DE2553799A1

DE2553799A1 - Verfahren und vorrichtung zur absaugung von schweissgasen

Info

Publication number: DE2553799A1
Application number: DE19752553799
Authority: DE
Inventors: Ulf Mohlen
Original assignee: SALEN INTERDEVELOP AB
Current assignee: SALEN INTERDEVELOP AB
Priority date: 1974-12-03
Filing date: 1975-11-29
Publication date: 1976-06-16
Also published as: NO138477B; FI753284A; SE387551B; GB1509096A; NO138477C; JPS5178760A; SE7415091L; NO754064L

Description

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Salon Interdevelop AB, Solna / Schweden

Verfahren und Vorrichtung zur Absaugung

Es ist allgemein bekannt, daß die Rauchentwicklung beim elektrischen Lichtbogenschweißen ein schwierig zu beherrschendes Umweltproblem darstellt. In neuerer Zeit sind die Kenntnisse über die Auswirkungen der Rauchgase beim Schweißen auf den menschlichen Organismus in unterschiedlichen Umgebungsbedingungen und während verschiedener Schweißvorgänge näher untersucht worden. Diese Probleme im Zusammenhang mit der Rauchgasentwicklung beim Schweißen sind wohl am Gravierendsten in der Schiffsbauindustrie und ähnlichen Industrien,bei denen schwere Stahlplatten bearbeitet werden. Die allgemeinen Arbeitsbedingungen in diesen Industrien zeichnen sich durch schwierige und gefahrvolle Arbeitsbedingungen aus, so durch hohen Geräuschpegel, starke Strahlungs- und Lichteinwirkung von den Lichtbögen, Erfordernis der Handhabung schwerer und scharfkantiger Bauteile usw.

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Somit muß ständig jede Möglichkeit einer Verminderung dieser Gefahrenmomente bei der Arbeit beachtet werden. Darüberhinaus hat der Gesichtspunkt einer Gefährdung bzw. der Sicherheit entscheidenden Einfluß bei der Entwicklung neuer Technologien, neuer Verfahren und Produkte, selbst wenn mit der Technologie oder dem Produkt selbst eine Umweltverbesserung, eine Produktionserhöhung od. dgl. erzielt werden soll.

Diese Gesichtspunkte müssen somit auch im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung berücksichtigt werden; es hat sich gezeigt, daß viele gute Ideen und Vorschläge nicht verwirklicht werden konnten, da damit unannehmbare Nebeneffekte und Risiken verbunden waren.

Das grundsätzliche Prinzip, die schädlichen Schweißgase abzusaugen, ist vielfach bekannt und in verschiedenen grundsätzlichen Lösungen und Vorrichtungen, die auf dem Markt erhältlich sind, durchgearbeitet. Solche Absaugvorrichtungen weisen in der Regel einen Motor, ein Gebläse und eine an der Druckseite des Gebläses anschließende Abgasleitung auf. Zuweilen wird die Absaugung mittig über einem Werkstück vorgenommen, zuweilen jedoch auch ohne bestimmte räumliche Zuordnung zu einem Werkstück in den oberen Luftschichten der Schweißwerkstätte. In neuester Zeit ist auch bereits vorgeschlagen worden, eine lokale Absaugung in unmittelbarer Nachbarschaft der Schweißstelle vorzunehmen. Hierzu werden Schläuche benutzt, die in unterschiedlich ausgebildeten Saugdüsen enden, welche von Hand durch den Schweißer betätigt oder zeitweilig auf dem Werkstück befestigt werden, wobei in jedem Falle das Schweißgas unmittelbar an seiner Entstehungsstelle abgesaugt werden soll. Dadurch ist erforderlich, daß die Öffnung der Saugdüse je nach der Saugleistung der Absaugvorrichtung in keinem zu großem Abstand vom Lichtbogen angeordnet werden darf, wenn dort Rauchgas

erzeugt wird.

