NO810892L - Fremgangsmaate og apparat for aa redusere tap av sveisegass - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og et apparat hovedsakelig for sveising, og mer spesielt for å redusere mengden av inert gass som forbrukes under sveising.

Sveisesystemet (f .eks. av typen M.I.G eller T.I.G.)

kan omfatte en enkelt sveisestasjon med egen tilførsel av sveisegass eller en lang rekke sveisestasjoner som alle mot-tar gass fra den samme fjerntliggende kilde for høytrykks-gass, som anvendt i forholdsvis store sveiseverksteder.

Med fjernsystemet løper en hovedgassledning eller -fordel-ingsledning fra gasskilden til de forskjellige sveisestasjoner hvorfra ledninger er ført ned til sveiseapparatet. Oppfinnelsen gjelder begge typer av sveisesystemer.

For begge systemer lagres gassen under forholdsvis høyt trykk, og systemene har typisk omfattet en trykkregulator i utgangsledningen fra lagringsstedet, slik at gass med regulert trykk kan tilføres til én eller flere stasjoner.

Det har hittil vært vanlig, og endog nødvendig, at sveisegassens trykk på nedstrømssiden i forhold til regulatoren er forholdsvis høyt slik at en tilstrekkelig mengde gass vil være tilgjengelig på alle sveisestasjoner.

Et slikt trykk kan f.eks. være ca. 3,16 3 kg/cm 2. Dette

høye trykk representerer et problem. Ved et slikt høyt statisk trykk avgis en stor gasstrøm fra munnstykket når gassmunnstykketsutløser først trykkes inn, på grunn av at det bygger seg opp et høyt statisk trykk i ledningen. ,Den avgitte gassmengde er langt større enn den gassmengde som er nødvendig under overgangssveisebetingelser.

Problemet kan heller ikke løses ved ganske enkelt å regulere trykkregulatoren for derved å senke trykket, eller når et fjernsystem anvendes, ganske enkelt ved å installere en annen trykkregulator i hver nedførselsledning for å redusere trykket i denne. Det er begrenset hvor langt trykket kan reduseres og en tilstrekkelig gasstrøm fremdeles tilføres til sveiseapparatet for å utføre de nødvendige sveiseoperasjoner både under overgangsbetingelser og konstante betingelser. Dersom trykket reduseres ved å regulere trykkregulatoren slik at nøyaktig den optimale gass-strøm vil bli tilført under konstante sveisebetingelser, vil det derfor være en utilstrekkelig strøm av gass under overgangsbetingelsene. Dersom gasstrykket dessuten reduseres ved hjelp av trykkregulatoren for å tilføre den optimale gasstrøm under overgangsbetingelser, vil det fore-ligge et overskudd eller tap av gass under konstante betingelser .

Det tas derfor ved oppfinnelsen hovedsakelig sikte på å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte og et forbedret apparat for sterkt å redusere tapet av sveisegass,

og det tilveiebringes ved oppfinnelsen et middel ved hjelp av hvilket den gass som tilføres til hvert sveiseapparat (gassmunnstykke), separat kan reguleres slik at det ved munnstykket fås nær optimale gasstrømmer til å tilfredsstille både overgangsbehov og konstante behov og til å gjøre gasstapet minimalt.

Ifølge oppfinnelsen anvendes en trykkregulator som holdes adskilt fra og kommer i tillegg til den regulator som er typisk anvendt i sveisesystemer, i kombinasjon med en svingetank i gassledningen ved hver sveisestasjon for sterkt å redusere trykket i ledningen. For en fjerninstal-lasjon finnes en trykkregulator og svingetank i hver ned-førselsledning. Svingetanken er anbragt ved utløpet av trykkregulatoren, slik at trykkregulatorens utløp befinner seg i forbindelse med svingetankens innløp. En strømbe-grensende anordning er plassert mellom regulatorens utløp og svingetankens innløp. Svingetankens utløp står i forbindelse med sveiseapparatet.

Formålet med svingetankén er å danne et reservoar for lavtrykksgass mellom regulatoren og sveiseapparatet. Svingetanken virker slik at den avgir en gasstrøm under overgangsperioden som er større enn den gasstrøm som tilføres til sveiseapparatet under konstant drift. Tanken virker derfor slik at det fra denne tilføres en "flom" av gass når sveise-operasjonen begynner. Formålet med den strømningsbegrensende anordning er å øke eller forbedre trykkfallet over svingetanken under overgangsperioden og således øke strømmen eller flommen av gass under overgangsperioden utover den flom som ville ha forekommet dersom den begrensende an-

ordning ikke hadde vært tilstede.

