DE102009059108A1 - Electrode with cooling tube for a plasma cutting device - Google Patents
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Abstract
Plasmaelektrode für eine Schneidvorrichtung, welche aus einem Elektrodenkörper mit einer axialen, zentrischen Aufnahme für einen stirnseitig dort abgeordneten Elektrodenkern besteht, wobei im Innenraum des Elektrodenkörpers ein Kühlflüssigkeitsstrom in axialer Richtung durch mindestens einen radial äußeren Ringspalt fließt, und ein radial innen liegender Flüssigkeitskanal durch ein austauschbares Kühlrohr gebildet ist, das durch einen oder mehreren Anschläge am Elektrodenkörper positioniert ist und dessen vordere, dem Elektrodenkern nächstliegende Stirnseite in ehe ringförmigen Ausnehmung des Elektrodenkörpers eingreift, in welcher der Kühlflüssigkeitsstrom umgelenkt ist, wobei auf der Innenseite des Elektrodenkörpers mindestens ein Anschlag ausgebildet ist.Plasma electrode for a cutting device, which consists of an electrode body with an axial, central receptacle for an electrode core which is disposed on the end face, a coolant flow in the axial direction flowing through at least one radially outer annular gap in the interior of the electrode body, and a radially inner liquid channel through an exchangeable one Cooling tube is formed, which is positioned by one or more stops on the electrode body and whose front end, which is closest to the electrode core, engages in the annular recess of the electrode body, in which the coolant flow is deflected, at least one stop being formed on the inside of the electrode body.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Gegenstand der Erfindung ist ein Abstandshalter für das Kühlrohr einer Elektrode einer Plasmaschneidvorrichtung.The invention relates to a spacer for the cooling tube of an electrode of a plasma cutting device.
Stand der TechnikState of the art
Plasmaschneider werden zum Trennen sämtlicher elektrisch leitfähigen Werkstoffe eingesetzt. Der Plasmaschneider besteht dabei beispielsweise aus einem Inverter, einem Handstück, einem Massekabel, einer Stromzuleitung und einer Druckluftzuleitung.Plasma cutters are used to separate all electrically conductive materials. The plasma cutter consists for example of an inverter, a handpiece, a ground cable, a power supply line and a compressed air supply line.
Folgende Punkte haben sich beim Plasmaschneiden als wesentliche Vorteile herausgestellt:
- • Hervorragende Eignung im dünnen und mittleren Baustahlbereich (bis 30 mm)
- • Schneiden hochfester Baustähle mit geringer Wärmeeinbringung
- • Hohe Schneidgeschwindigkeiten
- • Sehr gute Automatisierbarkeit.
- • Excellent suitability in thin and medium structural steel area (up to 30 mm)
- • Cutting high strength structural steels with low heat input
- • High cutting speeds
- • Very good automation.
Ein Plasma ist ein elektrisch leitfähiges Gas, wobei ein Lichtbogen fast ausschließlich mit einer Hochfrequenzzündung gezündet wird und am Austritt durch eine isolierte, in der Regel wassergekühlte, Kupferdüse eingeschnürt wird. Durch die hohe Energiedichte schmilzt das Metall. Die Metallschmelze wird durch einen Gasstrahl weggeblasen, wodurch die Schnittfuge entsteht.A plasma is an electrically conductive gas in which an arc is ignited almost exclusively with high-frequency ignition and is pinched at the outlet by an insulated, usually water-cooled, copper nozzle. The high energy density melts the metal. The molten metal is blown away by a gas jet, creating the kerf.
Die Elektrode einer Plasmaschneidvorrichtung weist einen länglichen Hohlkörper mit einem offenen Ende und einem geschlossenen Ende auf. Sie ist bevorzugt aus Kupfer ausgebildet, es sind jedoch andere Materialien wie Kupfer- und Silberlegierungen möglich. Im unteren Bereich der Elektrode ist mittig ein zylindrischer Einsatz aus einem Material mit hoher thermionischer Emissionsfähigkeit in einer Bohrung eingepresst. Dies Material stellt den Elektrodenkern dar und besteht bevorzugt aus z. B. Hafnium, Zirkonium oder Wolfram.The electrode of a plasma cutting apparatus has an elongate hollow body with an open end and a closed end. It is preferably formed of copper, but other materials such as copper and silver alloys are possible. In the lower part of the electrode, a cylindrical insert made of a material with high thermionic emissivity is pressed into a bore in the center. This material represents the electrode core and is preferably made of z. Hafnium, zirconium or tungsten.