Die abgesaugte Luft/Gas-Mischung wird bei solchen lokalen Absaugvorrichtungen entweder direkt in die Schweißwerkstätte ausgestoßen oder zur Außenseite der Schweißwerkstätte geführt, wodurch jedoch erhebliche Ventilationsund Wärmeverluste entstehen. In bestimmten Verwendungs— fällen kann ein Filter an das Gebläse angeschlossen werden, welches die Rauchgaspartikel aus dem Gas abscheidet. Hierzu stehen verschiedene Arten mechanischer Filter und darüberhinaus elektronische Zusatzeinrichtungen zur Verbesserung der Filterungskapazität zur Verfügung.

Der wesentliche Nachteil der Absaugvorrichtungen für Schweißgas dieser bekannten Arten liegt darin, daß sie mit Starkstrom von beispielsweise 110, 220 oder 380 Volt betrieben werden.

Dies bedeutet, daß ein Arbeitsplatz, an dem derartige Gebläse eingesetzt werden sollen, mit unerwünschten Starkstromausrüstungen zu versehen ist. Starkstromleitungen bringen eine große Gefahr bei der Handhabung infolge Verschleiß, bei unbeabsichtigtem Einschneiden an scharfen Kanten usw. mit sich und setzen Werkstücke unter Strom, was selbstverständlich außerordentlich gefährlich ist. Daher ist die Verwendung solcher Starkstromeinrichtungen weithin verboten oder stark eingeschränkt. Ein praktischer Nachteil liegt auch in der Einführung einer zusätzlichen Leitung am Arbeitsplatz, an dem bereits Schweißstromkabel, Gasleitungen, Druckluftschläuche und dgl. vorhanden sind, die ohnehin schon große Schwierigkeiten beim Schweißen schwerer und großer Werkstücke mit sich bringen.

Eine Absauggebläseeinheit erfordert darüberhinaus zusätzliche Arbeit für jedes Einschalten und jedes Ausschalten,

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wenn das Gebläse nicht ständig laufen soll. Dies aber ist mit Rücksicht auf den Verschleiß, den Stromverbrauch infolge unnötiger Ventilation und die Lärmerzeugung unerwünscht.

Die Absauggebläseeinheiten bauen außerdem groß und schwer, was unter anderem auf die Erfordernisse der Isolierung zurückzuführen ist.

Mit der Erfindung soll insbesondere erreicht werden, daß trotz optimaler lokaler Absaugung eine Gefährdung durch das im Bereich des Arbeitsplatzes geführte Stromkabel des Absauggebläses sicher vermieden ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt insbesondere durch die Ansprüche 1 und 3.

Im Prinzip ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Absauggebläse von einem Elektromotor angetrieben wird, der mit einem abgezweigten Anteil des niedertransformierten Schweißstromes betrieben wird, wodurch eine Gefährdung durch eine Starkstromvorrichtung am Arbeitsplatz des Schweißers vermieden ist. Dabei kann der Schweißstrom zum Antrieb des Gebläses unabhängig davon nutzbar gemacht werden, ob es sich um Gleichstrom oder Wechselstrom handelt. Eine erfindungsgemäße Absaugvorrichtung weist eine erste Leitung zur Zufuhr von transformiertem Strom und eine zweite Leitung zur Weiterleitung dieses Stromes zur Schweißelektrode an einem geerdeten Werkstück auf. Weiterhin ist eine Einrichtung zur Verbindung dieser beiden Leitungen und ein Anschluß zur Abzweigung eines Teiles des zugeführten Schweißstroms für den Antrieb des Gebläsemotors vorgesehen, der auf geeignete Weise geerdet ist. Ein Schlauch mit einer wenigstens der Länge der zweiten Leitung entsprechenden Länge ist an der Saugseite des Gebläses angeschlossen und weist an seinem Ende eine Saugdüse auf, die in die unmittelbare Nachbarschaft

der eigentlichen Rauchgasquelle, also des elektrischen Lichtbogens, gebracht werden kann.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, insbesondere in Verbindung mit den zusätzlichen Ansprüchen.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt schematisch vereinfacht die grundsätzliche Einrichtung eines Arbeitsplatzes für Schweißarbeiten mit einer erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung für die Schweißgase.

