WO2005087423A1 - Verfahren und vorrichtung zur reinigung eines lichtbogenschweiss- oder - schneidbrenners sowie vorrichtung zum lichtbogenschweissen oder-schneiden - Google Patents

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WO2005087423A1
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burner
blasting agent
cold
torch
supply
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PCT/EP2005/002617
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Jörg FABER
Ingo Frischkorn
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Alexander Binzel Schweisstechnik Gmbh & Co. Kg
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/32—Accessories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/32—Accessories
    • B23K9/328—Cleaning of weld torches, i.e. removing weld-spatter; Preventing weld-spatter, e.g. applying anti-adhesives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/003—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods using material which dissolves or changes phase after the treatment, e.g. ice, CO2

Definitions

  • the invention relates to a method for cleaning an arc welding or cutting torch, in particular its functional parts, such as gas nozzle, nozzle assembly, gas nozzle bore and the like, from impurities, such as welding spatter, the burner being exposed to an abrasive from its media supply side.
  • the invention also relates to an apparatus for arc welding or cutting and an arc welding or cutting torch.
  • welding spatter occurs, which settles in and on the gas nozzle, but also on other functional parts of the torch, such as nozzle holder, gas nozzle bores and the like, and must be removed from time to time.
  • a rotating tool is used, which in the space formed on the welding torch between the contact nozzle and the gas nozzle is retracted.
  • the disadvantage of mechanical processing is that the surfaces of the gas nozzle can be damaged and roughened by the attacking tool, such as milling cutters, knives or brushes, which can result in even faster and stronger contamination.
  • the tools have to be adapted to the respective torch geometry, which is associated with corresponding effort.
  • a non-contact method is known from WO 02 49794 A1, in which a cold blasting agent mixture of CO pellets and compressed air is used.
  • the compressed air flow is directed to a specific area of the burner to be cleaned by means of jet nozzles, the jet simultaneously describing a rotary movement about the central longitudinal axis of the burner in order to sweep over the entire area to be cleaned.
  • the disadvantage here as is also the case with mechanical cleaning methods, is that, in particular in the case of automatically operating systems, such as, for example, robot burners, these have to be moved separately to the cleaning stations. This change in the position of the burner for cleaning leads to a corresponding interruption of the workflow.
  • a cleaning device for welding torches in which the gas nozzle to be cleaned with dry ice pellets.
  • the device has a cleaning container on which the burner with its gas nozzle to be cleaned is docked and which is connected to a CO 2 container for the production of dry ice pellets.
  • the cleaning container is pressurized with compressed air for cleaning and drying.
  • the object of the invention is to provide a method for cleaning arc welding or cutting torches, in particular their functional parts, which enables effective cleaning without major interruption in the workflow of the torch.
  • a cold blasting agent is used, the temperature difference ⁇ ⁇ between the blasting agent and the burner functional parts to be cleaned is> 80 K and the temperature of the burner functional parts is above room temperature.
  • the surface of the burner to be cleaned in particular its functional parts, such as gas nozzle, nozzle assembly or, for example, the gas nozzle bores, is blown from the inside with the cold blasting agent.
  • the existing feed devices for the shielding or cutting gas of the respective torch can be used during the cleaning phase to supply the cold blasting medium become.
  • the temperature of the blasting medium is ⁇ 77 K. With these temperatures for the abrasive, the burner can be cleaned particularly effectively and quickly.
  • a cold blasting agent mixture consisting of a carrier medium and particles in the solid or liquid phase is used.
  • the cleaning effect can also be influenced by the kinetic energy of the particles.
  • Compressed air and / or C0 2 is advantageously used as the carrier medium, which is available almost everywhere in automated systems, in particular in the case of compressed air.
  • the cleaning effect also uses the mechanical energy of the dry ice pellets or the C0 2 snow when it hits the surface to be cleaned. Due to the sublimation of the C0 2 with a 700-fold increase in volume, there is also a rinsing effect, so that the contaminants are quickly and effectively removed from the burner chamber enclosed by the gas nozzle.
  • the pressurized C0 2 in liquid form is used.
  • the liquid C0 2 relaxes immediately upon exiting the pressurized supply device.
  • the C0 2 is cooled to below 210 K, so that it is present as dry snow in the burner chamber enclosed by the gas nozzle.
  • Snow blasting is proving to be particularly effective, especially when it comes to CO 2 consumption. In addition, it is much less abrasive than the cleaning processes, for example with C0 2 pellets. In addition, it is easier to implement, particularly for automation, since no pellets have to be kept in stock, which is reflected in the cost and cost of purchasing and maintaining the cleaning device.
  • the object is achieved in that the burner has at least one feed device for feeding a cold blasting agent or cold blasting agent mixture into the burner space surrounded by the gas nozzle.
  • a feed device for feeding a cold blasting agent or cold blasting agent mixture into the burner space surrounded by the gas nozzle.
  • the cold blasting agent or the cold blasting agent mixture is preferably supplied in the region of the burner, in particular the burner neck or the burner body, for example in the region of the connection of the hose package.
  • the supply of the cold blasting agent or cold blasting agent mixture takes place in the area of the hose package itself.
  • the arc welding or cutting torch according to the invention can be a hand-operated torch but also a torch for automated welding, for example using the hand of a welding robot.
