DE9413482U1

DE9413482U1 - Nozzle block - as the head of an inert gas welding torch

Info

Publication number: DE9413482U1
Application number: DE9413482U
Authority: DE
Original assignee: OERTL JOSEF
Current assignee: OERTL JOSEF
Priority date: 1994-08-22
Filing date: 1994-08-22
Publication date: 1995-01-12
Anticipated expiration: 2004-08-23

Description

Gebrauchsmuster Anmelder: Josef Örtl, Waldfriedhofstraße 41, 87700 MemmingenUtility model applicant: Josef Örtl, Waldfriedhofstraße 41, 87700 Memmingen

DüsenblockNozzle block

Die Erfindung betrifft den Kopf eines Schutzgasschweißbrenners. Hierbei besteht der Brennerkopf nicht wie seit der Einführung dieses Verfahrens aus der Gasdüse, dem Kontaktrohr und dem Düsenstock, sondern diese drei (bei manchen Systemen zwei) Bauteile sind zu einem unlösbar verbundenen Block zusammengefaßt. Der Brennerkopf ist jenes Teil, das an das Griffstück und den Brennerhals, bzw. Düsenstock eines Schutzgasschweißbrenners anschließt.The invention relates to the head of a shielded gas welding torch. The torch head does not consist of the gas nozzle, the contact tube and the nozzle holder, as it has since the introduction of this process, but these three (two in some systems) components are combined to form a permanently connected block. The torch head is the part that connects to the handle and the torch neck or nozzle holder of a shielded gas welding torch.

Derartige Schutzgasschweißbrenner werden als sogenannte Schweißpistolen bei Automaten, oder auch für den Handbetrieb eingesetzt. Beim Schweißen wird zwischen dem vorderen Drahtende und dem Werkstück ein Lichtbogen in einer Schutzgasatmosphäre erzeugt, wobei der nachgefühlte Draht zur Erzeugung der Schweißraupe abgeschmolzen wird. Bei diesem Schweißvorgang tritt je nach Schweißposition ein entsprechend starker Flug von Schweißperlen auf. Diese brennen im Mündungsbereich der Gasdüse fest, sodaß die Schutzgaszufuhr beeinträchtigt wird, oder sogar unterbrochen werden kann, was zur Unbrauchbarkeit des Schweißergebnisses führt. Es müssen daher die Schweißarbeiten schon nach kurzer Zeit unterbrochen werden, um die Gasdüse, sowie das Kontaktrohr und den Düsenstock von Schweißperlen zu reinigen.Such inert gas welding torches are used as so-called welding guns in automatic machines, or for manual operation. During welding, an arc is generated in an inert gas atmosphere between the front end of the wire and the workpiece, whereby the wire that is fed in is melted to create the weld bead. During this welding process, depending on the welding position, a correspondingly large number of welding beads are emitted. These burn in the mouth area of the gas nozzle, so that the inert gas supply is impaired or can even be interrupted, which makes the welding result unusable. Welding work must therefore be interrupted after a short time in order to clean the gas nozzle, the contact tube and the nozzle holder of welding beads.

Bedingt durch diese Reinigungsarbeiten unterliegen diese, aus Kupfer hergestellten Teile, besonders jedoch die Gasdüse, einem starken Verschleiß. Dadurch ergeben sich sehr unterschiedliche Standzeiten von Gasdüse, Kontaktrohr und Düsenstock.Due to this cleaning work, these parts made of copper, especially the gas nozzle, are subject to severe wear. This results in very different service lives for the gas nozzle, contact tube and nozzle holder.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Standzeiten der Brennerkopfbestandteile (Gasdüse, Kontaktrohr und Düsenstock) einander anzugleichen. Bedingt durch die beim Düsenblock jetzt gleiche Standzeiten können diese, (früher drei Teile, jetzt als Düsenblock im Ganzen), nach Beendigung der Standzeit ausgetauscht werden. Dies führt dazu, daß Gasdüse, Kontaktrohr und Düsenstock nicht mehr wie bisher getrennt von einander beschafft, gelagert und am Ende der (verschiedenen) Standzeiten wieder getrennt voneinander ausgetauscht werden müssen. Durch Angleichung der Standzeiten erfüllt der "Düsenblock also die gleiche Funktion, wie vorher die Dreifach-Baugruppe. Der konstruktiv sehr einfache Aufbau ermöglicht neben der wirtschaftlichen Herstellung, noch den Vorteil der einfachen Lagerhaltung.The invention is based on the task of aligning the service life of the burner head components (gas nozzle, contact tube and nozzle block). Due to the now equal service life of the nozzle block, these (previously three parts, now as a nozzle block as a whole) can be replaced after the end of the service life. This means that the gas nozzle, contact tube and nozzle block no longer have to be purchased separately, stored and then replaced separately again at the end of the (different) service lives. By aligning the service life, the "nozzle block" fulfills the same function as the previous triple assembly. The very simple construction enables not only economical production, but also the advantage of easy storage.

