DE1940040A1 - Plasma torch - Google Patents

Plasma torch

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Description

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Patentanwalt· Dlpl.-Ing. R. BeetzU. Dipl.-Ing. Lamprecht Ql -14.82?P( 14.828h) 6.8.1969Patent attorney Dlpl.-Ing. R. BeetzU. Dipl.-Ing. Lamprecht Ql -14.82? P (14.828h) 6.8.1969

MCkidiM 22, SMlnKicNrtetl. 1·MCkidiM 22, SMlnKicNrtetl. 1·

H IT A CH I ,LTD./ T ο k i ο (Japan)H IT A CH I, LTD. / T ο k i ο (Japan)

PlasmabrennerPlasma torch

Die Erfindung betrifft einen Piasraabrenner, insbesondere einen Brenner, dessen Abtragfestigkeit der Kathode und der Düse für ein aktives Gas als Arbeitsgas verbessert ist.The invention relates to a Piasra burner, in particular a burner, the abrasion resistance of the cathode and the nozzle for an active gas as a working gas is improved.

Plasmastrahlen werden in großem Umfang in den verschiedensten Gebieten der Technik verwendet, z. B, zum Schmelzschneiden und -schweißen von verschiedenen Werkstücken, zum Beschichten von metallischem oder keramischem Werkstoff durch Sprühen, für chemische Reaktionen» als Licht- und Wärmequellen,Plasma jets are used on a large scale in the most diverse Fields of technology used e.g. B, to Fusion cutting and welding of various workpieces, for coating metallic or ceramic Material by spraying, for chemical reactions »as Light and heat sources,

Die für diese Zwecke verwendeten Plasmastrahlen haben eine verhältnismäßig große Wärmekapazität, und die Elektroden im Brenner zur Erzeugung eines derartigen Plasma-Have the plasma jets used for these purposes a relatively large heat capacity, and the electrodes in the burner to generate such a plasma

81-(Pos. 19»O43)*-Hd-r (7)81- (Item 19 »O43) * - Hd-r (7)

Strahls sind einer sehr hohen Temperatur während des Betriebs ausgesetzt. Insbesondere am Bogenbrennfleck der Kathode und in dessen Nähe tritt nicht selten eine Temperatur von mehr als 1000 °C auf.Beams are of a very high temperature during operation exposed. Especially at the arc focal point of the The cathode and its vicinity often have a temperature of more than 1000 ° C.

Um die Oxydation der Elektroden zu verhindern, werden oft nicht oxydierbare Gase wie Argon, Stickstoff, Wasserstoff oder dergleichen als Arbeitsgas zur Erzeugung eines Plasmastrahls verwendet. Diese nicht oxydierbaren Gase sind jedoch im allgemeinen sehr teuer, sei daß dieses Vorgehen unwirtschaftlich ist, insbesondere, wenn der erzeugte Plasmastrahl zum Schmelzschneiden und -schweißen verwendet wird, da dabei viel Arbeitsgas verbraucht wird.To prevent oxidation of the electrodes often non-oxidizable gases such as argon, nitrogen, hydrogen or the like as working gas for generation a plasma jet is used. These non-oxidizable However, gases are generally very expensive, be it that way Procedure is uneconomical, especially if the generated Plasma jet is used for fusion cutting and welding, since it consumes a lot of working gas.

Aus diesem Grund sind in jüngerer Zeit Versuche unter-, nommen worden, ein oxydierbare^ Gas wie Luft oder dergleichen als Arbeitsgas zu benutzen. Es ist insbesondere einerseits bekannt geworden, die Elektroden, vor allem die Kathoden, aus einem Werkstoff herzustellen, der auch bei hohen Temperaturen sehr oxydationsfest ist, und andererseits eine kleine Menge inerten Gases zu verwenden, um die Kathodenoberf lache abzuschirmen und dadurch die Kathode vor dem Arbeitsgas zu schützen, das Luft oder ein anderes aktives Gas enthält. Letzterer bekannter Brenner soll anhand von FIg1 1 der Zeichnung näher erläutert werden. For this reason, attempts have recently been made to use an oxidizable gas such as air or the like as a working gas. In particular, it has become known, on the one hand, to manufacture the electrodes, especially the cathodes, from a material that is very resistant to oxidation even at high temperatures, and, on the other hand, to use a small amount of inert gas to shield the cathode surface and thereby protect the cathode from the Protect working gas that contains air or other active gas. The latter known burner will be explained in more detail with reference to FIG. 1 1 of the drawing.

Beim bekannten Brenner wird Strom von einer Gleichstromquelle 10 über eine Stromzuleitung 11 einer Kathode 12 zugeführt. Von der Kathode 12 emittierte Elektronen treffen nach Durchlaufen eines Kanals 23 auf die; Innenwand eines Kanals 2h, der in einer Anode 13 ausgebildet. ist. Die Anode 13 ist mit der Stromquelle über eine Stromzuleitung 1A verbunden, um den Stromkreis su schließen.In the known burner, current is supplied from a direct current source 10 via a current supply line 11 to a cathode 12. After passing through a channel 23, electrons emitted by the cathode 12 hit the; Inner wall of a channel 2h formed in an anode 13. is. The anode 13 is connected to the power source via a power supply line 1A in order to complete the circuit su.

Die Kathode 12 ist durch einen Halter 15 getragen, der an einem nicht leitenden Gehäuse 16 durch Schrauben'befestigt ist. Zwischen der Kathode 1Ί' und einer Düse 17 befindet sich ein Distanzstück: T8 aus einem wärmefes ten Oxyd. "Die Düse 17 ist während des Betriebs des Brenners elektrisch isoliert, außerdem weist sie den bereits beschriebenen Kanal 23 auf. Das Distaiizstück 18 aus Oxyd hat einen durchgehenden Still enkannl 25· Das der Kathode 12 zugewandte Ende des Kanals 25 hat einen kleineren Durchmesser,'während das in den Kanal 23 mündende andere Ende den größeren Durchmesser aufweist. Gaseinlaßrohre 29 und 30 zur Zufuhr unterschiedlicher Gase sind am Gehäuse 10 an dessen Hinterende angebracht, und Gaseinlaßschlitze 26 und 27» die mit den Gaseinlaßrohren 29 bzw. JO verbunden sind', dienen zum Einleiten der verschiedenen Gase in den Stufenkanal 25· Gemäß Fig. 2, die einen Querschnitt entlang Linie-XI-II von Fig. 1 darstellt,' sind die Gaseinlaßschlitze 26 tangential zum Umfang der Käthodenendfiache 20 geformt und münden in den engeren Abschnitt des Kanals 25 in der mit der Käthodenendfiache 20 zusammenfallenden Ebene. Die Gaseinlaßschlitze 27 verlaufen ähnlich tangential zum Umfang des Kanals 25, münden aber in den weiteren Abschnitt des Kanals 25.The cathode 12 is carried by a holder 15 which is fastened to a non-conductive housing 16 by screws. Between the cathode 1Ί 'and a nozzle 17 there is a spacer: T8 made of a heat-resistant oxide. "The nozzle 17 is electrically isolated during operation of the burner, and it also has the channel 23 already described. The distaiizstück 18 made of oxide has a continuous still enkannl 25 · The end of the channel 25 facing the cathode 12 has a smaller diameter," while the other end opens into the channel 23 has the larger diameter. Gas inlet pipes 29 and 30 for supplying different gases are attached to the housing 10 at its rear end, and gas inlet slots 26 and 27 'connected to the gas inlet pipes 29 and JO ' serve for introducing the various gases into the step channel 25 According to FIG. 2, which shows a cross section along line-XI-II of FIG. 1, the gas inlet slots 26 are formed tangentially to the circumference of the cathode end surface 20 and open into the narrower section of the channel 25 in the plane which coincides with the cathode end surface 20. The gas inlet slits 27 run similarly tangential to the circumference of the channel 25 open out he in the further section of the channel 25.

