-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schweißen einer
Schweißverbindung,
mit:
- – einer
Schweißdrahtzufuhreinrichtung
zum Zuführen
von Schweißdraht;
- – einer
Gaszufuhreinrichtung zum Zuführen
von Gas;
- – einer
Spannungsquelle zum Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen
dem Schweißdraht und
der Schweißverbindung;
- – einer
Pumpeinrichtung oder einem Absauggebläse zum Absaugen von Substanzen,
die für
den Schweißer
lästig
sind,
- – einem
Gerät zum
Durchführen
von Schweißoperationen,
das auf weist:
- – ein
Kernteil, in dem der Schweißdraht
mit einer Spannungsquelleverbindbar geführt werden kann;
- – ein
Absaugteil, das mit der Pumpeinrichtung oder einem Absaugebläse verbindbar
ist;
- – ein
Gaszufuhrteil zum Zuführen
von Gas aus der Gaszufuhreinrichtung.
-
Eine
solche Vorrichtung ist aus WO-A-9107249 bekannt.
-
Schweißen ist
allgemein das Verbinden von Metallen durch Hitze und/oder Druck,
mit oder ohne das Zusetzen von ähnlichem
Material mit demselben Schmelzbereich. Beim Schmelzschweißen werden die
Schweißgegenstände miteinander
durch das Schmelzen des Materials in der Nähe der Schweißverbindung
verbunden, ohne dass Druck auf die Gegenstände ausgeübt wird. Die Schweißverbindung wird
mit einem Metall gefüllt,
das in Draht- oder Stabform zugeführt wird. Ein wichtiges bekanntes Schmelzschweißverfahren
ist das Lichtbogenschweißen,
bei dem ein elektrischer Lichtbogen verwendet wird, um die Kanten
der Schweißverbindung
und das zugeführte
Material zu schmelzen. Beim Schutzgas-Lichtbogenschweißen werden
Reaktionen des Schmelzbads mit der Außenluft verhindert, indem das
Bad von einer Schutzatmosphäre
umschlossen ist.
-
Der
unter anderem aus dem während
des Schweißens
zugeführten
Gas bestehende freigesetzte Schweißdampf enthält durch Verdampfung und Kondensation
und durch Schweißpartikel
und Schweißgase
und Ähnliches,
die aus Schweißspritzern
entstehen, Substanzen, die für
den Schweißer lästig oder
sogar für
seine Gesundheit schädlich
sind. Insbesondere bei häufigem
und länger
andauerndem Schweißen
ist die Menge der schädlichen
oder lästigen
Substanzen, die vom Schweißer
eingeatmet werden, unerwünscht
groß.
-
Es
sind Schweißgeräte bekannt,
bei denen dicht über
der Schweißverbindung
der Schweißkonstruktion
eine Absaugeinheit angeordnet ist, welche den größten Teil der Schweißdämpfe absaugt.
Die Nachteile einer solchen Absaugeinheit sind, dass sie nur wirksam
ist, wenn sie dicht an dem Schweißgerät angeordnet ist und dass sie
sehr sperrig ist. Sicherlich ist bei Schweißkonstruktionen, in denen eine Schweißverbindung
mit großer
Länge ausgeführt werden
muss, oder das Schweißen
in großen
gegenseitigen Abständen
erfolgen muss, eine solche Absaugeinheit weniger effektiv. Eine
solche Absaugeinheit muss darüber
hinaus zusammen mit dem Schweißgerät mittels
eines beweglichen, drehbaren, schwenkbaren oder verschiebbaren Rahmens
versetzt werden, wodurch die Mobilität des Schweißers wesentlich
verringert wird.
-
Bekannt
ist ebenfalls eine Zerstreuungsvorrichtung für die Schweißdämpfe, die
am Körper
des Schweißers
angeordnet ist und die die Schweißdämpfe direkt von dem Gesicht
des Schweißers
weg bläst.
