DE2645679C2

DE2645679C2 - Schutzgasgekühlter Schutzgasschweißbrenner für das Schweißen mit abschmelzender Elektrode

Info

Publication number: DE2645679C2
Application number: DE19762645679
Authority: DE
Inventors: Ewald 6331 Blasbach Geus; Vesa Dipl.-Ing. 6302 Lich Tammi
Original assignee: Alexander Binzel & Co Kg 6300 Giessen De GmbH
Current assignee: Alexander Binzel & Co Kg 6300 Giessen De GmbH
Priority date: 1976-10-09
Filing date: 1976-10-09
Publication date: 1983-04-21
Also published as: DE2645679A1

Description

60

Die Erfindung betrifft einen schutzgasgekühlten Schutzgasschweißbrenner der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

In der Schweißtechnik sind für die Schutzgasschwei- ^b5 ßung mit unendlicher Elektrode gasgekühlte Brenner üblich und seit langem bekannt. Diese gasgekühlten Brenner sind nur begrenzt mit Schweißstrom belastbar, da die Gasdüse die große Hitze auf den Spannhülsenkörper so stark überträgt und von diesem die Wärme nur mangelhaft abgeführt wird, daß es zu baldigen Zerstörungen von Teilen des Brenners kommt Um eine ausreichende Wärmeableitung zu ermöglichen, wurden deshalb die Brenner, insbesondere solche für hohe Leistungsaufnahme, so ausgelegt, daß keine zu hohe Erwärmung durch zu geringe Querschnitte auftreten kann. Derartige massive Brenner weisen ein erhöhtes Gewicht auf. Dies erweist sich bei längerem Gebrauch als großer Nachteil, weil es die Handhabung erschwert

!n der DE-OS 22 27 118 ist eine Schutzgasschweißpistole der eingangs genannten Art beschrieben, bei der der abschmelzende Schweißdraht der Kontaktspitze über einen der Schutzgasleitung dienenden Rohrkörper aus einem den Handgriff bildenden Gehäuse zugeführt wird. Der Rohrkörper ist doppelwandig ausgebildet so daß durch den entstehenden Ringraum das Schutzgas geleitet werden kann, während im Innenraum des Rohres der Schweißdraht geführt wird. Diese konstruktive Gestaltung ermöglicht die Kühlung des Brennerrohres durch das außen strömende Schutzgas. Um die Kühlwirkung zu verbessern, kann das Innenrohr rauhe Oberflächen oder Längsnuten an der Oberfläche aufweisen, um bevorzugte Leitungen für das Schutzgas zu schaffen.

Im DE-GM 18 48 298 ist eine Schutzgasführung bei einem Schutzgasschweißbrenner mit einem einstückigen Fühmngs- und Brennerrohr beschrieben, bei der ein Teil des Gases im Inneren des Brennerrohres und ein anderer Teil außerhalb desselben strömt

Aus US-PS 37 83 233 ist eine konstruktive Gestaltung eines Schutzgasschweißbrenners bekannt, bei dem eine einstückige Stromkontaktdüse vorhanden ist, die seitliche Bohrungen aufweist, durch die ein Teil des Schutzgases austreten und in Richtung der Gasdüseninnenwand strömen kann.

In der GB-PS 7 12 259 und der US-PS 34 36 522 sind konstruktive Ausbildungen von Schutzgasschweißbrennern beschrieben, die Umhüllungen und Isolierungen des stromführenden Brennerrohres und des Außenmantels bei Schweißbrennern aufweisen.

In der GB-PS 6 62 806 ist ein Schutzgasschweißbrenner beschrieben, bei dem der Innendurchmesser des Brennerrohres nur geringfügig größer ist als der Durchmesser der durchgeführten Elektrode.

Es besteht ein großes Interesse an derartigen Brennern mit verbesserter Gaskühlung, die, auch bei hoher elektrischer Leistung, nur ein geringes Gewicht und eine kleine Zahl von Verschleißteilen mit erhöhten Standzeiten aufweisen.

Aufgabe der Erfindung ist deshalb, bei einem Schutzgasschweißbrenner der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art eine Verbesserung der Gaskühlung und damit eine Erhöhung der Standzeiten zu erzielen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale.

