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Lichtbogensohweißbrenner Die Erfindung bezieht sich auf Lichtbogenschweißbrenner
und ist besonders auf Liohtbogensohweißbrenner mit sich nicht-verbrauchender Innenbohrungselektrode
gerichtet.
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Die in der britischen Patentschrift 934,485 beschriebenen Brenner
waren beim Schweißen von Röhren mit verhältnismäßig kleinem Loch an Rohrplatten
oder Kopfstücke durch vom Innern der Bohrung bewirkte Schweißungen übermäßig erfolgreich.
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Ein solcher Brenner enthält einen Körper und einen dünnen Schaft,
der aus dem Körper heraustritt und in die Bohrung des Rohres beim Schweißen eingesetzt
wird. Nahe seinem freien Ende trägt der Sohaft eine sich nicht verbrauchende Elektrode
und bei der Herstellung einer Schweißung wird der Schaft zum Körper so gedreht,
daß er die Spitze der Elektrode um das Schweißgebiet herumführt.
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Der Schaft wird gegen den Körper gewöhnlich durch ein Schneokengetriebe
gedreht. Das Schneokenrad ist am Körper drehbar angeordnet und wird durch einen
entfernt aufgestellten Motor gedreht, der mit ihm durch eine entsprechende biegsame
Welle verbunden ist. Diese Welle ist
umständlich und sperrig und
außerdem treten beachtliche Leistungsverluste in der Welle auf, so daß ein verhältnismäßig
kräftiger Motor notwendig ist, Die Leistungsverluste sind durch die Reibung zwischen
der inneren Seele und der Außenumhüllung der Welle bedingt und die Reibungen beim
Drehen- des Schafts neigen zu unregelmäßigem Lauf. Deshalb können geringe Unregelmäßigkeiten
bei der Umlaufgeschwindigkeit des Schafts und der Elektrode auftreten und dies hat
Schweißunregelmäßigkeiten zur Folge.
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Gegenstand der Erfindung ist deshalb ein Innenbohrungsschweißbrenner,
der einen Brennerkörper besitzt, aus dem ein Schaft heraustritt, der eine nicht-verbrauchbare
Elektrode enthält, wobei der Schaft sich relativ zum Körper so dreht, daß er die
Spitze der Elektrode rund um das Schweißgebiet beim Schweißen herumführt, und daß
ein elektrischer Motorantrieb, der durch den Brennerkörper getragen wird und mit
seiner Antriebsabnahmewelle unmittelbar oder über ein Getriebe mit dem Schaft verbunden
ist, diesen gegenüber dem Körper beim Schweißen dreht.
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Durch Verwenden eines solchen Brenners wird die Benutzung einer langen
biegsamen Welle, die die Antriebsquelle mit dem Brenner verbindet, zusammen mit
deren Nachteilen überflüssig. Außerdem kann, weil die verhältnismäßig großen Reibungen
der biegsamen Welle beseitigt sind, der elektrische Motor von geringerer Leistung
sein als bei einer biegsamen Welle und so kann der Motor vergleichbar kleiner gehalten
werden.
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Der Motor kann sich im Brennerkörper befinden oder an seiner Außenseite
angebracht sein. In jedem Fall kann aber der Motor verhältnisiäßig klein sein und
macht den Brenner nicht unnötig kompliziert und schwer.
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Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der Elektromotorantrieb
an der Seite des Brennerkörpers angebracht und seine Leistungsabnahmewelle geht
durch den Körper hindurch. Diese Welle trägt ein Kegelrad, das mit einem anderen,
am Schaft angeordneten Kegelrad kämmt, und so die Antriebsleistung vom Elektromotor
auf den Schaft überträgt.