  • a welding or cutting torch for a manipulator provision is made for the cold blasting agent or the blasting agent mixture to be supplied in the region of or via the holder of the manipulator for the torch.
  • a coupling for the supply of cold blasting agent or blasting agent mixture is provided on the holder or the burner, which coupling can be connected to a counter-coupling which is in flow connection with the supply device for the cold blasting agent or blasting agent mixture.
  • the welding torch is moved by means of the manipulator with its coupling to the counter coupling of the supply device for the abrasive.
  • the blasting agent can then flow into the burner or into the burner chamber to be cleaned.
  • the supply of blasting agent into the burner is released solely by coupling the coupling piece to the counter coupling. In this embodiment, no supply lines for the cold abrasive directly to the burner are required, which may be the Freedom of movement of the manipulator could interfere with welding or cutting.
  • a device for arc welding or cutting with a welding or cutting torch a welding device or a welding system, a control device and the torch and the welding device or the welding system connecting supply lines, the control device for controlling the feed and the shut-off for the cold blasting media or blasting media mixture is formed.
  • the control device already present on the welding device or the welding system is also advantageously used for the supply of the cold blasting agent or blasting agent mixture.
  • an input and / or actuation device for the supply and shut-off of the cold blasting agent or blasting agent mixture is provided on its handpiece, for example, which is connected to the control device.
  • the control device By actuating the input or actuation device, the welding process is then interrupted via the control device and the torch is cleaned by applying cold blasting agent or
  • connection on the device or system side for the supply lines is designed to supply cold blasting agent or cold blasting agent mixture, which means that Connecting the burner to all necessary utilities, lines and the like is considerably simplified.
  • FIG. 1 shows a possible embodiment of an arc welding or cutting torch designed for the cleaning method according to the invention, in longitudinal section,
  • FIG. 2 shows a cross section through the burner along the section line A-A according to FIG. 1,
  • Figure 3 shows a possible embodiment of a device for arc welding or cutting with hand-held torch, hose package and welding machine and
  • Figure 4 shows a possible embodiment of a device for arc welding and cutting with a torch arranged on the arm of a manipulator with hose package and welding device.
  • the arc welding torch according to FIGS. 1 and 2 has a gas nozzle 1 which, in the exemplary embodiment chosen here, is provided with an internal splash guard 2. Centrally on the longitudinal axis of the burner there is a flow nozzle 3 within the gas nozzle 1, which is placed on the end of an inner profile tube or burner tube 10 via a flow nozzle receptacle 4.
  • the profile tube 10 runs in the center of the burner from the flow nozzle receptacle 3 into the burner body 13, with a (not shown) wire electrode is guided with a surrounding wire guide spiral.
  • the inner profile tube 10 has longitudinal grooves 11 on its outer circumference, which serve as gas channels for: the protective gas and are enclosed by the insulation 9.
  • the outer profile tube 7 is arranged coaxially around the insulated inner tube 10, which in turn is enclosed by an outer tube 6 and forms the channel system 8 for liquid cooling.
  • This coaxial profile pipe system extends into the burner body 13, which has an electrically insulating seal 17 on its rear end face between a connecting part 22 for a hose package 15 and the actual burner body.
  • connection part 22 of the burner body 13 end in the connection part 22 of the burner body 13 in an annular space which is in flow connection with the interior of the connection piece 16. With 14 and 15, the cooling water connections are designated.
  • the protective gas and the blasting medium or blasting medium mixture are brought together at the end of the hose package in front of the actual burner body 13 the burner connection is designated, 20 is the connection for the protective gas line and 21 the abrasive connection is tightened.
  • a check valve 24 arranged in the connection 20 for the protective gas line automatically shuts off the protective gas line 20 when pressure is exerted from the area of the supply line 21. As soon as a blast of abrasive occurs through the abrasive line 21, the check valve 24 in the protective gas line 20 closes and avoids the mixing of the protective gas and blast medium mixture in this area.
  • the embodiment of the combination of protective gas and blasting agent shown in FIG. 1 is only one exemplary embodiment and can also be of a structurally modified design while maintaining the principle of the combination.
  • the blasting agent and shielding gas are preferably brought together at the end of the hose package 15 directly in front of the burner body 13.
  • other configurations are also conceivable, such as that separate feed lines for the blasting agent are provided in the burner and, if appropriate, in the hose package.
  • the gas channels 11 serve in any case during the cleaning phase of the burner for supplying the blasting agent.
  • a uniform outlet of the cold blasting agent in particular of the C0 2 cream, is achieved about the longitudinal axis of the burner.
  • the C0 2 snow initially emerges radially from the grooves of the gas channels 11 or the gas holes 25 and thus reaches the inner wall of the Gas nozzle 1 or the splash guard 2 and the other functional parts.
  • the rapid cooling in the manner of shock freezing causes the contamination, in particular the weld spatter, to shrink, the particles present in the solid phase (dry ice) additionally effecting mechanical cleaning on account of their kinetic energy when they strike the surface to be cleaned. Due to the sublimation of the dry ice into its gaseous phase, a rinsing effect results from an approximately 700-fold increase in volume. An optimal expulsion effect of the impurities from the gas nozzle space 5 is achieved by this flushing.
