CH173462A - Device for flame cutting with an electric arc. - Google Patents

Device for flame cutting with an electric arc.

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CH173462A
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CH
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electrode
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electric arc
cutting
flame cutting
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Industrie Elin Akt Elektrische
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Elin Ag
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  Einrichtung     zani        Brennschneiden    mit elektrischem     Lichtbogen.       Es ist bekannt, eine als     Stromschleifstück     ausgebildete Elektrode zur     -#'orvvärmung    des  durch Sauerstoffstrahl zu durchschneidenden  Metallstückes zu verwenden. Es erfolgt ein       Stromiiberga.ng    vom     Stromschleifstück    zum       -#Verkstüek,    so dass eine Erwärmung der Be  rührungsstelle durch den     Übergan;gswider-          stand    stattfindet.

   Der örtlich eng begrenzte  Teil der Oberfläche wird auf solche Tempe  ratur gebracht, dass der Sauerstoffstrahl :die  Verbrennung es     Metalles    einleiten kann. Bei  einer der     bekannten        Ausführungsformen     diente :die Elektrode gleichzeitig als Düse  für den Sauerstoff, bestand aus Kupfer und  wurde durch     fliessendes    Wasser gekühlt.  



  Die Erfahrung hat nun gezeigt,     dass    es  in vielen Fällen schwierig ist, das Schleif  stück, durch das ein Strom von einigen hun  dert Ampere auf das     Werkstück    übergeht,  insbesondere die Düsenöffnung, rein zu hal  ten, und dass die Abnützung in vielen Fällen       unerMinscht    gross ist. Eingehende Versuche    haben :die Möglichkeit ergeben, mit einem  viel kleineren Strom zu .arbeiten, wenn die  wassergekühlte Kupferelektrode dauernd in  einem kleinen Abstand vom Werkstück er  halten wird, so     dass    ein Lichtbogen     entsteht,     und wenn der Lichtbogen     magnetisch    beein  flusst wird.  



  Es ist zwar bekannt,     dass:    man mit dem       elektrischen    Lichtbogen sowohl ohne, als auch  mit Verwendung eines Sauerstoffstrahles  Metalle schneiden kann. Mit beiden Verfah  ren konnten aber keine glatten Schnittflächen  erzielt werden, so:     dass-    sie mit den durch ein       Sauerstoff-Azetylengemisch    erreichbaren  Schnitten nicht wettbewerbsfähig waren. Als  Elektrode für das Schneiden mit :dem Licht  bogen wurde bisher eine Kohle oder ein  Eisendraht     bezw.        Metallstab    verwendet.

   Die  Anwendung einer Elektrode und daneben  einer Sauerstoffdüse hat naturgemäss, beson  ders: beim     Schneiden    von Kurven und Ecken  erhebliche Nachteile gegenüber einer einzi-      gen Düse (beim     Azetylen-Sauerstoffschnei-          den),    aus, der gleichzeitig die Flamme und  der Sauerstoffstrahl entweicht.  



  Anderseits findet man auch Verfahren  zum     Schneiden    mittelst .des elektrischen       Lichtbogens.,    der von einer allenfalls durch  bohrten und als Sauerstoffdüse dienenden  Elektrode auf das Werkstück gezogen wird.  Da man aber bisher nur daran gedacht hat,  das Schneiden als Hilfsmittel zum Ab  wracken, also zu Zerstörungsarbeiten zu ver  wenden, so     spielte    ein ungleichmässiger,  zackiger Schnitt weiter keine     Rolle.    Dieser  ungleichmässige Schnitt war bei diesen Ver  fahren durch das ungleichmässige Abbrennen  der Elektroden bedingt, was wieder darauf  zurückzuführen war, dass man bisher nicht  daran dachte, die Schneideelektrode wirksam  zu kühlen.

   Speziell bei     Kohlenelektroden,     die in besonderem Masse Verwendung fanden,  entstehen leicht Kerben in der Düsenmün  dung, welche sofort einen ruppigen Schnitt  zur Folge haben.     Überdies    hat der unter der       Einwirkung    des Sauerstoffes erfolgende  rasche     Abbrand    der Kohle die Wirtschaft  lichkeit des elektrischen Schneidens aus  geschlossen. Auch der Versuch, die Bohrung  in der Kohle .durch eine Kupferhülse auszu  kleiden,     konnte    sich nicht durchsetzen, weil  sich die Mündung der Kupferhülse rasch ver  legte.  



