CN113195143B - 用于保护气体流流出的气体喷嘴和具有其的燃烧器脖颈件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于使保护气体流从具有气体分配器区段的气体喷嘴的气体出口流出的气体喷嘴，其中，所述气体喷嘴至少在所述气体分配器区段的部分区域中双壁地构造以便形成用于所述保护气体流的流动空间。本发明此外涉及用于热接合至少一个工件、尤其用于电弧接合、优选用于电弧焊接或者电弧钎焊的一种燃烧器脖颈件和一种方法，其具有布置在所述燃烧器脖颈件中的电极或者用于在所述电极或者所述焊丝和所述工件之间产生电弧的焊丝和具有用于使保护气体流从气体出口流出的气体喷嘴。

Description

用于保护气体流流出的气体喷嘴和具有其的燃烧器脖颈件
技术领域
本发明涉及一种用于使保护气体流流出的气体喷嘴和一种具有气体喷嘴的燃烧器脖颈件、一种燃烧器、以及一种用于热接合至少一个工件的方法。
背景技术
热电弧接合方法利用能量来使工件熔融并且将其连接起来。在板材制造中，使用根据标准的“MIG”、“MAG”以及“WIG”焊接方法。
在借助自熔式电极(MSG)进行的保护气体辅助的电弧焊接方法中，“MIG”代表“金属-惰性气体(Metall-Inertgas)”并且“MAG”代表“金属-活性气体(Metall-Aktivgas)”。在借助非自熔式电极(WSG)进行的保护气体辅助的电弧焊接方法中，“WIG”代表“钨-惰性气体(Wolfram-Inertgas)”。根据本发明的焊接装置可以实施为机器引导的焊接燃烧器。
MAG焊接工艺是借助活性气体进行的金属-保护气体过程(MSG)，在该金属-保护气体过程中，电弧在连续地被供给的自熔式焊丝电极与材料之间燃烧。自熔式电极提供用于形成焊缝的附加材料。在几乎所有适合焊接的材料中，MAG焊接工艺都可以简单地且经济地使用。在此，视要求和材料而定地，使用不同的保护气体。
在MSG焊接时，被供给的活性气使电极、电弧和熔池相对于大气被保护。这确保在极其不同的条件下具有高熔化率的焊接结果。根据材料的不同，使用由氩气CO2、氩气O2或者纯氩气或者纯CO2组成的混合物作为保护气体。视要求而定地，利用不同的焊丝电极。MAG焊接是一种耐用的、经济的且可多方面地使用的焊接过程，这种焊接过程不但适合用于手工的、还适合用于机械的及自动化的过程。
MAG焊接工艺适合用于焊接非合金(或低合金)钢。高合金钢和镍基合金原则上也可以用MAG工艺过程焊接。然而，在保护气体中的O2比例或者CO2比例是小的。视对焊缝和最优的焊接结果的要求而定地，使用不同的电弧类型和焊接工艺过程(如标准工艺过程或者脉冲工艺过程)。
为了熔融待焊接物，电弧焊接装置在工件与自熔式或者非自熔式焊接电极之间产生电弧。保护气体流将待焊接物以及焊接部位相对于大气气体(主要是周围环境空气的N2，O2，H2)被遮蔽。
在此，在与电弧焊接设备连接的焊接燃烧器的燃烧器本体上设置有焊接电极。一般地，燃烧器本体包含一组位于内部的、引导焊接电流的构件，这些构件将焊接电流从电弧焊接设备中的焊接电流源朝向燃烧器本体的尖端导引到焊接电极上，以便然后从该处出发产生到工件的电弧。
保护气体流环流于焊接电极、电弧、焊接池和在工件上的热影响区，并且在此通过焊接燃烧器的燃烧器本体将其供给至这些区域。气体喷嘴将保护气体流导引至燃烧器头部的前端部，在该处，保护气体流大致环状地围绕着焊接电极地从燃烧器头部出来。将气体引导至气体喷嘴，这在现有技术中通常是通过由具有低导电能力的材料(聚合物或氧化物陶瓷)制成的构件进行，这些构件可以同时作为绝缘件使用。
在焊接时所产生的电弧在焊接过程期间加热待焊接的工件以及可能被供给的待焊接物，从而使它们熔融。由于电弧能量引入、高能量的热辐射以及由于对流，热量显著地引入到焊接燃烧器的燃烧器头部中。被引入的热的一部分可以通过由燃烧器头部所引导的保护气体流或通过在周围环境空气中的被动冷却以及到软管组中的热引导又导出。
然而，从燃烧器头部的特定焊接电流负荷起，热引入变得如此大，以至于需要对燃烧器头部进行所谓的主动冷却，以便保护所使用的构件以防由热造成的材料失效。为此，燃烧器头部借助冷却剂主动地冷却，所述冷却剂流过燃烧器头部，并且在此将从焊接过程所吸收的且非期望的热运走。在此，作为冷却剂，可以使用例如去离子水，其具有乙醇或者丙醇的附加物，用于防冻的目的。
除了焊接之外，钎焊也在考虑之列，以便使板材构件连接起来。与上述焊接(熔焊)情况不同地，在此，并不熔化工件，而仅仅熔化附加材料。对于此的原因在于，在钎焊时，两个棱边通过作为附加材料的焊剂相互连接。焊剂材料和构件材料的熔化温度相差很远，因此，在加工时只有焊剂熔化。除了WIG燃烧器、等离子体燃烧器和MIG燃烧器之外，激光也适合用于钎焊。
