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Die Erfindung betrifft einen Schweiß- oder Schneidbrenner gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Beim Betrieb von bekannten Schweiß- oder Schneidbrennern dieser Art wird regelmäßig eine motorisch angetriebene Einrichtung zur Regelung des Abstands zwischen der Brennerspitze und dem Werkstück verwendet, die auf eine kapazitive oder eine induktive Messmethode zurückgreift. Dabei ist an der Brennerspitze entweder eine Elektrode befestigt, die zusammen mit dem Werkstück eine Kapazität bildet, oder eine Spule, in der vom Werkstück ein Magnetfeld induziert wird. Zur Bestimmung des Abstands der Brennerspitze zum Werkstück wird die Kapazität oder die Induktivität bzw. eine die Kapazität oder die Induktivität charakterisierende Kenngröße in regelmäßigen zeitlichen Abständen gemessen, und aus den erhaltenen Werten wird der Abstand zum Werkstück errechnet. Die Elektrode oder die Spule ist dabei mit einem elektrischen Schwingkreis verbunden bzw. Bestandteil eines elektrischen Schwingkreises, dessen Frequenz gemessen wird und als Kenngröße für die Abstandsbestimmung verwendet wird. Ein Schweiß- oder Schneidbrenner der eingangs genannten Art weist einen Brennerkörper auf, der wiederum die Gaszufuhrleitungen aufweist, durch die die Brennergase, meist Acetylen oder Propan und Sauerstoff, zu einer am Brennerkörper montierten Brennerdüse geleitet werden, aus welcher dann die Flamme austritt. Der Brennerkörper wird in der Regel über einen Großteil seiner Länge von einem Mantelrohr umhüllt. Durch die beim Schweißen oder Schneiden entstehende große Hitze können aber im Mantelrohr allenfalls passive elektronische Bauteile angeordnet werden, während der Großteil der Auswerteelektronik für die Abstandsmessung, insbesondere ein Mikroprozessor und dessen Transistoren, außerhalb des Mantelrohrs im Abstand zu diesem angeordnet und über ein durch das Mantelrohr durchgeführtes Kabel mit der Elektrode oder der Spule verbunden ist. Durch diese Maßnahme können die hitzeempfindlichen Teile der Auswerteelektronik im Abstand zur Flamme angeordnet werden, allerdings muss die Auswerteelektronik bei der Montage des Brenners noch mit diesem verkabelt werden. Dies wird insbesondere dann als nachteilig angesehen, wenn das für die Montage des Brenners zuständige Personal nur geringe Kenntnisse in Elektronik aufweist.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Schweiß- oder Schneidbrenner der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass er einfacher zu montieren und in Betrieb zu nehmen ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schweiß- oder Schneidbrenner mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass die über die Gaszufuhrleitungen zugeführten Gase kalt sind und zur Kühlung von hitzeempfindlichen Bauteilen verwendet werden können. Eine Anordnung der Auswerteeinheit am Brennerkörper und vorzugsweise im Mantelrohr bringt den Vorteil mit sich, dass die gesamte Auswerteelektronik im oder am Brenner zusammengefasst ist und mittels eines Standardsteckers mit der Abstandsregeleinrichtung verbunden werden kann. Hierfür ist kein qualifiziertes Personal notwendig, das auch kompliziertere elektrische Anschlüsse handhaben kann. Durch die Berührung der Auswerteeinheit mit dem Brennerkörper, der durch die permanent zugeführten Gase gekühlt wird, erfolgt auch eine Kühlung der Auswerteeinheit, die verhindert, dass diese sich auf einen kritischen Wert erwärmt.
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Die Auswerteeinheit weist zweckmäßig mindestens eine Platine auf, auf der die einzelnen elektronischen Bauteile montiert sind und die den Brennerkörper berührt. Typische Bestandteile der Auswerteeinheit sind ein Mikroprozessor sowie Teile eines elektrischen Schwingkreises, der als weiteren Bestandteil den kapazitiven oder induktiven Sensor aufweist und dessen Frequenz durch den Mikroprozessor ausgewertet wird. Bei der Anordnung der Auswerteeinheit wird eine Anordnung möglichst nahe an den Gaszufuhrleitungen bevorzugt, insbesondere eine Berührung der Gaszuführleitungen durch die Auswerteeinheit, um eine besonders effektive Kühlung zu erzielen.
