DE2705947C2 - Sicherheitsvorrichtung für Schweiß- und Lötbrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Sicherheitsvorrichtung, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist

Bei den bekannten Schweiß- und Löteinrichtungen mit drei getrennten Zuführleitungen für Druckluft, brennbarem Gas und sauerstofftragendem Gas bestehen erhebliche Schwierigkeiten bei Ausfall der Brennernamme und/oder Druckänderungen in den Versorgungsleitungen. Vor allen Dingen beobachtet man häufig die Rückschläge der Flamme in die Leitungen des sauerstofftragenden Gases. Derartige Störungsfälle haben bislang sehr häufig zu Unfällen mit schwerwiegenden Personenschäden geführt.

Es ist daher Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung, eine Sicherheitsvorrichtung für Schweiß- und Lötbrenner zu schaffen, die für sämtliche denkbare Störungsfälle das Auftreten von Bränden oder Explosionen vermeidet.

Mit der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 wird bei Kühlstörungen sofort die Brenngaszufuhr unterbrochen, während auf der anderen Seite aber die Zufuhr des sauerstofftragenden Gases zunächst noch weitergeht.

Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 3 wird erreicht, daß bei Störungen in der Druckluftzufuhr das brennbare Gas und das sauerstofftragende Gas abgestellt wird.

Mit der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 wird ausgeschlossen, daß beispielsweise schlecht verbrannte Gase oder ein schlechtes Mischungsverhältnis der Gase zu Vergiftungen führen kann.

Mit der Ausbildung nach Anspruch 5 wird erreicht, daß der Elektroschieber zu Beginn der Ingebrauchnahme der Vorrichtung künstlich geöffnet wird, bis der Thermofühler durch die Brennerflamme in Aktion gesetzt wird.

Die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 6 verhindert ein Ausströmen von brennbarem Gas, ohne daß es verbrannt wird.

Durch dieses geschlossene Netz von Sicherheitseinrichtungen, die aufeinander abgestimmt und miteinander gekoppelt sind, wird beim Auftreten einer Funktionsstörung eines Teils der gesamten Vorrichtung die Gefahr eines Unfalls, beispielsweise eine Explosion oder Vergiftung vermieden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der F i g. 1 und 2 erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch die vollständigen Teile einer Löt- und Schweißeinrichtung, die mit einer Zuführeinrichtung für die in Serienfertigung zu behandelnden Teile verbunden sein kann, und

Fig. 2 den wesentlichen Teil der zusammengeschalteten Sicherheitseinrichtungen.

Die Fig. 1 zeigt schematisch alle Kreise der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung, die drei Eingangsleitungen für fluide Medien enthält, nämlich für Druckluft 1. für Brennstoff 2, wie z. B. Azetylen, Propan, Stadt- oder Naturgas und für sauerstofftragendes Gas 3,

das ζ. B. Luft oder reiner Sauerstoff sein kann. Die in 1 zugeführte Druckluft passiert das Filter 4, den herkömmlichen Druckminderers und eine Schmiereinrichtung 6, die durch die Leitung 7 die pneumatische Logik 8 zur Steuerung der Zuführung 9 von Lot- oder Schweißmittel schmiert wobei dieser schon bekannte Kreis nicht im einzelnen beschrieben wird

Eine Luftausgangsleitung 11 ist an der Ausgangsseite der Kontrolleinrichtung 10 für die Durchflußleistung vorgesehen: sie ist dazu bestimmt, die pneumatische Logik 8 einerseits und den druckgesteuerten Schieber 22 andererseits zu versorgen, der wiederum den pneumatischen Schieber 15 steuert. Die durch die Leitungen 11 und W geführte Druckluft wird den Schiebern bei einem Druck von etwa 1,5 Bar zugeführt. Dieser an sich bekannte Kreis ,wird nicht im einzelnen dargestellt

