DE19537988C1

DE19537988C1 - Gaslinsengehäuse für Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner mit nicht abschmelzender Elektrode

Info

Publication number: DE19537988C1
Application number: DE19537988A
Authority: DE
Inventors: Hermann Sperling
Original assignee: Binzel Alexander Co KG GmbH
Current assignee: Binzel Alexander Co KG GmbH
Priority date: 1995-05-05
Filing date: 1995-10-12
Publication date: 1996-10-31
Anticipated expiration: 2015-10-13

Description

Die Erfindung betrifft ein Gaslinsengehäuse für Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner mit nicht abschmelzender Elektrode, insbesondere WIG-Brenner, mit einem Brennerkörper mit einem Gehäuse zur Aufnahme eines Elektrodenhalters, welcher in einem vorderen stromabwärtigen Abschnitt Spannzangen mit Dehnschlitzen für die klemmende Festlegung der Elektrode aufweist, wobei zwischen dem Elektrodenhalter und einem Gehäusemantel des Gehäuses ein als Schutzgaskanal dienender Ringkanal ausgebildet und in dem Ringkanal eine Gaslinse angeordnet ist.

Derartige Gaslinsengehäuse bzw. Gaslinsen werden am Ausgang des Schutzgaskanals eines Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenners angeordnet, damit das Schutzgas möglichst laminar aus dem Brenner austritt, die Elektrode umgibt bzw. einhüllt und in diesem Zustand ohne Durchmischung von Umgebungsluft die Schweißstelle erreicht. Die Gaslinsen können bspw. aus Sintermetallplättchen, wie dies bspw. in der DE-GM 84 05 922 beschrieben ist, oder auch aus gepreßter Metallwolle bzw. metallischem Drahtsiebgewebe bestehen.

Die Gaslinsen sind bei den Brennern der eingangs genannten Art innerhalb eines Gaslinsengehäuses befestigt, indem bspw. das Sintermetallplättchen oder feinmaschige Siebe mittels eines Sprengringes auf dem Führungsrohr gesichert ist, wie dies in der DE-AS 12 95 328 beschrieben ist. Auch besteht die Möglichkeit, das Sintermetallplättchen durch Anstauchen des äußeren Endes auf dem Führungsrohr zu befestigen. Eine derartige Anordnung ist bspw. in der DE 37 28 185 A1 beschrieben.

Weiterhin ist es bereits bekannt, die Gaslinsengehäuse an das Spannhülsengehäuse des Brenners anzuschrauben oder anzulöten.

In der Regel weist die Gaslinse eine zentrische Bohrung auf, welche über das vordere Ende des Spannhülsengehäuses bzw. der Spannzange des Elektrodenhalters geschoben wird. Als nachteilig hat sich bei dieser bekannten Anordnung herausgestellt, daß bspw. dann, wenn sich Spritzer bzw. Kugeln des Schweißgutes an dem vorderen Ende der Elektrode gebildet haben, bei einem Wechsel der Gasdüse die Gaslinse bzw. Teile davon an den Spritzern bzw. Kugeln der Elektrode hängenbleiben, wodurch die Gefahr einer Beschädigung der Gaslinse bzw. Gasdüse hervorgerufen wird.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Gaslinsengehäuse der eingangs genannten Art für Elektrodenhalter mit angeformten Spannzangen dahingehend weiterzubilden, daß ein problemloser Wechsel der Gasdüse ermöglicht ist und gemäß einem Nebenaspekt der Erfindung eine optimale Schutzgasatmosphäre im Bereich der Elektrode geschaffen wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Gaslinsengehäuse an einem vorderen Ende des Elektrodenhalters mit Spiel gehalten ist.

