DE10144516B4 - plasma torch - Google Patents
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Abstract
Plasmabrenner mit:
einem Gasführungsteil (3),
einer Elektrode (1) und
einer Düse (4),
bei dem zwischen dem Gasführungsteil (3) und der Düsenaustrittsöffnung mindestens ein erster Raum (13) und ein daran anschließender zweiter Raum (14) angeordnet sind, wobei der dem Gasführungsteil (3) zugewandte erste Raum (13) in Richtung zum zweiten Raum (14) einen konisch zulaufenden Bereich aufweist, und
die Elektrode (1) mindestens in den zweiten Raum (14) hineinragt oder hineinragend anbringbar ist.Plasma torch with:
a gas guide part (3),
an electrode (1) and
a nozzle (4),
in which at least a first space (13) and an adjoining second space (14) are arranged between the gas guide part (3) and the nozzle outlet opening, the first space (13) facing the gas guide part (3) towards the second space (14 ) has a tapered area, and
the electrode (1) protrudes at least into the second space (14) or can be attached protruding.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Plasmabrenner.The present invention relates to a plasma torch.
Die
Aus der
Praktische Untersuchengen haben ergeben, daß mit einem derartigen Plasmabrenner keine hochqualitativen Schnitte, insbesondere an hochlegierten Stählen und Alumnium, realisierbar sind. Es tritt z. B. bei Blechen mit einer Dicke von weniger als 8 mm beim Einsatz von Argon-Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch eine starke Bartbildung auf. Diese kann durch den Einsatz von Luft oder Sauerstoff reduziert werden. Jedoch werden dann keine metallisch blanken Schnittflächen erreicht. Damit erfüllen die Schnittflächen nicht die benötigten Qualitätsanforderungen. Die so erzeugten Schnittflächen müssen aufwendig nachbearbeitet werden.Practical investigations have shown that with a such plasma torch no high quality cuts, in particular on high-alloy steels and alumnium. It occurs e.g. B. with sheets a thickness of less than 8 mm when using an argon-hydrogen-nitrogen mixture a strong beard formation. This can be done by using air or oxygen can be reduced. However, none of them become metallic bare cut surfaces reached. With that, fulfill the cut surfaces not the ones you need Quality requirements. The cut surfaces thus generated have to be elaborately reworked.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Plasmabrenner zu schaffen, mit dem metallisch blanke Schnitt Flächen ohne Bartbildung geschaffen werden können.The invention is therefore the object based on creating a plasma torch with which bare metal Cut surfaces can be created without beard formation.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Plasmabrenner mit: einem Gasführungsteil, einer Elektrode; und einer Düse, bei dem zwischen dem Gasführungsteil und der Düsenaustrittsöffnung mindestens ein erster Raum und ein daran anschließender zweiter Raum angeordnet sind, wobei der dem Gasführungsteil zugewandte erste Raum in Richtung zum zweiten Raum einen konisch zulaufenden Bereich aufweist, und die Elektrode mindestens in den zweiten Raum hineinragt oder hineinragend anbringbar ist.According to the invention, this object is achieved by a plasma torch comprising: a gas guide member, an electrode; and a nozzle, in the between the gas guide part and the nozzle outlet opening at least a first room and an adjoining second room are arranged are, the the gas guide part facing first room towards the second room a tapered Has area, and the electrode at least in the second space protrudes or can be attached protruding.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Düse einteilig gestaltet und der zweite Raum bzw. der zweite Raum und jeder weitere Raum durch eine Vorbohrung gebildet wird.According to a particular embodiment of the Invention can be provided that the nozzle is designed in one piece and the second room or the second room and each additional room a pilot hole is formed.
Alternativ kann vorgesehen sein, daß die Düse aus einem äußeren Düsenteil mit einer Düsenöffnung und mindestens einem separaten inneren Düsenteil mit einer Voröffnung besteht und der zweite Raum bzw. der zweite Raum und jeder weitere Raum in dem Bereich zwischen der Düsenöffnung und der Voröffnung bzw. in dem Bereich zwischen der Düsenöffnung und der Voröffnung und in den Bereichen zwischen jeweils zwei benachbarten Voröffnungen gebildet wird/werden.Alternatively, it can be provided that the nozzle from an outer nozzle part with a nozzle opening and there is at least one separate inner nozzle part with a pre-opening and the second room or the second room and each additional room in the area between the nozzle opening and the pre-opening or in the area between the nozzle opening and the pre-opening and formed in the areas between two adjacent pre-openings will become.
Günstigerweise ist der äußere Düsenteil als Laval-Düse ausgebildet. Dies dient zur weiteren Beschleunigung des Plasmastrahls.conveniently, is the outer part of the nozzle as a Laval nozzle educated. This serves to further accelerate the plasma jet.
Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die Elektrode stabförmig ausgebildet ist.It can further be provided that the electrode rod-shaped is trained.
Günstigerweise ist die Elektrode angespitzt.conveniently, the electrode is pointed.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Elektrode in einer Halterung aus elektrisch leitfähigem Material befestigt ist.According to another special one embodiment The invention can provide that the electrode in a holder made of electrically conductive Material is attached.
Zweckmäßigerweise besteht die Halterung aus Kupfer oder Silber.The holder expediently consists of Copper or silver.
Dabei kann vorgesehen sein, daß die Elektrode derart in der Halterung befestigt ist, daß sie in Richtung zur Düse aus der Halterung herausragt.It can be provided that the electrode is attached in the holder so that it towards the nozzle from the Bracket protrudes.