电弧钎焊工艺过程可以被划分为金属保护气体(MSG-L)钎焊过程和钨-保护气体(WSG-L)钎焊工艺过程。作为附加材料，在这里，主要使用线材状的铜基材料，所述铜基材料的熔化温度范围比基础材料的熔化温度范围更低。MSG电弧钎焊的原理在仪器技术方面在很大程度上与借助线材状的附加材料进行的MSG焊接一致。在WIG钎焊的情况下，线材状的附加材料手动地或者机械化地在侧向上输送到电弧中。在此，附加材料可以无电流地作为冷线材或者电流加载地作为热线材被供给。借助热线材实现较高的熔化率，但是，电弧会被附加的磁场影响。
通常，在表面精制的(或未涂层的)薄板材上使用电弧钎焊，这是因为此外通过钎焊的与焊接(熔焊)相比更低的熔化温度实现构件的更小的热负荷，并且较少地损害涂层。在电弧钎焊的情况下，不发生基础材料的实质性熔融。
一般而言，在由非合金钢和低合金钢制成的、未涂层的、且金属化地敷设的板材上在直至最大约为3mm的厚度范围内采用电弧钎焊工艺过程。
为了进行电弧钎焊，根据DIN ISO 14175标准，通常可以使用氩气l1或者具有CO2、O2或者H2掺杂的氩混合物。在WIG钎焊时，可以使用商业上通用的WIG燃烧器。
从EP 2 407 267 B1和EP 2 407 268 B1已知一种焊接燃烧器，其具有：保护气体供给部、燃烧器接头区块、在一端部上连接在燃烧器接头区块上的燃烧器脖颈件、和设置在燃烧器脖颈件的另一端部上的燃烧器头部，其中，燃烧器脖颈件具有内管、外管和设置在内管与外管之间的绝缘软管。
这类焊接燃烧器在现有技术中还被使用于金属惰性气体焊接(MIG)。例如，在文献DE 10 2004 008 609 A1中说明了一种这样的焊接燃烧器。在这种焊接燃烧器中，焊接电流经由接触喷嘴被供给位于内管中的焊接焊丝。在此，燃烧器的外部件与内管电绝缘，以便防止焊接电流流动经过燃烧器壳体。在焊接过程中，进行焊接焊丝的加热，并且热被部分地导引到焊接燃烧器中。
根据类属，在焊接过程中，原本使用的焊接气体(大多为惰性的保护气体)能够尽可能有效地被使用于对内管进行冷却。当气体沿着内管的外侧在扁平通道中流动时，可以实现内管的有效的冷却。为了在内管外部产生气体流动通道，在现有技术中，在内管上使用套管。然后，由内管和套管所构成的复合结构通过隔离软管与外部的壳体管相隔离。
根据类属，保护气体的供给首先通过保护气体供给部进行，所述保护气体供给部典型地以孔口形式构造在燃烧器接头区块中。因为保护气体的供给相对于内管不对称地进行，因而保护气体应尽可能均匀地在内管周围分布。为此目的，例如在EP 2 407 267 B1中提出，外部的环形通道在燃烧器接头区块内部且围绕着内管地构造，保护气体可以穿过该外部的环形通道在内管周围地分布。因此，保护气体从燃烧器接头区块中的孔口出发、通过外部的环形通道和径向的气体通道流至内管和隔离软管之间的中间空间(或者必要时也流至隔离软管与外管之间的中间空间)。
从EP 0 074 106 A1已知一种用于自动化焊接设备的、用于借助持续地熔化的电极进行焊接的水冷式保护气体焊接燃烧器。通过空气喷射进行周期性清洁，这应通过两个相互电绝缘的外部型材管的共轴布置实现，这些型材管的槽道构造为通道。这些通道从具有在气体喷嘴保持件上的气体喷嘴的燃烧器头部延伸至燃烧器本体。内部的保护气体通道应同时使用于：在气体喷嘴的周期性的清洁期间，将吹出空气馈入到气体喷嘴中。外部的水通道延伸至气体喷嘴保持件，从而，该气体喷嘴保持件直接地被冷却。通过燃烧器本体和连接件的特别构型，将保护气体或者用于吹出水和冷却水的压力空气供给至以共轴方式布置的型材管。
从EP 2 487 003 A1已知一种电弧焊接设备的焊枪，所述焊枪在焊接端部上具有以套筒状地构成的气体喷嘴和布置在该气体喷嘴中的气体分配器，所述气体喷嘴包围连贯通道的壁，所述气体分配器具有气体流出开口。气体喷嘴在壁的内侧上在内部在接头端部上具有连接结构。在气体喷嘴处，此外，在壁的内侧上(朝向气体出口端部看)在连接结构后方构成连贯的、环绕的突出部，所述突出部产生连贯通道的相对于突出部的周围环境减小的横截面。此外，气体分配器(朝向气体出口端部看)在气体流出开口前方具有相对应的回缩部。
在此不利的是，气体分配器由环形槽道保护且保持，但是反而不与之固定地连接。由此原因，在未旋紧的状态下，对气体分配器不存在防丢失。因为气体喷嘴在该燃烧器上与焊丝引导部以及气体分配器拧紧。因此，气体分配器并非以防丢失的方式与气体喷嘴连接，而是与燃烧器的其余部分连接。
同样，在EP 2 487 003 A1中所说明的气体喷嘴无法进行自动清洁，因为该气体喷嘴仅由环形槽道保持，但不是固定地连接。因此，即便在旋紧的状态下，该气体喷嘴也不被保护以防扭转。
从JPA 1985072679已知一种用于电弧焊接的方法。保护气体居中地从布置在内管中的气体喷嘴流出。可套装到燃烧器本体上的气体分配器由电绝缘的材料制造。
从JPU 11982152386已知一种用于借助自熔式电极进行电弧焊接的燃烧器，其中，保护气体居中地被引导到燃烧器脖颈件中并且经由气体分配器中的孔口在径向上出来。气体分配器由电绝缘的材料制造。