Die Anpassung der Standzeiten (verbunden mit einer erheblichen Steigerung) geschieht der Erfindung zufolge nach folgenden Kriterien:According to the invention, the adjustment of the service life (associated with a significant increase) is carried out according to the following criteria:

1. Das aus den Gasaustrittsbohrungen entweichende Schutzgas, dient im Sinne der Erfindung als Kühlmedium. Die mit Absicht dünnwandig gehaltene Hülse wird von dem vorbeiströmenden Schutzgas gekühlt. Dies geschieht in der Hauptsache durch die 3-fach höhere Strömungsgeschwindigkeit (bei gleichbleibender Durchflußmenge von ca 15 l/min) gegenüber den herkömmlichen Systemen. Diese Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Schutzgases bewirkt im Sinne der Erfindung daß den glühenden Schweißperlen teilweise ihre thermische Energie entzogen wird. Somit verhindert die niedrigere Temperatur der Schweißperle beim Auftreffen auf den Düsenblock eine Verbindung. Die Folge ist ein Abprallen der Schweißperle.1. The protective gas escaping from the gas outlet holes serves as a cooling medium in the sense of the invention. The sleeve, which is intentionally kept thin-walled, is cooled by the protective gas flowing past. This is mainly achieved by the flow speed being three times higher (with a constant flow rate of approx. 15 l/min) compared to conventional systems. This increase in the flow speed of the protective gas means, in the sense of the invention, that the glowing welding beads are partially deprived of their thermal energy. The lower temperature of the welding bead thus prevents a connection when it hits the nozzle block. The result is that the welding bead bounces off.

2. Um sicher zu sein, daß die Schweißperle, selbst wenn ihre thermische Energie noch hoch genug wäre um eine Verschmelzung zu erlauben, in jedem Falle abprallt, wird der komplette Düsenblock an den gefährdeten Stellen beschichtet. Hier eignen sich besonders PTFE - oder verschiedene verschleißfeste Hartstoffbeschichtungen.2. To ensure that the weld bead bounces off in any case, even if its thermal energy is still high enough to allow fusion, the entire nozzle block is coated at the vulnerable points. PTFE or various wear-resistant hard material coatings are particularly suitable here.

Nach Berücksichtigung all dieser Maßnahmen ist die Anpassung der Standzeiten aller Teile des Düsenblocks gelungen. Dies wurde durch Einsätze unter praktischen Bedingungen nachgewiesen.After taking all these measures into account, it was possible to adjust the service life of all parts of the nozzle block. This was proven by use under practical conditions.

Die nun einander angepaßten Standzeiten können der Erfindung zufolge nochmals für die stark belasteten Teile des Düsenblocks gesteigert werden. Für die Verwendung bei höheren Schweißströmen ( ca. ab 240 Ampere) bietet es sich an, diesen Düsenblock zusätzlich mit Wasser zu kühlen. Dazu wird wie in Fig. 3 dargestellt, über den vorhandenen Düsenblock ein Wassermantel gezogen. Die somit bis an den Düsenmund reichende Wasserzirkulation, entzieht dem Düsenblock die aus dem Schweißprozess stammende Wärmeenergie. Diese wird im Kühlwasser durch die Rücklaufkanäle dem Kühlkreislauf zugeführt, d. h. daß das abgekühlte Wasser über die Zulaufkanäle wieder in der Düsenbiock eintritt.The now adjusted service life can be increased again for the heavily loaded parts of the nozzle block according to the invention. For use with higher welding currents (approx. 240 amps or more), it is advisable to additionally cool this nozzle block with water. To do this, a water jacket is drawn over the existing nozzle block as shown in Fig. 3. The water circulation, which thus reaches up to the nozzle mouth, removes the heat energy from the welding process from the nozzle block. This is fed into the cooling circuit in the cooling water through the return channels, i.e. the cooled water re-enters the nozzle block via the inlet channels.