Schließlich kann vorgesehen sein, daß zusätzlich eine Sekundärgasdüse vorgesehen ist. Dies verbessert die Schnittqualität.Finally, it can be provided that in addition a Secondary gas nozzle provided is. This improves the cut quality.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß durch das Hineinragenlassen der Elektrode in den den Plasmastrahl direkt beeinflussenden Teil (zweiter Raum) der Düse das Plasmagas bereits dort eine große axiale Geschwindigkeitskomponente, das heißt eine Vorausrichtung und Beschleunigung, erhält. So wird das Plasmagas noch vor seiner Ionisation innerhalb der Düse symmetrisch gemacht und in Richtung der Elektrode-Düse-Achse be schleunigt. Dies führt überraschenderweise zu metallisch blanken Schnittflächen ohne Bartbildung.The invention is surprising Understanding that through allowing the electrode to protrude directly into the plasma beam influencing part (second space) of the nozzle the plasma gas already there a big axial velocity component, that is a pre-alignment and Acceleration, maintains. This way, the plasma gas becomes symmetrical inside the nozzle before it is ionized made and accelerated in the direction of the electrode-nozzle axis. This leads surprisingly to shiny metallic cut surfaces without beard formation.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:Other features and advantages of Invention result from the claims and the following Description, based on the exemplary embodiments of the schematic drawings are explained in detail. It shows:
zeigen die
show the
Die Düse
Der Plasmastrahl wird zusätzlich von
einem Sekundärgas
Die Zündung des Pilotlichtbogens
(nicht gezeigt) erfolgt mittels Hochspannung (nicht gezeigt), die
zwischen der Elektrode
Mit diesem Plasmabrenner wurden metallisch blanke und bartfreie Schnittflächen an hochlegierten Stählen im Bereich von 0,5 bis 15 mm Materialdicke hergestellt.With this plasma torch they became metallic bare and beard-free cut surfaces on high-alloy steels manufactured in the range of 0.5 to 15 mm material thickness.
Die Anordnung und Gestaltung der Düse und Elektrode ist prinzipiell auch für andere Plasmatechnologien, wie beispielsweise Plasmaschweißen, Plasmafugen und Plasmamarkieren geeignet.The arrangement and design of the Nozzle and electrode is in principle also for other plasma technologies, such as plasma welding, plasma joints and plasma labeling.
In
In
In Abweichung von
In
Das Elektrodenmaterial ist für nicht oxidierende Gase Wolfram. Die stabförmige Elektrode kann sowohl in einer Halterung aus elektrisch leitfähigem Material, vorzugsweise Kupfer oder Silber, eingepreßt sein oder von einer Spannzange o.ä. gehalten werden. Diese Halterungen werden in der Regel wassergekühlt, um eine effektive Wärmeableitung zu realisieren.The electrode material is not for oxidizing gases tungsten. The rod-shaped electrode can both in a holder made of electrically conductive material, preferably Copper or silver, pressed in be or from a collet or similar being held. These brackets are usually water-cooled, for effective heat dissipation to realize.
Wenn die Elektrode bis zu ihrer Spitze in der Halterung befestigt ist, so verbessert dies die Kühlung derselben. Dies ist besonders beim Einsatz von Hafnium als Elektrodenmaterial, das bei sauerstoffhaltigen Gasen eingesetzt wird, notwendig, da Hafnium eine geringere Schmelztemperatur besitzt als Wolfram.If the electrode is up to its tip is fixed in the holder, this improves the cooling of the same. This is especially true when using hafnium as an electrode material, which is used with oxygen-containing gases, necessary because Hafnium has a lower melting temperature than tungsten.
Es können damit insbesondere hochlegierte Stähle mit einer Dicke von weniger als 8 mm und Aluminium hochqualitativ geschnitten werden, das heißt metallisch blanke und bartfreie Schnittflächen erzeugt werden.It can be used in particular with high-alloy steels a thickness of less than 8 mm and high quality aluminum cut become metallic bare and beard-free cut surfaces be generated.
Zusätzlich wird mit der Anordnung von Düsen und Elektrode ein sicheres Zünden von der Elektrodenspitze zur Düse auch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten und Drücken des Plasmagases erreicht. Das Plasmagas kann durch eine Gasführung in Rotation versetzt und zusätzlich stabilisiert werden.In addition, with the arrangement of nozzles and electrode a safe ignition from the electrode tip to the nozzle even at high flow speeds and press of the plasma gas reached. The plasma gas can be guided through a gas duct Rotation offset and additional be stabilized.
Die in der vorstehender Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in der Ansprüchen ofenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.The ones in the description above, in the drawings and in the claims disclosed features of Invention can both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments.
- 11
- Elektrodeelectrode
- 1a1a
- Teilpart
- 1b1b
- Elektrodenspitzeelectrode tip
- 22
- Halterungbracket
- 33
- Gasführunggas guide
- 44
- Düsejet
- 4a4a
- Düsenöffnungnozzle opening
- 4b4b
- äußerer Düsenteilouter nozzle part
- 4c4c
- innerer Düsenteilinternal nozzle part
- 4d4d
- Voröffnungpre-opening
- 4e4e
- BereichArea
- 55
- Sekundärgasdüsesecondary gas
- 77
- Düsenkappenozzle cap
- 1010
- Plasmagasplasma gas
- 1111
- Sekundärgassecondary gas
- 1212
- Wasserwater
- 1313
- Raumroom
- 14, 1514 15
- VorrbohrungenVorrbohrungen
- 100100
- StrahlerzeugungssystemThe gun
- aa
- Abschnittsection
- bb
- Längelength
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- 2001-09-10 DE DE10144516A patent/DE10144516B4/en not_active Expired - Lifetime
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Owner name: KJELLBERG FINSTERWALDE PLASMA UND MASCHINEN GM, DE |
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