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Zweckmäßig weist der Schweiß- oder Schneidbrenner einen elektrischen Stecker zum Anschließen der Auswerteeinheit an eine Antriebseinheit oder an eine Steuer- und/oder Regeleinheit auf. Dabei handelt es sich zweckmäßig um einen Standardstecker, der nur auf eine Weise mit seinem Gegenstück verbunden werden kann, so dass die Gefahr des falschen Anschließens minimiert wird.
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Im Mantelrohr können noch zusätzliche Bauteile angebracht werden. So ist es möglich, dass dort ein mit einer Abschaltautomatik zur Unterbindung der Gaszufuhr gekoppelter Temperatursensor und/oder ein Körperschallsensor zur Detektion eines Flammenrückschlages angeordnet ist. Ein Flammenrückschlag in das Mantelrohr kann den Brenner zerstören. Wird er jedoch frühzeitig erkannt, so kann die Gaszufuhr unterbrochen werden, so dass sich die Flamme nicht weiter in das Mantelrohr ausbreitet. Zudem kann im Mantelrohr den Brennerkörper berührend ein Hochspannungsgenerator zum Zünden der Flamme angeordnet sein. Durch diese Maßnahme wird auch dieser Brennerbestandteil in das Mantelrohr integriert und durch Kühlung mittels der Brennergase vor Überhitzung geschützt.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
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1 einen Schneidbrenner im Längsschnitt
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Der in 1 gezeigte Schneidbrenner 10 weist einen Brennerkörper 12 auf, der sich von einem Anschlussteil 14 in einer Längsrichtung bis zu einer die Brennerspitze 16 bildenden Brennerdüse 18 erstreckt, die an ihm befestigt ist. Der Brennerkörper 12 weist sich in Längsrichtung vom Anschlussteil 14 zur Brennerdüse 18 erstreckende, in 1 nur gestrichelt angedeutete Gaszufuhrleitungen 20 auf, die über Anschlussflansche 22 mit einer Gasversorgungseinrichtung verbunden werden können. Auf den Brennerkörper 12 ist ein Mantelrohr 24 aus Metall aufgeschoben, das ihn über den Großteil seiner Länge rings umschließt und sowohl im Abstand zum Anschlussteil 14 als auch im Abstand zur Brennerdüse 18 endet. Mittels einer Überwurfmutter 26 ist eine Düsenkappe 28 am Mantelrohr 24 befestigt, die das düsenseitige Ende des Brennerkörpers 12 sowie einen Großteil der Brennerdüse 18 rings umschließt und eine mittige Austrittsöffnung 30 aufweist, aus der die die Brennerspitze 16 bildende Spitze der Brennerdüse 18 ein Stück weit herausragt.
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Die Düsenkappe 28 weist einen keramischen Grundkörper auf, der einstückig aus zwei Keramikmaterialien gefertigt ist. Dabei ist eine die Form eines Segments einer Kugelschale aufweisende, mit der Austrittsöffnung 30 versehene Elektrode 32 aus einem elektrisch leitenden ersten Keramikmaterial, insbesondere aus Titannitrid, gefertigt, während ein mittels der Überwurfmutter 26 am Mantelrohr 24 befestigtes, einstückig mit der Elektrode 32 verbundenes Isolierelement 34 aus einem elektrisch isolierenden zweiten Keramikmaterial, im vorliegenden Fall aus Aluminiumoxid, gefertigt ist. Von der Elektrode 32 verläuft ein ebenfalls aus dem ersten Keramikmaterial bestehendes Kontaktelement 36 über eine der Brennerdüse 18 zugewandte Innenfläche 38 des Isolierelements 34 bis zu einem sich senkrecht zur Brennerlängsachse 40 erstreckenden Absatz 42 des Isolierelements 34, wo es durch einen elektrischen Anschluss 44 aus Metall kontaktiert wird. Ein Anschlusskabel 46 erstreckt sich vom Anschluss 44 zu einer im Mantelrohr 24 an dessen dem Anschlussteil 14 zugewandten Ende angeordneten elektronischen Auswerteeinheit 48. Die elektronische Auswerteeinheit 48 weist einen Mikroprozessor 48a und weitere aktive Komponenten, wie beispielsweise Diskriminatoren, Bustreiber, Operationsverstärker oder Kapazitätsdioden, sowie passive elektrische Komponenten 48b auf, die zusammen mit der die Kapazität bildenden Elektrode 32 einen elektrischen Schwingkreis bilden, dessen Frequenz abhängig ist von der Kapazität und somit vom Abstand der Elektrode 32 zu einem zu bearbeitenden elektrisch leitfähigen Werkstück. Über eine Frequenzmessung und Auswertung mittels des Mikroprozessors 48a kann so der Abstand zum Werkstück geregelt werden.
