CH358525A - Gekühlter Brenner für das Lichtbogenschweissen und -schneiden unter Schutzgas - Google Patents

Description

  Gekühlter Brenner für das Lichtbogenschweissen und -schneiden unter Schutzgas    Der grundsätzliche Aufbau der Schweissbrenner  für die Schutzgasschweissung wird vor allem durch  die Tatsache bestimmt, dass ein Schweisslichtbogen  zwischen einer abschmelzenden oder nichtabschmel  zenden Elektrode und dem Werkstück von einem  gleichmässigen und wirbelfreien Schutzgasstrom um  geben werden soll.

   Zur Gaszuführung ist daher eine  Düse notwendig, welche die Elektrode konzentrisch  umgibt und der thermischen Beanspruchung durch  den nahen Lichtbogen     gewachsen    ist.     Während    bei  geringen Stromstärken eine Düse aus     keramischem     Material genügt, muss bei hohen     Stromstärken    die  Wärme durch ein gutleitendes Metall an das Kühl  medium abgegeben werden. Ausser der Düse werden  auch die inneren Strom- und Gaszuführungsteile  durch Strahlung, Konvektion und Wärmeleitung vom  Lichtbogen her erwärmt. Auch sie müssen bei inten  siven Lichtbögen durch das Kühlsystem     geschützt     werden.

   Bei der Schweissarbeit ist es leicht möglich,  dass die Düse das Werkstück     berührt.    In diesem  Fall darf der Schweissstrom nicht über die Düse  zum Werkstück geleitet werden.  



  Für die Konstruktion eines derartigen Schweiss  brenners stellt sich daher die Forderung, die äussere  Düse und das zentrale Kernstück gegeneinander zu  isolieren und dabei trotzdem mit einer     einfachen     Kühlwasserführung beide Teile gut zu erfassen. Da  die Düse in der Nähe des Lichtbogens und des  Schweissbades einem gewissen Verschleiss     ausgesetzt     ist, muss zudem eine leichte und schnelle Aus  wechselbarkeit derselben     gewährleistet    sein. Für die  sogenannte Argon-Arc-Schweissung werden ausserdem  Düsen mit verschiedenen Durchmessern benötigt, um  bei unterschiedlichen Stromstärken wirtschaftliche  Gasverbräuche zu erzielen.

   Bei den bisher gebräuch  lichen Brennern ist daher der     metallische    Mantel des  Kühlraumes nach vorn verlängert und an demselben    die Düse durch eine     Schraubverbindung    oder einen  Konus befestigt. Der wesentliche Nachteil dieser  Ausführung liegt darin, dass jede lösbare Verbin  dung nur an einzelnen     Punkten    eine     metallische    Be  rührung zustande     bringt    und nur diese     kleine    Be  rührungsfläche für die Wärmeleitung herangezogen  wird.

   Durch diese Verminderung des Wärmeflusses  stellen sich an der     Verbindungsstelle    noch zusätz  liche Temperaturunterschiede ein, die eine ständige  gegenseitige Bewegung zwischen Düse und Mantel       verursachen    und die     metallische    Berührung nach  teilig     beeinflussen.     



  Gegenstand der Erfindung ist nun     ein    gekühlter  Brenner für das     Lichtbogenschweissen    und -schneiden  unter Schutzgas, der ein beim Schweissen unter  Spannung stehendes metallisches Kernstück mit zen  traler Bohrung zur     Aufnahme    der Elektrode sowie       Längskanäle    für die Zu- und Ableitung des Kühl  mediums aufweist und mit     einer    Gasdüse versehen  ist, die von dem     Kernstück        durch        mindestens    ein       isolierendes    Zwischenstück getrennt ist,

   bei welchem  alle die     genannten    Forderungen     erfüllt    und die Nach  teile überwunden sind. Die     Erfindung    besteht darin,  dass die     vollwandig        ausgebildete    Gasdüse     einen    Teil  des Kernstückes umfasst, auf der Innenoberfläche  vom Kühlmedium direkt benetzt wird und nur mit       Hilfe    des .isolierenden Zwischenstückes zentriert und  auswechselbar befestigt ist.  