从JP H07 256462A已知一种具有尖端的焊接燃烧器，所述尖端具有绝缘连接部以及紧固在该绝缘连接部上的流动***。在绝缘连接部上布置有喷嘴。电极焊丝由电极焊丝供给部供给。为了影响到保护气体的流动，布置在喷嘴的内壁与尖端之间的分隔件(或转向件)与绝缘连接部旋紧。分隔件(或转向件)应防止：燃烧器和喷嘴由于在燃烧器的内壁上的飞溅物而电短路。
从US 2017/080512 A1已知一种焊接燃烧器***，其具有用于接收接触尖端和焊接喷嘴的接收组件。焊接燃烧器***也包含锁紧元件，所述锁紧元件使接触尖端保持在部分地确保的位置中。此外，焊接燃烧器***包括焊接喷嘴，所述焊接喷嘴这样配置，使得该焊接喷嘴与接收组件耦合，以便使接触尖端保持在确保的位置中。
由网页https://www.vdma.org/en/v2viewer/-/v2article/render/15157542(检索日期：2020年12月01日)公开了一种具有大约25mm的流动直径的、用于气态介质混入到液体流中的一件式混合喷嘴。对于混合喷嘴的制造，使用增材式生产方法，在该增材式生产方法中，构件基于金属粉末逐层地借助于选择性激光焊接方法构成。通过使用增材式生产方法能够将构件成整体地生产成一件。
从JP S 62 38772 A已知一种用于进行保护气体焊接的、具有接触尖端和圆柱形喷嘴的焊接燃烧器。接触尖端被旋入到圆柱形的气体扩散器中。
从DE 602 24 140 T2已知一种用于使用在金属保护气体焊接中的焊接燃烧器。焊接燃烧器具有脖颈区段和在该脖颈区段的第一端部上的扩散器。接触尖端从扩散器开始延伸。接头器件位于脖颈区段的第二端部上，并且使用于将脖颈区段连接到电流线缆布置组件上。脖颈区段具有电导体和纵向地延伸的通道。当通过使用焊接燃烧器制造焊接部位时，气体使用于保护焊接部位不受大气方面的污染影响。气体从电流线缆布置组件沿着通道并且通过扩散器中的开口从焊接燃烧器流出。
在根据类属的焊接燃烧器(尤其MSG焊接燃烧器)中，在前端部上，此外发生焊丝电极与电流喷嘴中的焊接电位之间的触点接通，以及保护气体流动至待焊接物(尤其到工件)的整流及层流化。此外，在液体冷却的***中，将工艺过程热量的一部分向冷却回路传递。
为了最优地冷却易损件(例如电流接触喷嘴)，因此从热源(也即焊接过程)到冷却回路(在液体冷却的情况下)的间距尽可能短地构成。对于保护气体流的整流及层流化，则需要通过在保护气体引导部中(尤其在易损件内部)合适的几何构型带来足够的停留时间。此外，MSG焊接燃烧器的外管和内管此外必须相互电绝缘。
在执行焊接过程时，视工艺过程参数而定地，可能发生飞溅物在易损件上或多或少地强烈附着。这些飞溅物在MSG焊接燃烧器中通常在自动化地被引导的***中通过以马达方式驱动的、具有铣削器的清洁装置除去。易损件(尤其气体喷嘴或者电流接触喷嘴以及绝缘件)必须承受住这些机械式负荷。
在已知的燃烧器脖颈件(例如申请人的产品系列“
Figure GDA0003893075920000061
W500”的燃烧器脖颈件)中，保护气体可以居中地在内管中被引导。这样的结构被称作是居中式气体供给部：在这些结构中，保护气体可以与附加焊丝共同地在内管的内部被引导。因此，内管可以单壁地实施。通过喷嘴托架中的孔口，保护气体在径向上流动到飞溅物防护件中，并且朝着气体喷嘴方向流出。在此，飞溅物防护件这样实施，使得除了用于气体分布之外也用于电绝缘。
飞溅物防护件在例如借助铣削器对电流喷嘴及气体喷嘴进行清洁时具有距该铣削器的足够的间距，从而使得该飞溅物防护件不被损坏。
在另外的已知的燃烧器脖颈件(尤其申请人的产品系列“
Figure GDA0003893075920000071
W600”的燃烧器脖颈件)中，保护气体偏心地在内管中被引导。在偏心式气体引导中，保护气体在内管的双壁中被引导。换言之，内管构成复合管(或组合式-管中管-连接结构)，其中，使一管具有轮廓花纹，从而在这两个管壁之间可以形成中间空间。保护气体流动通过内管中的孔口在径向上出来。保护气体然后通过气体分配器到达气体喷嘴中。气体分配器由酚醛塑料制成，并且作为电绝缘件起作用，通过所述电绝缘件，不仅分布保护气体，而且将外管与内管之间的绝缘在相应的管端部上付诸实施。由此原因，在借助铣削器对电流喷嘴及气体喷嘴进行清洁时，气体孔口无法一同被清洁。气体分配器围绕着铣削器的转动轴线可转动地支承。由此，虽然使在清洁过程期间由脱离的飞溅物所引起的机械式负荷最小化，但是不可能借助于铣削器实现最优的清洁。但是，换言之，由于这种结构，(以压力空气运行的)铣削器的使用是不可能的。在这里，作为替代方案，根据现有技术，提供一种飞溅物防护件，所述飞溅物防护件确保了绝缘，但是由此不可能通过气体分配器实现层流式气体引导的积极作用。
在申请人的产品系列“
Figure GDA0003893075920000072
TWIN 600W”的另外的已知的燃烧器脖颈件中，保护气体偏心地在内管中被引导。保护气体流动通过内管中的孔口在径向上出来。保护气体通过气体分配器在轴向上流至飞溅物防护件并且从该飞溅物防护件又在径向上被引到气体喷嘴中。气体分配器由酚醛塑料制成，并且飞溅物防护件由玻璃纤维硅制成。气体分配器和飞溅物防护件可转动地受支承。因此，在借助铣削器对电流喷嘴及气体喷嘴进行清洁时，在飞溅物防护件中的气体孔口也无法一同被清洁。