Der Kreis für das brennbare Gas, dessen EingangsleitL-ng mit 2 bezeichnet ist, enthält einen herkömmlichen Druckminderer 12, eine Kontrolleinrichtung 13 für den Durchfluß und führt durch eine Leitung 34 in den Sicherheitskontrollschrank 33, dessen Rolle später beschrieben wird. An der Ausgangsseite des Kontrollschrankes 33 ist ein Überwachungskreis 18 angeordnet, vor dem ein Hohlkörper 16 mit bläschenförmigem Material vorgeschaltet ist, der ein Zurückschlagen der Flamme in die Leitung 34 verhindern soll. Des weiteren ist ein Verteiler 19 für ein Mittel vorhanden, das die Atmosphäre der Flamme des Brenners 27 reduzierend macht Außerdem ist unmittelbar vor dem Eintritt des brennbaren Gases in den Brenner 27 ein den Rückschlag der Flamme verhinderndes Organ 24 angeordnet Da auch dieser Kreis an sich bekannt ist wird er nicht weiter ausgeführt

Der Kreis für das sauerstofftragende Gas, Luft oder reiner Sauerstoff, enthält, wie der Vorhergehende Kreis des brennbaren Gases, einen herkömmlichen Druckminderer 20 und eine Kontrolleinrichtung 21 für den Durchfluß vor seinem Eintritt in den Sicherheitskontrollschrank 33. Auf dessen Ausgangsseite ist der Überwachungskreis 23 angeordnet, der in Wirkverbindung mit dem Überwachungskreis 18 des brennbaren Gases steht, ihm folgt ein Organ 25 zur Verhinderung des Rückschiagens der Flamme, das ebenfalls unmittelbar vor dem Eintritt des sauerstofftragenden Gases in den Brenner 27 angeordnet ist Dieser bekannte Teil des Kreises für das sauerstofftragende Gas wird ebenfalls nicht näher erläutert. Die Beschreibung dieser Vorrichtung hat nur zum Ziel, die Rolle der Sicherheitsorgane besser verständlich zu machen, deren gegenseitige Verknüpfung den neuen Teil der Erfindung darstellt.

Die Kühleinrichtung 28 für den Brenner 27 und die Zuführeinrichtung 9 für den Lot- oder Schweißdraht vervollständigt die Vorrichtung und spielt ebenfalls eine wichtige Sicherheitsfunktion. Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird daher von verschie- yj denen getrennten Organen bewirkt, die spezielle Eigenschaften mit schneller Einwirkung auf andere Organe, denen sie zugeordnet sind, besitzen, wie z. B. die beiden Kontrolleinrichtungen für den Durchfluß von Gas, nämlich die Einrichtung 21 für den Sauerstoffträger und die Einrichtung 13 für das Brenngas, die den Steuerhebeln 44 und 45 zugeordnet sind und von diesen von Hand gesteuert werden, wobei die Hebel 44 und 45 derart angeordnet sind, daß man beim Inbetriebbringen aller Elemente der Vorrichtung die Eingangsleitung des brennbaren und des sauerstofftragenden Gases nur in einer ganz bestimmten Reibenfolge öffnen kann.

Außerdem zeigt die F i g. 1 den Thermofühler 35. sein Verstärker-Relais 38, das den Elektroschieber 14 öffnet oder schließt je nachdem, ob die Flamme des Brenners 27 vorhanden ist oder nicht Bevor der elektrische Leiter 29 den Elektroschieber 14 versorgt führt er durch den nach einer gewissen Zeitspanne nieder ausschaltenden Selbrthalteschalter 36, dessen Rolle es ist das Starten der Vorrichtung und damit den Betrieb der gesamten Vorrichtung zu erlauben.

Die Eingangsleitung für die Druckluft 1 besitzt einen Hauptschieber 41, das brennbare Gas 2 einen Hauptschieber 42 undi die Eingangsleitung 3 für den Sauerstoffträger einen Hauptverschluß 43; die Leitung des brennbaren Gases ist mit 34 bezeichnet und die des sauerstofftragenden Gases mit 26.

Für das richtige Verständnis der folgenden Erklärungen ist zu beachten, daß die druckgesteuerten Schieber (Manostaten und Pressostaten) auf Druckunterschiede ansprechen, für die sie vorher eingestellt wurden, und daß die pneumatischen Schieber von einem fluiden Medium gesteuert werden, im allgemeinen Luft, bei einem durch den beabsichtigten Zweck definierten Druck, während die Elektroschieber von einem Elektromagneten gesteuert werden, wobei die beiden letzteren Schieber nur zwei Eingangszustände kennen.

