DE4007147A1 - Absaugeinrichtung fuer schweisspistolen - Google Patents

Description

Es sind Absaugeinrichtungen an Schweißpistolen bekannt, bei denen durch Frontöffnungen in einem Füllrohr der Schweißpi­ stole der Schweißrauch abgesaugt wird. Er wird durch einen Schlauch in einen Patronenfilter gesaugt. Die Wirkung dieser Absaugeinrichtung ist ungenügend, weil die Standzeiten der Patronenfilter zu gering sind. Sie setzen sich durch die im Schweißrauch enthaltenen Partikel sehr schnell zu, so daß sie in der Praxis meist außer Betrieb sind.

Es sind ferner für größere Absauganlagen mit gesonderten, am Schweiß- Arbeitsplatz angeordneten Absaugarmen elektrostati­ sche Filteranlagen mit nachgeschalteten Patronenfiltern be­ kannt. Sie sind relativ aufwendig in Herstellung und Betrieb und die Entsorgung ist, wie auch bei den zuerst genannten Geräten, kaum verschmutzungsfrei durchzuführen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine wirksame Absaugeinrichtung für Schweißpistolen zu schaffen, die eine lange Standzeit bei guter Anpassung an die Betriebsbedingungen und leichte Reini­ gungsmöglichkeit vereinigt. Diese Aufgabe wird durch den An­ spruch 1 gelöst.

Das austauschbare Vorabscheidemittel kann vorzugsweise ein Papiersack sein, der in einem ebenfalls luftdurchlässigen Beutel angeordnet ist. Ihm kann ein Feinfilter in Form eines Patronenfilters nachgeschaltet sein, der Feinstpartikel aus­ filtert. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß dieser Filter kaum noch verschmutzt wird und daher eine fast unbegrenzte Standzeit hat. Falls nötig, könnte er auch von der Schmutz­ seite her durch Absaugen gereinigt werden.

Auch das Vorabscheidemittel hat eine relativ große Betriebs­ dauer, insbesondere, wenn nach einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung Mittel vorgesehen sind, durch die vor der In­ betriebnahme oder nach Entleeren des Vorabscheidemittels ein Trennmittel-Pulver durch Ansaugen über den Rohluftschlauch infolge geeigneter Ausbildung des Lufteintritts in die Ab­ scheidemittel gleichmäßig auf der Oberfläche des Vorabschei­ demittels verteilt wird. Ein solches Trennmittel, das ein cellulosehaltiges Pulver sein kann, verhindert, daß die aus der schweißrauchhaltigen Rohluft herausgefilterten Bestand­ teile sich auf der Oberfläche des Vorabscheidemittels fest­ setzen bzw. -kleben. Das Abscheidegut kann, falls es nicht von selbst auf den Boden des Vorabscheidemittels fällt, durch leichtes Klopfen von der Oberfläche entfernt und entleert werden.

Besonders vorteilhaft ist, daß die Entsorgung des Vorabschei­ demittels, in dem die einzigen nennenswerten Abscheidemengen anfallen, staub- und rückstandsfrei vorzunehmen ist. Der obe­ re Rand des mit obenliegender Öffnung angeordneten und von innen beaufschlagten Papiersacks kann, ggf. bei laufender Absaugung, zusammengefaßt und ein Transportbeutel kann von oben her übergestülpt werden. Damit ist jede Verschmutzung der Umgebung mit dem Filterstaub ausgeschlossen. Dieser kann, und deswegen ist auch die Absaugung bei Schweißarbeitsgängen so wichtig, aufgrund der Art der Legierungsbestandteile und ihrer Oxidationsprodukte gesundheitsschädlich sein.