Aus dem Stand der Technik ist es somit bereits bekannt, dass die Kühlflüssigkeit, über ein in der Elektrode innenliegendes Kühlrohr, zum unteren Ende der Elektrode geleitet wird. Durch die zirkulierende Flüssigkeit findet eine ausreichende Kühlung der Elektrode statt.It is thus already known from the state of the art that the cooling liquid is conducted to the lower end of the electrode via a cooling tube lying in the electrode. Due to the circulating liquid, sufficient cooling of the electrode takes place.
Das innenliegende Kühlrohr benötigt gegenüber der Elektrode eine relativ feste Position, um die Eigenschaft der zirkulierenden Kühlströmung gut auszunutzen. Dies stellt einen wichtigen Punkt in Bezug auf die Erhöhung der Lebensdauer der Elektrode dar.The internal cooling tube requires a relatively fixed position relative to the electrode in order to make good use of the characteristic of the circulating cooling flow. This is an important point in terms of increasing the life of the electrode.
Aus dem Stand der Technik ist bereits eine bestimmte Positionierung des Kühlrohres gegenüber dem Elektrodenkörper bekannt.From the prior art, a certain positioning of the cooling tube relative to the electrode body is already known.
Die
Diese Ausführungsform ist jedoch nur sehr aufwendig und kostenintensiv zu produzieren. Durch den Absatz auf der Umfangsfläche des Kühlrohres und den dafür benötigten Anschlag auf der Elektrodenkörperseite ist eine genaue Positionierung schwer möglich.However, this embodiment is very expensive and expensive to produce. Due to the heel on the peripheral surface of the cooling tube and the required stop on the electrode body side accurate positioning is difficult.
Gegenstand der ErfindungSubject of the invention
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde einen einfachen und universellen Anschlag für das Kühlrohr bereit zustellen.The invention is therefore based on the task of a simple and universal stop for the cooling tube ready.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.To solve the problem, the invention is characterized by the technical teaching of
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt durch die technische Lehre des Anspruches 1.The solution of the problem is achieved by the technical teaching of claim. 1
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass auf der Innenseite des Elektrodenkörpers mindestens ein axialer Anschlag für das Kühlrohr ausgebildet ist.An essential feature of the invention is that at least one axial stop for the cooling tube is formed on the inside of the electrode body.
Obwohl die Erfindung auch die Anordnung mehrerer Anschläge vorsieht, wird der einfacheren Beschreibung wegen nur die Anordnung eines einzigen Anschlages näher beschrieben. Dies soll jedoch nicht den Offenbarungsumfang der Erfindung begrenzen. Wenn demnach in der folgenden Beschreibung von einem einzigen Anschlag die Rede ist, so ist dies als „ein oder mehrere Anschläge” zu verstehen.Although the invention also provides for the arrangement of a plurality of stops, the simpler description will be described only for the arrangement of a single stop closer. However, this is not intended to limit the scope of disclosure of the invention. Thus, if the following description refers to a single attack, it is to be understood as "one or more attacks".
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform besitzt der Elektrodenkörper im unteren Bereich eine mittige Bohrung, die einen Elektrodenkern aufnimmt. Der Elektrodenkern erstreckt sich in Richtung des Innenraums des Elektrodenkörpers und wird durch eine zylindrisch ausgebildete Aufnahme im Elektrodenkörper gehalten. Um eine bessere Kühlung der Elektrode zu gewährleisten, wird im Innenraum des Elektrodenkörpers die Aufnahme des Elektrodenkerns von einer ringförmigen Ausnehmung umgeben, in der die Kühlflüssigkeit zirkulieren kann. Dies ermöglicht eine gute Wärmeableitung und verlängert somit die Lebensdauer der Elektrode.In a first preferred embodiment, the electrode body has a central bore in the lower region, which accommodates an electrode core. The electrode core extends in the direction of the interior of the electrode body and is held by a cylindrically shaped receptacle in the electrode body. To ensure better cooling of the electrode, the receptacle of the electrode core is surrounded by an annular recess in the interior of the electrode body, in which the cooling liquid can circulate. This allows a Good heat dissipation and thus extends the life of the electrode.
