DE202021102444U1

DE202021102444U1 - Combined suction / shielding gas nozzle of an arc welding torch with non-consumable electrode and torch body with a combined suction / shielding gas nozzle

Info

Publication number: DE202021102444U1
Application number: DE202021102444.5U
Authority: DE
Original assignee: Alexander Binzel Schweisstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Alexander Binzel Schweisstechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2021-05-06
Filing date: 2021-05-06
Publication date: 2021-05-11
Anticipated expiration: 2031-05-07

Abstract

Kombinierte Absaug-Schutzgasdüse (10) eines Lichtbogenschweißbrenners mit nicht-abschmelzender Elektrode, insbesondere eines WIG- oder Plasmabrenners, mit einem Schutzgaskanal (1) zum Zuführen von Schutzgas zum Schweißprozess und einer einstückig mit dem Schutzgaskanal (1) verbundenen Absaugeinrichtung (3) zum Absaugen des während des Schweißprozesses auftretenden Rauchgases.

Combined suction / shielding gas nozzle (10) of an arc welding torch with a non-consumable electrode, in particular a TIG or plasma torch, with a shielding gas duct (1) for supplying shielding gas to the welding process and a suction device (3) that is integrally connected to the shielding gas duct (1) for suction of the smoke gas occurring during the welding process.

Description

Die Erfindung betrifft eine kombinierte Absaug-Schutzgasdüse eines Lichtbogenschweißbrenners mit nicht-abschmelzender Elektrode nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Brennerkörper zum thermischen Fügen wenigstens eines Werkstücks, insbesondere zum Lichtbogenschweißen, mit einer kombinierten Absaug-Schutzgasdüse nach dem Oberbegriff des Anspruches 13.The invention relates to a combined protective gas nozzle of an arc welding torch with a non-consumable electrode according to the preamble of claim 1 and a torch body for thermal joining of at least one workpiece, in particular for arc welding, with a combined protective gas nozzle according to the preamble of claim 13.

Thermische Lichtbogenfügeverfahren nutzen Energie, um die Werkstücke aufzuschmelzen und sie zu verbinden. In der Blechfertigung kommen standardmäßig „MIG-“, „MAG-“ sowie „WIG“- und „Plasma“-Schweißen zum Einsatz.Thermal arc joining processes use energy to melt the workpieces and join them. In sheet metal production, “MIG”, “MAG”, “TIG” and “plasma” welding are used as standard.

Lichtbogenschweißvorrichtungen erzeugen zum Aufschmelzen des Schweißgutes einen Lichtbogen zwischen dem Werkstück und einer abschmelzenden oder nicht-abschmelzenden Schweißelektrode. Das Schweißgut sowie die Schweißstelle werden von einem Schutzgasstrom gegenüber den Atmosphärengasen, hauptsächlich N2, O2, H2, der Umgebungsluft abgeschirmt.Arc welding devices generate an arc between the workpiece and a melting or non-melting welding electrode in order to melt the weld metal. The weld metal and the welding point are shielded from the atmospheric gases, mainly N2, O2, H2, and the ambient air by a protective gas flow.

Dabei ist die Schweißelektrode an einem Brennerkörper eines Schweißbrenners vorgesehen, der mit einem Lichtbogenschweißgerät verbunden ist. Der Brennerkörper enthält gewöhnlich eine Gruppe von innenliegenden, schweißstromführenden Bauteilen, die den Schweißstrom von einer Schweißstromquelle in dem Lichtbogenschweißgerät zur Spitze des Brennerkopfes auf die Schweißelektrode leiten, um dann von dort aus den Lichtbogen zum Werkstück zu erzeugen.The welding electrode is provided on a torch body of a welding torch which is connected to an arc welding device. The torch body usually contains a group of internal, welding current-carrying components that conduct the welding current from a welding power source in the arc welder to the tip of the torch head on the welding electrode, in order to then generate the arc to the workpiece from there.

Der Schutzgasstrom umströmt die Schweißelektrode, den Lichtbogen, das Schweißbad und die Wärmeeinflusszone am Werkstück und wird diesen Bereichen dabei über den Brennerkörper des Schweißbrenners zugeführt.
Eine Gasdüse leitet den Schutzgasstrom zum Vorderende des Brennerkopfes, wo der Schutzgasstrom etwa ringförmig um die Schweißelektrode aus dem Brennerkopf austritt.The flow of shielding gas flows around the welding electrode, the arc, the weld pool and the heat-affected zone on the workpiece and is fed to these areas via the torch body of the welding torch.
A gas nozzle directs the flow of shielding gas to the front end of the torch head, where the flow of shielding gas emerges from the torch head in an approximately ring-shaped manner around the welding electrode.

Die Gasführung zur Gasdüse erfolgt im Stand der Technik in der Regel über Bauteile aus einem Werkstoff mit niedriger elektrischer Leitfähigkeit (Polymere oder Oxidkeramiken), die gleichzeitig als Isolation dienen können.In the prior art, the gas is routed to the gas nozzle as a rule via components made of a material with low electrical conductivity (polymers or oxide ceramics), which can also serve as insulation.