  • the cleaning with dry ice can be realized in a structurally particularly simple manner if, as the blasting agent, pressurized C0 2 in liquid form is used, which, as can be seen, for example, from FIGS a common car is arranged.
  • the C0 2 relaxes immediately when it emerges from the pressurized C0 2 bottle 27. Due to the evaporation cold that occurs, the liquid C0 2 is cooled below 210 K, so that it can enter the burner chamber 5 as dry snow.
  • Arc welding has a torch 30 to be guided by hand, which is connected to the welding device 22 via a hose package 15 and a device connection 26.
  • the welding device 22 has a control device 23 for controlling the welding parameters.
  • the welding machine 22 furthermore has a wire feed system 18 for feeding the wire electrode to the burner 30.
  • the protective gas is in a protective gas bottle 28, the cold blasting agent or the liquid CO 2 in the bottle 27.
  • the cold blasting medium can be supplied to the burner 30 in different ways, for example via the device connection or the plug 26 and from there via the hose package 15 to the burner 30. It is also possible to supply the cold blasting medium separately via a supply line 31 outside the hose package 15, the connection being made to the burner body 13. Furthermore, the cold blasting medium can take place via a separate supply line 32 in the area of the torch neck 14, for example at the base of the torch neck or via a feed line 33 directly in the area of the free end of the torch neck 14.
  • the hand-held arc welding torch 30 additionally has an actuating device 25 on its handpiece, by means of which the control device 23 can be actuated in order to interrupt the welding process and to release the supply of cold blasting agent from the bottle 27.
  • FIG. 4 shows a so-called robot burner, which is held on the hand or arm of a robot 17 via a holder 16.
  • the holder 16 is in turn fixed to a collision protection 29.
  • the cold blasting agent can be supplied via the device plug 26, via separate Feed lines 35, 36 take place in or via the holder 16.
  • a coupling is provided on the holder 14 or on the burner body 13, which cooperates with a counter-coupling arranged at the end of the supply line 36 for the cold blasting medium.
  • the coupling on the welding torch 34 or on the holder 16 can be brought into a coupling position with the mating coupling of the feed line 36 for the cold blasting agent, so that the cold blasting agent can flow into the torch chamber 5.
  • no separate, separate cleaning devices need to be provided for cleaning the burner 34.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Reinigen eines Lichtbogenschweiß­oder -schneidbrenners, insbesondere seiner Funktionsteile, wie Gasdüse, Düsenstock und dergleichen, von Verunreinigungen beschrieben. Dabei wird der Brenner von seiner Medienzuführungsseite her mit einem kalten Strahlmittel beaufschlagt, wobei die Temperaturdifferenz ΔT zwischen Strahlmittel und zu reinigenden Brennerfunktionsteilen > 80 K beträgt und die Temperatur der Brennerfunktionsteile über Raumtemperatur liegt.

Description

Bezeichnung: Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung eines Lichtbogenschweiß- oder -Schneidbrenners sowie Vorrichtung zum Lichtbogenschweißen oder -schneiden
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reinigen eines Lichtbogenschweiß- oder -Schneidbrenners, insbesondere seiner Funktionsteile, wie Gasdüse, Düsenstock, Gasdüsenbohrung und dergleichen, von Verunreinigungen, wie beispielsweise Schweißspritzern, wobei der Brenner von seiner Medienzuführungsseite her mit einem Strahlmittel beaufschlagt wird. Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Vorrichtung zum Lichtbogenschweißen oder -schneiden sowie einen Lichtbogenschweiß oder -Schneidbrenner.
Beim Schweißvorgang entstehen Schweißspritzer, welche sich in und an der Gasdüse, aber auch an weiteren Funktionsteilen des Brenners, wie Düsenstock, Gasdüsenbohrungen und dergleichen, absetzen und von Zeit zu Zeit entfernt werden müssen.
Hierfür sind sowohl mechanische Verfahren als auch berührungslose Verfahren bekannt, welche insbesondere bei Brennern für automatisch arbeitende Anlagen, sogenannte Roboterbrenner, eingesetzt werden.
Bei der mechanischen Reinigung, wie sie beispielsweise in der DE 296 17 810 Ul beschrieben ist, wird ein rotierendes Werkzeug eingesetzt, das in den am Schweißbrenner ausgebildeten Zwischenraum zwischen Kontaktdüse und Gasdüse eingefahren wird. Nachteil der mechanischen Bearbeitung ist, dass die Oberflächen der Gasdüse durch das angreifende Werkzeug, wie Fräser, Messer oder Bürsten, beschädigt und aufgerauht werden können, was in der Folge zu einer noch schnelleren und stärkeren Verunreinigung führen kann. Darüber hinaus sind die Werkzeuge der jeweiligen Brennergeometrie anzupassen, was mit entsprechendem Aufwand verbunden ist.
