WO2008064995A1 - Schweissbrenner zum schutzgasschweissen - Google Patents

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WO2008064995A1
WO2008064995A1 PCT/EP2007/062254 EP2007062254W WO2008064995A1 WO 2008064995 A1 WO2008064995 A1 WO 2008064995A1 EP 2007062254 W EP2007062254 W EP 2007062254W WO 2008064995 A1 WO2008064995 A1 WO 2008064995A1
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WO
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gas
welding
valve
gas supply
supply line
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PCT/EP2007/062254
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English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Hildebrandt
Achim Wankum
Original Assignee
Messer Group Gmbh
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B23K9/24—Features related to electrodes
    • B23K9/28—Supporting devices for electrodes
    • B23K9/29—Supporting devices adapted for making use of shielding means
    • B23K9/291—Supporting devices adapted for making use of shielding means the shielding means being a gas
    • B23K9/295—Supporting devices adapted for making use of shielding means the shielding means being a gas using consumable electrode-wire
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/173—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode

Definitions

  • the invention relates to an apparatus for inert gas welding, comprising a tubular burner body, which comprises a gas supply section, in which a gas supply and a shaft adjoining the gas supply section and with a shaft arranged on the body of the burner body with a contact tip for a welding wire and a Gas nozzle for a protective gas, wherein the welding wire is guided in a soul through the burner body to the contact tip and an inert gas is passed from the gas supply to the gas nozzle in the nozzle.
  • Such devices are known for example as inert gas welding apparatuses according to DIN 1910 and are used in particular in metal inert gas welding (MIG) metal-active gas welding (MAG) or TIG (tungsten inert gas welding). These nozzles are provided at the mouth side with a usually arranged concentrically around the actual welding nozzle protective gas nozzle. By inert gas or inert gas or active gas is introduced into the work area and there ensures the formation of a protective gas bell on the surface of the workpiece to be machined.
  • the protective gas nozzle of the nozzle block is connected via a supply line with a protective gas source, for example a compressed gas container, in flow communication, in which the corresponding protective gas is stored.
  • a protective gas source for example a compressed gas container
  • the control of the protective gas flow through the supply line is usually carried out by means of a shut-off, usually a solenoid valve, which is usually arranged - in some distance from the nozzle - in the so-called wire feed box.
  • a shut-off usually a solenoid valve
  • the protective gas flow is opened or closed;
  • a pre-flow and / or a post-flow time is additionally provided, in which protective gas is supplied to the workpiece surface before or after completion of the welding work. This is to ensure a homogeneous protective gas bell during the duration of welding.
  • DE 297 08 396 U1 proposes, in addition to the obturator, to provide a metering nozzle in the form of a throttle valve in the inert gas line, which is usually arranged in the power source and / or wire feed unit of the welding apparatus.
  • This Zumessdüse is connected via a flow control device with a pressure measuring device on the shut-off, and throttles the influx of the protective gas, the stronger, the higher the pressure on the shut-off.
  • the welding apparatuses according to the prior art have in common that there is an often several meters long gas supply line between the solenoid valve, which regulates the welding gas flow, and the welding torch.
  • this gas supply line and in the interior of the burner body itself can enter during work breaks undesirable foreign substances such as moisture, atmospheric oxygen or nitrogen. These foreign substances affect the re-commissioning of the welding apparatus, the composition of the protective gas bell on the workpiece and thus lead in particular in gas-sensitive materials, in particular aluminum or aluminum alloys, to significant deterioration of the welding result.
  • the object of the invention is therefore to provide a protective gas welding apparatus, which allows the formation of a protective gas bell, which is also immediately after breaks substantially free of foreign substances such as moisture, atmospheric oxygen or nitrogen.
  • This object is achieved with a device of the type and purpose specified in that extends between gas supply and gas nozzle through the interior of the burner body through a protective gas line, in which a blocking valve for the protective gas is arranged.
  • a separate line for the inert gas is arranged in the interior of the burner body and / or the nozzle block in a blocking valve.
  • the blocking valve By means of the blocking valve, the inert gas line is blocked at the beginning of a break and thus prevents the ingress of air or moisture.
  • the blocking valve is protected inside the burner on the one hand, on the other hand, it does not hinder the desired flexibility of the gas supply line.
  • the blocking valve may be a magnetically, electrically or pneumatically operated element.
  • the blocking valve in the nozzle or in the shaft of the burner body is arranged to lock the inert gas as completely as possible against the ingress of air or moisture.