Der zum Schweißen erzeugte Lichtbogen erhitzt während des Schweißvorgangs das zu schweißende Werkstück sowie gegebenenfalls zugeführtes Schweißgut, sodass diese aufgeschmolzen werden. Durch den Lichtbogenenergieeintrag, die hochenergetische Wärmestrahlung und Konvektion kommt es zu einem signifikanten Wärmeeintrag in den Brennerkopf des Schweißbrenners. Ein Teil der eingetragenen Wärme kann durch den durch den Brennerkopf geleiteten Schutzgasstrom beziehungsweise durch die passive Kühlung in der Umgebungsluft sowie die Wärmeleitung in das Schlauchpaket wieder abgeführt werden.During the welding process, the arc generated for welding heats the workpiece to be welded as well as any weld material supplied, so that they are melted. The arc energy input, the high-energy heat radiation and convection result in a significant heat input into the torch head of the welding torch. Part of the heat introduced can be dissipated again by the shielding gas flow passed through the burner head or by the passive cooling in the ambient air and the heat conduction into the hose package.

Ab einer gewissen Schweißstrombelastung des Brennerkopfes ist der Wärmeeintrag jedoch so groß, dass eine sogenannte aktive Kühlung des Brennerkopfes erforderlich ist, um die eingesetzten Bauteile vor thermischem Materialversagen zu schützen. Hierzu wird der Brennerkopf aktiv mit einem Kühlmittel gekühlt, welches den Brennerkopf durchströmt und dabei die aus dem Schweißprozess aufgenommene und unerwünschte Wärme abtransportiert. Als Kühlmittel kann dabei beispielsweise entionisiertes Wasser mit Zusätzen von Ethanol oder Propanol zum Zweck des Frostschutzes verwendet werden.From a certain welding current load on the torch head, however, the heat input is so great that so-called active cooling of the torch head is necessary in order to protect the components used from thermal material failure. For this purpose, the torch head is actively cooled with a coolant which flows through the torch head and thereby removes the unwanted heat absorbed from the welding process. For example, deionized water with additions of ethanol or propanol can be used as a coolant for the purpose of frost protection.

Neben dem Schweißen kommt auch das Löten in Betracht, um Blechbauteile zu verbinden. Anders als beim Schweißen wird dabei nicht das Werkstück, sondern nur der Zusatzwerkstoff geschmolzen. Der Grund dafür ist, dass beim Löten zwei Kanten durch das Lot als Zusatzwerkstoff miteinander verbunden werden. Die Schmelztemperaturen des Lotwerkstoffes und der Bauteilwerkstoffe liegen weit auseinander, weshalb bei der Bearbeitung nur das Lot schmilzt. Zum Löten eignen sich neben WIG-, Plasma- und MIG-Brennern auch LASER.In addition to welding, soldering can also be used to connect sheet metal components. In contrast to welding, it is not the workpiece but only the filler material that is melted. The reason for this is that when soldering two edges are connected to one another by the solder as a filler material. The melting temperatures of the solder material and the component materials are far apart, which is why only the solder melts during processing. In addition to TIG, plasma and MIG torches, LASER are also suitable for soldering.

Zum Lichtbogen-Löten können üblicherweise Argon 11 oder Ar-Gemische mit Beimischungen von CO2, O2 oder H2 nach DIN ISO 14175 eingesetzt werden. Beim WIG-Löten können handelsübliche WIG-Brenner verwendet werden.Argon 11 or Ar mixtures with admixtures of CO2, O2 or H2 according to DIN ISO 14175 can usually be used for arc brazing. Commercially available TIG torches can be used for TIG soldering.

Gattungsgemäß kann eine Kühlung der nicht-abschmelzenden Elektrode und damit des Brenners dadurch erreicht werden, dass die vom Schutzgas umströmten Oberflächen der Brennerbauteile möglichst groß gehalten werden.According to the generic type, cooling of the non-melting electrode and thus of the burner can be achieved in that the surfaces of the burner components around which the protective gas flows are kept as large as possible.

Zur Erfassung der beim Schweißen entstehenden Rauchgase und Schadstoffe möglichst nahe am Entstehungsort, d.h. am Schweißprozess, sind Brenner mit integrierter Absaugeinrichtungen vorgesehen.In order to capture the smoke gases and pollutants generated during welding as close as possible to the point of origin, i.e. at the welding process, burners with integrated extraction devices are provided.

Aus der EP 2 298 485 A1 ist ein Brenner mit einem Absauggehäuse bekannt, welches den Brennerhals in einem relativ kurzen Teilabschnitt umschließt. An das Absauggehäuse ist ein Absaugschlauch angeschlossen, der parallel zum restlichen Abschnitt des Brennerhalses und zum Handgriff mit dem Brennerschlauchpaket verlegt ist.From the EP 2 298 485 A1 a burner with a suction housing is known which encloses the burner neck in a relatively short section. A suction hose is connected to the suction housing, which is laid parallel to the remaining section of the torch neck and to the handle with the torch hose package.

Die EP 0 835 711 A2 betrifft einen Schweißbrenner mit einem den Brennerhals umschließenden, im Zwischenraum einen Rauchgaskanal ausbildenden Absaugrohr. Das Absaugrohr geht im vorderen Bereich in eine Absaugdüse über. Das Rauchgas wird unmittelbar an der Schweißstelle abgesaugt. Das Absaugrohr ist mittels eines Dreifachsteges und einer Überwurfmutter mit dem Brennerhals fest verbunden. Am griffseitigen Ende mündet das Absaugrohr in einen nach Art eines Bypasses außen neben dem Handgriff des Brenners geführten Absaugschlauch.The EP 0 835 711 A2 relates to a welding torch with a torch neck surrounding suction pipe forming a smoke gas duct in the space. The suction tube merges into a suction nozzle in the front area. The flue gas is extracted directly at the welding point. The suction tube is firmly connected to the torch neck by means of a triple bar and a union nut. At the end of the handle, the suction tube opens into a suction hose that is guided like a bypass on the outside next to the handle of the burner.

