DE1130946B

DE1130946B - Verfahren und Vorrichtung zum Kuehlen eines Schutzgas-Lichtbogenschweissgeraetes

Info

Publication number: DE1130946B
Application number: DES66941A
Authority: DE
Inventors: Claude Molina
Original assignee: Sarazin & Cie
Current assignee: Sarazin & Cie
Priority date: 1959-02-05
Filing date: 1960-02-04
Publication date: 1962-06-07

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen eines Schutzgas-Lichtbogenschweißgerätes Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung der durch Stromdurchgang und Strahlung des Lichtbogens und/oder des Werkstückes beim Schweißen erhitzten Teile eines Schutzgas-Lichtbogenschweißgerätes durch eine Kühlflüssigkeit, wobei das Schutzgas von einem Druckbehälter über ein Druckreduzierventil expandierend dem Schweißgerät zugeführt wird; weiterhin betrifft sie eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei gewissen Schutzgas-Lichtbogenschweißgeräten muß man bekanntlich die Starkstrom führenden oder durch die Strahlung des Lichtbogens und/oder des zu schweißenden Teiles erhitzten Organe kühlen.
Solche Organe sind z. B. die auf den automatischen Schweißköpfen und weiter die auf den halbautomatischen Schweißpistolen montierten Düsen und die einen Teil dieser Düsen bildenden Führungsorgane für den Schweißdraht.
Üblicherweise werden die Düsen durch einen Flüssigkeitsumlauf gekühlt, im allgemeinen durch Wasser, das in dichten Kammern läuft, die aus einem die Wärme gut leitenden Metall hergestellt sind und die sich erhitzenden Teile berühren.
Gewöhnlich läuft die Kühlflüssigkeit unter Druck um und wird nach Erfüllung ihrer Aufgabe abgeführt. Dadurch ist aber ein hoher Wasserverbrauch gegeben; außerdem besteht Gefahr, daß sich die von der Flüssigkeit bespülten Wände mit Wasserstein zusetzen. Die für die Zu- und Abfuhr des Kühlwassers erforderlichen Schläuche sind zudem hinderlich.
Wenn das Gerät von der Flüssigkeitsquelle unabhängig sein soll, z. B. beim Arbeiten auf Baustellen, dann ist es bekannt, einen ausreichend großen Kühlflüssigkeitsbehälter mit einer Pumpe zu vereinen, wobei die Kühlflüssigkeit im geschlossenen Kreislauf über einen Kühler umläuft. Dieses System hat aber hohes Gewicht und ist platzraubend. Beim transportablen Schweißgerät ist dies ein Nachteil.
Es ist auch bekannt, bei einem solchen System die Kühlung der Kühlflüssigkeit durch die Expansion von Druckluft durchzuführen, jedoch muß hierfür ein für den Schweißvorgang an sich nicht erforderliches weiteres Medium, nämlich die Druckluft, zusätzlich vorhanden sein, und der Transport der schweren Druckluftflaschen bedeutet einen Nachteil, abgesehen von den hohen Kosten der Druckluft.
Zum Schutz des Lichtbogens verwendet man auch Gase, wie z. B. Kohlensäure, die bei Expansion Wärme aufnehmen. Die dabei erzeugten niedrigen Temperaturen können sogar gewisse Organe, wie z. B. das Druckreduzierventil und das Durchlaufmeßgerät, vereisen und deren Funktion stören oder gar unterbrechen.
Man hat deshalb bereits elektrische Heizvorrichtungen zwischen Flaschenventil und Druckminderventil vorgesehen oder auch diese Geräte im Kühlluftstrom des Schweißgenerators angeordnet, um deren Vereisung zu verhindern. Eine elektrische Heizvorrichtung bedeutet jedoch eine zusätzliche Komplizierung und Verteuerung der Anlage; zudem erfolgt die Erwärmung des Schutzgases nicht an der Vereisungsstelle direkt. Der Kühlluftstrom hingegen wird erst dann wirksam, wenn der Schweißgenerator längere Zeit höher belastet ist, so daß bei Schweißarbeiten mit geringeren Stromstärken die Kühlluft nicht immer so warm ist, daß sie die Vereisung der Geräte verhindert.
Die Erfindung bezweckt ein wirksames Kühlverfahren, das nur eine verhältnismäßig kleine Vorrichtung benötigt, die in allen Fällen anwendbar ist, und das mit einem Schutzgas für den Lichtbogen arbeitet, das folgende Bedingungen erfüllt: 1. Das Schutzgas wird in Flaschen oder Behältern in gasförmigem Zustand unter Druck, in flüssigem Zustand oder festem Zustand gelagert.
2. Dieses Schutzgas nimmt bei seiner Expansion Wärme auf. Die Erfindung besteht dabei in der Vereinigung von Merkmalen d) und e) mit den an sich bekannten Merkmalen a) und c), nämlich: a) Die Kühlflüssigkeit wird in einem geschlossenen Kreislauf geführt; b) die Expansion des Schutzgases wird zur Kühlung verwendet; c) das Schutzgas wird vor oder während der Druckminderung erwärmt; d) es erfolgt ein Wärmeaustausch zwischen dem Schutzgas und der Kühlflüssigkeit; e) die von der Hochdruckleitung, dem Druckreduzierventil 3 und dem Durchlaufmeßgerät 4 aufgenommene Wärmemenge wird von der in einer Kammer 2 befindlichen Kühlflüssigkeit abgegeben.