因此，综上所述，对流动进行层流化在构造上的要求与将过程热传递最大化是彼此相反的。此外，在已知的燃烧器中不利的是：在不损坏易损件的情况下，自动化清洁(例如借助于铣削器)是不可能的。此外，在已知的燃烧器中不利的是：气体喷嘴和气体分配器这二者不涉及组合成组件，而是涉及到单独的构件，这些构件尤其在更换时会容易丢失，因为它们没有防丢失地相互连接。
发明内容
从现有技术的缺点出发，本发明以这样的任务为基础：提出一种经改善的气体喷嘴和一种经改善的燃烧器脖颈件，即便用于使保护气体流层状地流动的气体引导过程以偏心的方式——也即是通过(复合)内管的内部的通道——进行引导时，所述气体喷嘴和所述燃烧器脖颈件也能够实现燃烧器的自动化清洁(尤其借助于铣削器)。
该任务通过一种用于使保护气体流流出的气体喷嘴和一种用于热接合至少一个工件(尤其用于电弧接合、优选用于电弧焊接或者电弧钎焊)的燃烧器脖颈件以及一种具有这类燃烧器脖颈件的燃烧器、和一种用于热接合至少一个工件的方法解决。
根据本发明，用于使保护气体流从气体出口流出的气体喷嘴设有气体分配器区段，其中，气体喷嘴至少在气体分配器区段的部分区域中双壁地构造以便形成用于这种保护气体流的流动空间。
以此方式，在组件内部(也就是在气体喷嘴与气体分配器区段之间)提供了额外隔开的流动空间(或空腔)，或提供了过渡至该流动空间(或空腔)或者从该流动空间(或空腔)出来的过渡部。
用于这种保护气体流的流动通道由于保护气体流的转向而延长至双壁式气体分配器区段中，从而，在燃烧器头部的前端部上出现所期望的层状流动，并且，尽管气体喷嘴相对于已知***是缩短的，但这对于实现获利最大的过程热传递是有益的。
气体喷嘴相对于已知的喷嘴缩短，以便液体冷却尽可能靠近于热源(焊接工艺过程)存在，也就是说，从热源到冷却回路的距离尽可能短。
在气体偏心式分布中，在气体喷嘴中的保护气体流动的分布和层流化不再能够通过内管(或喷嘴托架)实现。此外，用于气体单独分布的孔口不能借助于铣削器以机械方式清洁。以此方式，即便在气体喷嘴缩短的情况下，在燃烧器头部的前端部上也可以产生层状流动。基于气体喷嘴具有在组件内部(也就是说在该气体喷嘴与气体分配器区段之间)附加地隔开的流动空间，因而，根据本发明的构型，在从工艺过程热源到冷却回路的距离最小的情况下能够实现：使保护气体流动实现层流化，并且同时用铣削器对集成式气体分配器的气体孔口自动化地清洁。换言之，燃烧器相对于借助于铣削器进行的自动化的清洁并不敏感。
根据本发明的有利的第一拓展方案，气体分配器区段和气体喷嘴整体地构造。例如，气体喷嘴与气体分配器区段可以借助于3D打印以特别简单且有效的方式制造。
替代地，可以设想，气体分配器区段由紧固在气体喷嘴上的气体分配器构成。以此方式，气体喷嘴和气体分配器构成一组件。此外，通过这样的方式实现一种防丢失结构，其方式是，将气体分配器区段与气体喷嘴以防丢失的方式连接。尤其是，在更换气体喷嘴(也就是说，即便在未旋紧在燃烧器上的状态下)时，气体分配器也能够以防丢失的方式保持在气体喷嘴上。
根据本发明的一种另外的有利的构型，设置的是，气体分配器区段在圆周侧上具有至少一个气体排出开口(尤其多个大致以相对彼此相同的间距布置的气体排出开口)，从而气体出口与这种一个或多个气体排出开口处于流体连接状态。保护气体经由这些气体排出开口以相应于开口的径向的分布的方式在圆周上均匀分布地流出。因此，经由这些开口出来的气体在气体喷嘴中转向且改道，从而朝向气体出口产生这种保护气体的关于层流性方面得以改善的气体流。
由此原因，有利的是，这些气体排出开口布置在附加的、安装在气体喷嘴上的构件中，所述构件相对于借助于铣削器进行的清洁不敏感。同时，由气体喷嘴和附加构件所形成的组件构成了用于这种保护气体的流动通道延长部，在所述延长部中，已经可以产生在燃烧器脖颈件的前端部上所期望的层状流动。
在本发明的一种有利的拓展方案中，气体喷嘴的由气体喷嘴和邻接的气体分配器区段面所限定的内直径在保护气体流下游保持不变，或者在流动方向上锥状地收尾(也就是说缩窄)地构造。以此方式，可以将尤其以机器引导的铣削器容易地导入到气体喷嘴中，并且使其移动至气体排出开口，从而实现气体喷嘴和气体排出开口的简单清洁过程。
本发明的一种另外的有利的变型方案设置，气体分配器由金属材料(尤其是铜或者铜合金)制成，或者但也能够由陶瓷制造。在此，固然，金属材料是特别有利的，因为，在采用常规的陶瓷材料或者聚合体材料的情况下，气体排出开口无法自动化地用铣削器清洁。现代的可机加工的玻璃陶瓷虽然也可以使用，但是通常是非常昂贵的并且只能费事地压紧。
由此原因，气体喷嘴的至少气体分配器区段优选由金属材料生产，从而，即便在气体分布以偏心方式引导的情况下，尤其也能够实现气体孔口的自动化清洁。此外，在使用金属材料的情况下，在铣削时，由于具有高的抗击强度，因而损坏的可能性很小。材料的高硬度是必需的，以便经受住在铣削清洁时的磨蚀力。在本发明的意义下，也可以设想借助抗冲击的、硬的、且耐高温的非金属材料实施。
