CH676941A5

CH676941A5 -

Info

Publication number: CH676941A5
Application number: CH3790/89A
Authority: CH
Inventors: Giampietro Zigliotto
Original assignee: Trafimet Trafilerie Metalliche
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1989-10-17
Publication date: 1991-03-28
Also published as: DE3936205A1; IT8885657A0; IT1225598B; DE3936205C2

Description

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Descrizione

L'invenzione concerne la realizzazione di un dispositivo di soffiaggio per torcia di saldatura ad arco. E'noto che nelle saldature ad arco elettrico durante la fusione dèi materiale base d'apporto, dalla bocca della torcia esce un flusso continuo di gas inerte sotto pressione che va a sostituire l'aria nella zona di saldatura, proteggendola.

Come è noto agli esperti dèi settore, durante il processo di saldatura ad arco sorgono due problemi. Un primo problema è causato dalla formazione di fumi dovuti sia al processo di fusione del metallo base e del metallo d'apporto, sia all'evaporazione di elementi disossidanti quali manganese, silicio, alluminio, titanio od altri contenuti nel materiale d'apporto.

Un ulteriore problema è causato dal calore che si produce durante la saldatura e che deve essere opportunamente smaltito allo scopo di contenere la temperatura della torcia entro limiti tali da non danneggiarla e contemporaneamente di permettere all'operatore di impugnarla senza disagio.

Per quanto riguarda il problema dei fumi, poiché essi sono fortemente tossici se inalati, devono essere velocemente allontanati dalla zona di saldatura non appena prodotti. A tale scopo negli ambienti ove vengono effettuate dette saldature vengono installati appositi aspiratori oppure apposite cappe di captazione poste al di sopra del posto di saldatura. Anche la presenza di tali aspiratori oppure di tali cappe aspiranti non riesce ad adontare immediatamente e totalmente dalla zona di saldatura i fumi prodotti i quali vengono inevitabilmente in contatto con l'operatore il quale per necessità operative si trova a lavorare con il viso ad una distanza di pochi centimetri dai punto dì saldatura.

Allo scopo di evitare tale inconveniente sono stati realizzati dei dispositivi consistenti in ugelli alimentati da aria compressa i quali vengono disposti in prossimità della zona di saldatura e soffiando l'aria allontanano immediatamente i fumi prodotti evitando che l'operatore ne venga investito.

Nelle realizzazioni note detti dispositivi vengono fissati al banco di saldatura tramite supporti mobili ed il getto di aria compressa viene diretto in prossimità della zona di saldatura. Tali dispositivi presentano però l'inconveniente principale che il soffiaggio non è quasi mai ottimate essendo il punto di ancoraggio dell'ugello dì soffiaggio fisso mentre il punto di saldatura risulta variabile.

Un certo miglioramento si riscontra nel caso in cui l'ugello di soffiaggio è fissato alla maschera dell'operatore. In tale caso poiché l'operatore durante la saldatura mantiene la maschera orientata verso la zona di saldatura si ottiene in modo automatico ed istintivo una direzione più costante del getto di aria rispetto alla zona di saldatura. Questo sistema presenta però l'inconveniente che il saldatore soffre di un certo disagio per il fatto che la presenza di tale ugello applicato alla maschera limita la manovra della maschera e la velocità di saldatura. Spesso perciò accade che l'operatore distacchi l'ugello per avere più libertà di movimento.

L'inconveniente principale però è costituito dal fatto che per cause accidentali dovute ad una brusca manovra della maschera il getto .d'aria compressa vada indirizzato direttamente nel punto di saldatura creando interruzioni dell'arco oppure la distruzione dell'atmosfera protettiva.

Per quanto riguarda il problema dello smaltimento del calore prodotto durante la saldatura, le soluzioni attuali consistono nel fabbricare torce con orlasse notevoli in maniera da aumentare le superfici di scambio e con impugnature di grandi dimensioni realizzate in materiale plastico di grosso spessore in maniera da aumentare l'isolamento. Ciò porta alla fabbricazione di torce pesanti, ingombranti, difficili da manovrare che causano affaticamento nell'operatore.

Scopo della presente invenzione è di eliminare gli inconvenienti citati.

Un primo scopo dell'invenzione è di realizzare un dispositivo di raffreddamento e di soffiaggio dei fumi per torcia di saldatura che presentì un'alta efficienza di raffreddamento tale da consentire, rispetto alle torce di tipo noto, riduzioni di peso della torcia e di dimensione dell'impugnatura a parità di amperaggio, oppure, a parità di peso della torcia e delle dimensioni dell'impugnatura, un aumento dell' amperaggio della saldatura.

Un ulteriore scopo dell'invenzione è di realizzare un dispositivo di raffreddamento e di soffiaggio dei fumi per torcia di saldatura ad arco protetto che presenti una efficienza dì soffiaggio costante nel tempo ed in ogni condizione d'impiego delle torcia durante il processo di saldatura.

