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Elektrisches Lichtbogenhandschweißgerät Die Erfindung bezieht sich
auf ein. elektrisches Lichtbogenhandschweißgerät mitGasschutz, Flüssigkeitahüh@lung
und einem Brenneirkopf, um den ein, ringförmiger Kühlmantel liegt, sowse mit einem
nach außen isolierten Handgriff au!s Metall, an dem d--er Brennerko:pf sitzt und
der' zur Schweißstromleitung an, den Brenne!rkopf dient sowie ein Rohr zur Zuführung
des Schutzgases an den Brennerkopf und. Durchtrittskanäle für die Zu-und Abführung
der Kühlflüssigkeit zu und vom Kühlmantel enthält.
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Bei Brennern, dieser Art ist es oftmals erwünscht, den Schweißstrom
zu. steigern, um den Schweißvorgang zu beschleunigen oder um mit dem Brenner auch
dickere Werkstücke schweißen zu können oder um die zu. erschmelzendle Metallmenge
zu steigern. Da jedoch, die durch den. Lichtbogen erzeugte Hitze dem Quadrat der
SchweißstromdIchtepropo,rtion.ail ist, kann die Hitze bei nur geringfügiger Erhöhung
des. Schweißstromes bereits übermäßige Werte annehmen. Wird, um. die überschüssige
Hitze aufzunehmen, die Metallmasse des Schweißbrenners entsprechend vergrößert,
so, wird der Brenner für eine bequeme Handhabung zu schwer, ganz abgesehen von der
Belästigung des Schweißers durch die! Hitzestrahlung. Hält man jedoch durch schwache
Wandungen das Gewicht des Brenners niedrig und arbeitet man dabei mit hohem Schweißstrom,
so kann es geschehen, daß die überschüssige Hitze den dünnwandigen. Brenner ausbrennt,
wobei entweder die Elektrodeneinspannvorrichtung oder das Rohrmundstück oder auch
die Isolation zu Schaden kommen kann.
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Infolgedessen, wurden, bei mit Schutzgas betriebenen, Lichtbogensch.weißbrennern
für verhältnismäßig- große elektrische Ströme sowie für
unmittelbar
mit dem flüssigkeitsgekühlten Brenner= kopf verbundene Stromleitungen für die schweren
Schweißkabel sehr starke, feste elektrische Installationen und Armaturen angewendet,
die wiederum eine bequeme und leichte Handhabung verbieten. Die, bekannten Schweißbrenner
sind daher als Schweißmaschinen anzusprechen. Beispielsweise sind für sollche schweren
Lichtbogenbrenner mit zwei oder- mehreren im Raum sich kreuzenden Elektroden die
starken Halte- oder Zuführungseinrichtungen ortsfest gelagert, axial verschiebbar,
seitlich beweglich und außerdem an Führungsstellen in der Nähe des Lichtbogens auf
eüner Kurvenbahn bewegbar.
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Gemäß der Erfindung ist es in eirdacher Weise möglich, einen wassergekühlten,
soh.utzgasbetriebeneu Lichtbogenschweißbrenner für verhältnismäßig große Leistungen,
dickere . Werkstücke, größere Schweißströme, beschleunigte Schweißung zu schaffen,
der genügend. handlich ist.
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Nach der Erfindung enthält der Handgriff ein, Rohr für die Küh,lflüssigkeitsz.uführung,
das unmittelbar am Boden des Kühlmantels, am Brennerkopf mündet, wobei der neben
dem Gaszuführungsrohr und dem Kühlflüssigkeitszuführungsrohr innerhalb des. Handgriffes,
noch frei bleibende Raum zur Ableitung der Kühlflüssigkeit verwendet wird.
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Brennerkopf und Handgriff sind stets gegen übermäßige Erwärmung geschützt.
Die verhältnismäßig niedrige Temperatur ändert sich kaum, wodurch nicht nur das
Gerät geschont, sondern auch seine Bedienung angenehmer wird.. Die RückfübTung des
Kühlmittels vom Brenner durch den frei gelassenenRaum im Handgriff macht besondere
Rückleitungsrohre entbehrlich; außerdem hat die Verwendung des; verhältnismäßig
weiten Innenrohres des. Griffes, den Vorteil, daü der Griff viel wirksamer von innen
heraus: gekühlt wird, als dies bei Verwendung besonderer, verhältnismäßig enger
Rückleitungsrohre im Handgriff möglich sein würde. Die, vorzügliche Kühlung ist
vor allem. auch der sehr guten Zirkulation dessowohl den Brenner als auch seine
Zuleitungen intensiv durchströmenden, Kühlmittels zu danken,.