  • the protective gas line is at least partially formed as a substantially concentric around the soul of the welding wire arranged ring line, in which the blocking valve is arranged.
  • the blocking valve is thus designed as a ring valve and can be integrated, for example, in the gas nozzle of the nozzle block.
  • a check valve or a pressure-holding valve is provided as a blocking fitting.
  • a check valve any current is prevented against the intended flow direction of the protective gas.
  • the blocking valve locks below a predetermined one Minimum overpressure inside the inert gas line in relation to the
  • the pressure-holding valve is designed such that in the protective gas supply a minimum pressure of 0.2 bar compared to the ambient pressure is ensured.
  • the pressure holding valve can also be designed so that any overpressure can be adjusted freely.
  • Fig. 1 The front portion of a device according to the invention for
  • Fig. 2 The nozzle head of another embodiment of a device according to the invention.
  • the device 1 shown in FIG. 1 is a welding torch for MIG / MAG welding.
  • the device 1 comprises a burner body 2 with a gas supply section 3 and a neck 4, on which a nozzle head 5 is arranged.
  • a gas supply line 6 opens into the burner body 2, through which a protective gas is introduced from a protective gas source (not shown here) into the interior of the tubular burner body 2.
  • the metering of the protective gas to the gas supply line 6 by means of a solenoid valve, which in known and not here is shown in a so-called pressure feed box, which is usually located a few meters away from the working area of the device 1.
  • the gas supply line 6 has a length of a few meters.
  • the device 1 passes through the interior of the burner body 2 through - approximately centrally - a welding electrode 7, which is guided in a wire guide core 8.
  • the device 1 is a hand-held device, and the gas supply section 3 also comprises a handle 9.
  • the gas supply section essentially comprises a connection for connecting the gas supply line 6.
  • the nozzle head 5 comprises a centrally arranged welding electrode 7 encompassing contact tip 11, which in turn is received in a concentrically arranged around the contact tip 11 gas diffuser 12.
  • the gas diffuser 12 is fluidly connected via a gas inlet 13 to the interior of the burner shaft 4, but otherwise gas-tight with respect to this completed.
  • a cylindrical sleeve 14 Separated by an annular gap from the gas diffuser 12 is a cylindrical sleeve 14 which, in cooperation with the gas diffuser 12, is intended to divert the protective gas flowing out of the lateral flow openings 16 of the gas diffuser 12 in the direction of the working area located in front of the mouth 17 of the nozzle head.
  • the existing between the sleeve 14 and gas diffuser 12 annular gap is completed gas-tight relative to the interior of the burner shaft 4.
  • a protective gas line 19 is arranged, through which the protective gas is passed to the gas diffuser 12, without penetrating into the remaining interior of the burner body 2.
  • a blocking element 20 is arranged in the region of the burner shaft 4.
  • this blocking element is a pneumatically, electrically or magnetically operated pressure-maintaining valve which, when the pressure in the vicinity of the device 1 falls below a certain limit overpressure in the inert gas line 19, passes through the flow path the protective gas line automatically locks, but when the limit pressure exceeds this releases again.
  • the magnetic valve arranged in the wire feed case is first opened and the gas feed line 6 is flooded with protective gas. If the limit overpressure, for example 0.2 bar above ambient pressure, is reached, the blocking element 19 opens and the protective gas flows into the working area via the gas diffuser 12 and the mouth 17 of the nozzle head 5. After completion of work or during a break in operation, the gas flow is stopped by locking the solenoid valve in the wire feed box. The pressure in the inert gas 19 gradually decreases. If the limit overpressure is reached, the blocking element 20 locks. In the protective gas line 19, a sustained overpressure of, for example, 0.2 bar is maintained. An intrusion of ambient air or moisture in the protective gas line 19 or in the gas supply line 6 is thus not possible.
  • the limit overpressure for example 0.2 bar above ambient pressure
  • protective gas from the gas supply line 6 again flows into the protective gas line 19, as a result of which the limit overpressure is exceeded. Since the protective gas is already present in the protective gas line 19 with overpressure, it is very fast to build a protective gas bell homogeneously composed of inert gas in the work area. A small amount of air and moisture, which have accumulated in the region of the mouth 17 of the nozzle block 5, are quickly and reliably displaced by the protective gas. A longer-lasting flushing of the protective gas line 19 and the gas supply line 6 is thus unnecessary, the actual welding work can be resumed very quickly.