Un altro scopo che si intende raggiungere è di realizzare un dispositivo di raffreddamento e di soffiaggio per torcia dì saldatura ad arco protetto che durante il soffiaggio non presenti assolutamente il pericolo di interrompere l'arco o di generare la distruzione dell'atmosfera protettiva nei casi ove detta atmosfera esista.

Non ultimo scopo è di realizzare un dispositivo dì raffreddamento e di soffiaggio per torcia di saldatura ad arco protetto che non arrechi alcun fastidio all'operatore nel senso di non condizionarne in alcuna maniera i movimenti e ridurne la produttività.

Gli scopi sopra menzionati ed altri che verranno meglio evidenziati in seguito sono raggiunti mediante la realizzazione di un dispositivo dì raffreddamento e di soffiaggio dei fumi per torcia di saldatura ad arco che, in accordo con la rivendicazione 1 comprende un manicotto calettato in corrispondenza dell'estremità anteriore dell'impugnatura della torcia ed un collettore collegato a detto manicotto, ed è caratterizzato dal fatto che detto manicotto è attraversato al proprio interno da aria compressa fornita da un tubo di adduzione collegato a detto manicotto, detto manicotto presentando internamente canali d'aria realizzanti superfici di scambio del calore asportato dall'aria ivi transitante, e che l'aria uscente da detto manicotto è convogliata in un collettore dotato dì una pluralità dì aperture per la fuoriuscita dell'aria compressa con flusso orientabile e regolabile in intensità in modo da ottenere l'allontanamento dall'operatore dei fumi di saldatura. Secondo una preferita forma di esecuzione il manicotto di raffreddamento è collegato direttamente al collettore di soffiaggio che è di forma preferibilmente tron-

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coconica, ed è anch'esso calettato esternamente al corpo della medésima torcia di saldatura; la superficie laterale del collettore è dotata di una pluralità di aperture per la fuoriuscita dell'aria compressa che alimenta il collettore di soffiaggio e che proviene dall'uscita del manicotto di raffreddamento.

Il flusso dell'aria compressa uscente dal collètto-re è regolabile in intensità ed anche orientabile tramite una calotta pur essa conica calettata coassiale sul collettore e girevole così da parzializzare o chiudere tramite opportune aperture alcuni fori di uscita dell'aria presenti sul collettore. Vantaggiosamente secondo l'invenzione si realizza un dispositivo di raffreddamento e di soffiaggio per torcia di saldatura che garantisce contemporaneamente il raffreddamento e l'allontanamento immediato dei fumi dalla zona di saldatura in qualsiasi piano essa venga eseguita senza impedire o disturbare i movimenti dell'operatore durante la saldatura.

Secondo l'invenzione inoltre si ottiene l'ulteriore vantaggio di poter realizzare, a parità di amperaggi, torce più leggere e più maneggevoli rispetto alle torce di tipo noto oppure, viceversa, a parità di peso e dimensione torce per amperaggi più elevati.

Le caratteristiche ed i vantaggi descrìtti verranno meglio evidenziati durante la descrizione di una preferita forma di esecuzione dell'invenzione data a titolo indicativo e non limitativo rappresentata nelle allegate tavole di disegno ove:

- la flg. 1 rappresenta il dispositivo di raffredda-mentoe di soffiaggio dell'invenzione applicato alla torcia di saldatura;

- la fig. 2 rappresenta in sezione il particolare del dispositivo di raffreddamento e di soffiaggio dell'invenzione.

- la fig. 3 rappresenta in sezione trasversale il profilo interno relativamente al manicotto di raffreddamento del dispositivo dell'invenzione;

- la fig. 4 rappresenta in sezione una variante esecutiva del manicotto di raffreddamento.

- la fig. 5 evidenzia in sezione l'accoppiamento tra collettore di soffiaggio e calotta di parzializzazione;

- la fig. 6, 7 e 8 rappresentano in vista frontale alcune possibilità di parzializzazione e di orientamento del flusso d'aria di soffiaggio dovuto ad un diverso orientamento della calotta che insiste sul manicotto.

Il dispositivo di raffreddamento e di soffiaggio dell'invenzione è rappresentato in fig. 1 ed in fig. 2, nelle quali viene indicato complessivamente con 1. Esso è applicato esternamente ad una torcia di saldatura 40 ed è costituito da un manicotto di raffreddamento 50 calettato esternamente al corpo 2 della torcia e disposto in corrispondenza dell'estremità anteriore 51 dell'impugnatura 3. Detto manicotto di raffreddamento 50 presenta in corrispondenza della sua estremità 52 un innesto 22 per l'attacco ad un tubo 23 tramite il quale riceve aria compressa proveniente dal rubinetto di alimentazione (non rappresentato in figura) installato a monte della torcia 40. L'aria compressa che attraverso il tubo 23 entra, nella camera 24 del manicotto di raffreddamento 50

fluisce attraverso le forature 25, asportando il calore che viene generato dalla torcia durante la saldatura e che tramite il corpo 2 della torcia stessa viene trasmesso per conduzione al manicotto 50 per essere appunto smaltito tramite il flusso di aria compressa.