在本发明的一种拓展方案中，气体分配器至少区段式地基本上齐平地附接到气体喷嘴上。以此方式，尤其用机器引导的铣削器可以容易地导入到气体喷嘴中并且移动至气体排出开口，从而最优的清洁是可能的。为此，不必改变内部的构件(尤其电流接触喷嘴及其保持件)。
根据本发明的一种另外的有利的构型，气体分配器与气体喷嘴形状锁合地和/或力锁合地和/或材料锁合地连接。
力锁合(或摩擦锁合)连接理解为：这些连接是基于连接元件以这样的方式传递力：这些连接元件引起接合表面的相互挤压。在这些表面之间出现摩擦阻力，所述摩擦阻力大于从外部对该连接结构产生影响的力。在力锁合的连接的情况下，力和力矩通过摩擦力传递。
形状锁合连接是由此引起：待连接的工件或者连接元件的形状能够实现力传递并且由此保持在一起。形状锁合连接由于至少两个连接配对件的彼此插接作用而出现。因此，这些连接配对件在没有中断力传递或者即便在存在着力传递中断的情况下也无法松脱。换言之，在形状锁合的连接的情况下，一连接配对件阻碍着另一连接配对件。在形状锁合的情况下，工件是通过相互配合的形状来连接。
材料锁合连接是由于材料的结合而出现，也就是说，这些工件通过内聚力(聚合力)和附着力(粘附力)相互连接。换言之，这些连接配对件通过原子力或者分子力保持在一起。它们同时是不可松脱的连接，这些不可松脱的连接只能够通过连接器件的破坏而分离，例如是钎焊、熔焊、粘接或者硫化。
根据本发明的一种另外的有利的变型方案设置，气体分配器与气体喷嘴可松脱地连接(尤其旋紧或者压入)。替代地，可以设置，气体分配器与气体喷嘴固定地连接(尤其粘接、钎焊或者被压入到气体喷嘴中)。以此方式实现气体分配器至焊接燃烧器的形状锁合和/或力锁合连接。此外，可松脱的连接理解为：这些连接配对件能够分离，而无需破坏构件或者连接元件。与之不同地，不可松脱的连接仅仅能够通过这样的方式分离：将构件或者连接元件破坏。
此外，气体分配器可以环状地、旋转对称地或者沟槽形地构造。优选地，使用八个旋转对称的流出开口，并且气体分配器经由该气体分配器的外周上的滚花面被压入到气体喷嘴中。具有八个孔口的实施方案的优点在于，存在着用于保护气体的因此足够的“蓄集面”，但是，同时，八个流出开口足够用于实现对于稳定的接合过程所必要的体积流。
根据本发明的一种独立的构思，提供了一种燃烧器脖颈件，其用于热接合至少一个工件(尤其用于电弧接合、优选用于电弧熔焊或者电弧钎焊)，其具有布置在燃烧器脖颈件中的电极或者具有焊丝，用于在电极或者焊丝与工件之间产生电弧。此外，燃烧器脖颈件具有气体喷嘴，用于使保护气体流从气体出口流出。这种气体喷嘴可以涉及以上所说明的气体喷嘴。
如以上所提到地，对于焊接燃烧器(尤其对于机器燃烧器)，在焊接过程中，在气体喷嘴处以及在气体排出开口处可能发生污染。这些被污染的构件借助于铣削器进行清洁，并且以此方式清除焊接飞溅物。因此，易损件(尤其气体喷嘴、电流接触喷嘴或者绝缘件)必须承受住在铣削时的机械式的负荷。
在现有技术中，这些气体排出开口位于聚合物材料件或者陶瓷材料件上，所述聚合物材料件或者陶瓷材料件同时有助于在燃烧器头部的内管与外管之间的电绝缘。在此不利的是，用于清洁的铣削器够不着相应的聚合物材料构件或者陶瓷材料构件。另一方面，由于铣削器引起的易损件的损坏的危险可能会大得多。
在根据本发明的燃烧器脖颈件中避免了上述缺点。尤其是在具有内管和外管的燃烧器中，流传递和工艺过程热传递能够仅通过内管引导。因此有利的是，通过外管引导保护气体流动，或者在外管与内管之间引导保护气体流动。为了提高用于在燃烧器前端部上的流动层流化的时间，基于气体喷嘴的几何结构，提供了额外的横截面变化和流动方向变化。
基于燃烧器脖颈件具有配备气体分配器区段和气体排出开口的该气体喷嘴的相应几何结构的这种构型(其中，气体喷嘴至少在气体分配器区段的部分区域中双壁地构造以便形成用于保护气体流的流动空间)，因此，即便在距热源的间距小的情况下也由于合适的几何结构而实现用于保护气体流的整流及层流化的足够停留时间。
根据本发明的有利的第一构型，电绝缘件使燃烧器脖颈件的与电流接触喷嘴导电地连接的内管相对于燃烧器脖颈件的与内管间隔开的外管电绝缘。
在已知的燃烧器中，使用绝缘的气体分配器，通过所述绝缘的气体分配器不仅用于分配保护气体，而且用于将外管与内管之间的绝缘在相应的管端部上付诸实施。由于这种结构，自动化清洁(尤其通过使用压力空气运行的铣削器)是不可行的。在这里，作为替代方案，根据现有技术提供一种飞溅物防护件，所述飞溅物防护件确保了绝缘，但因此无法实现通过气体分配器对气体以层流方式引导的积极作用。
在偏心式气体引导中，保护气体在内管的双壁中被引导。因此，内管原本是复合管(或组合式-管中管-连接结构)，其中，使一管具有轮廓花纹(profiliert)，从而在这两个管壁之间形成中间空间。
在内管与外管之间(优选借助这两个管的末端上的盖件)实现电绝缘。在此，燃烧器的外部件与内管电绝缘，以便防止焊接电流流动经过燃烧器壳体。在焊接过程中，进行焊接焊丝的加热，并且热被部分地被引到焊接燃烧器中。
可以设置的是，绝缘这样实施，使得绝缘与气体引导在功能上分离。用于内管与外管之间的电绝缘的易损件可以更简单地且因此更有利地构成。此外，能够在不损坏易损件的情况下使用铣削器进行清洁。
由于在飞溅物防护件中绝缘与流动引导的分离，因而绝缘可以例如以盖件和/或间隔垫片的形式在内管与外管的管前端(呈气体喷嘴载体形式)的末端上的在结构上明显更简单地且厚壁地构成。这意味着，尤其碰撞安全性(也即燃烧器脖颈件在突然的机械应力下、尤其在焊接燃烧器与工件相撞的情况下的位置稳定性)可以明显地改善，并且可以在气体喷嘴中实现非绝缘的气体分配器(或气体分配器区段)。
在根据本发明的燃烧器脖颈件的另外的有利的拓展方案中，设有用于减小压力的、由烧结材料制成的过滤环，其中，过滤环在气体喷嘴中在下游布置在以部分区域双壁地构造的气体分配器区段内部。由于气体喷嘴的缩短，可能发生保护气体在喷嘴中的停留时间不再足以确保气体的层流化。由此原因，由烧结材料制成的过滤环设置用于减小压力。
根据本发明的另外的有利的构型，设有飞溅物防护件，用于保护不受焊接飞溅物影响。保护气体经由气体分配器(或气体分配器区段)在轴向上流至飞溅物防护件，并且从该飞溅物防护件又在径向上被引到气体喷嘴中。飞溅物防护件优选由耐温度变化的绝缘件(如玻璃纤维填充的PTFT)制成，并且在借助铣削器清洁电流喷嘴及气体喷嘴时具有距该铣削器足够的间距，从而飞溅物防护件不被铣削器损坏。
根据本发明的一种另外的独立的构思，燃烧器设置有燃烧器脖颈件、尤其设置有以上所说明的燃烧器脖颈件。
根据本发明的一种另外的独立的构思，设置一种用于热接合至少一个工件(尤其用于电弧接合、优选用于电弧熔焊或者电弧钎焊)的方法，采用电极，所述电极用于在电极与工件之间产生电弧。保护气体流从气体喷嘴、尤其根据以上所说明的气体喷嘴流出。保护气体流的流动方向借助于气体分配器区段(或气体分配器)至少改变一次，从而保护气体流在气体喷嘴内部的流动持续时间(或流动路径)延长，其中，保护气体流在气体喷嘴的气体出口处基本上环状地包围着电极。
附图说明
根据绘图从对实施例的随后的说明得出本发明的另外的目标、优点、特征和应用可能性。在此，所有所说明的和/或图解地示出的特征单独地或者以任意的有意义的组合构成本发明的主题。
在此，附图部分示意性地示出：
图1：具有气体喷嘴的焊接燃烧器的燃烧器脖颈件的部分，
图2：具有气体分配器区段的气体喷嘴的详细视图，
图3：气体喷嘴的详细视图，其中，气体分配器区段和气体喷嘴整体地构造，
图4：根据图1的燃烧器脖颈件的截面示图，和
图5：根据图1的燃烧器脖颈件的、具有铣削器的部分。
在附图中，相同的或者起相同作用的构件根据实施方式设有相同附图标记，以便改善可读性。
具体实施方式
从图1可看出燃烧器脖颈件10，该燃烧器脖颈件10具有焊接燃烧器的喷嘴托架7，该焊接燃烧器10用于热接合至少一个工件、尤其用于电弧接合、优选用于电弧熔焊或者用于电弧钎焊。在板材生产中，采用标准“MIG”、“MAG”以及“WIG”焊接加工方法。
图5与图1的不同之处在于，附加地还示出铣削器18。
在借助自熔式电极(MSG)进行的保护气体辅助的电弧焊接方法中，“MIG”代表“金属-惰性气体”，“MAG”代表“金属-活性气体”。MAG焊接是一种借助活性气体进行的金属-保护气体焊接工艺，对于所述金属-保护气体焊接工艺，电弧在连续地被供给的、自熔式焊丝电极与材料之间燃烧。这种自熔式电极提供了用于形成焊缝的附加材料。
在借助非自熔式电极(WSG)进行的保护气体辅助的电弧焊接方法中，“WIG”代表“钨-惰性气体”。根据本发明的焊接装置可以实施为机器引导的焊接燃烧器。
为了熔融待焊接物，电弧焊接装置在工件与自熔式或者非自熔式焊接电极之间产生电弧。待焊接物以及焊接部位被保护气体流相对于大气气体(主要是环境空气的N2、O2、H2)遮蔽。
在此，在与电弧焊接设备连接的焊接燃烧器的燃烧器本体上设置有焊接电极。一般地，燃烧器本体包含一组位于内部的、引导焊接电流的构件，这些构件将焊接电流从电弧焊接设备中的焊接电流源朝向燃烧器头部的尖端导引到焊接电极上，以便然后从该处产生到工件的电弧。
保护气体流环流于焊接电极、电弧、焊接池和在工件上的热影响区，并且在此经由焊接燃烧器的燃烧器本体供给这些区域。气体喷嘴1将保护气体流导引至燃烧器头部的前端，在该处，保护气体流大致环状地围绕着焊接电极地从燃烧器头部出来。
在当前的实施例中，焊接燃烧器的燃烧器头部的在图1和图5中所示出的燃烧器脖颈件10具有气体喷嘴1，用于使保护气体流从设置在该气体喷嘴1的前端部上的气体出口2流出。这类气体喷嘴1在图2和图3中详细地示出。
