DE4416062A1 - Vorrichtung zum Absaugen - Google Patents

Description

Beim Schweißen und thermischen Schneiden entstehen Gase und Rauch, die, je nach Werkstoff und technologischem Verfahren, eine Belastung für den Schweißer bzw. Maschinenbediener darstellen, teilweise toxisch sind und die Arbeitsumgebung verschmutzen. Deshalb müssen diese abgesaugt werden.

Es sind verschiedenartige Einrichtungen bekannt, die der Absaugung des beim Schweißen und Schneiden entstehenden Rauches dienen. Bekannt sind fest stehende Hauben, die über Rohre und Schläuche mit einer einen Unterdruck erzeugenden Einrichtung verbundenen und über der Entstehungsstelle des Rauches, z. B. über dem manuellen Schweißarbeitsplatz, angebracht sind. Eine solche Einrichtung wird beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 29 35 758 beschrieben. Es sind auch Absaugeinrichtungen bekannt, die auf einem Fahrgestell sowohl die den Unterdruck erzeugende Einrichtung als auch eine, oft rüsselähnlich bewegliche Absaughaube tragen, die manuell auf die Entstehungsstelle des Rauches ausgerichtet werden kann.

Da die Bewegungsfreiheit des Schweiß- oder Schneidbrenners im Arbeitsraum gewährleistet bleiben muß, ist der Abstand zwischen der Entstehungsstelle des Rauches und der Absaughaube recht groß, wodurch die Wirksamkeit der Absaugung verringert wird. Aus diesem Grunde wurden Absaugbrenner entwickelt. Ein solcher Absaugbrenner wird in DE-OS 31 35 381 zum Schweißen und in DE-OS 30 06 192 zum Schweißen und Brennschneiden beschrieben. Dabei umgreift eine Absaugdüse konzentrisch den Brennerhals. Die Absaugdüse ist über Schläuche mit einer einen Unterdruck herstellenden Einrichtung verbunden. Da die Absaugung in entsprechend geringer Entfernung zur Entstehungsstelle des Rauches angeordnet ist, erhöht sich dessen Wirksamkeit beträchtlich. Gleichzeitig jedoch ist man gezwungen, zusätzlich das Schlauchpaket der Absaugung mit zu bewegen. Der Brenner wird durch die Absaugdüse wesentlich sperriger, weswegen ein solcher Absaugbrenner nur an gut zugänglichen Bearbeitungsstellen eingesetzt werden kann.

Die Absaugung kann auch unterhalb der Bearbeitungsebene angeordnet sein, indem der Bearbeitungstisch als Gitter ausgebildet und unterhalb der Bearbeitungsebene mit einer einen Unterdruck schaffenden Einrichtung verbunden ist. Eine solche Absaugeinrichtung wird im Gebrauchsmuster DE 89 10 992 beschrieben. Diese Form der Absaugung ist besonders dann sehr geeignet, wenn die überwiegende Menge des abzusaugenden Rauches technologisch bedingt nach unten ausgestoßen wird. Dies ist besonders beim thermischen Schneiden, d. h. dem Brennschneiden, dem Plasmaschneiden und dem Laserschneiden, ebener Bauteile der Fall. Da die Bearbeitungsebene häufig größere Abmessungen besitzt, ist eine sehr große Leistung der den Unterdruck erzeugenden Einrichtung erforderlich. Diese läßt sich verringern, wenn eine Unterteilung der Bearbeitungsebene in einzelne Sektionen vorgenommen wird, die, abhängig von der Position des Schweiß- oder Schneidwerkzeuges, über Klappenventile automatisch mit der den Unterdruck erzeugenden Einrichtung verbunden werden. DE-OS 35 31 192 beschreibt einen Brennschneidtisch zum mechanisierten Schneiden plattenartiger Bauteile, bei dem unterhalb der Bearbeitungsebene ein Saugtrichter der Bewegung des Brenners entsprechend nachgeführt wird. Der Saugtrichter ist so ausgebildet, daß eine Trennung zwischen festen und gasförmigen Bestandteilen des Rauches vorgenommen werden kann und ist mit einer hitzebeständigen Beschichtung versehen.