Da die Anordnung der Sicherheitsorgane, die in Serie in die Leitungen von brennbarem und sauerstofftragendem Gas eingeschaltet und in dem Kontrollschrank 33 eingebaut sind, das Prinzip der Erfindung bildet, wird im folgenden auf F i g. 2 Bezug genommen, die schematisch die untereinander verbundenen Elemente zur Gewährleistung der Funktionssicherheit der Vorrichtung nach F i g. 1 zeigt. Die Sicherheitselemente des Wandschrankes 33 sind derart angeordnet, daß sie selektiv auf den Kreis des betroffenen Gases einwirken.

Zunächst wird angenommen, daß die Eingangsleitungen 1,2,3 der. verschiedenen Gase geschlossen sind, und es daher keine Wärmequelle 46 am Ende des Brenners

27 gibt. Da der Versorgungsspannungs-Eingang 37 eines elektrischen Netzes nicht unter Spannung steht, ist die Vorrichtung im Ruhezustand. Mehrere schnelle Handgriffe sind unerläßlich, um die Gesamtheit in Funktionszustand zu bringen. Zunächst wird die Kühlpumpe

28 des Brenners 27 mit Strom versorgt ebenso wie die nicht dargestellte Vorschubeinrichtung für den Schweißdraht Durch diese Stromversorgung der Pumpe 28 wird ebenfalls das Verstärker-Relais 38 des Thermofühlers 35 versorgt, anschließend wird Druckluft in 1, das brennbare Gas in 2 und das sauerstofftragende Gas in 3 im Sinne der Pfeile in der F i g. 2 unter einem geeigneten Druck zugeführt.

Der wegen des Fehlens der Flamme 46 am Ausgang des Brenners 27 noch kalte Thermofühler 35 wirkt nicht auf sein Verstärker-Relais 38 ein, daher bleibt der Elektroschieber 14 geschlossen, das brennbare Gas wird nicht weitergeleitet. Das unter einem gewissen Druck zugeführte sauerstofftragende Gas wirkt auf den druckgesteuerten Schieber 22 ein, der auf die ihm nachgeschalteten pneumatisch gesteuerten Schieber weiterwirkt und durch die Leitung W den pneumatisch gesteuerten Schieber 15 öffnet, der das Brenngas weiterführen würde, wenn 14 nicht geschlossen wäre. Daher erreicht nur das sauerstofftragende Gas den Brenner 27.

Um jeden Handhabungsfehler beim lngangbringen der Vorrichtung zu vermeiden, sind zwei Anordnungen getroffen, die erste wird von zwei Einrichtungen (Srhiebern) 13 und 21 gebildet, deren Steuerhebel 44 und 45 derart miteinander zusamniengeschaltet sind, daß es unmöglich ist, die Kontrolleinrichtung 13 für das brennba-

re Gas vor der des sauerstoff tragenden Gases zu öffnen, ebenso wie es unmöglich ist, die Zuleitung des sauerstofftragenden Gases vor der des brennbaren Gases zu verschließen. Die zweite Anordnung besteht in dem Selbsthalteschalter 36, der am Anfang des Ingangbringens dazu dient, den Elektroschieber 14 künstlich zu öffnen, der den Zutritt des brennbaren Gases öffnet. Da der pneumatische Schieber 15 offen ist, kann das brennbare Gas am Brenner 27 anlangen, wo es nur gezündet zu werden braucht, da das sauerstofftragende Gas gleicherweise die Flamme erreichen kann. Die mit Gas unter normalem Druck versorgte Flamme erhitzt den Thermofühler 35, der über den Leiter 29 und das Verstärker-Relais 38 im Normalzustand den Elektroschieber !4 mit elektrischem Strom versorgt, sobald der Selbsthalteschalter 36 in seinen Ruhezustand zurückkehrt. Ohne diesen Schalter 36 wäre es unmöglich, die Lot- und Schweißvorrichtung in Gang zu setzen. Die Gesamtheit der Wirkungen der verschiedenen Sicherheitseinrichtungen, nämlich der Kontrolleinrichtungen 13 und 21 für das brennbare und das sauerstofftragende Gas des pneumatisch gesteuerten Schiebers 15, der von dem druckgesteuerten Schieber 22 gesteuert wird, sowie der Teile 35, 38, 36 und 14, die durch das Arbeiten der Pumpe 28 und über die elektrischen Leiter 37 mit elektrischem Strom versorgt werden, bildet daher das Wesentliche der Erfindung, da ihre wechselseitige Wirkung keine falsche Handhabung beim Ingangbringen der Vorrichtung zuläßt und darüber hinaus das sichere Funktionieren ohne irgendeinen möglichen Unfall gewährleistet.