Bei dem eben beschriebenen bekannten Plasmabrenner wird ein inertes Gas wie Argon oder dergleichen dem CfaseinlaJQrohr 29 und den Gaseinlaßschlitzen 26 an der Endfläche der Kathode zugeführt. Dieses inerte Gas bildet eine sehr schnelle helikale (schraubenlinienförmige) Strömung über die Kathodenendfläche, so daß sie als deren Abschirmung wirkt. In the known plasma torch just described, an inert gas such as argon or the like is fed to the carbon fiber inlet tube 29 and the gas inlet slots 26 on the end face of the cathode. This inert gas forms a very fast helical (helical) flow across the cathode end face so that it acts as its shield.

Ein aktives Arbeitsgas wie Luft oder dergleichen wirdAn active working gas such as air or the like becomes

. BAD ORIGINAL. BATH ORIGINAL

00981 1 /0968 .00981 1/0968.

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durch das andere Gaseinlaßrolir 30 zugeführt und über die Gaseinlaßschlitze in den Kanal 25 eingeleitet, wo das aktive Gas eine helikale Strömung in der gleichen Richtung wie die Strömung· des inerten Gases bildet, und das aktive und das inerte Gas werden im Kanal 23 in der Düse durcheinandergemischt, um durch die öffnung am Vorderende des Brenners auszutreten.fed through the other gas inlet roller 30 and via the Gas inlet slots are introduced into the channel 25 where the active Gas has a helical flow in the same direction how the flow of the inert gas forms, and the active and the inert gas are mixed together in channel 23 in the nozzle, through the opening at the front end of the Brenner to exit.

Bei einem derartigen bekannten Plasmabrenner hat das Arbeitsgas, das eine starke helikale Strömung bildet, einen niedrigen Druck in seiner Achsenmi tte, und dieser Niederdruckbereich ermöglicht leicht das Zünden einer Bogenentladung durch sich, ebenso wie er die Beschädigung der Innenwand des Brenners verringert. Kühles inertes Gas wird ständig' durch die Einlaßschlitze 2.6 zur Endfläche 20 der Kathode während des Betriebs geblasen, dieses inerte Gas hindert in gewissem Umfang das aktive Gas daran, zur Ka-thodenendflache 20 vorzudringen. Das hat den großen Vorteil, daß die Kathodenendfläche durch eine relativ kleine Menge inerten Gases wirksam geschützt werden kann.In such a known plasma torch, the working gas, which forms a strong helical flow, has a low pressure at its axis center, and this low pressure region enables an arc to be easily ignited by itself as well as reducing damage to the inner wall of the torch. Cool inert gas is constantly blown through the inlet slots 2.6 to the end face 20 of the cathode during operation; this inert gas prevents the active gas from penetrating to the cathode end face 20 to a certain extent. This has the great advantage that the cathode end face can be effectively protected by a relatively small amount of inert gas.

Trotzdem ist in einem derartigen bekannten Plasmabrenner die Unterbindung der Strömung des aktiven Gases zur Elektronenemissionsoberfläche der Kathode oder die Stabilisierung der Bogenentladung nicht ausreichend, um den Brenner genügend lange zu betreiben, Außerdem ist die Menge des teuren inerten Gases, das als Schutzgas erforderlich ist, verhältnismäßig groß. Nevertheless, in such a known plasma torch, the flow of the active gas is prevented to the electron emission surface of the cathode or the The arc discharge stabilization is insufficient to operate the torch long enough Amount of the expensive inert gas that is required as a protective gas is relatively large.

Wenn ein aktives Gas als das Arbeitsgas verwendet wird, kann der "Schutz der Düse durch eine gute Kühlung der Düse vorgenommen werden. Es ist jedoch ein umfassenderer Schutz der Düse bekannt, indem Wasser durch die Düse When using an active gas as the working gas protection of the nozzle can be done by good cooling of the nozzle. However, more comprehensive protection of the nozzle is known by passing water through the nozzle

■ ■ ■ τ BAD ORIGINAL■ ■ ■ τ BAD ORIGINAL

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so st-römt, daß ein helikaler Wasserström an der Innenfläche der Düse ausgebildet wird (vgl. US-Patentschrift 2 906 858)0 Durch dieses Verfahren kann die Innenfläche der Düse im wesentlichen vollständig- vor einer Korrosion durch das aktive Gas und vor der Wärme des Plasmastrahls geschützt werden,so st-flows that a helical flow of water on the inner surface the nozzle is formed (see. US Pat 2 906 858) 0 Using this procedure, the inner surface of the nozzle essentially completely - from corrosion by the active gas and before the heat of the plasma jet to be protected,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Plasmabrenner anzugeben, bei dem efrie kleine Menge eines inerten oder neutralen Gases zur Abschirmung der Kathode verwendet wird, während ein aktives Gas wie Luft oder dergleichen als hauptsächliches oder Arbeitsgas .dient, indem insbesondere der in der Nähe der Kathode befindliche Abschnitt des Plasmabrenners verbessert wird. Auf diese Weise soll eine geringere Abtragung der Kathode erreicht werden, obwohl Luft oder ein anderes aktives Gas als das Bogenentladungsgas benutzt wird. Außerdem soll die Kathodenoberfläche durch eine kleinere Menge inerten Gases als bisher möglich geschützt werden.The invention is based on the object of a plasma torch indicate at the efrie small amount of an inert or neutral gas is used to shield the cathode, while an active gas such as air or the like is used as the main or working gas, by in particular, the section of the plasma torch located in the vicinity of the cathode is improved. In this way a lower erosion of the cathode is to be achieved, although air or another active gas than the arc discharge gas is used. In addition, the cathode surface should be covered by a smaller amount of inert gas than previously possible to be protected.