Aus der EP 3 300 827 A1 ist ein WIG-Schweißbrenner mit einer Vorrichtung zur Rauchgasabsaugung bekannt. Ein Absauggehäuse ist direkt am Brennerkopf befestigt. Das über das Absauggehäuse angesaugte Rauchgas wird durch einen flexiblen Schlauch nach Art eines Bypasses parallel zum Brennerhals geleitet und stromabwärts über das Griffteil und ein daran angeschlossenes Schlauchpaket einem Absauggebläse zugeführt.From the EP 3 300 827 A1 a TIG welding torch with a device for smoke evacuation is known. A suction housing is attached directly to the burner head. The flue gas sucked in via the suction housing is passed through a flexible hose in the manner of a bypass parallel to the torch neck and fed downstream via the handle part and a hose package connected to it to a suction fan.

Nachteilig bei einer solchen Vorrichtung ist, dass die Handhabung des Brenners durch die am Brennerkopf angeordnete Absaugeinrichtung eingeschränkt ist. Insbesondere ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Befestigung der Absaugdüse am Brennerkopf nachteilig, da die Konstruktion des Brennerkopfes geändert werden muss. Eine Austauschbarkeit des Brennerkörpers mit oder ohne Absaugung ist nicht gegeben. Zudem ist durch die Führung des Rauchgases über die parallel zum Brennerhals verlaufende Leitung der abgesaugte Volumenstrom stark begrenzt.A disadvantage of such a device is that the handling of the burner is restricted by the suction device arranged on the burner head. In particular, an attachment of the suction nozzle to the burner head known from the prior art is disadvantageous, since the construction of the burner head has to be changed. There is no interchangeability of the burner body with or without extraction. In addition, by guiding the flue gas over the line running parallel to the burner neck, the extracted volume flow is severely limited.

Ausgehend von den zuvor beschriebenen Nachteilen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Gasdüse und einen verbesserten Brennerkörper anzugeben, welche eine kompakte Bauform aufweisen und eine sichere und einfache Bedienung gewährleisten.Proceeding from the disadvantages described above, the invention is based on the object of specifying an improved gas nozzle and an improved torch body which have a compact design and ensure safe and simple operation.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer kombinierten Absaug-Schutzgasdüse nach Anspruch 1 und mit einem Brennerkörper eines Schweißbrenners zum thermischen Fügen wenigstens eines Werkstücks, nach Anspruch 13.This object is achieved with a combined suction / shielding gas nozzle according to claim 1 and with a torch body of a welding torch for the thermal joining of at least one workpiece, according to claim 13.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Erfindung betrifft eine kombinierte Absaug-Schutzgasdüse eines Lichtbogenschweißbrenners mit nicht-abschmelzender Elektrode, wie etwa einen WIG- oder Plasmabrenner, mit einem Schutzgaskanal zum Zuführen von Schutzgas zum Schweißprozess und einer einstückig mit dem Schutzgaskanal verbundenen Absaugeinrichtung zum Absaugen des während des Schweißprozesses auftretenden Rauchgases.The invention relates to a combined suction / shielding gas nozzle of an arc welding torch with a non-consumable electrode, such as a TIG or plasma torch, with a protective gas channel for supplying protective gas to the welding process and a suction device that is integrally connected to the protective gas channel for sucking off the smoke gas that occurs during the welding process.

Wie erwähnt, ist es beim Stand der Technik nachteilig, dass das über eine Düse am Brennerkopf abgesaugte Rauchgas über einen Schlauch in Art eines Bypasses in das Griffstück geführt und von dort über das Schlauchpaket abgeleitet wird. Denn dadurch ist die Handhabung des Brenners stark eingeschränkt.As mentioned, it is disadvantageous in the prior art that the flue gas sucked off via a nozzle on the burner head is guided into the handle via a hose in the manner of a bypass and is diverted from there via the hose package. Because this severely restricts the handling of the burner.

Demgegenüber schlägt die Erfindung vor, die Befestigung der Absaugeinrichtung am Handstück vorzunehmen. Während also beim Stand der Technik die Fixierung der Düse am Brennerkopf erfolgt, ist die Rauchgasabführung bei der Erfindung über den Brennerkopf und eine Führung am Brennerkörper in das Griffstück angeordnet und nicht über eine separate Bypassleitung. Bei der Erfindung wird das Rauchgas von der Düse am Brennerkopf über den Brennerkörper der Düse zum Griffstück geführt.In contrast, the invention proposes that the suction device be attached to the handpiece. While the nozzle is fixed on the burner head in the prior art, the smoke gas discharge in the invention is arranged via the burner head and a guide on the burner body in the handle and not via a separate bypass line. In the invention, the flue gas is fed from the nozzle on the burner head via the burner body of the nozzle to the handle.