Alle beschriebenen Lösungen sind auf die Bearbeitung ebener, plattenartiger Bauteile ausgerichtet. Sie dienen der Absaugung, Filterung und Trennung des beim Schweißen und Schneiden auftretenden Rauches. Sie sind nicht geeignet für die Bearbeitung von Bauteilen mit sich gegenüberliegenden Wandungen, wie z. B. Rohren. Hierfür wird derzeit keine oder nur eine von außen ansetzende Absaugung verwendet. Deren Wirksamkeit ist gering, weswegen die Umweltbelastung erheblich sein kann. Der Schnittfugenaustrieb verbleibt im Rohrinneren, wird an die gegenüberliegende Bauteilwandung geschleudert, haftet an dieser und muß mit aufwendigen, oftmals manuellen Reinigungsarbeitsgängen beseitigt werden. Im ungünstigsten Fall ist die Energie des Schnittfugenaustriebes noch so hoch, daß ein Verbacken mit der Bauteilwandung stattfindet, was die Qualität der Werkstücke erheblich mindert.

Aufgabe der Erfindung ist es, auch beim Schneiden rohrähnlicher Werkstücke mit sich gegenüberliegenden Wandungen eine Absaugung und Trennung von Rauch und Fugenaustrieb zu ermöglichen und gegenüberliegende Werkstückwandungen vor den Partikeln des Schnittfugenaustriebes mit ihrer großen Bewegungsenergie und großen thermischen Energie zu schützen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Absaugrohr, hergestellt aus einem Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit, hoher Thermoschockbeständigkeit, völliger chemischer Neutralität und hoher Hitzebeständigkeit, mit einem oder mehreren löffelförmigen Ausschnitten versehen ist und in das zu bearbeitende Teil hineinbewegt wird. Während des Schneidvorganges wird das Absaugrohr derartig bewegt, daß ein löffelförmiger Ausschnitt mit der Prallzone sich immer direkt unter dem Brenner befindet. Hierzu sind gewöhnlich eine oder mehrere NC-gesteuerte Bewegungsachsen notwendig. Nur in Ausnahmefällen kann auf eine Bewegung des Absaugrohres verzichtet werden. Das Absaugrohr ist an der den löffelartigen Ausschnitten abgewandten Seite mit einem flexiblen Schlauch mit einer einen Unterdruck erzeugenden Einrichtung verbunden. Dessen Dimensionierung ist im Zusammenwirken mit entsprechenden Strömungsquerschnitten so festgelegt, daß die überwiegende Menge der aus der Schnittfuge ausgetriebenen Partikel sofort mitgerissen werden, demzufolge die Prallzone nicht erreichen, sich im Luftstrom schnell abkühlen und aufgrund der strömungstechnischen Gestaltung des Absaugkanals an definierter Stelle ablagern. Der energiereiche Teil des Fugenaustriebes, der die Prallzone erreicht und sich an dieser ablagert, wird nach Beendigung der Bearbeitung durch eine im Absaugrohr befindliche automatische Auswurfeinrichtung in distaler Richtung aus dem Absaugrohr geschoben. Dies wird möglich, da die Partikel sich am Absaugrohr nur ablagern, mit ihm aufgrund seines Werkstoffes nicht verschweißen, chemisch oder physikalisch keine Verbindung miteinander eingehen und sich aufgrund dessen glatter, nicht poröser Oberfläche auch keine mechanische Verbindung ergibt. Beim Auswurfvorgang wird das Absaugrohr über einen Sammelbehälter bewegt, wodurch der Austrieb gesammelt und ordnungsgemäß entsorgt werden kann.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch Fernhalten der Partikel des Schnittfugenaustriebes von der dem Schnitt gegenüberliegenden Bauteilwandung eine Qualitätserhöhung des zu bearbeitenden Werkstückes und die Vermeidung von Reinigungsarbeitsgängen erreicht und den Forderungen des Arbeits- und Umweltschutzes durch Absaugung und Filterung der zum Teil toxischen Rauchbestandteile, die Trennung des Austriebes in feste und gasförmige Bestandteile und durch die Sammlung der festen Bestandteile zu deren ordnungsgemäßen Entsorgung entsprochen wird.

