DE8535215U1 - Device for controlling a protective gas and/or purge gas flow - Google Patents
Device for controlling a protective gas and/or purge gas flowInfo
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Description
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zw/sizw/si
MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION
MÜNCHEN GMBHMTU ENGINE AND TURBINE UNION
MUNICH GMBH
München, den 24.2.1987Munich, 24.2.1987
Vorrichtung zur Steuerung eines Schutzgas- und/oder SpülgasstromesDevice for controlling a protective gas and/or purge gas flow
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Schutzgas- und/oder Spülgaszufuhr zu einem Schweißbrenner und einer Wurzelschutzvorrichtung, insbesondere für Wolfram-1S inertgasschweißung.The invention relates to a device for controlling the shielding gas and/or purge gas supply to a welding torch and a root protection device, in particular for tungsten 1S inert gas welding.
Beim Fügen hochwertiger Werkstücke und Bauteile z.B. aus Superlegierungen, Titanlegierungen, Edelstahl etc. ist es notwendig die Schweißnaht, insbesondere ihre Wurzel, vor allem vor Sauerstoffzutritt, bei Titan auch vor Stickstoffzutritt zu schützen, um chemische Reaktionen, Oxidationserscheinungen und ihre Folgen, wie Versprödung, Bruchgefahr usw. zu verringern. Man hat dazu prinzipiell zwei Möglichkeiten: entweder die Schweißung in einer in sich abgeschlossenen Schweißkammer die eine Inertgasatmosphäre aufweist (z.B. glovebox/ Schutzgasglocke) durchzuführen oder an der Schweißnaht selbst im Brennerbereich bzw. diesen umgebenden Bereich eine Art Verdrängungsschutzglocke aus Schutzgas, insbesondere durch direktes Anströmen auf der Nahtoberseite zu bilden. Die Nahtoberseite wird ebenfalls durchWhen joining high-quality workpieces and components, e.g. made of superalloys, titanium alloys, stainless steel, etc., it is necessary to protect the weld seam, especially its root, from oxygen ingress, and in the case of titanium, also from nitrogen ingress, in order to reduce chemical reactions, oxidation phenomena and their consequences, such as embrittlement, risk of breakage, etc. There are basically two options: either to carry out the welding in a self-contained welding chamber that has an inert gas atmosphere (e.g. glove box/shielding gas bell) or to form a type of displacement protection bell made of shielding gas on the weld seam itself in the burner area or the area surrounding it, in particular by directly flowing onto the top of the seam. The top of the seam is also protected by
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SchuLzgas geschützt, insbesondere dadurch, daß man eine Vorrichtung verwendet/ die eine Gaskammer im Wurzelbereich der Schweißnaht ausbildet. Diese Kammer'gilt es vor dem Beginn der Schweißarbeiten ausreichend zu fluten und zu spülen.The weld is protected from welding gas, in particular by using a device that creates a gas chamber in the root area of the weld. This chamber must be sufficiently flooded and flushed before welding work begins.
Da es sich bei den Schutzgasen meist um teure Edelgase wie Argon oder Helium handelt/ wird das oben an zweiter Stelle genannte Verfahren häufig bevorzugt/ jedoch ist auchSince the protective gases are usually expensive noble gases such as argon or helium, the second method mentioned above is often preferred, however
-W ilX_iX UfJi. DUnULiS^CtbVClUiaUWil XX\_'(_11» Ul CIUlC- ooi(UU-«}Mor Ii M-i a _·_«""-W ilX_iX UfJi. DUnULiS^CtbVClUiaUWil XX\_'(_11» Ul CIUlC- ooi(UU-«}Mor Ii M-i a _·_«""
schutzgas oder Spülgas können gleiche oder ähnliche Gase oder Gasgemische sein.Shielding gas or purge gas can be the same or similar gases or gas mixtures.
7.ufgabe vorliegender Erfindung ist es, .7.The object of the present invention is to.