Aufgrund dieser Maßnahme ist es möglich, die sich beim Festziehen in radialer Richtung zusammenziehende Spannzange des Elektrodenhalters sicher zu fixieren, wobei dennoch das Gaslinsengehäuse an dem Elektrodenhalter sicher gehalten ist. Haben sich während des Schweißens Spritzer oder Kugeln des Schweißgutes an dem vorderen Ende der Elektrode abgesetzt, ist lediglich eine Brennerkappe des Brennkörpers zu lösen, wodurch auch die klemmende Halterung der Elektrode durch die Spannzangen gelöst wird, so daß die Elektrode ohne weiteres aus dem Elektrodenhalter entfernbar ist. Dadurch, daß die Elektrode einfach aus dem vorderen, stromabwärtigen Abschnitt des Elektrodenhalters bei gelösten Spannzangen herausziehbar ist, ist die Gefahr einer Beschädigung der Gaslinse sicher vermieden. Weiterhin führt die erfindungsgemäße Halterung des Gaslinsengehäuses an dem vorderen Ende des Elektrodenhalters nicht zu einer Beeinträchtigung der Funktion der Spannzangen zur Festlegung der Elektrode.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Gaslinsengehäuse um eine Längsachse des Elektrodenhalters drehbar und mit geringem axialem Spiel an dem Elektrodenhalter gehalten. Hierdurch wird eine exakte Ausrichtung und Fixierung der sich beim Festklemmen der Elektrode insbesondere in radialer Richtung bewegenden Spannzangen gewährleistet, obwohl diese Spannzangen zusätzlich die Funktion der Halterung des Gaslinsengehäuses übernehmen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen der Elektrodenhalter bzw. die Spannzangen am vorderen Ende radial nach außen gerichtete Ansätze nach Art eines Ringflansches auf, wobei der Elektrodenhalter durch eine zentrale Bohrung im Boden eines topfförmigen Außenteils des Gaslinsengehäuses gesteckt ist, so daß das Außenteil nach Art eines Überwurfs drehbar an dem vorderen Ende des Elektrodenhalters angeordnet ist. Die nach außen gerichteten Ansätze am vorderen Ende des Elektrodenhalters wirken somit als Haltearme zur Halterung des Außenteils des Gaslinsengehäuses.

Zur Festlegung des Gaslinsengehäuses an dem Elektrodenhalter ist es vorgesehen, daß in die topfförmige Aufnahme des Außenteils ein vom Schutzgas durchströmbares Halteelement eingesetzt und mit dem Außenteil, bspw. durch Verrastung, Verstemmung, Stauchung o. dgl., fest verbunden ist, wobei die nach außen gerichteten Ansätze mit Spiel zwischen dem Boden des Außenteils und dem Halteelement aufgenommen sind. Aufgrund dieser vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gaslinsengehäuse bzw. ein Außenteil des Gaslinsengehäuses sicher und mit Spiel an dem Elektrodenhalter gehalten.

Dabei weisen die radial nach außen gerichteten Ansätze eine solche radiale Länge auf, die den maximalen Hub der Spannzangen des Elektrodenhalters beim Festlegen der Elektrode im Gehäuse übersteigt. Somit ist auch dann für eine sichere, mit Spiel ausgestattete Halterung des Gaslinsengehäuses an dem Elektrodenhalter gesorgt, wenn die Spannzangen des Elektrodenhalters beim Festziehen radial nach innen in Richtung einer Mittel-Längsachse des Elektrodenhalters bewegt werden.

Als Halteelement ist nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung eine Lochscheibe mit mehreren vom Schutzgas durchströmbaren Löchern vorgesehen, die eine zentrische Durchbrechung zur Durchführung der Elektrode aufweist.

Es besteht jedoch nach einer weiteren vorteilhaften und eigenständigen Ausgestaltung der Erfindung die Möglichkeit, das Halteelement als Flügelrad oder Rotor auszubilden, so daß das Halteelement zusammen mit dem Außenteil unter der Wirkung des durchströmenden Schutzgases in eine Rotation um die Längsachse des Elektrodenhalters versetzbar ist. Aufgrund dieser Ausgestaltung wird das Schutzgas mit einem Drall beaufschlagt und aus der Gaslinse ausgetragen, was sich als besonders günstig für die Stabilisierung des Lichtbogens erwiesen hat. Insbesondere wird aufgrund dieser Maßnahme ein Wandern des Lichtbogens vermieden.

Es versteht sich bei der letztgenannten Ausgestaltung, daß das Gaslinsengehäuse auch bei in dem Gehäuse des Brennerkörpers mitsamt Elektrode eingespannten Elektrodenhalter frei drehbar um die Längsachse an dem Elektrodenhalter angeordnet ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Halteelement mittels einer ersten Ringstufe, Ringnut o. dgl. in der Seiteninnenwand des Außenteils fixiert ist.

Um eine weitere Vergleichmäßigung des aus der Gaslinse austretenden Schutzgasvolumenstroms über die gesamte Fläche der Gaslinse zu erreichen, ist stromabwärts der ersten Ringstufe in der Seiteninnenwand des Außenteils eine zweite Ringstufe, Ringnut o. dgl. angeordnet, in der ein oder mehrere Siebe einrastbar bzw. fixierbar sind.