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Die Komponenten 48a, 48b der elektronischen Auswerteeinheit 48 sind jeweils auf mindestens einer Platine angeordnet, die mit dem Brennerkörper 12 in Berührung ist und somit durch die über die Gaszufuhrleitungen 20 der Brennerdüse 18 zugeleiteten Gase, in der Regel Acetylen oder Propan und Sauerstoff, gekühlt wird. Die passiven elektrischen Bauteile 48b, die weniger temperaturempfindlich sind als der Mikroprozessor 48a bzw. die aktiven Komponenten, sind näher an der Brennerspitze 16 angeordnet. Die Anordnung der elektronischen Auswerteeinheit 48 am Brennerkörper 12 erlaubt eine einfache Verbindung mit einer Abstandsregeleinrichtung mittels eines Standardsteckers 50, der im gezeigten Ausführungsbeispiel am Mantelrohr 24 angeordnet ist. Im Mantelrohr 24 sind zudem ein Sensor 52, der der Messung der Temperatur und/oder des Körperschalls im Brennerkörper 12 dient und somit einen Flammenrückschlag frühzeitig detektiert und dann die Gaszufuhr unterbricht, welcher den Schneidbrenner 10 zerstören könnte, als auch ein Hochspannungsgenerator 54 angeordnet, der dem Zünden des Schneidbrenners 10 dient. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die gesamte Auswerteeinheit 48 im Mantelrohr 24 angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, beispielsweise den Mikroprozessor 48a oberhalb des Mantelrohrs 24 am Brennerkörper 12 anzuordnen.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist zwischen der Brennerdüse 18 und der Elektrode 32 im Bereich der Austrittsöffnung 30 ein Spalt angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, den Spalt mittels eines isolierenden Materials zu füllen und insbesondere das Isolierelement 34 an der Brennerdüse 18 anliegend anzuordnen.
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Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft einen Schweiß- oder Schneidbrenner 10 zum Schweißen oder Schneiden von elektrisch leitfähigen Werkstücken mit einer an einer Brennerspitze 16 angeordneten Brennerdüse 18 für den Austritt einer Flamme, mit einem sich in einer Längsrichtung von einem Anschlussteil 14 bis zur Brennerdüse 18 erstreckenden, die Brennerdüse 18 tragenden und sich vom Anschlussteil 14 zur Brennerdüse 18 erstreckende Gaszufuhrleitungen 20 aufweisenden Brennerkörper 12, wobei der Anschlussteil 14 Anschlussmittel 22 zum Anschließen der Gaszufuhrleitungen 20 an eine Gasversorgungseinrichtung aufweist, mit einem den Brennerkörper 12 zumindest abschnittsweise rings umschließenden Mantelrohr 24, mit einem an der Brennerspitze 16 angeordneten kapazitiven oder induktiven Sensor 32 und mit einer elektronischen Auswerteeinheit 48 zur Auswertung einer den Abstand der Brennerspitze 16 zum Werkstück charakterisierenden Kenngröße des Sensors. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Auswerteeinheit 48 den Brennerkörper 12 berührend angeordnet ist.