Ein Plasmabrenner jiit einem zylindrischen Gehäuse, mit einer am Vorderende des Gehäuses ausgebildeten Düse, mit einem Kathodenhalter, der an einem Ende eine Kathode haltert und am anderen Ende elektrisch isoliert am Gehäuse so befestigt ist, daß die Kathode sich in einem vorbestimmten Abstand von der Düse befindet^ mit einer Einrichtung zur Zufuhr von Arbeitsgas in die Düse, so daß eine helikale Strömung des Arbeitsgases in dem Gehäuse entstehen und durch die Auslaßöffnung der Düse austreten kann, mit einer Einrichtung zum Anlegen einer Spannung zur Erzeugung einer Bogenentladung zwischen der Kathode und der Düse oder einem geeigneten Leiter vor der Düse, mit Schutzgaseinlaßschlitzen und mit einer EinrichtungA plasma torch with a cylindrical housing, with a nozzle formed at the front end of the housing, with a cathode holder that has a cathode at one end and at the other end electrically isolated on the housing is attached so that the cathode is in a predetermined Distance from the nozzle is located ^ with a device for supplying working gas into the nozzle, so that a helical flow of the working gas arise in the housing and exit through the outlet opening of the nozzle can, with a device for applying a voltage to generate an arc discharge between the cathode and the nozzle or a suitable conductor in front of the nozzle, with protective gas inlet slots and with a device

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zur Zufuhr von Schutzgas zu den SchutzgaseiiilaÖschlitzenfor supplying protective gas to the protective gas iiilaöschlitzen

ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Vorderende des Kathodeiihal ters eine Aussparung aufweist, deren Bodenfläche mit der Elektronen.emissionsoberfläche der Kathode fluchtet, daß die Schutzgaseinlaüscnlitze in Abstänien auf.dem Umfang der Aussparung näher zu deren Mündungsende in die Düse angeordnet sind und in die Aussparung tangential zu deren Umfang münden, und daß der |. Durchmesser der Aussparung an ihrem >iündun/.seride kleiner ■ als am Abschnitt mit den Schutzgaseinlai3schlitzen ist,is characterized according to the invention in that the front end of the Kathodeiihal age has a recess, its bottom surface with the electron emission surface the cathode is aligned so that the inert gas inlet cord is in Abstänien auf.dem extent of the recess closer to their Muzzle ends are arranged in the nozzle and open into the recess tangential to the circumference, and that the |. Diameter of the recess on hers > iündun / .seride smaller ■ than is at the section with the inert gas inlet slots,

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden., Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to the drawing., It shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen bekannten Plasmabrenner;Fig. 1 is a longitudinal section through a known one Plasma torch;

Fig. 2 einen Querschnitt entlang Linie U-II. von Fig. UFig. 2 shows a cross section along line U-II. from Fig. U

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeifi spiel des Plasmabrenners gemäß der Erfindung;Fig. 3 is a longitudinal section through a Ausführungsbeifi game of the plasma torch according to the invention;

Fig. 4 einen Querschnitt entlang Linie IV-IV vonFIG. 4 is a cross section along line IV-IV of FIG

Fig. 3;Fig. 3;

Fig. 3 einen Querschnitt entlang Linie V-V von Fig. 3»Fig. 3 shows a cross section along line V-V of Fig. 3 »

Fig. 6 - 8 einen Längsschnitt durch, verschiedene abgewandelte Ausführungsbeispiele der Kathodenhal=terung gemäß der Erfindung·}6-8 show a longitudinal section through various modified ones Exemplary embodiments of the cathode holder according to the invention}

Fig. 9 eine Fotografie eines Längsabschnitts der9 is a photograph of a longitudinal portion of FIG

\ , BAD ORiGINAL\, BAD ORiGINAL

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Kathodenspitze und ihres benachbarten Bereichs zur Erläuterung des Grades des Verbrauchs der Kathodenspitze.während des Betriebs des Plasmabrenners gemäß der Erfindung; Cathode tip and its adjacent area to explain the degree of consumption of the cathode tip during operation of the plasma torch according to the invention;

Fig. 10 eine ähnliche Fotografie zur Erläuterung des Grades des Verbrauchs der Kathodenspitze während des Betriebs "des bekannten Plasmabrenners;Fig. 10 is a similar photograph for explaining the Degree of consumption of the cathode tip during the operation "of the well-known plasma torch;

Fig. 11 vergleichend die Kurven des Verbrauchs der Kathodenspitze im Plasmabrenner geieäß der Erfindung und im bekannten Plasmabrenner; und Fig. 11 compares the curves of the consumption of the cathode tip in the plasma torch according to the invention and in the known plasma torch; and

Fig. 12 eine Teilansicht, im Längsschnitt, des Vorderendes des Brenners gemäß einem anderen Ausführuiif-rsbeispie.i der Erfindung»Fig. 12 is a partial view, in longitudinal section, of the front end of the burner according to another embodiment the invention"

Fig. 1 und 2, die den bekannten Brenner zeilen, sind bereits oben erklärt worden.Figs. 1 and 2, which lines the known burner, are has already been explained above.

In Fig. 3 bis 5 ist ein Ausführungsbeispiel des Plasmabrenners gemäß der Erfindung abgebildet. Der Plasmabrenner hat ein Gehäuse 32 mit einer Düse 31 an einem Ende. Im Gehäuse 32 ist fest ein Kathodenhalter 33 mit einem zylindrischen Isolierstück 48 angebracht, das sich zwischen dem Gehäuse 32 und dem Ivathodenhalter 33 befindet. Am Vorderende des Halters 33 gegenüber der Düse 3"! ist eine Aussparung "}h in Form eines Kegelstumpfes vorhanden, dessen Mündungsende einen kleineren Durchmesser als das entgegengesetzte Bodenende hat. Nach innen zu der Bodenfläche der Aussparung 34 •ist eine Kathodenspitze 3" so eingebettet, daß mindestens die Mitte der Bodenfläche der Aussparung eine Elektronen-In Fig. 3 to 5 an embodiment of the plasma torch according to the invention is shown. The plasma torch has a housing 32 with a nozzle 31 at one end. A cathode holder 33 with a cylindrical insulating piece 48, which is located between the housing 32 and the cathode holder 33, is firmly attached in the housing 32. At the front end of the holder 33 opposite the nozzle 3 "! There is a recess "} h in the form of a truncated cone, the mouth end of which has a smaller diameter than the opposite bottom end. Inward to the bottom surface of the recess 34 • a cathode tip 3 "is embedded in such a way that at least the center of the bottom surface of the recess has an electron

