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Vorrichtung zum exothermischen Schweißen Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zum exothermischen Schweißen der Enden von elektrischen Leitern mit
einem Schmelzraum und einem Gießraum, welcher Öffnungen für das Einsetzen der Leiterenden
im Winkel zueinander besitzt, bei der der Schmelzraum von dem Gießraum durch eine
schmelzbare Metallplatte getrennt ist.
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Es sind Vorrichtungen zum exothermischen Schweißen von Körpern kleinen
Querschnittes, insbesondere von Drähten bekannt, bei welchen an die Gußform ein
das exothermische Gemisch aufnehmender Tiegel derart ausgebildet ist, daß die Austrittsöffnung
des Tiegels unmittelbar in die Gußform mündet. Bei diesen Vorrichtungen besteht
der Tiegel aus zwei Hälften, welche an den Schenkeln einer Zange angeordnet sind
und die mittels der Zange aneinander angepreßt werden können.
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Es sind weiterhin Vorrichtungen zum aluminothermischen Zwischengußschweißen
von Werkstükken bekannt, bei welchen aus feuerfestem. Material bestehende Formkörper,
die in einen Einsatzkasten eingesetzt sind, mittels einer Schnellspannvorrichtung
an die zu schweißenden Werkstücke, insbesondere an Schienen, angepreßt werden.
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Für Reparaturen an Freileitern, insbesondere wenn nur eine oder zwei
Schweißungen benötigt werden, sind die bekannten Vorrichtungen unpraktisch, da die
Arbeiter jedesmal die gesamte schwere Schweißvorrichtung mit sich führen müßten.
Außerdem ist die Lagerhaltung der Schweißvorrichtungen an vielen Plätzen teuer.
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Gemäß der Erfindung soll dementsprechend eine einfache, leichte und
billige Vorrichtung zum exothermischen Schweißen vorgeschlagen werden, welche nach
einmaligem Gebrauch in ihrer Gesamtheit fortgeworfen werden kann. Damit entfallen
auch Reinigungsarbeiten für die Schweißvorrichtung. Die Schweißvorrichtung soll
vor allem dazu dienen, Leiter und Kabel an Erdungsstangen od. dgl. anzuschweißen.
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In den Zeichnungen sind unter anderem zwei Ausführungsformen des Gegenstandes
der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht einer verpackten
Vorrichtung, F i g. 2 einen Vertikalschnitt einer ersten Ausführungsform, F i g.
3 eine Draufsicht auf die verpackte Vorrichtung, F i g. 4 schaubildlich die fertige
Schweißung nach Zerstörung der Form und F i g. 5 einen Vertikalschnitt einer zweiten
Ausführungsform. Die Ausführungsformen nach F i g. 2 bestehen aus einer zylindrischen
Feuerton- oder Keramikform 1, welche einen oberen zylindrischen Schmelzraum 2 und
einen unteren zylindrischen Gießraum 3 enthält. Der Schmelzraum 2 und der Gießraum
3 sind in an sich bekannter Weise durch eine schmelzbare Metallplatte 11 voneinander
getrennt, welche auf einer Ringschulter 4 aufliegt. In dem Boden der Form
1 befindet sich eine zylindrische Öffnung 5,
deren Durchmesser kleiner
ist als der Durchmesser des Gießraumes 3. In diese Öffnung 5 kann das obere Ende
6 einer Metallerdungsstange od. dgl. eingeschoben werden. In der Wand der Form 1
ist noch eine Querbohrung 7 vorgesehen, welche sich von außen bis in den Gießraum
3 erstreckt. In die Querbohrung 7 wird eine Kupferhülse 8 eingesteckt, welche einen
Flansch 9 besitzt, der ein Durchrutschen der Hülse 8 nach innen verhindern und das
Einschieben z. B. eines Kupferkabels 10 erleichtern soll. Die Hülse 8 ragt genügend
weit in den Schmelzraum 3 hinein, so daß sie als Anschlag für das durch die Öffnung
5 eingeschobene Ende 6 der Erdungsstange dienen kann.
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Im verpackten Zustand, nach F i g. 1 und 3, ruht ene zylindrische
Patrone 12 aus Hartpappe oder Kunststoff, welche eine exothermische Reaktionsmischung
enthält, auf der Metallplatte 11. Ein umwickeltes, verdralltes Drahtseil 13, wie
beispielsweise ein Pfeifenreiniger, ist über die Oberseite der Patrone 12 gebogen
und zwischen die Außenwand der Patrone und die Innenwand des Schmelzraumes 2 eingesteckt,
um die Patrone 2 zu fixieren. Die Patrone kann in einem dicht abschließenden Polyäthylenbeutel
15 aufbewahrt sein, welche eine kleine poröse Packung 14 . eines geeigneten Trocknungsmittels
enthält, so daß sowohl die Form 1 als auch die exothermische Reaktionsmischung vor
Witterungseinilüssen
geschützt sind. Solche Packungen können für
lange Zeit ohne Verschlechterung aufbewahrt werden und sind sofort mit allen notwendigen
Teilen zur Durchführung einer Notschweißung im Feld verfügbar.