  • the blocking element is arranged in the region of the nozzle head 30 of a welding torch.
  • the nozzle head 30 comprises, in the same way as in the embodiment of FIG. 1, a contact tip 32 which engages around a welding electrode 31.
  • the contact tip 32 is received in a gas diffuser 33, which in turn, spaced by an annular gap, is radially surrounded by a sleeve 34.
  • the gas diffuser 33 is fluidly connected in the embodiment of FIG. 2 with the interior of the burner body 37, but may, similarly as in the embodiment of FIG. 1, also be connected to a separate inert gas line 19.
  • a - here only hinted - solenoid valve 35 is integrated.
  • the solenoid valve 35 serves in the same way as the blocking element 20 described above to block the flow of the protective gas in the direction of the mouth 36 of the nozzle head 30 falls below a certain limit overpressure and to prevent any gas flow in the direction of the burner body 37.
  • the separation between protective gas and ambient atmosphere takes place in the immediate vicinity of the mouth 36 of the nozzle head 30.
  • the amount of air or moisture that can accumulate in the case of a break in the flow of the protective gas is particularly low.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

Die Zuführung von Schutzgas beim MIG- MAG und WIG-Schweißen an den Brenner erfolgt über eine separate Zuleitung, wobei die Steuerung des Schutzgasstromes über ein Magnetventil erfolgt. Dieses Magnetventil befindet sich in der Regel im so genannten Drahtvorschubkoffer. Zwischen dem Drahtvorschubkoffer und dem Düsenstock des Brenners befindet sich in der Regel eine einige Meter lange Gaszuleitung, in der sich während Arbeitspausen Fremdstoffe wie Luft oder Feuchtigkeit ansammeln, die das Schweißergebnis beim Einsatz insbesondere an gasempfindlichen Werkstoffen, insbesondere Aluminium oder Aluminiumlegierungen, beeinträchtigen. Erfindungsgemäß wird ein neuartiger Schweißbrenner zum Schutzgasschweißen vorgeschlagen, bei der im Düsenstock (5, 30) oder im Brennerschaft (4) eine Schutzgasleitung (19) mit eingebauter Sperrarmatur (20, 35) angeordnet ist. Bei der Sperrarmatur handelt es sich bevorzugt um ein Rückschlagventil oder um ein Druckhalteventil, mit dem in der Schutzgaszuleitung ein vorgegebener Überdruck an Schutzgas gegenüber der Umgebungsatnosphäre gewährleistet wird. Durch die Strömungssperre unmittelbar vor dem Ausgang des Gases am Düsenstock wird die Anreicherung von Fremdstoffen im Innern der Schutzgastzuleitung sicher vermieden.

Description

Schweißbrenner zum Schutzgasschweißen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutzgasschweißen, mit einem rohrförmigen Brennerkörper, der einen Gaszuführungsabschnitt, in den eine Gaszuführung einmündet, und einen sich an den Gaszuführungsabschnitt anschließenden Schaft umfasst, und mit einem am Schaft des Brennerkörpers angeordneten Düsenstock mit einer Kontaktspitze für einen Schweißdraht und einer Gasdüse für ein Schutzgas, wobei der Schweißdraht in einer Seele durch den Brennerkörper hindurch zur Kontaktspitze geführt und ein Schutzgas von der Gaszuführung zur Gasdüse im Düsenstock geleitet wird.
Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise als Schutzgas-Schweißapparaturen gemäß DIN 1910 bekannt und kommen insbesondere beim Metall-Inertgas- Schweißen (MIG) Metall-Aktivgas-Schweißen (MAG) oder WIG (Wolfram Inertgas Schweißen) zum Einsatz. Diese Düsenstöcke sind mündungsseitig mit einer in der Regel konzentrisch um die eigentliche Schweißdüse angeordnete Schutzgasdüse versehen. Durch die Schutzgasdüse wird ein Inertgas oder Aktivgas in den Arbeitsbereich eingebracht und sorgt dort für die Ausbildung einer Schutzgasglocke auf der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks. Die Schutzgasdüse des Düsenstocks steht über eine Zuleitung mit einer Schutzgasquelle, beispielsweise einem Druckgasbehälter, in Strömungsverbindung, in dem das entsprechende Schutzgas gespeichert wird. Die Steuerung des Schutzgasstromes durch die Zuleitung erfolgt in der Regel mittels eines Absperrorgans, meist eines Magnetventils, das in der Regel - in einigem Abstand vom Düsenstock - im so genannten Drahtvorschubkoffer angeordnet ist. Durch die Betätigung des Magnetventils wird der Schutzgasstrom geöffnet oder geschlossen; in vielen Fällen wird zudem eine Vor- und/oder eine Nachströmzeit vorgesehen, in der Schutzgas vor Beginn bzw. nach Abschluss der Schweißarbeiten der Werkstückoberfläche zugeführt wird. Hierdurch soll während der Dauer der Schweißarbeiten eine homogene Schutzgasglocke gewährleistet werden.
