DE202016005661U1

DE202016005661U1 - Vorwärmbrenner für aluminothermische Schweissungen

Info

Publication number: DE202016005661U1
Application number: DE202016005661.2U
Authority: DE
Original assignee: Elektro Thermit GmbH and Co KG
Current assignee: Elektro Thermit GmbH and Co KG
Priority date: 2016-09-15
Filing date: 2016-09-15
Publication date: 2016-10-04
Anticipated expiration: 2026-09-16
Also published as: WO2018050277A1

Abstract

Vorwärmbrenner zur Vorbereitung einer aluminothermischen Verschweissung zweier einander gegenüberstehender, um einen Schweissspalt stirnseitig voneinander beabstandeter Schienenenden, mit einem Gehäuse (1), welches mit Anschlüssen (8, 9) zur Versorgung mit einem Brennstoff sowie mit Elektroenergie ausgerüstet ist, wobei innerhalb des Gehäuses (1) Mittel zur Bildung eines brennfähigen Gemisches angeordnet sind und wobei das Gehäuse (1) mit einer zur Führung des brennfähigen Gemisches in einen vorzuwärmenden Bereich zwischen den Schienenenden eingerichteten und angeordneten Austrittsdrüse (6) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (1) ein Gebläse zur Versorgung der genannten Mittel mit der Umgebungsatmospäre entnommener Verbrennungsluft angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vorwärmbrenner entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur Vorbereitung einer aluminothermischen Schweissung als Verbindung zweier Schienenenden ist eine Vorwärmung der einander im Schweißspalt gegenüber stehenden Stirnseiten dieser Schienenenden erforderlich. Dieses Wärmeeinbringen dient u. a. der Entfernung eventuell vorhandener Feuchtigkeit, die im Rost oder im Abschmiersand vorhanden ist. Durch eine Temperaturerhöhung der Schienenenden wird ferner eine frühzeitige Abkühlung der im Verlauf der Schweißung im Schweißspalt gebildeten Schmelze unterhalb deren Erstarrungstemperatur erreicht sowie eine örtliche Pufferung von Wärme, durch welche eine zu schnelle Abkühlung verhindert wird. Auf diese Weise wird die Einstellung eines gewünschten Temperatur- und damit Erstarrungsverlaufs gesichert, welcher für die Ausbildung eines bestimmten metallischen Gefüges im Schweißspalt notwendig ist. Ein Vorwärmen ist somit erforderlich mit Hinblick auf ein Trocknen und ein Erwärmen der zu verschweißenden Stirnseiten der Schienenenden.
Es ist im Hause der Anmelderin bekannt, als Brennstoff in einen Vorwärmer Propan oder Benzin einzusetzen, wobei der für die Verbrennung erforderliche Sauerstoff durch Druckluft eines Kompressors oder durch reinen Sauerstoff bereit gestellt wird. Beide Formen ermöglichen zwar die Darstellung einer dem Zweck angepassten Vorwärmung der Schienenenden, wobei die Benutzung von reinem Sauerstoff besonders effektiv ist und die Darstellung eines sehr schnellen Aufwärmvorgangs ermöglicht. Bei Arbeiten im verlegten Gleis ergibt sich jedoch der Nachteil, dass zum Einsatzort vergleichsweise schwere Sauerstofflaschen mitgeführt werden müssen. Ein vergleichbares Problem stellt sich bei der Verwendung eines Kompressors.
Die Einstellung der Parameter des Verbrennungsprozesses, insbesondere der Flammenparameter erfolgt manuell, wobei es wesentlich auf die persönliche Erfahrung des jeweiligen Schweißers ankommt. Hieraus entstehen nicht unbeträchtliche Unsicherheiten hinsichtlich der Reproduzierbarkeit der Qualität von auf diesem Wege hergestellten Schweißverbindungen.
Es ist vor diesem Hintergrund die Aufgabe der Erfindung, einen Vorwärmbrenner der eingangs vorgestellten Art bei kleiner massearmer Ausbildung und Eignung für Arbeiten im verlegten Gleis insbesondere auf ein bequemes Arbeiten hin gegenüber dem eingangs vorgestellten Stand der Technik zu verbessern. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem solchen Vorwärmbrenner durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.
Erfindungswesentlich ist, dass der für die Verbrennung erforderliche Sauerstoff der Umgebungsluft entnommen und mittels eines Gebläses zwecks Darstellung eines brennfähigen Gemisches innerhalb des Gehäuses weitergeleitet wird. Dies bedeutet, dass bei Arbeiten im verlegten Gleis keine vergleichsweise massereichen Sauerstoffflaschen sondern bei Verwendung von Propan als Brennstoff lediglich noch die vergleichsweise masseärmeren Propan-Gasflaschen mitgeführt werden müssen. Dies bedeutet ferner, dass bei diesen Arbeiten eine beträchtliche Minderung der mitzuführenden Materialien und Gerätschaften erreichbar ist, so dass im Übrigen am Ort der Schweissung lediglich eine elektrische Energiequelle zur Verfügung stehen muss. Dies bedeutet schließlich, dass vorhandene Transportkapazitäten in einem erhöhten Ausmaß zum Transport von Giessformen und Schweißportionen nutzbar sind.
Ein Injezieren von Brennstoff, vorzugsweise von Gas in einen Strom aus Verbrennungsluft entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 2 hat sich als praktisch vorteilhaft erwiesen.
Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 ist das Gehäuse mit seitlich an diesem befestigten Bügeln versehen die zum Absetzen des Gerätes auf dem Boden dienen, ohne dass dessen Austrittsdüse Kontakt zum Boden bekommt. Auf diese Weise ist eine stabile bodenseitige Aufstandposition des Vorwärmbrenners gegeben.
Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 ist das Gehäuse mit einem auf dessen Oberseite angeordneten Ringkörper versehen. Dieser kann als Kranöse benutzt werden und ermöglicht ein komfortables Arbeiten beim baustellenseitigen Positionieren.
