DE1075765B

DE1075765B - Arc torch with non-consumable electrode and gas-encased, constricted arc

Info

Publication number: DE1075765B
Application number: DENDAT1075765D
Authority: DE
Inventors: Springfield N.J. John Maier III Newark N. J. und Robert MacCornack Gage Indianapolis Ind. Glenn Walker Oyler (V. St. A.)
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1957-02-20
Publication date: 1960-02-18
Also published as: BE564858A; FR1198838A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Lichtbogenbrenner mit nicht abschmelzender Elektrode und gasumhülltem eingeschnürtem Lichtbogen, der gewisse Abwandlungen umfaßt, die ihn besonders zum Schneiden von metallischen Körpern geeignet machen.The present invention relates to a non-consumable electrode arc torch and gas-enveloped constricted arc, which includes certain modifications that make it special make it suitable for cutting metallic bodies.

Es wurden Lichtbogenflammen entwickelt, die infolge ihres hohen Stabilitätsgrades, ihrer Steifheit und Wärmeintensität zur Anwendung beim Schneiden metallischer oder nichtmetallischer Körper mittels Schmelzen vorgeschlagen wurden. Bei der Herstellung von solchen Lichtbogenflammen wird ein Netzfrequenz- oder Gleichstromlichtbogen zwischen "einer Stabelektrode innerhalb einer Düse und einem benachbarten leitenden Düsenteil oder einem Werkstück aufrechterhalten und durch einen eingeschnürten Durchtritt geleitet, welcher die Form und Richtung der von der Düse ausgehenden leitenden Ausströmung stabilisiert und steuert, wenn ein Gasstrom entlang und über die Elektrode hinaus durch den den Lichtbogen einschnürenden Durchtritt auf das Werkstück geleitet wird.Arc flames have been developed which, due to their high degree of stability, rigidity and Heat intensity for use when cutting metallic or non-metallic bodies by means of Melts have been suggested. In the manufacture of such arc flames, a mains frequency or direct current arc between "one rod electrode within a nozzle and an adjacent one conductive nozzle part or a workpiece maintained and through a constricted passage which stabilizes the shape and direction of the conductive flow emanating from the nozzle and controls when a gas flow along and over the electrode by the constricting the arc Passage is directed to the workpiece.

Die verwendeten Gase waren praktisch in bezug auf die Stabelektrode, die gewöhnlich aus Wolfram besteht, inert. Es zeigte sich jetzt jedoch als -nützlich., beim Schneiden gewisser Materialien in der Licht bogenflamme reaktionsfähige "Gase zu verwenden. So erwies es sich, wenn das Lichtbogenbrennerverfahren auf das Schneiden gewisser Metalle, insbesondere Aluminimum, angewendet wird, als nützlich, in der Lichtbogenflamme Sauerstoff vorzusehen.The gases used were practical in relation to the stick electrode, which is usually made of tungsten, inert. However, it now turned out to be useful., to use reactive "gases" when cutting certain materials in the arc flame it was found when the arc torch process was applied to cutting certain metals, particularly aluminum, is used to be useful in providing oxygen in the arc flame.

Insbesondere muß unter diesen Bedingungen die Stabelektrode gegen das reagierende Gas geschützt werden, um ihre Zerstörung zu vermeiden.In particular, the stick electrode must be protected against the reacting gas under these conditions to avoid their destruction.