Es hat sich darüber hinaus auch als vorteilhaft erwiesen, daß das oder die Siebe mit einer zentralen Bohrung in einer Ringnut o. dgl. eines Hülsenabschnitts des Halteelements einrastbar bzw. fixierbar sind. Hierdurch werden die an und für sich recht flexiblen Siebe in dem Gaslinsengehäuse sicher und dauerhaft gehalten.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.

Es zeigen:

Fig. 1 einen WIG-Brenner mit einem Spannzangen aufweisenden Elektrodenhalter und daran mit Spiel angeordneter Gaslinse,

Fig. 2 den Elektrodenhalter mit daran angeordneter Gaslinse gemäß Fig. 1,

Fig. 3 den Elektrodenhalter gemäß den Fig. 1 und 2 in Schnittdarstellung,

Fig. 4 das als Lochscheibe ausgebildete Halteelement in einer Draufsicht,

Fig. 5 das Halteelement gemäß Fig. 4 in Seitenansicht, teilweise geschnitten und in vergrößertem Maßstab dargestellt und

Fig. 6 ein Sieb der Gaslinse.

Der Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner gemäß Fig. 1 ist als luftgekühlter WIG-Brenner ausgebildet und weist einen Brennerkörper 1 mit einem Gehäuse 2 zur Aufnahme eines Elektrodenhalters 3 auf. Dabei ist in dem Elektrodenhalter 3 eine Elektrode 4 eingespannt. Am vorderen Ende des Brennerkörpers 1 ist eine Brennerdüse 5 angeordnet, wobei zur besseren Verteilung des aus der Brennerdüse 5 austretenden Schutzgases innerhalb der Brennerdüse 5 eine Gaslinse 6 vorgesehen ist. Mit Hilfe der Gaslinse 6, die in einem Gaslinsengehäuse 20 gehalten ist, soll ein laminarer Schutzgasstrom erzeugt und ein besseres Abdecken der Schweißstelle gewährleistet werden. Das Schutzgas wird der Gaslinse über einen Ringkanal 24 zugeführt, der zwischen einem Gehäusemantel 22 des Gehäuses 2 und dem Elektrodenhalter 3 gebildet ist. Die Gaslinse 6 bzw. das Gaslinsengehäuse 20 sind in dem Ringkanal 24 bzw. in der Brennerdüse 5 angeordnet.

Das Gehäuse 2 des Brennerkörpers 1 weist einen konischen Sitz 7 für den Elektrodenhalter 3 auf. Bei der Montage wird eine Brennerkappe 9 auf das hintere Ende des Elektrodenhalters 3 aufgeschraubt, wobei der Elektrodenhalter 3 in den konusförmigen Sitz 7 eingezogen wird. Hierbei ziehen sich die Spannzangen 28 bzw. Dehnschlitze 8 des Elektrodenhalters 3 bevorzugt radial nach innen zusammen, wodurch die Elektrode 4 innerhalb des Elektrodenhalters 3 festgeklemmt wird.

Die Spannzangen 28 mit Dehnschlitzen 8 sind nach dem Ausführungsbeispiel an einem vorderen, stromabwärtigen Abschnitt 26 des Elektrodenhalters 3 angeordnet. Das Gaslinsengehäuse 20 ist dabei an einem vorderen Ende 30 des Elektrodenhalters 3 mit Spiel gegenüber dem Elektrodenhalter 3 gehalten. Somit ist es möglich, eine exakte Ausrichtung und Fixierung der sich beim Festziehen radial nach innen bewegenden Spannzangen 3 zu erreichen.

Das Gaslinsengehäuse 20 ist dabei an dem Elektrodenhalter 3 um eine Längsachse 32 des Elektrodenhalters 3 drehbar und mit geringem axialen Spiel gehalten. Weiterhin weist das Gaslinsengehäuse 20 ein ring- oder topfförmiges Außenteil 10 auf, welches eine zentrale Bohrung 36 in einem Boden 38 besitzt. Durch diese zentrale Bohrung 36 ist der Elektrodenhalter 3 hindurchgesteckt, wobei an dem Elektrodenhalter 3 bzw. den Spannzangen 28 am vorderen Ende 30 radial nach außen gerichtete Ansätze 34 nach Art eines Ringflansches gebildet sind, die den Boden 38 übergreifen. Insgesamt ist das Außenteil 10 nach Art eines Überwurfs drehbar an dem vorderen Ende 30 des Elektrodenhalters 3 angeordnet.

