DE2019442A1

DE2019442A1 - Water coolant feeds for protective arc welding head

Info

Publication number: DE2019442A1
Application number: DE19702019442
Authority: DE
Inventors: Alexander Binzel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-04-22
Filing date: 1970-04-22
Publication date: 1971-11-11

Abstract

The length of the water feed in the water-cooled protective gas arc welding head is such that a high electrical resistance is provided. This prevents the electrical side of the welding head depositing any significant quantities of metal in the water coolant stream.

Description

WASSERGEKÜHLTER SCHUTZGAS-SCHWEISSBRENNER FÜR DIE LICHTBOGENSCHWEISSUNG MIT UNENDLICHER ELEKTRODE In der Schweisstechnik sind für die Lichtbogenschweissung luft-und wassergekühlte Brenner üblich und seit langem bekannt.WATER-COOLED SHIELD GAS WELDING TORCH FOR ARC WELDING WITH INFINITE ELECTRODE In welding technology are for arc welding air- and water-cooled torches are common and have been known for a long time.

Die wassergekuhlten Schweissbrenner werden im Prinzip in drei Ausführungsformen gebaut: 1. Brenner mit vassergekühltem Innenteil, welches strom- und spannungsführend ist (+ Pol). In diesem Fall wird die Gasdüse für das Schutzgas elektrisch isoliert, aber ungekühlt aufgesetzt.The water-cooled welding torches are in principle in three embodiments built: 1. Burner with water-cooled inner part, which carries current and voltage is (+ pole). In this case, the gas nozzle for the protective gas is electrically isolated, but put on without cooling.

2. Brenner mit wassergekühltem Aussenteil, welches strom- und spannungsfrei ist und nur die Gasdüse kühlt. Hier muß das Innenteil (+ Pol) so stark ausgelegt sein, dass keine zu hohe Erwärmung durch zu geringe Querschnitte auftreten kann.2. Burner with water-cooled outer part, which is current- and voltage-free and only the gas nozzle is cooling. Here the inner part (+ pole) has to be designed as strong ensure that excessive heating cannot occur due to cross-sections that are too small.

3, Brenner mit Wasierkühlung des strom- und spannungsführenden Innenteils (+ Pol) u n d des isolierten Aussenteile mit Gasdüse. Hier fließt das Kühlwasser mit Hilfe von Dichtungen und elektrisch isolierten Wassarverteilern auf kürzestem Weg vom strom- und spannungsbelasteten Innenteil (+ Pol) zum isolierten Aussenteil mit der Gasdüse und wieder zurück.3, burner with water cooling of the current and voltage-carrying inner part (+ Pole) and the insulated outer parts with gas nozzle. The cooling water flows here with the help of seals and electrically insulated water distributors in the shortest possible time Away from the current and voltage loaded inner part (+ pole) to the insulated outer part with the gas nozzle and back again.

Diese bekannten Schweissbrenner haben aber eine Reihe von Nachteilen.However, these known welding torches have a number of disadvantages.

Die Brenner der Ausfahrung 1 und 2 sind nur bedingt hoch mit Schweiss-Strom belastbar. Wegen der großen Strahlungshitze des Lichtbogens, vor allem bei Mischgas, z.B. aus Argon und C02,oder Edelgasen, z.B.The torches of exits 1 and 2 are only conditionally high with welding current durable. Because of the great radiant heat of the arc, especially with mixed gas, e.g. from argon and C02, or noble gases, e.g.

Argon, kommen die Gaadüsen bei der Ausführung 1 schnell in einen unzulässig hohen Temperaturbereich, der die elektrische Isolierung der Gasse zerstört und weiterhin zu Schweissfehlern, z.B. Poren, führt. Bei der AusfÜhrungsform 2 beeinträchtigt die thermische Belastung des nicht-gekÜhlten Innenteils die Standzeit der Stromdüse, durch die der Schweiss-Strom auf die durchlaufende Drahtelektrode übertragen wird, wodurch es auch zu Störungen in der Zuführung des Schweissdrahtes kommen kann.Argon, the gas nozzles in version 1 quickly come into an impermissible high temperature range that destroys the electrical insulation of the alley and continues to do so leads to welding defects, e.g. pores. In the embodiment 2 impaired the thermal load of the non-cooled inner part the service life of the contact tip, through which the welding current is transmitted to the wire electrode passing through, which can also lead to malfunctions in the feed of the welding wire.