Die optimale Wirkung der Absaugung ist von der Einhaltung eines auf den jeweiligen Schweißvorgang abgestimmten Absaug­ stärke abhängig. Es muß vor allem dafür gesorgt werden, daß beim Schutzgasschweißen die die Schweißnaht schützende "Schutzgasglocke" nicht durch zu starke Absaugung abgerissen wird. Die Saugwirkung ist von dem jeweiligen Betriebszustand der Abscheidemittel, z. B. vom Verschmutzungsgrad, abhängig, so daß sich auch im Laufe des Betriebes Änderungen ergeben. Daher kann die Einrichtung vorteilhaft Einstellmittel für den Unterdruck, beispielsweise ein dem Abscheidemittel vor­ geschaltetes Drosselventil, aufweisen. Es ist aber auch eine Einstellung durch Nebenluftzugabe oder Gebläse- bzw. An­ triebsregelung möglich. Obwohl die Einstellung problemlos vom Schweißer von Hand vorgenommen werden kann, ist es auch mög­ lich, sie in Abhängigkeit von einem Unterdruckfühler oder einer Saugluftgeschwindigkeitsmessung automatisch durchzufüh­ ren.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.

Die einzige Zeichnungsfigur zeigt die Absaugeinrich­ tung in teilweise schematischer Darstellung.

Eine Schweißpistole 11 mit automatischer Zuführung eines Schweißdrahtes 12, der von einem Schutzgasaustritt 13 umgeben ist, weist Absaugöffnungen 14 am Eintritt eines die Schweiß­ pistole hülsenförmig umgebenden und bezüglich der Lage der Absaugöffnungen 14 zur Schweißstelle verstellbaren Absaugka­ nals 15 auf. Er ist am Griff 16 der Schweißpistole 11 an ei­ nen Absaugschlauch 17 angeschlossen, der einen dünneren Zu­ führschlauch 18 für den Schweißdraht und das Schutzgas um­ gibt. Diese Schläuche, die auch eine elektrische Leitung von einem im Griff 16 enthaltenen Auslöseschalter 19 führen, füh­ ren zu einem Schweißgerät 20, das eine Schweißdrahtvorrats­ rolle 21, einen automatischen Schweißdrahtvorschub 22 und weitere für das Schweißen notwendige Einrichtungen 23, wie den Schweißtransformator, ein Magnetventil für die Freigabe des Schutzgases aus der Flasche 24 etc. enthält.

In der elektrischen Steuerung 25 für die Schweißfunktionen ist ein Schalter 26, beispielsweise ein Relais, vorgesehen, das jeweils bei der Betätigung des Schalters 19, über den der Schweißstrom eingeschaltet und die Schutzgaszugabe ausgelöst wird, ein Signal an eine Absaugeinheit 30 gegeben wird.

Vor dem Schweißgerät 20 zweigt in einem Verteilerstück 27 der Absaugschlauch ab. Er verläuft von dort als Verbindungs­ schlauch 28 zu einer Rohluft- Eintrittsöffnung 29 der Absaug­ einheit. Sie ist im oberen Teil eines die Abscheidemittel aufnehmenden Behälters 31, nämlich in einem Behälterdeckel 32, seitlich angeordnet und über ein Verbindungsrohr mit ei­ nem Einstellmittel 33 in Form eines Drosselventils verbunden, das über einen Einstellgriff 34 an der Oberseite des Deckels einstellbar ist. Von dem Drosselventil 33 verläuft ein Ein­ trittsstutzen 35 in Form eines unten geschlossenen Rohres mittig in Achsrichtung des zylindrischen, aufrecht stehenden Behälters 31. Eintrittsöffnungen 36, die aus dem Eintritts­ stutzen 35 in das Behälterinnere 37 führen, sind am Umfang des Eintrittsstutzens 35 so verteilt, daß ihre Öffnungsfläche bzw. Anzahl im unteren Bereich größer ist als im oberen. Da­ durch ergibt sich eine gleichmäßige und weitgehend wirbel­ freie Einströmung, die den Abscheidevorgang und eine gleich­ mäßige Beschickung des den Rohluft-Innenraum 37 begrenzenden Vorabscheidemittels fördert.

