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Schweißbrenner Die Erfindung betrifft einen Schweißbrenner mit hintereinanderliegenden
Brenneröffnungen im Brennerkopf und mit einem Zuführungskanal für den Schweißdraht.
Der Schweißdraht muß in der Schweißzone erweicht und in den flüssigen Zustand übergeführt
werden. Insbesondere beim Schweißen starkwandiger Röhren und starker Drähte erforderte
die Erwärmung des Schweißdrahtes in der Schweißzone viel Zeit und bedingte einen
Wärmeverbrauch, der die Wirkung der Schweißflamme verringerte und dadurch den Gasverbrauch
erhöhte. Durch die Erfindung wird bezweckt, diese Nachteile zu beseitigen und einen
Schweißbrenner zu schaffen, bei dem der Schweißdraht in der Schweißzone rascher
als bisher in den flüssigen Zustand übergeführt wird und die Schweißung beliebig
tiefer und breiter Nähte der Röhren bei geringerem Gasverbrauch und mit größerer
Geschwindigkeit als bisher durchgeführt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird dieser Zweck dadurch erreicht, daß das Brennermundstück
in der Nähe der Austrittsstelle des Schweißdrahtes mit Aussparungen versehen ist.
Die Aussparungen ermöglichen eine Vorwärmung des Schweißdrahtes durch die Abhitze
der Schweißflamme.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung
dargestellt. Fig. z zeigt eine Seitenansicht eines auf einem Halter angeordneten
Schweißbrenners mit Zuführungskanal für den Schweißdraht. Fig. 2 eine Seitenansieht
und einen abgebrochenen Querschnitt eines Brennermundstückes im größeren Maßstabe
über dem Längsschnitt eines zu schweißenden Werkstückes" Fig. 3 eine Ansicht der
unteren Seite des Brennermundstückes und Fig. q. einen Querschnitt nach Linie 4-4
der Fig. 2.
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Ein Sauerstoff-Acetylenbrenner 2 ist auf einem Halter 3 schwenkbar
und in beliebigen Schwenkstellungen feststellbar gelagert. Der Brenner ist mit Zuführungsrohrstützen
q. und 5 für Sauerstoff und Acetylen versehen. Der Brenner, in welchem sich die
Gase mischen, leitet das Brenngemisch nach dem Brennermundstück 6.
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Das Gemisch tritt am besten am hinteren Ende durch einen Kanal 7 in
zwei längliche Kammern 8 des Brennermundstückes, die in einem in der Längsrichtung
zunehmenden Abstand voneinander verlaufen. Das Brennermundstück enthält Kanäle,
in welchen Kühlwasser umlaufen kann, und ist unter einem Winkel schräg zum Brennerrohr
so angeordnet, mittels dessen er längs der zu schweißenden Naht gehalten werden
kann.
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Die Oberfläche der zu schweißenden Platte oder des Metallbleches ist
mit xo bezeichnet. Die Schweißkanten können einfach aneinanderstoßen oder so abgeschrägt
sein, daß sie einen V-förmigen Zwischenraum bilden. Für die Zwecke vorliegender
Erfindung wird die letztere Ausbildung des Zwischenraumes bevorzugt.
Das
Werkstück wird auf einem Halter gelagert. Entweder wird der Brenner oder das Werkstück
mechanisch mit gleichförmiger Geschwindigkeit bewegt, die entsprechend der besonderen
Arbeit gewählt wird. In Fig. 2 deutet der obere Pfeil die Bewegungsrichtung an,
falls der Brenner bewegt wird, während im anderen Fall der untere Pfeil die Bewegungsrichtung
des Werkstückes angibt.
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Zahlreiche kleine Brenneröffnungen ii sind in der unteren Wand des
Brennermundstückes enthalten und stehen mit den verschiedenen Kammern 8 in Verbindung.
Die Mündungen dieser Kanäle können im allgemeinen parallel angeordnet werden. Die
Gesamtheit der Flammen bildet eine längliche Heizzone. Der Abstand der Flammen in
der Querrichtung ist so gewählt, daß die größte Heizwirkung erreicht wird.
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Wenn die Naht unter den Flammen wandert oder umgekehrt der Brennerkopf
mit den Flammen längs der Naht wandert, wird das Metall der Nahtkanten allmählich
erhitzt, bis es etwa in der Mitte der Länge des Flammenweges oder etwas dahinter
zum Schmelzen gebracht ist.
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Es ist zweckmäßig, die vorderen Vorheizbrenneröffnungen in der Querrichtung
verhältnismäßig weit auseinander und Hilfsreihen oder Gruppen von Brenneröffnungen
näher an der mittleren Längsebene anzuordnen. Dies kann dadurch ausgeführt werden,
daß die Reihen der Öffnungen von vorn nach hinten zusammenlaufen, oder, wie dargestellt,
in parallelen Reihen stufenweise auseinandergerückt sind. Wird der Schweißstelle
beim Schweißen Metall hinzugefügt, so kann dieses den größeren Teil oder einen geringeren
Teil der Schweißnaht bilden. Der Schweißdraht 12 wird durch eine motorisch angetriebene
Vorrichtung 13 zugeführt, die mit dem Brenner verbunden oder auf einem Lagerbock
angeordnet sein kann. Soll der Brenner längs der Naht bewegt werden, so werden der
Brenner und die Zuführungsvorrichtung auf einem entsprechenden Wagen angeordnet.
Der Draht wird aus der Zuführungsvorrichtung nach dem Brennerkopf durch ein biegsames
Rohr 14 geführt, das an dem Brennerkopf bei 15 befestigt ist.