Beide Ausführungen 1 und 2 sind daher praktisch nicht. über 350 Ampere belastbar.Both versions 1 and 2 are therefore not practical. over 350 amps durable.

Bei der Ausführung 3 sind die Brenner mit 500 - 600 Ampere belastbar. Diese Brenner haben aber den Nachteil, dass durch die kurzen Durchgangswege des Kühlwassers der elektrische Widerstand des Kühlwassers beim Durchfliessen des Innenteils zum äußeren Teil sehr gering ist. Dadurch fließt beim aufgesetzten Brenner (+ Pol) während des Schweissens mit der Gasse auf das Werkstück (- Pol) wegen des geringen Widerstandes des Kühlwassers ein relativ großer galvanischer Strom durch das Kühlwasser, der schon nach kurzer Zeit soviel Metall aus dem Inneren des Brennkörpers abtragen kann, dass die flichtungssitze zwischen dem elektrisch isolierenden Material und den elektrisch leitenden Metallteilen des Strom und spannungs führenden innenteils nicht mehr eine befriedigende Abdichtung gewährleisten.In version 3, the burners can be loaded with 500 - 600 amperes. However, these burners have the disadvantage that the short passages of the Cooling water the electrical resistance of the cooling water when flowing through the inner part to the outer part is very low. As a result, when the burner (+ pole) is in place, during welding with the alley on the workpiece (pole) because of the low Resistance of the cooling water a relatively large galvanic current through the cooling water, which remove so much metal from the inside of the burner after a short time can that the seal fits between the electrically insulating material and the electrically conductive metal parts of the current and voltage-carrying internal part no longer ensure a satisfactory seal.

Ausserdon ist es nachteilig, dass die Brenner der Ausführungsform 3 durch Verwendung von Verschraubungen, Dichtungen und isolierenden Wasserverteilern, mechanisch anfällig sind.In addition, it is disadvantageous that the burner of the embodiment 3 by using screw connections, seals and insulating water distributors, are mechanically vulnerable.

Gegenstand dieser Erfindung ist ein verbesserter wassergekühlter Schutzgas-Schweissbrenner für die Lichtbogenschveis-g mit unendlicher Elektrode und mit zwei getrennt angeordneten, voneinander elektrisch isolierten und von Kühlwasser durchströmbaren Kühl####ern, von denen die innere Kühlkam@er im etrem- und spannungsführenden Teil und die äußere Kühlkammer im strom- und spannungsfreien Teil, der die Schutzgasdüse aufnimmt, angeordnet ist und der dadurch gekennzeichnet ist, dass in den M@tteln zur Führung des Kühlwassers mindestens ein derartig langer Teil aus einem elektrisch iselierenden Material besteht, dass der Widerstand des (Ihlssers entlang dieses Teils so hoch ist, dass keine nennenswerte Materialabt@m gung durch den durch das Kühlwasser fliessenden galvanischen Strom eintritt.The subject of this invention is an improved, water-cooled, inert gas welding torch for the arc welding with infinite electrode and with two separately arranged, electrically insulated from each other and through which cooling water can flow, of which the inner cooling chamber in the extreme and live part and the outer one The cooling chamber is arranged in the current- and voltage-free part that receives the shielding gas nozzle and which is characterized in that in the M @ tteln for guiding the cooling water at least one such long part consists of an electrically insulating material, that the resistance of the (Ihlsser along this part is so high that no noteworthy Material removal by the galvanic current flowing through the cooling water entry.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen in einigen bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert.In the following the invention is illustrated in some with reference to the drawings preferred embodiments explained in more detail.

Von den Zeichnungen zeigen Figur 1 eine schematische Ansichtsskizze eines Schutzgasschweissbrenners nach der Erfindung Figur 2 eine Ausftihrungsform des Schutzgasschweissbrenners nach der Erfindung im Längsschnitt Figur 3 ein andere Ausführungsform des Schutzgasschweissbrenners nach der Erfindung im Längsschnitt.Of the drawings, FIG. 1 shows a schematic view sketch an inert gas welding torch according to the invention. FIG. 2 shows an embodiment of the inert gas welding torch according to the invention in longitudinal section Figure 3 is another Embodiment of the inert gas welding torch according to the invention in longitudinal section.