Bei einem bekannten Versuch zur Vermeidung einer Elektrodenverschmutzung beim Einführen eines Pulvers in eine Bogenflamme wurde das Pulver durch Durchgänge zugeführt, die "sich durch die Wandungen einer langen röhrenförmigen Düse ziehen, deren eines Ende mit einer von einem ringförmigen Gasdurchlaß umgebenen Zentralelektrode versehen war, während das andere'Ende eine sich nach innen verjüngende Bohrung aufwies, die in einer sich nach außen erweiternden Mündung endete. Der Ausgangsteil der Röhre war von dem übrigen Teil elektrisch isoliert und diente als zweite Elektrode, wobei der Lichtbogen von der Düse nach außen geblasen wurde, sobald ein Gasstrom mit hoher Geschwindigkeit durch diese geblasen wurde. Aber die Erzeugung einer gerichteten, zum Schneiden geeigneten Lichtbogenflamme setzt voraus, daß das Ende der Elektrode ganz: nahe am Eingang angebracht wird, wenn nicht sogar direkt innerhalb des abgeschnürten Durchlasses, so daß die Einführung eines Zusatzes, besonders eines gasförmigen Zusatzes, in die LichtbogenbrennerIn a known attempt to avoid a Electrode contamination when a powder was introduced into an arc flame, the powder became through Passages fed "through the walls of a long tubular nozzle, one of which End was provided with a central electrode surrounded by an annular gas passage, while the other 'end had an inwardly tapering bore, which in an outwardly widening Mouth ended. The exit part of the tube was electrically isolated from the rest of the tube and served as a second electrode, whereby the arc was blown outwards from the nozzle as soon as a gas flow occurred was blown through it at high speed. But creating a directional, for cutting proper arc flame assumes that the end of the electrode is very close to the entrance is, if not directly within, the constricted passage so that the introduction of a Additive, especially a gaseous additive, in the arc torch

mit nicht abschmelzender Elektrodewith non-consumable electrode

und gasumhülltem, eingeschnürtemand gas-enveloped, constricted

LichtbogenElectric arc

Anmelder:Applicant:

Union Carbide Corporation,
New York, N.T. (V. St. A.)Union Carbide Corporation,
New York, NT (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Görtz, Patentanwalt,
Frankfurt/M.., Sc&iieckenriofstr. 27Representative: Dipl.-Ing. H. Görtz, patent attorney,
Frankfurt / M .., Sc & iieckenriofstr. 27

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 20, Februar und 17. Juni 1957Claimed priority:
V. St. v. America dated February 20 and June 17, 1957

Glenn Walker Oyler>-^:Springfield, N. J.,Glenn Walker Oyler> - ^: Springfield, NJ,

John Maier III;-Newark,. N. J.,
. und Robert MacCornack-jGage, Indianapolis, Ind.John Maier III; -Newark ,. NJ,
. and Robert MacCornack-jGage, Indianapolis, Ind.

sind als Erfinder-genannt-wordenhave been named as inventors

Düse, ohne daß dieser die'Elektrode berührt, beträchtlich erschwert wird.Nozzle, without it touching the electrode, considerably is made more difficult.

-Bekannt sind auch Düsen ¥ür. das Schutzgas-Lichtbogenschweißen, in denen- die Elektrode innerhalb einer Röhre von kleinerem' Durchmesser angeordnet ist, wodurch es möglieh wird, durch die die Elektrode umgebende Röhre ein Gäs^-von anderer Geschwindigkeit oder Zusammensetzung 'als das durch die Düse hindurehgeführte Gas zu -leiten.- Nozzles are also known. gas shielded arc welding, in which the electrode is placed inside a tube of smaller diameter which makes it possible to use the electrode surrounding tube a gas of a different speed or composition as the gas passed through the nozzle.

Außerdem ist es bekannt, daß die Hitze eines Schweißlichtbogens zur Verdampfung von Flüssigkeiten verwendet werden kann und daß die so erzeugten Dämpfe zum Schutz, oder sonstigen Zwecken über den Lichtbogen geleitet werden können. . .
Die Erfindung richtet sich jedoch allein auf Lichtbögenbrenner und hat die Schaffung eines verbesserten Lichtbogenbrenners zum Gegenstand, der speziell die Einleitung von reaktionsfähigen Gasen in die austretende Strömung, und zwar bei minimaler Gefahr eines Elektrodenangriffs, ermöglicht.It is also known that the heat of a welding arc can be used to vaporize liquids and that the vapors so generated can be passed over the arc for protection or other purposes. . .
However, the invention is directed solely to arc torches and has as its object the creation of an improved arc torch which specifically enables reactive gases to be introduced into the exiting flow with minimal risk of electrode attack.