Der Arbeitsplatz des Schweißers weist einen Boden auf, der elektrisch leitend oder auf sonstige Weise geeignet ist, die verschiedenen Bauteile zu erden.

Die Schweißarbeit soll an einem mit 9 bezeichneten metallenen Werkstück durchgeführt werden, welches unmittelbar auf dem Boden oder einem entsprechenden Tisch aufliegt.

Bei dieser Schweißarbeit ist die Entwicklung unerwünschten Rauchgases zu erwarten.

Mittels einer Leitung 22 wird Starkstrom einem Transformator 20 zugeführt. Der Transformator spannt die übliche Hochspannung, die bei 110, 220 oder 380 Volt liegen kann, in eine für die Schweißung geeignete Spannung von beispielsweise 40 Volt um.

Mittels einer Leitung 23 ist der Transformator 20 geerdet, während der Schweißstrom mittels einer ersten Leitung 14 einem Absauggebläse 21 zugeführt wird. Das Absauggebläse weist im Inneren eines Gehäuses ein Gebläserad 10 und einen

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Elektromotor 11 zum Antrieb des Gebläserades 10 auf.

Das Absauggebläse ist seinerseits mit einem dünnen Erdkabel 12 versehen, welches mittels einer Klammer an irgendeinem geerdeten Bauteil, im vorliegenden Fall am Werkstück 9, befestigbar ist. Die Gebläseeinheit ist weiterhin mit Füßen versehen, welche starke Permanentmagneten aufweisen, um die Gebläseeinheit in ihrer Stellung zu halten. Diese Füße 13 dienen darüberhinaus als Erde-Verbindung, welche Bauteile für den Motor der Vorrichtung trägt.

Vom Absauggebläse 21 aus verläuft eine Schweißstromleitung 15 zu einem Halter 16 für die Schweißelektrode, sowie ein Saugschlauch 17. An den Saugschlauch 17 können
unterschiedliche ausgebildete Saugdüsen 18 angeschlossen
werden.

Die Saugdüsen für den Saugschlauch können aus einem offenendigen Rohr bestehen, einem Rohr mit einem langgestreckten Schlitz zur Absaugung entlang der Schweißnaht, einem
in eine Schutzplatte eingebauten Rohr, welche das Gesicht des Schweißers vor der Strahlung des Lichtbogens schützt, oder auf sonstige Weise geformt sein.

Die Schweißstromleitung 1 5 und der Saugschlauch 17 können zur Bildung eines gemeinsamen biegsamen Verbindungsgliedes zusammengeschlossen sein, wobei auch der das Griffteil bildende Halter für die Schweißelektrode in Baueinheit mit der Saugdüse ausgeführt sein kann, die speziell für eine Absaugung um die Schweißelektrode herum ausgebildet sein kann.

In weiterer Ausbildung kann ein solches biegsames gemeinsames Verbindungsglied als Schlauch mit Drahtgeflecht ausgebildet sein, durch welches hindurch der Schweißstrom fließt,

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wobei der das Drahtgeflecht enthaltende Schlauch einen Kanal für die abgesaugten Gase ebenso wie einen Kanal für zuzublasende Luft bilden kann.

Die Absaugvorrichtung 21 kann selbstverständlich so ausgebildet sein, daß eine oder mehrere Schweißstromleitungen und/oder Saugschläuche hieran anschließbar sind. Dies hängt von der grundsätzlichen Auslegung ab, die eine bestmögliche Absaugung der Schweißgase an einem gegebenen Arbeitsplatz ermöglicht.