Das Vorabscheidemittel besteht bei der Ausführungsform aus einem austauschbaren Papiersack 40, der in einem aus Textil­ material bestehenden Beutel 38 angeordnet ist. Beide sind luftdurchlässig, wobei aber der Papiersack relativ feine Po­ ren hat, die den weitaus überwiegenden Anteil aller Festbe­ standteile von gröberem Staub bis zu Rauchpartikeln zurück­ hält. Der Beutel 38 hat weitgehend eine Tragfunktion und ist, weil er dem Papiersack 40 nachgeschaltet ist, an der Abschei­ dung nicht beteiligt.

Der Beutel 38 ist mit einem Spannband 42 an einem Zwischen­ ring 41 befestigt, der L-förmig ausgebildet ist und mit einer elastischen Dichtmaterialfläche 43 auf dem oberen Behälter­ rand 44 aufliegt. Über den Ring wird der Öffnungsrand 45 des Papiersacks 40 gelegt, auf dem sich eine elastische Dichtflä­ che 46 des Randes 47 des Deckels 32 abstützt. In Betrieb saugt sich der Deckel von selbst fest, so daß keine gesonder­ te Befestigung nötig ist.

Als Feinabscheidemittel ist ein großer, zylindrischer Patro­ nenfilter 48 vorgesehen, der konzentrisch im Behälter 31 an­ geordnet ist und mit einem Ringabstand 50 von der Behälter­ wandung vom Boden 49 hochreicht und mit einigem Abstand vom Behälterrand 44 endet. Er ist dort, weil seine Auswechslung während des Betriebes kaum nötig ist, mit Dichtmasse nach oben abgedichtet und befestigt.

Der Patronenfilter 48 hat einen vorzugsweise aus doppeltem, sehr feinporigem Filterpapier bestehenden Faltenbalgfilter, dessen Zick-Zack-Falten senkrecht verlaufen und oben und un­ ten mit Dichtmasse abgeschlossen und mit einem Tragkörper 51 aus gelochtem Aluminiumblech verbunden sind. Der Boden ist durch ein Bodenblech 52 verschlossen. Durch die Behälterwand mündet ein Saugstutzen 53 in den Ringraum 50, der zu einem mehrstufigen Rotations-Sauggebläse 54 führt, das über einen Riementrieb 55 von einem Elektromotor 56 angetrieben wird. Gebläse und Antrieb liegen in einem neben dem Behälter 31 auf einem Fahrgestell 57 angeordneten Gehäuse 58, das an seiner Oberseite einen Nachfilter 59 trägt, der an den Ausgang des Gebläses angeschlossen ist und Aktivkohle-Filtereinheiten enthält, um auch gasförmige Schadstoffbestandteile aus der wieder ins Freie tretenden gefilterten Luft auszufiltern.

Ein Steuergerät 60 ist auf dem Gehäuse angeordnet, das ein mechanisches oder elektronisches Schaltrelais 61 und ein Ver­ zögerungsglied 62 enthält, das für eine vorgewählte Zeitdauer eine Abschaltung des Elektromotors verzögert, nachdem durch Loslassen des Auslöseschalters 19 bereits das Abschaltsignal gegeben wurde.

Die Absaugeinrichtung arbeitet nach folgendem Verfahren: Wenn der Schweißer durch Betätigen des Auslöseschalters 19 die Schweißpistole betriebsbereit macht, wird zugleich mit dem Einschalten der entsprechenden Schweißgerätfunktionen von dem Schalter 26 ein Einschaltsignal für die Absaugeinrichtung gegeben. Es schaltet den Motor 56 ein, so daß das Gebläse Luft über den Saugstutzen 53, den Ringraum 40, durch den Pa­ tronenfilter 48 den Beutel 38, den Papiersack 40 aus dem Roh­ luftraum 37 saugt, in den die Luft aus dem Stutzen 35 über das Drosselventil 33 und die Saugschläuche 17, 28 gesaugt wird, so daß beim Schweißen entstehender Schweißrauch über die Absaugöffnungen 14 von der Schweißstelle abgesaugt wird.