Im Gegensatz zu den gegenwärtigen Systemen, die alle aus Kupfer und Kupferlegierungen hergestellt werden, besteht der Düsenblock aus ferritischem Material. Der Einfachheit halber wird Automatenstahl verwendet. Der Einsatz dieses Materials ist erst durch die dauerhafte Verschleißbeschichtung möglich geworden. Der Vorteil besteht in der Verwendung eines preiswerten Halbzeuges und dessen Entsorgung im gewöhnlichen Schrott.In contrast to current systems, which are all made of copper and copper alloys, the nozzle block is made of ferritic material. For the sake of simplicity, free-cutting steel is used. The use of this material has only become possible thanks to the permanent wear coating. The advantage is that an inexpensive semi-finished product can be used and disposed of as normal scrap.

Der Gegenstand der Erfindung wird im folgenden anhand mehrerer in den Zeichnungen dargestellten Ausfuhrungsbeispielen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen;The subject matter of the invention is described in more detail below using several exemplary embodiments shown in the drawings. In the drawings;

Fig. 1 DüsenblockFig. 1 Nozzle block

Fig. 2 Düsenblock Variante 1Fig. 2 Nozzle block variant 1

Fig. 3 Düsenblock wassergekühltFig. 3 Nozzle block water cooled

Die Fig. 1 zeigt den Düsenblock im Längsschnitt, der als kompletter Brennerkopf auf den Schutzgasbrenner aufgeschraubt wird. Diese unlösbar verbundene Baugruppe besteht aus der Hülse (Pos. 1), dem Kern (Pos. 2) und der darin eingeschraubten Stromübergangsdüse (Pos 3). Die Hülse hat einen konisch auslaufenden Düsenmund und am gegenüberliegenden Ende eine Sackbohrung, die an der inneren Hälfte ein Gewinde (M 16) trägt. Diese Sackbohrung ist mit dem konischen Düsenmund durch zwei abgestufte Bohrungen verbunden (Durchmesser 8 und 10 mm).Fig. 1 shows the nozzle block in longitudinal section, which is screwed onto the protective gas burner as a complete burner head. This permanently connected assembly consists of the sleeve (item 1), the core (item 2) and the current transfer nozzle screwed into it (item 3). The sleeve has a conical nozzle mouth and a blind hole at the opposite end, which has a thread (M 16) on the inner half. This blind hole is connected to the conical nozzle mouth by two stepped holes (diameter 8 and 10 mm).

Die Außenseite der Sackbohrung trägt einen Ansatz (Durchm. 18 mm), der bei der späteren Montage als Bördelansatz dient.The outside of the blind hole has a shoulder (diameter 18 mm) which serves as a flange shoulder during later assembly.