In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen des Schutzgasschweißbrenners beschrieben.

Das Kennzeichnende einer bevorzugten Ausführungsform besteht darin, daß die Längsnuten des Brennerrohres mit einer Umhüllung Gaskanäle bilden und ein elektrisch isolierter dünnwandiger Außenmantel aus geschwärztem Stahl vorhanden ist. Durch diese Ausbildung des Brennerrohres wird die für den Wärmeaustausch zur Verfugung stehende Fläche stark

vergrößert. Beispielsweise kann die Innenfläche eines Brennerrohres ca. 2800 mm² betragen. Durch äußere Profilgebung, z. B. 12 Nuten, wird beispielsweise eine Außenfläche von ca. 11 000 mm² geschaffen. Für die äußere Umhüllung des Brennerrohres ist tin dünnwandiges Stahlrohr besonders geeignet Es vereinigt geringe Wärmekapazität mit mechanischer Festigkeit. Um die Abstrahlung nach außen zusätzlich zu verbessern, ist es besonders vorteilhaft, die Oberfläche des Außenmantels als sogenannten schwarzen Strahler herzurichten, Diese Schwärzung wird durch in der Metallurgie bekannte Methoden erreicht

Das Schutzgas nimmt auch durch die isolierende Umhüllung aus nichtmetallischem Werkstoff noch Wärme von dem Außenmantel auf. Für die Isolierung können zahlreiche Stoffe verwendet werden. Bevorzugt wird die Verwendung von Polytetrafluorethylen.

Bei einer anderen Ausführungsform weist der Brennerkörper eine zur Gasführung dienende axiale Bohrung und längs verlaufende Innennuter, in die von den Längsnuten des Brennerrohres gebildete Stege eingreifen, auf, wobei der Anfang der Gaskanäle jeweils vom Brennsrkörper und dem Brennerrohr gebildet ist Der in den Brennerkörper eingreifende Teil des Brennerrohres weist Bohrungen auf, die eine Verbindung zwischen dem Rohrinneren und den Gaskanälen herstellen.

Durch diese Gestaltung des Brennerkörpers wird eine Teilung des Gasstromes bewirkt denn in den Gaskanälen und im Inneren des Brennerrohres ergeben sich unterschiedliche Strömungswiderstände. Das beidseitige Umströmen des Brennerrohres bewirkt gegenüber dem nur im Inneren durchströmten Rohr eine wesentlich verbesserte Wärmeabführung.

Der Brennerkörper kann aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, bevorzugt wird jedoch ein schlecht wärmeleitendes Material.

Durch die Verwendung solcher Materialien wird eine andere Aufgabe des Brennerkörpers, die Wärmeisolierung des Brennergriffes, gelöst. Es erweist sich als besonders günstig, wenn man den Brennerkörper in die Gestaltung des Brennergriffes miteinbczieht. Bei einer solchen Ausgestaltung bildet der Brennerkörper einen Teil des Inneren des Brennergriffes, indem er von Griffschalen umschlossen wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist eine Gasdüsenaufnahme mit aufgesetzten Kühlrippen vorgesehen. Vorzugsweise besteht der Gasverteiler aus thermisch belastbarem, nichtmetallischem Werkstoff und stellt eine dichte Verbindung zwischen einem Düsenstock, dem Brennerrohr und einer Gasdüsenaufnahme her und bewirkt die elektrische Isolierung zwischen stromführenden Teilen (Brennerrohr, Düsenstock) und nichtstromführenden Teilen (Gasdüse, Gasdüsenaufnahme). Der Gasverteiler weist ein Innengewinde zum Aufschrauben auf den Düsenstock oder das Brennerrohr auf oder besitzt ein Außengewinde zum Einschrauben in die Gasdüsenaufnahme.

Bei einer weiteren Ausführungsform weist der Gasverteiler an seiner Oberfläche eine Erweiterung auf, die in eine entsprechende Aussparung der Gasdüse eingreift so daß die Außenseite der Gasdüsenaufnahme durch den Gasverteiler direkt gegen Spritzer abgeschirmt ist. Dies ist vorteilhaft, denn die gegenüber herkömmlichen Brennköpfen veränderte Anordnung des Spritzerschutzes bedingt eine relativ ungeschützte Außenseite der Gasdüsenaufnahme, die jedoch vermieden werden soll.