Neu bei der Erfindung ist nun, dass das Kühlrohr durch einen Anschlag in der ringförmigen Ausnehmung auf der Seite der Elektrode beabstandet wird. Dies ermöglicht eine gute Zirkulation der Kühlflüssigkeit im unteren Bereich des Elektrodenkörpers.New in the invention is now that the cooling tube is spaced by a stop in the annular recess on the side of the electrode. This allows a good circulation of the cooling liquid in the lower region of the electrode body.
Somit sieht die Erfindung vor, den die axiale Bewegung des Kühlrohres begrenzenden Anschlag in die Innenseite des Elektrodenkörpers und zwar in die Nähe der Stirnseite des Elektrodenkörpers zu verlagern. Der Anschlag wird also in die umlaufende ringförmige Ausnehmung in der Nähe der Stirnseite des Elektrodenkörpers hinein verlegt.Thus, the invention provides to displace the axial movement of the cooling tube limiting stop in the inside of the electrode body and that in the vicinity of the end face of the electrode body. The stop is thus laid in the circumferential annular recess in the vicinity of the end face of the electrode body inside.
Der Anschlag befindet sich somit auf der Elektrodenseite und kann vorzugsweise als rechteckiger oder runder, sich in axialer Richtung erstreckender Zahn ausgebildet sein. Entscheidend ist, dass die Größe des Anschlags weitgehend nicht den Strömungsfluss der Kühlflüssigkeit beeinträchtigt. Die vordere Stirnseite des Kühlrohres liegt nun an der Stirnseite des in die Kühlflüssigkeit eintauchenden, in axialer Richtung weisenden Zahnes auf.The stop is thus located on the electrode side and may preferably be formed as a rectangular or round, extending in the axial direction tooth. It is crucial that the size of the stop largely does not affect the flow of the cooling liquid. The front end side of the cooling tube is now on the front side of the dipping into the cooling liquid, pointing in the axial direction tooth.
Um eine gute Qualität der Elektrode zusammen mit dem Anschlag zu erreichen, kann in einer bevorzugten Ausführungsform die Elektrode durch ein Pressverfahren hergestellt werden. Mithilfe des Pressverfahrens lässt sich die spezielle Bauform der Elektrode zusammen mit dem axial ausgerichteten Anschlag spanlos herstellen und verringert so eine aufwendige, spanabhebende Nachbearbeitung. Ebenso ist es möglich, den Anschlag für das Kühlrohr in einem zweiten Prozess an den Elektrodenkörper anzubringen.In order to achieve a good quality of the electrode together with the stop, in a preferred embodiment the electrode can be produced by a pressing process. By means of the pressing process, the special design of the electrode can be produced without cutting, together with the axially aligned stop, thus reducing the need for costly, post-machining machining. It is also possible to attach the stop for the cooling tube in a second process to the electrode body.
Statt eines Pressverfahrens kann der zahnförmige Anschlag auch durch eine spanabhebende Bearbeitung der ringförmigen Ausnehmung an der Innenseite des Elektrodenkörpers erreicht werden. In diesem Fall fährt ein in axialer Richtung ausgerichteter Stirnfräser in die zentrale Innenbohrung des Elektrodenkörpers und fräst den Boden der ringförmigen Ausnehmung in Umfangsrichtung fortschreitend um einen Umfangswinkel von z. B. 355 Grad ab, sodass im verbleibenden Winkelbereich von 5 Grad der zahnförmige Anschlag als Materialerhöhung stehen bleibt.Instead of a pressing process, the tooth-shaped stop can also be achieved by a machining of the annular recess on the inside of the electrode body. In this case, an axially aligned end mill moves into the central inner bore of the electrode body and mills the bottom of the annular recess in the circumferential direction progressively by a circumferential angle of z. B. 355 degrees, so that remains in the remaining angular range of 5 degrees of the tooth-shaped stop as material increase.
In einer weiteren Ausführungsform sind in der ringförmigen Ausnehmung am Elektrodenkörper mehrere Anschläge bzw. Anschlagzähne vorhanden, die das Kühlrohr an der Stirnseite anschlagbegrenzend gegenüber der Elektrode positionieren.In a further embodiment, a plurality of stops or stop teeth are present in the annular recess on the electrode body, which position the cooling tube on the front side stop limiting with respect to the electrode.