Aus der WO 02 49794 AI ist ein berührungsloses Verfahren bekannt, wobei ein kaltes Strahlmittelgemisch aus C0-Pellets und Druckluft eingesetzt wird. Dabei wird der Druckluftstrom mittels Strahldüsen auf einen bestimmten Bereich des zu reinigenden Brenners gelenkt, wobei der Strahl gleichzeitig eine Drehbewegung um die Mittellängsachse des Brenners beschreibt, um den gesamten zu reinigenden Bereich zu überstreichen. Nachteilig hierbei, wie im übrigen auch bei den mechanischen Reinigungsverfahren, ist, dass insbesondere bei automatisch arbeitenden Anlagen, wie beispielsweise bei Roboterbrennern, diese gesondert zu den Reinigungsstationen verfahren werden müssen. Diese Positionsänderung des Brenners zum Reinigen führen zu einer entsprechenden Unterbrechung des Arbeitsablaufes. Darüber hinaus kann es erforderlich sein, die Verunreinigungen in einem gesonderten Arbeitsgang mittels Druckluft aus dem durch die Gasdüse umschlossenen Brennerraum auszublasen .
Druckluft aus dem durch die Gasdüse umschlossenen Brennerraum auszublasen.
Aus der US 2003/0024917 AI ist eine Reinigungsvorrichtung für Schweißbrenner bekannt, bei welcher die zu reinigende Gasdüse mit Trockeneis-Pellets beaufschlagt wird . Hierfür weist die Vorrichtung einen Reinigungsbehälter auf , an welchem der Brenner mit seiner zu reinigenden Gasdüse angedockt wird und die zur Erzeugung von Trockeneis-Pellets mit einem C02-Behälter verbunden ist . Nachdem die Verunreinigung auf der Gasdüse durch die Trockeneis -Pellets abgelöst und der Brenner von seiner Medienzufuhrseite mit Druckluft zum Ausblasen der Gasdüse beaufschlagt wurde , soll über einen Vakuumanschluß ein Entfernen der verbrauchten Kühlflüssigkeit sowie der abgelösten Schweißspritzer erfolgen . Danach wird der Reinigungsbehälter mit Druckluft zum Reinigen und Trocknen beaufschlagt . Neben den bereits zuvor beschriebenen Nachteilen ist auch der konstruktive Aufwand der bekannten Vorrichtung relativ hoch .
Schließlich ist es aus der EP 0 074 106 AI bekannt , einen Roboterbrenner über seinen Gasanschluss am Brennerkörper mit Druckluft zu beaufschlagen, um dadurch die Gasdüse von innen aus mit Luft auszublasen . Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist die geringe Reinigungswirkung .
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde , ein Verfahren zur Reinigung von Lichtbogenschweiß- oder -Schneidbrennern, insbesondere deren Funktionsteile , anzugeben, wodurch eine effektive Reinigung ohne größere Unterbrechung des Arbeitsablaufes des Brenners ermöglicht ist . Daneben ist es Aufgabe der Erfindung, einen hierfür ausgebildeten Lichtbogenschweiß- oder -Schneidbrenner beziehungsweise entsprechende Anlage anzugeben . Zur Lösung der Aufgabe ist es nach der Erfindung im wesentlichen vorgesehen, dass ein kaltes Strahlmittel verwendet wird, wobei die Temperaturdifferenz Δτ zwischen Strahlmittel und zu reinigenden Brennerfunktionsteilen > 80 K beträgt und die Temperatur der Brennerfunktionsteile über Raumtemperatur liegt.
Erfindungsgemäß wird die zu reinigende Oberfläche des Brenners, insbesondere dessen Funktionsteile, wie Gasdüse, Düsenstock oder beispielsweise die Gasdüsenbohrungen, von innen mit dem kalten Strahlmittel angeblasen. Hierdurch ergibt sich ein Schrumpfen der auf den Oberflächen der Brennerfunktionsteile haftenden Verunreinigungen durch schnelles Abkühlen, ein sogenanntes Schockgefrieren, wodurch die Verunreinigungen abgelöst und durch den Strahlmittelstrom von hinten aus dem Brennerraum ausgetragen werden.
Da der zu reinigende Brenner nicht zu einer gesonderten Station verfahren werden muss, ist die Reinigungszeit insgesamt wesentlich verkürzt. Darüber hinaus braucht keine eigenständige Reinigungseinrichtung vorgehalten zu werden. Auch hat sich überraschenderweise gezeigt, dass es durch das Zuführen von kaltem Strahlmittel durch den Brennerkörper nicht zu den befürchteten Versprödungen des Brennerkörpers beziehungsweise seiner Komponenten selbst, insbesondere seiner Kunststoffteile oder elektronischen Bauteile, kommt.
Für die Zufuhr des kalten Strahlmittels können die vorhandenen Zuführeinrichtungen für das Schutz- oder Schneidgas des jeweiligen Brenners während der Reinigungsphase genutzt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, gesonderte Zuführeinrichtungen im Brenner vorzusehen.
Nach einer ersten besonderen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Temperatur des Strahlmittels < 77 K beträgt. Mit diesen Temperaturen für das Strahlmittel ist eine besonders effektive und schnelle Reinigung des Brenners durchführbar.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein kaltes Strahlmittelgemisch, bestehend aus einem Trägermedium und Partikeln in fester oder flüssiger Phase verwendet wird. Der Reinigungseffekt lässt sich dabei noch durch die kinetische Energie der Partikel beeinflussen.
Vorteilhafterweise wird als Trägermedium Druckluft und/oder C02 verwendet, was, insbesondere im Falle von Druckluft, praktisch überall bei automatisierten Anlagen zur Verfügung steht.