Die Isolierung des Brennerrohres kann bis zum Gasverteiler reichen. Es ist jedoch auch möglich, sie kürzer auszubilden, so daß sich die Gaskanäle in Höhe der Gasdüsenaufnahme zu einem ringförmigen Gasraum erweitern, der in direkten! Kontakt mit der Gasdüsenaufnahme steht Dadurch wird ein Wärmeübergang von der Gasdüsenaufnahme in das Schutzgas möglich, d. h. es erfolgt Kühlung der Gasdüsenaufnahme durch das Schutzgas.

ίο Die Drahtführungsspirale ist bevorzugt so ausgebildet daß sie den Innenraum des Brennerrohres annähernd ausfüllt und die Stromdüsenbohrung einen nur geringfügig größeren Durchmesser als der Schweißdraht hat.

Die Erfindung wird nunmehr weiter anhand, der F i g. 1,2 und 3 erläutert

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt des Schutzgasschweißbrenners in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch das stromführende Brennerrohr an der Stelle A-A.

F i g. 3 zeigt einen Querschnitt durch den Brennerkörper an der Stelle B-B.

In F i g. 1 ist die Gasdüse, die bevorzugt aus Kupfer, Messing, Bronze oder dergleichen besteht und bevorzugt vernickelt ist mit 1 bezeichnet Die Gasdüsenaufnahme ist mit 7, die aufgesetzten Kühlrippen sind mit 7a beziffert Der Federring 8 wirkt bei aufgeschobener Gasdüse auf deren hier nicht gezeigte Dehnungsschlitze und verleiht somit der Gasdüse einen festen und konstant bleibenden Sitz auf der Gasdüsenaufnahme 7. Konzentrisch innerhalb der Gasdüsenaufnahme erstreckt sich das stromführende Brennerrohr 5 mit dem Düsenstock 3 am Ende. Die Stromdüse 2 ist in den Düsenstock 3 eingesetzt, bevorzugt eingeschraubt. Im Brennerkopf wird die Isolierung zwischen den stromführenden Teilen, dem Brennerrohr 5, dem Düsenstock 3, der Stromdüse 2 und den nichtstromführenden Teilen, der Gasdüse 1 und der Gasdüsenaufnahme 7 durch den Gasverteiler 6, der auch als Spritzschutz dient, bewirkt. Der Gasverteiler 6 besteht aus nichtmetallischem Werkstoff und stellt eine Verbindung zwischen dem Düsenstock 3, dem Brennerrohr 5 und der Gasdüsenaufnahme 7 her. Die von innen nach außen laufenden Bohrungen 6a im Gasverteiler 6 ermöglichen den Austritt des Schutzgases aus den Gaskanälen 12 gegen die Innenwand der Gasdüse. Mit 6b ist die Querschnittserweiterung des Gasverteilers 6 bezeichnet Diese Erhebung des Gasverteilers greift in eine entsprechende Aussparung der Gasdüse 1 ein. Im Innenraum des stromführenden Brennerrohres 5 befindet sich die Drahtführungsspirale 4 und darin der hier nicht gezeigte Schweißdraht Die Drahtführungsspirale füllt den Innenraum des Brennerrohres annähernd aus, und die Stromdüsenbohrung hat einen nur geringfügig größeren Durchmesser als der Schweißdraht. Zur besseren Wärmeabfuhr von der Gasdüsenaufnahme 7 ist die isolierende Umhüllung 10 des Brennerrohres 5 im Bereich der Gasdüsenaufnahme teilweise entfernt, so daß ein ringförmiger Gasraum 9 entsteht. Die Verbindung zwischen dem nicht näher bezeichneten Brennerkopf und dem hier nicht gezeigten Schlauchpaket wird durch das ummantelte Brennerrohr 5 (mit 10 ist die isolierende Umhüllung und mit 11 der Außenmantel

b5 des rtromführenden Brennerrohres 5 bezeichnet) hergestellt. Zum Anschluß des Schlauchpaketes ist das Ende des Brennerrohres verstärkt und mit einem Innengewinde 16 versehen. An diesem Ende sitzt der

Brennerkörper 13 auf dem Brennerrohr 5.