Die Nachteile solcher Zerstreuungsvorrichtungen für Schweißdämpfe sind
unter anderem die Einschränkung
der freien Bewegung des Schweißers, weil
das Gerät
an dem Körper
des Schweißers
befestigt ist und die Tatsache, dass, wenn auch die Schweißdämpfe zerstreut
werden, sie trotzdem in dem Schweißbereich, in dem der Schweißer seine Aktivitäten ausübt, verbleiben,
was in schlecht belüfteten
Schweißbereichen
sicherlich zu zu hohen Schweißdampfkonzentrationen
führen
kann.
-
Bekannt
sind auch Schweißpistolen
von dem aus WO-A-9107249 bekannten Typ, bei denen um eine Kontaktröhre, durch
welche der für
das Schweißen
erforderliche Schweißdraht
zugeführt
wird, eine Gaszuführung
für das
Zuführen
von Schutzgasen angeordnet ist und bei denen rund um die Schutzgaszuführung ein
Auslass ausgeführt
ist, welcher versucht, die für
den Schweißer
lästigen
Substanzen abzuleiten, bevor sie den Schweißer erreicht haben.
-
Der
Nachteil einer solchen Schweißpistole ist,
dass die Absaugkraft so begrenzt werden muss, dass sie das Schutzgas
nicht beeinträchtigt,
so dass Substanzen, welche die Gesundheit schädigen oder lästig sind,
nicht ausreichend abgeleitet werden und daher den Schweißer in großen Mengen
erreichen.
-
Die
Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Vorrichtung zur Verfügung zu
stellen, in denen der angeführte
Nachteil vermieden wird. Die vorliegende Erfindung sieht für diesen
Zweck eine Vorrichtung zum Schweißen einer Schweißverbindung
vor, mit
- – einer
Schweißdrahtzufuhreinrichtung
zum Zuführen
von Schweißdraht;
- – einer
Gaszufuhreinrichtung zum Zuführen
von Gas;
- – einer
Spannungsquelle zum Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen
dem Schweißdraht und
der Schweißverbindung;
- – einer
Pumpeinrichtung oder einem Absauggebläse zum Absaugen von Substanzen,
die für
den Schweißer
lästig
sind,
- – einem
Gerät zum
Durchführen
von Schweißoperationen,
das aufweist:
- – ein
Kernteil, in dem der Schweißdraht
mit einer Spannungsquelle verbindbar geführt werden kann;
- – ein
Absaugteil, das mit der Pumpeinrichtung oder einem Absauggebläse verbindbar
ist;
- – ein
Gaszufuhrteil zum Zuführen
von Gas aus der Gaszufuhreinrichtung;
dadurch gekennzeichnet,
dass das Absaugteil außerhalb
des Kernteils angeordnet ist und das Gaszufuhrteil außerhalb
des Absaugteils angeordnet ist.
-
Bei
einer solchen Anpassung der Auslassanordnung, d. h. direkt um die
Kontaktröhre
oder das Kernteil, verbleibt das Schutzgas einerseits um den Schweißer herum
vorhanden, wodurch Oxidation und Ähnliches weiterhin verhindert
werden, und weiterhin werden für
den Schweißer
lästige
Substanzen in verbesserter Weise abgesaugt. Die Menge der lästigen Substanzen,
die den Schweißer
wirklich erreicht, wird dadurch stark verringert, wodurch eine stark
verbesserte Wirkung hinsichtlich der Gesundheit des Schweißers erreicht
wird.
-
Gemäß den bevorzugten
Ausführungen
der Erfindung hat das Kernteil eine im Wesentlichen längliche
Form, das Absaugteil ist im Wesentlichen um die Längsseite
des Kernteils angeordnet und das Gaszufuhrteil ist im Wesentlichen
um die Längsseite des
Absaugteils angeordnet. Das führt
zu einer länglichen
Schweißpistole,
die durch den Schweißer leicht
zu ergreifen und zu handhaben ist.
-
In
einer weiteren Ausführung
ist das Absaugteil eine Röhre,
in der die Außenhülle im Wesentlichen
konzentrisch in Bezug auf das Kernteil angeordnet ist.