Statt der Ausbildung von einem oder mehreren axial gerichteten Anschlägen kann auch vorgesehen sein, dass der Anschlag nicht auf dem Grund der ringförmigen Ausnehmung im Elektrodenkörper angeordnet ist, sondern stattdessen an den Seitenwänden der ringförmigen Ausnehmung, wobei sich dann ein in radialer Richtung in den Innenraum der ringförmigen Ausnehmung vorstehender Zahn ergibt.Instead of the formation of one or more axially directed attacks can also be provided that the stop is not located on the bottom of the annular recess in the electrode body, but instead on the side walls of the annular recess, which then in a radial direction in the interior of the annular recess protruding tooth results.
Alle oben beschriebenen Ausführungen beziehen sich darauf, dass der Anschlag werkstoffeinstückig aus dem Material des Elektrodenkörpers heraus gearbeitet ist. Darauf ist die Erfindung nicht beschränkt. Es kann in einer Weiterbildung vorgesehen sein, dass der (axiale oder radiale) Anschlag als Anschlagschraube oder Anschlagstift ausgebildet in dem Material des Elektrodenkörpers verankert ist. Eine solche Verankerung kann lösbar oder unlösbar ausgebildet sein. Sie kann als Klebung, Schweißung, Bohrung oder Verschraubung ausgebildet sein. Hierbei kann ein solcher Anschlag auch aus einem anderen Material als das Material des Elektrodenkörpers bestehen.All the above-described embodiments relate to the fact that the stop is made of one piece material from the material of the electrode body out. The invention is not limited thereto. It may be provided in a development that the (axial or radial) stop is anchored as a stop screw or stop pin anchored in the material of the electrode body. Such an anchoring can be made detachable or non-detachable. It can be designed as gluing, welding, drilling or screwing. In this case, such a stop also consist of a different material than the material of the electrode body.
Schließlich ist in einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass der Anschlag an einem Ring angeordnet ist, der in die ringförmige, umlaufende Ausnehmung in den Elektrodenkörper eingelegt oder eingepresst oder in anderer Weise festgelegt ist. Der Ring kann natürlich auch in diese Ausnehmung durch Spannmittel festgelegt sein, um ein Losschlagen oder Ausschwemmen mit der Kühlflüssigkeit zu vermeiden.Finally, it is provided in a further embodiment that the stop is arranged on a ring which is inserted or pressed into the annular, circumferential recess in the electrode body or fixed in some other way. Of course, the ring can also be fixed in this recess by means of clamping means in order to avoid strike-off or flushing with the cooling liquid.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.In the following the invention will be explained in more detail with reference to drawings showing only one embodiment. Here are from the drawings and their description further features essential to the invention and advantages of the invention.
Es zeigen:Show it:
Der längliche, axial verlaufende Elektrodenkörper
Der Elektrodenkörper
Im unteren Bereich weist der Elektrodenkörper
Der Elektrodenkern
Der Elektrodenkern
Im Innenraum des Elektrodenkörpers
Das in die zentrale Mittenbohrung des Elektrodenkörpers
Aufgrund seines Durchmessers bildet das Kühlrohr
Durch die Bauform des Kühlrohres
Die Zirkulation bzw. Umlenkung der Kühlflüssigkeit in der ringförmigen Ausnehmung
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Anschlag
Neben der rechteckigen Form des Anschlages
Neu bei dieser Ausführungsform ist, dass sich der Anschlag
In
Entscheidend bei allen Ausführungsbeispielen ist, dass die Anzahl der Anschläge
In
In einer weiteren Ausführungsform sind mehrere Anschläge
Im eingebauten Zustand kann mithilfe des Rings
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Plasmaelektrodeplasma electrode
- 22
- Elektrodenkörperelectrode body
- 33
- Kühlrohrcooling pipe
- 44
- Flüssigkeitskanalliquid channel
- 55
- Aufnahme (unterer Bereich)Recording (lower area)
- 66
- Ausnehmungrecess
- 77
- Innenflächepalm
- 88th
- Bohrungdrilling
- 99
- Elektrodenkernelectrode core
- 1010
- Anschlagattack
- 1111
- Ringring
- 1212
- Anschlagzahnstop tooth
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: RIEBLING, PETER, DIPL.-ING. DR.-ING., DE |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: HOLLBERG, MANFRED, CH Free format text: FORMER OWNER: HOLMA AG, GOLDACH, CH Effective date: 20121126 |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: RIEBLING, PETER, DIPL.-ING. DR.-ING., DE Effective date: 20121126 |
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R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |