DE4017886C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schweißen unter Schutzgas und zum Bilden eines abgeschlossenen Raumes zwischen zwei mit axialem Abstand zueinander angeordneten Abschlußscheiben innerhalb der Endbereiche von zwei unter Verwendung eines Schutzgases miteinander zu verschweißenden Rohrabschnitten, wobei an der Eingangsseite des Gerätes ein Gaseintrittskörper vorgesehen ist, der eine dem lichten Rohrdurchmesser angepaßte Abschlußscheibe trägt und einen Durchlaß für das Schutzgas von außen über einen Gasanschluß nach innen über Düsenöffnungen bildet, wobei an der Ausgangsseite des Gerätes ein Gasauslaßkörper vorgesehen ist, der eine dem lichten Rohrquerschnitt angepaßte Abschlußscheibe trägt und einen Durchlaß für das Schutzgas von innen über wenigstens eine Auslaßbohrung mit einem Körper aus Sintermetall nach außen über einen Auslaßkanal bildet, und wobei an dem Gaseintrittskörper und dem Gasauslaßkörper jeweils an deren Innenseiten je eine Gewindebohrung vorgesehen ist, in die ein Distanzhalter eingeschraubt ist.

Beim Verschweißen von Rohren und Rohrformteilen miteinander, die aus ferritischen und austenitischen Stählen, also aus Edelstählen bestehen, entstehen in der Umgebung der Schweißnaht Anlauffarben. Diese Bereiche werden durch das Schweißen korrosionsanfällig. Das trifft sowohl für Handschweißung als auch für Automatenschweißung zu.

Um beim Verschweißen von Rohrenden miteinander das Entstehen von Anlauffarben und damit die Neigung zur Korrosion zu verhindern, ist anschließend eine Bearbeitung der Umgebung der Schweißnaht mit einer entsprechend geeigneten Säure erforderlich, durch die die Widerstandsfähigkeit des Edelstahles gegen Korrosion wiederhergestellt wird. Eine derartige Nachbehandlung der Schweißnaht und der Umgebung der Schweißnaht ist bei Rohren an deren Außenumfang ohne besondere Schwierigkeiten möglich, eine solche Behandlung der entsprechenden Innenfläche der Rohre ist jedoch unter vertretbarem Aufwand nicht möglich.

Um im Innern des Rohres beim Schweißen eine Schutzgasatmosphäre zu schaffen und während des Schweißens aufrecht zu erhalten, ist ein Gerät bekannt, das zwei mit Abstand zueinander angeordnete Abschlußscheiben hat, die über einen Distanzhalter in bestimmtem Abstand zueinander gehalten sind. Die Abschlußscheibe am Eingang dieses Gerätes ist auf einem Gaseintrittskörper angeordnet, in dem ein Einlaßkanal für von außen zuzuführendes Schutzgas vorgesehen ist. Das Schutzgas tritt von außen her durch einen Nippel in den Einlaßkanal ein und verläßt den Einlaßkanal auf der Innenseite der Abschlußscheibe durch mehrere radiale Bohrungen eines Gasverteilers. Die Abschlußscheibe am Ende des Gerätes ist auf einem Gasauslaßkörper gelagert, der ebenfalls einen Gasdurchlaßkanal aufweist. Dieser Gasdurchlaßkanal ist über Auslaßöffnungen mit der äußeren Atmosphäre verbunden.

Bei diesem bekannten Gerät treten aus den einzelnen Bohrungen der Gasverteilerdüse scharfe Schutzgasstrahlen aus. Das führt zu Verwirbelungen und zu Toträumen innerhalb des Raumes zwischen den beiden Abschlußscheiben, so daß während des Schweißens noch Reste von Sauerstoff vorhanden sind, die mit dem erhitzten Stahl in unerwünschter Weise reagieren, so daß sich Anlauffarben bilden und Korrosionsneigung entsteht.

Wegen der turbulenten Strömung des Schutzgases stellt sich ein großer Verbrauch an Schutzgas ein. Das bedeutet gleichzeitig, daß ab dem Beginn des Spülens mit Schutzgas in dem Raum zwischen den beiden Abschlußscheiben eine relativ lange Zeitspanne verstreichen muß, bis mit dem Schweißen begonnen werden kann (DE 37 28 184 A1).

Aus der US-PS 41 01 067 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der in die eine Seite des Spülraumes ein Rohrende mit Querbohrungen hineinragt und auf der anderen Seite des Spülraumes ein Austrittsrohr vorgesehen ist. Auch hier treten scharfe Schutzgasstrahlen aus dem Rohrende aus, die zu den vorstehend erwähnten Verwirbelungen und Toträumen führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art zu schaffen, mit der Anlauffarben und Korrosion beim Verschweißen von Rohren und Rohrformteilen aus ferritischen und austenitischen Stählen zu vermeiden sind und eine hohe Qualität der Schweißnaht bei geringem Schutzgasverbrauch gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Gaseintrittskörper als Einlaß für das Schutzgas eine zentrale Längsbohrung hat, von der mehrere Gasdurchtrittskanäle abzweigen, deren Enden mit je einer für das Schutzgas durchlässigen Sintermetall-Linse versehen sind, und der Gasauslaßkörper als Auslaß für das Schutzgas eine zentrale Längsbohrung hat, in die wenigstens ein Gasauslaßkanal mündet, in dem ein Druckventil angeordnet und an dessen Auslaßende eine für das Schutzgas durchlässige Sintermetall-Linse vorgesehen ist.

Auf diese Weise gelangt man zu einer Vorrichtung, mit deren Hilfe Schutzgas-Schweißen durchgeführt werden kann, ohne daß sich Anlauffarben bilden, wobei gleichzeitig Korrosion zu vermeiden ist. Hinzu kommt, daß mit Hilfe dieser Vorrichtung zum Schweißen unter Schutzgas beim Schweißen eine hohe Zeiteinsparung möglich ist, da der durch diese Vorrichtung gebildete Raum schnell insgesamt mit Schutzgas bzw. Formiergas gefüllt ist und keine Sauerstoffreste in dem Raum verbleiben. Eine Nachbehandlung der Schweißnaht mit einer geeigneten Säure ist nicht erforderlich. Des weiteren ist hierdurch ein geringer Schutzgas- bzw. Formiergasverbrauch bei gleichzeitig hoher Qualität der Schweißnaht gewährleistet.

Zweckmäßig münden in die zentrale Längsbohrung des Gaseintrittskörpers seitlich mehrere schräg angeordnete Gasdurchtrittskanäle und koaxial mit der Längsbohrung eine Gewindebohrung.

Die Eintrittskanäle können mit der zentralen Längsbohrung je einen Winkel von etwa 70° einschließen.

Es empfiehlt sich, drei Eintrittskanäle vorzusehen, die in der Stirnansicht gesehen untereinander je einen Winkel von 120° einschließen.

Der Gaseintrittskörper kann zum Distanzhalter hin einen konisch verjüngenden Kegelstumpf mit einem Böschungswinkel von etwa 70° haben, in dessen Kegelstumpffläche die Kanäle münden.

Das Gerät kann weiterhin so ausgebildet sein, daß in die zentrale Längsbohrung des Gasauslaßkörpers seitlich ein als Schrägbohrung ausgebildeter Gasauslaßkanal und koaxial mit der Längsbohrung eine Gewindebohrung münden.

Dabei kann die Schrägbohrung mit der zentralen Längsbohrung einen Winkel von etwa 70° einschließen.

Weiterhin empfiehlt sich, daß der Gaseintrittskörper einen sich zum Distanzhalter verjüngenden Kegelstumpf mit einem Böschungswinkel von etwa 70° hat, in dessen Mantelfläche die Schrägbohrung mündet.

