DE202006012793U1

DE202006012793U1 - Wassergekühlter WIG-Schweißbrenner

Info

Publication number: DE202006012793U1
Application number: DE200620012793
Authority: DE
Original assignee: Babcock Borsig Service GmbH
Current assignee: Babcock Borsig Service GmbH
Priority date: 2006-08-21
Filing date: 2006-08-21
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2016-08-22

Abstract

Wassergekühlter Wolfram-Inertgas-Brenner (10) mit einem wassergekühlten Schweißkopf (12) zur Aufnahme einer Schweißelektrode und einem Brennerhals (14), welcher eine Gaszuführung (22) für Schutzgas umfasst, die mit dem Schweißkopf (12) in Verbindung steht, sowie Vorlauf und Rücklauf einer Wasserkühlung, die von flexiblen Metallrohren (16, 18) gebildet sind, die um den Schweißkopf (12) herum geführt sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
(a) die Gaszuführung (22) ebenfalls von einem flexiblen Metallrohr gebildet ist,
(b) die Gaszuführung, der Wasservorlauf und der -rücklauf innerhalb des Brennerhalses miteinander verdrillt oder verflochten sind, und
(c) die Länge des Brennerhalses (14) eine Länge aufweist, die zumindest das 5-fache der Außenabmessungen des Schweißkopfes in Richtung des Brennerhalses beträgt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen wassergekühlten Wolfram-Inertgas-Brenner mit einem wassergekühlten Schweißkopf zur Aufnahme einer Schweißelektrode und einem Brennerhals, welcher eine Gaszuführung für Schutzgas umfasst, die mit dem Schweißkopf in Verbindung steht, sowie Vorlauf und Rücklauf einer Wasserkühlung, die von flexiblen Metallrohren gebildet sind, die um den Schweißkopf herum geführt sind.
Unter Wolfram-Inertgas (WIG)-Schweißen wird eine Schweißtechnik verstanden, bei der ein Lichtbogen zwischen einer nicht abschmelzenden Wolframelektrode und dem Werkstück bzw. der Innenwand einer Düse und dem Werkstück erzeugt wird. Mit diesem Lichtbogen wird die Schweißnaht erzeugt. Zur Vermeidung von Oxidation wird der Lichtbogen mit einem Schutzgas – in der Regel Argon oder einem Mischgas – umspült. Die Elektrode wird in einem Schweißkopf befestigt. Der Schweißkopf ist auf einem Brennerhals angeordnet. In dem Brennerhals ist die Zuführung für das Schutzgas zum Schweißkopf vorgesehen.
Stand der Technik
Aus der DE 42 14 100 C2 ist ein Wolfram-Inertgas Schweißbrenner bekannt. Der Schweißbrenner umfasst einen Schweißkopf zur Aufnahme einer Wolframelektrode. Der Schweißkopf sitzt auf einem Brennerhals, der von einer flexiblen Gummischicht umfasst wird. In der Gummischicht aus flexiblem, reißfesten Material sitzen die beiden Zuführungen für den Kühlflüssigkeitsvor- und -rücklauf, sowie die Schutzgasleitung. Ein Schweißstromkabel ist im Vorlauf angeschlossen.
Aus der DE G92 16 684.9 U1 ist ein wassergekühlter Brenner für WIG-Schweißungen bekannt. Die Druckschrift offenbart eine koaxial zum Brennerhals verlaufende Schutzgaszuführung zum Schweißkopf. Um die Zuführung herum sind spiralförmig der Vor- und Rücklauf einer Wasserkühlung angeordnet.
Nachteilig bei den bekannten Anordnungen ist es, dass sie für komplexe Schweißaufgaben, zum Beispiel dem Schweißen von Kesselrohren oder Pipelines, bei denen schwer zugängliche Stellen geschweißt werden sollen, wenig geeignet sind. Hierzu sind flexible, lange Brennerhälse erforderlich.
Zwar sind die Brennerhälse der bekannten Anordnungen in gewissem Maße flexibel. Eine starke Verformung des Halses führt jedoch zu einer unterschiedlichen Längenausdehnung der verschiedenen Zuführungen und zur Belastung der Verbindungsstelle oder sogar Abriss.
Offenbarung der Neuerung
Es ist Aufgabe der Neuerung, einen wassergekühlten Schweißbrenner für WIG-Schweißen zu schaffen, der mit einer großen Brennerhalslänge auch für komplexe Schweißaufgaben geeignet ist und eine starke Verformung des Brennerhalses erlaubt.
Neuerungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Brenner der eingangs genannten Art gelöst, bei dem

