Gekühlter Brenner für das Lichtbogenschweissen und -schneiden unter Schutzgas Der grundsätzliche Aufbau der Schweissbrenner für die Schutzgasschweissung wird vor allem durch die Tatsache bestimmt, dass ein Schweisslichtbogen zwischen einer abschmelzenden oder nichtabschmel zenden Elektrode und dem Werkstück von einem gleichmässigen und wirbelfreien Schutzgasstrom um geben werden soll.
Zur Gaszuführung ist daher eine Düse notwendig, welche die Elektrode konzentrisch umgibt und der thermischen Beanspruchung durch den nahen Lichtbogen gewachsen ist. Während bei geringen Stromstärken eine Düse aus keramischem Material genügt, muss bei hohen Stromstärken die Wärme durch ein gutleitendes Metall an das Kühl medium abgegeben werden. Ausser der Düse werden auch die inneren Strom- und Gaszuführungsteile durch Strahlung, Konvektion und Wärmeleitung vom Lichtbogen her erwärmt. Auch sie müssen bei inten siven Lichtbögen durch das Kühlsystem geschützt werden.
Bei der Schweissarbeit ist es leicht möglich, dass die Düse das Werkstück berührt. In diesem Fall darf der Schweissstrom nicht über die Düse zum Werkstück geleitet werden.
Für die Konstruktion eines derartigen Schweiss brenners stellt sich daher die Forderung, die äussere Düse und das zentrale Kernstück gegeneinander zu isolieren und dabei trotzdem mit einer einfachen Kühlwasserführung beide Teile gut zu erfassen. Da die Düse in der Nähe des Lichtbogens und des Schweissbades einem gewissen Verschleiss ausgesetzt ist, muss zudem eine leichte und schnelle Aus wechselbarkeit derselben gewährleistet sein. Für die sogenannte Argon-Arc-Schweissung werden ausserdem Düsen mit verschiedenen Durchmessern benötigt, um bei unterschiedlichen Stromstärken wirtschaftliche Gasverbräuche zu erzielen.
Bei den bisher gebräuch lichen Brennern ist daher der metallische Mantel des Kühlraumes nach vorn verlängert und an demselben die Düse durch eine Schraubverbindung oder einen Konus befestigt. Der wesentliche Nachteil dieser Ausführung liegt darin, dass jede lösbare Verbin dung nur an einzelnen Punkten eine metallische Be rührung zustande bringt und nur diese kleine Be rührungsfläche für die Wärmeleitung herangezogen wird.
Durch diese Verminderung des Wärmeflusses stellen sich an der Verbindungsstelle noch zusätz liche Temperaturunterschiede ein, die eine ständige gegenseitige Bewegung zwischen Düse und Mantel verursachen und die metallische Berührung nach teilig beeinflussen.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein gekühlter Brenner für das Lichtbogenschweissen und -schneiden unter Schutzgas, der ein beim Schweissen unter Spannung stehendes metallisches Kernstück mit zen traler Bohrung zur Aufnahme der Elektrode sowie Längskanäle für die Zu- und Ableitung des Kühl mediums aufweist und mit einer Gasdüse versehen ist, die von dem Kernstück durch mindestens ein isolierendes Zwischenstück getrennt ist,
bei welchem alle die genannten Forderungen erfüllt und die Nach teile überwunden sind. Die Erfindung besteht darin, dass die vollwandig ausgebildete Gasdüse einen Teil des Kernstückes umfasst, auf der Innenoberfläche vom Kühlmedium direkt benetzt wird und nur mit Hilfe des .isolierenden Zwischenstückes zentriert und auswechselbar befestigt ist.
Sowohl die Befestigung der Düse als auch die Abdichtung des Kühlwasserraumes gegenüber dem vorderen Brennerraum werden damit durch eine ausserordentlich einfache Ausbildung des isolierenden Zwischenstückes zwischen Kernstück und Düse er reicht.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Brenners .im Längsschnitt dargestellt. Der . innerste Teil des Brenners wird durch eine Spannzange 1 zur Aufnahme der Elek trode 2 bzw. eines Stromzuführungsröhrchens ge bildet. Ihre vordere, konische Anlagefläche 3 wird beim Spannen gegen das Kernstück gedrückt. Das Kernstück besteht aus den ineinandergeschobenen Rohrteilen 4 und 5, die :in ihrem hinteren Teil bei 6 miteinander verlötet sind.
Am hinteren Ende ist die Spannzange 1 durch die Axialnut 9, in die der Stift 7 greift, gegen Verdrehung gesichert.
