DD291614A5 - Schutzgasschweissbrenner - Google Patents

Abstract

Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schutzgasschweiszbrenner vorzuschlagen, dessen isolierender Befestigungskoerper fuer den Gasduesenmantel austauschbar und auf den Gasduesenmantel abgestimmt ist. Die Gasduese besteht erfindungsgemaesz aus einem Gasduesenmantel mit Ausnehmungen und einem im hinteren Ende des Gasduesenmantels angeordneten austauschbaren, mechanisch starren, isolierenden Befestigungskoerper, der auf dem Duesenstock befestigt ist. Fig. 1{Schutzgasschweiszbrenner; Schweiszbrenner; Gasbrenner; Gasduese; Duesenmantelbefestigung}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist anwendbar bei Schutzgasschweißbrennern mit fester und abschmelzender Elektrode einschließlich von Plasmaschweißbrennern sowie für dergleichen Geräte zum Schneiden und Trennen.

Charakteristik dos bekannten Standes der Technik

Bei vielen Schweißbrennerkonstruktionen besteht uie Notwendigkeit, die metallische Gasdüse auf dem Stromrohr isoliert zu befestigen.

Ein Weg besteht darin, in den Außenmantel der Gasdüse eine metallische Hülse zur Befestigung auf dem Stromrohr isoliert einzubetten.

In der OS 22 26 978 wird eine Gasdüse vorgeschlagen, bei der im metallischen Düsenmantel eine metallische Hülse mit einem Isolierrohr unlösbar durch Eindrücken verbunden ist. Diese weist eine eckige Querschnittsform auf. Sie wird gegebenenfalls durch zusätzliche Sicken gesichert.

Nachteilig ist hierbei, daß sich durch unterschiedliche Erwärmung der Einzelteile und unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien die Gasdüsen lockern können und durch mechanisch wechselnde Spannungen das eingesetzte Isolationsmaterial zermürbt wird.

Viele Hersteller bieten Gasdüsen an, bei denen eine innere metallische Hülse in dom metallische Düsenmantels durch Einpressen von isolierenden Massen fixiert ist. Bis auf umweltunfreundliche Asbestpreßmassen sind diese Massen besonders den thermischen Beanspruchungen nicht gewachsen. Die eingebetteten Hülsen lockern sich, und die Preßmassen zerbröckeln oft.

Auch das Zwischenlegen von Isolierfolie zwischen innerer Hülse und Düsenmantel mit nachfolgender mechanischer Verformung von außen, wie z. B. das Einrollen, ist problemhart. Dünne Folien werden oft mechanisch durchgedrückt, und es entstehen elektrische Schlüsse; außerdem sind die Kriechwege zu klein. Folien fließen bei mechanischer und thermischer Beanspruchung, so daß sich auch diese Gasdüsen lockern und nicht den Anforderungen genügen.

Ein anderer Weg besteht darin, mit dem metallischen Außenmantel der Gasdüse einen Keramikisolator durch Einrollen unlösbar zu verbinden. Durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten und Temperaturen der beiden Elemente sowie zusätzliche mechanische Beanspruchungen, besonders bei der Reinigung der Schweißbrenner, werden die Keramikisolatoren zerstört und die Gasdüsen unbrauchbar.

Die aufgezeigten Lösungen haben alle den Nachteil, daß durch die kraftschlüssige Verbindung, durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, durch die Temperaturendifferenzen und durch zusätzliche mechanische Beanspruchung beim Gebrauch der Schweißbrenner did Isolierelemente überbeansprucht werden. Die Isolierstoffe sind oft auch chemisch nicht den Einsatztemperaturen gewachsen und wandeln sich um.

Der vorzeitige Verschleiß der Isolierelemente macht die Gasdüse unbrauchbar. Eine Regenerierung der übrigen brauchbaren Teile ist nicht möglich bzw. zu aufwendig.

Ein weiterer Lösungsweg besteht darin, den Düsenstock mit einer isolierung zu umpressen (DE 31 38 539) und darauf den Düsenmantel direkt zu befestigen oder über in der Isolierung befestigte Metallbuchsen zu halten. Es ergeben sich die gleichen technischen Probleme wie bei den vorher beschriebenen Lösungen.