Der vom Gebläse 54 erzeugte maximale Unterdruck ist sehr kräftig und kann bis 250 mm Wassersäule betragen. Es ist da­ durch möglich, durch die recht dichten Filtermaterialien des Patronenfilters 48 und des vom Beutel 38 getragenen Papier­ sacks 40 eine ausreichende Luftmenge zu saugen. Diese darf aber nicht so stark sein, daß die Schweißnaht schützende Schutzgasglocke unterbrochen wird. Daher ist über die Handha­ be 34 und das Drosselventil 33 die resultierende Saugwirkung an den Absaugöffnungen 14 einstellbar. Die zugehörige Hülse 15 ist durch Längsverstellung auch einstellbar, jedoch reicht diese Einstellung meist nicht aus, um Schwankungen der Saug­ wirkung im Betrieb auszugleichen.

Die mit dem Schweißrauch versetzte Rohluft gelangt über die Schläuche 17, 28 und das Drosselventil 33 in den Eintritts­ stutzen 35 und von dort ohne wesentliche Verwirbelungen durch die Eintrittsöffnungen 36 in den Rohluftraum 37. Aus diesen wird die Rohluft über die Vorabscheidemittel, d. h. beim Aus­ führungsbeispiel den Papiersack 40 abgesaugt, der sich, von dem Beutel 38 gestützt, an der Innenseite des Patronenfilters 48 anlegt. Auf der rohluftseitigen Innenfläche des Papier­ sacks 40 befindet sich eine feine Schicht eines Trennmittel­ pulvers, das vor Inbetriebnahme des Papiersacks dadurch ein­ gebracht ist, daß es durch den Schlauch 28, der mit einer Steckkupplung lösbar am Verteiler 27 angebracht ist, ange­ saugt wird. Schon eine relativ kleine Menge (eine knappe Handvoll) eines Trennmittelpulvers, das hauptsächlich aus feingemahlener Cellulose besteht, reicht aus, um die Innen­ seite 65 so vorzubehandeln, daß die anderenfalls an dem Pa­ piersack 40 fest haftenden Schweißrauchpartikel sich leicht abschütteln lassen und auf den Boden fallen. Im Gegensatz zu anderen Stäuben ist aufgrund der Zusammensetzung das Schweiß­ rauch-Filtrat nicht nur vom gesundheitlichen Standpunkt her bedenklich, sondern neigt auch in starkem Maße zum Anhaften und Zusetzen der Filterporen.

Feinpartikel werden danach im Patronenfilter zurückgehalten. Die Luft wird aus dem Ringraum 50 über den Stutzen 53 abge­ saugt und die Abluft aus dem Gebläse 54 wird über den Kohle­ filter 59 nachgereinigt in die Atmosphäre entlassen.

Die Anordnung der Austrittsöffnungen 36 ist so gewählt, daß sowohl das Trennmittelpulver als auch danach die partikelhal­ tige Rohluft so gleichmäßig und ohne Ausbildung von größeren Wirbeln oder Totzonen über den gesamten Umfang des Papier­ sacks verteilt wird.

Wenn der Schweißer am Auslöseschalter 19 die Schweißpistole wieder ausschaltet, dann wird ein Ausschaltsignal von dem Schalter 26 an das Steuergerät 60 gegeben. Dabei läuft aber zuerst in dem Verzögerungsmittel 62 eine voreingestellte oder einstellbare Zeit ab. Dies dient einerseits dazu, daß "Nach­ rauchen" der Schweißstelle abzusaugen und andererseits dazu, kurzfristige Unterbrechungen zu überbrücken, um ein zu häufi­ ges Ausschalten und Wiederanspringen des Gebläses zu verhin­ dern. Dadurch werden die beim Schweißen üblichen Pausen nach Beendigung eines Nahtabschnitts lückenlos überbrückt. Das Verzögerungsmittel läuft also bei jedem Ausschaltsignal wie­ der über seine volle Verzögerungszeit an. Ist diese abgelau­ fen, ohne daß eine Wiedereinschaltung am Auslöseschalter 19 erfolgte, schaltet das Schaltrelais 61 den Motor 56 ab.