Fig.2 zeigt einen Querschnitt A-A durch das ummantelte Brennerrohr. Bei dem Brennerrohr 5 handelt es sich um ein Rohr mit Außenprofil. Die längs laufenden Außennuten 12 bilden zusammen mit der Umhüllung 10 die Gaskanäle. Die Stege des Außenprofils sind mit 12a bezeichnet. Im Rohrinneren befindet sich die Drahtführungsspirale 4 mit dem hier nicht gezeigten Draht. Das stromführende Profilrohr 5 ist von einer Isolierung 10 umhüllt, beide befinden sich im Außenmantel 11 aus geschwärztem Stahl.

F i g. 3 zeigt einen Querschnitt durch den Brennerkörper 13. Dieser weist eine nicht bezeichnete axiale Bohrung auf, von der aus in den Brennerkörper zusätzliche Innennuten 14 eingearbeitet sind. Das Brennerrohr 5 ist in die axiale Bohrung des Brennerkörpers 1 so eingeführt, daß die Stege 12a in die Nuten 14 eingreifen, wobei Anfänge der Gaskanäle jeweils vom Brennerkörper 13 und Brennerrohr 5 gebildet werden. Um den Gasstrom zu teilen und den Durchtritt vom Rohrinneren in die Gaskanäle zu ermöglichen, sind Bohrungen 15 im Brennerrohr vorhanden.

Bei dem in den F i g. 1 bis 3 erläuterten Schutzgasschweißbrenner erfolgt die Zuführung des Schutzgases durch den Brennerkörper 13 derart, daß die Hauptmenge des Gases durch die von den Längsnuten 12 gebildeten Gaskanäle und ein geringer Teil des Gases durch das Innere des Brennerrohres 5 strömt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schutzgasgekühlter Schutzgasschweißbrenner für das Schweißen mit abschmelzender Elektrode mit einer Gasdüse, mit einem ummantelten, stromführenden, schutzgasgekühlten Brennerrohr mit Längsnuten zur Führung des Schutzgases, mit einem zur Zuführung des Schutzgases dienenden Brenner körper und mit einer Stromdüse, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Schutzgases durch den Brennerkörper (13) derart erfolgt, daß die Hauptmenge des Gases durch die von den Längsnuten (12) gebildeten Gaskanäle und ein geringer Teil des Gases durch das Innere des Brennerrohres (5) strömt, und daß ein Gasverteiler (6) am Ende des Brennerrohres (5) vorgesehen ist, der Bohrungen (6a) aufweist, durch die das Gas gegen die Innenwand der Gasdüse (Ϊ) strömt.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsnuten (12) des Brennerrohres (5) mit einer Umhüllung (10) Gaskanäle bilden und ein elektrisch isolierter dünnwandiger Außenmantel

(11) aus geschwärztem Stahl vorhanden ist.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennerkörper (13) eine zur Gaszuführung dienende axiale Bohrung und längsverlaufende Innennuten (14), in die von den Längsnuten des Brennerrohres gebildete Stege (\2a) eingreifen, aufweist, wobei der Anfang der Gaskanäle jeweils vom Brennerkörper (13) und Brennerrohr Jo (5) gebildet ist.

4. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Brennerkörper (13) eingreifende Teil des Brennerrohres (5) Bohrungen (15) aufweist, die eine Verbindung zwischen dem Rohrinneren und den Gaskanälen (12) herstellen.

5. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Gasdüsenaufnahme (7) mit aufgesetzten Kühlrippen (7a). *o

6. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasverteiler (6) aus nichtmetallischem Werkstoff besteht und eine Verbindung zwischen einem Düsenstock (3), dem Brennerrohr (5) und einer Gasdüsenaufnahme (7) herstellt.

7. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drahtführungsspirale (4) den Innenraum des Brennerrohres annähernd ausfüllt und die Stromdüsenbohrung einen nur geringfügig größeren Durchmesser als der Schweißdraht hat.

8. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasverteiler (6) an seiner Oberfläche eine Erweiterung (Sb) besitzt, die in eine entsprechende Aussparung der Gasdüse (1) eingreift.