  Sowohl die Befestigung der Düse als     auch    die  Abdichtung des     Kühlwasserraumes    gegenüber dem  vorderen     Brennerraum    werden damit durch eine  ausserordentlich     einfache    Ausbildung des isolierenden  Zwischenstückes zwischen Kernstück und Düse er  reicht.  



  In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel  des     erfindungsgemässen    Brenners .im     Längsschnitt          dargestellt.    Der .     innerste        Teil    des Brenners wird      durch eine Spannzange 1 zur Aufnahme der Elek  trode 2 bzw. eines Stromzuführungsröhrchens ge  bildet. Ihre     vordere,    konische Anlagefläche 3 wird  beim Spannen gegen das Kernstück gedrückt. Das  Kernstück besteht aus den ineinandergeschobenen  Rohrteilen 4 und 5, die :in     ihrem        hinteren    Teil bei  6 miteinander verlötet sind.

   Am hinteren Ende ist  die Spannzange 1 durch die Axialnut 9, in die der       Stift    7 greift, gegen Verdrehung gesichert.  



  Die Spannzange 1 kann anderseits über das  Gewinde 10 durch eine in die Elektrodenkappe 8  eingesetzte Mutter 11 betätigt werden. Durch Drehen  der Kappe 8 wird die     Spannzange    axial verschoben  und damit gespannt oder gelöst.  



  Im inneren Rohr 4 des Kernstücks sind auf  der Aussenseite die     Kanäle    12 für die Zu- und Ab  führung des Kühlmediums, z. B. Wasser, eingefräst.  Zu- und     Abführung    des Kühlmediums erfolgen über  die Kupferrohre 13a und 13b, welche im Handgriff  15 eingebettet sind und gleichzeitig die Stromführung  übernehmen.  



  Das Schutzgas wird über das Kupferrohr 14 in  den Zwischenraum 16 zwischen Spannhülse und  Kernstück eingeleitet und kann vorn durch die Boh  rangen 17 oder durch Axialschlitze 18 in der Spann  zange 1 in den vorderen Brennerraum 19 entweichen,  der durch das vordere Ende der Gasdüse 20 gebildet  wird.  



  Zwischen :dem Kernstück 4, 5 und der Gasdüse  20 ist ein isolierendes Zwischenstück eingeschaltet,  das     sowohl.    die     auswechselbare    Befestigung der Düse  als auch die Abdichtung des Kühlwassersystems be  sorgt. Dieses Zwischenstück besteht zunächst aus  einer     zylindrischen    Büchse 21, die     einerseits    radiale  Durchbrechungen 22 und anderseits eine innere und  eine äussere ringraumförmige Aussparung 23 bzw.

    24 für die Zirkulation des Kühlmediums     aufweist.     Vor der     Hülse    21 befindet sich ein Dichtungsring 25  aus elastisch deformierbarem Material, der sich vorn  gegen eine keramische Mutter 26 als axialer Anschlag       abstützt.    Hinter der Büchse 21     ist    ein weiterer  elastischer Dichtungsring 27 gelagert, gegen den eine       Spannmutter    28     anliegt.    Die     Spannmutter    28     ist     auf das Rohrstück 5 des     Kerns    aufgeschraubt und  kann auf demselben axial     bewegt    werden.

   Die An  ordnung des Zwischenstücks ist, wie die Figur     zeigt,     so getroffen, dass durch Verschrauben der Spann  mutter 28 nach vorn, die Büchse 21 und die beiden  Dichtungsringe gegen die keramische     Mutter    26 ge  drückt werden. Hierbei werden die Dichtungsringe  axial gequetscht und dadurch radial gegen die Innen  wand der Düse 20 gepresst. Auf diese Weise wird  gleichzeitig der     Wasserraum    abgedichtet und die  Düse 20 festgehalten. Zum Auswechseln der Gas  düse genügt daher das Lösen der     Spannmutter    28,  worauf die Düse     abgestreift    werden kann.  