Die Erfindung betrifft einen Lichtbogenbrenner mit einer nicht abschmelzenden Stabelektrode,, die innerhalb einer Düse mit einer bogeneinschnürenden Auslaßmündung angeordnet ist und deren Spitze unmittelbar oberhalb oder innerhalb des Eintritts dieser Aus-The invention relates to an arc torch with a non-melting rod electrode ,, the inside a nozzle with an arc-constricting outlet orifice is arranged and its tip is directly above or within the entry of this exit

909 730/402909 730/402

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laßmündung vorgesehen ist, und wobei die Düse eine elektrisch, leitende Ausströmung aus. Die Düse 10 wirdlaßmünd is provided, and wherein the nozzle from an electrically conductive outflow. The nozzle 10 is

Durchlaßeinrichtung aufweist, um ein zweites Gas in kühl gehalten, indem man Wasser durch einen (denHas passage means to keep a second gas in cool by passing water through a (the

die äußeren Zonen des die Auslaßmündung durchströ- Durchlaß 15 umgebenden) ringförmigen Durchlaß 22the outer zones of the annular passage 22 surrounding the outlet opening through passage 15

menden Gases zu leiten, und die Erfindung besteht zirkulieren läßt.to conduct menden gas, and the invention is circulating.

darin, daß die Durchlaß einrichtung in oder unmittel- 5 Bei der in Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsbar stromauf der bogeneinschnürenden Mündung der form wird das reaktionsfähige Gas, z. B. ein sauerstoff-Düse endet. haltiges Gas, mittels (sich in den Durchlaß 15 öffnen-in that the passage device in or immediately 5 In the embodiment illustrated in FIG. B. an oxygen nozzle ends. containing gas, by means of (opening into passage 15-

Die Stabelektrode besteht vorzugsweise aus hitze- der) Löcher 24 in der Düsenwandung in die äußeren beständigem Metall, z. B. aus Wolfram, und das zu Teile des Schutzgasstromes eingeführt,
ihrem Schutz gegen Oxydation verwendete Schutzgas io Bei der in Fig. 2 veranschaulichten Ausführungsist vorzugsweise Stickstoff, Argon, Helium oder eine form wird das sauerstoffhaltige Gas in die äußeren Mischung derselben. Das reaktionsfähige Gas kann Teile des Lichtbogenstroms mittels (sich in den zenvorzugsweise ein sauerstoffhaltiges Gas, z. B. Sauer- tralen Halsteil 12 direkt unterhalb der Elektrode 14 stoff, Luft, Kohlendioxyd oder Wasserdampf sein. und über der den Lichtbogen stabilisierenden Öffnung Dieser läßt sich mittels eines porösen Metalleinsatzes 15 15 öffnenden) Löcher 25 in der Düsenwandung einin der Düse, durch welchen ein Teil des Wassers zur geführt. Diese Ausführungsform ist weiterhin ein BeiKühlung der Düse hindurchtreten kann, in die Licht- spiel für eine Anordnung, bei welcher der Lichtbogen bogenflamme einführen. Es lassen sich auch in ahn- zwischen der Stabelektrode 14 und der die eingelicher Weise andere reaktionsfähige Flüssigkeiten schnürte Mündung 15 aufweisenden Elektrode durchdurch einen porösen Einsatz einleiten. so tritt. In diesem Falle weist die Ausströmung heißeThe rod electrode preferably consists of heating) holes 24 in the nozzle wall into the outer, resistant metal, e.g. B. made of tungsten, and introduced to parts of the protective gas flow,
Protective gas used to protect against oxidation. In the embodiment illustrated in Figure 2, preferably nitrogen, argon, helium, or some form of oxygen-containing gas is incorporated into the external mixture thereof. The reactive gas can be part of the arc current by means of (in the zen preferably an oxygen-containing gas, for example, a sour neck part 12 directly below the electrode 14 material, air, carbon dioxide or water vapor. And above the opening that stabilizes the arc by means of a porous metal insert 15 opening) holes 25 in the nozzle wall and in the nozzle, through which some of the water is guided. This embodiment is furthermore a cooling of the nozzle, into which the play of light for an arrangement in which the arc introduce an arc flame. It can also be introduced between the rod electrode 14 and the mouth 15 having other reactive liquids constricted in the same way through a porous insert. so occurs. In this case the outflow is hot