Zweckmäßig kann am Ausgang der zentralen Längsbohrung des Gasauslaßkörpers ein Innengewinde vorgesehen sein, in das eine Zugöse mit einer Längsbohrung für das Schutzgas eingeschraubt ist.

Das Druckventil in der Schrägbohrung kann auf einen Überdruck von 2 bar eingestellt sein.

Die Dichtscheiben auf dem Gaseintrittskörper und dem Gasauslaßkörper können aus einem Silikon-Teflon-Gemisch bestehen und jede Dichtscheibe kann zwischen zwei im Durchmesser kleineren Halteplatten gehalten sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles des näheren er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 das erfindungsgemäß ausgebildete Schutzgasschweißgerät bzw. Formiergasschweißgerät teilweise geschnitten innerhalb zweier geschnittener Rohrenden,

Fig. 2 eine Ansicht auf den in Fig. 1 links darge­ stellten Gaseintrittskörper,

Fig. 3 eine Ansicht auf Fig. 2 in Richtung des Pfeiles III,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3,

Fig. 5 eine Ansicht auf den in Fig. 1 rechts darge­ stellten Gasauslaßkörper,

Fig. 6 eine Ansicht auf Fig. 5 in Richtung des Pfei­ les VI und

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII der Fig. 6.

Auf einem Gaseintrittskörper 10 aus Edelstahl ist auf ei­ ner umlaufenden Rille 11 eine Abschlußscheibe 12 angeord­ net, die aus einer elastisch biegsamen mittleren Dicht­ scheibe 13 aus einem Silikon-Teflon-Gemisch und aus zwei Halteplatten 14 und 15 aus Edelstahl besteht. Die Dicht­ scheibe 13 ist zwischen den zwei Halteplatten 14 und 15 gehalten, die mittels mehrerer Schrauben 16 und 17 mitei­ nander verbunden sind.

Der Gaseintrittskörper 10 hat einen mittleren zylindri­ schen Teil 18, an den sich nach rechts, also nach innen zum Distanzhalter 38 hin ein Kegelstumpf 19 anschließt. Auf der anderen Seite der umlaufenden Rille 11, also nach außen hin sind ein Gewindeteil 20 und ein Nippel 21 angeordnet. Eine Spannmutter 22 ist auf dem Gewinde des Gewindeteils 20 fest gegen die Abschlußscheibe 12 gedreht, so daß die Abschlußscheibe 12 sicher zwischen der Spannmutter 22 und einer umlaufenden Schulter 23 des Gaseintrittskörpers 10 gehalten ist.

In dem Gaseintrittskörper 10 ist eine zentrale Längsbohrung 24 vorgesehen, die sich vom Anfang 25 des Nippels 21 bis zu einer etwa in der Mitte des Gaseintrittskörpers 10 befindlichen Verteilerstelle 26 erstreckt. Von der Verteilerstelle 26 aus zweigen von der zentralen Längsbohrung 24 drei schräg verlaufende Bohrungen 27, 28 und 29 ab, die die Gaseintrittskanäle bilden. Diese münden mit ihren Enden 30, 31 und 32 in der Mantelfläche des Kegelstumpfes 19 des Gaseintrittskörpers 10. Die Schrägbohrungen 27, 28 und 29 sind an ihren Enden 30, 31 und 32 mit Sintermetall-Linsen 33, 34 für das Schutzgas bzw. Formiergas durchlässig verschlossen und mit Innengewinde 35 versehen.

Des weiteren zweigt von dem Abzweigpunkt 26 eine weitere zentrale Längsbohrung 36 mit Innengewinde 37 ab, in die ein Distanzhalter 38 mit passendem Außengewinde eingeschraubt ist.