Bei anderen Schweißbrennerkonstruktionen wird die Gasdüse auf einem isolierten metallischen Mantelrohr befestigt, welches sich über dem Stromrohr befindet. Hiei jei wird din Isolationsstelle aus dem thermisch hochbelasteten Düsenbereich in den weniger beanspruchten Brennerrüssel verlagert. Das Mantelrohr endet mit einer Gasdüsenaufnahme. Die Gasdüsen v/erden geschraubt, aufgesteckt oder eingesteckt.

In der DE 24 56478 wird eine konische, sich nach vorn verjüngende, Gasdüsenaufnahme vorgeschlagen. Die Gaskappe mit Dehnschlitzen wird dabei mit einem geschlossenen, verschiebbaren Spannring auf der Gasdüsenaufnahme festgeklemmt.

Neben konischen Düsenaufnahmen sind auch zylindrische in Verbindung mit Federringen zum Halten der Gasdüsen üblich.

Zwischen Gasdüsenaufnahme und Gasdüse befindet sich keine Isolierung. Diese Schweißbrenner sind in der Herstellung aufwendiger und materialintensiver.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist, die Mängel der bekannten technischen Lösungen zu beseitigen.

Durch die Erfindung soll die Lebensdauer des isolierenden Befestigungskörpers von Gasdüsen für Schutzgasschweißbrenner entscheidend verbessert werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Schutzgasschweißbrenner mit fester oder abschmelzender Elektrode einen Gasdüsenmantel und einen auf diesen abgestimmten isolierenden austauschbaren Befestigungskörper für den Gasdüsenmantel mit hoher Lebensdauer vorzuschlagen, der auf dem stromführenden Düsenstock befestigt werden kann. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß wie folgt gelöst:

Die Gasdüse besteht aus einem Gasdüsenmantel mit Ausnehmungen wie beispielsweise Öffnungen oder Schlitzen, im hinteren Teil und einem im hinteren Teil angeordneten austauschbaren, mechanisch starren, isolierenden Befestigunyskörper zur Befestigung aus dem Düsenstock. Die Ausnehmungen des Gasdüsenmantels befinden sich dabei im Bereich des eingeschobenen Befestigungskörpers. Im Gasströmungsbereich sind die Ausnehmungen verdeckt. Vorteilhaft ist es, diese beiden Teile durch ein Fixierungsmittel, z. B. einen Spannring oder ein Spreizteil mit oder ohne verbindendem Eingriff, lösbar miteinander zu verbinden. Durch die Ausnehmungen kann der Gasdüsenmantel bei thermischer Ausdehnung der beiden Elemente nachgeben und besonders damit den isolierenden Befestigungskörper vor zerstörenden, mechanischen Spannungen

schützen. Bei Verwendung von Fixiorungsmittoln mit oder ohne verbindendem Eingriff ist es möglich, ausreichend Spiel zwischen Gasdüsenmantel und isolierendem Befestigungskörper vorzusehen. Die mechanische Beanspruchung kann damit durch Verzicht auf eine kraftschlüssige Verbindung stark abgebaut werden. Ein verbindender Eingriff der Elemente miteinander erlaubt eine formschlüssige Verankerung der Bauteile miteinander und einen Schutz des isoliernden Befestigungskörpers in dem Gasdüsenmantel gegen Verschieben und Verdrehen. Ein Verzicht auf ein zusätzliches Spann-, Verbindungs- oder Sicherungselement führt zu besonders einfachen Lösungen.

Von der Vielzahl der obiger Lösung innewohnenden, konstruktiv gestalteten Lösungsmöglichkeiten zeichnen sich einige durch Einfachheit, gute Handhabbarkeit und Unempfindlichkeit gegen Schweißspritzer besonders aus. Eine vorteilhafte konstruktive Lösung verwendet einen Gasdüsenmantel, der am hinteren Ende in der Längsrichtung angeordnete Schlitze besitzt. Die Zungen zwischen den Schlitzen federn. In diesem Bereich wird der Gasdüsenmantel mit einem Spannring an den eingeschobenen isolierenden Befestigungskörper geklemmt. Zweckmäßig ist ein offener Federring. Der isolierende Befestigungskörper ist zylindrisch oder außen konisch nach vorn verjüngend gestaltbar. Eine konische Gestaltung stellt weniger hohe Anforderungen an die Toleranz des Innendurchmessers des Gasdüsenmantels und ist besonders bei durch Pressen hergestellten Befestigungskörpern technologisch günstig. Durch axiales Verschieben des Fixierungsmittels auf dem Gasdüsenmantel läßt sich bei konischen isolierenden Befestigungskörpern die Klemmkraft verändern. Der Befestigungskörper kann insgesamt aus Isolierstoff hergestellt sein, oder in dem Isolierstoff wird eine Metallbuchse eingebettet. Zur Befestigung auf dem Düsenstock kann der Befestigungskörper innen ein Gewinde besitzen oder zum Stecken auch einfach nur buchsenförmig gestaltet sein. Als Isolationswerkstoffe kommen besonders Keramik, gefüllte oder ungefüllte Plastwerkstoffe oder Schichtpreßstoff zum Einsatz.