Das Ein- und Ausschaltsignal könnte, statt vom Auslöseschal­ ter 19, auch von anderen Signalgebern gegeben werden, z. B. in Abhängigkeit von dem Fließen des Schweißstromes, durch optische Geber abhängig vom Schweiß-Lichtbogen etc. Die Ein­ schaltung über den Auslöseschalter 19 bietet jedoch den Vor­ teil, daß sie meist etwas früher erfolgt, als der eigentliche Schweißvorgang, so daß der Motor ausreichend Zeit zum Anlau­ fen hat. Das Steuergerät 60 ist mit einem Schalter 63 verse­ hen, der die Stellungen "Aus/Manuell/Automatik" hat. Dadurch kann das Gerät, wenn gewünscht, auch durchgehend betrieben werden.

Zum Entleeren bzw. Wechseln des Papiersacks wird das Gerät ausgeschaltet, der Deckel abgehoben und der überstehende Rand 45 des Papiersacks 40 in der Mitte zusammengenommen und mit der Hand geschlossen. Dazu kann auf Stellung "Manuell" das Gebläse angelassen werden, um sicherzustellen, daß keines­ falls Staub austreten kann. Nach Abschalten des Gebläses kann dann ein Plastiksack von oben über den nunmehr lose im Behäl­ ter liegenden Papiersack gestülpt und zusammen mit diesem entnommen werden. Es wird somit jede Gefahr einer Verschmut­ zung der Umgebung ausgeschlossen.

Wegen der für die Filtrierung extrem ungünstigen Eigenschaf­ ten der Schweißrauchpartikel, verbunden mit dem wegen der feinen Filterporen hohen Druckunterschied, ändert sich im Laufe des Betriebes der Widerstand in der Absaugeinheit, so daß auch die abgesaugte Luftmenge davon beeinflußt werden würde. Zu diesem Zweck wird die zu Anfang stärkere Drosselung durch die Einstellmittel 33 bei Bedarf etwas verringert, so daß der Gesamtdruckverlust und damit auch die Luftmenge kon­ stant gehalten werden können. Da sich diese Änderungen über größere Zeiträume erstrecken, kann dies bequem vom Schweißer manuell durchgeführt werden. Eine automatische Regelung ist daher vorteilhaft, aber nicht zwingend erforderlich.

Die Erfindung ermöglicht es, auch bei Schweißvorgängen, die unabhängig von einem festen Arbeitsplatz mit installierter Absauganlage durchgeführt werden müssen, beispielsweise Ar­ beiten an größeren Gegenständen oder Maschinen, an schlecht zugänglichen Stellen etc., eine einwandfreie und mit großer Zuverlässigkeit funktionierende Absaugung mit langer Stand­ zeit der Abscheideeinrichtungen zu schaffen. Der zweischich­ tige Filteraufbau am Innenumfang des Behälters schafft eine große und leicht zugängliche Filterfläche bei einfachem Auf­ bau, Reinigungsmöglichkeit und staubfreier Entsorgung. Ein Vorteil ist auch, daß je Schweißpistole eine Absaugeinheit vorgesehen sein kann, die auch für den mobilen Einsatz leicht fahrbar ist. Es wäre jedoch auch möglich, mehrere Schweißpi­ stolen an eine Absaugeinheit anzuschließen und diese ständig parallel zu betreiben oder manuell oder automatisch rohluft­ seitig umzuschalten.