Gemäß den Merkmalen der Ansprüche 5 und 6 ist eine elektrische Steuerung innerhalb des Gehäuses vorgesehen, über welche zumindest die wesentlichen Parameter des Vorwärmprozesses steuerbar sind. Diese Parameter umfassen zumindest die Zündung des brennfähigen Gemisches, somit den Zeitpunkt des Beginns sowie denjenigen des Endes des Vorwärmprozesses sowie die Druckwerte von Verbrennungsluft und gasförmigem Brennstoff. Beginn und Ende des Vorwärmprozesses können somit automatisch eingeleitet werden, und zwar unter gleichzeitiger Überwachung eines gleichförmigen Flusses an Brennstoff und Verbrennungsluft, eines Flammenbildes usw. Erreicht werden auf diese Weise reproduzierbare Ergebnisse der Vorwärmung und damit einhergehend ebenfalls reproduzierbare Bedingungen für die sich anschließende aluminothermische Schweissung sowie eine gleichbleibende Qualität des Arbeitsergebnisses. Aufgrund dieses automatisiert darstellbaren Ablaufs ist das Schweißergebnis insbesondere unabhängig von der Qualifikation, der Erfahrung sowie der Sorgfalt des einzelnen Schweißers.
Die elektrische Steuerung kann ferner mit einem Speicher ausgerüstet sein, der zur Dokumentation eines jeden Vorwärmprozesses, das heißt einschließlich dessen relevanter Daten eingerichtet ist. In Verbindung mit einem zugehörigen GPS-Empfänger können in diese Dokumentation ferner Daten betreffend den Ort einer Schweißstelle eingezogen sein.
Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 7 ist der erfindungsgemäße Vorwärmbrenner mit einer Schnittstelle versehen, welche einen vorzugsweise nicht leitungsgebundenen Informationsaustausch mit einem externen Empfänger ermöglicht. Dieser externe Empänger kann alle zum Zweck der Dokumentation erforderlichen Funktionen erfüllen. Er kann darüber hinaus dazu benutzt werden, Mess- und Steuerinformationen beliebiger Art auf den Vorwärmbrenner zu übertragen.
Man erkennt, dass mit dem erfindungsgemäßen Vorwärmbrenner ein insbesondere für Arbeiten im verlegten Gleis vorteilhaft einsetzbares Arbeitsgerät zur Verfügung gestellt wird, welches im Vergleich zum Stand der Technik ein bequemeres Arbeiten ermöglicht und darüber hinaus eine besondere Eignung für Zwecke der Dokumentation aufweist.
Die Merkmale des Anspruchs 8 betreffen eine weitere Ausgestaltung der Steuerung, welche auf eine Darstellung von Regelungs- und Sicherheitsfunktionen gerichtet ist. Die Steuerung umfasst somit neben einer elektrischen Zündeinrichtung eine Sicherheitsmagnetventilanordnung zur Druck- und Mengenregelung von Verbrennungsluft und Brennstoff, insbesondere Brenngas, für dessen Zusammensetzung sowie zur Flammenüberwachung. Insbesondere wird auf diesem Wege im Fall eines Ausfalls einer austrittsseitigen Flamme die weitere Zufuhr an Brennstoff bzw. Gas automatisch unterbrochen. Ferner kann die zeitliche Dauer einer Vorwärmung automatisch vorgegeben, insbesondere begrenzt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnungsfigur näher beschrieben werden.
Mit 1 ist in dieser ein Gehäuse bezeichnet, welches über zwei seitlich an diesem befestigte Bügel 2, 3 bodenseitig in einer Absetzposition abgestützt wird.
An der einen Stirnseite 13 des Gehäuses 1 befindet sich ein Rohrelement 4, welches in einem 90°-Krümmer 5 fortgeführt ist und in einer Austrittsdüse 6 mit bodenseitiger Ausströmrichtung endet. Das Rohrelement 4 ist zur Führung eines Brennstoff-Luft-Gemisches bestimmt, welches innerhalb des Gehäuses 1 gebildet wird, wobei eine Flamme in Richtung des Pfeiles 7 austritt und an dieser Stelle den Bereich einer Schweissfuge zwischen zwei Schienenenenden innerhalb einer diese umgebenden Giessform zur Vorbereitung einer aluminothermischen Schweissung erwärmt.
Das Gehäuse 1 beinhaltet alle zur Bildung eines brennfähigen Brennstoff-Luft-Gemisches erforderlichen Komponenten. Der Brennstoff, hier ein Gas wie z. B. Propan wird zur Durchführung einer Vorwärmung über einen Anschluß 8 zugeführt, der mit einem zeichnerisch nicht dargestellten Gasreservoir in Verbindung steht. Über dieses wird das Gas unter einem definierten Druck zur Verfügung gestellt.
Zur Versorgung mit Verbrennungsluft ist innerhalb des Gehäuses 1 ein Gebläse angeordnet, über welches Umgebungsluft über bodenseitige und/oder seitliche Schlitze des Gehäuses 1 angesogen und zwecks Bildung eines brennfähigen Gemisches mit dem Gas zusammengeführt wird.
Das genannte Gebläse innerhalb des Gehäuses 1 ist mit einem elektrischen Antrieb versehen und es ist der Vorwärmbrenner zur Versorgung mit Elektroenergie mit einem elektrischen Anschluss 9 ausgerüstet.
Die Unterseite des Gehäuses 1 bildet eine Schnittstelle 12 für eine zeichnerisch nicht dargestellte Spannvorrichtung, welche dazu bestimmt und eingerichtet ist, dem Gehäuse 1 und damit dem Vorwärmbrenner einen sicheren, zur Vorwärmung der zu verschweißenden Schienenenden geeigneten Standort zu vermitteln. Diese Technik ist an sich bekannt, so dass an dieser Stelle hierauf nicht näher eingegangen werden wird.
Die quantitaive Zusammensetzung des brennfähigen Gemisches, dessen Flammenform, dessen über die Austrittsdüse 6 austretende Menge und damit die in die Schweissfuge sowie eine, diese umgebende Giessform eingebrachte Wärme ist in jedem Fall steuerbar eingerichtet.
Zeichnerisch nicht dargestellt ist eine elektrische Steuerung, welche ebenfalls innerhalb des Gehäuses 1 untergebracht ist und welche unter anderem auch für Zwecke der Dokumentation eingerichtet ist, zu der in Verbindung mit einem integrierten GPS-Empfänger auch der Ort sowie der Zeitpunkt eines jeden Vorwärmprozesses zu rechnen sind.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Bügel
3: Bügel
4: Rohrelement
5: Krümmer
6: Austrittsdüse
7: Pfeil
8: Anschluss Gas
9: Anschluss Elektro
10: Ringkörper
11: Oberseite
12: Schnittstelle
13: Stirnseite