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Der Elektromotorantrieb besteht vorzugsweise aus einem Motor, dessen
Ausgangsleistung unmittelbar auf ein Reduktionsgetriebe hoher Untersetzung übertragen
wird, dessen Ausgangswelle wiederum den Antrieb vom Motor liefert, Der Schaft des
Brenners nach der Erfindung ist vorzugsweise an einem drehbar gelagerten Block im
Brennerkörper gelagert. Dieser Block kann aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit
bestehen und ein Kern des Schafts kann den Block mit der Elektrode verbinden. Auf
diese Weise wirkt der Block als Wärmeableitung, wodurch die Elektrode beim Schweißen
beachtlich kühl gehalten wird.
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Der Block ist somit im Brennerkörper drehbar angeordnet.
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Damit sich der Schaft beim Schweißen so gleichbleibend wie möglich
dreht und die Leistungsverluste niedrig gehalten werden, soll der Block in solcher
Weise angeordnet sein, daß die Reibung so weit wie möglich beseitigt wird.
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Es soll deshalb an reibungsarmen Lagern laufen, die vorzugsweise einen
Satz Rollenlager zwischen dem Körper und dem Schaft sind. Diese Rollenlager besitzen
den anderen wichtigen Vorteil, daß, wenn sie als Kommutator zwischen einem stationären
Schweißstromeingang am Brennerkörper und einem elektrisch leitenden Weg im Schaft
dienen, der zur Elektrode führt, sie einen sehr konstanten Widerstand gegenüber
einem Kommutator mit einem Kohlebürstenlager oder einem Schleifring ergeben, so
daß der Schweißstrom
praktisch während des Schweißens konstant gehalten
werden kann, Es ist deshalb ein anderer Gegenstand der Erfindung, einen Schweißbrenner
mit einer Innenbohrung mit einem Brennerkörper zu versehen, in dem sich ein Innenkern
durch eine Einrichtung dreht, die durch einen Satz von Rollenlagern an oder nahe
seinem Außenende eine nicht verbrauchbare Elektrode trägt, wobei der Schaft an dem
drehbar gelagerten Innenkern befestigt ist, so daß die Drehung des Kerns gegenüber
dem Körper den Schaft dreht und die Spitze der Elektrode um das Schweißgebiet herumgeführt
wird, wobei die Einrichtung zum Drehen des Innenkerns gegenüber dem Körper beim
Schweißen einen feststehenden Schweißstromweg am Schaft am Brennerkörper ergibt
und ein elektrisch leitender Weg entlang dem Schaft zur Elektrode führt, wobei der
Rollenlagersatz so angeordnet ist, daß er als Kommutator zwischen dem feststehenden
Schweißstromeingang und dem elektrisch leitenden Weg entlang dem Schaft wirkt0 Neben
einem gleichbleibenden Schweistrom während der Drehung des Schafts besitzt diese
unordnung den zusätzlichen Vorteil, daß der Rollenlagersatz keiner wesentlichen
Abnutzung unterworfen istw während, wenn der Kommutator eine Kohlebürste oder ein
Schleifring ist, die Bürsten wegen der abnutzung häufig ausgewechselt werden müssen.
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Die Erfindung wird mit Hilfe eines tusführunasbeispiels anhand der
Zeichnungen beschrieben. In diesen ist: Figur 1 eine#nsicht, teilweise im Schnitt,
eines elektrischen Lichtbogenschweißbrenners nach der Brfindung; und
Figur
2 eine Seitenansicht, gesehen in Richtung des Pfeiles 2 der Figur 1.
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Der elektrische Lichtbogenschweißbrenner lo enthält einen feststehenden
Körper 12 mit einem zylindrischen Oberteil 13 aus elektrisch isolierendem Material,
aus dem ein Schaft 14 heraustritt. Nahe dem Außenende dieses Schaftes 14 befindet
sich eine nicht-verbrauchbare Wolframelektrode 16. Der Schaft enthält einen Kern
18 aus Eupfer oder anderem Material hoher Leitfähigkeit. Die Elektrode 16 ist in
diesem Kern nahe dessen Ende befestigt.