Bei einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens kann erfindungsgemäß die Kühlflüssigkeitskammer durch das Metall des gegebenenfalls mit dem Durchlaufmeßgerät zu einer Einheit kombinierten Druckminderventils gebildet sein.
Die Zeichnung zeigt in schematischer Form ein Ausführungsbeispiel für eine solche Anordnung. Von der Gasflasche 1 führt die Gasleitung durch eine von der Kühlflüssigkeit durchflossene Austauschkammer 2, die auch das Druckreduzierventil 3 und das Durchlaufmeßgerät 4 umschließt. Eine Schlauch-und Rohrleitung 5 leitet das Schutzgas von hier aus zum Schweißgerät, das als halbautomatische Schweißpistole 7 dargestellt ist. Ein Elektroschieber 6 gestattet durch beliebige, geeignete Mittel in bekannter Weise die Steuerung der Gasströmung. Die Kühlflüssigkeit im Behälter 8, der eine Füllöffnung 9 hat, wird von der Pumpe 10 mit Motor 11 in einem Kreislauf gefördert, der durch die Schlauch- oder Rohrleitung 12, durch Kühlkammern im Schweißgerät 7, durch die Schlauch- und Rohrleitung 13 und die Austauschkammer 2 gebildet wird.
Die Flüssigkeit gelangt also, nachdem sie als Kühlmittel gearbeitet hat, durch die Leitung 13 in die Austauschkammer 2, wo sie die aufgenommene Wärme an das Schutzgas und die Geräte 3 und 4 abgibt, die auf diese Weise erwärmt werden und nicht mehr vereisen können.
Bei einem mit 450 A Stromstärke arbeitenden Schweißgerät konnte viele Stunden lang mit dem sehr hohen Einschaltfaktor von 80,% geschweißt werden, ohne daß das Schweißgerät sich unzulässig erhitzte und ohne daß das Druckreduzierventil und das Durchlaufmeßgerät durch Vereisung beeinträchtigt wurden. Während dieses Versuches stieg die Temperatur der Kühlflüssigkeit nicht über 60° C, wobei das Flüssigkeitsvolumen, im. Beispiel Wasser, nur 31 betrug. Das Gewicht der Einheit aus Behälter, Umlaufpumpe, Motor, Austauschkammer und Kühlflüssigkeit war geringer als 10 kg.
Die Vorteile des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung sind zahlreich. Da das Gerät im geschlossenen Kreislauf arbeitet, stellt es seine eigene Speisung mit Kühlflüssigkeit sicher, wodurch einerseits eine Verschwendung von Flüssigkeit verhütet wird und andererseits das Gerät vollständig selbständig gemacht wird. Außerdem wirkt die Flüssigkeit zugleich als Kühl- und Heizmittel, so daß man Fremdenergie zur Varwärmung des Schutzgases sparen und gleichzeitig das Gewicht und den Platzbedarf des vollständigen Schweißgerätes verringern kann. Schließlich erlaubt die Vorrichtung nach der Erfindung infolge des geringen Bedarfs an Kühlflüssigkeit die Verwendung einer chemisch reinen Flüssigkeit. Bei Verwendung von entkalktem Wasser als Kühlmittel kann man so das Verkalken der Rohrleitungen und der vom Wasserkreislauf umspülten Teile des Schweißgerätes verhüten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Kühlung der durch Stromdurchgang und Strahlung des Lichtbogens und/ oder des Werkstückes beim Schweißen erhitzten Teile eines Schutzgas-Lichtbogenschweißgerätes durch eine Kühlflüssigkeit, wobei das Schutzgas von einem Druckbehälter über ein Druckreduzierventil expandierend dem Schweißgerät zugeführt wird, gekennzeichnet durch die Merkmale d) und e) und die an sich bekannten Merkmale a) und c): a) Die Kühlflüssigkeit wird in einem geschlossenen Kreislauf geführt; b) die Expansion des Schutzgases wird zur Kühlung verwendet; c) das Schutzgas wird vor oder während der Druckminderung erwärmt; d) es erfolgt ein Wärmeaustausch zwischen dem Schutzgas und der Kühlflüssigkeit; e) die von der Hochdruckleitung, dem Druckreduzierventil (3) und dem Durchlaufmeßgerät (4) aufgenommene Wärmemenge wird von der in einer Kammer (2) befindlichen Kühlflüssigkeit abgegeben.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflümigkeitskammer durch das Metall des gegebenenfalls mit dem Durchlaufmeßgerät (4) zu einer Einheit kombinierten Druckreduzierventils (3) gebildet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr: 383153; deutsche Auslegeschrift Nr. 1016 865; britische Patentschriften Nr. 794 886, 795 949; USA: Patentschrift Nr. 2 063 467; Zeitschrift »Deutsche Elektro-Technik«, 1958, S.292/293.