Bei langen Zuleitungen tritt am Absperrorgan ein erheblicher Staudruck auf, der beim Einleiten des Schweißprozesses über eine längere Zeit zu einem unerwünscht starken Gasstrom durch die Zuleitung hindurch führt. Um die Wirkung dieses Staudrucks abzumildern, wird in der DE 297 08 396 U1 vorgeschlagen, in der Schutzgasleitung zusätzlich zum Absperrorgan eine Zumessdüse in Gestalt eines Drosselventils vorzusehen, die üblicherweise im Stromquellen- und/oder Drahtförderaggregat der Schweißapparatur angeordnet ist. Diese Zumessdüse ist über eine Mengen-Regelungseinrichtung mit einer Druckmesseinrichtung am Absperrorgan verbunden, und drosselt den Zustrom des Schutzgases umso stärker, je höher der Druck am Absperrorgan ist.
Den Schweißapparaturen nach dem Stande der Technik ist gemeinsam, dass sich zwischen dem Magnetventil, das den Schweißgasstrom regelt, und dem Schweißbrenner eine oft einige Meter lange Gasversorgungsleitung befindet. In dieser Gasversorgungsleitung sowie in den Innenraum des Brennerkörpers selbst können während Arbeitspausen unerwünschte Fremdstoffe wie Feuchte, Luftsauerstoff oder -Stickstoff eindringen. Diese Fremdstoffe beeinflussen bei der Wiederinbetriebnahme der Schweißapparatur die Zusammensetzung der Schutzgasglocke auf dem Werkstück und führen damit insbesondere bei gasempfindlichen Werkstoffen, insbesondere bei Aluminium oder Aluminiumlegierungen, zu erheblichen Beeinträchtigungen des Schweißergebnisses.
Um dieses Problem zu beheben, wird in der DE 103 57 286 A1 vorgeschlagen, in der Gaszuführungsleitung zum Zuführen von Schutzgas an den Schweißbrenner eine Rückstromsicherung vorzusehen. Bei der Rückströmsicherung handelt es sich beispielsweise um ein federbelastetes Ventil. Dadurch wird zwar die Gaszuführungsleitung weitgehend gegen das Eindringen der genannten Fremdstoffe abgesichert, jedoch besteht nach wie vor die Möglichkeit, dass sich Feuchtigkeit und Luft im Brennerkörper selbst ansammelt. Da insbesondere beim Einleiten des Schweißprozesses, beispielsweise nach Arbeitspausen, der Druck des über die Gaszuführungsleitung herangeführten Schutzgases noch recht gering ist, ist in dieser Phase dementsprechend der Anteil der Fremdstoffe an dem aus der Gasdüse des Schweißbrenners austretenden Stoffstrom sehr hoch. Aufgabe der Erfindung ist demnach, eine Schutzgas-Schweißapparatur zu schaffen, die die Ausbildung einer Schutzgasglocke ermöglicht, die auch unmittelbar nach Arbeitspausen im Wesentlichen frei von Fremdstoffen, wie Feuchte, Luftsauerstoffoder Stickstoff ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art und Zweckbestimmung dadurch gelöst, dass sich zwischen Gaszuführung und Gasdüse durch das Innere des Brennerkörpers hindurch eine Schutzgasleitung erstreckt, in der eine Sperrarmatur für das Schutzgas angeordnet ist.
Nach der Erfindung befindet sich also im Innern des Brennerkörpers und/oder des Düsenstocks eine separate Leitung für das Schutzgas in der eine Sperrarmatur angeordnet ist. Mittels der Sperrarmatur wird zu Beginn einer Arbeitspause die Schutzgasleitung gesperrt und somit das Eindringen von Luft oder Feuchtigkeit verhindert. Zudem ist die Sperrarmatur im Innern des Brenners einerseits geschützt, andererseits behindert sie nicht die gewünschte Flexibilität der Gaszuführungsleitung. Bei der Sperrarmatur kann es sich dabei um ein magnetisch, elektrisch oder pneumatisch betriebenes Element handeln.
