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Verfahren und Vorrichtung zum Thermitschweissen
Das bekannte Thermitschweissverfahren wurde bisher zum Schweissen von Körpern relativ grossen Querschnittes, insbesondere von Eisenbahn-oder Strassenbahnschienen, verwendet. Dieses Verfahren und die zu dessen Durchführung dienlichen Vorrichtungen sind somit auf das Erschmelzen erheblicher Metallmengen abgestellt und berücksichtigen daher die Entwicklung sehr hoher Reaktionswärmemengen.
Demgemäss kennzeichnet sich der übliche Vorgang dadurch, dass das Thermitgemenge in einem Behälter zur Reaktion gebracht wird, der von der die Schweissstelle umgebenden Gussform grundsätzlich getrennt ist, und dass man das erschmolzene Metall nach der Beendigung der Reaktion durch einen besonderen Arbeitsvorgang in die Gussform zum Einlaufen bringt, nämlich entweder durch Entfernung eines Abschlusspfropfens am Auslauf eines Tiegels, oder durch Kippen eines gusspfannenartige Behälters.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Thermitschweissen von Körpern kleinen Querschnittes, insbesondere von Drähten von elektrischen Leitungen u. dgl. Als wichtiges Gebiet ist das Verbinden von Femsprech-und Telegraphenleitungen aus Stahl oder kupferplattiertem Stahl zu nennen, die zwecks Ersparnis von Kupfer oder Aluminium in erheblichem Masse Ver-
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solcher Leitungen haben, wenn sie nicht gelötet werden, erhebliche Widerstands-und Dämpfungs- steigerungen der Leitung zur Folge, welche Mängel besonders dann auftreten, wenn durch Witterungseinflüsse mit der Zeit zunehmende Oxydationen auftreten.
Gemäss der Erfindung ist an die Gussform ein das Thermitgemenge aufnehmender Tiegel derart angesetzt, dass die Austrittsöffnung des Tiegels unmittelbar in die Gussform mündet. Gleichgültig, ob der Tiegel mit der Gussform ein Stück bildet oder mit letzterer lösbar verbunden ist, besteht somit das wesentliche Merkmal darin, dass das im Tiegel durch die bekannte Reaktion erschmolzene Metall unmittelbar, d. h. ohne dass es mit der Aussenluft in Berührung gelangt, in die Gussform eintritt. Auf diese Weise gelingt es, die gesamte, flüssige Metallmenge in die Gussform einfliessen zu lassen, ohne dass das Metall vor diesem Eintritt durch Abkühlung erstarrt.
Es ist verständlich, dass wegen der relativ geringen Thermit-und daher auch Wärmemenge die Gefahr einer solchen vorzeitigen Abkühlung besteht, welche Gefahr naturgemäss bei den erheblichen Thermitmengen, wie sie zum Schweissen von Schienen od. dgl. verwendet werden, nicht gegeben ist.
Vorteilhaft wird eine dem Innenraum des Tiegels angepasste, einheitliche Einsatzpatrone zur Anwendung gebracht, die eine dosierte Menge des Thermitgemenges enthält und zweckmässig in ihrem unteren Auslass einen an sich bekannten Abschmelzkörper aufweist, der bei Beendigung der Reaktion schmilzt. Hiedurch wird eine völlig selbsttätige Füllung der Gussform im richtigen Zeitpunkt erreicht. Die Einhaltung dieses Zeitpunktes ist von besonderer Wichtigkeit, da bei zu frühem Einfüllen Schlacke in die Form gelangt, während bei zu spätem Einfüllen das Metall vorzeitig erstarrt. Die Vorrichtung ist besonders einfach und leicht und ermöglicht die Herstellung elektrisch und mechanisch einwandfreier Verbindungen, ohne dass hiezu geschulte Fachkräfte erforderlich wären.
Es wurde bereits vorgeschlagen, Leitungsdrähte miteinander in einer Form zu verschweissen, welche eine metallhaltige Masse enthält, die bei Entzündung grosse Wärmemengen entwickelt.
