DE1910405B2

DE1910405B2 - Verfahren und Einrichtung zum Herstellen von Schutzgasgemischen für das Schweißen und Schneiden

Info

Publication number: DE1910405B2
Application number: DE19691910405
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing. 8044 Lohhof Haala; Walter Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 8000 Muenchen Ruckdeschel
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1969-02-28
Filing date: 1969-02-28
Publication date: 1979-09-20
Also published as: NL7002732A; AT298949B; DE1910405A1; DE1910405C3; CH519372A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Herstellen von Schutzgasgemischen für das Schweißen und Schneiden, insbesondere Schutzgas-Lichtbogenschweißen mit abschmelzender Elektrode, durch Mischen eines Gemisches aus Komponenten mit gleichem oder benachbartem Siedepunkt mit einer weiteren Komponente.

Es ist bekannt, für Schweiß- und Schneidzwecke bestimmte Schutzgasgemische bereits beim Erzeuger durch Mischen ihrer Komponenten in der Gasphase herzustellen und die auf diese Weise hergestellten Schutzgasgemische in Gasflaschen zum Verbraucher zu transportieren. Durch die US-PS 3139 506 ist ein Verfahren der o. g. Art bekannt. Dort wird ein aus drei Komponenten bestehendes Schutzgas hergestellt, indem zwei Komponenten mit benachbartem Siedepunkt als gasförmiges Gemisch gespeichert und vor dem Verbrauch mit der dritten Komponente gemischt werden.

Aus transporttechnischen Gründen wird in neuester Zeit bei aus zwei Komponenten zusammengesetzten Schutzgasgemischen von dem vorerwähnten Herstellungsverfahren abgesehen. Die beiden Komponenten werden vielmehr in flüssigem Zustand dem Verbraucher geliefert, dort in dafür vorgesehene Flüssiggastanks getrennt gespeichert, bei Bedarf über jeweils einen Verdampfer entnommen und nach dem Austritt aus den Verdampfern im richtigen Verhältnis miteinander gemischt.

Das letztgenannte Herstellungsverfahren ist vor allem für Verbraucher von Vorteil, die einen großen Bedarf an Schutzgasgemischen haben. Infolge der Lieferung der Gaskomponenten in flüssigem Zustand sind nämlich die Transportkosten je Kilogramm Schutzgasgemisch wesentlich niedriger, als im Falle der erstgenannten Herstellungsverfahren. Dem Vorteil niedriger Transportkosten steht aber der Nachteil verhältnismäßig hoher Anlagekosten auf der Verbraucherseite gegenüber, da für jede Komponente ein Flüssiggastank und ein Verdampfer erforderlich ist.

Dieser Nachteil fällt besonders dann ins Gewicht, wenn aus drei oder mehr Komponenten bestehende Schutz-Gasgemische, die in vielen Fällen wesentlich bessere Schweißergebnisse liefern als die lediglich aus zwei Komponenten bestehenden, auf diese Weise hergestellt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren im Hinblick auf seine Wirtschaftlichkeit zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, ι ο daß das Gemisch beim Verbraucher flüssig gespeichert, nach dem Entnehmen verdampft und mit mindestens einer weiteren gasförmigen Komponente gemischt wird.

Die Tatsache, daß beim erfindungsgemäßen Verfah- ' ren diejenigen Komponenten des herzustellenden Schutzgasgemisches, die gleiche oder benachbarte Siedepunkte besitzen, bereits beim Erzeuger in flüssigem Zustand gemischt und beim Verbraucher in jeweils einem Flüssiggastank gespeichert werden, bringt einmal, da nicht jede Schutzgasgemisch-Komponente einzeln ausgeliefert werden muß, eine weitere Senkung der Kosten für den Transport der Schutzgasgemisch-Komponenten vom Erzeuger zum Verbraucher mit sich. Zum anderen werden dadurch, infolge der geringeren X5 Anzahl der für die Speicherung der Schutzgasgemisch-Komponenten benötigten Flüssiggastanks und der damit verbundenen Verringerung der Anzahl der für die Verdampfung der flüssigen Schutzgasgemisch-Komponenten erforderlichen Verdampfer, die Anlagekosten beträchtlich herabsgesetzt