Der Kern dient als Verbindungselement zum Schutzgasschweißbrenner, als Zuleitung für das Schutzgas und Stromübertrager auf den Schweißzusatzwerkstoff mittels der eingeschraubten Stromübertragungsdüse. Der Kern trägt ein Gewinde (M 16), mit dem er mit der Hülse verschraubt ist. Der hintere Teil des Ansatzes (Durchm. 16 mm) dient als Führung und Anlagefläche für die Bördelung. An seinem vorderen Ende trägt der Kern ein Gewinde (M 3) für die Stromübergangsdüse. An dieser Stelle verläuft der Außendurchmesser konisch, damit der Konus der Stromübergangsdüse am Kern fortgesetzt werden kann. Mit am vorderen Ende des Kerns befinden sich die Schutzgasaustrittsbohrungen, die das ausströmende Schutzgas in den zylindrischen Düsenmund der Hülse und schließlich zum Schmelzbad geleiten. Bevor das Schutzgas zu den Austrittsbohrungen gelangt, tritt es aus dem eigentlichen Brenner kommend, in die Durchgangsbohrung (Durchm. 5 mm). Diese Durchgangsbohrung dient auch für die Zuführung des Schweißzusatzwerkstoffes. Dieser, ebenfalls aus dem eigentlichen Brenner kommend, wird am Ende der Durchgangsbohrung, hinter den Schutzgasaustrittsbohrungen durch das konisch gearbeitete Ende zentriert und in die eingeschraubte Stromübergangsdüse geführt. Wegen der besseren Stromübertragung ist diese Düse aus Kupfer hergestellt. Der Kern ist mit der Hülse fest verschraubt und am hinteren Ende mittels der Bördelung bzw. einer Schweißnaht unlösbar verbunden. Fig. 1 zeigt an dieser Stelle an der Oberseite die Bördelung, an der Unterseite eine andere Möglichkeit der unlösbaren Verbindung, die Schweißnaht.The core serves as a connecting element to the inert gas welding torch, as a supply line for the inert gas and as a current transmitter to the welding filler material using the screwed-in current transfer nozzle. The core has a thread (M 16) with which it is screwed to the sleeve. The rear part of the attachment (diameter 16 mm) serves as a guide and contact surface for the flanging. At its front end, the core has a thread (M 3) for the current transfer nozzle. At this point, the outer diameter is conical so that the cone of the current transfer nozzle can be continued on the core. At the front end of the core are the inert gas outlet holes, which guide the escaping inert gas into the cylindrical nozzle mouth of the sleeve and finally to the molten pool. Before the inert gas reaches the outlet holes, it comes from the actual torch into the through hole (diameter 5 mm). This through hole also serves to feed the welding filler material. This, also coming from the actual torch, is centered at the end of the through hole, behind the shielding gas outlet holes through the conical end and guided into the screwed-in current transfer nozzle. This nozzle is made of copper to improve current transfer. The core is firmly screwed to the sleeve and permanently connected at the rear end by means of the flanging or a weld seam. Fig. 1 shows the flanging on the top at this point, and another option for permanent connection, the weld seam, on the bottom.

Der Erfindung zufolge besteht diese unlösbare Verbindung in der Ausfuhrung der Bördelung, im Anbringen einer Schweißnaht oder einer anderen anerkannten unlösbaren Verbindung .Wie weiter aus der Fig. 1 hervorgeht, tragen Hüise, Kern und Stromübergangsdüseeine erine Verschleiß- bzw. Isolierschicht, die eine Anpassung der Standzeiten der einzelnen Teile ermöglicht. Da diese Verschleißschicht elektrisch isolierend wirkt, werden damit alle Flächen, außer dem Gewinde für die Befestigung am Schutzgasschweißbrenner, beschichtet. Diese Schicht wirkt im Sinne der Erfindung als Verschleißschicht und als Isolierschicht ( also gegen den Stromübergang vom Kern über die Hülse und damit auf das Werkstück, bzw. auf den Werker). Im Falle einer elektrisch leitenden Verschleißschicht muß an dieser Stelle eine Isolierschicht, z. B. ein Teflonband aufgebracht werden.According to the invention, this permanent connection consists in the execution of the flanging, in the application of a weld seam or another recognized permanent connection. As can be seen from Fig. 1, the sleeve, core and current transfer nozzle have a wear or insulating layer that enables the service life of the individual parts to be adjusted. Since this wear layer has an electrically insulating effect, all surfaces, except for the thread for attachment to the inert gas welding torch, are coated with it. In the sense of the invention, this layer acts as a wear layer and as an insulating layer (i.e. against the current transfer from the core via the sleeve and thus to the workpiece or to the worker). In the case of an electrically conductive wear layer, an insulating layer, e.g. a Teflon tape, must be applied at this point.

Die Flächen, die mit dieser Schicht versehen sind, wurden durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet (Hülse außen und im zylindrischen Mündungsbereich, der Kern mit Stromübergangsdüse außen komplett).The areas covered with this layer are marked with a dashed line (sleeve outside and in the cylindrical mouth area, the core with current transfer nozzle outside completely).