Hier geht somit die Reaktion in der Form selbst vor sich, so dass die innerhalb der Form befindlichen Drahtenden einer übermässigen Erhitzung ausgesetzt und dadurch zerstört werden. Nach einen anderen Vorschlag wird zum Verbinden von Drahtenden auf eine dieselben aufnehmende Form ein Behälter aufgesetzt, in dem ein Lötstab durch einen die erforderliche Wärme erzeugenden Réaktionssatz innerhalb einer Hülse geschmolzen wird. Hier handelt es sich somit nicht um ein Thermitschweissverfahren, da der Reaktionssatz nur zur Wärmeerzeugung dient und kein Metall enthält. Für das Schweissen von Metallen mit relativ hohem Schmelzpunkt, wie z. B. Eisen oder Stahl, ist eine solche Vorrichtung nicht geeignet, da durch die hiezu erforderliche hohe Wärmemenge die Hülse zerstört würde.
Aus den angegebenen Gründen haben diese Vorschläge keinen Eingang in die Praxis gefunden.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an Hand eines Schweissgerätes für Fernsprechleitungen beispielsweise dargestellt. Fig. 1 ist
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ein lotrechter Längsmittelschnitt, Fig. 2 eine
Draufsicht der Vorrichtung, Fig. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie A-B der Fig. 1, Fig. 4 zeigt in Draufsicht die Einspannvorrichtung für die Leitungsdrähte, Fig. 5 ist ein Längsschnitt durch die Einsatzpatrone in vergrössertem Massstab, die Fig. 6 und 7 zeigen eine Zusatzeinrichtung in Ansicht und Draufsicht. Fig. 8 ist ein Querschnitt nach der Linie C-D der Fig. 6.
Die eigentliche Vorrichtung besteht aus einem zylindrischen Behälter 1 aus Stahl oder Gusseisen, der nach einer senkrechten Ebene, die durch die Achse der zu verbindenden Drähte 2 und 3 geht, in zwei Hälften geteilt ist. Der Behälter 1 enthält oben den Reaktionsraum 4, der unten über eine kegelige Einziehung in den die Schweissstelle umgebenden Formraum 5 übergeht. Der durch ein Scharnier mit dem Behälter 1 verbundene Deckel 6 lässt in seiner Schliessstellung einen Luftspalt 7 zum Ausgleich des im Reaktionraum während der Reaktion zufolge der Wärme- entwicklung entstehenden Überdruckes frei. In der Mitte besitzt der Deckel eine Öffnung 8 zur Einführung eines Zündholzes zwecks Entzündung des Thermitgemenges.
Die Drähte 2, 3 werden durch ein linkes und ein rechtes Backenpaar in Stellung gehalten.
Jedes Paar besteht aus einer hinteren Backe 9 und einer vorderen Backe 10 (Fig. 4). Die hinteren Backen sind zu zylindrischen Fortsätzen 11 verlängert, in die die Drähte durch Schlitze eingeführt werden. In den Fortsätzen 11 sitzende, mit gerändelten Köpfen versehene Schrauben 12 klemmen die Drähte 2,3 fest.
Die Backen 9 und 10 sind je mit Querstegen 13 verbunden, die untereinander mittels Distanzbolzen 14 in Verbindung gebracht sind.
Jede Hälfte des Behälters 1 sitzt an einem Arm 15, der mit einem Handgriff 16 versehen ist.
Beide Arme 15 sind mittels eines Scharniers 17 zu einem zangenartigen Gerät verbunden. Da der Scharnierbolzen zufolge der hohen Erhitzungen leicht zu einem Festfressen neigt, wird als Scharnierbolzen zweckmässig ein längsgeschlitztes Rohr verwendet, das genügend Elastizität aufweist ; so dass das Scharnier trotz der vorübergehenden, erheblichen Wärmedehnungen einwandfrei spielt.
Am vorderen Arm 15 ist eine Schraubenspindel. M angelenkt, -" eine auf dieser sitzende gerändelte Mutter 19 stützt sich gegen den hinteren Arm 15.
In den Reaktionsraum 4 wird eine seiner Form angepasste Einsatzpatrone (Fig. 5) eingeführt. Diese besteht unten aus einem Ring 20 aus keramischen Material, der den unteren Teil der Wandung des Reaktionsraumes 4 vor Anfressung zufolge der hohen Temperaturen schützt.
Es hat sich gezeigt, dass die höchsten Temperaturen im Unterteil des Reaktionsraumes auftreten, so dass ein besonderer Schutz des Oberteiles in der Regel nicht erforderlich ist. Der Oberteil der Patrone besitzt eine Hülle 21 aus Pappe od. dgl., die eine abgemessene Portion des Thermitgemenges 22 einschliesst. Die mittlere Austritts- öffnung des Ringes 20 ist durch ein metallisches
Plättchen 23 verschlossen, dessen Abmessungen so gewählt sind, dass es bei einer bestimmten
Wärmeeinwirkung schmilzt.
