DE1169763B

DE1169763B - Device for exothermic welding

Info

Publication number: DE1169763B
Application number: DEE21465A
Authority: DE
Inventors: Leonard Gelfand
Original assignee: Erico Products Inc
Current assignee: Erico International Corp
Priority date: 1961-07-31
Filing date: 1961-07-31
Publication date: 1964-05-06

Description

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.Apparatus for Exothermic Welding The invention relates to a Device for exothermic welding of the ends of electrical conductors with a melting room and a casting room, which openings for inserting the conductor ends at an angle to each other, in which the melting chamber from the casting chamber by a fusible metal plate is separated.

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.There are devices for exothermic welding of small bodies Cross-section, in particular of wires known, in which the mold is a the crucible receiving the exothermic mixture is designed in such a way that the outlet opening of the crucible opens directly into the mold. In these devices there is the crucible consists of two halves, which are arranged on the legs of a pair of tongs and which can be pressed against one another by means of the pliers.

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.There are also devices for aluminothermic inter-cast welding known from work pieces, in which from refractory. Material of existing moldings, which are inserted in an insert box by means of a quick-release device be pressed against the workpieces to be welded, in particular against rails.

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.For repairs to overhead lines, especially if only one or two Welds are required, the known devices are impractical because the Workers would have to carry the entire heavy welding machine with them every time. In addition, the storage of welding devices is expensive in many places.

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.According to the invention should accordingly be a simple, light and cheap device for exothermic welding are proposed, which after single use can be discarded in their entirety. This does not apply also cleaning work for the welding device. The welding device should Mainly used to weld conductors and cables to grounding rods or the like.

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.In the drawings, among other things, two embodiments of the subject matter of the invention are shown. It shows F i g. 1 is a side view of a packaged device, FIG. 2 shows a vertical section of a first embodiment, FIG. 3 is a plan view of the packaged device, FIG. 4 shows the finished weld after the shape has been destroyed, and FIG. 5 shows a vertical section of a second embodiment. The embodiments according to FIG. 2 consist of a cylindrical fire clay or ceramic mold 1, which contains an upper cylindrical melting chamber 2 and a lower cylindrical casting chamber 3. The melting chamber 2 and the casting chamber 3 are separated from one another in a manner known per se by a fusible metal plate 11 which rests on an annular shoulder 4. In the bottom of the mold 1 there is a cylindrical opening 5, the diameter of which is smaller than the diameter of the casting space 3. The upper end 6 of a metal earthing rod or the like can be inserted into this opening 5. A transverse bore 7 is also provided in the wall of the mold 1, which extends from the outside into the casting chamber 3. In the transverse bore 7, a copper sleeve 8 is inserted, which has a flange 9, which prevent the sleeve 8 from slipping inwards and prevents the insertion of z. B. a copper cable 10 should facilitate. The sleeve 8 protrudes sufficiently far into the melting chamber 3 so that it can serve as a stop for the end 6 of the earthing rod pushed through the opening 5.

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.In the packed state, according to FIG. 1 and 3, rests a cylindrical Cartridge 12 made of hard cardboard or plastic, which is an exothermic reaction mixture contains, on the metal plate 11. A wrapped, twisted wire rope 13, such as a pipe cleaner, for example, is bent over the top of the cartridge 12 and inserted between the outer wall of the cartridge and the inner wall of the melting chamber 2, to fix the cartridge 2. The cartridge can be packed in a sealed polyethylene bag 15, which is a small porous packing 14. a suitable drying agent contains so that both Form 1 and the exothermic reaction mixture are present Weather influences are protected. Such packs can be used for can be kept for a long time without deterioration and are immediately available with all necessary Parts available to carry out an emergency weld in the field.

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.The in the F i g. 5 illustrated embodiment differs of the in F i g. 2 embodiment shown in section through another Cross hole 27 in the wall of the casting space 3, which is preferably the cross hole 7 is diametrically opposite, so that the end provided with a sleeve is another Cable 28 inserted and with the upper end of the rod 6 together with the end of the cable 10 can be welded.

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.If such a weld is to be carried out, e.g. B. that End of a copper cable 10 connected to the top 6 of a metal ground rod is to be, the bag 15 is opened and with the pack 14 of the desiccant thrown away. The form 1 is then placed on the upper end 6 of the ground rod, by pushing it through the opening 5 until it reaches the above Part of the sleeve 8 abuts. The wire rope 13 becomes tight around the rod 6 immediately wrapped under the cylinder l to support the latter and prevent leakage to prevent molten metal during welding. The cartridge 12 runs out the melting chamber 2 lifted out, opened and reversed inserted again, so that the thin layer of ignition powder 17 on the surface of the exothermic reaction mixture 16 lies. The mixture is thereby through the z. B. made of steel metal plate 11 supported.

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.After ignition of the ignition powder 17, the exothermic reaction takes place instead of. The highly heated, molten metal, generally copper or a Copper alloy flows into the casting space after the thin metal plate 11 has melted 3. Here it flows around the upper end 6 of the earthing rod and the inner end of the copper cable 10 with the sleeve 8, the level of the weld metal in the casting space 3, preferably slightly above the upper surface of the sleeve 8. Since you are using small amounts of the melted Weld metal gets by, it usually solidifies quickly and shape 1 is through a few lateral hammer blows blown up and removed. The heat of the exothermic Reaction generally causes small cracks in the walls of mold 1, which facilitate the removal of the shape from the weld joint 18. The organic ingredients the winding of the metal cable 13 char due to the high temperature and adhere on the ground rod so tight that it drains the molten metal along it prevent the metal rod through the opening 5. It is of course also possible to leave the shape on the established connection; however, it becomes common removed to make a better looking connection and uni the finished To be able to check the weld.

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.Since the form 1 is made of a relatively cheap material, such as fire clay. can be manufactured, it is economical to use the shape after a single to destroy.

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.Instead of fireclay of the mold 1 may also be another refractory material such, for the production. B. calcined dolomite with a binder, sand bonded with phenol-formaldehyde resin, ceramic material or the like. Can be used. The optional desiccant used in the porous package 14 can be silica gel. A large number of different metal mixtures with which exothermic reactions can be carried out can be used to form the weld metal.

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.The following combinations have proven to be particularly satisfactory for many applications: Parts by weight Copper sinter (roasted) ............ 72.9 Copper-aluminum alloy ground, 50% Cu, 50% Al .... 18.3 Fluorocarbon .................... 2.1 Calcium silicon ................. 2.1 Zinc oxide ....................... 0.4 Metallic tin ................ 4.0 A suitable ignition powder mixture is the following: Parts by weight Copper oxide sinter ................. 20.0 Copper-aluminum alloy ..... 5.0 Red phosphorus .................. 5.0 Metallic aluminum powder ..... 7.5 Black copper oxide. . . ......... 10.0 The various exothermic reaction mixtures are not part of the present invention.

Claims

Claim: Device for exothermic welding of the ends of electrical conductors with a melting space and a casting space, which openings for inserting the conductor ends at an angle to each other, at which the melting space is separated from the casting space by a fusible metal plate, characterized in that that the melting and casting area are enclosed by a one-piece ceramic mold: Considered publications: German Patent Specifications No. 885 646, 1046 449.