Besonders günstig ist es, wenn als Partikel Trockeneis, Trockeneis-Pellets und/oder C02-Schnee verwendet wird. Hierbei macht sich der Reinigungseffekt zusätzlich die mechanische Energie der Trockeneis-Pellets beziehungsweise des C02-Schnees beim Auftreffen auf die zu reinigende Oberfläche zu nutze. Aufgrund der Sublimation des C02 mit einer 700-fachen Volumenzunahme ergibt sich zusätzlich ein Spüleffekt, so dass die Verunreinigungen schnell und effektiv aus dem durch die Gasdüse umschlossenen Brennerraurn ausgetragen werden.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass als Strahlmittel unter Druck stehendes C02 in flüssiger Form verwendet wird. Das flüssige C02 entspannt sich unmittelbar bei Austritt aus der unter Druck stehenden Versorgungseinrichtung. Durch die dabei auftretende Verdunstungskälte wird das C02 auf unter 210 K abgekühlt, so dass es als Trocken-Schnee vorliegend in den durch die Gasdüse umschlossenen Brennerraum eintritt. Dieses
Schneestrahlverfahren erweist sich als besonders effektiv, insbesondere auch was den C02-Verbrauch a.ngeht . Darüber hinaus ist es gegenüber den Reinigungsverfahren etwa mit C02-Pellets wesentlich weniger abrasiv. Zudem ist es insbesondere für die Automatisierung leichter realisierbar, da keine Pellets vorgehalten werden müssen, was sich kostenreduzierend in der Anschaffung und dem Unterhalt der Reinigungseinrichtung niederschlägt .
Vorrichtungsmäßig wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Brenner wenigstens eine Zuführungseinrichtung zum Zuführen eines kalten Strahlmittels oder kalten Strahlmittelgemisches in den durch die Gasdüse umgebenden Brennerraurn aufweist . Für die Zufuhr des kalten Strahlmittels oder kalten Strahlmittelgemisches können entweder die bereits vorhandenen Zuführungseinrichtungen für das Schutz- oder Schneidgas des Brenners verwendet werden. Denkbar ist natürlich auch, dass der Brenner separate Zuführungseinrichtiαngen aufweist.
Bevorzugt erfolgt die Zufuhr des kalten Strahlmittels beziehungsweise des kalten Strahlmittelg-emisches im Bereich des Brenners, insbesondere des Brennerhalses oder des Brennerkörpers, beispielsweise im Bereich des Anschlusses des Schlauchpaketes. Alternativ ist es natürlich auch möglich, dass die Zufuhr des kalten Strahlmittels beziehungsweise kalten Strahlmittelgemisches im Bereich des Schlauchpaketes selbst erfolgt .
Bei dem erfindungsgemäßen Lichtbogenschweiß- oder -Schneidbrenner kann es sich um einen handgeführten Brenner aber auch um einen Brenner für das automatisierte Schweißen, beispielsweise an der Hand eines Schweißroboters, handeln. Im Falle eines Schweiß- oder Schneidbrenners für einen Manipulator ist es vorgesehen, dass die Zuführung des kalten Strahlmittels beziehungsweise des Strahlmittelgemischs im Bereich der oder über die Halterung des Manipulators für den Brenner erfolgt .
Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass an der Halterung oder dem Brenner eine Kupplung für die Zufuhr von kaltem Strahlmittel beziehungsweise Strahlmittelgemisch vorgesehen ist, welche an eine mit der Versorgungseinrichtung für das kalte Strahlmittel beziehungsweise Strahlmittelgemisch in Strömungsverbindung stehende Gegenkupplung anschließbar ist. Zum Reinigen wird dabei der Schweißbrenner mittels des Manipulators mit seiner Kupplung an die Gegenkupplung der Versorgungseinrichtung für das Strahlmittel bewegt. Durch Öffnen eines Ventils kann das Strahlmittel dann in den Brenner beziehungsweise in den zu reinigenden Brennerraum strömen. Dabei ist es auch möglich, dass allein durch das Ankuppeln des Kupplungsstückes an die Gegenkupplung die Zufuhr von Strahlmittel in den Brenner freigegeben wird. Bei dieser Ausführungsform sind keine Zuführungsleitungen für das kalte Strahlmittel direkt zum Brenner erforderlich, welche unter Umständen die Bewegungsfreiheit des Manipulators beim Schweißen oder Schneiden stören könnten.
Im Rahmen der Erfindung liegt auch eine Vorrichtung zum Lichtbogenschweißen oder -schneiden mit einem Schweiß- oder Schneidbrenner, einem Schweißgerät beziehungsweise einer Schweißanlage, einer Steuereinrichtung und den Brenner und das Schweißgerät beziehungsweise die Schweißanlage miteinander verbindenden Versorgungsleitungen, wobei die Steuereinrichtung für eine Ansteuerung der Zufuhr und der Absperrung für das kalte Strahlmittel beziehungsweise Strahlmittelgemisch ausgebildet ist. Dabei wird in vorteilhafter Weise die an dem Schweißgerät beziehungsweise der Schweißanlage bereits vorhandene Steuereinrichtung auch für die Zufuhr des kalten Strahlmittels beziehungsweise Strahlmittelgemisches ausgenutzt .