Formålet er effektivt og uten tap å tilfredsstille gassbéhovet både under overgangsbétingelser og konstante betingelser. Når således det lave trykk er blitt innstilt for tilførsel av den korrekte strøm av gass under konstante betingelser, bør den strømningsbegrensende anordning og svingetankens volum være slike at den gassmengde som inne-holdes i disse under statiske lavtrykksbetingelser, vil være tilstrekkelig til å gi den korrekte strøm av gass under overgangsperioden.

Resultatet er en vesentlig minskning av tap og en

tilsvarende betydelig økonomisk vinning.

Ifølge en foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen er apparatets komponenter, som trykkmanometeret, trykkregulatoren, den strømningsbegrensende anordning og svingetanken, anordnet i et tett hus for å hindre at folk fingrer med komponentene. Derved sikres det at apparatet når det er blitt regulert slik at det vil funksjonere på den mest effektive måte, vil holde seg slik og ikke fingres med av sveiseoperatørene.. Det er således et annet hovedformål ved oppfinnelsen å tilveiebringe at apparat som er rimelig å. fremstille og varig under bruk og som lett kan reguleres for å oppnå optimalt utbytte på hver sveisestasjon, mens det samtidig lett skal kunne lukkes for å hindre folk fra å fingre med apparatets komponenter når reguleringen er blitt foretatt.

Ifølge denne foretrukne utførelsesform er trykkmanometeret synlig fra den ene side av huset. En lås som kan betjenes med en nøkkel, stenger selektivt en åpning i en side av huset slik at trykkregulatoren bare kan innstilles når låsen er blitt fjernet fra huset og en trykkinnstillings-skrue for regulatoren derved er blitt avdekket.

På Fig. 1 er skjematisk vist et typisk opplegg for

et sveiseverksted,

på Fig. 2 er vist en perspektivskisse av apparatet ifølge en foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen, med en del av huset fjernet for mer fullstendig å vise oppfinnelsen,

på Fig. 3 er vist et frontoppriss av apparatet ifølge fig. 2,

på Fig. 4 er vist et snitt gjennom apparatet ifølge

Fig.3 tatt langs linjen 4-4 ifølge Fig. 3, hvor de brutte linjer viser at låsen er blitt fjernet fra apparatet,

på Fig. 5 er vist et tverrsnitt tatt langs linjen 5-5 ifølge Fig. 4,

på Fig. 6 er vist en gasstrømkurve fra opprinnelige til konstante betingelser med tilnærmet optimale strømbehov for effektiv sveising,

på Fig. 7 er vist et oppriss av en del som på sin side viser den strømningsbegrensende anordning ifølge oppfinnelsen ved hjelp av brutte streker, og

på Fig. 8 er vist et sideoppriss av den strømningsbe-grensende anordning ifølge Fig.7.

På Fig. 1 er kilden for høytrykkssveisegass 10 vist forbundet med en trykkregulator 12, som typisk anvendes for vanlige sveisesystemer, via en gassledning 11. Trykkregulatorens 12 utløp står via en ledning 13 i forbindelse med en gassreguleringsanordning 14 som utgjør gjenstanden ifølge oppfinnelsen. Gassreguléringsanordningens 14 utløp står via en ledning 15 i forbindelse med et sveiseapparat 16 for en typisk sveisestasjon. Eksempler på sveisesystemer som denne oppfinnelse angår, er metall-inertgass (M.I.G.)-og wolfram-inertgass (T.I.G.)-sveisesystemer som hvert omfatter en stengeventil for å hindre gass fra å strømme når ingen sveising utføres.

Reguleringsapparatet 14 ifølge denne foretrukne ut-førelsesform omfatter generelt et hus som består av hus-deler 82 og 84 som er sveiset sammen. Husdelen 82 omfatter en topp 86 og sider 88 og 90 som strekker seg nedad fra toppen. Husdelen 84 omfatter en bunn 92 med bak- og front-vegger 94 og 96 som strekker seg oppad fra denne.

En del 100 er anbragt ved det bakre parti av apparatet og står i forbindelse med ledningen 13. Delen 100 står i forbindelse med innløpet til en regulerbar trykkregulator 104 som omfatter en reguleringsskrue 106.- Trykkregulatoren 104 avgir et utløpstrykk av fra 0 til 1,05 kg/cm 2, mens innløpstrykket er fra 0 til 24,5 kg/cm 2, og dette lave utløpstrykk opprettholdes konstant i løpet av den tid som dikteres av sveisekravene. Trykkregulatorens 104' utløp står i forbindelse med et T-stykke 108 som står i forbindelse med et trykkmanometer 110 og med innløpet til en svingetank 112. Manometeret er fortrinnsvis av typen 0-2,109 kg/cm 2. En del 114 står i forbindelse med svingetankens 112 utløps-side og i forbindelse med ledningen 15 som strekker seg til trådfremmatings- eller sveiseapparatet 16.