Darüber hinaus ist der Einsatz des Schweißbrenners mit erfindungsgemäßer Düse nur im montierten Zustand der Düse mit Absaugbereich möglich, denn der Schutzgaskanal ist einstückig mit der Absaugeinrichtung verbunden. Aufgrund dieses Sicherheitsmerkmals ist der Benutzer optimal vor Rauchgasen geschützt.In addition, the use of the welding torch with the nozzle according to the invention is only possible when the nozzle with the suction area is installed, because the protective gas duct is connected in one piece to the suction device. Due to this safety feature, the user is optimally protected from smoke gases.

Ferner bedarf es aufgrund der Einteiligkeit weniger Bauraum und es sind weniger Bauteile im Gesamtaufbau notwendig, wodurch eine einfachere Gestaltung der Einzelkomponenten möglich ist.Furthermore, due to the one-piece design, less installation space is required and fewer components are required in the overall structure, which enables the individual components to be designed more simply.

Weiterhin ist die Düse aufgrund der monolithischen Ausgestaltung von Schutzgaskanal und Absaugeinrichtung gegenüber dem Stand der Technik gewichts- und größenreduziert.Furthermore, due to the monolithic design of the protective gas duct and suction device, the nozzle is reduced in weight and size compared to the prior art.

Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Absaugeinrichtung wenigstens einen den Schutzgaskanal zumindest bereichsweise koaxial umgebenden Absaugkanal für das Rauchgas auf. Auf diese Weise ist das beim Schweißprozess entstehende Rauchgas im wenigstens einen Absaugkanal koaxial zum Schutzgas im Schutzgaskanal geführt. Das Rauchgas strömt demnach in der Düse in entgegengesetzter Richtung zum Schutzgas. Durch diese Ausgestaltung ist eine besonders kompakte Bauform der Düse realisiert. Vorzugsweise können Schutzgaskanal und Absaugkanal zentrisch zueinander angeordnet sein.According to a first advantageous embodiment of the invention, the suction device has at least one suction duct for the flue gas, which at least partially coaxially surrounds the protective gas duct. In this way, the smoke gas produced during the welding process is guided in the at least one suction channel coaxially to the protective gas in the protective gas channel. The flue gas therefore flows in the nozzle in the opposite direction to the protective gas. This configuration results in a particularly compact design of the nozzle. The protective gas duct and suction duct can preferably be arranged centrally with respect to one another.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Absaugeinrichtung mehrere umfangseitig des Brennerkörpers, vorzugsweise gleichmäßig über den Brennerkörper verteilt angeordnete Absaugöffnungen für das Rauchgas auf. Die Absaugöffnungen können etwa im gleichen Abstand zueinander angeordnet sein, wobei jede Absaugöffnung über den Absaugkanal mit der Absaugeinrichtung in einer Fluidverbindung steht. Auf diese Weise wird das Rauchgas gleichmäßig abgesaugt. Vorzugsweise kann eine gerade Anzahl an Absaugöffnungen vorgesehen sein, um die Düse formtechnisch herstellen zu können.In an advantageous further development of the invention, the suction device has several suction openings for the flue gas, which are arranged on the circumference of the burner body, preferably distributed evenly over the burner body. The suction openings can be arranged approximately at the same distance from one another, with each suction opening being in a fluid connection with the suction device via the suction channel. That way will the flue gas is extracted evenly. Preferably, an even number of suction openings can be provided in order to be able to manufacture the nozzle by means of molding technology.

Gemäß einer weiteren Variante ist die Düse elektrisch isolierend ausgebildet, insbesondere besteht sie im Wesentlichen aus einem keramischen Werkstoff, vorzugsweise Aluminiumoxid. Die Keramik ist sowohl temperaturresistent als auch elektrisch isolierend. Die Montage und Demontage ist dennoch einfach und nicht so aufwendig, wie bei den aus dem Stand der Technik bekannten Düsen.According to a further variant, the nozzle is designed to be electrically insulating, in particular it consists essentially of a ceramic material, preferably aluminum oxide. The ceramic is both temperature-resistant and electrically insulating. The assembly and disassembly is nevertheless simple and not as complex as with the nozzles known from the prior art.

Besonders vorteilhaft ist, dass die Absaugöffnungen der Absaugeinrichtung bezüglich der Düsenlängsachse axial versetzt zum Schutzgasauslass der Düse angeordnet sind. Die Rauchgasführung erfolgt also über die Einlassdüse, wobei es jedoch vorliegend im Gegensatz zum Stand der Technik keiner Veränderung am Brennerkopf bedarf. Das Führen des Rauchgases koaxial zum eigentlichen Brennerkörper zum Gehäuse ist einfach zu realisieren. Es bedarf keines Bypasses, und vor allem erfordert es keine Veränderung des Brennerkörpers selbst.It is particularly advantageous that the suction openings of the suction device are arranged axially offset with respect to the longitudinal axis of the nozzle in relation to the protective gas outlet of the nozzle. The flue gas is routed via the inlet nozzle, although in the present case, in contrast to the prior art, no changes to the burner head are required. The ducting of the flue gas coaxially to the actual burner body to the housing is easy to implement. There is no need for a bypass, and most importantly, it does not require any modification to the burner body itself.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schutzgaskanal und die mindestens eine Absaugöffnung radial und in axialer Richtung versetzt angeordnet sind. Diese nach außen und weniger nach vorn gerichtete Ausrichtung ist insbesondere von Bedeutung für die Absaugung von Ozon als gasförmigem Schadstoff, das durch die Lichtbogenstrahlung induziert erst in einiger Entfernung zum Prozess entsteht. Hier schafft die Erfindung einen größeren Freiheitsgrad, indem der Absaugabschnitt, d.h. die Absaugöffnungen weiter hinten und nach außen gerichtet angeordnet sind. Demgegenüber muss bei der Ausführungsform im Stand der Technik der Brennerkopf selbst geändert werden, da die Ansaugdüse auf den Brennerkopf gesteckt wird, und zwar in dem Bereich, in dem die Keramikdüse des Brenners angesetzt wird.In a further development of the invention it is provided that the protective gas duct and the at least one suction opening are arranged radially and offset in the axial direction. This outward and less forward-facing orientation is particularly important for the extraction of ozone as a gaseous pollutant, which is induced by the arc radiation and only arises at a certain distance from the process. Here the invention creates a greater degree of freedom in that the suction section, i.e. the suction openings, are arranged further to the rear and facing outwards. In contrast, in the embodiment in the prior art, the burner head itself has to be changed, since the suction nozzle is plugged onto the burner head, specifically in the area in which the ceramic nozzle of the burner is attached.