Insbesondere im Falle eines handgeführten Brenners ist beispielsweise an seinem Handstück eine Eingabe- und/oder Betätigungseinrichtung für die Zufuhr und Absperrung des kalten Strahlmittels beziehungsweise Strahlmittelgemisch.es vorgesehen, welche mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Durch Betätigung der Eingabe- oder Betätigungseinrichtung wird dann über die Steuereinrichtung der Schweißvorgang unterbrochen und es erfolgt die Reinigung des Brenners durch Beaufschlagung mit kaltem Strahlmittel oder
Strahlmittelgemisch von der Medienzuführungsseite des Brenners her. Der Schweißer braucht daher den Brenner nicht mehr zu einer gesonderten Reinigungsstation zu führen. Er richtet den Brenner lediglich weg von der Schweißstelle, so dass die im Brennerraum entstandenen Verunreinigungen abgelöst und ausgetragen werden.
Im Falle, dass das kalte Strahlmittel über die Versorgungsleitungen des Brenners, insbesondere das Schlauchpaket, geführt werden, ist es nach der Erfindung vorgesehen, dass der gerate- beziehungsweise anlageseitige Anschluss für die Versorgungsleitungen zur Zufuhr von kaltem Strahlmittel beziehungsweise kaltem Strahlmittelgemisch ausgebildet ist, wodurch das Anschließen des Brenners an alle erforderlichen Versorgungseinrichtungen, Leitungen und dergleichen, erheblich vereinfacht ist.
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen :
Figur 1 eine mögliche Ausführungsform eines für das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren ausgebildeten Lichtbogenschweiß- oder -Schneidbrenners im Längsschnitt,
Figur 2 einen Querschnitt durch den Brenner entlang der Schnittlinie A-A gemäß Figur 1,
Figur 3 eine mögliche Ausführungsform einer Vorrichtung zum Lichtbogenschweißen oder -schneiden mit handgeführtem Brenner, Schlauchpaket und Schweißgerät und
Figur 4 eine mögliche Ausführungsform einer Vorrichtung zum Lichtbogenschweißen und -schneiden mit am Arm eines Manipulators angeordneten Brenner mit Schlauchpaket und Schweißgerät .
Der Lichtbogenschweißbrenner gemäß Figuren 1 und 2 weist eine Gasdüse 1 auf, welche bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel mit einem innenliegenden Spritzschutz 2 versehen ist. Zentrisch auf der Längsachse des Brenners befindet sich innerhalb der Gasdüse 1 eine Stromdüse 3, die über eine Stromdüsenaufnahme 4 auf das Ende eines inneren Profilrohres oder Brennerrohres 10 aufgesetzt ist. Das Profilrohr 10 verläuft im Zentrum des Brenners von der Stromdüsenaufnahme 3 ausgehend bis in den Brennerkörper 13 , wobei im Innenraum 12 des Brennerrohres 10 eine (nicht dargestellte) Drahtelektrode mit einer sie umgebenden Drahtführungsspirale geführt wird.
Das innere Profilrohr 10 weist, wie insbesondere Figur 2 zu entnehmen ist, auf seinem Außenumfang längs verlaufende Nuten 11 auf, die als Gaskanäle für: das Schutzgas dienen und von der Isolierung 9 umschlossen sind. Koaxial um das isolierte Innenrohr 10 ist das äußere Profilrohr 7 angeordnet, das seinerseits wiederum von einem Außenrohr 6 umschlossen ist und das Kanalsystem 8 für die Flüssigkeitskühlung bildet.
Dieses koaxiale Profilrohrsystem erstreckt sich bis in den Brennerkörper 13, der an seiner hinteren Stirnseite eine elektrisch isolierende Dichtung 17 zwischen einem Anschlussteil 22 für ein Schlauchpaket 15 und dem eigentlichen Brennerkörper aufweist. Die Nuten 11 des inneren Profilrohres
10 enden im Anschlussteil 22 des Brennerkörpers 13 in einem Ringraum, der mit dem Inneren des Anschlussstutzens 16 in Strömungsverbindung steht. Mit 14 und 15 sind die Kühlwasseranschlüsse bezeichnet.
Bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel werden die Kanäle
11 für das Schutzgas zugleich für die Zuführung des kalten Strahlmittels beziehungsweise Strahlmittelgemisches zum Reinigen des von der Gasdüse 1 umschlossenen Brennerraums 5 beziehungsweise der darin angeordneten Funktionsteile genutzt .
Die Zusammenführung des Schutzgases und des Strahlmittels beziehungsweise Strahlmittelgemisch erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 am Ende des Schlauchpaketes vor dem eigentlichen Brennerkörper 13. Mit Bezugszeichen 19 ist der Brenneranschluss bezeichnet, 20 ist der Anschluss für die Schutzgasleitung und mit 21 ist der Strahlmittelanschlu.ss angezogen. Ein im Anschluss 20 für die Schutzgasleitung angeordnetes Rückschlagventil 24 sperrt bei Druckbelastung aus dem Bereich der Zufuhrleitung 21 selbsttätig die Schutzgasleitung 20 ab. Sobald also ein Strahlmittelstoß durch die Strahlmittelleitung 21 auftritt, schließt also das Rückschlagventil 24 in der Schutzgasleitung 20 und vermeidet in diesem Bereich das Mischen von Schutzgas und Strahlmittelgemisch.