In die zur Brennerdüse 5 hin offene Aufnahme 40 des Außenteils 10 ist ein vom Schutzgas durchströmbares Halteelement 42 eingesetzt und mit dem Außenteil 10, bspw. durch Verrastung, Verstemmung, Stauchung o. dgl., fest verbunden. Die nach außen gerichteten Ansätze 34 des Elektrodenhalters 3 sind dabei zwischen dem Boden 38 des Außenteils 10 und dem Halteelement 42 aufgenommen.

Das Halteelement 42 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel insbesondere der Fig. 4 als Lochscheibe 11 ausgebildet, wobei die Lochscheibe 11 mehrere vom Schutzgas durchströmbare Löcher 44 sowie eine zentrische Durchbrechung 46 zur Durchführung der Elektrode 4 besitzt. Das Halteelement 42 bzw. die Lochscheibe 11 sind mittels einer ersten Ringstufe 12, Ringnut o. dgl. in der Seiteninnenwand 48 des Außenteils 10 an dem Außenteil 10 fixierbar.

Es versteht sich, daß die radial nach außen gerichteten Ansätze 34 eine solche radiale Länge aufweisen, die den maximalen Hub der Spannzangen 28 des Elektrodenhalter 3 beim Festklemmen der Elektrode 4 im Gehäuse 2 übersteigt. Somit ist gewährleistet, daß das Gaslinsengehäuse 20 auch bei nach radial innen zur Mittel-Längsachse 32 des Elektrodenhalters 3 geschwenkten Spannzangen 28 sicher am Elektrodenhalter 3 befestigt ist.

Nach einer anderen Ausführungsform kann das Halteelement 42 auch als Flügelrad, Rotor o. dgl. ausgebildet sein und ist unter der Wirkung des durchströmenden Schutzgases zusammen mit dem Außenteil 10 in eine Rotation um die Längsachse 32 des Elektrodenhalters 3 versetzbar. Dabei ist das Gaslinsengehäuse 20 bei in dem Gehäuse 2 des Brennerkörpers 1 mitsamt Elektrode 4 eingespanntem Elektrodenhalter 3 frei drehbar um die Längsachse 32 an dem Elektrodenhalter 3 angeordnet.

Nachdem bei der Montage des Gaslinsengehäuses 20 das Halteelement 42 auf die erste Ringstufe 12 aufgesetzt und bspw. durch Stauchung oder Verstemmung an dem Gaslinsengehäuse 20 befestigt ist, werden ein oder mehrere Siebe 13 mit einer zentralen Bohrung 50 in einer Ringnut 14 an einem Hülsenabschnitt 15 des Halteelements 42 bzw. der Lochscheibe 11 eingerastet oder fixiert. Dabei rastet der Außenrand der Siebe 13 in einer zweiten Ringstufe 16, bspw. einer Ringnut in der Seiteninnenwand 48 des Außenteils 10 ein.

Diese Siebe 13 dienen der Vergleichmäßigung des Schutzgasvolumenstroms über die gesamte Fläche der Gaslinse. Auch der zwischen dem Halteelement 42 bzw. der Lochscheibe 11 und den Sieben 13 gebildete Stauraum 18 sorgt zusätzlich dafür, daß das durch die Lochscheibe 11 hindurchtretende Schutzgas gleichmäßig und homogen auf das Sieb 13 der Gaslinse 6 auftrifft.

Es bleibt anzumerken, daß die Lochscheibe 11 mit dem Hülsenabschnitt 15 als einstückiges Drehteil ausgebildet sein kann. Gleiches gilt auch für das Außenteil 10, so daß sich insgesamt ein konstruktiv äußerst einfacher Aufbau des Gaslinsengehäuses 20 ergibt.

Nach dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind an dem Elektrodenhalter 3 über den Umfang verteilt angeordnete Längskanäle 17 für die Zufuhr des Schutzgases zu der Gaslinse 6 angeordnet. Natürlich besteht auch die Möglichkeit, daß im Bereich des Bodens 38 des Außenteils 10 entsprechende Öffnungen für den Durchtritt des Schutzgases in das Gaslinsengehäuse angeordnet sind.

