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Vorrichtung zum Thermitschweißen von Körpern kleinen Querschnittes
Das bekannte Therrnitschweißverfahren wurde bisher zum Schweißen von Körpern relativ
großen ZD Querschnittes, insbesondere von Eisenbahn- oder Straßenbahnschienen, venvendet.
Dieses Verfahren und die zu dessen Durchführung dienlichen Vorrichtungen sind somit
auf das Erschmelzen erheblicher Metallmengen abgestellt und berücksichtigen -daher
die Entwicklung sehr hoher Reaktionswärmemengen. Demgemäß kennzeichpet sich der
übliche Vorgang -dadurch, daß das Thermitgemenge in einem Behälter zur Reaktion
gebracht wird', der von der die Schweißstelle urngebenden Gußform grundsätzlich
getrennt ist, und daß man das erschmolzene Metall nach der Beendigung der Reaktion
durch einen besonderen Arbeitsvorgang in die Gußform zum Einlaufen, bringt, nämlich
entweder durch Entfernung eines Abschlußpfropfens am Auslauf eines Tiege-ls oder
durch Kippen eines gußpfannenartigen Behälters. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Thermitschweißen von Körpern kleinen Querschnittes, insbesondere vonDrähten
von elektrischen Leitungen u. dgl. Als wichtiges Gebiet in das Verbinden
von Fernsprech- und Telegraphenleitungeg aus Stahl oder kupferplattiertem Stahl
zu nennen, die lzwecks Ersparnis von Kupfer oder Aluminium in erheblichem Maße Verwendung
finden. Die üblichen, als Würge- oder Wickelbund bekannten Verbindungen solcher
Leitungen, haben, wenn, sie nicht gelötet werden, erhebliche Widerstands- und Dämpfuni,-sstei#-,erqn,-en
der Leitung zur Folge, welche Mängel besonders dann auftreten, wenn durch Witterungseinflüsse
mit der Zeit zunehmende Oxydationen auftreten.
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Gemäß der Erfindung ist an, die Gußform eiin das Thermitgemenge aufnehmender
Tiegel derart angesetzt, daß die Austrittsöffnung des Tiegels unmittelbar in: die
Gußform mündet. Gleichgültig,
ob der Tiegel mit der Gußfo-rm
ein Stück bildet oder mit letzterer lösbar verbunden ist, besteht somit das wesentliche
Merkmal darin, daß das im Tiegel durch die beleannte Reaktion erschmolze'ne Metall
unmittelbar, d. h. ohne claß es mit -der Außen-Itift- in Berührung gelangt,
in die- Gußform eintritt. Auf Uiese Weise gelingt es, die gesamte, flüssige Metallmengge
in die Gußform einfließen zu lassen, ohne daß Uas Meta,11 vor diesem Eintritt durch
Abkühlung erstarrt. Es ist verständlich, daß ,vegen der relativ geringen Thermit-
und daher auch Wärmemenge die Gefahr einer solchen vorzeitigen Abkühlung besteht,
welche Gefahr naturgemä.ß bei, den erheblichen Thermitmengen, wie sie zum Schweißen
von Schienen, od. dgl. verwendet werden, nicht gegeben ist.
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Vorteilhaf t wird eilne dem Innenraum des Tiegels angepaßte, einheitliche
Einsatzpatrone zur - Anwendung gebracht, die eine dosierte Menge des Thermitgeffienges
enthält und zweckmäßig in ihrem unteren Auslaß einen an sich bekannten Abschmelzkörper
aufweist, der bei Beendigung der Reaktion schmilzt. Hierdurch wird eine völlig selbsttätige
Füllung der Gußform im richtigen Zeitpunkt erreicht. Die Einhaltung dieses Zeitpunkts
ist von besonderer Wichtigkeit, da bei zu frühem Einfüllm Schlucke in die Form gelangt,
während bei zu spätem Einfüllen. das Metall vorzeitig erstarrt. Die Vorrichtung
ist besonders einfach und leicht und ermögl:icht dlie Herstellung elektrisch und
mechanisch einwandfreier Verbind:ungen, ohne daß hierzu geschulte Fachkräfte erforderlich
wären.
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Es wurde bereits vorgeschlagen, Ieitungsdrähte miteinander in einer
Form zu verschweißen, welche eilne metallhaltige Masse enthält, die bei Entzündung
große Wärmemengen entwickelt. Hier geht somit die Reaktion in dier Form selbst vor
sich, so daß die innerhalb der Form befindlichen Drahtenden einer übermäßigen Erhitzung
ausgesetizt und dadurch zerstört werden. Nach einem anderen Vorschlag wird zum Verbinden
von Drahtenden auf eine dieselben aufnehmende Form ein Behälter aufgesetzt, in dem
ein Lötstab durch einen die erforderliche Wärme erzeugendeln Reaktionssatz innerhalb
e#iner Hülse geschmolzen wird,. Hier handelt es sich somit nicht um ein Thermitschweißverfahren,
da der Reaktionssatz nur zur Wärmeerzeugung dient und kein Metall ent hält. Für
das Schweißen, von Metallen mit relativ hohem Schmelzpunkt, wie z. B. Eisen oder
Stahl, ist eine solche Vorrichtung nicht geeignet, da durch die hierzu erforderliche
hohe Wärmemenge die Hülse zerstört würde-. Aus den angegebenen Gründen haben diese
Vorschläge keilnen Eingang in die Praxis gefunden.