Fünf Hauptfälle von falschem Funktionieren können auftreten:

1. Wenn aus irgendeinem Grund der Druck der Druckluft, die die pneumatischen und druckgesteuerten Schieber 15 und 22 versorgt, in vorher fixierten Grenzen variiert, schließen sich diese, das brennbare Gas und das sauerstofftragende Gas werden in der Höhe der Schieber 15 und 22 angehaiten, die Flamme 46 des Brenners 27 verschwindet, der Thermofühler 35 erkaltet in einigen Sekunden und steuert nicht mehr das Verstärker-Relais 38, das den Elektroschieber 14 schließt, wobei diese Kette von Aktionen nur dann vollständig abläuft, wenn z. B. die Zeit des Absinkens des Luftdrucks in der Leitung 1 langer ist als die Reaktionszeit aller dieser Elemente, wodurch bewirkt wird, daß ein vorübergehendes Absinken dieses Druckes keinen Einfluß auf die Wirkung aller dieser Elemente hat.

2. Der Versor^un^sdruck des brennbaren Gases ist nicht korrekt, der pneumatische Schieber 15 bleibt geöffnet, aber die Qualität der Flamme 46 vermindert sich, dadurch entsteht eine Temperaturdifferenz der Flamme, der Thermofühler 35 stellt seine Aktion ein und der Elektroschieber 14 schließt die Leitung 34 des brennbaren Gases.

3. Der Druck des sauerstofftragenden Gases überschreitet nach oben oder unten gewisse gefährliche, vorherbestimmte Grenzen, die pneumatischen, dem druckgesteuerten Schieber 22 zugeordneten Schieber schließen die Eingangsleitungen 34, 26, des brennbaren und des sauerstofftragenden Gases bei 15 und 22, die Flamme 46 erlischt und derselbe Vorgang, wie im Vorhergehenden beschrieben, läuft ab.

4. Die Flamme 46 des Brenners 27 erlischt zufällig, der Thermofühler 35 steuert nicht mehr das Verstärker-Relais 38, das normalerweise den Elektroschieber 14 offenhält, dieser schließt sich und unterbricht die Eingangsleitung 34 für brennbares Gas.
Wenn der elektrische Strom 37, der die Kühlpumpe 28 für den Brenner 27 und für die hier nicht dargestellte Vorschubeinrichtung des Schweißdrahtes versorgt, ausfällt, wird das Verstärker-Relais 38 des Thermofühlers 35 außer Gang gesetzt und schließt über den Leiter 29 den Elektroschieber 14, wodurch die Eingangsleitung 34 des brennbaren Gases geschlossen und die Leitung 26 für das sauerstofftragende Gas geöffnet ist. In allen diesen Fällen und nach einem Funktionszwischenfall, besteht die letzte gefahrlose Aktion darin, die Einrichtungen 13 und 21 durch die zugeordneten Hebel 44 und 45 zu schließen, womit die Vorrichtung in Ruhezustand gelangt ist. Um sie wieder in Gang zu bringen, werden die vorher beschriebenen Schritte wiederholt.