Vorteilhafterweise ist dabei die Sperrarmatur im Düsenstock oder im Schaft des Brennerkörpers angeordnet, um die Schutzgasleitung möglichst vollständig gegen das Eindringen von Luft oder Feuchtigkeit sperren zu können.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Schutzgasleitung zumindest abschnittsweise als eine im Wesentlichen konzentrisch um die Seele des Schweißdrahtes angeordnete Ringleitung ausgebildet ist, in welcher die Sperrarmatur angeordnet ist. Die Sperrarmatur ist also als Ringventil ausgebildet und kann beispielsweise in die Gasdüse des Düsenstocks integriert sein.
Bevorzugt ist als Sperrarmatur ein Rückschlagventil oder ein Druckhalteventil vorgesehen. Bei einem Rückschlagventil wird jeglicher Strom entgegen der vorgesehenen Strömungsrichtung des Schutzgases unterbunden. Bei einem Druckhalteventil sperrt die Sperrarmatur unterhalb eines vorgegebenen Mindestüberdrucks im Innern der Schutzgasleitung gegenüber dem
Umgebungsdruck. Im letztgenannten Falle liegt das Schutzgas ständig mit Überdruck in der Schutzgasleitung vor; beim Öffnen des Druckhalteventils tritt das Schutzgas aufgrund dieses Überdrucks rasch aus und entfernt schnell und zuverlässig etwaig sich im Düsenbereich noch befindliche Fremdstoffe. Beim Einleiten des Schweißvorgangs muss also nicht erst der Druckaufbau über die Gasversorgungsleitung abgewartet werden, um eine homogene Schutzgasglocke im Arbeitsbereich herzustellen.
Bevorzugt ist das Druckhalteventil dabei derart ausgebildet, dass in der Schutzgastzuführung ein Mindestüberdruck von 0,2 bar gegenüber dem Umgebungsdruck gewährleistet ist. Das Druckhalteventil kann jedoch auch so ausgebildet sein, dass ein beliebiger Überdruck frei eingestellt werden kann.
Anhand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden.
In schematischen Ansichten zeigen:
Fig. 1 : Den Vorderabschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum
Schweißen in einer ersten Ausführungsform im Längsschnitt und
Fig. 2: Den Düsenkopf einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung 1 handelt es sich um einen Schweißbrenner zum MIG / MAG - Schweißen. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Brennerkörper 2 mit einem Gaszuführungsabschnitt 3 und einem Hals 4, an dem ein Düsenkopf 5 angeordnet ist. Im Bereich des Gaszuführungsabschnitts 3 mündet eine Gaszuleitung 6 in den Brennerkörper 2, durch die ein Schutzgas aus einer hier nicht gezeigten Schutzgasquelle in das Innere des rohrförmig ausgestalteten Brennerkörpers 2 eingeleitet wird. Die Zumessung des Schutzgases an die Gaszuleitung 6 erfolgt mittels eines Magnetventils, das in bekannter und hier nicht gezeigten Weise in einem so genannten Druckvorschubkoffer angeordnet ist, die sich üblicherweise einige Meter entfernt vom Arbeitsbereich der Vorrichtung 1 befindet. Demzufolge weist die Gaszuleitung 6 eine Länge von einigen Metern auf. Des Weiteren verläuft durch das Innere des Brennerkörpers 2 hindurch - ungefähr zentral - eine Schweißelektrode 7, die in einer Drahtführungsseele 8 geführt ist. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 handelt es sich bei der Vorrichtung 1 um ein Handgerät, und der Gaszuführungsabschnitt 3 umfasst auch einen Handgriff 9. Im Falle eines Maschinenschweißgeräts umfasst der Gaszuführungsabschnitt im Wesentlichen einen Anschluss zum Anschließen der Gaszuleitung 6.