Claims (14)

1. Absaugeinrichtung für Schweißpistolen mit wenigstens einer an der Schweißpistole (11) vorgesehenen Absaug­ öffnung (14), die über Leitungsmittel (17, 28) mit Abscheidemitteln (30) verbunden ist, die ein aus­ tauschbares, luftdurchlässiges Vorabscheidemittel (40) und ein diesem nachgeschaltetes Feinabscheidemittel (48) enthalten, sowie mit einem Unterdruckerzeugungs­ mittel (54).

2. Absaugeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einstellmittel (33) für den Unterdruck, vorzugs­ weise ein dem Vorabscheidemittel (40) vorgeschaltetes, einstell- bzw. regelbares Drosselventil.

3. Absaugeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abscheidemittel in einem Behäl­ ter (31) mit einem abnehmbaren Deckel (32) enthalten sind und die Eintrittsöffnung (29) im oberen Bereich des Behälters (31), vorzugsweise im Deckel (32) vorge­ sehen ist.

4. Absaugeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorabscheide­ mittel (40) ein im Inneren eines Beutels (38) liegen­ der Papiersack ist.

5. Absaugeinrichtung nach einem Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß ein an die Eintrittsöffnung (29) und ggf. an das Einstellmittel (33) angeschlossener Eintrittsstutzen (35) im wesentlichen vertikal in ei­ nen Behälter (31) sich ragt und seitlich gerichtete Öffnungen (36) aufweist, die vorzugsweise in Zahl und/ oder Öffnungsfläche in Strömungsrichtung zunehmen.

6. Absaugeinrichtung nach einem der Ansprüche 3-5, da­ durch gekennzeichnet, daß das Einstellmittel (33) im Deckel (32) vorgesehen ist und auf dem Deckel angeord­ nete Betätigungsmittel (34) aufweist.

7. Absaugeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Feinabschei­ demittel (48) das Vorabscheidemittel (40) umgibt und vorzugsweise ein konzentrisch in einem zylindrischen Behälter (31) wandnah angeordneter zylindrischer Pa­ tronenfilter ist, an dessen Innerem sich das Vorab­ scheidemittel (40) abstützt.

8. Absaugeinrichtung nach einem der Ansprüche 4-7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Beutel (38) an einem zwischen einem oberen Behälterrand (44) und einem Dec­ kelrand (47) zwischengelegten Zwischenring (41) befe­ stigt ist und ein Randbereich (45) des den Behälterin­ nenraum (45) des den Behälterinnenraum (37) ausklei­ denden Papiersack (40) zwischen Zwischenring (41) und Deckelrand (47) eingelegt ist, wobei der Deckel (32) durch Unterdruckwirkung an dem Behälter (31) festge­ legt ist.

9. Absaugeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch Steuermittel (60), die in Abhängigkeit vom Betrieb der Schweißpistole (11) die Unterdruckerzeugungsmittel (54) einschalten.

10. Absaugeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuermittel (60) Abschaltverzöge­ rungsmittel (62) enthalten.

11. Absaugeinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (60) an einen Schweißpistolen-Auslöser (19) angeschlossen sind.

12. Absaugeinrichtung nach einem der Ansprüche 2-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellmittel (33) durch eine vorzugsweise strömungsgeschwindigkeits- bzw. unterdruckabhängige Regeleinrichtung betätigbar sind.

13. Absaugeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidemit­ tel (30) einen ggf. dem den Unterdruck erzeugenden Gebläse (54) nachgeschalteten, hauptsächlich gasförmi­ ge Verunreinigungen ausfilternden Nachfilter (59), z. B. einen Aktivkohlefilter, aufweist.

14. Absaugeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch Verteilungsmittel (28, 36) zum Ansaugen und gleichmäßigen Verteilen eines Trennmittelpulvers auf der Rohluftseite (65) des Vor­ abscheidemittels (40).