       Erfindungsgemäss    wird eine Elektrode  aus     unmagnetisierbarem    Metall, vorzugs  weise Kupfer, verwendet, die durchbohrt ist  und gleichzeitig als Sauerstoffdüse dient,  welche ferner durch eine durchströmende       Flüssigkeit    gekühlt wird und eine magne  tische     Beeinflussung    des Lichtbogens besitzt.  Wie Versuche gezeigt haben, ergibt sich erst  durch das gleichzeitige Vorhandensein der       geschilderten    Merkmale ein einwandfreies,  wirtschaftliches und dem     Autogenschneiden     ebenbürtiges Verfahren.  



  Die magnetische Beeinflussung des Licht  bogens wird zweckmässig durch eine vom  Schweissstrom oder einem Teil desselben  oder auch von Fremdstrom durchflossene    Spule erreicht, welche konzentrisch zur     Elek-          trodenachse    liegt.  



  Man verwendet als Träger der magneti  schen Kraftlinien beispielsweise eine als  Wassergefäss dienende äussere Eisenhülse mit  konisch zulaufendem Ende und einer Boh  rung, durch die ein als Elektrode dienender  Kupferstab durchgeht, entweder verlötet  oder verschiebbar, wobei eine geeignete Dich  tung angewendet wird. Der     Durchfluss    des  Kühlwassers zwischen Hülse und Elektrode  kann so getroffen werden, dass auch die  Magnetspule wirkungsvoll gekühlt, eventuell  auch bei geeigneter Isolierung unmittelbar  vom Wasser bespült wird, so dass hohe Strom  dichte angewendet werden kann und die  Spule selbst als Beruhigungswiderstand  für den Lichtbogen dient.

   Versuche mit  gebohrten     Rundkupferstäben    von 5 bis über  15 mm     Aussendurchmesser    und mit Eisen  hülsen, die durch Spulen. von     1,00!    bis über  3000     Amperewindungen    magnetisiert waren,  haben gezeigt, dass man mit     einer        Lichtbo-          genspannung    von wenig über 20 Volt und  Strömen von<B>30</B> bis über<B>100</B> Ampere genü  gende Wärmewirkung auf Platten von 10  bis 40 mm Stärke erhielt, so dass der Sauer  stoffstrahl eine blatte Schnittfläche ergab  und der     gekühlte    Kupferstab nirgends stark  angegriffen wurde.  



  Gegenüber dem Schneiden mit Brenngas  hat das geschilderte Verfahren den Vorzug  der Giftfreiheit und Freiheit von Explo  sionsgefahr. Ein technologischer Vorteil  gegenüber dem Vorwärmen mit     Brenngas     besteht darin, dass es wegen der hohen Tem  peratur des Lichtbogens möglich ist, mit dem  Lichtbogen den Schnitt mitten     m        einer    Platte  zu     beginnen,    während dies mit     einer        Gasflamme     nicht erzielt werden kann und es dort not  wendig ist, den Schnitt entweder vom Rand  aus oder von einem mechanisch -gebohrten  Loch aus zu beginnen.  



  Die     ,Spannung    und Stromstärke, die bei  der Einrichtung nach der Erfindung not  wendig sind, können von einer gewöhnlichen,  für     Lichtbogenschweissung    verwendeten  Dynamomaschine abgegeben werden, was      einen grossen praktischen Vorteil bietet. Es  ist daher in einer für Elektroschweissen ein  gerichteten Schweisswerkstatt nicht notwen  dig, einen besonderen Transformator oder  eine besondere Dynamomaschine für das       Schneiden    zu installieren.



  Set up zani flame cutting with electric arc. It is known to use an electrode designed as a current wiper for heating the metal piece to be cut through by an oxygen jet. There is a current transfer from the current loop to the - # Verkstüek, so that the contact point is heated by the transfer resistance.

   The locally limited part of the surface is brought to such a temperature that the oxygen jet can initiate the combustion of the metal. In one of the known embodiments: the electrode also served as a nozzle for the oxygen, consisted of copper and was cooled by running water.



  Experience has now shown that in many cases it is difficult to keep the grinding piece, through which a current of several hundred amperes passes to the workpiece, especially the nozzle opening, clean, and that in many cases the wear is immeasurably great is. Thorough experiments have shown that it is possible to work with a much smaller current if the water-cooled copper electrode is constantly kept at a small distance from the workpiece, so that an arc is created, and if the arc is magnetically influenced.



