direkt zum Inhalt springen

direkt zum Hauptnavigationsmenü

Sie sind hier

TU Berlin

Inhalt des Dokuments

Analyse und Verbesserung eines integrierten Absaugbrenners zur Erhöhung der Wirt­schaftlichkeit des Prozesses und zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen

IGF-Nr. 16.515 N       

Kurzzusammenfassung

Integrierte Absaugbrenner erscheinen als die zweckmäßigste Lösung zur Reduzierung der körperlichen Belas­tung beim Schweißen durch giftige Dämpfe, da sie im Unterschied zu Absaughauben, die regelmäßig neu positioniert wer­den müssen, immer genau über der Entstehungsstelle des Schweißrauchs wirksam sind. Dabei besteht jedoch noch erheblicher Forschungsbedarf bezüglich der Handhabbarkeit, der Reduktion des Gewichts und vor allem bezüglich der Verbesserung des Absaugmechanismus des Brenners.

Ziel dieses Forschungsvorhabens war der systematische Entwurf eines integrierten Absaugbrenners, der zum einen die erforderlichen Sicherheits- und Umweltstandards erfüllt und außerdem eine hohe Prozess­fähigkeit durch eine gelungene Schutzgasabdeckung des Lichtbogens gewährleistet.

In einem ersten Schritt wurde das strömungstechnischen Verhaltens von handelsüblichen Absaugbrennern in den drei Hauptvarianten Lochmanteldüse, Trichterdüse und Bauweise mit ra­dialer Raucherfassung analysiert und dadurch erste Parameter abgeleitet, die zur Beeinflussung des Strö­mungs­felds beitragen. Im Anschluss wurden die Erfas­sungseffektivität jeder Variante, sowie der Einfluss auf den Schutzgasmantel unter unterschiedlichen Prozessbedin­gungen evaluiert. Die Auswertungen erfolgten dabei bei einer senkrechten Positionierung des Brenners zu dem Werk­stück (Schweißposition PA-Wannenlage). Alle drei untersuchten Varianten wiesen eine relativ gute Schutzgas­abde­ckung auf, wobei durch die Analyse des Argonanteils im Lichtbogen ein besseres Verhalten bei dem Brenner mit der Trichterdüse und bei dem Brenner mit der radialen Erfassung nachgewiesen wurde. Wei­tere Untersuchungen erfolgten mit schleppender Einstellung des Brenners. Durch ein Lagrange‘sches Modell wurden Partikel von unterschiedli­chen Größen im Prozess eingeführt, um die Verbreitung von Rauch im freien Strömungsfeld abzubilden. Experimentell wurden die Brenner mit Hilfe der Schlieren-Technik charakterisiert, die eine Visualisierung der Turbulenzvorgänge beim Schweißprozess ermöglicht.

Die experimentellen und numerischen Ergebnisse wiesen darauf hin, dass die Brennereinstellungen einen bedeuten­den Einfluss auf die Absaugwirkung haben. Auch die erweiterten Berechnungen haben die Un­terschiede in dem Ver­halten der unterschiedlichen Brennertypologien verdeutlicht. Bei der Variante mit radialer Erfassung wurde festgestellt, dass eine ausreichende Erfassung erst mit höheren Werten der Ab­saugvolumen­ströme erlangt werden kann. Die Trichtervariante wies dagegen eine optimale Erfassungsef­fektivität auf. Allerdings kann bei der Anwendung dieser Variante die Schutzgasabdeckung gefährdet sein.

Ein neuartiger Entwurf wurde infolgedessen aus einer Trade-Off-Lösung dieser zwei Gestaltungen herge­leitet. Die einstellbare Absaugdüse gewährleistet eine gezielte Absaugung an der Entstehungsstelle. Die Prozesssi­cherheit ist durch die angepasste Gestaltung der Schutzgasdüse garantiert, die eine ausrei­chende Breite des Schutzgasmantels sichert. Somit werden in dieser Gestaltung die Anforderungen nach Prozesssicherheit und Erfassungseffektivität mit einer kompakten und leichten Konstruktion, die an das Schlauchpaket eines kommerziellen Absaugbrennern ange­passt werden kann, gewährleistet.

Zum Abschluss der Untersuchungen erfolgte eine Verifizierung der vorhergehenden Ergebnisse mit Hilfe von Emis­sionsmessungen unter realitätsnahen Bedingungen, so dass ein direkter Vergleich der verschie­denen Brennervarian­ten und die Wirksamkeit der neu entwickelten Trade-Off-Lösung erfolgen kann.

Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht.

Das IGF-Vorhaben 16.515 der Forschungsvereinigung Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e.V. (DVS wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Ge­meinschaftsforschung und ‑entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deut­schen Bundestages gefördert. Für diese Förderung und Unterstüt­zung sei herzlich gedankt.

Download [1]

------ Links: ------

Zusatzinformationen / Extras

Direktzugang

Schnellnavigation zur Seite über Nummerneingabe

Copyright TU Berlin 2008