从图1至3以及图5进一步可见的是，气体喷嘴1至少在气体分配器区段3的部分区域中构造成具有双壁，以便形成用于这种保护气体流的流动空间16。因此，基于燃烧器脖颈件10具有配备气体分配器区段3及气体排出开口8的这个气体喷嘴1的相应几何结构的这种构型，因而，即便距热源具有很小的间距的情况下，也能够确保足够的、用于保护气体流动的整流及层流化的保留时间。
根据图2和图3的气体喷嘴1的构型的不同之处在于，根据图3的气体分配器区段3和气体喷嘴1整体地构造。例如，气体喷嘴1与气体分配器区段3可以借助于3D打印制造。
与之相比，图2示出，气体分配器区段3由布置在气体喷嘴1上的气体分配器4构成。以此方式，气体喷嘴1和气体分配器4形成一组件。
在根据图2和图3的气体喷嘴1的这两种构型中，气体分配器区段3在周侧上具有多个大致以彼此相同的间距布置的气体排出开口8，从而气体出口2与气体排出开口8处于流体连接状态。
保护气体流经由这些气体排出开口8相应于这些开口8的径向分布地在圆周上均匀地分布地流出。因此，使经由这些气体排出开口8出来的保护气体流在气体喷嘴1中转向且改道，从而，朝向气体出口2产生保护气体的、在层流性方面经改善的气体流。
由气体喷嘴1和气体分配器4(或气体分配器区段3)所构成的组件形成了用于这种保护气体流的流动通道延长部，在所述延长部中，已经可以产生在燃烧器脖颈件的前端部上所期望的层状流动。
如此外由图1至5得知，气体喷嘴1的由该气体喷嘴1和邻接的气体分配器区段面6所限定的内直径5在保护气体流的下游保持不变，或者在流动方向上锥状地收尾(也就是说逐渐变细)地构造。在焊接燃烧器中(尤其在机器燃烧器中)，在焊接过程中可能发生在气体喷嘴1处以及在气体排出开口8处的污染。这些被污染的构件借助于铣削器18自动化地清洁，并且以此方式清除焊接飞溅物。因此，易损件(尤其气体喷嘴1、电流接触喷嘴11或者飞溅物防护件9)必须承受住在铣削时的机械负荷。这类铣削器18在图5中示出。
由于气体喷嘴1的内直径5的构型，因而可以将机器引导式铣削器18容易地导入到气体喷嘴1中，并且使其移动至待清洁的气体排出开口8。由此原因，使得布置在气体喷嘴1上的气体分配器4(或气体分配器区段3)相对于借助于铣削器18进行的清洁不敏感。
在根据图2的、具有气体分配器4的气体喷嘴1的由多个部分组成的构型中，气体分配器4至少区段式地基本上齐平地附接到气体喷嘴1上。以此方式，气体喷嘴1的最优清洁是可能的。为此，不必改变内部构件(尤其电流接触喷嘴11及其保持件)。因此，能够容易地借助于铣削器18自动化清洁。
在根据图2的气体喷嘴1的构型中，气体分配器4与气体喷嘴1形状锁合和/或力锁合和/或材料锁合地连接。尤其可以设置，气体分配器4与气体喷嘴1可松脱地连接，尤其旋紧或者压入。替代地可以设想，气体分配器4与气体喷嘴1固定地连接(尤其粘接、钎焊或者被压紧到气体喷嘴1中)。
如从根据图4的燃烧器脖颈件10的截面示图以及也从图1和图5得知，绝缘帽盖15使得燃烧器脖颈件10的与电流接触喷嘴11导电地连接的内管13相对于燃烧器脖颈件10的与内管13间隔开的外管14电绝缘，优选通过在这两个管13和14的端部上的盖件实现。燃烧器(或燃烧器脖颈件10)的外部件与内管13电绝缘，以便防止焊接电流流经燃烧器壳体。
在此，气体喷嘴载体17除了作为气体喷嘴1的载体的功能之外也承担分布保护气体的功能。因此，不但飞溅物防护件9而且绝缘帽盖15可以与引导保护气体以功能分离的方式实施。因此，飞溅物防护件9可以实施为实心壁，并且因此比常规结构更稳定，在这些常规结构中，保护气体会经由孔口通过飞溅物防护件。与之不同地，绝缘帽盖15仅具有定位管道及绝缘的任务，而不必对介质流进行密封。
保护气体流在内管13的双壁中被引导。由于保护气体的电绝缘件15与流动引导是分离的，因而电绝缘件可以例如以盖件和/或间隔垫片形式构造在内管13与外管14的管前端的末端上。
如从图1、图4和图5进一步得知，飞溅物防护件9设置用于在焊接过程中保护不受焊接飞溅物影响。保护气体流通过气体分配器4(或气体分配器区段3)在轴向上流至飞溅物防护件9并且从该飞溅物防护件9又在径向上被导引到气体喷嘴1中。飞溅物防护件9优选由玻璃纤维填充的PTFE构成并且在借助铣削器18对电流接触喷嘴11和气体喷嘴1进行清洁时相对于铣削器18具有足够的间距，从而飞溅物防护件9也不会被铣削器18损坏。
在此，飞溅物防护件9实现双重功能，其方式是，该飞溅物防护件9不仅设置用于保护不受焊接飞溅物影响，而且也承担着电绝缘件15的功能。以此方式，由唯一的构件(也即飞溅物防护件9或电绝缘件15)实现双重功能。
由于气体喷嘴1的缩短，可能发生，保护气体流在气体喷嘴1中的停留时间不再足够用于确保保护气体的层流。由此原因，设置由烧结材料制成的过滤环12用于减小压力。过滤环12在气体喷嘴1中在下游布置在以部分区域双壁地构造的气体分配器区段3内部。
附图标记列表
1      气体喷嘴
2      气体出口
3      气体分配器区段
4      气体分配器
5      内直径
6      气体分配器区段面
7      喷嘴托架
8      气体排出开口
9      飞溅物防护件
10     燃烧器脖颈件