Ein weiterer Vorteil dieser Ausführung ist, dass die Absaugung des Rauchgases und die Zuführung des Schutzgases in Strömungsrichtung hintereinander erfolgen, d.h. am vorderen Ende der Düse strömt Schutzgas aus und in Rauchgasabsaugrichtung gesehen dahinter wird erst abgesaugt. Hierdurch wird ein Erhitzen des Schutzgases durch heiße Rauchgase weitestgehend vermieden.Another advantage of this design is that the exhaust of the smoke gas and the supply of the protective gas take place one after the other in the direction of flow, i.e. protective gas flows out at the front end of the nozzle and, as seen in the smoke gas extraction direction, suction takes place behind it. This largely prevents the protective gas from being heated by hot smoke gases.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Absaugeinrichtung an ihrem der Schutzgasauslassöffnung zugewandten Ende einen kuppel- oder domförmig ausgebildeten Bereich aufweist. Durch eine solche Gestaltung kann die Größe des vom Schutzgas abgedeckten Bereichs der Bauteiloberfläche beeinflusst werden.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the suction device has a dome-shaped or dome-shaped area at its end facing the protective gas outlet opening. Such a design can influence the size of the area of the component surface covered by the protective gas.

Die Absaugöffnungen können zumindest bereichsweise in dem kuppel- oder domförmigen Bereich der Absaugeinrichtung vorgesehen sein.The suction openings can be provided at least in some areas in the dome-shaped or dome-shaped area of the suction device.

Besonders vorteilhaft ist, dass der Strömungsquerschnitt des Schutzgaskanals sich zum brennerseitigen Ende der Düse hin erweitert. Auf diese Weise wird die Zugänglichkeit der Engstellen in den Düsen verbessert.It is particularly advantageous that the flow cross-section of the protective gas channel widens towards the end of the nozzle on the burner side. In this way, the accessibility of the constrictions in the nozzles is improved.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung schließt der Absaugkanal in dem Bereich an den Schutzgaskanal an, in welchem der Schutzgaskanal sich zum brennerseitigen Ende der Düse hin erweitert.According to an advantageous development of the invention, the suction channel connects to the protective gas channel in the area in which the protective gas channel widens towards the end of the nozzle on the burner side.

Ziel ist eine homogene, turbulenzfreie Schutzgasströmung. Die konstruktive Gestaltung des Schutzgaskanals richtet sich dabei nach den Zugänglichkeiten und teilweise auch nach der Sicht auf den Lichtbogen, die Wolframelektrode bzw. das Schweißgut. Die Standardform einer Düse ist rund. Auch eine ovale Form ist unter anderem in Engspaltanwendungen denkbar, wo die Nebenachse die Zugänglichkeit sicherstellt und die Hauptsache den Strömungsraum so vergrößert, dass die Strömungsgeschwindigkeit nicht zu hoch wird und Turbulenzen vermieden werden. Grundsätzlich ist rund in fast allen Anwendungen vorteilhaft, weil es orientierungsunabhängig ist.The aim is a homogeneous, turbulence-free shielding gas flow. The structural design of the shielding gas duct depends on the accessibility and, in some cases, also on the view of the arc, the tungsten electrode or the weld metal. The standard shape of a nozzle is round. An oval shape is also conceivable in narrow gap applications, where the secondary axis ensures accessibility and the main thing is to enlarge the flow space so that the flow speed does not become too high and turbulence is avoided. In principle, round is advantageous in almost all applications because it does not depend on the orientation.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Absaugöffnungen einen elliptischen oder ovalförmigen Querschnitt aufweisen, insbesondere, dass sich die Hauptachse des elliptischen oder ovalförmigen Querschnitts in etwa parallel zur Längsachse der Düse erstreckt.According to an advantageous development of the invention it is provided that the suction openings have an elliptical or oval-shaped cross section, in particular that the main axis of the elliptical or oval-shaped cross section extends approximately parallel to the longitudinal axis of the nozzle.