009811/0968 . bad original009811/0968. bad original

- S —- S -

emissionsfläche 35 bildet. Arn Hinterende des Kathodenhalters 33 sind ein Einlaßrohr 37 zur Zufuhr von Schutzgas und ein Einlaß 38 zur Zufuhr von Kühlwasser vorhanden, wobei das Rohr 37 und der Einlaß 3$ an einen Schutzgaskanal 39 bzw. einen Kühlwasserkanal 40 angeschlossen sind, die sich beide im Kathodenhalter 33 befinden·. Der Schutzgaskanal 39 hat Schutzgaseinlaßschlitze 4i, die in die Aussparung 3A münden. Die Schutzgaseinlaßschlitze sind so geformt, daß sie tangential zur Seitenwand der ψ Aussparung 3h münden und um einen vorbestimmten Abstand vom Boden der Aussparung 34 getrennt sind, wie aus Fig. ersichtlich ist, so daß eine starke helikale Strömung des Schutzgases in der Aussparung 3k sich ausbilden kann, wenn das Schutzgas eingeleitet wird.emission area 35 forms. At the rear end of the cathode holder 33 there is an inlet pipe 37 for the supply of protective gas and an inlet 38 for the supply of cooling water, the pipe 37 and the inlet 3 $ being connected to a protective gas duct 39 and a cooling water duct 40, respectively, both of which are located in the cathode holder 33 are located·. The protective gas channel 39 has protective gas inlet slots 4i which open into the recess 3A. The shielding gas inlet ports are formed such that they are tangentially separated to the side wall of the ψ recess 3h open and a predetermined distance from the bottom of the recess 34, as shown in FIG. It can be seen, so that a strong helical flow of the protective gas 3k in the recess be formed can if the protective gas is introduced.

Ein Einlaßrohr 42 zur Einleitung von Arbeitsgas ist an der anderen Oberfläche des Gehäuses 32 vorhanden und mit einem Ringkanal 43 für das Arbeitsgas verbunden, der im Gehäuse 32 im Abstand vom Mündungsende der Aussparung 3k in die Düse 31 ausgebildet ist. Mit dem Ringkanal 43 sind Arbeitsgaseinlaßschlitze 45 verbunden, die in einen Hohlraum kk im Gehäuse 32 münden. Die Arbeitsgaseinlaßschlitze 45 sind tangential zur inneren Seitenwand des Gehäuses 32 (vgl. Fig. 4), so daß eine helikale Strömung des Arbeitsgases in der gleichen Richtung wie die helikale Strömung des Schutzgases im Hohlraum 44 vor der Aussparung 34 sich bilden kann, wenn das Arbeitsgas in diesen einströmt. In der Wand des Gehäuses 32 befindet sich axial ein anderer Kanal 47, von dem ein Ende mit dem Kühlwasserkanal 4O über einen Schlitz 49 verbunden ist, der sich im zylindrischen Isolierstück 48 befindet. Das andere Ende des Kanals 4? ist mit einem Kühlwasserkreislaufkaixal 50 verbunden, der die Innenwand der Düse 31 am Vorderende desAn inlet pipe 42 for introducing working gas is provided on the other surface of the housing 32 and connected to an annular channel 43 for the working gas which is formed in the housing 3 2 at a distance from the mouth end of the recess 3k in the nozzle 31. Working gas inlet slots 45 are connected to the annular channel 43 and open into a cavity kk in the housing 32. The working gas inlet slots 45 are tangential to the inner side wall of the housing 32 (see. Fig. 4), so that a helical flow of the working gas in the same direction as the helical flow of the protective gas in the cavity 44 in front of the recess 34 can form when the working gas flows into this. Another channel 47 is located axially in the wall of the housing 32, one end of which is connected to the cooling water channel 40 via a slot 49 which is located in the cylindrical insulating piece 48. The other end of channel 4? is connected to a Kühlwasserkreislaufkaixal 50, which the inner wall of the nozzle 31 at the front end of the

BAD ORSGjNALBAD ORSGjNAL

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-9 - 1940(HQ-9 - 1940 (HQ

Gehäuses 32: umgibt.■* Ein KühlwasserauslaßrpHr 51, das mit dem Kreislaufkanal 50 verbunden ist, befindet sich außerhalb des Gehäuses 32 an dessen Vorderende. Housing 32: surrounds. ■ * A KühlwasserauslaßrpHr 51, which with the circulatory channel 50 is connected, is located outside of the housing 32 at the front end thereof.

Wenn der beschriebene Plasmabrenner gemäß der ErfiiT-dung als non-transfer-Brenner verwendet wird, dient der Kühlwassereinlaß 38 am Hinterende des Kathodenhalters 33 auch als Anschluß zur Verbindung mit dem negativen Pol einer Stromquelle, während das Kühlwasserauslaßrohr 51 sich am Vorderende auch als Anschluß zur Verbindung mit dem positiven Pol der Stromquelle dient. Wenn das Kühlwasser durch das Kühiwassersysteni fließt und gleichzeitig der Kühlviassereinl aß und die Aus laß rohre an die ent-· sprechenden Pole der Stromquelle angeschlossen sind, wobei das Arbeitsgas durch das Arbeitsgaseinlaßrohr 42 strömt, wird eine Bogenentladung zwischen der Kathpde 35 und der Innenfläche der Düse 31 wie. oben beschrieben;; gezündet, so daß das Arbeite gas erwärmt, ionisiert und stark, konvergiert wird, um einen Plasmastrahl 52 zu bilden^ der aus der Düse 31 tritt.If the plasma torch described is in accordance with the invention is used as a non-transfer burner, the Cooling water inlet 38 at the rear end of the cathode holder 33 also as a connection for connection to the negative pole a power source, while the cooling water outlet pipe 51 at the front end also as a connection for connection with the positive pole of the power source is used. When the cooling water flows through the cooling water system and at the same time the cooling water inlet and the outlet pipes to the outlet speaking poles of the power source are connected, with the working gas through the working gas inlet pipe 42 flows, an arc discharge occurs between the cathode 35 and the inner surface of the nozzle 31 such as. described above ;; ignited so that the working gas is heated, ionized and strong, is converged to form a plasma jet 52 ^ the emerges from the nozzle 31.

Wenn der Plasmabrenner als transfer-Brenner verwendet wird, wird eine Bogenentladung zwischen einem geeigneten Leiter (nicht abgebildet) an der Frontseite der Düse 31 und der Kathode 35 erzeugt.When the plasma torch is used as a transfer torch becomes, an arc discharge between a suitable Conductor (not shown) on the front of the nozzle 31 and the cathode 35 is generated.

Wenn ein aktives Gas wie Luft oder dergleichen als das Afbeitsgas für diesen Brenner benutzt wird, wird ein inertes Gas wie Argon in die Aussparung 3^ durch die Schutzgaseinlaßschlitze At eingeleitet, so daß eine helikale Str/ömung; des Schutzgases in der Aussparung 3h entstehQn kann.When an active gas such as air or the like is used as the working gas for this burner, an inert gas such as argon is introduced into the recess 3 ^ through the shielding gas inlet slots At, so that a helical flow; of the protective gas can arise in the recess 3h.