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Der Schweißdraht wird durch einen Kanal 16 des Brennermundstückes
hindurchgeführt. Der Kanal 16 erstreckt sich schräg abwärts nach dem Anfang des
Brennermundstückes. Das Austrittsende 17 des ' Kanals 16 liegt zwischen den hinteren
Brenneröffnungen in einiger Entfernung vor dem Anfang des Brennermundstückes. Es
ist gefunden worden, daß ein Winkel von etwa 15' zwischen dem Drahtkanal
und der Oberfläche des Brennermundstückes vorteilhaft ist, aber diese Angabe gilt
nur als Beispiel. Je spitzer der Winkel ist, unter welchem der Draht nach der Schweißzone
unter die hinteren Flammen geführt wird, um so schneller kann der Draht geschmolzen
und vorher in die geschmolzene Naht geschoben werden. Wenn der Draht in dieser Weise
an die Naht herangeschoben wird, so werden dadurch viel größere lineare Schweißgeschwindigkeiten
erreicht, als es sonst bei mit Schweißdraht gespeisten Brennern möglich war. Ein
verhältnismäßig spitzer Winkel der Drahtrichtung hat zur Folge, daß ein beträchtliches
Stück des Drahtes in die hocherhitzte Zone zwischen das Brennermundstück und den
Boden der Naht gebracht werden kann. Wesentlich ist, daß der Draht schräg nach hinten
der an der Unterseite des Brennermundstückes befindlichen Austrittsstelle zugeführt
wird und daß der Draht unter einem spitzen Winkel an die Stelle gelangt, wo er in
die geschweißte Naht eindringt. Jedoch können die Mittel zur Führung des Drahtes
geändert werden, ohne dadurch von der Erfindung abzuweichen.
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Der durch die starke Hitze erweichte Draht biegt sich, bevor er schmilzt.
Vorteilhaft wird der Draht so zugeführt, daß er zwar ungeschmolzen oder teilweise
geschmolzen in oder auf das schon vorhandene geschmolzene Metall gelangt, aber völlig
durch die Flammen geschmolzen und mit dem geschmolzenen Hauptmetall hinter der Austrittsstelle
17 vereinigt wird.
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Bei gewissen Arbeiten dagegen ist es wünschenswert, das Metall in
Form eines Schmelzflusses oder als Tropfenreihe hinzuzufügen, die durch Anwendung
von Hitze, die entsprechend dem zugeführten Draht gewählt wird, erreicht werden
kann.
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In jedem Fall ermöglicht der Erfindungsgegenstand eine große Menge
Draht in der Zeiteinheit zuzuführen, z. B. 1,5 m in einer Minute oder mehr. Dadurch
wird es möglich, die Schweißung mit größter Geschwindigkeit durchzuführen, da die
Gegenwart jeder gewünschten Metallmenge in jedem Querschnitt der Schweißung gesichert
wird.
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Die Geschwindigkeit, mit welcher der Draht zugeführt wird und sein
Metall die Schweißung mitbildet, kann auch wesentlich _ dadurch gesteigert werden,
daß eines oder mehrere der folgenden Merkmale benutzt werden.
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Das Brennermundstück ist an der Stelle, wo der Draht heraustritt,
abgeschnitten und weist eine Nut IS und einen oder mehrere Heizflam_men..z9-in der
Nähe der senkrechten Ebene des Drahtkanals auf, so daß die Flammen auf den Draht
wirken und ihn stark erhitzen, ehe er in die Schmelzzone eintritt. Die besondere
Anordnung dieser deri Draht vorheizenden Flammen kann verschieden sein. Die Hitze
kann so geregelt werden, daß sie den Draht schmilzt oder die Schmelzung einleitet
oder daß der Draht in dem zwischen dem Brennermundstück und dem Schweißgut befindlichen
Zwischenraum schmilzt, oder sie kann zur Erweichung
des Drahtes
dienen, wenn er in den zu schmelzenden Schweißnahtteil mehr oder weniger vorgeschoben
wird.
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In'einer oder mehreren Aussparungen 2o des unteren Teiles des Brennermundstückes
wird der Draht kräftiger Strahlungswärme ausgesetzt, bevor er von dem Brennermundstück
weiterwandert. Die Aussparung 18 trägt auch zu dieser Wirkung bei. Die Vorteile
der Vorwärmung des Drahtes durch Strahlungswärme sind ähnlich denen, die oben im
Zusammenhang mit den Drahtvorheizstrahlen dargelegt worden sind.
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Ein anderes wichtiges Merkmal besteht in der Einrichtung zur Erzeugung
erhitzter Umhüllungsgase, die um ein größeres Stück des zur Schweißzone vorrückenden
Drahtes herumströmen. Diese Einrichtung kann auf verschiedene Arten ausgeführt werden.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Kanal 16 wesentlich breiter, als es
der Querschnitt des Drahtes verlangt, und mit einem Abzugskanal 21 des Brennerkopfes
verbunden, der am besten am oberen Ende des Kanals in der Nähe des Endes eines Drahteinführungsrohres
1q. liegen kann. Die aus dem Abzugskanal austretenden Gase können angezündet werden
und verbrennen unschädlich mit einer Flamme von niedriger Temperatur. Ohne diesen
Auslaß würden die Gase bestrebt sein, durch das Rohr 1q. auszuströmen. Hieran werden
sie jedoch durch den Reibungswiderstand und die Vorschubbewegung des Drahtes gehindert.
Die durch die Gase erreichte Vorwärmung des Drahtes trägt wesentlich dazu bei, daß
die Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes gesteigert werden kann.