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In der Ze-ichnung ist der Erfindungsgegenstand an Hand -eines Sch"Neißg.-räts
für Fernsprechleitungen beispielsweise darg.#stellt.
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Fig. i ist ein lotrechter Längsmittelschnitt; Fig.:2 eine Draufs,icht
der Vorrichtung; Fig. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie A-B der Fig. i;
Fig. 4- zeigt in Draufsicht die Einspannvorrichtung für die Leitungsdrähte; Fig.
5 ist ein Längsschnitt !durch diie Einsatzpatrone in vergrößertem Maßstab;
Fig. 6 und 7 zeigen eine Zusatzeinrichtung in Ansicht und Draufsicht;
Fig. 8 ist ein Querschnitt nach der Linie C-D der Fig. 6.
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Die_ eigentliche Vorrichtung besteht aus einem zylindri'schen Behälter
i aus Stahl oder Gußeisen, der 'nach eilner senkrechten Ebene, die durch Üie Achse
der zu verbindenden Drähte 2 und 3 geht, ,in zwei Hälften. geteilt ist. Der
Behälter i enthält oben den Reaktionsraum 4, der unten über eine kegelige Einziehung
in den die Schweißstelle umgebenden Formraum 5 übergeht. Der durch ein Scharnier
mit dem Be#häl#ter i verbundene Deckel 6
läßt 4n seiner Schließstellung einen:
Luftspalt 7 zum Ausgleich ides im Reaktionsraum während der Reaktion zufolge
der Wärmeentwicklung stehenden Überdrucks frei. Iln der Mitte besitzt der Deckel
eine Öffnung 8 zur Einführung eines Zün#dholzes zwecks Entzündung des Thermitgemenges.
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Die Drähte:2, 3 werden durch ein linkes und ein rechtes Backenpaar
in Stellung gehalten. jedes .Paar besteht aus einer hinteren Backe 9 und
einer vorderen Backe io (Fig. 4). Die hinteren Backen sind zu zylindrischen Fortsätzen
i i verlärgert, in die die Drähte durch Schlitze eingeführt werdeln. In den Fortsätzen
ii sitzende, mit gerändelten Köpfen versehene Schrauben. 12 klemmen. die Drähte
2, 3 fest. Die Backen 9 und io s4nd je mit Querstegen 13
verbunden, die untereinander mittels Distanzbolzen- 14 -in Verbindung gebracht sind.
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jede Hälfte des Behälters i sitzt an einem Arm 15, der mit einem Handgriff
16. versehen ist. Beide Arme 15 sind mittels eines Schaxmers 17 zu einem
zangenartigen Gerät verbugden. Da der Scharnierbolzen zufolge - der hohen
Erhitzungen leicht zu einem Festfressen neigt, wird als Schaxnierbolz"-n z#,veelzmäeig
ein längs, geschlitztes Rohr verwendet, das genügend Elastizität aufweist, so -daß
das Scharnier trotz der vorübergehenden, erheblichen Wärmedehnungen einwandfrei
spielt. Am vorderen Arm 15 ist'eine, Schraubenspindel 18 angelenkt; eine auf dieser
sitz ende gerändelte Mutter 19 stützt sich gegen den h,in!tereü Arm 15.
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In den Reaktionsraum 4 -#vird eine seiner Form angepaßte Einsatzpatrone
(Fig. 5) eingeführt. Diese besteht unten aus einem Ring 2o au& keramischem
Ma,terial, der den unteren Teil der Wandung des Reaktionsraums 4 vor Anfressung
zufolge der hohen Temperaturen schützt. Es hat sich gezeigt, daß die höchsten Temperaturen
im Unterteil des Reaktionsraums auftreten, so daß ein besonderer Schutz des Oberteits
in der Regel nicht erforderlich ist. Der Oberteil der Patrone besitzt eine Hülle
2 1 aus Pappe od. dgl., die eine abgemessene Portion des Thermitgem-,n,-es-:22 einschließt.
Die mittlere Austrittsöffnung,des Ringes 2o ist durch ein metallisches Plättchen
23 verschlossen, dessen Ab-
messungen so gewählt sind, daß es bei einer
bestimmten Wärmeeinwirkung schmilzt.