Gegenstand des älteren deutschen Patentes 16 90 616 ist ein Lichtbogenschweißverfahren mit einem aus Argon und Sauerstoff bestehenden Schweißgasgemisch, in dem Stickstoff bis zu 1 % enthalten sein kann, bei dem J dieses Gemisch beim Verbraucher einem Behälter in flüssigem Zustand entnommen und verdampft wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung werden die weiteren Komponenten, die infolge der Lage ihrer Siedepunkte mit dem Gemisch aus ■« Komponenten mit gleichem oder benachbarten Siedepunkt in flüssigem Zustand nicht mischbar sind, beim Verbraucher jeweils flüssig gespeichert, bei Bedarf gasförmig entnommen und mit dem Gemisch gemischt.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausbildung der Erfindung werden die weiteren Gaskomponenten, die infolge der Lage ihrer Siedepunkte mit dem Gemisch aus Komponenten mit gleichem oder benachbartem Siedepunkt in flüssigem Zustand nicht mischbar sind, beim Verbraucher jeweils flüssig gespeichert, bei Bedarf flüssig entnommen, jeweils verdampft und anschließend mit dem Gemisch gemischt

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das gasförmige Gemisch, das infolge Wärmeeinfalls aus dem flüssig gespeicherten Gemisch entstanden ist unter Aufrechterhaltung eines konstanten Druckes entnommen und vor dem Mischen mit weiteren gasförmigen Komponenten dem flüssig entnommenen Gemisch vor oder nach dessen Verdampfung beigemischt.

Dieser Verfahrensschritt, der selbstverständlich auch bei der Herstellung eines lediglich aus zwei in flüssigem Zustand miteinander mischbaren Komponenten bestehenden Schutzgasgemisches durch Verdampfen eines aus diesen Komponenten zusammengesetzten flüssigen *~> Gemisches Anwendung finden kann, bringt den Vorteil mit sich, daß für die Mischung mit den weiteren Gaskomponenten stets ein in der Zusammensetzung weitgehend gleichbleibendes Gemisch bereitgestellt wird.

Das flüssige Gemisch und/oder die flüssig vorliegenden Komponenten, die mit dem Gemisch infolge der Lage 'hre/ Siedepunkte in flüssigem Zustand nicht mischbar sind, werden zweckmäßigerweise durch die durch die Verdampfungsverluste in den jeweiligen Tanks entstehenden Drücke zu einer Mischvorrichtung gefördert.

Handelt es sich bei dem herzustellenden Schutzgasgemisch um ein solches, das Argon, Sauerstoff und Kohlendioxid als Komponenten enthalten soll, dann wird das Argon und der Sauerstoff in flüssigem Zustand gemischt und beim Verbraucher in einem ersten Flüssiggastank und das Kohlendioxid, ebenfalls in flüssigem Zustand, in einem zweiten Flüssiggastank gespeichert

Handelt es sich bei dem herzustellenden Schutzgasgemisch um ein solches, das Helium, Wasserstoff und mindestens eine weitere infolge der Lage ihres Siedepunktes in flüssigem Zustand mit Helium und Wasserstoff nicht mischbaren Komponente, beispielsweise Kohlendioxid, enthalten soll, dann wird das Helium und der Wasserstoff in flüssigem Zustand gemischt und beim Verbraucher in einem ersten Flüssiggastank und die weitere Komponente, beispielsweise Kohlendioxid, gasförmig oder flüssig, in einem zweiten Tank gespeichert

Bei einer vorteilhaften Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind auf der gleichen Seite oder auf verschiedenen Seiten einer Mischvorrichtung zwei Flüssiggastanks und zwischen den Flüssiggastanks und der Mischvorrichtung jeweils ein Verdampfer, beispielsweise Luftverdampfer angeordnet. Dabei ist jeder Flüssiggastank durch eine vom Tankboden ausgehende, durch den zwischen ihm und der Mischvorrichtung angeordneten Verdampfer geführte Leitung mit der Mischvorrichtung verbunden.