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Aus der vorangegangenen Beschreibung dürfte ersichtlich sein, daß der Plasmabrenner gemäß der Erfindung einen bedeutend wirksameren Schutz der Kathode vor einer Korrosion durch das aktive Gas als der oben beschriebene bekannte Plasmabrenner gewährleistet. Das wird vor allem wegen eines vorbestimmten Abstand5 zwischen den SchutzgaseinlaOschlitzen kl erreicht, und die Elektronenemissionsoberfläche 35 stört die helikale Strömung des Schutzgases nicht, selbst wenn anfangs eine gewisse Unebenheit der Kathoienspitze 36 vorhanden ist öder später verursacht wird.From the foregoing description it should be apparent that the plasma torch according to the invention provides significantly more effective protection of the cathode from corrosion by the active gas than the known plasma torch described above. This is achieved primarily because of a predetermined distance 5 between the protective gas inlet slots kl , and the electron emission surface 35 does not disturb the helical flow of the protective gas, even if a certain unevenness of the catholic tip 36 is present at the beginning or is caused later.

Wenn beispielsweise Luft als Arbeitsgas und Argon als Schutzgas iri dem bekannten Plasmabrenner gemäß Fig. 1 verwendet werden,um einen Plasmastrahl zu erzeugen, ist der Verbrauch der Kathodenspitze so, daß die starke helikale Strömung des Arbeitsgases und des Schutzgases den Bogenbrennfleck im wesentlichen in der Mitte der Elektronenemissionsoberflache halten, so daß eine starke Abtragung in diesem Abschnitt der ElektronenemissiOnsoberfläche erfolgt, der dem Brennfleck ausgesetzt ist, und eine Ausbauchung um den abgetragenen Bereich herum entsteht. For example, if air is the working gas and argon is the Protective gas used in the known plasma torch according to FIG. 1 to generate a plasma jet is the Consumption of the cathode tip so that the strong helical Flow of the working gas and the protective gas the arc focal point essentially in the center of the electron emission surface hold, so that a strong erosion takes place in this section of the electron emission surface, which is exposed to the focal point, and a bulge arises around the ablated area.

Venn das Schutzgas so eingeleitet wird, daß es die Endfläche der Kathode berührt, wie es beim bekannten Brenner der Fall is t, stören der abgetragene Bereich und die Ausbauchung, die wie eben beschrieben in der Elektrodenemissionsoberfläche erzeugt werden.^ stark die helikale Strömung des Schutzgases, das seinerseits den Bogenbrennfleck zu einer ständigen Bewegung auf der Elektronenemiasionsoberflache der Kathode veranlaßt. Diese -ständige Bewegung des Bpgenprennflecke führt iitxrerseits zu einer Verstärkung der Abtragung und Jd^i1 Atjrab;a,iie}>uiig an derIf the protective gas is introduced in such a way that it touches the end surface of the cathode, as is the case with the known burner, the ablated area and the bulge, which are created in the electrode emission surface as just described, disrupt the helical flow of the protective gas , which in turn causes the arc focal point to move continuously on the electron emission surface of the cathode. This constant movement of the Bpgenprennflecke leads on the other hand to an increase in the ablation and Jd ^ i 1 Atjrab; a, iie}> uiig at the

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nenenii ssionsaberfläche, so daß eine größere S.törung der lielikalen Strömung- des Schutzgases die Folge; 1st, wodurch das Inerte Gas stärker auf die Elektronenemissionsoberriächo trifft. Daher unterliegt die Kathode einem starken Verbrauc'i durch das inerte Gas.nenenii ssionsaberfläche, so that a greater perturbation of the Lielical flow of the protective gas the result; 1st what the inert gas has a greater effect on the electron emission surface meets. The cathode is therefore heavily consumed by the inert gas.

Im Gegensatz dazu wird beim Plasmabrenner von Fig. gemäß der Erfindung· durch die Ausbildung eines Raums zwischen der Elektronenemissionsoberfläche der Kathode und« den Schutzgaseinlaßschlitzen im wesentlichen vermieden, daß die helikale Strömung des Schutzgases" gestört wird, selbst wenn anfangs eine gewisse Abtragung und eine Ausbauchung vorhanden sind oder später in der Elektronenemissions-oberfläche der Kathode ausgebildet werden, so daß die Gefahr einer Vergrößerung der Abtragung und der Ausbauchung in der Elektronenemissionsoberfläche wie beim bekannten Plasmabrenner äußerst klein istc Auch die Gefahr, daß das inerte Gas atif die Elektronenemissionsoberfläche der Kathode gelangt, wird beträchtlich verringert.In contrast to this, in the plasma torch of FIG. 1 according to the invention by the formation of a space between the electron emission surface of the cathode and « the protective gas inlet slots are essentially avoided, that the helical flow of the protective gas is "disturbed, even if a certain amount of erosion and a bulge are present at the beginning or later in the electron emission surface the cathode are formed, so that the risk of an increase in the ablation and the The bulge in the electron emission surface, as in the known plasma torch, is extremely small. that the inert gas atif the electron emission surface reaches the cathode is considerably reduced.

Die zweite Ursache für den außerordnetlich guten Schutz der Kathode durch die erfindungsgemäße Ausbildung liegt darin begründet, daß der kleinere Durchmesser der Aussparung 3^ an deren Mündungsende im Vergleich zum Durchmesser der Aussparung 3^ an ihrem Abschnitt mit den Schutzgaseinlaßschlitzen eine wirksamere Konvergenz des Schutzgases als beim bekannten Plasmabrenner ermöglicht, was zueiner großen Stabilisierung der Bogenentladung führt.The second reason for the extraordinarily good protection of the cathode through the design according to the invention is due to the fact that the smaller diameter of the Recess 3 ^ at the mouth end compared to Diameter of the recess 3 ^ at its section with the Inert gas inlet slots a more effective convergence of the Protective gas than with the known plasma torch, resulting in great stabilization of the arc discharge.

Das,,soll noch genauer erläutert werdeno Ein Fluidstroni striämii-.entlang der Wandflache, die er berührt. Wenn alsο de?rlpi5climesser der Aussparung an ihrem Mündungsende im wese^tüjiGhejiigleich dem Durchmesser der Aussparung, anThat, is to be explained in more detail o A fluid stroni striämii-. Along the wall surface which it touches. If so de? rl pi5climesser of the recess at its mouth end in the wese ^ tüjiGhejiig same as the diameter of the recess

BADBATH

ihrem Abschnitt ist, wo die Schutzgaseinlaßschlitze vorhanden sind, wie beim bekannten Plasmabrenner gemäß Fig. 1, verteilt sich das Schutzgas am MUndungsende der Aussparung in Umfangsrichtung der Endfläche des Kathodenhalters, so daß das Schutzgas nach Verlassen der Aussparung seine Schutzwirkung stark verringert.its section is where the protective gas inlet slots are present, as in the known plasma torch according to FIG. 1, the shielding gas is distributed at the mouth end of the recess in the circumferential direction of the end face of the cathode holder, so that the protective gas greatly reduces its protective effect after leaving the recess.