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Der Kern 18 wird von einer keramischen Isoliermuffe 20 umgeben, in
deren Wand sich ein kleines Loch 22 befindet, durch das die Spitze der Elektrode
heraustritt.
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Zwischen der keramischen Muffe 20 und dem Kern 18 befindet sich ein
ringförmiger Durchgang 24, durch den ein inertes Schutzgas in das Gebiet der Elektrode
gelangt, um das Schweißgebiet während dem Schweißen abzuschirmen.
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Das Außenende des Durchganges 24 ist durch den Kopf einer in den Kern
eingeschraubten Schraube 25 verschlossen.
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Das andere Ende des Kerns 18 ist in einen kupfernen Wärmeableitblock
26 eingeschraubt, Der Block 26 ist im Körper 12 durch ein oberes Nadelrollenlager
31 und ein unteres Kugellager 32 drehbar gehalten. Zwischen dem Lager 32 und dem
Block 26 befindet sich ein ringförmiges Lagerpolster 34 aus Isoliermaterial. Zwischen
dem Block 26 und einer Drehwelle 38, durch die die Umdrehung auf den Block 26 zum
Drehen des Kerns 18 und der Muffe 22 beim Schweißen übertragen wird, befindet sich
ein kleiner Stift 36, der ebenfalls aus Isoliermaterial ist.
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Am unteren Teil des Körpers 12 ist ein Getriebekasten 4o
befestigt,
der wiederum mit dem Elektromotor 42 verbunden ist Die Leistungsabnahmewelle 44
des Getriebekastens 40 besitzt ein Kegelrad 46, das mit einem Kegelrad 48 kämmt,
dasvan der Welle 38 befestigt ist. Auf iese Weise wird der Antrieb vom Motor 42
zum Block 26 und zum Kern 18 übertragen, so daß die Elektrode 16 um das Schweißgebiet
während des Schweißens herumläuft. Die Leistung wird zum Motor über eine elektrische
Ldngangsbuchse 49 übertragen.
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Der Block 26 ist, wie bereits erwhnt, durch ein oberes Nadelrollenlager
31 gelagert. Dieses Lager wird durch einen Trägerring 50 aus Isoliermaterial gehalten,
Dieser Trägerring ist in einen ringförmigen Ausschnitt eingepaßt, in dem sich ein
elektrisch leitender Ring 52 in elektrischem Kontakt mit dem Lager 31 befindet.
Es besteht auch ein elektrischer Kontakt mit dem Ring 52 an einer elektrischen Verbindung
54, die wiederum mit dem Kern 56 eines elektrischen Steckers 58 verbunden ist, der
in ein Gehäuse 60 an der Seite des Blocks 26 eingepaßt ist. Der elektrische Schweißstrom
wird von einer entsprechenden (nicht dargestellten) Tafel, die am Stecker 58 befestigt
ist, geliefert. Der Strom fließt über den Kern 56, die Verbindung 54, den Ring 52,
das Lager 31, den Block 26 und den Kern 18 zur Elektrode 16.
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Das inerte Gas wird über ein Rohr 61 mit einer Eingangsmuffe 62 geliefert,
an die ein (nicht dargestelltes) Zuführrohr angeschlossen werden kann. Das Rohr
61 wird nahe seinem Eingangsende durch zwei Halbklammern 64 gehalten, die sich über
dem Motor 42 schließen. Das andere Ende des Rohres 61 ist in ein Rohr 66 geschraubt,
das mit dem Körper 12 eine Gasleitung 68 ergibt. Diese Leitung führt vom Rohr 60
durch kleine Löcher in den Körper
12. Das Gas, das in den Körper
12 gelangt, geht durch eine andere Bohrung 72, von der es durch eine Bohrung 73
im Block 26 und zwischen der keramischen Muffe 2o und dem Kern 18 in das Schweißgebiet
geführt wird, um dieses Gebiet in üblicher Weise abzuschirmen, Das Rohr 61 dient
ferner zum Halten des Motors 42 und des Getriebekastens 4o, die miteinander am Körper
12 befestigt sind. Das Außenende der keramischen Muffe ist von einem Metallrohr
74 umgeben. Dies ist so angeordnet, daß es eng in das zu verschweißende Rohr paßt,
so daß es den Schaft 14 in genauer Lage zur Achse des rohres hält, Das Rohr 74 wird
durch einen Bezugsblock 76 in seiner Lage gehalten. Dieser paßt in eine Schraubeinstellung,
an der er in den Körper 12 eingeschraubt ist. Der Block 7G ist so angeordnet, daß
er beim Schweißen an das Ende eines Rohres anstößt und durch Verdrehen des Einstellers
76 in oder aus dem Körper so eingestellt werden kann, daB der Raum zwischen der
Elektrode und dem Block verändert wird. Auf diese leise kann die Lage der Elektrodenspitze
in bezug auf die zu schweilnende Werbindung genau eingestellt werden Die Arbeitsweise
des Brenners ergibt sich aus der Beschreibung. Beim Schweißen wird der Schaft 14
in ein zu schweißendes Rohr eingesetzt. Än das Rohr 61 wird Ärgongas gegeben, das
von dort in das Schweißgebiet gelangt.
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Durch Führen es Schweißstromes an den Stecker 58 entsteht ein Lichtbogen
und unabhängig von der Drehung des Kerns 18 gelangt er über das Lager 31 zur Elektrode.
Ist der Lichtbogen hergestellt, so wird der rotor 42 eingeschaltet und dreht den
Kern 18 und die Muffe 20 und führt die Elektrodenspitze um die Schweißung herum.
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Weil der Motor 42 und der Getriebekasten 40 unmittelbar durch das
Getriebe den Schaft 14 drehen, leidet die Drehung des Schafts nicht an unregelmäßiger
Bewegung infolge Reibung in einer langen biegsamen Velle zwischen Brenner und Motor.
Deshalb führt dies zu einer besseren Schweißung.
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Ferner gelangt der Schweißstrom vom Stecker 58 über das Lager 31,
das als Kommutator wirkt, zum Kern. dadurch viri unabhängig von der Drehung des-Kerns
18 ein konst&nter widerstand erzielt und ein konstanter Schweißstrom erhalten,
der ebenfalls zu besseren Schweißungen führt.
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XuRerdem ist das Lager 31 keinem raschen Verschleiß wie eine Kohlebürste
oder ein Schleifring ausgesetzt.
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Der Brenner besitzt den Vorteil, daß er klein und kompakt ausgeführt
und insbesondere der Schaft 14 verhältnismätßig klein im durchmesser sein und so
zum Schweißen von Rohren oder dergl. mit kleinen Innenbohrungen dienen kann. Die
Elektrode wird durch die Värmeableitung von ihr durch den Kern 18 zum Wärmeableitblock
26 kühl gehalten Der iVärmeableitblock 26 und/oder der Kern 18 können große Oberflächen
aufweisen und so die Wärme von sich ableiten und die Kühlung der Elektrode weiter
verbesserno Obwohl der Brenner 1o mit einem inerten Schutzgasleitung 61 dargestellt
ist, konnte er durch einen Gaseinlaß durch die Buchse 49 für die Speisung des Motors
42 verändert werden. Das Schutzgas könnte auch durch eine über die elektrische Leitung
gelegte Hülse zugeführt werden. Dann würden die Durchgänge das Schutzgas von der
Buchse 49 in das untere Ende des Körpers 12 führen, von wo es dann zum Schweißgebiet
gelangt. Das Rohr 61 könnte auch durch eine massive Stange oder ein zugestopftes
ohr zum Halten des Motors 42 und des Getriebekastens 40 ersetzt werden, die aneinander
und mit dem 3rennerkörper verbunden sind.