(a) die Gaszuführung ebenfalls von einem flexiblen Metallrohr gebildet ist,
(b) die Gaszuführung, der Wasservorlauf und der -rücklauf innerhalb des Brennerhalses miteinander verdrillt oder verflochten sind, und
(c) die Länge des Brennerhalses eine Länge aufweist, die zumindest das 5-fache, vorzugsweise zumindest das 15-fache der Außenabmessungen des Schweißkopfes in Richtung des Brennerhalses beträgt.

Mit einer derartig ausgebildeten Anordnung wird ein besonders stabiler und gleichzeitig flexibler Brennerhals geschaffen. Dieser erlaubt den Zugang auch zu verdeckt liegenden Schweißpositionen. So können hintereinander liegende Kesselrohre geschweißt werden, indem der Brennerhals von Hand mit einer entsprechenden Verformung versehen wird.
Durch die Verdrillung oder Verflechtung der Gas- und Wasserzuführungen werden die Rohre in verschiedenen Richtungen verformt. Zug- und Druckspannungen kompensieren sich, wenn der Brennerhals gebogen wird. Auf diese Weise kann ein besonders langer Brennerhals verwirklicht werden. Es besteht keine Gefahr, dass die Verbindungsstellen bei einer Verformung abreißen oder auf andere Weise belastet werden.
Vorzugsweise sind die flexiblen Metallrohre für Gaszuführung, Wasserkühlungs-Vorlauf und -Rücklauf aus Kupfer. Kupfer ist kostengünstig bei der Herstellung, ausreichend flexibel und hat sehr gute Leitereigenschaften.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist zur Stromzuführung eine in dem Wasserkühlvorlauf geführte Kupferlitze geführt. Auf diese Weise erfolgt die Stromzuführung ohne weitere Kabel, so dass die Außenabmessungen des Brennerhalses gering gehalten werden können.
Der Brennerhals kann auf einem Anschlussstück zum Anschließen der Gas- und Wasserversorgung angeordnet sein, in welchem die Enden der Gaszuführung, des Vorlaufs und des Rücklaufs fixiert sind. Kräfte, die von den Versorgungsleitungen ausgeübt werden, werden somit nicht auf die Metallzuführungen im Brennerhals übertragen.
Das Anschlussstück und der Schweißkopf sind aus einer Messinglegierung. Dies erlaubt eine gute Verbindung mit den Metallzuführungen des Brennerhalses.
Der Brennerhals umfasst vorzugsweise eine flexible, isolierende Schicht aus einem zweikomponentigen Gummigemisch, die um die verdrillten Metallrohre und das Anschlussstück herum angeordnet ist. Das Gummigemisch ist besonders flexibel und vereinfacht die Handhabung. Weiterhin wird die Umgebung gegen die stromführenden Komponenten isoliert.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Schweißkopf eine zylinderförmige Außenform auf, dessen Rotationsachse im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Brennerhalses verläuft und die flexiblen Metallrohre der Wasserkühlung verlaufen entlang des Umfangs des Zylinders. Dann kann der Vorlauf und der Rücklauf ohne Knick um den Schweißkopf herumgeführt werden. Die Metallrohre liegen an jeder Stelle an dem Schweißkopf an. Das ermöglicht eine besonders gute Kühlung des Schweißkopfes, was hohe Schweißströme im Bereich von bis zu 220 A ermöglicht.
Vorzugsweise ist ein Handgriff aus Gummi vorgesehen, durch den die Gas- und Wasserzuführungen geführt sind und in dem ein Tastschalter vorgesehen ist, der mit einem Steuerkabel für die Stromversorgung verbunden ist.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung eines WIG-Schweißbrenners mit Schweißkopf und Brennerhals
2 ist eine Übersichtsdarstellung des Schweißbrenners aus 1 mit Griff
3 ist eine Seitenansicht des wassergekühlten Schweißkopfes aus 1 und 2