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Vorzugsweise ist am verlängerten Ende des Handgriffes ein biegsamer
Schlauch für die Kühlmittelabführun@g befestigt und der Handgriff durch ein biegsames
Kabel mit der Schweißstromquelle verbunden, wobei das Kabel unlösbar an, der innerem,
stromleitenden Wandung des verlängerten Handgriffendes befestigt ist und mindestens.
zum Teil im, Schlauch liegt, während das im Handgriff befindliche Endstück im Schlauch
kleineren Querschnitt hat als, dass außerhalb des Schlauches zur Sohweißstromquelle
hin befindliche Kabelstück. Das Schweißkabel läuft mindestens einen Teil seiner
Länge durch den Innenraum des Kühlflüssigkeits-sch,lauch.es.. Die hierdurch bewirkte
Kühlung erlaubt die Anwendung eines dünneren und damit auch leichteren flexiblen
Kabels, als es sonst möglich sein würde; dies trägt z. B. zur leichten und bequemen
Handhabung des Brenners bei, etwa - wenn der= Brenner mit lang herunterhängenden
Kabeln an hochliegenden. Arbeitsplätzen gehandhabt werden soll..
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Zweckmäßigerweise wird im Schweißstromkreis eine Schmelzsicherung
vorgesehen und. von der aus dem Handgriff kommenden Kühlflüssigkeit gekühlt, wobei
es weiter vorteilhaft ist, auch dass Kabelstück zwischen Handgriff und Sicherungshelfer
von der Kühlflüssigkeit umspülen, zu lassen. Die Sicherung kann; z. B. dazu verwendet
werden, den. Schweißstrom zu unterbrechen, falls der Kühlflüssigkeitsstrom unterbrochen
wird.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind aus den. Darstellungen sowie aus
der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zu. entnehmen. Es zeigt
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Fig. i einen Querschnitt durch die Brenner- und Schmelzsicherungseünbauanordnung,
wie sie einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht,
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Fig. 2 einen Querschnitt durch den Handg ri fff des Schweißbrenners
längs der Linie 2-2 in
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Fig. i,
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Fig.3 einen Querschnitt durch die Schmelzsicherungseinbauanordnung
längs der Linie 3-3 in Fig. i,
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Fig. q. einen Querschnitt durch die Schmelzs.icherungseinbauanordnung
längs der Linie 4-4 in Fig. i,
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Fig. 5 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, welche die
Einbauweise der Schmelzsicherung im einzelnen, zeigt, und.
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Fig.6 einem Querschnitt einer verbesserten Abdeckkappe, wie sie für
lange Elektroden benutzt wird. Der Lichtbogenhandschweißbrenner weist einen aus
Isoiliers:toff bestehenden röhrenförmigen Schaft T, der mit einem starren, röh,ren.förmigen
Isolierhandgriff H aus Fibermaterial, plastischer Masse old. dgl. versahen ist,
sowie einen Brennerkopf D auf, der eine Elektrode E und das Rohrmundstück N abstützt.
Dais Rohrmundstück N ist aus feuerfestem Isoliermaterial, und zwar vorzugsweise
aus keramischem Material, wie beispielsweise ans Zündkerzenpor'zellan oder gebrannter
Specksteinlava, hergestellt. Die Elektrode E besteht aus schwer schmelzbarem Metall,
wie Wolfram, Mo-lyb:dän od. dgl., ist gleitbar in einem. innerhalb des, Brennerkopfes
D angeordneten Elektrodenhalter B eingebaut und wird in ihrer jeweils, eingestellten
Lage durch eine Einspannvorrichtung G festgehalten. Der Elektroidenhalter ß und
der Schaft des Brenners sind wassergekühlt, wobei der Elektrodenhalter
B einen Wasserküh.lmantel T aufweist, aus weilchem das Kühlwasser
durch den röhrenförmigen Schaft T hindurch abgeführt wird. Der Waisserausla,BschlauchK
enthält ein; elektrisches Kabel C, welches den Schweißstrom über den SchaftT, den
Elektrodenhalter B und die Einspannvorrich,tung G der ElektrodeE zuführt. Das Kabel
C enthält seinerseits eine Schmelzsicherung F in einer wassergekühltem: Schm.elzsicherungseinbauanoir'dnung,
die in einem Isolierschutzrohr ähnlich dem Isolierhandgriff H untergebracht ist.
