APPARATUS FOR SUPPLYING BOTTOM-PROTECTING GAS DURING TUBE WELDING

Abstract: Device for feeding protection gas to root of or butt welded tube arrangement comprises value disc and barrier device, in the form of a spray device, which essentially fills tube cross-section and has outer housing contg. spray surface. This housing is made of a gas permeable material.

Description: "Vorrichtung zum Zuführen von Wurzelschutzgas beim Rohr schweissen" Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen von Wtirzelschutzgas beim Rohrschweissen, insbesondere beim Stumpfschweissen eines Rohrflansches, mit einer Drosselscheibe auf einer Seite und einem Absperrsystem auf der anderen Seite der Wurzel der zu schweissenden Pügenaht sowie mit einer Schutzgaszuleitung zu dem Schutzgasraum zwischen Drosselscheibe und Absperrsystem. Wenn Umgebungsluft durch den Fügespalt beim Rohrschweissen angesaugt wird, können durch Anlauffarben gekennzeichnete Oxidschichten entsihenX die sich negativ auf die Korro sionsbestandigkeit des Werkstoffs auswirken. Um das zu verhindern, wird die Wurzel des Fügespalts mit Schutzgas beaufschlagt. 3ei nach aussen geöffneter V-sTaht wird auf der Rohrinnenseite eine Schutzgaskasmer vorgesehen. Die Kammer kann auf der einen Seite durch eine Drosselscheibe und auf der anderen Seite durch ein Absperrsystem begrenzt sein und Mittel zum Zuführen des Schutzgases besitzen. Durch Abstimmen der Drosselscheibe mit der Menge des zugeführten Schutzgases kann ein Schutzgasüberdruck in der Schutzgaskammer eingestellt werden. In der Praxis wird der Schutzgasstrom entweder zentral oder über nachzustel lende Segmente in die durch das Absperrsystem und die Drosselseheibe bzw. Stauscheibe gebildete Schutzgaskammer eingeleitet. Dadurch wird das Ansaugen atmosphärischer Luft durch den Fügespalt aber nur unvollständig verhindert. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schutzgasschleier dicht und turbulenzarm an den Schweissnaht- wurzelbereich heranzuführen und dadurch eine randnahe Schutzgasströmung zu erzeugen, die ein ansaugen atmosphärischer Luft durch den Fügespalt ausschliesst. Die erfindungsgemässe Lösung ist in der Vorrichtung zum Zuführen von Wurzelschutzgas beim Rohrschweissen gekennzeichnet durch die Ausbildung des Absperrsystems als den Rohrquerschnitt im wesentlichen ausfüllende Brause mit einem den Schutzgasraum zugewandten, ide Brausefläche enthaltenden, äusseren Gehäuse aus gasdurchlässig-porö- sem Werkstoff. In der erfindungsgemässen Vorrichtung wird das Schutz gas über poröse, insbesondere aus Sintermetall bestehende, Brauseflächenin der Nähe des Fügespalts in die Schutzgaskammer eingeführt. Eine für die Schweissbelange optimale Strömungsgestaltung lässt sich mit einer Mehrkammer- brause erreichen, deren Innenraum wenigstens zwei der äusseren 3rausefläche auf dem Weg des Gasstroms vorgeschaltete, gasdurchlässige Zwischenwände enthalt und dadurch in entsprechend viele, vom Gasstrom au durchflies- sende Zwischenkammern unterteilt ist. Die Zwischenwände können ebenfalls aus porösen Werkstoff, insbesondere Sintermetall, oder auch aus Lochblech, vorzugsweise mit Lochdurchmessern zwischen 1 und 1,5 mm, bestehen. Der Aussendurchmesser des porösen Gehäuses bzw. der eigentlichen Brauseflache soll vorzugsweise zwiachen ungefähr dem C,8-fachen und dem 0,9-fachen des lichten Rohrdurchmessers betragen. Die poröse Gesamtbrausefläche kann sich über den Rand derparallel zum Rchrquerschnitt verlaufenden Hauptbrausefläche hinweg erstrecken und den Umfangsstreifen der letzteren, d.h. der dem Schutzgases raum zugewandten Zwischenkammer der Brause als Brauserandstreifen mit umfassen. Im übrigen kann es zweckinäs- sig sein, eine Dichtung zwischen Umfang des Brausenge hau es und angrenzender Rohrinnenfläche vorzusehen, vor allem auch um ein Ansaugen atmosphärischer Luft durch den