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In den Figuren ist schematisch ein allgemein mit 10 bezeichneter Schweißbrenner dargestellt. Der Schweißbrenner umfasst einen Schweißkopf 12. Der Schweißkopf 12 ist am Ende eines Brennerhalses 14 angebracht. Der Schweißkopf 12 hat eine zylindrische Form und besteht aus Messing. Der Schweißkopf 12 dient auf bekannte Weise zur Aufnahme des Gassiebes, Keramikdüse, Spannhülse und einer Wolframelektrode. Zu diesem Zweck ist er mit einem Innengewinde versehen.
In dem Brennerhals 14 sind zwei flexible Kupferrohre 16 und 18 geführt. Die Kupferrohre sind mit einem Kühlwasserreservoir (nicht dargestellt) verbunden und dienen zur Kühlung des Schweißkopfes. Die Kupferrohre 16 und 18 sind entlang des Umfangs um den Schweißkopf 12 herumgeführt und miteinander verbunden 20. Dadurch wird eine gute Kühlung gewährleistet. Die Kühlung des Schweißkopfes ermöglicht hohe Schweißströme im Bereich bis zu 220 Ampere. Das Rohr 16 dient als Vorlauf. Das Rohr 18 dient als Rücklauf.
In dem Brennerhals 14 ist ferner ein flexibles Kupferrohr 22 vorgesehen. Das Kupferrohr 22 ist an dem dem Schweißkopf 12 abgewandten Ende 24 mit einer Schutzgasquelle verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird Argon als Schutzgas verwendet. Es ist aber selbstverständlich je nach Anwendungsfall auch möglich verschiedene Gasgemische zu verwenden. Das andere Ende des Kupferrohrs 22 mündet direkt in das Innere des Schweißkopfes 12.
Die flexiblen Kupferrohre haben einen Durchmesser von etwa 4,5 mm und eine Länge von ca. 450 mm. Sie werden zu einem gemeinsamen Strang bis zu 350 mm verdrillt, wie dies in 1 im Detail dargestellt ist. In einem alternativen Ausführungsbeispiel werden die Kupferrohre miteinander verflochten. Sowohl das Rohr 22 für die Gaszuführung, als auch die Rohre 16 und 18 der Wasserkühlung sind flexibel – auch wenn der Brennerhals 14 von Hand verformt wird.
Schweißkopf 12 und Brennerhals 14 sind in einer Hülle 26 aus einer zweikomponentigen Gummimischung integriert. Damit werden die Rohre und der Schweißkopf gegenüber der Umgebung elektrisch isoliert. Die Gummimischung ist gegen elektrische, hochfrequente Spannungen auch oberhalb von 2000 Volt beständig.
An dem Schweißkopf abgewandten Ende 28 ist ein Anschlussstück 30 aus Messing vorgesehen. Das Anschlussstück 30 weist Durchgänge für die Wasser- und Gasverbindung auf (2). An dem Anschlussstück 30 sind auf der anderen Seite Anschlüsse 32 und 34 für die Verbindung zu den Schläuchen der Wasserkühlung vorgesehen. Es ist ferner ein Anschluss 36 für die Gasverbindung vorgesehen. Das Anschlussstück 30, sowie die Anschlüsse 32, 34 und 36 sind in einem Handgriff 38 mit Gummiisolierung untergebracht. In diesem Handgriff ist ferner eine Steuerleitung vorgesehen (nicht dargestellt), die über ein Betätigungselement die Steuerung des Stromflusses erlaubt. Aus diesem Handgriff heraus sind die Zuleitungen über einen Schlauch 40 geführt.
Die Stromzuführung (negativer Pol) erfolgt über den Schlauch 40 und eine in dem Vorlauf 16 angeschlossenen Kupferlitze 42 mit einem Durchmesser von 6 mm². Der maximale Schweißstrom beträgt bis zu 220 Ampere und ist mit einer Hochfrequenz bis zu 6 kVA getaktet. In der Zuführung des Anschlusses 34 ist eine Verschraubung 35 vorgesehen. Die Verschraubung dient zum Herstellen der Verbindung zwischen Kupferlitze und Brenner. Mit der Verschraubung ist ein stabiler elektrischer Kontakt gewährleistet.
Je nach Anwendungsfall können unterschiedliche Längen für den Brennerhals vorgesehen werden. Bei einem Außendurchmesser des Schweißkopfes von 20 mm können Längen bis zu 350 mm hergestellt werden. Für die Verwendung beim Schweißen von Kesselrohren und Pipelines haben sich Längen von 350 mm, 270 mm, 130 mm und 60 mm als besonders geeignet herausgestellt.
Für die verschiedenen Anwendungsfälle sind insbesondere auch unterschiedliche Düsengrößen möglich.