Zu
denn Schaft T des Brenners gehört ein Metallrohr io mit einem unter einem Winkel
angesetzten, rährenförmigenVerlängerungsteil 12, durch welchen der Brennerkopf D
gebildet wird. Der Teil 12 ist dabei vorzugsweise in der Mitte zwischen, seinen
Enden mit einer Auss parungsöffnun:g 13 versehen und mit dieser Öffnung an das offene
Ende des Metallrohres io angeschweißt, welches dementsprechend unter einem stumpfen
Winkel abgeschnitten isst. Die Außenfläche dieses stoßverbundenen: Rohrgefüges ist
völlig mit einer durchlaufenden. Isolierschicht 1q. bedeckt, die vorzugsweise aus
Schmeilzgummi oder einer anderen. plastischen Masse besteht.
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Der Elektrodenhalter B ist in dem rährenfärmigenVerlängerun,gsteil
12 eingebaut und seinerseits mit einer axial verlaufenden Bohrung versehen, in welcher
die Elektrode E gleitbax aufgenommen wird. Das innere Ende des. Elektrodenhalters.B
ist, wie-unter 15 zu sehen, mit Gewinde versehen: und nimmt hier eine aus Isolierinaterial
bestehende Abdeckkappe 16, auf, wodurch eine ununterbrochene Isolierung des Schweißbrenners
gewäh.rleistet ist. Das äußere Ende des Elektrodenhalters B ist, wie durch 17 ersichtlich,
bis zur Stärke der den Verlängerungsteil 12 umgehenden: Isolation erweitert und.
außerdem mit Gewinde versehen:; mit diesem Gewindeteil ist dass keramische Rohrmundstück
N versohraubt. Das äußere Ende der Bohrung des, Elektrod.enhahers ist gleichfalls
erweitert und mit einem. Innengewinde versehen, mit welchem die Elektrodeneinspannvorrichtung
G verschraubt ist; das äußere Ende dieser Vorrichtung ist zur Bildung .der federnden
Greiffinger 2o geschlitzt. Die Einspannvorrichtung G ist vorzugisweise auswechselbar,
z. B. als Seriensatz, wobei die federnden Greiffinger 2o in verschiedenen Satzgrößen
konstruktiv derart gestaltet sein können, daß sie Elektroden größeren oder kleineren
Durchmessers aufnehmen können, wie sie entsprechend den verschiedenen Schweißstromstärken
in veirschiedenen Abmessungen verwendet werden.
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Für die Zuleitung des chemisch inaktiven Gases in. das keramische
Rohrmundstück N ist innerhalb des 1\-Ieta:llroh,res io ein weiteres Rohrei vorhanden,
wobei das Gaisauslaßende dieses Rohres in eine an: dem Elektrodenha,lter B vorgesehene
Aus.-sparungsäffnung eingeschweißt ist. Die in dem Elektroden.ha,lter vorgesehiene
Bohrung unteirha,lb des Gewindeteiles 15 ist etwas erweitert; hierdurch wird
um die Elektrode E herum eine Ringkammer 22 gebildet, welche das vom: dem Rohr 21
aus zugeführte Gas. aufnimmt. Die an der Einspannvorrichtung G vorgesehene Bohrung
ist in ganz ähnlicher Weise erweiteirt und schafft auf diese Weise eine Fortsetzung
der Ringkammer 22; über an der Einspannvorrich:tung G ausgebohrte radial verlaufende
Öffnungen 23 wird ,das Gas von der Ringkammer 22 aus dem, Innern des Robrmun.d.-stückes.
N herausgeleitet.
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Der Waisserkühlman:tel für den Elektroden.-halter B wird durch; einen
Abschnitt der zwischen dem Gewindeteil 15 und, der Verbreiterung_ 17
verlaufenden äußeren Oberfläche des Elektrodenhadters gebildet; diese Oberfläche
ist gegenüber der Verbireiterung 17 im Durchmesser verjüngt und wirkt mit der Innenfläche
des röhrenförmigen Verlängerungsteiles, 12 derart zusammen, daß eine Ringkammer
24. gebildet wird. Diese Ringkammer steht über die Aussparungsäffnung 13 mit dem
Innern des. Metall,rohres, io in Verbindung. Das Kühlwasser wird dem Kühlmantel
durch ein kleineres Rohr 25 zugeführt, das, sich: seinerseits inne:rhadb des. Metallrohres
io nach vorn erstreckt. Das Auslaßende des das Wasser zuführenden. Rohres 25 ist
derart nach, unten abgebogen, daß der aus: dem Rohr 25 austretende Wasserstrom durch
die Aussparungsöffnun.g 13 hindurch nach unten gegen. den. Boden des Wasserküblmantels
gerichtet wird. Nachdem. das Kühlwasser den, Kühlmantel durchströmt und dabei den,
Elektrodenhalter umspült hat , fließt eis durch die Aussparungsöffnungi3 in das
Metallrohr io zurück.