In einer weiteren vorteilhaften Variante der Erfindung weist die Düse ein Gewinde, insbesondere einen Gewindeeinsatz zum Aufschrauben auf einen Brennerkörper auf. Auf diese Weise ist eine einfache Montage und Austauschbarkeit der Düse am Brenner, insbesondere am Brennerkörper gewährleistet.In a further advantageous variant of the invention, the nozzle has a thread, in particular a threaded insert for screwing onto a torch body. In this way, simple assembly and exchangeability of the nozzle on the burner, in particular on the burner body, is guaranteed.

Die Düsen können in unterschiedlichen Längen ausgebildet sein. Beispielsweise können kurze oder lange Varianten bei verschiedenen Anwendungsrandbedingungen eingesetzt werden. Diese Varianten unterscheiden sich hinsichtlich der Güte der Schutzgasabdeckung durch die unterschiedlichen Laminarisierungsstrecken. Des Weiteren bedingt die unterschiedliche Länge der Düsen auch eine unterschiedliche Länge der Wolframelektrode, was auch Einfluss auf die Strombelastbarkeit infolge der ohmschen Erwärmung in der Elektrode hat. Somit hat die Länge der Düsen auch begrenzten Einfluss auf den Schweißprozess.The nozzles can be designed in different lengths. For example, short or long variants can be used for different application boundary conditions. These variants differ with regard to the quality of the shielding gas cover due to the different laminarization sections. Furthermore, the different lengths of the nozzles also result in different lengths of the tungsten electrode, which also has an influence on the current-carrying capacity as a result of the ohmic heating in the electrode. The length of the nozzles therefore also has a limited influence on the welding process.

Ein eigenständiger Gedanke der Erfindung betrifft einen Brennerkörper zum thermischen Fügen wenigstens eines Werkstücks, insbesondere zum Lichtbogenschweißen, mit einer zuvor beschriebenen Düse.An independent concept of the invention relates to a torch body for the thermal joining of at least one workpiece, in particular for arc welding, with a nozzle described above.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung steht ein Absaugrohr zum Absaugen des Rauchgases mit der Absaugeinrichtung der Düse in Fluidverbindung.According to an advantageous development of the invention, a suction pipe for sucking off the flue gas is in fluid connection with the suction device of the nozzle.

Es ist denkbar, dass das Absaugrohr Teil eines Handgriffes für den Brenner ist, insbesondere, dass der Handgriff aus zwei Halbschalen gebildet ist.It is conceivable that the suction tube is part of a handle for the burner, in particular that the handle is formed from two half-shells.

Ferner betrifft die Erfindung einen Brenner mit einem zuvor beschriebenen Brennerkörper.The invention also relates to a burner with a burner body described above.

Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.Further goals, advantages, features and possible applications of the present invention emerge from the following description of an exemplary embodiment with reference to the drawing. In this case, all of the features described and / or illustrated in the form of themselves or in any meaningful combination form the subject matter of the present invention, regardless of how they are summarized in the claims or their reference.

Dabei zeigen zum Teil schematisch:

1 eine perspektivische Darstellung einer kombinierten Absaug-Schutzgasdüse,
2 eine Schnittdarstellung der Düse gemäß 1 mit einem Innengewinde zum Aufschrauben auf einen Brennerkörper,
3 eine weitere Schnittdarstellung der Düse gemäß 1,
4 einen Brennerkörper mit Düse gemäß 1 und
5 eine Schnittdarstellung des Brennerkörpers gemäß 4.

Some of them show schematically:

1 a perspective view of a combined suction / protective gas nozzle,
2 a sectional view of the nozzle according to 1 with an internal thread for screwing onto a torch body,
3 a further sectional view of the nozzle according to FIG 1 ,
4th a torch body with nozzle according to 1 and
5 a sectional view of the burner body according to 4th .

Gleiche oder gleichwirkende Bauteile werden in den nachfolgend dargestellten Figuren der Zeichnung anhand einer Ausführungsform mit Bezugszeichen versehen, um die Lesbarkeit zu verbessern.Identical or identically acting components are provided with reference numerals in the figures of the drawing shown below on the basis of an embodiment in order to improve readability.

Aus 1 geht eine kombinierte Absaug-Schutzgasdüse 10 für einen Lichtbogenschweißbrenner mit nicht-abschmelzender Elektrode, insbesondere WIG- oder Plasmabrenner hervor.Out 1 a combined suction / shielding gas nozzle works 10 for an arc welding torch with a non-consumable electrode, especially a TIG or plasma torch.

Diese Düse 10 wird an einem in 1 nicht dargestellten Brennerkopf des Brennerkörpers 12 angeordnet, insbesondere aufgeschraubt. Ein solcher Brennerkörper 12 ist in den 4 und 5 dargestellt.This nozzle 10 is at an in 1 not shown burner head of the burner body 12th arranged, in particular screwed on. Such a torch body 12th is in the 4th and 5 shown.

Die Düse 10 weist einen Schutzgaskanal 1 zum Zuführen von Schutzgas zum Schweißprozess auf, welcher in der vorliegenden Ausführungsform zentral in der Düse 10 geführt ist.The nozzle 10 has a protective gas duct 1 for supplying protective gas to the welding process, which in the present embodiment is centrally located in the nozzle 10 is led.

Der Schutzgaskanal 1 ist vorliegend einstückig mit einer mit dem Schutzgaskanal 1 verbundenen Absaugeinrichtung 3 zum Absaugen des während des Schweißprozesses auftretenden Rauchgases verbunden.The inert gas duct 1 is in the present case in one piece with one with the protective gas duct 1 connected suction device 3 connected to the extraction of the smoke gas that occurs during the welding process.

Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel weist die Absaugeinrichtung 3 einen, den Schutzgaskanal 1 zumindest bereichsweise koaxial umgebenden Absaugkanal 6 für das Rauchgas auf. Zum Absaugen des Rauchgases sind mehrere umfangseitig des Brennerkörpers, vorliegend gleichmäßig über den Brennerkörper verteilt angeordnete Absaugöffnungen 7 für das Rauchgas vorgesehen. Diese Absaugöffnungen 7 stehen mit dem wenigstens einen Absaugkanal 6 in Fluidverbindung. Vorzugsweise können Schutzgaskanal 1 und Absaugkanal 6 zentrisch zueinander angeordnet sein.In the exemplary embodiment described here, the suction device 3 one, the inert gas duct 1 at least partially coaxially surrounding suction channel 6th for the flue gas. For sucking off the flue gas, several suction openings are arranged around the circumference of the burner body, in the present case evenly distributed over the burner body 7th intended for the flue gas. These suction openings 7th stand with the at least one suction channel 6th in fluid communication. Preferably, protective gas duct 1 and suction channel 6th be arranged centrally to one another.

Die Absaugöffnungen 7 können einen elliptischen oder ovalförmigen Querschnitt aufweisen und die Hauptachse 11 des elliptischen oder ovalförmigen Querschnitts kann sich in etwa parallel zur Längsachse 5 der Düse 10 erstrecken.The suction openings 7th can have an elliptical or oval cross-section and the main axis 11 the elliptical or oval-shaped cross-section can be approximately parallel to the longitudinal axis 5 the nozzle 10 extend.

Die Absaugöffnungen 7 der Absaugeinrichtung 3 sind bezüglich der Düsenlängsachse 5 axial versetzt zur Schutzgasauslassöffnung 2 der Düse 10 angeordnet. Darüber hinaus sind der Schutzgaskanal 1 und die mindestens eine Absaugöffnung 7 radial und in axialer Richtung versetzt angeordnet. Mit anderen Worten sind die Absaugöffnungen 7 gegenüber dem Gasauslass 2 für das Schutzgas in Strömungsrichtung des Rauchgases zurückversetzt und radial nach außen versetzt, so dass diese Absaugöffnungen 7 beabstandet zum Schweißprozess sind.The suction openings 7th the suction device 3 are with respect to the longitudinal axis of the nozzle 5 axially offset to the shielding gas outlet opening 2 the nozzle 10 arranged. In addition, the protective gas duct 1 and the at least one suction opening 7th arranged radially and offset in the axial direction. In other words, are the suction openings 7th opposite the gas outlet 2 for the protective gas set back in the flow direction of the flue gas and offset radially outward, so that these suction openings 7th are spaced apart from the welding process.

Das im Schweißprozess entstehende Rauchgas oder Schadstoffe werden also durch die Absaugöffnungen 7 in den wenigstens einen Absaugkanal 6 eingesaugt und durch ein in einem Handgriff des Brenners angeordnetes Absaugrohr bzw. einen Absaugkanal 13 abgesaugt. Die Absaugung des Rauchgases und die Zuführung des Schutzgases erfolgt in Strömungsrichtung hintereinander, d.h. am vorderen Ende der Düse 10 strömt Schutzgas aus und in Rauchgasabsaugrichtung gesehen dahinter wird erst abgesaugt. Hierdurch wird ein Erhitzen des Schutzgases durch heiße Rauchgase weitestgehend vermieden.The flue gas or pollutants generated in the welding process are therefore released through the suction openings 7th in the at least one suction channel 6th sucked in and through a suction pipe or a suction channel arranged in a handle of the burner 13th sucked off. The suction of the flue gas and the supply of the protective gas take place one behind the other in the direction of flow, ie at the front end of the nozzle 10 shielding gas flows out and, as seen in the smoke evacuation direction, behind it, evacuation takes place first. This largely prevents the protective gas from being heated by hot smoke gases.

Wie aus den 1 bis 3 weiter hervorgeht, weist die Absaugeinrichtung 3 an ihrem der Schutzgasauslassöffnung 2 zugewandten Ende 8 einen kuppel- oder domförmig ausgebildeten Bereich 4 auf, wobei die Absaugöffnungen 7 zumindest bereichsweise in dem kuppel- oder domförmigen Bereich 4 der Absaugeinrichtung 3 vorgesehen sind.As from the 1 to 3 further shows, has the suction device 3 at her the protective gas outlet opening 2 facing end 8th a dome-shaped or dome-shaped area 4th on, with the suction openings 7th at least in some areas in the dome-shaped or dome-shaped area 4th the suction device 3 are provided.

Wie insbesondere der Schnittdarstellung gemäß 2 entnommen werden kann, erweitert sich der Strömungsquerschnitt des Schutzgaskanals 1 zum brennerseitigen Ende der Düse 10 hin. Der Absaugkanal 6 schließt in dem Bereich an den Schutzgaskanal 1 an, in welchem der Schutzgaskanal 1 sich zum brennerseitigen Ende der Düse 10 hin erweitert.As in particular according to the sectional view 2 can be taken, the flow cross-section of the protective gas duct expands 1 to the end of the nozzle on the burner side 10 down. The suction channel 6th closes the shielding gas duct in the area 1 in which the shielding gas duct 1 to the end of the nozzle on the burner side 10 expanded towards.