Ein in Fig. 1 rechts dargestellter Gasauslaßkörper 39 aus Edelstahl hat eine umlaufende Rille 40, auf der eine Abschlußscheibe 41 gelagert ist, die aus einer elastisch biegsamen mittleren Dichtscheibe 42 aus einem Silikon- Teflon-Gemisch und aus zwei äußeren Halteplatten 43 und 44 aus Edelstahl besteht. Die Dichtscheibe 42 ist zwischen den zwei Halteplatten 43 und 44 gehalten, die mittels mehrerer Schrauben 45 und 46 miteinander verbunden sind.

Der Gasauslaßkörper 39 hat einen zylindrischen Mittelteil 47, an den sich nach links, also nach innen zum Distanzhalter 38 hin ein Ke­ gelstumpf 48 anschließt. Auf der rechten Seite der Rille 40, also nach außen hin ist ein Gewindeende 49 mit Außen­ gewinde 50 vorgesehen, auf das eine Spannmutter 51 aufge­ schraubt ist, wobei zwischen der Spannmutter 51 und einer umlaufenden Schulter 52 des Gasauslaßkörpers 39 die Abschlußscheibe 41 festgehalten ist.

In dem Gasauslaßkörper 39 ist eine axial verlaufende zen­ trale Längsbohrung 53 mit Innengewinde 54 vorgesehen, von der an einem Abzweigpunkt 55 eine Schrägbohrung 56 mit Innengewinde 57 abzweigt. Außerdem zweigt von dem Ab­ zweigpunkt 55 eine weitere axiale Längsbohrung 58 mit In­ nengewinde 59 ab, in die der Distanzhalter 38 einge­ schraubt ist.

In der Schrägbohrung 56 ist ein Ventil 60 angeordnet, das auf einen Druck von 2 bar eingestellt ist. Am Ende 61 der Schrägbohrung 56 ist eine für das Schutzgas durchlässige Sintermetall-Linse 62 vorgesehen. In das äußere Ende der Bohrung 53 ist eine Öse 63 mit Außengewinde 64 einge­ schraubt, die eine zentrale Bohrung 65 für das Schutzgas hat.

Der Böschungswinkel des Kegelstumpfes 19 des Gasein­ trittskörpers 10 wie auch der Böschungswinkel des Kegel­ stumpfes 48 des Gasauslaßkörpers 39 betragen etwa 70°.

Die Schrägbohrungen 27, 28 und 29 schließen in der Drauf­ sicht gemäß Fig. 3 je einen Winkel von 120° ein.

Das vorstehend beschriebene Schutzgasschweißgerät bzw. Formiergasschweißgerät ist in zwei einander gegenüberliegenden Rohrenden 68 und 69 einge­ setzt. Die beiden Rohrenden 68 und 69 bilden zwischen sich einen engen Stoßschlitz 70, entlang dem die beiden Rohrenden 68 und 69 verschweißt werden. Zwischen den bei­ den Abschlußscheiben 12 und 41 ist ein abgeschlossener Raum 71 gebildet.