-
In
einer weiteren Ausführung
der Erfindung wird das Gaszufuhrteil durch wenigstens ein Röhrenteil
gebildet, das an der Außenwand
des Absaugteils angeordnet ist. Das führt zu einer bequem und gut bedienbaren
Konstruktion, mit der die Aufgabe der Erfindung gelöst werden
kann.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführung
ist das Gaszufuhrteil durch eine Röhre gebildet, die im Wesentlichen
konzentrisch in Bezug auf das Kernteil und um die Außenwand
des Absaugteils herum angeordnet ist. Durch Gestalten des Gaszufuhrteils
und des Absaugteils als konzentrische Röhren um das Kernbauteil herum
wird eine einfache Konstruktion erhalten, bei der die für den Schweißer lästigen Substanzen
in gleichmäßiger Weise
abgeleitet werden, d. h. über
die gesamte Innenfläche
des abschirmenden Schweißlichtbogens.
In einer weiteren Ausführung der
Erfindung ist das Absaugteil durch wenigstens eine Absaugröhre gebildet,
die an der Außenseite des
Kernteils angeordnet ist, und das Gaszufuhrteil durch eine Röhre gebildet,
deren Außenhülle im Wesentlichen
konzentrisch in Bezug auf das Kernteil angeordnet ist.
-
Die
vorliegende Erfindung stellt auch ein Gerät zum Durchführen von
Schweißoperationen
für die Verwendung
in einer Vorrichtung zum Schweißen
einer Schweißverbindung
nach einem der Ansprüche 1–9 zur Verfügung, wobei
das Gerät
aufweist:
- – ein
Kernteil, in dem der Schweißdraht
mit einer Spannungsquelle verbindbar geführt werden kann;
- – ein
Absaugteil, das mit der Pumpeinrichtung oder einem Absauggebläse verbindbar
ist, wobei das Absaugteil außerhalb
des Kernteils angeordnet ist;
- – ein
Gaszufuhrteil zum Zuführen
von Gas aus einer Gaszufuhreinrichtung, wobei das Gaszufuhrteil
außerhalb
des Absaugteils angeordnet ist.
-
Die
Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Durchführen von Schweißoperationen
mit dem vorher beschriebenen Gerät
oder der vorher beschriebenen Vorrichtung zur Verfügung.
-
Die
bevorzugten Ausführungen
der vorliegenden Erfindung werden hierin nachfolgend unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen beschrieben, die zeigen in
-
1 eine
Ansicht einer bevorzugten Ausführung
einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
2a eine
Ansicht einer bekannten Schweißeinrichtung
mit Schweißer;
-
2b einen
Längsschnitt
durch die bekannte Schweißpistole
von 2a;
-
3a eine
Schweißeinrichtung
und Schweißer
gemäß einer
bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung;
-
3b einen
Längsschnitt
durch die bevorzugte Ausführung
von 3a;
-
4a einen
Querschnitt durch die Schweißpistole
der Ausführung
von 3;
-
4b einen
Querschnitt durch die Schweißpistole
in einer weiteren Ausführung;
-
4c einen
Querschnitt durch die Schweißpistole
in einer weiteren Ausführung;
und
-
4d einen
Querschnitt durch die Schweißpistole
in einer weiteren Ausführung.
-
Die
in 1 dargestellte Schweißeinrichtung weist eine Stromquelle 1 auf,
die über
eine Verbindungsleitung 14 mit dem Schweißgegenstand
O und über
eine Verbindungsleitung 15 mit der Kontaktröhre 16 in
der Schweißpistole 9 verbunden
ist. Der Schweißdraht 6 ist
auf einer Trommel 3 gespeichert und wird über ein
Antriebs- und Druckrollenpaar 4 und 5 abgewickelt
und durch die Kontaktröhre 16 geschoben.
Wenn der Schweißdraht 6 mit
dem Schweißgegenstand
O in Kontakt kommt, fließt über die
Verbindungsleitung 15, die Kontaktröhre 16, den Schweißdraht 6,
den Schweißgegenstand
O und die Verbindungsleitung 14 Strom. Durch diesen Strom wird
Wärme erzeugt,
durch welche der Schweißprozess
ausgelöst
wird. In der dargestellten Ausführung ist
die Kontaktröhre
im Wesentlichen zylindrisch und die Außenhülle 7 des Schweißdampfauslasses
ist konzentrisch um die Kontaktröhre 16 angeordnet
und eine Außenhülle 13 der
Schutzgaszufuhr ist konzentrisch um die Außenhülle 7 des Auslasses
herum angeordnet.