Die in Figur 1 gezeigte Ausführungsform der Zusammenführung von Schutzgas und Strahlmittel ist nur ein Ausführungsbeispiel und kann unter Beibehaltung des Prinzips der Zusammenführung auch konstruktiv verändert ausgebildet sein. Die Zusammenführung von Strahlmittel- und Schutzgas erfolgt vorzugsweise am Ende des Schlauchpakets 15 unmittelbar vor dem Brennerkörper 13. Denkbar sind natürlich auch andere Ausgestaltungen, so etwa, dass separate Zuführungsleitungen für das Strahlmittel im Brenner und gegebenenfalls im Schlauchpaket vorgesehen sind.
Bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel dienen jedenfalls die Gaskanäle 11 während der Reinigungsphase des Brenners zur Zuführung des Strahlmittels. Ebenso wie die Austrittsöffnungen 25 im Bereich der Gasdüse 1 einen gleichmäßigen Austritt für das Schutzgas ermöglichen, wird auch ein gleichmäßiger Austritt des kalten Strahlmittels, insbesondere des C02-Scrmees um die Brennerlängsachse erreicht. Der C02-Schnee tritt zunächst radial aus den Nuten der Gaskanäle 11 beziehungsweise der Gasbohrungen 25 aus und gelangt so an die Innenwand der Gasdüse 1 beziehungsweise den Spritzschutz 2 und die weiteren Funktionsteile. Durch das schnelle Abkühlen in Art eines Schockgefrierens erfolgt ein Schrumpfen der Verunreinigung, insbesondere der Schweißspritzer, wobei die in fester Phase (Trockeneis) vorliegenden Partikel zusätzlich eine mechanische Reinigung aufgrund ihrer kinetischen Energie beim Auftreffen auf die zu reinigende Oberfläche bewirken. Aufgrund der Sublimation des Trockeneises in seine gasförmige Phase ergibt sich ein Spüleffekt durch eine rund 700-fache Volumenvergrößerung. Durch diese Spülung wird ein optimaler Austreibeffekt der Verunreinigungen aus dem Gasdüsenraum 5 erreicht .
Die Reinigung mit Trockeneis lässt sich in konstruktiv besonders einfacher Weise dadurch realisieren, wenn als Strahlmittel unter Druck stehendes C02 in flüssiger Form eingesetzt wird, welches, wie beispielsweise aus Figuren 3 und 4 ersichtlich, in Druckflaschen 26 im Bereich des Schweißgerätes 22, gegebenenfalls auf einem gemeinsamen Wagen, angeordnet ist. Dabei entspannt sich das C02 unmittelbar bei Austritt aus der unter Druck stehenden C02-Flasche 27. Durch die dabei auftretende Verdunstungskälte wird das flüssige C02 unter 210 K abgekühlt, so dass es als Trocken-Schnee in den Brennerraum 5 eintreten kann.
Die in Figur 3 dargestellte Vorrichtung zum
Lichtbogenschweißen weist einen von Hand zu führenden Brenner 30 auf, welcher über ein Schlauchpaket 15 und einen Geräteanschluss 26 mit dem Schweißgerät 22 verbunden ist. Das Schweißgerät 22 weist eine Steuereinrichtung 23 für die Steuerung der Schweißparameter auf. Das Schweißgerät 22 besitzt des weiteren ein Drahtvorschubsystem 18 für die Zuführung der Drahtelektrode zum Brenner 30. Das Schutzgas befindet sich in einer Schutzgasflasche 28, das kalte Strahlmittel beziehungsweise das flüssige C02 in der Flasche 27.
Wie aus Figur 3 ersichtlich, kann die Zufuhr des kalten Strahlmittels zum Brenner 30auf unterschiedliche Weise erfolgen, beispielsweise über den Geräteanschluss beziehungsweise den Stecker 26 und von dort über das Schlauchpaket 15 zum Brenner 30. Möglich ist auch eine separate Zuführung des kalten Strahlmittels über eine Versorgungsleitung 31 außerhalb des Schlauchpaketesl5, wobei der Anschluss am Brennerkörper 13 erfolgt. Des weiteren kann das kalte Strahlmittel über eine separate Versorgungsleitung 32 im Bereich des Brennerhalses 14, beispielsweise am Ansatz des Brennerhalses oder über eine Zuführungsleitung 33 unmittelbar im Bereich des freien Endes des Brennerhalses 14 erfolgen.
Der handgeführte Lichtbogenschweißbrenner 30 weist zusätzlich eine Betätigungseinrichtung 25 an seinem Handstück auf, mittels welchem die Steuereinrichtung 23 ansteuerbar ist, um den Schweißprozess zu unterbrechen und die Zufuhr von kaltem Strahlmittel aus der Flasche 27 freizugeben.
Figur 4 zeigt einen sogenannten Roboterbrenner, welcher an der Hand oder dem Arm eines Roboters 17 über einen Halter 16 gehalten ist. Der Halter 16 ist seinerseits an einem Kollisionsschutz 29 fixiert. Auch hier kann die Zuführung des kalten Strahlmittels über den Gerätestecker 26, über separate Zuführungsleitungen 35, 36 in oder über den Halter 16 erfolgen.