Bei einer anderen vorteilhaften Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind ebenfalls auf der gleichen oder auf verschiedenen Seiten einer Mischvorrichtung zwei Flüssiggastanks angeordnet. Während zwischen dem einen Flüssiggastank und der Mischvorrichtung, ebenso wie bei der erstgenannten Einrichtung, ein Verdampfer, beispielsweise Luftverdampfer, angeordnet ist und dieser Tank durch eine vom Tankboden ausgehende, durch den Verdampfer geführte Leitung mit der Mischvorrichtung verbunden ist, ist der andere Flüssiggastank durch eine von der Tankdecke ausgehende Leitung unmittelbar mit der Mischvorrichtung verbunden.

Damit unmittelbar nach dem Einfüllen des flüssigen Gemisches und der weiteren Komponenten, die mit diesen infolge der Lage ihrer Siedepunkte in flüssigem Zustand nicht mischbar sind, in die dafür vorgesehenen Flüssiggastanks genügend Druck für die Förderung zu der Mischvorrichtung zur Verfügung steht, ist es von Vorteil, wenn der Druckaufbau in den Fiüssiggastanks mittels an den Tanks angebrachter Drucksätze, beispielsweise Luftverdampferschlangen mit verhältnismäßig kleinen Volumina oder über Druckmeßgeräte gesteuerte Heizvorrichtungen, gefördert werden kann.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele von Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine Ausführungsform und

F i g. 2 eine andere Ausführungsform einer Einrichtung zum Herstellen von für das Schweißen und Schneiden, insbesondere Schutzgas-Lichtbogen-Schweißen mit abschmelzender Elektrode, bestimmten Schutzgasgemischen.

Die in F i g. 1 dargestellte Einrichtung besteht aus zwei wärmeisolierten, jeweils einen mit einem Absperrorgan 1, 2 versehenen Einfüllstutzen 3, 4 besitzenden Flüssiggastanks 5, 6, welche auf verschiedenen Seiten einer Mischvorrichtung 7 angeordnet und mit dieser jeweils durch eine vom Tankboden ausgehende, mit einem Absperrorgan 8, 9 versehene Leitung 10, 11 verbunden sind. Die Leitung 10 ist durch einen zwischen dem Flüssiggastank 5 und der Kochvorrichtung 7 angeordneten Luftverdampfer 12, die Leitung 11 durch einen Flüssiggastank 6 und der Mischvorrichtung 7 angeordneten Luftverdampfer 13 geführt, in die Flüssiggastanks 5, 6 sind beispielsweise elektrisch betriebene Heizvorrichtungen 14,15 eingebaut, die von mit dem Innenraum der Tanks in Verbindung stehenden Druckmeßgeräten 16, 17 gesteuert werden. An jedem Flüssiggastank 5,6 ist außerdem zur Aufrechterhaltung des gewünschten Druckes im Tank ein Sicherheitsventil 24,25 angebracht

Im vorliegenden Fall ist der Flüssiggastank 5 bis zu dem mit 18 bezeichneten Niveau mit im richtigen Verhältnis gemischtem flüssigem Argon und Sauerstoff 19, der Flüssiggastank 6 bis zu dem mit 20 bezeichneten Niveau mit flüssigem Kohlendioxyd 21 gefüllt. Beim Betrieb der Einrichtung gelangt das Gemisch aus Flüssig-Argon und Flüssig-Sauerstoff 19 unter der Einwirkung des durch die Verdampfungsverluste im Flüssiggastank 5 entstandenen Druckes, welcher mittels der Heizvorrichtung 14 erhöhl werden kann, in die geöffnete Leitung 10 und wird auf dem Wege zur Mischvorrichtung 7 im Luftverdampfer 12 verdampft. Gleichzeitig gelangt das flüssige Kohlendioxyd 21 unter der Einwirkung des durch die Verdampfungsverluste im Flüssiggastank 6 entstandenen Druckes, welcher mittels der Heizvorrichtung 15 erhöht werden kann, in die geöffnete Leitung 11 und wird auf dem Wege zur Mischvorrichtung 7 im Luftverdampfer 13 verdampft. In der Mischvorrichtung 7 wird das verdampfte Argon-Sauerstoffgemisch mit dem verdampften Kohlendioxyd im richtigen Verhältnis gemischt Das auf diese Weise hergestellte Schutzgasgemisch verläßt sodann die Mischvorrichtung 7 über eine Verbraucherleitung 22, die, wenn die Einrichtung außer Betrieb ist, mittels eines Absperrorganes 23 verschlossen ist