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Die in der F i g. 5 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich
von der in F i g. 2 im Schnitt dargestellten Ausführungsform durch eine weitere
Querbohrung 27 in der Wand des Gießraumes 3, welche vorzugsweise der Querbohrung
7 diametral gegenüberliegt, so daß das mit einer Hülse versehene Ende eines weiteren
Kabels 28 eingesteckt und mit dem oberen Ende der Stange 6 zusammen mit dem Ende
des Kabels 10 verschweißt werden kann.
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Wenn nun eine solche Schweißung durchgeführt werden soll, z. B. das
Ende eines Kupferkabels 10 mit dem oberen Ende 6 einer Metallerdungsstange verbunden
werden soll, wird der Beutel 15 geöffnet und mit der Packung 14 des Trocknungsmittels
fortgeworfen. Die Form 1 wird dann auf das obere Ende 6 der Erdungsstange aufgesetzt,
indem diese durch die Öffnung 5 durchgestoßen wird, bis sie an den vorstehenden
Teil der Hülse 8 anstößt. Das Drahtseil 13 wird fest um die Stange 6 unmittelbar
unter dem Zylinder l gewickelt, um letzteren abzustützen und um ein Auslaufen von
geschmolzenem Metall während der Schweißung zu verhindern. Die Patrone 12 wird aus
dem Schmelzraum 2 herausgehoben, geöffnet und umgekehrt wieder eingesetzt, so daß
die dünne Schicht des Zündpulvers 17 auf der Oberfläche der exothermischen Reaktionsmischung
16 liegt. Die Mischung wird dabei durch die z. B. aus Stahl bestehende Metallplatte
11 abgestützt.
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Nach der Zündung des Zündpulvers 17 findet die exothermische Reaktion
statt. Das stark erhitzte, geschmolzene Metall, im allgemeinen Kupfer oder eine
Kupferlegierung, fließt nach Schmelzen der dünnen Metallplatte 11 in den Gießraum
3. Hier umfließt es das obere Ende 6 der Erdungsstange und das innere Ende des Kupferkabels
10 mit der Hülse 8, wobei das Niveau des Schweißmetalls in dem Gießraum 3, vorzugsweise
etwas über der oberen Fläche der Hülse 8, liegt. Da man mit kleinen Mengen des geschmolzenen
Schweißmetalls auskommt, erstarrt es gewöhnlich schnell, und die Form 1 wird durch
einige seitliche Hammerschläge gesprengt und entfernt. Die Wärme der exothermischen
Reaktion verursacht im allgemeinen kleine Risse in den Wänden der Form 1, welche
die Abnahme der Form von der Schweißverbindung 18 erleichtern. Die organischen Bestandteile
der Umwicklung des Metallseils 13 verkohlen durch die hohe Temperatur und haften
an der Erdungsstange so fest, daß sie das geschmolzene Metall am Abfließen entlang
der Metallstange durch die Öffnung 5 verhindern. Es ist natürlich auch möglich,
die Form auf der hergestellten Verbindung zu belassen; sie wird jedoch gewöhnlich
abgenommen, um eine besser aussehende Verbindung herzustellen und uni die fertige
Schweißung überprüfen zu können.
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Da die Form 1 aus einem verhältnismäßig billigen Werkstoff, wie Feuerton.
hergestellt werden kann, ist es wirtschaftlich, die Form nach einem einzigen Einsatz
zu zerstören.
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An Stelle von Feuerton kann für die Herstellung der Form
1 auch ein anderer feuerfester Werkstoff, z. B. kalzinierter Dolomit mit
einem Bindemittel, mit Phenolformaldehydharz gebundener Sand, Keramikwerkstoff od.
dgl., verwendet werden. Das wahlweise verwendete Trocknungsmittel in der porösen
Pakkung 14 kann Kieselgel sein. Zur Bildung des Schweißmetalls kann eine Vielzahl
verschiedener Metallmischungen verwendet werden, mit welchen exothermische Reaktionen
durchgeführt werden können.
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Für viele Anwendungen haben sich folgende Zusammenstellungen als besonders
zufriedenstellend erwiesen:
| Gewichtsteile |
| Kupfersinter (geröstet) ............ 72,9 |
| Kupfer-Aluminium-Legierung |
| gemahlen, 50 % Cu, 50 % Al .... 18,3 |
| Fluorkalzium .................... 2,1 |
| Kalzium-Silizium ................. 2,1 |
| Zinkoxyd ....................... 0,4 |
| Metallisches Zinn ................ 4,0 |
Eine geeignete Zündpulvernüschung ist die folgende:
| Gewichtsteile |
| Kupferoxydsinter ................. 20,0 |
| Kupfer-Aluminium-Legierung ..... 5,0 |
| Roter Phosphor .................. 5,0 |
| Metallisches Aluminiumpulver ..... 7,5 |
| Schwarzes Kupferoxyd . . . ......... 10,0 |
Die verschiedenen exothermischen Reaktionsmischungen sind nicht Gegenstand der vorliegenden
Erfindung.