Der Düsenkopf 5 umfasst eine die zentral angeordnete Schweißelektrode 7 umgreifende Kontaktspitze 11 , welche wiederum in einem konzentrisch um die Kontaktspitze 11 angeordneten Gasdiffusor 12 aufgenommen ist. Der Gasdiffusor 12 ist über einen Gaseintritt 13 mit dem Inneren des Brennerschaftes 4 strömungsverbunden, im Übrigen jedoch gasdicht gegenüber diesem abgeschlossen. Durch einen Ringspalt vom Gasdiffusor 12 getrennt schließt sich eine zylindrische Hülse 14 an, die in Zusammenwirken mit dem Gasdiffusor 12 dazu bestimmt ist, das aus seitlichen Strömungsöffnungen 16 des Gasdiffusors 12 ausströmende Schutzgas in Richtung auf den vor der Mündung 17 des Düsenkopfes gelegenen Arbeitsbereich abzulenken. Der zwischen Hülse 14 und Gasdiffusor 12 bestehende Ringspalt ist dabei gegenüber dem Innenraum des Brennerschaftes 4 gasdicht abgeschlossen.
Zwischen der Einmündung 18 der Gaszuleitung 6 am Gaszuführungsabschnitt 3 und dem Gaseintritt 13 des Düsenkopfes ist eine Schutzgasleitung 19 angeordnet, durch die das Schutzgas zum Gasdiffusor 12 geleitet wird, ohne dabei in den übrigen Innenraum des Brennerkörpers 2 einzudringen. In der Schutzgasleitung 19 ist, im Bereich des Brennerschaftes 4, ein Sperrelement 20 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 handelt es sich bei diesem Sperrelement um ein pneumatisch, elektrisch oder magnetisch betriebenes Druckhalteventil, das bei Unterschreiten eines gewissen Grenzüberdrucks in der Schutzgasleitung 19 gegenüber dem Druck in der Umgebung der Vorrichtung 1 den Strömungsweg durch die Schutzgasleitung automatisch sperrt, bei Überschreiten des Grenzüberdrucks diesen jedoch wieder freigibt.
Vor Beginn der Schweißarbeiten wird zunächst das sich im Drahtvorschubkoffer angeordnete Magnetventil geöffnet und die Gaszuleitung 6 wird mit Schutzgas geflutet. Ist der Grenzüberdruck, beispielsweise 0,2 bar über dem Umgebungsdruck, erreicht, öffnet sich das Sperrelement 19 und das Schutzgas strömt über den Gasdiffusor 12 und die Mündung 17 des Düsenkopfes 5 in den Arbeitsbereich ein. Nach Beendigung der Arbeiten oder bei einer Betriebspause wird der Gaszustrom durch Sperren des Magnetventils im Drahtvorschubkoffer gestoppt. Der Druck in der Schutzgasleitung 19 sinkt allmählich ab. Wird der Grenzüberdruck unterschritten, sperrt das Sperrelement 20. In der Schutzgasleitung 19 wird so ein anhaltender Überdruck von beispielsweise 0,2 bar aufrechterhalten. Ein Eindringen von Umgebungsluft oder -feuchte in die Schutzgasleitung 19 oder in die Gaszuleitung 6 ist somit nicht möglich. Wird die Schweißarbeit wieder aufgenommen bzw. die Betriebspause beendet, strömt erneut Schutzgas aus der Gaszuleitung 6 in die Schutzgasleitung 19 ein, wodurch es zu einem Überschreiten des Grenzüberdrucks kommt. Da das Schutzgas in der Schutzgasleitung 19 bereits mit Überdruck vorliegt, kommt es sehr schnell zum Aufbau einer homogen aus Schutzgas zusammengesetzten Schutzgasglocke im Arbeitsbereich. Geringe Menge an Luft und Feuchtigkeit, die sich im Bereich der Mündung 17 des Düsenstocks 5 angesammelt haben, werden schnell und zuverlässig vom Schutzgas verdrängt. Eine länger dauernde Spülung der Schutzgasleitung 19 bzw. der Gaszuleitung 6 ist somit entbehrlich, die eigentliche Schweißarbeit kann sehr rasch wieder aufgenommen werden.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist das Sperrelement im Bereich des Düsenkopfes 30 eines Schweißbrenners angeordnet. Der Düsenkopf 30 umfasst, in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 , eine Kontaktspitze 32, die eine Schweißelektrode 31 umgreift. Die Kontaktspitze 32 ist in einem Gasdiffusor 33 aufgenommen, der wiederum, durch einen Ringspalt beabstandet, radial von einer Hülse 34 umgeben ist. Der Gasdiffusor 33 ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 mit dem Innenraum des Brennerkörpers 37 strömungsverbunden, kann jedoch, ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 , auch an eine separate Schutzgasleitung 19 angeschlossen sein. Im Gasdiffusor 33 ist ein - hier nur angedeutetes - Magnetventil 35 integriert. Das Magnetventil 35 dient in gleicher Weise wie das zuvor beschriebene Sperrelement 20 dazu, den Strom des Schutzgases in Richtung zur Mündung 36 des Düsenkopfes 30 bei Unterschreiten eines bestimmten Grenzüberdruckes zu sperren sowie jeglichen Gasstrom in Richtung des Brennerkörpers 37 zu unterbinden. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 erfolgt die Trennung zwischen Schutzgas und Umgebungsatmosphäre in unmittelbarer Nähe zur Mündung 36 des Düsenkopfs 30. Dadurch ist die Menge an Luft oder Feuchtigkeit, die sich im Falle einer Betriebspause im Strömungsweg des Schutzgases ansammeln kann, besonders gering.