Die in F i g. 1 dargestellte Einrichtung ist nicht nur zum Herstellen von aus zwei Komponenten mit gleichen oder benachbarten Siedepunkten, beispielsweise Argon und Sauerstoff, und einer infolge der Lage ihres Siedepunktes mit diesen beiden Komponenten in flüssigem Zustand nicht mischbaren Gaskomponente, beispielsweise Kohlendioxyd, bestehenden Schutzgasgemischen geeignet Mit dieser Einrichtung lassen sich in gleicher Weise und mit den gleiche Vorteilen auch aus mehr als drei Komponenten bestehenden Schutzgasgemische herstellen, unter der Voraussetzung, daß die Komponenten, bis auf eine, gleiche oder benachbarte Siedepunkte besitzen oder in zwei Gruppen mit jeweils gleichen oder benachbarten Siedepunkten eingeteilt werden können.

Die in Fig.2 dargestellte Einrichtung besteht aus zwei wärmeisolierten, jeweils einen mit einem Absperrorgan 31, 32 versehenen Einfüllstutzen 33, 34 besitzenden Flüssiggastanks 35,36, die auf verschiedenen Seiten einer Mischvorrichtung 37 angeordnet sind. Der eine Flüssiggastank 35 ist über eine von seinem Boden ausgehende und durch einen zwischen ihm und der Mischvorrichtung 37 angeordneten Luftverdampfer 38

ίο geführte Leitung 39, welche mittels eines Absperrorgans 40 verschlossen werden kann, mit der Mischvorrichtung 37 verbunden. Der andere Flüssiggastank 36 ist dagegen über eine von der Tankdecke ausgehende, mittels eines Absperrorgans 42 verschließbare Leitung 41 unmittelbar mit der Mischvorrichtung 37 verbunden. An den Flüssiggastank 35, der die flüssig gemischten Komponenten 43, beispielsweise Argon und Sauerstoff, eines aus diesen und einer mit diesen infolge der Lage ihres Siedepunktes in flüssigem Zustand nicht mischbaren Gaskomponente, beispielsweise Kohlendioxyd, herzustellenden Schutzgasgemisches enthält, ist eine Luftverdampferschlange 45 angebracht, mit deren Hüie der durch die Verdampfungsverluste der flüssig gemischten Komponenten 43 im Tank 35 entstehende Druck im gewünschten Maße erhöht werden kann. An dem Flüssiggastank 36, welcher die mit den flüssig gemischten Komponenten 43 in flüssigem Zustand nicht mischbare verflüssigte Gaskomponente 44 enthält, ist eine Luftverdampferschlange 46 angebracht, mit deren

jo Hilfe der durch die Verdampfungsverluste der verflüssigten Gaskomponente 44 im Tank 36 entstehende Druck im gewünschten Maße erhöht werden kann. Außerdem ist jeder Flüssiggastank 35, 36 mit einem Sicherheitsventil 48,49 ausgestattet, damit der durch die

Verdampfungsverluste im Tank entstehende Druck

einen festgelegten Grenzwert nicht überschreiten kann.

Beim Betrieb der Einrichtung gelangen die flüssig

gemischten Komponenten 43 unter der Einwirkung des im Flüssiggastank 35 herrschenden Druckes in die geöffnete Leitung 39 und werden auf dem Wege zur Mischvorrichtung 37 im Luftverdampfer 38 verdampft In der Mischvorrichtung 37 wird den im Luftverdampfer 38 verdampften Komponenten die mit diesen in flüssigem Zustand nicht mischbare Komponente 44, deren Gasphase unter Einwirkung des im Flüssiggastank 36 herrschenden Druckes über die geöffnete Leitung 41 zur Mischvorrichtung 37 gelangt im richtigen Verhältnis beigemischt Das auf diese Weise hergestellte Schutzgasgemisch verläßt die Mischvorrichtung 37 über eine Verbraucherleitung 47, weiche, wenn die Einrichtung außer Betrieb ist mittels eines Absperrorganes 48 verschlossen ist