eine Vorrichtung zur Steuerung der Schutzgas- und/oder Spülgaszufuhr zu einem Schweißbrenner und der jeweiligen V.'urzelschutzvorrichtung zu schaffen, bei der der Gasverbrauch durch gezielt gesteuerte Gasflußzeiten verringert wird/ andererseits die Sicherheit vor Oxidation bzw. chemische Reaktionen für die Schweißnaht und somit für die zu verbindenden Teile erhöht wird.to create a device for controlling the supply of protective gas and/or purge gas to a welding torch and the respective root protection device, in which the gas consumption is reduced by specifically controlled gas flow times/on the other hand the safety against oxidation or chemical reactions for the weld seam and thus for the parts to be joined is increased.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale. Weitere Merkmale sind in der Beschreibung und Zeichnung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt wäre, insbesondere nicht auf die spezielle Art des Schweißbrenners bzw. des Schweißverfahrens auch Kombination und Unterkombination der beschriebenen dargestellten und beanspruchten Merkmale auch mit an sich bekannten Merkmalen gehören in den Rahmen der Erfindung. This object is achieved by the features listed in the characterizing part of claim 1. Further features can be found in the description and drawing of an embodiment, without the invention being limited to this, in particular not to the specific type of welding torch or welding process. Combinations and sub-combinations of the described, illustrated and claimed features, including features known per se, also fall within the scope of the invention.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung desFig. 1 is a schematic representation of the
Steuergerätes,control unit,
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Fig. 2 ein Blockschaltbild des SteuergerätesFig. 2 a block diagram of the control unit
in Verbindung mit dem Schweißgerät,in connection with the welding machine,
Fig4 3 vden Schweißbrenner mit dem Mündungsrohr für die Schutzgaszufuhr und dieFig 4 3 v the welding torch with the outlet pipe for the shielding gas supply and the
dazugehörige Wurzelschutzvorrichtungassociated root protection device
Das Steuergerät besitzt ein Gehäuse 1 und einen Zeitregler 2 für die Vorströmzeit und einen Zeitregler 3 für die Nach-The control unit has a housing 1 and a time controller 2 for the pre-flow time and a time controller 3 for the post-
jQ strömzsit des Schutzgases unä/o<?ar Spülaases zur Schweißnaht. Mit 4 ist die Steuerelektronik bezeichnet, welche Schaltrelais enthält und später im einzelnen erläutert wird. Mit 5 ist ein steuerbares Magnetventil bezeichnet und mit 6 ein Druckschalter für Gasdurchfluß .oder Ab-jQ flow of the protective gas and rinsing gas to the weld seam. 4 denotes the control electronics, which contains switching relays and will be explained in detail later. 5 denotes a controllable solenoid valve and 6 a pressure switch for gas flow or discharge.
■jc sperrung. Mit 7 ist eine Signallampe bezeichnet. Es können auch mehrere Signallampen oder sonstige Anzeigen vorgesehen sein. Mit 8 ist die Steuerstromleitung für die Freigabe das Schweißstroms im Schweißgerät bezeichnet. Die Schweißstromsteuerung erfolgt insbesondere über einen Fußschalter■jc blocking. 7 indicates a signal lamp. Several signal lamps or other displays can also be provided. 8 indicates the control current line for releasing the welding current in the welding machine. The welding current is controlled in particular via a foot switch
r,Q 13, welcher über die Leitung 9, einerseits mit der Steuerelektronik 4 die die Zeitregler enthält und andererseits mit der Schweißmaschine 12 verbunden ist. über das Schweißgerät 12 und zum Brenner 15 führen eine Schutzgasleitung 10 und zur Wurzelschutzvorrichtung eine Spülgasleitung 11, eine zusätzliche Leitung 16 kann als Reserveleitung oder Bypass zu einer anderen Stelle geführt sein. Ein weiteres Magnetventil 17 kann im Schweißgerät in der Zufuhrleitung zum Brenner angeordnet sein. Ferner stellt das Schweißgerät neben dem Ein-/Ausschalter 18 für den Schweißstrom vom r,Q 13, which is connected via line 9 to the control electronics 4, which contains the time controller, and to the welding machine 12, on the one hand. A shielding gas line 10 leads from the welding device 12 to the torch 15, and a purge gas line 11 leads to the root protection device. An additional line 16 can be used as a reserve line or bypass to another location. A further solenoid valve 17 can be arranged in the welding device in the supply line to the torch. In addition to the on/off switch 18 for the welding current, the welding device also provides
3Q Netz und aus der Leitung 19 noch den Impulsgeber 20. In der Zeitsteuerung im Gehäuse 1 ist noch besonders deutlich aus Fig. 2 erkennbar, daß die Elektronik neben den RC-Gliedern und/oder Dioden ein Relais 4a für die Sperre oder Freigabe des SchweißStroms an die Leitung 8 zum 3 Q mains and from the line 19 the pulse generator 20. In the time control in the housing 1 it is particularly clear from Fig. 2 that the electronics, in addition to the RC elements and/or diodes, a relay 4a for blocking or releasing the welding current to the line 8 to
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Schweißgerät aufweist und den Elektromagnet 5a für das Magnetventil 5. Vor deiti Magnetventil 5 kann noch ein Handventil 21 in die Hauptleitung 22 eingebaut seift/ falls die Zeitsteuerelektronik ausfällt oder ihre Stromver-welding machine and the electromagnet 5a for the solenoid valve 5. A manual valve 21 can be installed in the main line 22 in front of the solenoid valve 5 in case the time control electronics fails or its power supply is interrupted.