In der Ansichtsskizze gemäß Figur 1 ist die Schutzgasdüse 10 , der zu eine Einzelblock (Monoblock) vereinigte Brennerhels 11 , der Handgriff 12 und das Schlauchpaket der Zuleitungen 13 zu erkennen.In the sketch view according to Figure 1, the protective gas nozzle 10, the Brennerhels 11, handle 12 and combined to form a single block (monoblock) to recognize the hose package of the supply lines 13.

Figur 2 zeigt einen längs schnitt durch einen Schutzgasschweissbrenner nach der Erfindung. Mit 10 ist auch bei dieser Figur die metallische Schutzgasdilse bezeichnet; 11 bezeichnet in allgeeiner Weise den Brennerhals, dessen Einzelteile in dieser Figur gezeigt werden. Im Inneren der Schutzgasdase befindet sich die aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehende Stromdüse 14 mit dem Stromdüsengewinde 15. Durch die Stroudtise 14 wird die nicht gezeigte Drahtelektrode g@f@hrt und mit Strom beaufschlagt. Das Gewinde 15 verbindet die Stromdüse 14 mit dem strom- und spannungsführenden Innenteil 16 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, weiches die Öffnungen 17 für den Austritt des Schutzgases in die Gasdtlse besitzt. In dem Innenteil 16 ist die innere Kühlkammer 18 angeordnet.Figure 2 shows a longitudinal section through an inert gas welding torch according to the invention. The metallic protective gas nozzle is also indicated at 10 in this figure designated; 11 denotes in a general way the torch neck, its individual parts shown in this figure. Inside the protective gas is the off Copper or a copper alloy existing contact nozzle 14 with the contact nozzle thread 15. The wire electrode (not shown) is guided through the Stroudtise 14 and with it Electricity applied. The thread 15 connects the contact nozzle 14 with the current and live Inner part 16 made of copper or a copper alloy, which has the openings 17 for the escape of the protective gas into the gas nozzle. The inner cooling chamber 18 is arranged in the inner part 16.

Das zylindrisch geformte Innenteil ist auf der Aussenseite von einer elektrisch isolierenden Schicht 19 z B. aus einem geeigneten Kunststoff oder einem ähnlichen isolierenden Material, bedeckt. Der strom- und spannungsfreie Aussenteil 20 umfasst den Innenteil und enthält die äußere Kühlkammer 21 . Über das Gewinde 22 ist der Aussenteil 20 mit der Gasdüse 10 verbunden. An dieser Stelle findet in der Hauptsache der Wärmeaustausch zwischen der heißen Gasdüse und den übrigen Brennerteilen statt. Die Zuleitung des Schutzgases und die Zuführung des Schweiss-Stromes erfolgt über das Metallrohr 23 } das vorteilhafterweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht. Das Metallrohr 23 wird vorteilhafterweise durch das Innenteil 16 , das auch als DÜsenstock bezeichnet werden kann, bis zur Stromdüse 14 durchgeführt und über das Gewinde 15 mit der Stromdüse verbunde. Dadurch wird ein ausgezeichneter Wärmeaustausch und eine intensive Kühlung der thermisch beanspruchten Strom düse 14 gewährleistet.The cylindrically shaped inner part is on the outside of one electrically insulating layer 19, for example made of a suitable plastic or a similar insulating material. The current and voltage-free external part 20 comprises the inner part and contains the outer cooling chamber 21. About the thread 22, the outer part 20 is connected to the gas nozzle 10. At this point in the main thing is the heat exchange between the hot gas nozzle and the other burner parts instead of. The supply of the protective gas and the supply of the welding current take place Via the metal tube 23, which is advantageously made of copper or a copper alloy consists. The metal tube 23 is advantageously through the inner part 16, the can also be referred to as nozzle assembly, carried out up to the contact nozzle 14 and connected via the thread 15 with the contact nozzle. This makes it an excellent one Heat exchange and intensive cooling of the thermally stressed current nozzle 14 guaranteed.