Vorteilhaft ist es, den Isolationswerkstoff des Befestigungskörpers außen oder innen abgesetzt hülsenförmig in den Düsenraum hinein zu verlängern. Die Verlängerung kann so erfolgen, daß das Schutzgas einmal zwischen Düsenstock und verlängerter Hülse bzw. innerhalb Gasdüsenmantel und verlängerter Hülse strömt. Der Befestigungskörper kann auch raumfüliend auf eine bestimmte Länge zwischen Gasdüsenmantel und Düsenstock gestaltet sein. Kanäle für die Schutzgasführung verbessern die Kühlung durch das Schutzgas von Gasdüsenmantel und/oder Düsenstock. Die Verlängerung des Befestigungskörpers schützt in diesem Bereich vor der Entstehung von leitfähigen Schweißspritzerbrücken zwischen Düsenstock und Gasdüsenmantel. Ein zusätzliches Bauteil als Spritzerschutz und für die Verteilung des Schutzgases ist nicht mehr erforderlich. Bei anderen konstruktiven Lösungen kann der isolierende Befestigungskörper mit lokalen Erhebungen oder Stegen ausgestattet sein, die in oder durch nach hinten offene Schlitze des Gasdüsenmantels eingreifen. Mittels zusätzlichen Fixierungsmittels, z. B. Spannringes oder Spreizteiles, ist eine einfache Verbindung der Teile realisierbar, wobei das Fixierungsmittel außen, den Gasdüsenmantel umfassend, den Gasdüsenmantel und/oder den isolierenden Befestigungskörper durchgreifend oder innen angeordnet ist. Auch besteht die Möglichkeit, daß die Erhebungen in Öffnungen der federnden Zungen zwischen den Schlitzen des Düsenmantels einschnappen ohne unbedingte Verwendung eines Sicherungsringes. Die Umkehrung und Kombination der Prinzipien ist genauso möglich. Der isolierende Befestigungskörper besitzt Vertiefungen anstelle von Erhebungen oder beides. Eine weitere Möglichkeit besteht auch darin, daß im Gasdüsenmantel der isolierende Befestigungskörper durch ein durchgreifendes Spreizteil fixiert ist. Bei vorhandenem Anschlag zwischen Gasdüsenmantel und isolierendem Befestigungskörper kann die Lagesicherung durch Umgreifen durch die Federzungen bzw. durch ein als Anschlag dionendes Spreizelement erzielt werden.

Bei den Kombinationen von klemm- und formschlüssigen Verbindungen mit und ohne zusätzlichem Spreizelement sind ausreichende Fügespiele vorhanden. Die Verbindung selbst ist so gestaltbar, daß der Befestigungskörper noch weniger als bei den Klemmverbindungen durch die Verbindung selbst schon beansprucht wird. Der isolierende Befestigungskörper wird damit bedeutend weniger belastet als bei den bekannten Lösungen. Die mechanische Beanspruchung reduziert sich maßgeblich auf die Gebrauchsbelastungen beim Wechseln der gesamten Gasdüse unü beim Reinigen des Düsenkopfes. Die technisch praktisch unbefriedigende Abstimmung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Gasdüsenmantel und isolierendem Befestigungskörper und Probleme bei unterschiedlicher Erwärmung dieser Teile werden ausgeschaltet. Der Isolationswerxstoff wird schonender eingesetzt.

Der isolierende Befestigungskörper sollte einteilig und konisch gestaltet sein. Wobei die Steigerung 0,2-1,5° betragen sollte. Neben den bereits dargelegten Vorteilen hat es sich als günstig erwiesen, daß die Gasdüse und der isolierende Befestigungskörper unabhängig voneinander austauschbar lind. Dadurch ist es nicht notwendig, wie bisher die gesamte Gasdüse, sondern nur das verschlissene Teil auszutauscheil.