  It is known that: one can cut metals with the electric arc both without and with the use of an oxygen beam. With both methods, however, no smooth cut surfaces could be achieved, so: that they were not competitive with the cuts that could be achieved with an oxygen-acetylene mixture. As an electrode for cutting with: the arc was previously a carbon or an iron wire respectively. Metal rod used.

   The use of an electrode and an oxygen nozzle next to it naturally have considerable disadvantages when cutting curves and corners compared to a single nozzle (for acetylene-oxygen cutting), which simultaneously escapes the flame and the oxygen jet.



  On the other hand, there are also methods of cutting by means of the electric arc, which is drawn onto the workpiece by an electrode that is drilled through and serves as an oxygen nozzle. However, since one has only thought of cutting as an aid for wrecking, ie to use for destruction work, an uneven, jagged cut played no role. In this process, this uneven cut was caused by the uneven burning of the electrodes, which was again due to the fact that until now there was no thought of cooling the cutting electrode effectively.

   Especially with carbon electrodes, which were used to a great extent, notches easily develop in the nozzle mouth, which immediately result in a rough cut. In addition, the rapid burn-up of the coal under the action of oxygen has ruled out the economic viability of electrical cutting. Even the attempt to dress the hole in the coal .by a copper sleeve could not prevail because the mouth of the copper sleeve quickly shifted.



       According to the invention, an electrode made of non-magnetizable metal, preferably copper, is used, which is pierced and at the same time serves as an oxygen nozzle, which is also cooled by a flowing liquid and has a magnetic influence on the arc. As tests have shown, only the simultaneous presence of the features described results in a flawless, economical process on a par with oxy-fuel cutting.



  The magnetic influence of the arc is expediently achieved by a coil through which the welding current or a part of it or also an external current flows and which is concentric to the electrode axis.



  One uses as a carrier of the magnetic lines of force, for example, an outer iron sleeve serving as a water vessel with a tapered end and a borehole through which a copper rod serving as an electrode passes, either soldered or displaceable, with a suitable device being used. The flow of cooling water between the sleeve and the electrode can be made in such a way that the magnetic coil is also effectively cooled, possibly even with suitable insulation, is flushed with water directly, so that high current density can be used and the coil itself serves as a calming resistor for the arc.

   Tests with drilled round copper rods with an outside diameter of 5 to over 15 mm and with iron sleeves that are threaded through coils. of 1.00! up to over 3000 ampere turns were magnetized have shown that with an arc voltage of a little over 20 volts and currents of <B> 30 </B> to over <B> 100 </B> amps, a sufficient heat effect on plates of 10 to 40 mm thick, so that the oxygen jet resulted in a flat cut surface and the cooled copper rod was nowhere strongly attacked.



  Compared to cutting with fuel gas, the method described has the advantage of being free from toxins and from the risk of explosion. A technological advantage over preheating with fuel gas is that, because of the high temperature of the arc, it is possible to start the cut in the middle of a plate with the arc, while this cannot be achieved with a gas flame and it is necessary there to start the cut either from the edge or from a mechanically drilled hole.



  The voltage and amperage that are not agile in the device according to the invention can be delivered by an ordinary dynamo machine used for arc welding, which offers a great practical advantage. It is therefore not neces sary in a welding workshop directed for electric welding to install a special transformer or a special dynamo machine for cutting.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Einrichtung zum Brennschneiden mit elektrischem Lichtbogen, gekennzeichnet durch das gleichzeitige Vorhandensein fol gender Merkmale: a) Elektrode aus unmagnetisierbarem Metall, b) Diese Elektrode mit einer als Sauer stoffdüse dienenden Bohrung, c) Kühlung der Elektrode durch eine durchströmende Flüssigkeit, d) Magnetische Beeinflussung des Licht bogens. PATENT CLAIM: Device for flame cutting with an electric arc, characterized by the simultaneous presence of the following features: a) Electrode made of non-magnetizable metal, b) This electrode with a hole serving as an oxygen nozzle, c) Cooling of the electrode by a flowing liquid, d) Magnetic Influence on the arc.
CH173462D 1932-11-21 1933-11-16 Device for flame cutting with an electric arc. CH173462A (en)

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CH173462D CH173462A (en) 1932-11-21 1933-11-16 Device for flame cutting with an electric arc.

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