Das Kühlwasser tritt durch die Zuflußleitung 24 in den Brennerhals 11 ein. Beim Verteiler 25 verzweigt sich der Kühlwasserstrom und geht über die innere Leitung 26 zur inneren Kühlkammer 18 und über die äußere Leitung 27 zur äußeren Kühlkammer 21. Die innere Ableitung 28 führt das Kühlwasser aus der inneren Kühlkammer 18 und die äußere AbleitUng 29 aus der äußeren Kühlkammer 21 zum Sammler 3D , von wo aus das vereinigte Kühlwasser über die Abflußleitung 31 den Brennerhals 21 verläßt Mit 32 + 33 sind in der Zuleitung bzw. Ableitung des Kühlwassers die elektrisch isolierenden Leitungsteile in den Mitteln bzw. Leitungen zur Führung des Kühlwassers bezeichnet, die ein wesentliches Merkmal dieser Erfindung sind. Die Leitungsteile 32 und 33 sind in ihrer länge so bemessen, dass der elektrische Widerstand des in diesen Leitungsteilen 32 und 33 enthaltenen Wassers ausreichend hoch ist, damit keine nennenswerte Abtragung von Metallen durch den durch das Kühlwasser fließenden galvanischen Strom eintritt. Im allgemeinen erreicht man eine derartige Wirkung mit Längen von 5 bis etwa 80 mm für iedes der Teile 32 und 33 , wobei Längen von 6 bis 30 mm bevorzugt und von 15 bis 25 mm besonders bevorzugt sind. Die elektrisch isolierenden Leitungsteile können z.B. aus einem elektrisch nicht leLtxnden Schlauch, wie z.B. einem Gtni oder Kunststoffschlauch, bestehen. Die übrigen .eitungsteile für das Kühlwasser können aus üblichen Materialien, z.B. Rohren aus Kupferlegierungen bestehen.The cooling water passes through the inflow line 24 into the torch neck 11 a. At the distributor 25, the cooling water flow branches and goes over the inner one Line 26 to the inner cooling chamber 18 and via the outer line 27 to the outer one Cooling chamber 21. The inner discharge line 28 leads the cooling water out of the inner cooling chamber 18 and the outer discharge 29 from the outer cooling chamber 21 to the collector 3D, from where the combined cooling water leaves the torch neck 21 via the drain line 31 With 32 + 33 in the supply and discharge of the cooling water are the electrical insulating line parts in the means or lines for guiding the cooling water which are an essential feature of this invention. The pipe parts 32 and 33 are dimensioned in their length so that the electrical resistance of the in these line parts 32 and 33 contained water is sufficiently high so that no significant removal of metals by the flowing through the cooling water galvanic current occurs. Such an effect is generally achieved with lengths from 5 to about 80 mm for each of parts 32 and 33, with lengths of 6 to 30 mm are preferred and 15 to 25 mm are particularly preferred. The electric insulating parts of the line can be made, for example, of an electrically non-emitting hose, such as a Gtni or plastic hose. The remaining parts of the line for the Cooling water can be made from common materials, e.g. pipes consist of copper alloys.

Mit 34 wird in Figur 2 die äußere elektrische Isolierung aus Kunststoff oder kautschuk oder einem ähnlichen"isolierenden Material bezeichnet, die gleichzeitig auch die mechanische Verbindung und Verriegelung zwischen dem. Innenteil und dem Au,ssentetl des Brenners herstellt."Dadurch läßt sich der erfindungsgemäße Brenner in einfacher Weise als sogenannter Einzelblock oder Monoblock herstellen, ohne dass störungsanfällige Verschraubungen, Dichtungen und dergleichen erforderlich sind.With 34 in Figure 2, the outer electrical insulation is made of plastic or rubber or a similar "insulating material" denotes the same time also the mechanical connection and locking between the. Inner part and the Outside of the burner. "This allows the burner according to the invention in a simple manner as a so-called single block or monoblock without failure-prone screw connections, seals and the like are required.

Figur 3 zeigt einen Längs schnitt durch eine andere Ausführungsform eines Schutzgasschweissbrenners nach der Brfindung. Der brenner ist in seinem Aufbau bis Auf das Kühlsystem dem in Figur 2 dargestellten Brenner sehr ähnlich.Figure 3 shows a longitudinal section through another embodiment an inert gas welding torch after the discovery. The burner is in its construction Except for the cooling system, very similar to the burner shown in FIG.