Bei einer industriellen Versuchsanlage erforderte die gesamte Ansprechzeit, bei allen absichtlich hervorgerufenen Funktionsstörungen, nur einige Sekunden, um alle automatischen Sicherheitsoperationen ablaufen zu lassen. Ebenso ist die Zusammensetzung der fünf Komponenten, des Thermofühlers 35, der pneumatisch- und druckgesteuerten Schieber 15 und 22, des Elektroschiebers 14 und der Druckluft ausreichend, um eine extreme Funktionssicherheit ohne größeren Unfall bei industriellen Lot- und Schweißanlagen für die Serienfertigung zu gewährleisten, wie auch immer dieQualität der Gase, des brennbaren und des sauerstofftragenden Gases ist. Die eben beschriebene Sicherheitsvorrichtung kann außer bei Lot- und Schweißmaschinen in allen Heizanlagen mit mittlerer oder hoher Temperatur verwendet werden, bei denen sie ebenfalls für Funktionssicherheit sorgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche: ^-

1. Sicherheitsvorrichtung für Schweiß- und Löteinrichtungen mit einem Brenner und einem im Zuge der Versorgungsleitungen für Druckluft brennbarem Gas und sauerstofftragendem Gas angeordneten Sicherheitskontrollschranke, mit einem in die Leitung für das brennbare Gas eingeschalteten, von einem in der Nähe der Brennerflamme angeordneten Thermofühler gesteuerten Elektroschieber und einem zwischen den Thermofühler und den Elekiroschieber geschalteten Selbsthalteschalter mit Zeitglied, sowie einer Kühleinrichtung für den Brenner, gekennzeichnet durch eine dem Thermofühler (35) nachgeschaltete Verstärkei stufe (38), dessin Stromversorgung abhängig ist vom Funktionszustand der Zirkulationspumpe (28) für die Kühlflüssigkeit des Brenners (27), einen zum einen von der Druckluft gesteuerten und zum anderen druckbetätigt auf Druckschwankungen in der Leitung für das sauerstofftragende Gas ansprechenden, in die Leitung (26) des sauerstofftragenden Gases eingeschalteten ersten pneumatischen Schieber (22), der mit einem zweiten, dem Elektroschieber (14) zum Verschließen des brennbaren Gases nachgeschalteten pneumatischen Schieber (15) verbunden ist, wobei beide pneumatische Schieber (15, 22) miteinander gekoppelt gleichzeitig arbeiten, um die Eingangsleitung (34) des brennbaren Gases und die des sauerstofftragenden Gases bei Druckabfall des letzteren sowie bei Druckabfall in der Druckluftleitung zu verschließen.

2. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Thermofühler (35) angesteuerte Verstärkerstufe (38) von der Stromquelle (37) der Pumpe (28) mitversorgt wird, so daß bei Stillstand der Pumpe (28) die Verstärkerstufe (38) des Thermofühlers (35) stillgelegt und die Leitung (34) für das brennbare Gas geschlossen wird.

3. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Eintritt eines vorbestimmten Druckabfalls in der Leitung (11) der Druckluft die pneumatisch gesteuerten Schieber (15, 22) die Zuführung des brennbaren und sauerstofftragenden Gases schließen und die Wirkung der pneumatischen Schieber (15, 22) durch handbetätigte Kontrolleinrichtungen (13,21) ergänzt wird.

4. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüehe 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verringerung der Brennqualität der Brennerflamme (46) die Leitung (34) des brennbaren Gases über die dem Thermofühler (35) nachgeschaltete Verstärkerstufe (38) kurzfristig geschlossen wird.

5. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch den Einsatz einer HilfsStromversorgung über den den Elektroschieber (14) betätigenden Selbsthalteschalter (36), bis dessen Stromversorgung durch den Thermofühler (35) bewirkt wird.

6. Sicherheitsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Kontrolleinrichtungen (13,21) für die Zuführung des brennbaren und des sauerstofftragenden Gases zwei handbetätigte Öffnungs- und Verschlußhebel (44, 45) in der Weise zugeordnet sind, daß die Öffnung der Eingangsleitung (26) des sauerstofftragenden Gases ausschließlich vor der öffnung und deren Schließung ausschließlich nacb Schließung der Eingangsieitung (34) des brennbaren Gases erfolgen kann, wobei dieses Ergebnis nur durch eine bloße Vierteldrehung der beiden handbetätigten Hebel (44,45) erreicht wird.