Der Ring 2o bzw-. das Verschlußplättchen
23
brauchen mitder Patrone nicht verbunden. zu sein, auch kann von der Verwendung
einer Patrone Abstapd genommen und, das Thermitgemenge lose, in den Reaktionsraum
4 geschüttet werden. Statt einer in Pulver- oder Körnerforni vorliegenden, von einer
Hülle 2 1 umgebenen Thermitfüllung kann das Thermitgemenge auch zu einem festen
Preßling verformt sein. Hierbei, kann von einem geeigneten Bindemittel Gebrauch
gemacht werden. Ein solches Bindemittel hat bloß die Bedingung zu erfüllen, daß
es leicht verbrennt und auf die Thermitreaktion keine unerwünschte chemische Wirkung
ausübt.
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Die Durchführung der Schweißung geschieht in folgender einfacher Weise:
Die Drähte 2, 3 werden in die Backen i i eingelegt, die Vorrichtung mittels
der Handgriffe 16 geschlossen, und durch Anziehen der Mutter ig verriegelt. Die
Patrone wird eingesetzt, der Deckel 6 geschlossen, worauf die Zündung erfolgt.
Nach Beendigung der Reaktion, nachdem die Schlacke oben schwimmt, schmilzt das Plättchen
23 selbsttätig, und die Form 5 füllt sich mit dem geschmolzenen Metall.
Nach wenigen Sekunden, wird die Vorrichtung geöffnet. Da die Schweißstelle. in der
Regel an einer der Formhälften anhaftet, wirdi sie durch Klopfen auf den betreffenden
Distanzbolzen 14 von der Form gelöst. Dies ist dadurch ermöglicht, daß die Backen
9, io samt den von ihnen gehaltenen Drähten,2, 3, ferner die Stege
13, und Distanzholzen# 14 eine Einheit bilden, die gegenüber dem Behält-er i beweglich
ist. Der Schlackenkopf, der auch den Schutzring 2o enthält, wird durch eini.ge Hammerschläge
von der Schweißstelle entfernt.
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Die vom Behälter i unabhäiigi,#giqn Backen, 9, io haben überdies
den Vorteil, daß durch Verwendung verschiedener Backensätze, die Vorrichtung leicht
an verschiedene Durchmesser der zu schweißenden Leitung angepaßt werden kann.
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In den Fig 6 und 7 ist eine Zusatzeinrichtung dargestellt,
die ein bequemes Schweißen. von Leitungen auf dem Leitungsinast ermöglicht. Auf
einer Grundplatte, 25 sind zwei Lenker 26 drehbar gelagert, an denen
zwei Klemmbackeni 27 an# gelenkt sind, welche andererseits durch einen abwärts
reichenden Teil 2-8 miteinander verbunden sind. In letzterem sitzt eine Stange
29, die..in einem Fortsatz 3o der Platte :25 geführt ist. Zwischen Fortsatz
30 und. Teil 2S ist eine Druckfeder 31 eingeschaltet. Auf der
Platte- 2-5 ist eine Leiste 32 festgeschraubt, die, in ;die an der Unterseite
des Behälters i vorgesehene Schwalbenschwanznut 33 eingeführt wird. Ein!
Hand 'griff 34 ist in dlie Platte 25
und Leiste 32 ein"-es,chranbt.
Durch Verdrehen dieses Griffes wird die Leiste 32 an die Flanken der Schwalbenschwanznut
33 gedrückt und damit der Behält-er i auf der Platte 2,5 festgeklemmt.
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Das ganze Gerät wird arn, Handgriff 34 gehalten. Mittels eines in
das gekrümmte Ende 35 der Stange 29 eingeführten Fingers wird dieselbe. gegen
den Handgriff 34 hin gezogen, wodurch die Klemme sich öffnet. Durch Freigeben des,
Endes 35 klemmen die Backen 27 unter der Wirkung der Druckfeder
3 1 den, Draht 2 fest, dessen Ende -in der beschriebenen- Weise in
die Schweißvorrichtung ein,-.geführt wird. Indie Offnutng 36, der Platte:25
wird der übliche Flaschenzug eingehängt, an dessen anderem Ende -der Draht
3 mittels einer zweiten Klemme., festgelegt ist. Auch. dieser Draht wird
in die Schweißvorrichtung eingeführt und die Stoßstelle der Drähte durch allfälliges,
Verschieben der Platte 2,#5 gegenüber dem Behälter i in die Mlitte der Gußform gebracht.
Die Verbindung zwischen der eigentlichen Sch"veißvorrichtung und den Drähten ist
vom Zug der Leitung völlig entlastet. Das Schweißen geht in der beschriebenen Weise
vor sich.
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Die bekannten Drahtklernmen, die ähInliche Backen 2,7 verwenden,
besitzen. die Teile 29 und, 3 1 nicht und kleinmen daher nur dann, wenn sie
unter Zug stehen. Demgegenüber wird durch die beschriebene Ausgestialtung die Möglichkeit
des willkürlichen. Klemmens oder Freigebens, der Leitung erzielt.