Claims

Wassergekühlter Wolfram-Inertgas-Brenner (10) mit einem wassergekühlten Schweißkopf (12) zur Aufnahme einer Schweißelektrode und einem Brennerhals (14), welcher eine Gaszuführung (22) für Schutzgas umfasst, die mit dem Schweißkopf (12) in Verbindung steht, sowie Vorlauf und Rücklauf einer Wasserkühlung, die von flexiblen Metallrohren (16, 18) gebildet sind, die um den Schweißkopf (12) herum geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass (a) die Gaszuführung (22) ebenfalls von einem flexiblen Metallrohr gebildet ist, (b) die Gaszuführung, der Wasservorlauf und der -rücklauf innerhalb des Brennerhalses miteinander verdrillt oder verflochten sind, und (c) die Länge des Brennerhalses (14) eine Länge aufweist, die zumindest das 5-fache der Außenabmessungen des Schweißkopfes in Richtung des Brennerhalses beträgt.
Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Brennerhalses wenigstens das 15-fache der Außenabmessungen des Schweißkopfes in Richtung des Brennerhalses beträgt.
Brenner nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen Metallrohre für Gaszuführung, Wasservorlauf und -rücklauf aus Kupfer sind.
Brenner nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Stromzuführung eine in dem Vorlauf geführte Kupferlitze (42) geführt ist.
Brenner nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerhals auf einem Anschlussstück (30) zum Anschließen der Gas- und Wasserversorgung angeordnet ist, in welchem die Enden der Gaszuführung, des Wasservorlaufs und des -rücklaufs fixiert sind.
Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück aus einer Messinglegierung ist.
Brenner nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißkopf aus einer Messinglegierung ist.
Brenner nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerhals eine flexible, isolierenden Schicht (26) aus einem zweikomponentigen Gummigemisch umfasst, die um die verdrillten Metallrohre und das Anschlussstück herum angeordnet ist.
Brenner nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißkopf eine zylinderförmige Außenform aufweist, dessen Rotationsachse im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Brennerhalses verläuft und die flexiblen Metallrohre der Wasserkühlung entlang des Umfangs des Zylinders verlaufen.
Brenner nach einem der vorgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Handgriff (38) mit Gummiisolierung, durch den die Gas- und Wasserzuführungen geführt sind und in dem ein Tastschalter vorgesehen ist, der mit einem Steuerkabel für die Stromversorgung verbunden ist.