E' interessante notare come si osserva in fig. 3 che le forature 25 sono disposte secondo un andamento circolare cosi da incrementare la superficie di scambio termico fra il manicotto di raffreddamento 50 e l'aria compressa che vi fluisce attraverso appunto i fori 25, asportando così il calore generato durante la saldatura. Il numero dei fori 25 ed i loro diametri sono stati calcolati al fine di ottimizzare lo scambio termico in funzione delle varie esigenze operative.

L'aria in uscita dal manicotto di raffreddamento 50 entra nella camera 28 del collettore di soffiaggio 20 che risulta anch'esso calettato esternamente al corpo 2 della torcia e fissato al manicotto di raffreddamento 50 tramite la filettatura 53. Detto collettore di soffiaggio 20 è di forma troncoconica e presenta una serie di fori 27 distribuiti sulla superficie conica per il soffiaggio dell'aria compressa.

Una calotta 26, della stessa forma troncoconica del collettore 20 risulta accoppiata ad esso in modo girevole attorno al comune asse. L'accoppiamento è ottenuto per scatto di una serie di rilievi o bugne 70 distribuiti lungo una circonferenza della base del collettore 20, su di un corrispondente incavo ad anello presente nella calotta 26.

La calotta 26, come si osserva nel.le fig. 6,7 e 8 è provvista di tre asole 71, 72 e 73 sviluppatesi ognuna per un certo arco e disposte a 90 gradi circa l'una dall'altra. Poiché nel caso dell'esempio i fori 27 presenti sulla calotta 20 sono distribuiti in due gruppi posti a 180 gradi l'uno dall'altro (vedi fig. 6), si comprende bene che ruotando opportunamente la calotta 26, si ottiene sia la parzializzazione, sia l'orientamento dei getti d'aria che allontanano i fumi.

Questa possibilità è particolarmente interessante per permettere il migliore orientamento dei getti d'aria nelle diverse condizioni di saldatura che variano a seconda che la saldatura avvenga in un piano orizzontale, in uno verticale oppure In angolo.

Più particolarmente il funzionamento del dispositivo di raffreddamento e di soffiaggio durante la saldatura avviene come segue.

Quando l'operatore inizia la saldatura, porta la bocca 13 della torcia 40 in corrispondenza della superficie 14 del pezzo da saldare 15 e preme il pulsante 30. Si ottiene in tal modo l'avanzamento del filo 11 che scorre all'interno del tubo 27 e appena tocca la superficie 14 del pezzo da saldare 15 fa scoccare l'arco 16. Contemporaneamente la pressione sul pulsante 30 fa aprire anche un'elettrovalvola montata a monte della torcia 40 (non visibile in figura) che comanda la distribuzione del gas protettivo e tramite la tubazione 9, il diffusore 8, i fori 7 e l'ugello 4 lo fa fluire in corrispondenza dell'arco 16 creando in tal modo la zona di protezione 6 che avvolge completamente sia l'arco 16 sia il materiale d'apporto 11.

Contemporaneamente un'ulteriore elettrovalvola presente a monte della torcia 40 (non visibile in figura) ed azionata dallo stesso pulsante 30, fa fluire

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tramite la tubazione 23 aria compressa nella camera 24 del manicotto di raffreddamento 50 e da questa attraverso i fori 25 alla camera 28 del collettore di soffiaggio 20. E' durante la fase di passaggio attraverso î fori 25 che l'aria compressa assorbe il calore dal manicotto 50, calore che il manicotto 50 ha a sua volta accumulato in quanto trasmessogli dal corpo 2 della torcia 40,

Dalla camera 28 del collettore di soffiaggio 20 l'aria compressa, attraverso i fori 27 e le asole di parzializzazione ed orientamento 71, 72, e 73 viene soffiata ai lati della zona di saldatura. Si osserva infatti che l'asse 17 dei fori 27 non risulta coassiale all'asse 18 del filo 11 di saldatura ma diverge da esso di un angolo 19, per cui all'esterno della zona di saldatura si genera un flusso sostanzialmente conico di aria compressa che scaccia i fumi non appena questi iniziano ad essere prodotti dall'accensione dell'arco.

E' da osservare che con questo tipo di flusso di aria compressa si determina un soffiaggio di efficienza ottimale e viene anche completamente eliminato il rischio che, per un errore di posizionamento, il flusso di aria compressa vada ad interessare ia zona protetta 6 o peggio che vada ad influenzare la zona 16 in cui scocca l'arco. La formatura della saldatura viene quindi sempre garantita con una qualità costante.