Ausführungsbelsplel

Die Erfindung soll nachstehend an fünf Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen

Fij. 1: einen geschlitzten Gasdüsenmantel mit Fixierungsmittel und Befestigungskörper Fig. 2: einen vorn abgesetzten Befestigungskörper mit Durchbrüchen

Fig. 3: einen Gasdüsenmantel mit Ausnehmungen, Bef.istigungs¹·-! <wr mit lokalen Erhebungen Fig.4: einen geschlitzten Gasdüsenmantel, einen Befe*iigungsköiper mit fokalen Erhebungen und einen Federring Fig, 5: einen Gasdüsenmantel und einen Befestigungskörper mit Ausnehmungen und durchgreifendem Fixierungsmittel.

Bei einer Ausführung nach Figur 1 besitzt der Gasdüsenmantel 1 axiale Längsschlitze 5 und trägt einen offenen verschiebbaren Spannring 4 aus Federstahl. Der Befestjgungskörper 2 besteht aus einer Messinggewindebuchse 3, die mit einer faserverstärkten Preßmasse 10 umpreßt ist. Die Gewindebuchse 3 besitzt am Außenmantel Nuten oder Rändel zur Lagesicherung der beiden Elemente 3 und 10, Der Befestigungskörper 2 ist außen konisch gestaltet, d. h. sein Durchmesser vergrößert sich von vorn nach hinten. Die Steigung liegt im Bereich von 0,?. bis 1,5°, Am hinteren Ende 9 des Gasdüsenmantels 1 befinden sich Ausnehmungen 5 in Form von Schlitzen. Der Befestigungskörper 2 wird mit seinem vorderen Bereich 8 in das hintere Ende 9 des Gasdüsenmantels 1 eingeführt und durch das Fixierungsmittel 4 in Form eines Federringes fixiert.

Figur 2 stellt einen Befestigungskörper 2 dar, der mit seinem hülsenförmig verlängerten vorderen Bereich 8 den Düsenstock/Stromkontaktdüsenbereich vor Spritzerkurzschlüssen schützt. Er weist Durchbrüche 13 für den Schutzgasaustritt

Figur 3 zeigt eine Ausfünrung, bei der der am hinteren Ende 9 längsgeschlitzte Gasdüsenmantel 1 in zwei gegenüberliegenden Federzungen je eine Ausnehmung 5 besitzt. Die auf dem Befestigungskörper 2 vorhandenen lokalen Erhebungen 12 werden beim Einschieben in den Düsenmantel 1 in die Ausnehmungen 5 eingeschnappt. Es ist auch möglich, daß die gegenüberliegenden Federzungen statt der Ausnehmungen 5 innen lokale Erhebungen 11 im Gasdüsenmantel 1 und der Befestigungskörper 2 statt der lokalen Erhebungen 12 Ausnehmungen 6 aufweisen.

Eine andere Ausführung wird in Figur 4 vorgestellt. Der Gasdüsenmantel 1 besitzt Ausnehmungen 5 in Form axialer Längsschlitze. Der Befestigungskörper 2 ist innen hülsenförmig ausgeführt und besitzt außen an die Düsenmantelschlitze 5 angepaßte, herausstehende, als Längsstege ausgebildete lokale Erhebungen 12. Diese Längsstege 12 erheben sich nur im mittleren Teil des Mantels des Befestigungskörper 2. Der Befestigungskörper 2 wird bis zum Anschlag der Stege in den Düsenmantel 1 eingeschoben und mit dem als offener Federring ausgebildeten Fixierungsmittel 4 festgeklemmt. Durch die überstehenden Längsstege verhindert der Federring 4 ein Herausziehen. Diese Ausführung ist besonders für Schweißbrenner geeignet, deren Gasdüsen mittels Schlingleder auf dem Düsenstock gehalten werden.

Bei allen Ausführungen mit längsgeschlitztem Gasdüsenmantel deckt der Befestigungskörper innen die Schlitze ab, um den Ein· und Austritt von Schutzgas zu verhindern.

Be! der Ausführung der Figur S besitzt der Gasdüsenmantel 1 keine Schütze, sondern im hinteren Ende eine Ausnehmung 5 in Form eines Durchbruchs und im Befestigungskörpers 2 zugeordnet eine Ausnehmung 6 in Form einer Bohrung. Nach Einschieben des Befestigungskörpers 2 in den Düsenmantel 1 wird über diesen das Fixierungsmittel 4 in Form eines Sicherungsringes geschnappt, welches mit seinem Zapfen die Elemente 1 und 2 verbindet.