Der Ring 20 bzw. das Verschlussplättchen 23 brauchen mit der Patrone nicht verbunden zu sein, auch kann von der Verwendung einer Patrone Abstand genommen und das Thermitgemenge lose in den Reaktionsraum 4 geschüttet werden. Statt einer in Pulver- oder Körnerform vorliegenden, von einer Hülle 21 umgebenen Thermitfüllung kann das Thermitgemenge auch zu einem festen Pressling verformt sein. Hiebei kann von einem geeigneten Bindemittel Gebrauch gemacht werden. Ein solches Bindemittel hat bloss die Bedingung zu erfüllen, dass es leicht verbrennt und auf die Thermitreaktion keine unerwünschte chemische Wirkung ausübt.
Die Durchführung der Schweissung geschieht in folgender einfacher Weise : Die Drähte 2, 3 werden in die Backen 11 eingelegt, die Vorrichtung mittels der Handgriffe 16 geschlossen und durch Anziehen der Mutter 19 verriegelt. Die Patrone wird eingesetzt, der Deckel 6 geschlossen, worauf die Zündung erfolgt. Nach Beendigung der Reaktion, nachdem die Schlacke oben schwimmt, schmilzt das Plättchen 23 selbsttätig und die Form 5 füllt sich mit dem geschmolzenen Metall.
Nach wenigen Sekunden wird die Vorrichtung geöffnet. Da die Schweissstelle in der Regel an einer der Formhälften anhaftet, wird sie durch Klopfen auf den betreffenden Distanzbolzen 14 von der Form gelöst. Dies ist dadurch ermöglicht, dass die Backen 9, 10 samt den von ihnen gehaltenen Drähten 2, 3, ferner die Stege 13 und Distanz- bolzen 14 eine Einheit bilden, die gegenüber dem Behälter 1 beweglich ist. Der Schlackenkopf, der auch den Schutzring 20 enthält, wird durch einige Hammerschläge von der Schweissstelle entfernt.
Die vom Behälter 1 unabhängigen Backen 9, 10 haben'überdies den Vorteil, dass durch Verwendung verschiedener Backensätze die Vorrichtung leicht an verschiedene Durchmesser der zu schweissenden Leitung angepasst werden kann.
In den Fig. 6 und 7 ist eine Zusatzeinrichtung dargestellt, die ein bequemes Schweissen von Leitungen auf dem Leitungsmast ermöglicht. Auf einer Grundplatte 25 sind zwei Lenker 26 drehbar gelagert, an denen zwei Klemmbacken 27
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Das ganze Gerät wird am Handgriff 34 gehalten.
Mittels eines in das gekrümmte Ende 35 der
Stange 29 eingeführten Fingers wird diese gegen den Handgriff 34 hingezogen, wodurch die
Klemme sich öffnet. Durch Freigeben des Endes
35 klemmen die Backen 27 unter der Wirkung der Druckfeder 31 den Draht 2 fest, dessen Ende in der beschriebenen Weise in die Schweiss- vorrichtung eingeführt wird. In die Öffnung 36 der Platte 25 wird der übliche Flaschenzug ein- gehängt, an dessen anderem Ende der Draht 3 mittels einer zweiten Klemme festgelegt ist. Auch dieser Draht wird in die Schweissvorrichtung eingeführt und die Stossstelle der Drähte durch allfälliges Verschieben der Platte 25 gegenüber dem Behälter 1 in die Mitte der Gussform gebracht. Die Verbindung zwischen der eigentlichen
Schweissvorrichtung und den Drähten ist von Zug der Leitung völlig entlastet. Das Schweissen geht in der beschriebenen Weise vor sich.
Die bekannten Drahtklemmen, die ähnliche Backen 27 verwenden, besitzen die Teile 29 und 31 nicht und klemmen daher nur dann, wenn sie unter Zug stehen. Demgegenüber wird durch die beschriebene Ausgestaltung die Möglichkeit des willkürlichen Klemmens oder Freigebens der Leitung erzielt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Thermitschweissen von Körpern kleinen Querschnittes, insbesondere von Drähten, dadurch gekennzeichnet, dass an die Gussform ein das Thermitgemenge aufnehmender Tiegel derart angesetzt ist, dass die Austritts- öffnung des Tiegels unmittelbar in die Gussform mündet.