E" da osservare inoltre come la presenza del dispositivo di raffreddamento e di soffiaggio 1 non sia di alcun fastidio per l'operatore in quanto il convo-gliamento del flusso di aria avviene automaticamente durante lo spostamento della torcia.

Inoltre la parzializzazione e l'orientamento del flusso d'aria operato attraverso la regolazione della calotta 26, incrementa l'efficienza dei soffiaggio e quindi migliora l'allontanamento dei fumi.

In base a quanto detto si comprende come la realizzazione dei dispositivo di soffiaggio dell'invenzione raggiunge tutti gli scopi prefissati.

Oltre infatti a realizzare condizioni di lavoro ottimali per l'operatore, il dispositivo dell'invenzione raffredda notevolmente il manicotto dell'impugnatura della torcia permettendo dt ridurre le dimensioni dell'impugnatura stessa a parità di amperaggio di saldatura oppure di aumentare l'amperaggio della saldatura mantenendo le dimensioni dell'impugnatura in quelle oggi usuali.

Una variante esecutiva del profilo interno del manicotto di raffreddamento 60 è rappresentata in fig. 4 ove si osserva che i passaggi per il flusso dell'aria compressa sono realizzati mediante scanalature 61 realizzate nel manicotto di raffreddamento 60 per esempio tramite brocciatura.

ÀI dispositivo dell'invenzione potranno essere apportate varianti costruttive atte a migliorarne l'efficienza. Così per esempio nella superficie laterale 26 del collettore di soffiaggio 20 le aperture 27 potranno essere delle feritoie oppure dei fori. Inoltre al collettore potranno essere applicati dei dispositivi atti a variare la portata dell'aria diversi dalla calotta ora descritta. Resta inteso comunque che dette eventuali varianti debbono intendersi protette dal presentò brevetto.

Claims

Rivendicazioni

1. Dispositivo di raffreddamento e di soffiaggio dei fumi per torcia di saldatura ad arco comprendente un manicotto (50) calettato in corrispondenza dell'estremità anteriore (51) dell'impugnatura della torcia ed un collettore (20) collegato a detto manicotto, caratterizzato dal fatto che detto manicotto (50) è attraversato al proprio interno da aria compressa fornita da un tubo di adduzione (23) collegato a detto manicotto, detto manicotto presentando internamente canali d'aria (25, 61) realizzanti superfici di scambio del calore asportato dall'aria ivi transitante, essendo l'aria uscente da detto manicotto convogliata in un collettore (20) dotato di una pluralità di aperture per la fuoriuscita dell'aria compressa parzializzabili ed orientabili in modo da ottenere l'al-lontamento dei fumi di saldatura dall'operatore.

2. Dispositivo di raffreddamento e di soffiaggio dei fumi per torcia di saldatura ad arco secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto manicotto di raffreddamento (50) è collegato ad un collettore di soffiaggio (20) di forma preferibilmente troncoconica calettato esternamente al corpo (2) della medesima torcia di saldatura (40), detto collettore presentando nella superficie laterale (26) rivolta in direzione della zona di saldatura (14) una pluralità di aperture (27) per la fuoriuscita dell'aria compressa che alimenta il collettore di soffiaggio, (20) provenendo detta aria compressa dall'uscita dei manicotto di raffreddamento (50).

3. Dispositivo di raffreddamento e di soffiaggio dei fumi per torcia di saldatura ad arco secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il collettore (20) presenta, accoppiata ad esso in modo girevole attorno al proprio asse, una calotta (26) di ugual forma troncoconica dotata di una pluralità di aperture atte a chiudere parzialmente o totalmente i guppi di fori (27) di uscita dell'aria presenti nel collettore.

4. Dispositivo di raffreddamento e di soffiaggio dei fumi per torcia di saldatura ad arco secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che le aperture di passaggio dell'aria compressa realizzate nel manicotto di raffreddamento (50) sono fori (25) di tipo passante disposti longitudinalmente lungo il manicotto di raffreddamento (50) medesimo.

5. Dispositivo di raffreddamento e di soffiaggio dei fumi per torcia di saldatura ad arco secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che le aperture di passaggio dell'aria compressa realizzate nei manicotto di raffreddamento (50) sono scanalature (61) longitudinali, a sezione cilindrica, atte a realizzare una superficie interna di scambio poliio-bata.

6. Dispositivo di raffreddamento e di soffiaggio dei fumi per torcia di saldatura ad arco secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'asse (17) delle aperture (27) di fuoriuscita dell'aria compressa del collettore di soffiaggio (20) formano un angolo acuto (19) con l'asse (18) del filo (11) costituente il materiale d'apporto di saldatura.

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