Je nach der Form der Saugdüsen und ihrer Anordnung kann die Saugleistung und damit die Leistungsaufnahme des Gebläsemotors 11 in weiten Grenzen schwanken. Die Leistungsaufnahme kann in einer Größenordnung zwischen 200 und 800 Watt für die Absaugung im Bereich des Arbeitsplatzes eines einzigen Schweißers liegen, was einer Stromstärke von 5 bis 20 Amperes entspricht. Dies belastet den Schweißtransformator 20 nur unwesentlich, da dieser in der Regel mit Stromstärken von 80 bis 400 Amperes, gegebenenfalls auch erheblich mehr, arbeiten kann. Darüberhinaus gibt es eine bestimmte Beziehung zwischen dem pro Zeiteinheit erzeugten Rauchvolumen und der Leistungsaufnahme in dieser Zeiteinheit, so daß es gegebenenfalls wünschenswert sein kann, die Leistung des Gebläses der Stromaufnahme anzupassen.

Wie bereits weiter oben erwähnt ist, kann ein Filter an das Gebläse 21 angebaut oder in das Gebläse eingebaut werden. Weiterhin kann das Gebläse 21 mit einer richtungseinstellbaren Ausblasedüse 19 versehen werden, so daß der gefilterte oder ungefilterte angesaugte Rauch aus dem Bereich des Schweißers herausgeblasen werden kann, beispielsweise nach oben geblasen werden kann, da der Rauch wärmer als die Umgebungsluft ist und zum Hochsteigen neigt. Während einer

Arbeit in abgeschlossenen Räumen setzt dies eine zentrale Ventilation voraus. Selbstverständlich kann die Düse 19 auch direkt mit einer solchen zentralen Absaugvorrichtung verbunden werden.

Schweißarbeiten erfordern häufig begleitende mechanische Bearbeitungen wie Bürsten, Schleifen oder Meißeln, etwa um die Schweißnaht an ihrer Oberfläche einzuebnen und zu putzen, wobei die Absaugvorrichtung natürlich auch in solchen Fällen dazu eingesetzt werden kann, jegliche Fremdkörper zusammen mit dem Schweißrauch abzusaugen.

Beim Schweißen in beengten Räumlichkeiten kann es wünschenswert sein, dem Schweißarbeiter Frischluft zuzuführen. Diese wird durch ein zweites, nicht näher dargestelltes Gebläse zugeführt, welches vom selben Motor wie das Gebläse 11 oder aber von einem ähnlichen Motor beispielsweise ebenfalls im Gehäuse der Absaugvorrichtung 21 angetrieben sein kann. Ein zweiter Schlauch 24 führt dann die Luft im Bereich der Arbeitsstelle zu. Mit geeignäben Steuereinrichtungen kann diese Anordnung natürlich auch zum Abblasen der vorbereiteten Schweißnahtstelle zur Entfernung von Staub oder dgl. dienen.

Die beiden Leitungen 14 und 15 sind auf geeignete, an sich bekannte Weise im Inneren des Gehäuses der Absaugvorrichtung 21 miteinander verbunden, wobei gleichzeitig der Abzweiganschluß für den Motor 11 bewerkstelligt wird.

Beim Beginn des Schweißvorganges wird durch den Hauptschweißstrom ein einfaches Relais betätigt, welches den Motor des Gebläses in Betrieb setzt. Wenn der Schweißvorgang beendet wird, so fällt das Relais wieder ab, wobei jedoch vorzugsweise ein Zeitverzögerungsglied eingebaut ist, welches eine sofortige Stromabschaltung des Gebläsemotors verhindert, so daß restliche Rauchgase abgesaugt werden können. Das Relais

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kann natürlich auch auf eine solche Art ausgebildet sein, daß zwar der Gebläsestart automatisch erfolgt, das Gebläse jedoch von Hand abzuschalten ist.