Im Gegensatz dazu dient gemäß der Erfindung der kleinere Durchmesser der Aussparung an deren Mündungsende zur F Verringerung der Verteilung des Schutzgases in Umfangerichtung der Endfläche des Kathodenhalterβ und erhöht die helikale Strömung dee Schutzgases am Mündungsende der Aussparung. Das ermöglicht eine größere Konvergenz des Schutzgases und eine Fixierung des Bogenbrennflecks auf eine vorbestimmte Stelle auf der Elektronenemissionsoberflache der Kathode, um eine sehr stabile Entladung zu ergeben. Ferner wird durch die erhöhte helikale Strömung des Schutzgases das Auftreffen des aktiven Gases auf die Elektronenemiesioneoberfläche der Kathode stark verringert, was auch sehr zum Schutz der Kathode beiträgt«In contrast, according to the invention, the smaller diameter of the recess at its mouth end is used for F Reduction of the distribution of the protective gas in the circumferential direction the end face of the cathode holderβ and increases the Helical flow of the protective gas at the mouth end of the recess. This enables a greater convergence of the protective gas and fixing the arc focal point to a predetermined one Place on the electron emission surface of the Cathode to give a very stable discharge. Furthermore, due to the increased helical flow of the protective gas the impingement of the active gas on the electron emission surface the cathode is greatly reduced, which also helps a lot to protect the cathode «

. Anhand von Fig. 6-8 sollen jetzt im Längeschnitt. Using Fig. 6-8, the longitudinal section should now be

verschiedene Aueführungeformen des Vorderendes des Kathodenhalters gemäß der Erfindung erläutert werden.various shapes of the front end of the cathode holder are explained according to the invention.

Bei dem in Fig. 3 abgebildeten Ausführungsbeispiel hat die Aussparung Jk am Vorderende des Kathodenhalters die Form eines Kegelstumpfee* dessen Durchmesser linear vom Boden zum Mündungsende abnimmt, die Auesparung Jk kann Jedoch auch einen anderen Verlauf annehmen.In the embodiment shown in Fig. 3, the recess Jk at the front end of the cathode holder has the shape of a truncated cone * the diameter of which decreases linearly from the bottom to the mouth end, but the recess Jk can also take a different course.

Gemäß Fig. 6 und 7 kann die Aussparung Jk eine Seltenwand 53 haben, die nach innen oder außen gekrümmt ist· According to FIGS. 6 and 7, the recess Jk can have a rare wall 53 which is curved inwards or outwards.

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Wahlweise kann die Aussparung 3^ gemäß Fig· 8 ein Mündungsende mit dem gleichen Durchmesser wie das entgegengesetzte Ende haben, wobei aber am MUndungsende eine Lochplatte $k befestigt ist, die in der Mitte ein enges Loch hat» Diese wahl weis en Aus filhrungs formen der Aussparung haben im wesentlichen die gleiche Funktion wie im AusfUhrungsbeispiel von Fig. 3.Optionally, the recess 3 ^ according to FIG · 8, a mouth end with the same diameter as the opposite end have, but an orifice plate is $ k attached to the MUndungsende, which has in the middle a narrow hole "These optional facing en From filhrungs forms of Recesses have essentially the same function as in the exemplary embodiment of FIG. 3.

Fig. 9 zeigt einen Längsschnitt durch das Vorderende des Kathodenhalterβ gemäß der Erfindung, während Fig. 10 eine ähnliche Ansicht des Vorderendes des bekannten Plasmabrenners darstelltι beide Fige dienen zur Erläuterung des Verbrauchs der Kathode.Fig. 9 shows a longitudinal section through the front end of Kathodenhalterβ according to the invention, while Fig. 10 is a similar view of the front end of the known plasma torch darstelltι both FIG e are illustrative of the consumption of the cathode.

Die Betriebswerte für die zugehörigen Plasmabrenner sind in folgender Tabelle 1 angegebensThe operating values for the associated plasma torches are given in Table 1 below

Tabelle 1Table 1

Brenner gemäß der Bekannter Brenner Erfindung (Fig. 9) (Fig.:TO)Burner according to the known burner invention (Fig. 9) (Fig .: TO)

Bogenstrom (A) ■ 300 300Arc current (A) ■ 300 300

Schutzgas» ,(ΐ/πι±η) N_s 7 — Art 14Shielding gas », (ΐ / πι ± η) N_s 7 - Art 14

Arbeitsgas'(l/min) Lmfti 65 Luftι 5k Working gas' (l / min) Lmfti 65 Luftι 5k

Betriebsdauer (h) 12 12Operating time (h) 12 12

¥©rlcstoff war feeid® Br«n- ¥ © rlcstoff was feeid® Br «n-

Me - a«f too M: Fifc:SMe - a «f too M: Fifc: S

Aus der obigen Tabelle ist ersichtlich, daß beim-Brenner gemäß der Erfindung Stickstoff als Schutzgas verwendet wurde, dessen Durchflußmenge halb so groß wie die des bekannten Brenners war, während die Durchflußmenge von Luft als Arbeitsgas 10 5b größer als beim bekannten Brenner war* Trotz derartiger ungünstiger Arbeitsbedingungen beim Brenner gemäß der Erfindung im Vergleich zum bekannten Brenner war der Verbrauch der Kathodeiispitze nach .12 h Betriebsdauer beim Brenner gemäß der Erfindung (Fig. P 9) bedeutend kleiner als beim bekannten Brenner {Fig. 10).From the table above it can be seen that the burner according to the invention used nitrogen as protective gas, the flow rate of which was half that of the known burner, while the flow rate of air as the working gas was 10 5b greater than that of the known burner * Despite such Unfavorable working conditions for the burner according to the invention compared to the known burner, the consumption of the cathode tip after .12 hours of operation for the burner according to the invention (Fig. P 9) was significantly less than for the known burner {Fig. 10).

Fig. 11 zeigt die Abhängigkeit des Verbrauchs der Kathode von der Betriebszeit für die Brenner von Fig. 9 (gemäß der Erfindung) und Fig. 1 (bekannter Brenner), wobei erstere Abhängigkeit durch eine Kurve A und letztere durch eine Kurve B dargestellt ist.11 shows the dependence of the consumption of the cathode on the operating time for the burners of FIG. 9 (according to the invention) and FIG.