Bei der letztgenannten Einrichtung kann lediglich der Flüssiggastank 35 als Speicher für die flüssig gemischten Komponenten eines herzustellenden Schutzgasgemisches Verwendung finden. Der Flüssiggastank 36 kommt hierfür nicht in Frage, weil in diesem Fall nicht die flüssig gemischten Komponenten, sondern nur der darüber befindliche Dampf entnommen würde und diese Maßnahme eine Entmischung des bereits im richtigen Verhältnis aus den Komponenten mit gleichen oder benachbarten Siedepunkten zusammengesetzten Flüssigkeitsgemisches zur Folge hätte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Schutzgasgemischen für das Schweißen und Schneiden, insbesondere Schutzgas-Lichtbogenschweißen mit abschmelzender Elektrode, durch Mischen eines Gemisches aus Komponenten mit gleichem oder benachbartem Siedepunkt mit einer weiteren Komponente, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch beim Verbraucher flüssig gespeichert, nach dem Entnehmen verdampft und mit mindestens einer weiteren gasförmigen Komponente gemischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Komponenten beim Verbraucher jeweils flüssig gespeichert und bei Bedarf gasförmig entnommen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Gaskomponenten beim Verbraucher jeweils flüssig gespeichert, bei Bedarf flüssig entnommen und dann verdampft werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem flüssigen Gemisch entstandenes gasförmiges Gemisch unter Aufrechterhaltung eines konstanten Drucks entnommen und vor dem Mischen mit weiteren gasförmigen Komponenten dem flüssig entnommenen Gemisch vor oder nach dessen Verdampfung beigemischt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Gemisch und/oder flüssig vorliegende Komponenten durch die durch die Verdampfungsverluste in den jeweiligen Tanks entstehenden Drücke zu einer Mischvorrichtung gefördert werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Herstellen eines aus Argon, Sauerstoff und Kohlendioxid bestehenden Schutzgasgemisches, dadurch gekennzeichnet, daß das Argon und der Sauerstoff in flüssigem Zustand gemischt und in einem ersten Tank (5, 35) gespeichert werden und das Kohlendioxid, ebenfalls in flüssigem Zustand, in einem zweiten Tank (6,36) gespeichert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Herstellen eines aus Helium, Wasserstoff und mindestens einer weiteren Komponente, beispielsweise Kohlendioxid, bestehenden Schutzgasgemisches, dadurch gekennzeichnet, daß das Helium und der Wasserstoff in flüssigem Zustand gemischt und in einem ersten Tank gespeichert werden und die weitere Komponente, beispielsweise Kohlendioxid, gasförmig oder flüssig, in einem zweiten Tank gespeichert wird.

8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der gleichen Seite oder auf verschiedenen Seiten einer Mischvorrichtung (7) zwei Flüssigkeitstanks (5, 6) angeordnet sind, zwischen den Flüssigkeitstanks (5, 6) und der Mischvorrichtung (7) jeweils ein Verdampfer, beispielsweise Luftverdampfer (12, 13), angeordnet ist und jeder Flüssiggastank (5, 6) durch eine vom Tankboden ausgehende, durch den zwischen ihm und der Mischvorrichtung (7) angeordneten Verdampfer (12, 13) geführte Leitung (10, 11) mit der Mischvorrichtung (7) verbunden ist.

9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der gleichen oder auf verschiedenen Seiten einer Mischvorrichtung (37) zwei Flüssiggastanks (35, 36) angeordnet sind, zwischen dem einen Flüssiggastank (35) und der Mischvorrichtung (37) ein Verdampfer, beispielswei-

ϊ se Luftverdampfer (38), angeordnet ist und dieser Flüssiggastank (35) durch eine vom Tankboden ausgehende, durch den Verdampfer (38) geführte Leitung (39) mit der Mischvorrichtung (37) verbunden ist, während der andere Flüssiggastank (36)

Ό durch eine von der Tankdecke ausgehende Leitung (41) mit der Mischvorrichtung (37) verbunden ist

10. Einrichtung nach Ansprüche oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssiggastanks (5,6,35,36) jeweils mit einem Druckzusatz (14, 15, 45, 46) versehen sind.

1!. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckzusatz eine am Flüssiggastank (35, 36) angebrachte Luftverdampferschlange (45,46) ist

12. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckzusatz aus einer in den Flüssiggastank (5, 6) eingebauten Heizvorrichtung (14, 15) und einem die Heizvorrichtung (14, 15) steuernden Druckmeßgerät (16,17) besteht