-
Um
eine Oxidation der Schweißverbindung zu
verhindern, wird aus der Gasflasche 2 über eine Gasleitung 10 und über die
Gaszufuhr zwischen der Außenhülle 13 und
der Außenhülle 7 der
Schweißpistole 9 Gas
zugeführt.
Durch Anordnen der Zufuhröffnungen
für das
Schutzgas um den Auslass herum, wird ein gleichmäßiger Schweißlichtbogen
erzeugt. Der durch den Zwischenraum zwischen der Kontaktröhre 16 und
der Außenhülle 7 gebildete
Auslass ist über
das Abzugsrohr 12 mit einem Absauggebläse 11 verbunden. Die
schädlichen
Substanzen werden dadurch gleichmäßig um die Kontaktröhre 16 der Schweißpistole 9 herum
abgesaugt.
-
Der
vorderste Abschnitt der Schweißpistole 9 wird
sowohl durch die Stromübertragung
als auch durch die Wärmestrahlung
von dem Schweißlichtbogen 8 erwärmt. In
einer nicht dargestellten Ausführung
kann Flüssigkeitskühlung für das Kühlen der Schweißpistole
zur Anwendung kommen. In durch Flüssigkeit gekühlten Schweißpistolen
wird die Düse der
Schweißpistole
durch eine Kühlflüssigkeit
gekühlt,
die durch einen Kühlkreislauf
des Schweißgerätes zirkuliert.
-
2a zeigt
einen Schweißer
L, der Schweißoperationen
an einem Schweißgegenstand O
ausführt.
Der Schweißer
L hält
in der einen Hand die Schweißpistole 9 und
in der anderen einen Schweißschutzschirm
B, welcher zusätzlich
zu dem Schutz der Augen und des Gesichts des Schweißers L auch
den Zweck hat, einen Teil der während
des Schweißens
erzeugten Schweißdämpfe von
dem Gesicht des Schweißers
L weg zu lenken. Der Schweißschutzschirm
B kann auch an dem Kopf des Schweißers befestigt sein.
-
Der
Schweißdraht 6 wird
durch den Schlauch 22 in die Schweißpistole 9 geschoben
und kommt an seinem äußeren Ende
mit dem Schweißgegenstand O
in Kontakt. Durch die Erzeugung von Wärme, die aus dem durch den
Schweißdraht 6 und
den Schweißgegenstand
O fließenden
Strom entsteht, wird aus den Tropfen und dem Schmelzbad, das eine Temperatur
zwischen 3000°C
und 6000°C
aufweist, ein Metalldampf erzeugt. Der Metalldampf kühlt sich nach
einer möglichen
Reaktion mit Luft wieder ab, um Partikel in fester Form mit einem
Durchmesser zwischen mehreren Vielfachen von zehn und wenigen Mikrometern
zu bilden. Das Einatmen solcher kleiner Partikel, beispielsweise
von Chrompartikeln, während
des Schweißens
von Legierungen kann für die
Gesundheit des Schweißers
L sehr schädlich sein,
da diese Partikel sehr tief in die Lungen des Schweißers L eindringen
und dort die Funktion der Lungenbläschen nachteilig beeinflussen.
-
Ohne
Absaugen der Schweißdämpfe, d.
h. des Gases mit den Metallpartikeln, tritt die in 2a dargestellte
Situation ein, in welcher die Pfeile anzeigen, wie sich das Gas
mit den Metallpartikeln ausbreitet. Der größte Teil davon gelangt nach
oben in die mit A bezeichnete Zone, d. h. direkt über der Schweißposition.
Ein beträchtlicher
Anteil erreicht jedoch noch den Schweißer L.