Die Betriebsbedingungen für jeden Brenner waren! Schutzgas F2 10 l/ntin, Arbeitsgass Luft 6'Q l/m±nt Bog©nstrom 300 A. ¥ie aus Fig. 11 ersichtlich ist, ist der Verbrauch der Kathod@j3spitze beim Plasmabrenner gemäß der Erfindung ungefähr nur 1/6 so groß wie der dee bekannten Plasmabrenners. J The operating conditions for each burner were! Inert gas F 2 10 l / NTiN, work Gass air 6'Q l / m ± n t Bog © nPOWER 300 A. ¥ ie in FIG. 11 can be seen, the consumption of the Kathod @ j3spitze at the plasma torch according to the invention only about 1 / 6 as big as the well-known plasma torch. J

Die Lebensdauer des gesamten Brenners hängt im wesentlichen von der Lebensdauer der Kathode ab» Daher bedeuten diese Zahlenangaben, daß durch dieErfindung die Lebensdauer des Brenners im wesentlichen um das Sechsfache gegenüber den bekannten Brennern erhöht werden kann. The life of the entire burner essentially depends from the service life of the cathode »therefore mean these figures that by the invention the The service life of the burner can be increased substantially by six times compared to the known burners.

Ferner-kann geaiäiär der Erfindung ®±n UmlikätlmT Wasser-Furthermore, according to the invention, ® ± n UmlikätlmT water-

strow entlang dar - Ziraexiflttehe d«r,.Diia· etrife#w, tsnudwßjh. die Öffnung "der Bus© ββ eingeleitet «rdesj iaffäsr fl®s« aaetrafel v®n ©strow along dar - Ziraexif lttehe d «r, .Diia · etrife # w, tsnu dwßjh. the opening "the bus © ββ initiated« rdesj iaffäsr fl®s «aaetrafel v®n ©

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

- 15 - 194QCKQ- 15 - 194QCKQ

Innenwand der Düse durch den Wasserflim vor einer Beschädigung geschützt wird; daneben treten, noch zu erläuternde Vorteile auf.The inner wall of the nozzle is protected from damage by the water film; step next to it, still to be explained Benefits on.

Fig. 12 zeigt schematisch im Längsschnitt die Düse eines Ausführungsbeispiels des. Plasmabrenners gemäß der Erfindung, bei dem ein helikaler Wasserstrom entlang der Innenwand der Düse wie oben erwähnt strömt.FIG. 12 shows schematically in longitudinal section the nozzle of an exemplary embodiment of the plasma torch according to FIG Invention in which a helical stream of water flows along the inner wall of the nozzle as mentioned above.

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 12 hat ein Einlaßrohr 61, das sich von dem Gehäuse JZ zur Einleitung von Wasser in die Düse nach außen erstreckt» einen ringförmigen Wasserkreislaufkanal 62 im Gehäuse 32, der mit dem Wassereinlaßrohr 61 über einen Kanal 6j verbunden ist, und Wassereinlaßschlitze 6k$ die in die Düse 31 tangential zu deren Innenrand münden. .The embodiment of Fig. 12 has an inlet pipe 61 extending outwardly from the housing JZ for introducing water into the nozzle, an annular water circulation channel 62 in the housing 32 which is connected to the water inlet pipe 61 via a channel 6j, and water inlet slots 6k $ which open into the nozzle 31 tangentially to its inner edge. .

Im abgebildeten Ausführungsbeispiel wird Wasser in den Kreislaufkanal 62 über das Einlaßrohr 6V gedrückt und dann durch die Einlaßschlitze 6k eingespeist, um ©inen helikalen Wasserstroin 6'5 zu erzeugen, der in engem Kontakt mit der Innenseite der Düse strömt. Wenn diese Wasserströmung den Düsenauslaß erreicht, tritt sie in Form eines nach außen divergierenden Wasserstrahls 66 zusammen mit dem Plasmastrahl 52 aus.In the embodiment shown, water is forced into the circulation channel 62 via the inlet pipe 6V and then fed in through the inlet slots 6k to generate a helical water stream 6'5 which flows in close contact with the inside of the nozzle. When this water flow reaches the nozzle outlet, it emerges in the form of an outwardly diverging water jet 66 together with the plasma jet 52.

Die in Fig. 12 gezeigte Ausführung hat folgende Vorteile; '.'. - - ... "-- . .---ι'The embodiment shown in Fig. 12 has the following advantages; '.'. - - ... "-. .--- ι '

1. Die Innenfläche der Düse kann wirksam ohne Beeinträchtigung der Bogenentladung gekühlt werden, ,und die Düse kann vor einer thermischen oder chemischen Beschädigung1. The inner surface of the nozzle can be effectively cooled without affecting the arc discharge, and the nozzle can from thermal or chemical damage

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durch den sehr heißen Plasmastrahl geschützt werden, so daß die Lebensdauer der Düse beträchtlich erhöht wird.be protected by the very hot plasma jet, so that the life of the nozzle is increased considerably.

2. Der äußere Rand des Plasmastrahls wird stark gekühlt, so daß ein stärkerer Pinch-Effekt auftritt und damit der Plasmastrahl eine höhere Energiedichte erlangt.2. The outer edge of the plasma jet is strongly cooled, so that a stronger pinch effect occurs and thus the plasma jet has a higher energy density.

3„ Giftiges NO2-GaS, das bei der Verwendung von3 "Toxic NO 2 gas that is produced when using

^ Luft oder einem anderen Fluid, das Sauerstoff und/oder ™ Stickstoff enthält, al· Arbeitsgas entsteht, kann gut entfernt werden. Sauerstoff oder Stickstoff werden bei Erhitzung im Plasmaetrahl, wenn dieser die Düse verläßt, mit Stickstoff bzw. Sauerstoff in der Atmosphäre umgesetzt, so daß gasförmiges NO entsteht, das weiter zu NO,,-Gas exydiert wird. Das so erzeugte gasförmige NO. ist wasserlöslich und kann daher leicht von dem aus der Düse austretenden Wasserstrahl 66 absorbiert werden·^ Air or any other fluid that contains oxygen and / or ™ nitrogen, which is created as working gas, can be easily removed. Oxygen or nitrogen are reacted with nitrogen or oxygen in the atmosphere when heated in the plasma jet when it leaves the nozzle, so that gaseous NO is formed, which is further oxidized to NO ,, gas. The gaseous NO generated in this way. is water-soluble and can therefore be easily absorbed by the water jet 66 emerging from the nozzle

h. Wenn der Plasmastrahl verwendet wird, um Werkstücke zu zerschneiden oder anderweitig zu bearbeiten,dann wird verhindert, daß die Werkstücke einer sogenannten wSchulterdeformation" unterliegen, die sonst an der H. If the plasma jet is used to cut up work pieces or to process them in some other way, then the work pieces are prevented from being subject to a so-called L · w shoulder deformation "which would otherwise occur Schnittstelle des Werkstücke auftreten könnte. Wenn ein Plasmastrahl verwendet wird, um ein metallisches Werkstück durch Schmelzen zu zerschneiden, wird der Werkstoff des Werkstücks in der Nähe der Schnittstelle ebenfalls auf eine sehr hohe Temperatur erwärmt, so daß das Metall im Querschnitt so geschmolzen wird, daß eine abgerundete Endfläche entsteht, was mit "Schulterdeformation'' bezeichnet wird. Mit den bekannten Plasmabrennern ist diese "Schulterdeformation" nur sehr schwierig zu verhindern, während diese durch die Wasserströmung, die zusammen mit dem Plasmas trahl (vgl. Flg. 12) auftritt, leichtInterface of the work piece could occur. When a Plasma jet is used to cut a metallic workpiece by melting it, the material becomes of the workpiece in the vicinity of the interface heated to a very high temperature, so that the metal is melted in cross section so that a rounded The end surface is what is called "shoulder deformation". With the known plasma torches, this "shoulder deformation" is very difficult to prevent, while it is easy to prevent due to the water flow that occurs together with the plasma jet (see FIG. 12)