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmög- Gase auf und erfordert kein elektrisch leitendes Werk-Further features, advantages and possible uses of gases and does not require an electrically conductive material

lichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschrei- stück.Opportunities of the invention emerge from the description piece.

bung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang Bei der in Fig. 3 veranschaulichten Ausführungs-exercise of exemplary embodiments in connection In the embodiment illustrated in FIG.

mit Zeichnungen. Es zeigt form umgibt eine Leitung 27 für inertes Gas konzen-with drawings. It shows form surrounding a conduit 27 for inert gas concen-

Fig. 1 schematisch einen Lichtbogenbrenner, bei 25 trisch die Elektrode 14 innerhalb des zentralen Halsweichem der reagierende Gasstrom in die Düse über teiles 12 und bildet eine Sperrwand zwischen dem ring-Durchlässe eingeführt wird, die sich in die innere förmigen Schutzgasstrom innerhalb der Leitung 27, Wandung des eingeschnürten Teiles der Düse öffnen, der sich in Berührung mit der Elektrode 14 befindet, wobei das Werkstück in dem Lichtbogenflammenkreis und dem (in den zentralen Halsteil 12 eintretenden und liegt, 30 die Außenseite der Hülse 27 umgebenden) ringförmi-Fig. 1 schematically shows an arc torch, at 25 trisch the electrode 14 within the central neck soft the reacting gas flow into the nozzle via part 12 and forms a barrier wall between the ring passages is introduced, which is in the inner shaped inert gas flow within the line 27, Open the wall of the constricted part of the nozzle that is in contact with the electrode 14, wherein the workpiece in the arc flame circle and the (entering the central neck portion 12 and is, 30 surrounding the outside of the sleeve 27) annular

Fig. 2 schematisch eine Einrichtung, bei welcher das gen Strom aus sauerstoff haltigem Gas.Fig. 2 schematically shows a device in which the gene stream of oxygen-containing gas.

reaktionsfähige Gas in die Düse über Durchlässe ein- Bei der in Fig. 4 veranschaulichten Ausführungs-reactive gas into the nozzle via passages. In the embodiment illustrated in FIG.

geführt wird, die sich in die innere Wandung des Du- form bildet ein ringförmiges Glied 30 eine zweite Elek-is guided, which is formed in the inner wall of the Du- form, an annular member 30, a second elec-

sendurchlasses zwischen der Stabelektrode und dem trode, die sich im Abstand unterhalb der Elektrode 10transmission passage between the rod electrode and the trode, which is at a distance below the electrode 10

eingeschnürten Teil der Düse öffnen, 35 befindet und eine koaxial mit dem Durchlaß 15 liegendeopen constricted part of the nozzle, 35 is located and a coaxial with the passage 15 is located

Fig. 3 schematisch eine Einrichtung, bei welcher das Mündung 32 aufweist sowie mittels eines Kühlwasserreaktionsfähige Gas in die Düse über eine gesonderte mantels 34 gekühlt wird. Die Stromquelle S ist mit der Leitung eingeführt wird, die oberhalb des Endes der Düse 10 über eine Impedanz 36 sowie mit dem ring-Stabelektrode endet, förmigen Glied 30 über eine Impedanz 38 verbunden.Fig. 3 schematically shows a device in which the mouth 32 and is cooled by means of a cooling water-reactive gas in the nozzle via a separate jacket 34. The power source S is introduced with the line which ends above the end of the nozzle 10 via an impedance 36 and with the ring-rod electrode, shaped member 30 via an impedance 38.