Bevor die beiden Rohrenden 68 und 69 entlang der Stoß­ stelle 70 miteinander verschweißt werden, wird an den Nippel 21 ein unter genügend hohem Druck stehendes Schutzgas bzw. ein Formiergas angeschlossen, das entlang der Pfeile 72 und 73 durch den Gaseintrittskörper 10 strömt und diesen durch die Sintermetall-Linsen 33 und 34 in einer laminaren Strömung in Richtung der Pfeile 74 und 75 verläßt. Nachdem sich ein Druck von 2 bar in dem Raum 71 aufgebaut hat, strömt das Schutzgas entlang der Pfeile 76 durch die Sintermetall-Linse 62 und das Druckventil 60 sowie durch die Schrägbohrung 56 in Richtung der Pfeile 77, 78 und 79 in den äußeren Raum 80 auf der rechten Sei­ te der Abschlußscheibe 41. Ein Teil des Schutzgases strömt auch durch den Stoßschlitz 70 in Richtung der Pfeile 81 und 82 nach außen.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Schweißen und zum Bilden eines abgeschlossenen Raumes zwischen zwei mit axialem Abstand zueinander angeordneten Abschlußscheiben innerhalb der Endbereiche von zwei unter Verwendung eines Schutzgases miteinander zu verschweißenden Rohrabschnitten, wobei an der Eingangsseite des Gerätes ein Gaseintrittskörper vorgesehen ist, der eine dem lichten Rohrdurchmesser angepaßte Abschlußscheibe trägt und einen Durchlaß für das Schutzgas von außen über einen Gasanschluß nach innen über Düsenöffnungen bildet, wobei an der Ausgangsseite des Gerätes ein Gasauslaßkörper vorgesehen ist, der eine dem lichten Rohrquerschnitt angepaßte Abschlußscheibe trägt und einen Durchlaß für das Schutzgas von innen über wenigstens eine Auslaßbohrung mit einem Körper aus Sintermetall nach außen über einen Auslaßkanal bildet, und wobei an dem Gaseintrittskörper und dem Gasauslaßkörper jeweils an deren Innenseiten je eine Gewindebohrung vorgesehen ist, in die ein Distanzhalter eingeschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseintrittskörper (10) als Einlaß für das Schutzgas eine zentrale Längsbohrung (24) hat, von der mehrere Gasdurchtrittskanäle (27, 28, 29) abzweigen, deren Enden (30, 31, 32) mit je einer für das Schutzgas durchlässigen Sintermetall-Linse (33, 34) versehen sind, und daß der Gasauslaßkörper (39) als Auslaß für das Schutzgas eine zentrale Längsbohrung (53) hat, in die wenigstens ein Gasauslaßkanal (56) mündet, in dem ein Druckventil (60) angeordnet und an dessen Auslaßende (61) eine für das Schutzgas durchlässige Sintermetall- Linse (62) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die zentrale Längsbohrung (24) des Gaseintrittskörpers (10) seitlich mehrere schräg angeordnete Gasduchtrittskanäle (27, 28, 29) und koaxial mit der Längsbohrung (24) eine Gewindebohrung (36) münden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittskanäle (27, 28, 29) mit der zentralen Längsbohrung (24) je einen Winkel von etwa 70° einschließen.

4. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß drei Eintrittskanäle (27, 28, 29) vorgesehen sind, die in der Stirnansicht gesehen untereinander je einen Winkel von 120° einschließen.

5. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseintrittskörper (10) zum Distanzhalter (38) hin einen konisch verjüngenden Kegelstumpf (19) mit einem Böschungswinkel von etwa 70° hat, in dessen Kegelstumpffläche die Kanäle (27, 28, 29) münden.

6. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die zentrale Längsbohrung (53) des Gasauslaßkörpers (39) seitlich ein als Schrägbohrung (56) ausgebildeter Gasauslaßkanal (56) und koaxial mit der Längsbohrung (53) eine Gewindebohrung (58) münden.

7. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägbohrung (56) mit der zentralen Längsbohrung (53) einen Winkel von etwa 70° einschließt.

8. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasaustrittskörper (39) einen sich zum Distanzhalter (38) verjüngenden Kegelstumpf (48) mit einem Böschungswinkel von etwa 70° hat, in dessen Mantelfläche die Schrägbohrung (56) mündet.

9. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang der zentralen Längsbohrung (53 des Gasauslaßkörpers (39) ein Innengewinde (54) vorgesehen ist, in das eine Zugöse (63) mit einer Längsbohrung (65) für das Schutzgas eingeschraubt ist.

10. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (60) in der Schrägbohrung (56) auf einen Überdruck von 2 bar eingestellt ist.

11. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtscheiben (13, 42) auf dem Gaseintrittskörper (10) und dem Gasauslaßkörper (39) aus einem Silikon-Teflon-Gemisch bestehen und jede Dichtscheibe (13, 42) zwischen zwei im Durchmesser kleineren Halteplatten (14, 15, 43, 44) gehalten ist.