  An ihrem vorderen und hinteren Rand     liegt    die  Büchse 21 gegen die Gasdüse 20 an, wodurch diese  zentriert wird.     Mittelfis    ihrer Aussparungen 22, 23, 24  vermittelt die Büchse 21     gleichzeitig    die Zirkulation    des Kühlmediums und vor allem dessen Zutritt  einerseits zur Gasdüse 20, deren Innenwand also  direkt gekühlt wird, und anderseits an die Aussen  wand des     Kernstücks    5. Der Ringraum 24 ist vor  zugsweise stärker ausgeführt als der Ringraum 23,  damit die Hauptmasse des Kühlmediums der Gas  düse 20 zugeführt wird.  



  Die beschriebene Konstruktion ist nicht nur äu  sserst einfach und auf das     Wesentliche    beschränkt,  sie gestattet auch gegenüber den bisher üblichen  Brennerarten bei gleichen äusseren Abmessungen  eine wesentlich höhere     Strombelastbarkeit.    Dies ist  darauf zurückzuführen, dass durch     geeignete    Aus  bildung .des Zwischenstücks an der     Innenfläche    der  Düse eine sehr hohe Wassergeschwindigkeit herrscht  und die starke Wärmeabfuhr auch unmittelbar zur  Wirkung kommt.  



  Bei der     Schutzgasschweissung    mit abschmelzender       Elektrode    können die Schweissspritzer durch die in  tensive Kühlung der Düse nicht     festbrennen    und  sind daher immer leicht zu entfernen. Die Düse  selbst ist in ihrer     Ausführungsform    äusserst einfach,  billig und leicht auswechselbar. Sie kann daher  stets mit geringem Aufwand in gutem Zustand ge  halten     werden.    Die Sauberkeit der Düse wirkt sich  unmittelbar über den Gasverbrauch auf die Wirt  schaftlichkeit des Schweissverfahrens aus.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Gekühlter Brenner für das Lichtbogenschwei- ssen und -schneiden unter Schutzgas, der ein beim Schweissen unter Spannung stehendes metallisches Kernstück mit zentraler Bohrung zur Aufnahme der Elektrode sowie Längskanäle für die Zu- und Ab leitung des Kühlmediums aufweist und mit einer Gasdüse versehen ist, die von dem Kernstück durch mindestens ein isolierendes Zwischenstück getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, d'ass die vollwandig aus gebildete Gasdüse einen Teil des Kernstückes um fasst,

   auf der Innenoberfläche vom Kühlmedium di rekt benetzt wird und nur mit Hilfe des isolierenden Zwischenstückes zentriert und auswechselbar befe stigt ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Brenner nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das isolierende Zwischenstück in Form einer zylindrischen Hülse mit radialen Durch brechungen ausgebildet ist, sich auf der einen Stirn seite gegen einen axialen Anschlag und auf der andern gegen eine Spannmutter abstützt, wobei die Hülse an mindestens zwei Stellen derart verform bar ist, dass sie an diesen Stellen durch Spannen der Mutter axial gequetscht und radial gedehnt wird. z.

   Brenner nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass sich das isolierende Zwischen stück aus einer starren zylindrischen Hülse mit radialen Durchbrechungen und zwei sich axial an schliessenden elastisch verformbaren Dichtungsringen zusammensetzt, von welchen sich der eine gegen einen axialen Anschlag und der andere gegen eine Spannmutter abstützt, derart, dass die Dichtungs ringe durch Spannen der Mutter axial gequetscht und radial bis zur Anlage gegen die Innenwand der Gasdüse gedehnt werden. 3.

   Brenner nach Patentanspruch und Unter anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zylin drische Hülse auf einem Teil ihrer äusseren Um fangsfläche ausgenommen ist, so dass zwischen ihr und der Innenwand der Gasdüse ein Ringraum zur Zirkulation des Kühlmediums gebildet ist. 4. Brenner nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Hülse auch auf einem Teil ihrer inneren Umfangsfläche ausgenommen ist, so dass zwischen ihr und :der Aussenwand des Kernstückes ein Ring raum zur Zirkulation des Kühlmediums gebildet ist.