Die Erfindung soll anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Absaugrohres mit einem zugehörigen Auswerfer,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das in Fig. 1 dargestellte Absaugrohr mit innenliegendem Auswerfer,

Fig. 3 einen Maschinenaufbau zum Bearbeiten von Rohren mit bewegtem Werkstück und

Fig. 4 einen Maschinenaufbau zum Bearbeiten von Rohren mit feststehendem Werkstück.

Das Absaugrohr 1 besitzt einen geschlossenen Querschnitt und an seinem distalen Ende einen oder mehrere löffelartige Ausschnitte 3. Am Boden eines löffelartigen Ausschnittes 3 befindet sich die Prallzone 2. Beim thermischen Schneiden mit den Verfahren Plasmaschneiden, Autogenschneiden und Laserschneiden wird das Absaugrohr 1 so im zu bearbeitenden Werkstück 8 angeordnet, daß sich ein löffelartiger Ausschnitt 3 mit seiner Prallzone 2 unter dem Schneidstrahl befindet. Durch Verbindung des Absaugrohres 1 an seinem proximalen Ende mit einer leistungsstarken, einen Unterdruck erzeugenden Einrichtung 4 über eine flexible Schlauchleitung 12 wird nun der unterhalb der Schnittfuge, d. h. im Inneren des Werkstückes 8, entstehende Rauch sofort an seiner Entstehungsstelle an seiner Ausbreitung gehindert, über das Absaugrohr 1 und die flexible Schlauchleitung 12 zu der einen Unterdruck erzeugenden Einrichtung 4 geleitet und dort einer Weiterbehandlung im Sinne von Reinigung, Filterung und dgl. unterzogen. Gleiches trifft für einen Teil der aus der Schnittfuge ausgetriebenen Materialpartikel zu. Die Energie des von der den Unterdruck erzeugenden Einrichtung 4 aufgebauten Absaugstromes ist groß genug, um diese Partikel mitzureißen. Im Absaugstrom verlieren diese ihre hohe Temperatur und lagern sich durch eine entsprechende strömungstechnische Gestaltung des Absaugkanales, bestehend aus dem Absaugrohr 1, dem Adapter 16, der flexiblen Schlauchleitung 12 und der den Unterdruck erzeugenden Einrichtung 4 an definierter, zur Entsorgung gut zugänglicher Stelle in diesem ab.

Jener Teil der aus der Schnittfuge 14 ausgetriebenen Materialpartikel, der aufgrund der hohen kinetischen Energie vom Absaugstrom nicht mitgerissen werden kann, schlägt in der Prallzone 2 auf das Absaugrohr 1 auf. Aufgrund des für die Herstellung des Absaugrohres 1 verwendeten Materials findet keine chemische oder physikalische Verbindung zwischen diesen Partikeln und der Wandung das Absaugrohres 1 statt, was durch eine intensive Kühlung des Absaugrohres unterstützt wird. Die Oberfläche des Absaugrohres 1 ist nicht porös und von so geringer Rauhigkeit, daß auch keine mechanische Verbindung durch Verkrallen und dergleichen stattfindet.

Nach Beendigung des Schnittes wird der Auswerfer 5 mit Hilfe des Auswerferantriebes 15 in distaler Richtung des Absaugrohres 1 bewegt und schiebt mit seinem Schild 6 die in der Prallzone abgelagerten Materialpartikel aus dem Absaugrohr 1 hinaus. Vorteilhafterweise wird zu diesem Arbeitsgang das distale Ende des Absaugrohres 1 über einen Sammelbehälter 13 bewegt, in dem die ausgeschobenen Materialpartikel zu einer Entsorgung gesammelt werden. Um, gerade beim Laserschneiden, bei dem der zwar defokussierte, jedoch immer noch eine sehr hohe Energiedichte besitzende Laserstrahl auf das Absaugrohr 1 trifft, dessen punktförmige thermische Belastung zu vermindern, kann auf das Absaugrohr 1 eine schnell oszillierende Bewegung kleiner Amplitude in mindestens einer Bewegungsachse aufgebracht werden.