Die Sperrelemente 20, 35 können im Rahmen der Erfindung auch so ausgebildet sein, dass bei der Grenzüberdruck variabel einstellbar ist und/oder das unabhängig vom Grenzüberdruck manuell betätigt werden kann.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird der Eintrag an Luft oder Feuchtigkeit auf ein zu bearbeitendes Werkstück wesentlich reduziert. Insbesondere der Nahtanfangsbereich wird besonders geschützt. Dadurch wird ein bedeutender Qualitätszuwachs beim Schweißergebnis erzielt, weniger Nacharbeiten werden erforderlich und der Ausschuss wird vermindert. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf den Einsatz in MIG- oder MAG - Schweißgeräten beschränkt, sondern kann ebenso bei WIG- oder Plasmaschweißapparaturen verwendet werden. Die Erfindung eignet sich ferner sowohl für manuell wie auch für maschinell betriebene Schweißgeräte.
Bezugszeichenliste
1. Vorrichtung
2. Brennerkörper
3. Gaszuführungsabschnitt
4. Schaft
5. Düsenkopf
6. Gaszuleitung
7. Schweißelektrode
8. Drahtführungseele
9. Handgriff
10. -
11. Kontaktspitze
12. Gasdiffusor
13. Gaseintritt
14. Hülse
15. -
16. Strömungsöffnung
17. Mündung
18. Einmündung (der Gaszuleitung)
19. Schutzgasleitung
20. Sperrelement
30. Düsenkopf
31. Schweißelektrode
32. Kontaktspitze
33. Gasdiffusor
34. Hülse
35. Magnetventil
36. Mündung
37. Brennerkörper

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Schutzgasschweißen, mit einem rohrförmigen Brennerkörper, der einen Gaszuführungsabschnitt (3), in den eine Gaszuführung (6) einmündet, und einen sich an den Gaszuführungsabschnitt (3) anschließenden Schaft (4) umfasst, und mit einem am Schaft (4) des Brennerkörpers (2) angeordneten Düsenstock (5,30) mit einer Kontaktspitze (11 ,32) für einen Schweißdraht (5,31 ) und einer Gasdüse (12,33) für ein Schutzgas, wobei der Schweißdraht (5,31 ) in einer Seele (8) durch den Brennerkörper (2,37) hindurch zur Kontaktspitze (11 ,32) geführt und ein Schutzgas von der Gaszuführung (6) zur Gasdüse (12,33) im Düsenstock (5,30) geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen Gaszuführung (6) und Gasdüse (12,33) durch das Innere des Brennerkörpers (2,37) hindurch eine Schutzgasleitung (19) erstreckt, in der eine Sperrarmatur (20, 35) für das Schutzgas angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrarmatur (20,35) im Düsenstock (5,30) oder im Schaft (4) des Brennerkörpers (2,37) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgasleitung (19) zumindest abschnittsweise als im wesentlichen konzentrisch um die Seele (8) und/oder die Kontaktspitze (11 ,32) des Schweißdrahtes (5,31 ) angeordnete Ringleitung ausgebildet ist, in der die Sperrarmatur (35) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Sperrarmatur (20,35) ein Rückschlagventil oder ein Druckhalteventil vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckhalteventil derart ausgebildet ist, dass ein Mindestüberdruck von 0,2 bar in der Schutzgaszuführung (19) gewährleistet ist.
PCT/EP2007/062254 2006-11-28 2007-11-13 Schweissbrenner zum schutzgasschweissen WO2008064995A1 (de)

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