Ringspalt am Unfang des Gehäuses zu vermeiden. Für eine optimale Strömungsgestaltung der erfindungsgemassen Brause im Filme einer randnahen Schutzgasströmung an der Schweissnahtwurzel ist es ferner vorteilhaft, das Schutzgas über ein mehrarmiges Zuführungsrohr der der Rauptbrausefläche gegenüberliegenden Rückseite bzw. Aussenseite des Brausengehauses zuçuleiten. Durch eine mehrartige Schutzgaseinfüuuung in eine zwei oder mehr der Zwischenkammern aufweisende Brause wird eine im allgemeinen ausreichend tleichmässige Gasverteilung im Schutzgasraum erzielt. Anhand der schematischen Darstellung eines Ausführungs- beispiels werden Einzelheiten der Erfindung erläutert, Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt parallel zur Längsachse des zu schweissenden Rohrs; und Fig. 2 die Draufsicht auf die Aussenseite eines als Brause ausgebildeten Absperrsystems. In dem in der Zeichnung dargestellten nusfuhrungsoeispiel ist vorgesehen, einen Rohrflansch 1 an ein Ende eines Rohrs 2 stumpf anzuschweissen. Der Schweissstoss wird durch eine V-förmige. um das Rohr umlaufende Fügenaht 3 gebildet. In der dargestellten Anordnung geht es darum, die Wurzel 4 der Fügenaht 3 mindestens bis zum Auftra gen der Qicht gezeichneten) Wurzellage der zu erzeugen den Schweissnaht von der Rohrinnenfläche 5 bzw. Flansch- innenfläche 6 her mit einem Schutzgas, dem sogenannten Wurzelschutzgas, gleichmässig so zu beaufschlagen, dass beim Schweissen atmosphärische Luft durch den Fügespalt 3 nicht angesaugt werden kanne Um das zu erreichen, wird innerhalb des Rohrs 2 bzw. Flansches 1 ein Schutzgasraum 7 mit einer Stauscheibe bzw. Dresselscheibe 8 auf der einen Seite der Fügenaht 3 und Iqqm als Brause 9 ausgebildeten Absperrsystem auf der anderen Seite der Füge- naht 3 gebildet. Die Drosselscheibe 8 soll eine gewisse Zahl von Bohrungen 10 besitzen, deren summierter Querschnitt so gross gewählt wird,dass innerhalb des chutzgasraums 7 ein geringer Überdruck zu erzeugen und aufrecht zu erhalten ist, wenn eine entsprechende Menge Schutzgas pro Seite einheit eingeleitet wird. Das als Brause 9 ausgebildete Absperrsystem befindet sich im Ausführungsbeispiel am Aussenende des Rohrstutzens 1, verschliesst diesen und liegt an der Flansch- fläche mit einer ein Tiliderlager bildenden Anlage scheibe 11 an. Wenn zwei Rohre erfindungsgemäss zusammenzuschweis- sen sind, ist die Konstruktion der 3rause entsprechend zu verändern. Beispielsweise kann die Anlageseheibe 11 durch ein radial zu expandierendes Klemm-Mittel ersetzt werden. Die 3rause 9 und die Drosselscheibe 8 können über eine Kette 12 miteinander gekoppelt sein. Die Brause 9 selbst besteht aus einem dem Schutzgasraum 7 zugewandten, die eigentliche Brausefläche enthaltenden, porösen äusseren Gehäuse 13, zwei durch Zwischenwände 14, und 15 voneinander getrennte Kammern 16 und 17 und einer durch die Anlagescheibe 11 mit mehreren Armen 18 hindurchgeführten Schutzgaszuführung 19 mit Absperrventil 20. Die Arme 18 werden durch Bohrungen 21 der Änlagescheibe 11 geführt und münden in einer Vorkammer 22. Das in die Vorkammer 22 bei geöffnetem Ventil 20 über die Schutzgaszu- führung 19 eingeleitete Schutzgas gelangt durch gegenein- ander versetzte Tücher 23 und 24 bzw. durch Poren der Zwischenwände 14 und 15 nacheinander in die Zwischenkam- mern 17 und 16 und wird schliesslich durch das poröse äussere Gehäuse 13 in der durch die Pfeile 25 angedeuteten Weise als laminare Strömung in den Scliutzgasraum 7 eingeleitet. Die erstrebte Strömungsform kann noch besser angenähert werden, wenn sich der poröse, insbesondere aus Sinterme- tall, bestehende bereich des äisseren Gehäuses 13 der Brause 9 über die umlaufende Kante 26 der senkrecht zur Rohrlängsachse 27 angeordneten bzw. im wesentlichen radial verlaufenden Hauptbrausefläche 28 hinwegerstreckt und einen porösen Brauserandsbreifen 