In Fig. 3 ist eine Maschinenanordnung dargestellt, bei der das Werkstück 8 mit Hilfe des Werkstückbewegungssystems 11 die Hauptbewegung ausführt und sowohl der Brenner 7 mit Hilfe des Brennerbewegungssystems 9 als auch das Absaugrohr 1 mit Hilfe des Bewegungssystems 10 dieser Hauptbewegung entsprechend nachgeführt werden. Für sehr spezifische Bearbeitungsaufgaben (z. B. dem rechtwinkligen Besäumen eines Rohres) kann man möglicherweise auf eine Bewegung des Absaugrohres 1 verzichten. In der Regel jedoch wird das Absaugrohr 1 in mindestens einer Achse bewegt. In Fig. 3 ist dies eine Linearbewegung in Richtung der Rohrachse. Typische Bearbeitungsaufgaben hierfür sind das Werkstück 8 umlaufende Trennschnitte, wie das Schneiden von Segmenten für Rohrkrümmer. Fig. 4 hingegen zeigt einen Maschinenaufbau, bei dem das Werkstück 8 fest steht. Der Brenner 7 wird mit dem Brennerbewegungssystem 9 um das Werkstück 8 bewegt. Dieser Bewegung folgt das in das Werkstück 8 eingeschobene Absaugrohr 1 mit Hilfe des Bewegungssystems 10. Der Adapter 16 dient als Drehdurchführung zwischen dem drehbeweglichen Absaugrohr 1 und der flexiblen Schlauchleitung 12. Dieser Maschinenaufbau ist bevorzugt geeignet einerseits für sehr große und schwere Werkstücke, die schlecht zu bewegen sind bzw. die Tragfähigkeit der Werkstückdrehvorrichtung überschreiten. Er ist andererseits geeignet für Trennschnitte, die das Werkstück nicht umlaufen.

Bezugszeichenliste

1 Absaugrohr
2 Prallzone
3 löffelförmiger Ausschnitt
4 einen Unterdruck erzeugende Einrichtung
5 Auswerfer
6 Schild
7 Brenner
8 Werkstück
9 Brennerbewegungssystem
10 Bewegungssystem
11 Werkstückbewegungssystem
12 flexible Schlauchleitung
13 Sammelbehälter
14 Schnittfuge
15 Auswerferantrieb
16 Adapter

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Absaugen des Schneidaustriebes und des Schneid- und Schweißrauches und zum Schutz der inneren Oberfläche beim thermischen Schneiden an nichtebenen, bevorzugt rohrähnlichen Werkstücken mit sich gegenüberliegenden Wandungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Absaugrohr (1), das einen kleineren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des zu schneidenden Werkstückes (8) besitzt, an seinem distalen Ende einen oder mehrere löffelartige Ausschnitte (3) mit einer Prallzone (2) besitzt und synchron zum Brenner (7) so bewegt wird, daß sich ein löffelförmiger Ausschnitt (3) mit der Prallzone (2) unter der Düse des Brenners (7) befindet und der Schneidaustrieb von der dem Schnitt gegenüberliegenden Wandung des zu schneidenden Werkstückes (8) ferngehalten wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absaugrohr (1) an seinem anderen Ende über eine flexible Schlauchleitung (12) mit einer einen Unterdruck erzeugenden Einrichtung (4) zum Absaugen des beim Schneidprozeß entstehenden, teilweise toxischen Austriebes und Rauches verbunden ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Absaugrohr (1) aus einem extrem thermoschockfesten Werkstoff ohne Porösität, mit geringer Oberflächenrauhigkeit und hoher Wärmeleitfähigkeit auf metallischer oder bevorzugt keramischer Basis hergestellt oder mit einem solchen Werkstoff beschichtet ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß dem Absaugrohr (1) eine oszillierende Bewegung relativ zum Brenner (7) aufgeprägt ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Absaugrohres (1) ein automatisch zu betätigender Auswerfer (5) angebracht ist, der mit einem der Innenkontur des Absaugrohres (1) entsprechend geformten Schild (6) versehen ist, nach einer Anzahl bearbeiteter Werkstücke (8) betätigt wird und der die besonders in der Prallzone (2) des Absaugrohres (1) abgelagerten Materialpartikel zu dessen distalem Ende hin ausstößt.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Absaugrohr (1) durch ein Medium, bevorzugt Wasser, gekühlt wird.