Ifølge oppfinnelsen er dessuten en strømningsbegrens-ende anordning 117 montert i stykket 108 på det sted hvor stykket står i forbindelse med svingetanken. Denne strøm-ningsbegrensende anordning har sirkelformig tverrsnitt og en form som vist på Fig. 7 og 8 slik at den passer tett inn i forbindelsesinnretningen for stykket. Den strømningsbe-grensende anordning utgjøres av en sintret masse, fortrinnsvis av bronse,.-og er således porøs og slik at en begrenset gasstrøm kan strømme gjennom denne. Som et eksempel kan det angis at den begrensende anordning 117 kan ha en diameter av ca. 2,75 cm ved dens smaleste ende. Den begrensende anordning muliggjør en tilstrekkelig gasstrøm til at den vil tilfredsstille behovene under konstante betingelser ved det lave trykk, samtidig som det fås et trykkfall over svingetanken som er større enn hva dette trykkfall ville ha vært uten den strømningsbegrensende anordning, for derved å'tilfredsstille overgangsbehovene.

Det fremgår tydeligst av Fig. 3 at trykkmanometerets . 110 front 118 kan iakttas utenfra gjennom husets front. En med nøkkel betjenbar lås 120 er montert i husets front og omfatter en sylinder 122 som kan fjernes fra dette når nøkkelen 124 benyttes. En støtte 126 strekker seg fra låsen 120 til trykkregulatoren 104, som tydeligst vist på Fig. 4. Når således sylinderen 122 er på plass i låsen 120 og nøkkelen 124 er fjernet fra denne, hindres adgang til trykkreguleringsskruen 106. Når imidlertid sylinderen 122 er fjernet fra låsen 120, kan trykkreguleringsskruen 106 dreies ved ganske enkelt å føre innen skrutrekker gjennom en åpning i låsen 120, som vist på Fig. 4.

Den beskrevne utførelsesform er således en selvstendig, forseglet enhet for apparatet ifølge oppfinnelsen og er forholdsvis rimelig, men av god varighet, og hindrer at det fingres med enhetens komponenter samtidig som en regulering lett kan foretas av autorisert personell. Enheten mulig-gjør også en enkel tilkobling til gassledningen på hver sveisestasjon. Selv om det her ikke er ønsket å være bundet til noen teori hva gjelder den mekanisme som ligger til grunn for virkningen erholdt ved anvendelse av den foreliggende fremgangsmåte og det foreliggende apparat, antas denne å være som følger:

Den gasstrøm som kreves under overgangsbetingelsene

(når sveiseapparatet først slås på, f.eks. ved at gassmunn-stykkeavtrekkeren trykkes inn), er større enn den gasstrøm som er nødvendig under konstante betingelser (fortsatt sveising efter igangsettelsen). Det antas at grunnen til'

at denne ytterligere gasstrøm kreves under overgangsbetingelser, er at når sveiseapparatet er slått av, vil luft lekke tilbake gjennom munnstykket og delvis inn i gassledningen. Denne luft må hurtig spyles bort og erstattes med den inerte gass for å få en høykvalitetssveis. Det er også av avgjørende betydning at luften fortrenges i sveisesonen for arbeids-stykket når sveisingen igangsettes.

Kurven A ifølge Fig. 6 viser den optimale gasstrøm fra sveiseapparatet avsatt i forhold til tiden. Perioden Tnellom 0 og T-^ er overgangsperioden. Perioden efter T1er perioden under konstante betingelser. Som vist ved kurven A er den gasstrøm som er nødvendig for å få en skikkelig sveising under overgangsbetingelser, større enn den gasstrøm som er nødvendig under konstante betingelser.

Til sammenligning med kurven A viser kurven B gass-strømmen fra et sveiseapparat for et vanlig sveisesystem uten reguleringen ifølge oppfinnelsen, og kurven C viser gasstrømmen fra et sveiseapparat for et sveisesystem som omfatter bare en regulator og ingen svingetank. Disse kurver viser at for det vanlige system forekommer et vesentlig gasstap under overgangsperioden, som vist ved kurven B, mens gasstrømmen under overgangsperioden er utilstrekkelig når bare en regulator anvendes og ikke en svingetank, som vist ved kurven C.

Som forklart ovenfor er hovedformålet med oppfinnelsen å tilveiebringe en tilstrekkelig gasstrøm fra utgangsbe-tingelsene (Tq) og under konstante betingelser uten tap av gass. Hovedformålet ved oppfinnelsen er med andre ord å

få en gasstilførsel som ligger så nær opptil kurven A sum mulig. Dette oppnås ved hjelp av oppfinnelsen.