Claims

Vorwärmbrenner zur Vorbereitung einer aluminothermischen Verschweissung zweier einander gegenüberstehender, um einen Schweissspalt stirnseitig voneinander beabstandeter Schienenenden, mit einem Gehäuse (1), welches mit Anschlüssen (8, 9) zur Versorgung mit einem Brennstoff sowie mit Elektroenergie ausgerüstet ist, wobei innerhalb des Gehäuses (1) Mittel zur Bildung eines brennfähigen Gemisches angeordnet sind und wobei das Gehäuse (1) mit einer zur Führung des brennfähigen Gemisches in einen vorzuwärmenden Bereich zwischen den Schienenenden eingerichteten und angeordneten Austrittsdrüse (6) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (1) ein Gebläse zur Versorgung der genannten Mittel mit der Umgebungsatmospäre entnommener Verbrennungsluft angeordnet ist.
Vorwärmbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (1) Mittel zur Injektion von Brennstoff in einen Strom aus Verbrennungsluft vorgesehen sind.
Vorwärmbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenntzeichnet, dass an dem Gehäuse (1) Bügel (2, 3) zum bodenseitigen Aufsetzen beiderseits der zu verschweißenden Schienenenden angeordnet sind.
Vorwärmbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (1) ein die Funktion einer Kranöse erfüllender Ringkörper (10) befestigt ist.
Vorwärmbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Steuerung zur automatischen Steuerung zumindest der wesentlichen Parameter des Vorwärmpozesses innerhalb des Gehäuses (1) angeordnet ist.
Vorwärmbrenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung einen Speicher zur Dokumention eines jeden Vorwärmprozesses aufweist.
Vorwärmbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine, für einen nicht leitungsgebundenen Informationsaustausch mit einem externen Empfänger eingerichtete Schnittstelle.
Vorwärmbrenner nach einem der Ansprüche 5 bis 7, daurch gekennzeichnet, dass in die Steuerung eine elektrische Zündeinrichtung und eine Sicherheitsmagnetventilanordnung zur Flammenüberwachung und Druckregelung des brennfähigen Gemisches einbezogen sind.