Claims (17)

1. Schutzgasschweißbrenner mit austauschbarer Gasdüse, die auf einem stromführenden Düsenstock isoliert befestigt ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Gasdüse aus einem Gasdüsenmantel (1) mit Ausnehmungen (5) und einem im hinteren Ende des Gasdüsenmantels (1) angeordneten, auswechselbaren, mechanisch starren, isolierenden Befestigungskörper (2) zur Befestigung auf dem Düsenstock besteht, wobei sich die Ausnehmungen (5) im Gasdüsenmantel (1) im Bereich des eingeschobenen Befestigungskörpers (2) befinden und daß die Ausnehmungen (5) im Gasströmungsbereich verbackt sind.

2. Schutzgasschweißbrenner nach Anspruch 1, gekernzeichnet dadurch, daß der isolierende Befestigungskörper (2) buchsenförmig als Hohlzylinder gestaltet ist.

3. Schutzgasschweißbrenner nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der isolierende Befestigungskörper (2) einteilig gestaltet ist.

4. Schutzgasschweißbrenner nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der isolierende Befestigungskörper (2) Innengewinde (3) besitzt.

5. Schutzgasschweißbrenner nach Anspruch 1 und 4 oder 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der isolierende Befestigungskörper (2) eine metallische Einlage besitzt.

6. Schutzgasschweißbrenner nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der isolierende Befestigungskörper (2) außen mit einer Steigung von 0,2 bis 1,5° konisch gestaltet ist und sich in Richtung seines vorderen Bereiches (8) verjüngt.

7. Schutzgasschweißbrenner nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der isolierende Befestigungskörper (2) in seinem \ orderen Bereich (8), den Düsenstock-/ Stromkontaktdüsenbereich eng umfassend, verlängert ist und Durchbrüche (13) für Schutzgas besitzt.

8. Schutzgasschweißbrenner nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der isolierende Befestigungskörper (2) nach vorn über den Düsenstock-/Kontaktdüsenbereich hinaus hülsenförmig verlängert ist und im Bereich dieser Verlängerung einen größeren Innendurchmesser aufweist.

9. Schutzgasschweißbrenner nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der isolierende Befestigungskörper (2) auf seiner Mantelfläche lokale Erhebungen (12) aufweist, die mit Ausnehmungen (5) des Gasdüsenmantels (1) korrespondieren.

10. Schutzgasschweißbrenner nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der isolierende Befestigungskörper (2) in seiner Mantelfläche Ausnehmungen (6) aufweist, die mit im Inneren des Gasdüsenmantels (1) angeordneten lokalen Erhebungen (11) korrespondieren.

11. Schutzgasschweißbrenner nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der isolierende Befestigungskörper (2) und der Gasdüsenmantel (1) jeweils mindestens eine Ausnehmung (5;6) aufweisen, in die ein Fixierungsmittel (4) eingreift.

12. Schutzgasschweißbrenner nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die durch die Ausnehmungen (5) im Gasdüsenmantel (1) erhaltenden federnden Zungen lokale Erhebungen (11) aufweisen, die den Befestigungskörper (2) umgreifen.

13. Schutzgasschweißbrenner nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der isolierende Befestigungskörper (2) vom Gasdüsenmantel (1) aus im Bereich der Ausnehmungen (5; 6) mit einem Fixierungsmittel (4) gehalten ist.

14. Schutzgasschweißbrenner nach Anspruch 1 und 13, gekennzeichnet dadurch, daß das Fixierungsmittel (4) ein Spann- oder Federring ist.

15. Schutzgasschweißbrenner nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Gasdüsenmantel (1) nach vom für den isolierenden Befestigungskörper (2) einen Anschlag besitzt.

16. Schutzgasschweißbrenner nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Verbindung zwischen Gasdüsenmantel (1) und isolierendem Befestigungskörper (2) in einer Kombination oder teilweisen Kombination der Ansprüche 1 bis 15 ausgeführt ist.

17. Schutzgasschweißbrenner nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der isolierende Befestigungskörper (2) aus einem keramischen Werkstoff, einem Duro-Platwerkstoff oder einem Schichtpreßstoff besteht oder einen dieser Werkstoffe enthält.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen