühlmediumabfuhr vom ersten Ende 14 weg in Richtung des Verteilerelements 46 geführt wird.
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Dabei wird dem Kühlleitungselement 50 das Kühlmedium vom Verteilerelement 46 zugeführt. Mit anderen Worten strömt das Kühlmedium vom Verteilerelement 46 in das Kühlleitungselement 50 hinein und durch dieses hindurch sowie vom Kühlleitungselement 50 zurück zum Verteilerelement 46. Das Verteilerelement 46 dient somit einerseits zum Versorgen des Elektrodenleitungselements 42 mit den Stromleitern 44a und 44b sowie zum Versorgen des Kühlleitungselements 50 mit dem Kühlmedium.
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Mit anderen Worten beginnen die Zuleitung des Kühlmediums und die Stromleiter 44a und 44b im bzw. am Verteilerelement 46 und enden im Düsenstock. Das Verteilerelement 46 dient somit zum Zu- und Abführen des Kühlmediums und gewährleistet auch die Anbindung für elektrischen Strom. Mit anderen Worten sind die Stromleiter 44a und 44b mit dem Verteilerelement 46 elektrisch verbunden und über das Verteilerelement 46 mit einer elektrischen Stromquelle verbindbar.
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Wie aus 4 besonders gut zu erkennen ist, sind die Stromleiter 44a und 44b in dem Kühlleitungselement 50 angeordnet, welches wiederum in dem weiteren Führungskanal 48 aufgenommen ist.
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Der Führungskanal 24 wird nach außen hin durch die jeweilige, innenumfangsseitige Wandung 32 der jeweiligen Führungssegmente 16a–c und nach innen hin zumindest überwiegend durch eine außenumfangsseitige Mantelfläche 52 des Elektrodenleitungselements 42 begrenzt.
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Alternativ dazu können die beispielsweise durch flexible Kupferlitzen gebildeten Stromleiter 44a und 44b auch außerhalb des Kühlleitungselements 50, jedoch innerhalb des weiteren Führungskanals 48 angeordnet sein.
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An der außenumfangsseitigen Mantelfläche 34 des Führungssegments 16c ist ein weiteres Führungselement 54 angeordnet, mittels welchem ein aus einem Schweißzusatzwerkstoff gebildeter Draht außerhalb des Führungskanals 24 zu führen ist. Hierzu weist das weitere Führungselement 54 ein Führungsauge 56 auf, mittels welchem beispielsweise eine Seele des Drahts geführt werden kann. Durch einen Doppelpfeil 58 ist in 4 veranschaulicht, dass das Führungselement 54 relativ zu den Führungssegmenten 16a–c bewegbar und vorliegend verschiebbar ist.
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5 zeigt den Schweißbrenner 10 gemäß einer vierten Ausführungsform. Aus 5 ist erkennbar, dass im Bereich der Ausströmöffnung 15 ein Zusatzelement 60 vorgesehen ist, welches beispielsweise über den genannten und in 5 mit 62 bezeichneten Gasfilter mit dem Führungssegment 16c verbunden ist. Das Zusatzelement 60 umfasst eine Elektrode in Form einer sogenannten WIG-Elektrode 64, mittels welcher ein WIG-Schweißverfahren durchführbar ist. Über das Zusatzelement 60 ist die WIG-Elektrode elektrisch mit den Stromleitern 44a und 44b kontaktiert. Das Zusatzelement 60 ist zusammen mit der WIG-Elektrode 64 auf besonders einfache Weise auswechselbar, ohne dabei das Elektrodenleitungselement 42 oder das Innenleben insgesamt entfernen zu müssen.
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Wie aus 5 erkennbar ist, sind das Zusatzelement 60 und die WIG-Elektrode 64 zumindest überwiegend außerhalb des Führungskanals 24 angeordnet. Bei dem Schweißbrenner 10 wird das Innenleben und insbesondere das Elektrodenleitungselement 42 aktiv mittels des Kühlmediums gekühlt, wobei das eigentliche Brennerelement in Form der WIG-Elektrode 64 nur durch den Gasstrom gekühlt wird.
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6 zeigt den Schweißbrenner 10 gemäß einer fünften Ausführungsform. In 6 ist der aus dem Schweißzusatzwerkstoff gebildete Draht dargestellt und mit 66 bezeichnet. Wie aus 6 erkennbar ist, ist zum Führen des Drahts 66 eine Führungseinrichtung 68 vorgesehen, welche nach Art des Führungselements 12 segmentiert ist. Dies bedeutet, dass auch die Führungseinrichtung 68 eine Mehrzahl von eigensteifen Führungssegmenten 70 umfasst, welche miteinander verbunden und relativ zueinander bewegbar, insbesondere verschwenkbar sind. Dabei kann das zuvor und im Folgenden zu den Führungssegmenten 16a–c Geschilderte auch ohne weiteres auf die Führungssegmente 70 der Führungseinrichtung 68 übertragen werden.
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Gemäß der fünften Ausführungsform ist das auch als Endsegment bezeichnete, letzte Führungssegment 16c als Gasdüse ausgebildet, wobei es beispielsweise einen in Strömungsrichtung des Gases sich verjüngenden, von dem Gas durchströmbaren Querschnitt aufweist.
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7 zeigt den Schweißbrenner 10 beim Verschweißen von zwei Bauteilen 72, 74 unter Ausbildung einer Schweißnaht 76. Wie aus 7 erkennbar ist, ist die Schweißnaht 76 an einer herkömmlicherweise sehr schwierig oder nicht zugänglichen Stelle 78 angeordnet, welche jedoch aufgrund der Flexibilität des Führungselements 12 besonders einfach zugänglich ist. Durch die Flexibilität des Führungselements 12 ist eine bedarfsgerechte und gewünschte Anpassung der Form des Führungselements 12 an unterschiedliche Randbedingungen und insbesondere an unterschiedliche Stellen einer Schweißnaht realisierbar, wobei diese Formanpassung die segmentierte Ausgestaltung des Führungselements 12 gewährleistet.
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Das als Elektrodenschlauch fungierende Elektrodenleitungselement 42 ist auch in der Lage, die Bewegung einer pendelnden Elektrode wie beispielsweise der WIG-Elektrode 64 mit auszuführen bzw. überhaupt erst zu realisieren. Durch entsprechende Modifikation, d.h. durch entsprechendes Vorsehen des weiteren Führungselements 54 bzw. der Führungseinrichtung 68 kann ein zusätzlicher, nicht stromführender Schweißdraht dem Schweißprozess zugeführt werden.
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Die in 7 erkennbare Schweißnaht 76 wird durch Bewegen des Schweißbrenners 10 relativ zu den Bauteilen 72, 74 erzeugt, wobei der Schweißbrennern 10 in einer sogenannten, durch einen Richtungspfeil 80 veranschaulichten Vorschubrichtung mit einer Vorschubgeschwindigkeit vw bewegt wird.