B sorgung 23, das letztere kann sowohl aus einem Netz wie Wechselstromnetz üblicher Frequenz als auch von einer Niederspannungsquelle wie Batterie erfolgen, während die Stromversorgung des Schweißgeräts 12 bei 19 ein Netz von wenigstens 220 bis 380 Volt Spannung und 50 Herz erfordert. Schweißtransformator und Impulsgeber 20 sowie Impulssteuerung 14 sind an sich bekannter Bauart.B supply 23, the latter can be from a mains such as an alternating current mains of normal frequency or from a low-voltage source such as a battery, while the power supply of the welding device 12 at 19 requires a mains of at least 220 to 380 volts and 50 Hz. Welding transformer and pulse generator 20 as well as pulse control 14 are of a known type.
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, eine Schweißnaht 24, der WIG-Brenner 15 mit W-Elektrode29 and ein Mündungsrohr 25 einer Keramikdüse 28 der Schutzgaszufuhrleitung welches eine Schutzgasglocke 26 über den Bereich der Schweißnaht legt, die die Werkstücke 30,31 verbindet.From Fig. 3 it can be seen a weld seam 24, the TIG torch 15 with W electrode 29 and a mouth pipe 25 of a ceramic nozzle 28 of the shielding gas supply line which places a shielding gas bell 26 over the area of the weld seam that connects the workpieces 30, 31.
Die Funktionen des Schweißgeräts mit Schutzgas und/oder Spülgas-Zeitsteuerung ist wie folgt:The functions of the welding machine with shielding gas and/or purge gas time control are as follows:
Es liegt ein Werkstück mit geeigneter Wurzelschutzvorrichtung vor. Der Schweißer gibt über seinen Fußschalter 13 einen Schaltimpuls an den Vorströmzeitregler 2, über das Magnetventil 5 wird der Spülgas- und spätere Wurzelj schutzgasstrom 27 freigegeben. Dieses flutet die Spülgasj kammer, wobei die Schweißmaschine bzw. der Brenner noch &igr; nicht zündbereit ist. Erst wenn die Vorströmzeit abge-' laufen ist, signalisiert die Steuervorrichtung durch ein \t 30 deutlich erkennbares Lichtzeichen 7 Zündbereitschaft. Der Schweißer kann jetzt wie normal seinen Brenner zünden und die Schweißarbeiten beginnen. Schaltet der Schweißstrom geregelt über den Fußschalter 13 ab, tritt der Nachströmzeitregier 3 in Aktion. Dieser Regler hält über die 35 Magnetventilsteuerung 5 den Schutzgasstrom so lange offen, bis das Teil ausreichend abgekühlt ist und eine Schutz-There is a workpiece with a suitable root protection device. The welder sends a switching impulse to the pre-flow time controller 2 via his foot switch 13, the purge gas and later root shielding gas flow 27 is released via the solenoid valve 5. This floods the purge gas chamber, whereby the welding machine or the torch is not yet ready for ignition. Only when the pre-flow time has expired does the control device signal readiness for ignition with a clearly visible light signal 7. The welder can now ignite his torch as normal and start welding. If the welding current is switched off via the foot switch 13, the post-flow time controller 3 comes into action. This controller keeps the shielding gas flow open via the solenoid valve control 5 until the part has cooled down sufficiently and a protective
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gasabdeckung nicht mehr nötig ist. Diese Nachströmzeit kann über wenige Versuche experimentell ermittelt und am Nachstromzeitregler eingestellt werden. Beginnt der Schweißer innerhalb der Nacnströmzeit erneut seine Arbeiten (Elektrodenwechsel neuer Zusatzdraht oder dergl.) kann sofort wieder gezündet werden. Schaltet der Nachstromzeitregler ab, so muß erst wieder vorgeflutet werden (Vorströnzeitregler).gas cover is no longer necessary. This post-flow time can be determined experimentally over a few tests and set on the post-flow time controller. If the welder starts work again within the post-flow time (changing electrodes, new filler wire, etc.), the welding can be started again immediately. If the post-flow time controller switches off, the welding must first be pre-flooded again (pre-flow time controller).
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