Es bezeichnen die gleichen Zahlensymbole bei beiden Figuren die gleichen Teile. Das Kühl system ist bei dem Brenner in Figur 3 so gestaltet, dass das Kühlwasser nicht verzweigt wird, sondern dass das gleiche Kühlwasser zuerst die innere Kühlkaituner is und nachher die äußere Ktihlkatmner 21 durchströmt. Als elektrisch isolierender Leitungsteil ist bei dieser Ausfiibrungsform der Erfindung ein Hohlzylinder 35 mit Bohrungen oder einem Gewinde 36 und einer abdichtenden Hülse 37 vorgesehen. Die Anordnung dieser Teile erfolgt derartig, dass das Kühlwasser gezwungen wird, beim Durchgang aus der Innenkühlkammer 18 in die äußere Kühlkammer 21 einen derartig langen Weg zurückzulegen, dass der elektrische Widerstand des Kühlwassers in dem elektrisch isolierenden Hohlzylinder 35 derartig lang ist, dass keine nennenSwerte Materialabtragung durch den galvanischen Strom eintritt. Die Hülse 37 dichtet dabei die einzelnen Bohrungen oder Gewindegänge gegeneinander ab. Der elektrisch isolierende Hohlzylinder 35 und die abdichtende Hülse können aus einem elektrisch gut isolierenden Kunststoff, z.B. Polyäthylen oder Polypropylen oder aus einem anderen guten elektrisch isolierenden Material bestehen, Ausser den Eler gezeigten ,Ausführungsformen sind noch zahlreiche Abwandlungen der Erfindung möglich.The same number symbols denote the same in both figures Parts. The cooling system is designed in the burner in Figure 3 so that the cooling water is not branched, but that the same cooling water first the inner Kühlkaituner and afterwards the external cooling fan 21 flows through it. As electrically insulating In this embodiment of the invention, the line part is a hollow cylinder 35 Bores or a thread 36 and a sealing sleeve 37 are provided. the These parts are arranged in such a way that the cooling water is forced when Passage from the inner cooling chamber 18 into the outer cooling chamber 21 is one such long way to go that the electrical resistance of the cooling water in the electrically insulating hollow cylinder 35 is so long that no values can be mentioned Material removal occurs through the galvanic current. The sleeve 37 seals the individual holes or threads from each other. The electrically insulating one Hollow cylinder 35 and the sealing sleeve can consist of an electrically well insulating Plastic, e.g. polyethylene or polypropylene, or any other good electrical Insulating material consist, except for the embodiments shown numerous modifications of the invention are still possible.

Der Schutzgas-Schweissbrenner nach der Erfindung zeichnet sich bei ausgezeichneter Kühlwirkung durch eine längere Betriebsdauer und eine geringere Störungsanfälligkeit aus als vergleichbare Brenner.The inert gas welding torch according to the invention is characterized by excellent cooling effect due to a longer operating time and a lower one Susceptibility to failure than comparable burners.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e:

1 water-cooled Scbu-tzas welding torch for arc welding with an infinite electrode and with two separately arranged, electrically from each other insulated and through which cooling water can flow Rffhlkaaaern, of which the inner Cooling chamber 18 in the current and voltage-carrying part 16 and the outer cooling chamber 21 in the current and voltage-free part 20, which receives the protective gas 10, arranged ist1 characterized in that in the means for guiding the cooling water 24 - 31 at least one such long part 32, 33; 35 - 37 from one electric insulating material that the electrical resistance of the cooling water along this part is so high that no material removal worth mentioning occurs the galvanic current flowing through the cooling water enters.

2. Inert gas welding torch according to claim 1, characterized in that that the path of the cooling water in the electrically insulating line part 32, 33 ; 35-37 5 to 80 mm, preferably 6 to 30 mm.

3. Inert gas welding torch also one of claims 1 or 2, d a d u r c h e k e k e n n n z e i n e t that inside the through the inner cooling chamber cooled inner part 16 a metal pipe, preferably copper pipe, up to the contact nozzle 14 is carried out.

4. Inert gas welding torch according to one of claims s bfs 3, characterized characterized in that the inner part 16 and the outer part 20 through the insulation 34 are connected to form a single block.