Für eine noch bessere Anpassung der Leistungsaufnahme des Gebläsemotors kann eine geeignete Steuer- oder Regelvorrichtung, beispielsweise ein Stromtransformator mit einer Thyristor-Steuereinheit zur Ausregelung der Stromzufuhr zum Gebläsemotor in Abhängigkeit vom Schweißstrom vorgesehen sein. Dabei kann auch eine Vorrichtung zur Konstanthaltung der am Gebläsemotor liegenden Spannung oder zur Spannungsbegrenzung vorgesehen sein, wenn die Möglichkeit besteht, daß die Spannung gewissermaßen im Leerlauf, wenn also keine Schweißung ausgeführt ist, in eine gefährliche Höhe ansteigt, beispielsweise 60 bis 80 Volt, im Vergleich zur normalen Schweißstromspannung von etwa 40 Volt. Schutzvorrichtungen bekannter Art können vorgesehen sein, um eine Überlastung der Steuer- und Regelungseinrichtungen oder des Gebläsemotors in den Ubergangsbedingungen beim Start und beim Stopp des Schweißvorganges zu vermeiden.

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Claims

Patent- (Schutz)- Ansprüche

Verfahren zur Handhabung, insbesondere Absaugung von bei der Lichtbogenschweißung mittels durch eine Leitung zuge führtem transformiertem elektrischem Strom erzeugten Rauchgasen mittels einer Vorrichtung, insbesondere Absaugvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß für- die Vorrichtung ein elektrischer Antriebsmotor gewählt wird, der bei den für die Schweißung erforderlichen Spannungen und Stromstärken arbeitet, und daß der Motor mit einem kleinen Teil des für die Schweißung zugeführten elektrischen Stromes betrieben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung derart angeordnet wird, daß ihr Antriebsmotor beim Einschalten des Schweißstromes anläuft und wenigstens solange in Betrieb bleibt, als ein Schweißstrom durch das Schweißkabel zugeführt wird, so daß der Schweißstrom selbst die Vorrichtung in optimaler Weise steuert.
3. Absaugvorrichtung für bei der Lichtbogenschweißung erzeugte Rauchgase, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet, durch einen Transformator (20) zur Umspannung von Starkstrom auf eine zur Schweißung geeignete Spannung, durch eine Absaugvorrichtung (21) mit einem Gebläse (10) und einem Gebläsemotor (11), durch eine erste Leitung (14) zur Verbindung des Transformators (20) mit der Absaugvorrichtung (21), durch eine zweite Leitung (15) zur Weiterleitung des transformierten Stromes von der Absaugvorrichtung (21) zur Schweißvorrichtung an einem geerdeten Werkstück (9), durch eine Verbindung

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zwischen der ersten Leitung (14) und der zweiten Leitung (15) mit einer Abzweigeinrichtung für einen Teil des transformierten Stromes zum Antrieb des geerdeten Gebläsemotors (11), und durch einen an die Saugseite des Gebläses (10) angeschlossenen Schlauch (17) von wenigstens derselben Länge wie die zweite Leitung (15)·
4. Vorrichtung nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch einen Fühler für den Schweißstrom zur selbsttätigen Inbetriebsetzung und Außerbetriebsetzung des Gebläsemotors (11) in Abhängigkeit vom Schweißstrom.
5· Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Überwachungseinrichtung zur optimalen Anpassung der Leistungsaufnahme des Gebläsemotors (11) in Abhängigkeit von der Größe der Leistungsaufnahme des Schweißgerätes.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch ein zweites Gebläse zur ejektorartigen Zuführung von Luft oder Gas und einen daran angeschlossenen zweiten Schlauch (24) zur Zuführung der Luft oder des Gases in der Nachbarschaft des Werkstücks (9).
7» Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch eine richtungseinstellbare Ausblasedüse (19) für das Abgas.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Erdungseinrichtung elektrisch leitende Füße (13) mit Permanentmagneten und/oder Elektromagneten aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, gekennzeichnet durch eine Filtereinheit.

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