Da verschiedene Fabrikate von Schutzgasschweißbrennem keinen auswechselbaren Düsenstock haben, mußte wie in Fig. 2 dargestellt, der Kern (Pos. 1) in der Weise verändert werden, daß der Düsenblock Variante 1 nicht am Brennerhals, sondern am Düsenstock angeschraubt wird. Um eine unlösbare Verbindung herzustellen, werden Hülse (Pos. 2) und Kern (Pos. 1) mittels einer Lochschweißung verbunden. Die Stromübergangsdüse (Pos. 3) wird wie in Fig. 1, so auch hier angeschraubt. Für Montagezwecke trägt die Hülse ein Innengewinde, der Kern ein Außengewinde, damit beide Teile vor dem Verschweißen fixiert und eingestellt werden können. Die Hülse ist am hinteren Ende mit einem Ansatz versehen, der am Düsenstock anliegt und den Düsenblock während des Anschraubens führt. Auch der Düsenblock Variante 1 ist, wie in Fig. 1 mittels gestrichelter Linie dargestellt, mit einer Verschleiß- und Isolierschicht versehen.Since various makes of inert gas welding torches do not have an exchangeable nozzle holder, the core (item 1) had to be modified, as shown in Fig. 2, so that the nozzle block variant 1 is not screwed onto the torch neck, but onto the nozzle holder. In order to create a permanent connection, the sleeve (item 2) and core (item 1) are connected using a hole weld. The current transfer nozzle (item 3) is screwed on here as in Fig. 1. For assembly purposes, the sleeve has an internal thread and the core an external thread, so that both parts can be fixed and adjusted before welding. The sleeve is provided with a shoulder at the rear end that rests on the nozzle holder and guides the nozzle block during screwing. The nozzle block variant 1 is also provided with a wear and insulating layer, as shown in Fig. 1 by means of a dashed line.

Für Schweißarbeiten bei höheren Stromstärken (ab ca. 240 Ampere) bei denen die konventionelle Kühlung nicht mehr ausreicht, ist der in Fig. 3 dargestellte Düsenblock mit Wasserkühlung vorgesehen. Hierbei handelt es sich um einen wie oben beschriebenen Düsenblock oder Düsenblock Variante 1 (Pos. 1), über den ein Wassermantel (Pos. 2) gezogen und an beiden Enden mit dem Düsenblock aus Gründen der Dichtigkeit verschweißt wird. Der Einsatz eines wassergekühlten Düsenblocks setzt die Verwendung eines anderen Kühlsystems voraus. Der Schutzgasschweißbrenner benötigt einen am Brennerkopf offenen Kühlkreislauf, damit der Kühlwasserstrom unterbrochen und in den Düsenblock geleitet werden kann. Auch der wassergekühlte Düsenblock nach Fig. 3 ist mit einer Verschleiß- und isolierschicht versehen (siehe gestrichelte Linie).For welding work at higher currents (from approx. 240 amps) where conventional cooling is no longer sufficient, the nozzle block with water cooling shown in Fig. 3 is provided. This is a nozzle block as described above or nozzle block variant 1 (item 1), over which a water jacket (item 2) is pulled and welded to the nozzle block at both ends for reasons of tightness. The use of a water-cooled nozzle block requires the use of a different cooling system. The inert gas welding torch requires a cooling circuit that is open at the torch head so that the flow of cooling water can be interrupted and directed into the nozzle block. The water-cooled nozzle block according to Fig. 3 is also provided with a wear and insulating layer (see dashed line).

Claims

Protection claims

1. The head of a shielded gas welding torch (nozzle block as well as nozzle block variant 1 and nozzle block water-cooled), characterized in that it consists of a block in which the functions of a conventional shielded gas welding torch head (current transfer to the welding filler material, shielding gas outlet, and supply of welding filler material) take place in a single, permanently connected assembly. This block can consist of several individual parts joined together (but at least two, e.g. sleeve and core with current transfer nozzle), which, however, only ever fulfill the above-mentioned functions of a shielded gas welding torch head as a permanently connected block.

2. Nozzle block according to claim 1, characterized in that the subgroups, except for the current transfer nozzle, are made of ferritic material.

3. Nozzle block according to claim 1 and 2, characterized in that the nozzle, the core and the current transfer nozzle are provided with a splash-repellent wear and insulation layer (see dashed areas).

4. Nozzle block according to claim 1 to 3, characterized in that it is provided with an internal cooling water circulation which can be connected to supply and return channels formed in the burner.

5. Nozzle block according to claim 1 to 4, characterized in that a water jacket is welded onto the protective gas-cooled nozzle block (see Fig. 1), i.e. that a protective gas-cooled nozzle block thereby becomes a water-cooled one (see Fig. 3).