11     电流接触喷嘴
12     过滤环
13     内管
14     外管
15     绝缘帽盖
16     流动空间
17     气体喷嘴载体
18     铣削器

Claims (21)

1.一种气体喷嘴(1)，用于使保护气体流从该气体喷嘴(1)的气体出口(2)流出，所述气体喷嘴具有气体分配器区段(3)，
其中，所述气体喷嘴(1)至少在所述气体分配器区段(3)的部分区域中双壁地构造，以便形成用于所述保护气体流的流动空间(16)，
其中沿着气体流动方向，所述气体喷嘴(1)的气体分配器区段(3)在双壁构造的部分区域的周侧上具有一个或多个气体排出开口(8)，从而所述气体出口(2)与所述一个或多个气体排出开口(8)处于流体连接状态。
2.根据权利要求1所述的气体喷嘴(1)，
其特征在于，
所述气体分配器区段(3)和所述气体喷嘴(1)整体地构造。
3.根据权利要求1所述的气体喷嘴(1)，
其特征在于，
所述气体分配器区段(3)由紧固在所述气体喷嘴(1)上的气体分配器(4)形成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的气体喷嘴(1)，
其特征在于，
所述气体喷嘴(1)的由所述气体喷嘴(1)和邻接的气体分配器区段面(6)所限定的内直径(5)在所述保护气体流的下游保持不变或者在流动方向上锥状收窄地构造。
5.根据权利要求3所述的气体喷嘴(1)，
其特征在于，
所述气体分配器(4)由金属材料制成，或者也由抗冲击的玻璃陶瓷制成。
6.根据权利要求3所述的气体喷嘴(1)，
其特征在于，
所述气体分配器区段(3)或所述气体分配器(4)至少区段地齐平地附接到所述气体喷嘴上。
7.根据权利要求3所述的气体喷嘴(1)，
其特征在于，
所述气体分配器(4)与所述气体喷嘴(1)形状锁合地和/或力锁合地和/或材料锁合地连接。
8.根据权利要求3或7所述的气体喷嘴(1)，
其特征在于，
所述气体分配器(4)与所述气体喷嘴(1)能松脱地连接。
9.根据权利要求3或7所述的气体喷嘴(1)，
其特征在于，
所述气体分配器(4)与所述气体喷嘴(1)牢固地连接。
10.根据权利要求4所述的气体喷嘴(1)，
其特征在于，
所述多个气体排出开口(8)以相同间距相对彼此布置。
11.根据以上权利要求5所述的气体喷嘴(1)，
其特征在于，
所述金属材料包括铜或者铜合金，所述铜合金包括CuCrZr或CuDHP。
12.根据权利要求8所述的气体喷嘴(1)，
其特征在于，
所述气体分配器(4)与所述气体喷嘴(1)能旋紧或者压入。
13.根据权利要求9所述的气体喷嘴(1)，
其特征在于，
所述气体分配器(4)被粘接、钎焊、或者被压入到所述气体喷嘴中。
14.一种燃烧器脖颈件(10)，用于电弧接合至少一个工件，所述燃烧器脖颈件具有布置在该燃烧器脖颈件(10)中的电极或者具有焊丝，所述电极或者所述焊丝用于在所述电极或者所述焊丝与所述工件之间产生电弧，并且所述燃烧器脖颈件具有气体喷嘴(1)，所述气体喷嘴用于使保护气体流从气体出口(2)流出，所述气体喷嘴是根据权利要求1-13中任一项所述的气体喷嘴。
15.根据权利要求14所述的燃烧器脖颈件(10)，
其特征在于，
设有由烧结材料制成的过滤环(12)，用于减小压力，
其中，所述过滤环(12)在所述气体喷嘴(1)中处于下游地布置在以部分区域双壁地构造的气体分配器区段(3)内部。
16.根据权利要求14或15所述的燃烧器脖颈件(10)，
其特征在于，
设有电绝缘件(15)，所述电绝缘件使所述燃烧器脖颈件(10)的与电流接触喷嘴(11)导电地连接的内管(13)相对于所述燃烧器脖颈件(10)的与所述内管(13)间隔开的外管(14)电绝缘。
17.根据权利要求14或15所述的燃烧器脖颈件(10)，
其特征在于，
在绝缘帽盖前方布置有飞溅物防护件(9)，所述飞溅物防护件设置用于防护以免遭受焊接飞溅物影响，所述飞溅物防护件由玻璃纤维填充的PTFE构成。
18.根据权利要求14或15所述的燃烧器脖颈件(10)，
其特征在于，
所述燃烧器脖颈件(10)用于电弧熔焊或者电弧钎焊。
19.一种燃烧器，其具有根据权利要求14至18中任一项所述的燃烧器脖颈件(10)。
20.一种用于电弧接合至少一个工件的方法，具有电极或者焊丝，所述电极或者所述焊丝用于在所述电极或者所述焊丝与所述工件之间产生电弧，具有保护气体流，所述保护气体流从根据权利要求1至13中任一项所述的气体喷嘴(1)流出，并且
所述保护气体流的流动方向借助于气体分配器区段(3)至少改变一次，从而所述保护气体流在所述气体喷嘴(1)内部的流动持续时间或流动路径延长，其中，所述保护气体流在所述气体喷嘴(1)的气体出口(2)处将所述电极或者所述焊丝包围。
21.根据权利要求20所述的方法，
其特征在于，
所述方法用于电弧熔焊或者电弧钎焊。
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