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Zur Verbindung des Metallrohres io mit dem Isolierhandgriff H ist
an, diesem Rohr eine Lagermuffe 26 ans Fiber oder aus einem anderen Isoilierstoff
fest angebracht, soi daß eine durchlaufende Außenisolierung des Schweißbrenners
besteht. Der Handgriff H ist auf die Muffe 26 aufgeschraubt. Das hintere- Ende des
Meta,llroih:res io ist mit: einem Rohrverbindungsstück 27 verschweißt, welches die
verschiedenen nach dem Brenner führenden Zuleitungsrohre aufnimmt; zur Verstärkung
des Meta:llro@h@re:s io ist eine innere Muffe 28 eingesetzt.
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Dass Innere des. Metallrohres io steht mit einem in. dem Rohrverbindungsstück
27 exzentrisch angeordneten Durchgangskanal in Verbindung, an, dessen hinteres Ende
ein für den: Wasserauslaß vorgesehenes Anschlußstück 3o angelötet ist; das Anschlußstück
ist schief angeschnitten und mit einem biegsamen Stromkabel 3i vertätet, das vorzugs.iveise
aus Kupferlitze besteht. Der biegsame Wasserauslaßschlauch K, zweckmäßigerweise
aus Gummi, ist sowohl über das Kabel 31 als auch über da,s. Anschlußstück
30 gezogen:; der Schlauch K ist an, dem An.schl.ußstück 30 mittels
einer wasserdichtem Endverbindung befestigt.
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Unterhalb des Anschlußstückes 30 für -den Wassera.uslaß sind
zwei kleinere Anschlußstücke 33 und 3.4 angeordnet, die in Fig. 2 genauer gezeigt
sind. Sie sind in, die Enden, vom. Durchgangskanälen eingelötet, die außen zu dem
erwähnten exzentrisch angeoifdneten Kanal durch. das. Rohrverb,in:dun:äs stück 27
laufen. Das Anschlußstiick 33 steht mit dem das Gas zuführenden. Rohr 21 in Verbindung,
dessen Ende mit dem gegenüberliegenden Ende. des zugehörigen: Durchgan:gskanalts
verschweißt ist. Das Anschlußstück 34 wiederum steht mit dem hinteren. Ende
des das. Kühlwasser zuführenden Rohres 25 in Verbindung, welches das Kühlwasser
nach der den Brenner umgebenden Ringkammer 24. bringt.
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Um das Gaus zum Anschlußstüek 33 zu führen, ist ein: biegsamer Gummischlauch
36 od. dgl. vorgesehen und auf das vorspringende Ende des Anschlußstückes 33 gasdicht
aufgezogen, Da;s andere
Ende des Schlauches 36 ist mittels einer
Kupplung 37 mit einer Gasquelle verbunden, z. B. für Helium, Argon. oder ein anderes,
vorzugsweise einatomiges Gas.
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Das Wasser wird dein. Anschlußstück 34 mittels. eines biegsamen. Gummischlauches
38 ad. dgl. zugeführt, der- auf das voirspr ingende Ende dies Anschlußstüokes 34
wasserdicht aufgezogen und mit Hilfe der Kupplung 39 mit einer Kühlwassorquelle
verbunden ist, die unter einem Druck vom; etwa 0,7
bis 5,3 at (technisch)
steht.
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Die drei Schläuche K, 36 und 38, die aus dem hinteren Ende des rohrförmigen
Handgriffes H heraustreten, sind, von einer biegsamen Schutzhülle 32 umschlossen,
die aus. einem Stück Gummischlauch bestehen kann.
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Der Wasserauslaßschlauoh K führt zu einer Schmelzsicherun:gseinrichtung,
die innerhalb, des Isolierschutzrohres S angeordnet ist. Wie aus Fig. 3 und 5 ersichtlich,
greift jedes Ende der Schmelzsicherung F durch einen Schlitz 40 einer Einsatz-oder
Zen.triersoheibe 42, die an einer an, einer Fassung 44 vorgesehenen Schulter 43
anliegt und an dieser mittels einer Gegenmutter 45 festgespannt wird.; eine Drehung
der Zemtrierscheibe q:2 -wird durch einen Ansatz 46 verhindert, der in einen an
der Schulter 43 ausgesparten Schlitz 47 eingreift. Das Ende der Schmelzsicherung
ist gegen. die Außenseite der Zentrierscheibe 42 hin jeweils nach oben abgebogen
und wird hier mittels einer an der Gegenmutter 45 vorgesehenen Kontaktspitze 48
festbespannt. In der Gegenmutter 45 befinden. sich Längskanäle 49, durch welche
das. Kühlwasser hindurchtri.tt.
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Die Schmelzsicherung F ist innerhalb: eines mittleTen, Anschlußstückes
5o angeordnet, auf dessen Enden Fassungen 44 geschraubt sind. Der Wasserauslaßschlauoh
K ist wasserdicht auf ein weiteres, für den Wasserdurchschnitt vorgesehenes Anschlußstück
5, aufgezogen, wobei das äußere Ende des Anschlußstückes 51 schief angeschnitten
ist; an ihm ist, wie aus Fig. i hervoirgeht, das Stromkabel 31 hart angelötet. .
Das. Anschluß stück 5 i wird durch ein Kupplungsstück 52 mit der Fassung 44 verbunden;
ein zweites ähnliches Kupplungsstück 52 dient der festen Verbindung der anderen
Fassung 44 mit dem Anschlußstück 55, das mit einem Rohrverbindungsstück 56 verschweißt
ist; dieses weist einen Durohgangskana157 auf, der nach einem Wasserauslaßanschlußstück
59 hinführt, das über einen biegsamen Schlauch 6o mit einem WasserauslaßairmatuTenanschluß
62 verbunden ist. In eine in: dem Ro@hrverbindungsstücl', 56 ausgesparte Fassung
ist ein Leitungskabel 63 aus mit Isolation 64 überzogener vieladriger Kupferlitze
weich eingelötet; über dieses. Kabel wird der elektrische Schweißstrom von der Stromquelle
aus zugeführt.
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Im Betrieb, durchläuft der Schweißstrom vom Leitungskabel
63 aus die; Teile Rohrverhindungsstück 56, Anschlußstück 55, Kupplungsstück
52, Fassung 44, Gegenmutteir 45, Kontaktspitze 48, Schmelzsicherung F; von hier
weiter durch die Teile Anschlußstück 5 i, Stromkabel 3 i, Anschlußstück 3o, Rohrverbindungsstück
27, Metallrohre io, Elektrodenhalter B, Greiffinger 2o zur Elektrode E, wo der Lichtbogen,
gezündet wird.
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Unterdessen strömt das. Gas. durch den, Schlauch 36, das Ans,chlußstück
33, das Rohr 21, den Elektrodenhalter B und. die Öffnungen 23 ins Innere des Rohrmundstückes
N, von dort wird es nach außen um den Lichtbogen herum weggeführt.
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Gleichzeitig tritt dass Kühlwasser durch den Schlauch 38, das Ansohlußstück
34, das Rohr 25 und die Aussparungsöffnung 13 in den Wa@sserkühlmantel T ein; zurück
läuft es. aus. dem. Wass:erkühlman,tel durch die Aussparungsöffnung 13 ins Innere
des Metallrohres io, von hier durch -die in dem Rohrverbindungsstück 27 exzentrisch
an,-geordnete Durchgangsöffnung und weiter durch die Teile Anschlußstück 30, Gummischlauch
K, Anschlußstück 5i, IZ-uppltingss.tück 52, Längskanäle 49, Schlitz 4o, Anschlußstück
5o;.Anschlußstück 55, Durchgangskanal 57, Schlauch 6o, Wasserauslaßanschluß 62.
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Die Nennstromstärke der Schmelzsicherung wird etwas niedriger gewählt
als der tatsächliche Schweißstrom, weil die Sicherung infolge .der Wasserkühlung
unter überlas.tung stehen kann. Wenn das Kühlsystem versagen sollte, unterbricht
die abschmelzende Sicherung sofort den Schweißstrom, auch wenn :eine Stromzunahme
im Schweißstromkreis nicht auftritt.
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Bei längeren Elektroden kann eine Ab,deckkappe benutzt werden, wie
sie in Fig. 6 veranschaulicht ist. Die Kappe hat ein -mit Gewinde versehenes Ende
65, das mit einem Gewindeteil 15 des Elektrodenhalters verschraubt wird,
sowie eine verlängerte Schutzhülse 66 aus: Isoliermaterial, die eine axial verlaufende
Bohrung aufweist, die mit der Bohrung des Elektrotdenhalters fluchtrecht liegt.
Die Schutzhülse 66 ist ihrerseits in: das mit Gewinde versehene Ende 65 der Abdeckkappe
eingeschraubt und bildet dabei eine Kammer für eine zwischenzusetzende Packung 67,
die an der Elektrode anliegt und bei stärkeren. Elektroden eine zusätzliche Einspann:wi:rkung
ausübt, so daß die Elektrode nicht rutschen: kann, wenn mit hohen. Schweißströmen
gearbeitet wird.