Fordi en hvilken som helst temperaturforandring i gassen under gasstrømmen under overgangsbetingelser er meget liten og ikke behøver å tas hensyn til for denne analyse, dvs. at temperaturen ikke tas hensyn til, uttrykker Boyle's tilstandsligning

hvori P 1 og P^er absolutte trykk og gassvolumet i svingetanken ved statisk trykk. P-^ er det statiske trykk i svingetanken ved Tq, P2er trykket i svingetanken ved T^,

og V2 er det effektive gassvolum i svingetanken forårsaket av forandringen av trykket fraP^til P^-Med andre ord vil efterhvert som trykket synker fra P til P2, det effektive gassvolum i svingetanken øke. Uttrykt på en annen måte vil den virkelige mengde (vekt) av gass i svingetanken av-ta under overgangsperioden. Denne forandring i mengden som kan representeres som V-^-V-^ eller A V, utgjør flommen eller den ytterligere strøm av gass som er nødvendig for å oppnå en tilfredsstillende sveising under overgangsbetingelser, som angitt på Fig. 6, kurven A fra Tn u til T 1 .

Det fremgår altså at jo større faktoren _1 er, desto<P>2

større er Av. Den strømningsbegrensende anordning økte denne faktor og således flommen av gass under overgangsperioden ved det lave statiske trykk.

Straks konstante betingelser er blitt nådd, forekommer det intet vesentlig trykktap over svingetanken, slik at P er lik P2og V-^er lik V2. Flommen eller den økede strøm av gass blir med andre ord bare tilført under overgangsperioden slik at det ikke forekommer et stort gasstap under sveising ved konstante betingelser. Volumet i svingetanken og trykket av gassen i denne som befinner seg under statiske betingelser, og den strømningsbegrensende anordning velges slik at det fås en gasstrøm som sterkt vil nærme seg behovet under overgangsbetingelser og konstante betingelser. Svingetanken skal således ha et tilstrekkelig stort volum til at det fra denne vil kunne tilføres en tilstrekkelig gassmengde uten for stort tap under overgangsbetingelser, og ved et tilstrekkelig lavt statisk trykk til at det vil fås minimalt gasstap under konstante betingelser.

Claims (9)

1. Gasstilførselssystem som omfatter én eller flere gassforbrukende stasjoner som alle via gassledninger står i forbindelse med en kilde for høytrykksgass, karakterisert ved at systemet omfatter en reguleringsanordning som på sin side omfatter en trykkregulator for tilkobling i gassledningen til den gassforbrukende stasjon for sterkt å redusere gasstrykket ved utløpet fra regulatoren, og en svingetankanordning med et innløp som står i fluidforbindelse med trykkregulatorens utløp, og med et utløp for fluidumforbindelse med en stasjon, hvorved gasstrømmen som avleveres fra reguleringsanordningen til stasjonen ved det reduserte trykk, er større under overgangsperioden straks efter at stasjonen er blitt satt i drift, enn under konstante arbeidsbetingelser.
2. 2. Reguleringsanordning ifølge krav 1,

   karakterisert ved at den dessuten omfatter et hus idet trykkregulatoren er montert i huset, og en inn-retning for å gi selektiv adgang til regulatoren for å regulere denne og for å hindre uautorisert fingring med regulatoren.
3. 3. Reguleringsanordning ifølge krav 2, karakterisert ved at svingetanken er anordnet i huset.
4. 4. Reguleringsanordning ifølge krav 3,

   karakterisert ved at innretningen for å gi selektiv adgang er en lås som kan betjenes med nøkkel.
5. 5. Reguleringsanordning ifølge krav 3,

   karakterisert ved at innretningen for å gi selektiv adgang dessuten omfatter en stengeanordning som kan reguleres mellom en låst/stengt stilling og en åpen stilling slik at det tilveiebringes en åpning i huset når stengeanordningen befinner seg i åpen stilling, idet åpningen gjør det mulig å.innføre et reguleringsverktøy gjennom denne for å regulere regulatoren.
6. 6. Reguleringsanordning ifølge krav 3,

   karakterisert ved at den dessuten omfatter et trykkmanometer som står i fluidumforbindelse med regulator-utløpet.
7. 7. Reguleringsanordning ifølge krav 6,

   karakterisert ved at manometeret er montert i huset.slik at det kan avleses fra utenfor huset når huset er stengt.
8. 8. Reguleringsanordning ifølge krav 7,

   karakterisert ved manometeret er montert i en av husets vegger slik at dets front er vendt utad for at manometeret enkelt skal kunne avleses.
9. 9. Reguleringsanordning ifølge krav 1-8,

   karakterisert ved at den dessuten omfatter en strømningsbegrensende anordning mellom trykkregulatoren og svingetanken.