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verhindert werden kann, so daß die getrennten Werkstücke eine schaffe Schnittfläche haben»can be prevented so that the separated workpieces to have a smooth interface »

Wie bereits erwähnt wurde, kann der Plasmabrenner gemäß der Erfindung gut viele Stunden lang arbeiten, wobei nur eine kleine Menge inerten öder neutralen Gases wie Stickstoff als Schutzgas verwendet wird, während Luft oder ein anderes aktives Gas als Arbeitsgas dient. Dadurch werden die Kosten für das Arbeitsgas, die bisher die Anwendung von Plasmas trahlen *für die Bearbeitung verschiedener Werkstücke oder als Licht·» und Wärmequelle verhindert haben, beträchtlich verringert. Auf diese Weise erlaubt die Erfindung eine stärkere Verwendung von Plasmastrahlen in der Technik. ·As already mentioned, the plasma torch according to the invention can work well for many hours, whereby only a small amount of inert or neutral gas how nitrogen is used as a protective gas, while air or another active gas is used as the working gas. Through this will be the cost of the working gas so far the use of plasma beams * for processing various Workpieces or as a light and heat source have prevented, decreased considerably. In this way the invention allows greater use of plasma jets in engineering. ·

Claims (1)

PatentansprücheClaims i 1, Plasmabrenner, mit einem zylindrischen Gehäuse, mit einer am Vorderende des* Gehäuses ausgebildeten Düse, mit einem Kathodenhalter, der an einem Ende eine Kathode haltert und am anderen Ende elektrisch isoliert am Gehäuse- »o befestigt ist j, daß die Kathode sich in einem vorbestimmten Abstand von der Düse befindet, mit eineri 1, plasma torch, with a cylindrical housing, with a nozzle formed at the front end of the housing, with a cathode holder that holds a cathode at one end and is attached to the housing at the other end in an electrically insulated manner located at a predetermined distance from the nozzle, with a P Einrichtung zur Zufuhr von Arbeitsgas in die Düse, so daß eine helikale Strömung des Arbeitsgases in dem Gehäuse entstehen und durch die Auslaßöffnung der Düse austreten kann, mit einer Einrichtung zum Anlegen einer Spannung zur Erzeugung einer Bogenentladung zwischen der Kathode und der Düse oder einem geeigneten Leiter vor der Düse, mit Schutzgaseinlaßschlitzen und mit einer Einrichtung zur Zufuhr von Schutzgas zu den Schutzgaseinlaßschlitzen, dadurch g e k e η η ζ β i c H η e t , daß das Vorderende des Kathodenhaiters (33) eine Aussparung (3*0 aufweist, deren Bodenflache mit der Elektronenemisslonsoberflache (35) der Kathode (.36) fluchtet, daß die Schutzgaseinlaßschlitza (4i) in Abständen auf demP Means for supplying working gas into the nozzle, so that a helical flow of the working gas can arise in the housing and exit through the outlet opening of the nozzle, with a device for applying a voltage to produce an arc discharge between the cathode and the nozzle or a suitable one Head in front of the nozzle, with protective gas inlet slots and with a device for supplying protective gas to the protective gas inlet slots, thereby g eke η η ζ β ic H η et that the front end of the cathode holder (33) has a recess (3 * 0, the bottom surface with the Elektronemisslonsoberflache (35) of the cathode (.36) is aligned that the inert gas inlet slot (4i) at intervals on the ■ Umfang der Aussparung näher zu deren Mündungsende in die Düse (31) angeordnet sind und in die Aussparung tangential zu deren Umfang münden, und daß der Durchmesser der Aussparung an ihrem Münduiigeende kleiner als am Abschnitt mit den SchutzgaseinlaBschlitzen ist (Fig. 3 - 5)·The circumference of the recess is arranged closer to its mouth end in the nozzle (31) and opens into the recess tangentially to its circumference, and that the diameter of the recess at its mouth end is smaller than at the section with the protective gas inlet slots (Fig. 3 - 5) · 2. Plasmabrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß die Aussparung (34) so verjüngt ist, daß ihr Durchmesser kontinuierlich: vosi d©r - B©d@siÖlle&@ zum Mtin.-· dungsende abnimmt (Fi^, 3» 6, 7)·2. Plasma torch according to claim 1, characterized in that » that the recess (34) is tapered so that you Continuous diameter: vosi d © r - B © d @ siÖlle & @ zum Mtin.- · end of application decreases (Fi ^, 3 »6, 7) · ©08 t.t/09S8© 08 t.t / 09S8 3. Plasmabrenner nach Anspruch 2* dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand der Aussparung (3*0 eine Kegelfläche ist (Fig. 3),3. Plasma torch according to claim 2 * characterized in that that the side wall of the recess (3 * 0 is a conical surface is (Fig. 3), **. Plasmabrenner nach Anspruch 2, dadurch, gekennzeichnet, daß die Seitenwand der Aussparung (3*0 ein Rotations-**. Plasma torch according to Claim 2, characterized in that that the side wall of the recess (3 * 0 a rotational hyperboloid ist (Fig. 6, 7).is hyperboloid (Figures 6, 7). 5β Plasmabrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Aussparung (3*0 tragende Ende des Kathodenhalters (33') eine Öffnung (5*0 hat, deren Durchmesser kleiner als der der Aussparung 1st, so daß der Durchmesser der Aussparung am Mündungeende kleiner als in irgendeinem anderen Abschnitt ist (Fig. 8).5β plasma torch according to claim 1, characterized in that that the recess (3 * 0 carrying end of the cathode holder (33 ') has an opening (5 * 0, the diameter of which smaller than that of the recess, so that the diameter the recess at the mouth end is smaller than in any other section (Fig. 8). 6. Plasmabrenner nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (61, 63, 62) zur Erzeugung einer helikalen Wasserströmung (65) an der Innenfläche der Düse (31) zwischen der Auslaßöffnung der Düse und den Arbeitsgaseiniaßschlitzen (45) (Fig* 12).6. Plasma torch according to claim 1, characterized by a device (61, 63, 62) for generating a helical Water flow (65) on the inner surface of the nozzle (31) between the outlet opening of the nozzle and the working gas inlet slots (45) (Fig * 12). 009811/0968009811/0968
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