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WASSERGEKÜHLTER SCHUTZGASSCHWEISSBRENNER Diese Erfindung betrifft
einen wassergekilhiten Schutzgasschweißbrenner für die Lichtbogenschweißung mit
unendlichter Elektrode. Die Erfindung beieht sich spezifischer ausgedrückt auf einen
Schutzgasschweißbrenner, bei dei zwischen dz wassergekühlten Aussenteil und dz nicht
unmittelbar gekühlten, strom- und spannungführenden In nenteil ein elektrisch isolierender
Körper mit guter Wärmeleitfähigkeit angeordnet ist.
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In der Technik werden in großem Ümfang wassergekühlte Lichtbogenschweißbrenner
verwendet. Bei einer Ausführungsform solcher Brenner wird nur da strou- und spannungsfreie
Aussenteil des Brenners, auf dz die Gasdüse sitzt, gekühlt.
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Das nicht direkt gekühlte, strom- und spannungführende Innenteil des
Brenners wird bei solchen Brennern so ausgelegt, dass keine zu hohe Erwärmung durch
zu geringe Querschnitte auftreten kann. Trotzdem beeinträchtigt die thermische Berastung
des nicht gekühlten Innenteils die Standzeit der Stromdüse, durch die der Schweißstra
auf die durchläufende Drahtelektrode übertragen wird. Es kommt dadurch zu einem
schnellen
Verschleiß der Stromdüse und zu Störungen bei der Zuführung des Schweißdrahts. Ausserdem
können die handelsüblichen Schweißbrenner dieser Bauart aus den geschilderten Gründen
maximal mit 350 Ampère belastet werden.
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Aufgabe dieser Erfindung ist ein Scbutzgasschweißbrenner höherer Belastbarkeit
mit unendlicher Elektrode und wassergekühltem, tro- und spannungsfreien Aussenteil
und stromführendem, mit Wasser nicht unmittelbar gekühltem Innenteil.
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Nach der Erfimdung wird diete Aufgabe durch einen Hohlkörper gelöst,
der aus einem elektrisch isolierenden und wärmeleitendem Keramikmaterial besteht
und zwischen dem wassergekühlten Aussenteil und dem nicht wassergekühlten Innenteil
in Höhe der wasserdurchflossenen Kühlkammer des Aussenteils des Brenners angeordnet
t).
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Der Hohlkörper aus dem Keramikmaterial tritt anstelle der bisher verwendeten
elektrischen Isoliermittel, wie Polytetrafluoräthylen, Asbest oder Glasfasern in
Verbindung mit Silikonen oder ähnlichen Materialien. Gegenüber den hierfür bekannten
Isoliermitteln besitzt das Keramikmaterial den Vorzug, dass es bie guter elektrischer
Isolierwirkung eine so behe Wärmeleitfähigkeit besitzt, dass es als Wärmeüberträger
für das nicht unmittelbar mit Wasser gekühlte Innenteil wirkt, se dass die Wasserkühlung
des Aussenteil gleichzeitig auch die Kühlung des Innenteils bewirkt.
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Der elektrische Isolierkörper aus Keramikmaterial übernittint infolgedessen
auch die Funktion eines Wärmeaustauschers zwischen dem Innenteil und dem Aussenteil
des Brenners. Dadurch wird die Voraussetzung für eine wesentlich höhere Berastung
des Brenners geschaffen, se dass bei sonst vergleichbaren Brennern eine belastung
bis zu 450 Ampère ohne weiteres möglich ist.
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Als Keranikiaterial eignet sich für den Hohlkörper nach der Erfindung
insbesondere Oxidkeramik. Mit ganz besonderem Vorteil wird Aluiiniumoxidkeramik
verwendet, insbesondere Aluminiumoxidkeraiik mit einen Gehalt an Aliainiuaoxid von
99% und mehr.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt der Brenner
eine steckbare Gasdüse. Diese Gasdtlse ist in ihren Dimensionen so gestaltet, dass
sie einerseits in kaltem Zustand leicht in das Aussenteil des Brenners einführbar
ist und sich andererseits in heißem Zustand fest auf das Aussenteil aufpresst. Gegenüber
den sonst üblichen, einschraubbaren Gasdüsen besitzt eine steckbare Gasdilse zunächst
den Vorteil der einfacheren Montierbarkeit. Darüberhinaus ist eine solche steckbare
Gasdüse aber auch mit des Vorteil eines sehr guten Wärmeübergangs bei dem Gebrauch
des Brenners verbunden, da sie sich sofort nach dem Zünden des Lichtbogens aufgrund
ihrer Erwärmung fest an die gekühlten Flächen des Aussennantels anpresst. Wenige
Sekunden nach dem Unterbrechen der Schweißung sitzt die steckbare Gasdüse aber wieder
locker und läßt sich dadurch besonders leicht warten.
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Um zu verhindern, dass die steckbare Gasdüse in kaltem Zustand aus
dem Aussenmantel des Brenners herausfällt, kann man einen Federring mit einer Stahlfeder
im Inneren des Aussenteils so anordnen, dass die kalte Gasse durch diese Feder festgehalten
wird. Ein derartiger Federring ist zweckmäßigerweise im wassergekühlten Bereich
des Aussenmantels angeordnet, so <lass die Stahlfeder beim Betrieb des Schweißbrenners
nicht ausgeglüht wird.
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Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der Figur
1 noch näher erläutert.
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Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch einen Brenner nach der
Erfindung im Maßstab 1 : 1. Das strom- und spannungsfreie Aussenteil 10 besitzt
eine Kühlkammer 11, der durch eine Leitung 12 Kühlwasser zugeführt wird. Das Kühlwasser
fließt durch eine nicht gezeigte Leitung ab. Zwischen dem wassergekühlsten Aussenteil
10 und dem nicht unmittelbar gekühlten, strom- und spannungführenden Innenteil ist
der als elektrischer Isolator und Wärmeüberträger wirkende Hohlkörper 13 aus Keramikmaterial
angeordnet. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung hat der Keramikkörper die Gestalt
eines Hohlzylinders mit einem äußeren Durchmesser von etwa 17 mm und einer Wandstärke
von etwa 2,5 mm. Zu dem strom- und spannungführenden Innenteil des Brenners gehören
die Stromdüse 14, der Düsenstock 15 für die Gasausstrahlung und das Brennerrohr
16. Für dieIsolierung des Brennerrohrs im Brennerhals, der in allgemeiner Weise
mit 17 bezeichnet wird, dient ein übliches Isoliermaterial 18, wie Polytetrafluoräthylen.
Wie in der Zelchnting ZU erkennen ist, kann dieses Isoliermaterial eine geringere
e Wandstärke, z.I3. von einem Millimeter, als der Kerami khohlkörper 13, besitzen.
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Im Aussenteil 10 des Brenners ist die steckbare schutzgasdüse 19 angeordnet.
Ein Federring 20 mit Stahlfeder verhindert, dass die kalie Düse beim Brenner im
Ruhezustand aus dem Aussenmant @l herausfällt.