29, durch den das Schutzgas in radialer Richtung 30 geblasen wird, umfasst. Voraussetzung dafür ist u.a., das der Durchmesser des Gehäuses 13 kleiner als der lichte Durchmesser des umgebenden Flansches 1 bzw. Rohrs 2 ist. In Frage kommt ein Verhältnis des 3rausen-Durchmessers zum lichten Rohrdurciirnesser von 0,8/1,0 bis 0,9/1,0 in Trage Um schliesslich eine Durchströmung' des zwischen 3rausen- Unfang und Rohrinnenfläche gebildeten Spalts auszuschliessen, kann es zweckmässig sein, den Spalt nach aussen hin, d .h. angrenzend an die Anlagescheibe 11 mit einem zusätzlichen Dicht-Ring 21, insbesondere O-Ring, abzudichten. Bezugszeichenliste 1 = Rohrflansch 2 = Rohr 3 = Fügenaht 4 = Wurzel 5 = Rohrinnenfläche 6 = Flanschinnenfläche 7 = Schutzgasraum 8 = Drosselscheibe 9 = Brause 10 = Loch 11 = Anlagescheibe 12 = Kette 13 = äusseres Gehäuse 14 = Zwischenwand 15 = Zwischenwand 16 = Kammer 17 = Kammer 18 = 19 = Schutzgaszuführung 20 = Ventil 21 = 22 = Vorkammer 23 = Loch. (15) 24 = Loch (14) 25 = Pfeil 26 = Umfangskante 27 = Rohrlängsachse 28 = Hauptbrausefläche 29 = Randstreifen 30 = radiale Richtung 31 = O-Ring

Claims: Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Zuführen von Wurzelschutzgas beim Rohrschweissen, insbesondere beim Stumpfschweissen eines Rohrflansches, mit einer Drosselscheibe (8) auf einer Seite und einem Absperrsystem auf der anderen Seite der Wurzel (4) der zu schweissenden Fügenaht (3) sowie mit einer Schutzgaszuleitung (19) in den Schutzgacrauna (7) zwischen Drosselscheibe (8) und Absperrsystem, gekenn- zeichnet durch die Ausbildung des Absperrsystems als den Rohrquerschnitt im wesentlichen ausfüllende 3rause (9) mit einem dem Schutzgasraum (7) zugewandten, die Brause fläche (28, 29) enthaltenden äusseren Gehause (13) aus gasdurchlässig-porösem Werkstoff. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mehrarmige Schutzgaszuführung (18, 19) auf der dem Schutzgasraum (7) abgewandten Aussenseite der Brause (9). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der Innenraum der Brause (9) wenigstens zwei der Brausefläche (28, 29) auf dem Weg des Schutzgasstroms vorgeschaltete gasdurchlässige Zwischenwände (14, 15) enthält und dadurch in entsprechend viele Zwischenkammern (17, 16) unterteilt ist. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwände (14, 15) aus porösem Werkstoff bestehen. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der poröse Werkstoff aus Sintermetall besteht. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwände (14, 15) aus Lochblech, vorzugs- weise mit Lochdurchmessern zwischen 1 und 1,5 mm, bestehen. 7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Dichtring (31) zeri- schein Umfang äusserem Gehäuse (13) und angrenzender Rohrbzw. flanschinnenfläche (6). 8. vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekernzeichnet durch eine Kopplung, insbesondere als Verbindungskette (12) zwischen Brause (9) und Drosselscheibe (Z) und ein an die Brause (9) angesetztes ii- derlager (11) tür die Kopplung. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager als auf die Aussenseite eines anzuschweissenden Rohrflansches (1) aufzusetzende Anlageschei be (11) ausgebildet ist. 10. vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmessei des äusseren, porösen Gehäuses (13) der 3rause (9) das ungefähr 0,8-ache bis 0,9-fache des lichten Rohrs bzw. flanschdurchmessers beträgt 11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die sasdurch- lässig-poröse Fläche des äusseren Gehäuses (13) über die Umfangskante (26) der senkrecht zur Rohrlängsachse (27) stehenden Hauptbrausenfläche (23) hinweg in einen porösen Brausenrandstreifen (29) erstreckt.

Inventors: HERMES, HANS, MEISSNER, HENNING
Applicants: HENKEL KOMMANDITGESELLSCHAFT AUF AKTIEN
Application year: 1985
Main classification: B23K9
IPC codes: B23K9