Die Düse 10 ist vorliegend elektrisch isolierend ausgebildet. Hierzu ist sie aus einem keramischen Werkstoff, vorzugsweise Aluminiumoxid hergestellt.The nozzle 10 is in the present case designed to be electrically insulating. For this purpose, it is made of a ceramic material, preferably aluminum oxide.

Wie aus den 4 und 5 hervorgeht, ist die Düse 10 an dem Brennerkörper 12 zum thermischen Fügen wenigstens eines Werkstücks, insbesondere zum Lichtbogenschweißen angeordnet. Aus 2 geht hervor, dass die Düse 10 im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Gewinde 9 aufweist zum Aufschrauben auf den Brennerkörper 12. Denkbar ist es auch, dass die Düse 10 einen Gewindeeinsatz zum Aufschrauben auf den Brennerkörper 12 aufweist.As from the 4th and 5 shows is the nozzle 10 on the torch body 12th arranged for thermal joining of at least one workpiece, in particular for arc welding. Out 2 shows that the nozzle 10 in the present embodiment a thread 9 has to be screwed onto the torch body 12th . It is also conceivable that the nozzle 10 a threaded insert for screwing onto the torch body 12th having.

Weiter ist den 4 und 5 ein Absaugrohr 13 zum Absaugen des Rauchgases zu entnehmen, welches mit der Absaugeinrichtung 3 der Düse 10 in Fluidverbindung steht.Next is the 4th and 5 a suction tube 13th to extract the flue gas, which can be extracted with the suction device 3 the nozzle 10 is in fluid communication.

Das Absaugrohr 13 ist Teil eines Handgriffes 14 für den Brenner, welcher vorliegend aus zwei Halbschalen 15 gebildet ist.The suction tube 13th is part of a handle 14th for the burner, which in the present case consists of two half-shells 15th is formed.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: SchutzgaskanalShielding gas duct
22: SchutzgasauslassöffnungInert gas outlet opening
33: AbsaugeinrichtungSuction device
44th: kuppel- oder domförmiger Bereichdomed or dome-shaped area
55: Längsachse DüseLongitudinal nozzle
66th: AbsaugkanalSuction duct
77th: AbsaugöffnungenSuction openings
88th: Ende AbsaugeinrichtungEnd of suction device
99: Gewindethread
1010: Schutzgas-AbsaugdüseInert gas suction nozzle
1111: Hauptachse des elliptischen QuerschnittsMajor axis of the elliptical cross-section
1212th: BrennerkörperTorch body
1313th: AbsaugrohrSuction tube
1414th: HandgriffHandle
1515th: HalbschalenHalf shells

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

EP 2298485 A1 [0013]
EP 0835711 A2 [0014]
EP 3300827 A1 [0015]

Claims

Combined suction / shielding gas nozzle (10) of an arc welding torch with a non-melting electrode, in particular a TIG or plasma torch, with a shielding gas duct (1) for supplying shielding gas to the welding process and a suction device (3) that is integrally connected to the shielding gas duct (1) for suction of the smoke gas occurring during the welding process.

Nozzle (10) Claim 1 , characterized in that the suction device (3) has at least one suction duct (6) for the flue gas, which at least partially coaxially surrounds the protective gas duct (1).

Nozzle (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the suction device (3) has several suction openings (7) for the flue gas, which are arranged around the circumference of the burner body, preferably evenly distributed over the burner body.

Nozzle (10) according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed to be electrically insulating, in particular that it consists essentially of a ceramic material, preferably aluminum oxide.

Nozzle (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the suction openings (7) of the suction device (3) are arranged axially offset to the protective gas outlet (2) of the nozzle (10) with respect to the longitudinal axis (5) of the nozzle.

Nozzle (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the protective gas duct (1) and the at least one suction opening (7) are arranged radially and offset in the axial direction.

Nozzle (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the suction device (3) has a dome-shaped or dome-shaped area (4) at its end (8) facing the protective gas outlet opening (2).

Nozzle (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the suction openings (7) are provided at least in some areas in the dome-shaped or dome-shaped area (4) of the suction device (3).

Nozzle (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the flow cross-section of the protective gas duct (1) widens towards the end of the nozzle (10) on the burner side.

Nozzle (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the suction channel (6) connects to the protective gas channel (1) in the area in which the protective gas channel (1) widens towards the burner-side end of the nozzle (10).

Nozzle (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the suction openings (7) have an elliptical or oval-shaped cross-section, in particular that the main axis (11) of the elliptical or oval-shaped cross-section is approximately parallel to the longitudinal axis (5) of the nozzle (10) extends.

Nozzle (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle (10) has a thread (9), in particular a threaded insert for screwing onto a torch body (12).

Torch body (12) for thermal joining of at least one workpiece, in particular for arc welding, with a combined suction / shielding gas nozzle (10) according to one of the preceding claims.

Torch body (12) Claim 13 , characterized in that a suction pipe (13) for sucking off the flue gas is in fluid connection with the suction device (3) of the nozzle (10).

Torch body (12) Claim 14 , characterized in that the suction tube (13) is part of a handle (14) for the burner, in particular that the handle (14) is formed from two half-shells (15).

Burner with a burner body (12) according to one of the Claims 13 to 15th .