-
Wenn
man die Schweißpistole 9 in
bekannter Art und Weise, wie es in 2b dargestellt
ist, ausgestaltet und mit einer Gaszufuhr um die Kontaktröhre 16 und
einen Schweißdampfauslass
um die Außenhülle 7 der
Gaszufuhr herum versieht, wird ein großer Teil des erzeugten Schweißdampfes
abgeleitet. Das bezieht sich insbesondere auf den Schweißdampf,
der nach oben in die Zone A gelangen würden. Der für den Schweißer L relevanteste
Schweißdampf,
d. h. der Schweißdampf,
der seinen Kopf erreicht, wird nicht oder kaum abgeleitet, wodurch
die gesundheitsschädlichen
Einflüsse
andauern.
-
In
der bekannten Schweißpistole
mit Absaugung werden 90% des Schutzgases abgesaugt. Die restlichen
10% entscheiden jedoch darüber,
wie der Schweißer
L insgesamt den schädlichen
Substanzen ausgesetzt ist. Das Aussetzen gegenüber den schädlichen Substan zen wird zum
Beispiel maximal nur um 20% verringert.
-
Durch
Ausgestalten der Schweißpistole 9, wie
es in der bevorzugten Ausführung
der Erfindung in 3b dargestellt ist, d. h. mit
einer Schweißdampfableitung
um die Kontaktröhre 16 herum
und mit einer Schutzgaszufuhr um die Außenhülle 7 des Auslasses
herum, wird ein Ableiten von gesundheitsschädlichem Schweißdampf erreicht,
das für
den Schweißer
L wesentlich besser ist. 3a zeigt, dass
nicht nur viel weniger Schweißdampf
am Ende ausgestoßen
wird, sondern dass auch mehr Schweißdampf in die für den Schweißer L relevante Zone
abgeleitet wird. Ein größerer Anteil
der unerwünschten
Substanzen wird abgesaugt, da die Schutzgase über die Gaszufuhr ankommen
und die freigesetzten Partikel direkt über den Auslass abgeleitet
werden. Das bedeutet nicht nur, dass ein größerer Anteil von Schweißdampf von
der Umgebung abgesaugt wird, sondern auch, dass genau dieser Anteil
von Schweißdampf,
der das Aussetzen des Schweißers
gegenüber
den schädlichen
Substanzen am stärksten
bestimmt, abgeleitet wird.
-
4a zeigt
einen Querschnitt durch die Schweißpistole 9 der Ausführung der
Erfindung, die bis zu diesem Punkt beschrieben worden ist, wobei die
Kontaktröhre 16 einen
im Wesentlichen zylindrischen Querschnitt aufweist, um den die Außenhülle 7 des
Auslasses für
unerwünschte
Substanzen konzentrisch angeordnet ist und wobei die Außenhülle 13 der
Schutzgaszufuhr konzentrisch um die Außenhülle 7 angeordnet ist.
-
In 4b ist
eine andere Ausführung
beschrieben, in der vier Auslassöffnungen 30 an
der Auslassseite der Gaszufuhr angeordnet sind, wobei die Schutzgaszufuhr
durch die vier Auslassöffnungen 30 erfolgt.
Das hat den Vorteil, dass die Ausflussgeschwindigkeit der Schutzgase
vergrößert wird.
Der mögliche
schädliche
Einfluss auf die Schutzatmosphäre
durch die Absaugung wird dann verringert.
-
In 4c ist
eine weitere Ausführung
beschrieben, in welcher eine Kontaktröhre 16 mit kreisförmigen Querschnitt
mit einer Außenhülle 13 der Gaszufuhr
konzentrisch darum angeordnet, gezeigt ist. Das Ableiten erfolgt über drei
Ableiteteile 24, die jedes für sich einen kreisförmigen Querschnitt
aufweisen und an der Kontaktröhre 16 angeordnet
sind.
-
In 4d ist
eine weitere Ausführung
beschrieben, in welcher die Kontaktröhre 16 einen kreisförmigen Querschnitt
aufweist und eine Außenhülle 7 des
Auslasses konzentrisch um diese Kontaktröhre angeordnet ist, wobei die
Gaszufuhr durch drei Gaszuführröhren 25 erfolgt,
die an der Außenseite
an der Außenhülle 7 des
Auslasses angeordnet sind.
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorher beschriebenen Ausführungen
davon eingeschränkt.
Ihre Rechte sind in erster Linie durch die nachfolgenden Ansprüche definiert,
in deren Schutzumfang viele Modifikationen fallen können.