Die Spannzange 1 kann anderseits über das Gewinde 10 durch eine in die Elektrodenkappe 8 eingesetzte Mutter 11 betätigt werden. Durch Drehen der Kappe 8 wird die Spannzange axial verschoben und damit gespannt oder gelöst.
Im inneren Rohr 4 des Kernstücks sind auf der Aussenseite die Kanäle 12 für die Zu- und Ab führung des Kühlmediums, z. B. Wasser, eingefräst. Zu- und Abführung des Kühlmediums erfolgen über die Kupferrohre 13a und 13b, welche im Handgriff 15 eingebettet sind und gleichzeitig die Stromführung übernehmen.
Das Schutzgas wird über das Kupferrohr 14 in den Zwischenraum 16 zwischen Spannhülse und Kernstück eingeleitet und kann vorn durch die Boh rangen 17 oder durch Axialschlitze 18 in der Spann zange 1 in den vorderen Brennerraum 19 entweichen, der durch das vordere Ende der Gasdüse 20 gebildet wird.
Zwischen :dem Kernstück 4, 5 und der Gasdüse 20 ist ein isolierendes Zwischenstück eingeschaltet, das sowohl. die auswechselbare Befestigung der Düse als auch die Abdichtung des Kühlwassersystems be sorgt. Dieses Zwischenstück besteht zunächst aus einer zylindrischen Büchse 21, die einerseits radiale Durchbrechungen 22 und anderseits eine innere und eine äussere ringraumförmige Aussparung 23 bzw.
24 für die Zirkulation des Kühlmediums aufweist. Vor der Hülse 21 befindet sich ein Dichtungsring 25 aus elastisch deformierbarem Material, der sich vorn gegen eine keramische Mutter 26 als axialer Anschlag abstützt. Hinter der Büchse 21 ist ein weiterer elastischer Dichtungsring 27 gelagert, gegen den eine Spannmutter 28 anliegt. Die Spannmutter 28 ist auf das Rohrstück 5 des Kerns aufgeschraubt und kann auf demselben axial bewegt werden.
Die An ordnung des Zwischenstücks ist, wie die Figur zeigt, so getroffen, dass durch Verschrauben der Spann mutter 28 nach vorn, die Büchse 21 und die beiden Dichtungsringe gegen die keramische Mutter 26 ge drückt werden. Hierbei werden die Dichtungsringe axial gequetscht und dadurch radial gegen die Innen wand der Düse 20 gepresst. Auf diese Weise wird gleichzeitig der Wasserraum abgedichtet und die Düse 20 festgehalten. Zum Auswechseln der Gas düse genügt daher das Lösen der Spannmutter 28, worauf die Düse abgestreift werden kann.
An ihrem vorderen und hinteren Rand liegt die Büchse 21 gegen die Gasdüse 20 an, wodurch diese zentriert wird. Mittelfis ihrer Aussparungen 22, 23, 24 vermittelt die Büchse 21 gleichzeitig die Zirkulation des Kühlmediums und vor allem dessen Zutritt einerseits zur Gasdüse 20, deren Innenwand also direkt gekühlt wird, und anderseits an die Aussen wand des Kernstücks 5. Der Ringraum 24 ist vor zugsweise stärker ausgeführt als der Ringraum 23, damit die Hauptmasse des Kühlmediums der Gas düse 20 zugeführt wird.
Die beschriebene Konstruktion ist nicht nur äu sserst einfach und auf das Wesentliche beschränkt, sie gestattet auch gegenüber den bisher üblichen Brennerarten bei gleichen äusseren Abmessungen eine wesentlich höhere Strombelastbarkeit. Dies ist darauf zurückzuführen, dass durch geeignete Aus bildung .des Zwischenstücks an der Innenfläche der Düse eine sehr hohe Wassergeschwindigkeit herrscht und die starke Wärmeabfuhr auch unmittelbar zur Wirkung kommt.
Bei der Schutzgasschweissung mit abschmelzender Elektrode können die Schweissspritzer durch die in tensive Kühlung der Düse nicht festbrennen und sind daher immer leicht zu entfernen. Die Düse selbst ist in ihrer Ausführungsform äusserst einfach, billig und leicht auswechselbar. Sie kann daher stets mit geringem Aufwand in gutem Zustand ge halten werden. Die Sauberkeit der Düse wirkt sich unmittelbar über den Gasverbrauch auf die Wirt schaftlichkeit des Schweissverfahrens aus.