Denkbar ist natürlich auch eine Variante, dass am Halter 14 oder am Brennerkörper 13 eine Kupplung vorgesehen ist, welche mit einer am Ende der Versorgungsleitung 36 für das kalte Strahlmittel angeordneten Gegenkupplung zusammenwirkt . Dabei kann über eine Bewegung des Roboters 17 die Kupplung am Schweißbrenner 34 beziehungsweise an der Halterung 16 in Kuppelstellung mit der Gegenkupplung der Zufuhrleitung 36 für das kalte Strahlmittel gebracht werden, so dass das kalte Strahlmittel in den Brennerraum 5 einströmen kann. In jedem Fall brauchen keine separaten eigenständigen Reinigungseinrichtungen zum Reinigen des Brenners 34 vorgehalten zu werden.
Bezugszeichenliste
1 Gasdüse
2 Spritzschutz
3 Kontaktdüse
4 Kontaktdüsenaufnahme
6 Außenrohr
7 Profilrohr
8 Kanalsystem für Flüssigkeitskühlung
9 Isolierung
10 Profilrohr
11 Nuten, Zuführungseinrichtungen
12 Innenraum
13 Brennerkörper
14 Kühlwasseranschluss
15 Kühlwasseranschluss
16 Anschlussstutzen
17 Dichtung
18 Drahtvorschub
19 Brenneranschluss
20 Anschluss, Zuführungseinrichtung
21 Anschluss
22 Anschlussteil
24 Rückschlagventil
25 Austrittsδffnung
26 Anschluss, Stecker
27 Versorgungseinrichtung, C02-Flasche
28 Schutzgasflasche
29 Kollisionsschutz 30 Brenner
31 Versorgungsleitung Versorgungsleitung Versorgungsleitung Roboterbrenner Zuführungsleitung Zuführungsleitung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Reinigen eines Lichtbogenschweiß- oder -Schneidbrenners, insbesondere seiner Funktionsteile, wie Gasdüse (1) , Düsenstock (2) und dergleichen, von Verunreinigungen, wobei der Brenner von seiner Medienzuführungsseite her mit einem Strahlmittel beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein kaltes Strahlmittel verwendet wird, wobei die Temperaturdifferenz λτ zwischen Strahlmittel und zu reinigenden Brennerfunktionsteilen > 80 K beträgt und die Temperatur der Brennerfunktionsteile über Raumtemperatur liegt .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Strahlmittels < 77 K beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein kaltes Strahlmittelgemisch, bestehend aus einem Trägermedium und Partikeln in fester oder flüssiger Phase, verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägermedium Druckluft und/oder C02 verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlmittel beziehungsweise als Partikel Trockeneis, Trockeneis-Pellets und/oder C02-Schnee verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlmittel unter Druck stehendes C02 in flüssiger Form verwendet wird.
7. Lichtbogenschweiß- oder -Schneidbrenner, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Zuführungseinrichtung (11) zum Zuführen eines kalten Strahlmittels oder kalten Strahlmittelgemisches in den durch die Gasdüse umgebenden Brennerraum (5) vorgesehen ist.
8. Lichtbogenschweiß- oder -Schneidbrenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr des kalten Strahlmittels beziehungsweise des kalten Strahlmittelgemischs im Bereich des Brenners (30) , insbesondere des Brennerhalses (14) oder des Brennerkörpers (13) oder im Bereich seiner Versorgungsleitungen, insbesondere des Schlauchpaketes (15), erfolgt.
9. Lichtbogenschweiß- oder -Schneidbrenner nach Anspruch 7 oder 8, insbesondere für das Schweißen mittels eines Manipulators (17) , insbesondere eines Schweißroboters, wobei der Brenner (34) über wenigstens eine Halterung (16) an dem Manipulator (17) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des kalten Strahlmittels beziehungsweise des Strahlmittelgemischs im Bereich der oder über die Halterung (16) erfolgt.
10. Lichtbogenschweiß- oder -Schneidbrenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Halterung (16) oder dem Brenner (34) eine Kupplung vorgesehen ist, welche an eine mit der Versorgungseinrichtung (27) für das kalte Strahlmittel beziehungsweise Strahlmittelgemisch in Strömungsverbindung stehende Gegenkupplung anschließbar ist .
11. Vorrichtung zum Lichtbogenschweißen oder -schneiden mit einem Schweiß- oder Schneidbrenner, einem Schweißgerät (22) beziehungsweise -anläge, einer Steuereinrichtung (23) und den Brenner (30, 34) und das Schweißgerät (22) beziehungsweise -anläge miteinander verbindenden Versorgungsleitungen (15) , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (23) für eine Ansteuerung der Zufuhr und der Absperrung für das kalte Strahlmittel beziehungsweise Strahlmittelgemisch ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (30) eine Eingabe- und/oder Betätigungseinrichtung (25) für die Zufuhr und Absperrung des kalten Strahlmittels beziehungsweise Strahlmittelgemischs aufweist, welche mit der Steuereinrichtung (23) verbunden ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der gerate- beziehungsweise anlageseitige Anschluss (26) für die Versorgungsleitungen (15) für die Zufuhr von kaltem Strahlmittel beziehungsweise Strahlmittelgemisch ausgebildet ist.
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