Bezugszeichenliste

1 - Brennerkörper
2 - Gehäuse
3 - Elektrodenhalter
4 - Elektrode
5 - Brennerdüse
6 - Gaslinse
7 - Sitz
8 - Dehnschlitz
9 - Brennerkappe
10 - Außenteil
11 - Lochscheibe
12 - erste Ringstufe
13 - Sieb
14 - Ringnut
15 - Hülsenabschnitt
16 - zweite Ringstufe
17 - Längskanal
18 - Stauraum
20 - Gaslinsengehäuse
22 - Gehäusemantel
24 - Ringkanal
26 - vorderer Abschnitt
28 - Spannzange
30 - vorderes Ende
32 - Längsachse
34 - Ansatz
36 - Bohrung
38 - Boden
40 - Aufnahme
42 - Halteelement
44 - Loch
46 - Durchbrechung
48 - Seiteninnenwand
50 - Bohrung

Claims

1. Gaslinsengehäuse (20) für Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner mit nicht abschmelzender Elektrode (4), insbesondere WIG-Brenner, mit einem Brennerkörper (1) mit einem Gehäuse (2) zur Aufnahme eines Elektrodenhalters (3), welcher in einem vorderen, stromabwärtigen Abschnitt (26) Spannzangen (28) mit Dehnschlitzen (8) für die klemmende Festlegung der Elektrode (4) aufweist, wobei zwischen dem Elektrodenhalter (3) und einem Gehäusemantel (22) des Gehäuses ein als Schutzgaskanal dienender Ringkanal (24) ausgebildet und in dem Ringkanal (24) bzw. der Brennerdüse (5) eine Gaslinse (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaslinsengehäuse (20) an einem vorderen Ende (30) des Elektrodenhalters (3) mit Spiel gehalten ist.

2. Gaslinsengehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaslinsengehäuse (20) um eine Längsachse (32) des Elektrodenhalters (3) drehbar und mit geringem axialen Spiel an dem Elektrodenhalter (3) gehalten ist.

3. Gaslinsengehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenhalter (3) bzw. die Spannzangen (28) am vorderen Ende (30) radial nach außen gerichtete Ansätze (34) nach Art eines Ringflansches aufweisen, der Elektrodenhalter (3) durch eine zentrale Bohrung (36) im Boden (38) eines topfförmigen Außenteils (10) des Gaslinsengehäuses (20) gesteckt ist, so daß das Außenteil (10) nach Art eines Überwurfs drehbar an dem vorderen Ende (30) des Elektrodenhalters (3) angeordnet ist.

4. Gaslinsengehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die topfförmige Aufnahme (40) des Außenteils (10) ein vom Schutzgas durchströmbares Halteelement (42) eingesetzt und mit dem Außenteil (10) fest verbunden ist, wobei die nach außen gerichteten Ansätze (34) zwischen dem Boden (38) des Außenteils (10) und dem Halteelement (42) aufgenommen sind.

5. Gaslinsengehäuse nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die radial nach außen gerichteten Ansätze (34) eine solche radiale Länge aufweisen, die den maximalen Hub der Spannzangen (28) des Elektrodenhalters (3) beim Festlegen der Elektrode (4) im Gehäuse (2) übersteigt.

6. Gaslinsengehäuse nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (42) als Lochscheibe (11) mit mehreren vom Schutzgas durchströmbaren Löchern (44) und einer zentrischen Durchbrechung (46) zur Durchführung der Elektrode (4) ausgebildet ist.

7. Gaslinsengehäuse nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (42) als Flügelrad, Rotor ausgebildet und unter der Wirkung des durchströmenden Schutzgases zusammen mit dem Außenteil (10) in eine Rotation um die Längsachse (32) des Elektrodenhalters (3) versetzbar ist.

8. Gaslinsengehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaslinsengehäuse (20) bei in dem Gehäuse (2) des Brennerkörpers (1) mitsamt Elektrode (4) eingespannten Elektrodenhalter (3) frei drehbar um die Längsachse (32) an dem Elektrodenhalter (3) angeordnet ist.

9. Gaslinsengehäuse nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (42) mittels einer ersten Ringstufe (12) oder Ringnut in der Seiteninnenwand (48) des Außenteils (10) fixiert ist.

10. Gaslinsengehäuse nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts der ersten Ringstufe (12) in der Seiteninnenwand (48) des Außenteils eine zweite Ringstufe (16), Ringnut angeordnet ist, in der ein oder mehrere Siebe (13) einrastbar bzw. fixierbar sind.

11. Gaslinsengehäuse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb bzw. die Siebe (13) mit einer zentralen Bohrung (50) in einer Ringnut (14) eines Hülsenabschnitts (15) des Halteelements (42) einrastbar bzw. fixierbar sind.