DE1910405C3 - Verfahren und Einrichtung zum Herstellen von Schutzgasgemischen für das Schweißen und Schneiden - Google Patents

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 transporltechnischcn 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 Vcrhällnis miteinander gemischt.

Das letztgenannte Herstellungsverfahren ist vor allem für Verbraucher von Vorteil, die einen großen Bedarf an Schutzgasgcmischen haben. Infolge der Lieferung der Gaskompöncntcn in flüssigem Zustand sind nämlich die Transportkosten je Kilogramm .Schutzgasgemisch wesentlich niedriger, als im Falle der erstgenannten Herstellungsverfahren. Dem Vorteil niedriger Transportkosten sieht aber der Nachteil verhältnismäßig hoher Anlagckostcn 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 Schutzgasgemische, die in vielen Fällen wesentlich bessere Schweißergebnisss 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, daß das Gemisch beim Verbraucher flüssig gespeichert, nach dam Entnehmen verdampft und mit mindestens einer weiteren gasförmigen Komponente gemischt wird.

Die Tatsache, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren 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 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 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 rind, 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 eninommen, 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 Aufrcchtcrhaltuiig 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 Schut/.gasgcmisches durch Verdampfen eines aus diesen Komponenten zusammengesetzten flüssigen Gemisches Anwendung finden kann, bringt den Vorteil mit sich, daß für ilic ;/,ischung mit den weiteren Gaskomponentcn stOts ein in der Zusammensetzung weitgehend gleichbleibendes Gemisch bereitgestellt wird.

Das flüssige Gemisch und/oder die flüssig vorliegenden Komponenten, die mit dem Gem^:sch infolge der Lage ihrer 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 Jer Lage ihres Siedepunktes in flüssigem Zustand itiir Helium und Wasserstoff nicht mischbaren Komponente, beispielsweise Kohlendioxid, enthalten soll, dann wird das Helium und der Wasserstoff in flüssigem Zustand gemisch' 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 zu. 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 verbündet.

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 Lufiverdampfer, 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 Gemi^ch^s und der weiteren Komponenten, die mit diesen infolge der Lage ihrer Siedepunkte in flüssigem Zustand nicht mischbar sind, in die dafür vorgssehenen Flüssiggastanks genügend Druck für die Förderung zu der Mischvorrichtung zur Verfügung steht, ist es von Vorteil, wenn der Druckaufbau in den Flüssiggastanks mittels an den Tanks angebrachter Drucksätze, beispielsweise Luflverdampfe.rsehlangen 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

Fig. 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 Fig. 1 dargestellte Einrichtung besteht aus zwei wärmeisolierten, jeweils einen mit einem Absperrorgan I₁ 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 IO ist durch einen zwischen dem Flüssiggastank 5 und der Miehvorrichtung 7 angeordneten Luftverdampfer 12. die Leitung 11 durch einen Flüssiggastank 6 und der Mischvorrichtung 7 angeordneten Luftverdampfer 13 geführt. In die Flijssiggastanks 5, 6 sind beispielsweise elektrisch betriebene Heizvorrichtungen i4, i5 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 /u dem mn 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 erhöh! werden kann, in die geöffnete Leitung 10 und wird auf dem Wer; zur Mischvorrichtung 7 im Luftverdampfer 12 verdampft. Gleichzeitig gelangt das flüssige Kohlendioxyd 21 unic/ der Einwirkung des durch die Verdampfungsverliiste im 1 lüssiggastank 6 entstandenen Druckes, welcher mitteis der Heizvorrichtung 15 erhöht werden kann, in die geöffnete Leitung 11 und wird auf dem Wege zur MicrhvrvrrirhH.n., 7 i™ Luft-Crdcm-fcr '.2 VCrdcmpf:. !" 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 Verbraücherieitung 22. die. wenn die Einrichtung außer Betrieb ist. mittels eines Absperrorganes 23 verschlossen ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung ist nicht nur zum Herstellen .on 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 F i g. 2 dargestellte Einrichtung besteht aus zwei wärmeisolierten, jeweils einen mit einem Absperrorgan 31, 32 versehenen Einfüllstutzen 33, 34 besilzenden Flüssiggastanks 35,36, die auf verschiedenen Seilen 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 geführte Leitung 39, welche mittels eines Absperrorgans 40 verschlossen werden kann, mii der Mischvorrichtung 37 verbunden. Der andere I liissiggasiank 36 ist dagegen über eine von der Tankdecke ausgehende, mittels eines Absperrorgan 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, beispielswcis: Kohlendioxyd, herzustellenden .Schutzgasgemisches enthält, ist eine Luftverdarnpferschlange 45 angebracht, mit deren Hilfe 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 Luftverdampfei hlange 46 angebracht, mit deren Hilfe der durch die Verdampfungsverluste der verflüssigten Gaskomporiente 44 im Tank 36 entstehende Druck im gewünschten Maße erhöht werden kann. Außerdem ist jeder Flüssiggastank 3!>, 36 mit einem Sicherheitsventil 48,49 ausgestattet, damit der durch die Verdampfunjisverluste im Tank entstehende Druck einen festgelegten Grenzwert nicht überschreiten kann.

R-'ii'i Betrieb Jcr Γ· ,iihturiL' gela-i^cn ' ässig gemischtci. ". .'iponenlen 4» un:«.. der !.inwirmng des im Hussiggastank 35 herrschenden [Druckes in die geöffnete Leitung 39 -ind werden auf dem Wege /ur Mischvorrichtung 37 im Luftverdampier 38 verdampft.

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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. wiche, 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 Biait Zeichnungen

Claims (12)

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 i, 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 Drück ' zu einer Mischvorrichtung gefördert werder.

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 u id das Kohlendioxid, ebenfalls in flüssigem Zustand, in einem zweiten Tank (6,36) gespeichert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche I 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 I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der gleichen Seile 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 L.uftverdampfcr (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 I 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, beispielsweise 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 Flüssiggasta,J< (36) durch eine von der Tankdecke ausgehende Leitung (41) mit der Mischvorrichtung (37) verbunden ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssiggastanks (5,6,35,36) jeweils mit einem Druckzusatz (14, 15, 45, 46) versehen sind.

11. 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.