Fig. 4 schematisch eine Einrichtung, bei welcher das 40 Sauerstoffhaltiges Gas wird in die gebohrten Zwischenreaktionsfähige Gas aus Luft besteht, die zwischen den räume 40 zwischen den Düsen eingeführt. Die Impeoberen und unteren Düsenteil eingeführt wird, wobei danz 40 kann auch Null sein und das Werkstück kann dieser in dem Lichtbogenflammenkreis liegt, außerhalb des Stromkreises liegen.Fig. 4 schematically shows a device in which the 40 oxygen-containing gas is drilled into the intermediate reactive Gas consists of air introduced between the spaces 40 between the nozzles. The Impeobes and lower nozzle part is introduced, where 40 can also be zero and the workpiece can this is in the arc flame circuit, lie outside the circuit.

Fig. 5 schematisch eine Einrichtung, bei welcher Bei der in Fig. 5 veranschaulichten Ausführungseine zu verdampfende Flüssigkeit über einen porösen 45 form bildet ein ringförmiger Einsatz 42 aus porösem Einsatz in dem eingeschnürten Teil der Düse ein- Metall oder einem porösen Keramikwerkstoff mit geführt wird und einem zentralen Durchlaß desselben Durchmessers wieFig. 5 schematically shows a device in which in the embodiment illustrated in Fig. 5 there is a Liquid to be evaporated via a porous 45 form forms an annular insert 42 made of porous Use in the constricted part of the nozzle with a metal or a porous ceramic material and a central passage of the same diameter as

Fig. 6 einen Seitenaufriß, teilweise im Schnitt einer der eingeschnürte Durchlaß 15 eine innere WandungFig. 6 is a side elevation, partly in section, of one of the constricted passage 15 and an inner wall

vorzugsweisen Ausführungsform eines Lichtbogen- für den Kühlwassermantel 22. Das durch die Poren inpreferred embodiment of an arc for the cooling water jacket 22. The through the pores in

brenners nach der Erfindung. 50 dem Einsatz tretende Wasser kühlt die Mündungswan-burner according to the invention. 50 water entering the insert cools the mouth wall

Jeder der in Fig. 1 bis 5 veranschaulichten Lichtbo- düngen und tritt dann in die Lichtbogensäule alsEach of the arcs illustrated in FIGS. 1 to 5 and then enters the arc column as

genbrenner weist eine Düse 10 mit einem mittleren Dampf ein.Genbrenner has a nozzle 10 with a medium steam.

Halsteil 12 auf, in welchem der untere Endteil einer Bei allen veranschaulichten Ausführungsformen nicht abschmelzenden Elektrode 14 herabhängt, die wird der Strom aus reaktionsfähigem Gas außerhalb vorzugsweise aus thoriertem Wolfram aufgebaut ist. 55 des die Elektrode schützenden Gasstromes eingeführt Die Elektrode 14 befindet sich im Abstand von der und befindet sich in der von der Lichtbogenstabilisierinneren Wandung und vom Boden des Halsteiles und mündung abgegebenen Ausströmung,
schafft zwischen diesen einen Durchlaß für ein Schutz- Die folgenden Beispiele beschreiben die Wirkungsgas, wie etwa Argon, Helium, Wasserstoff, Stickstoff weise der vorliegenden Erfindung:
oder Mischungen derselben, das axial in einem ring- 60
förmigen Strom um die Primärelektrode 14 herum- Beispiel 1Neck part 12, in which the lower end part of an electrode 14, which does not melt in any of the illustrated embodiments, hangs down, the flow of reactive gas being built up outside preferably of thoriated tungsten. 55 of the gas flow protecting the electrode is introduced. The electrode 14 is at a distance from and is located in the outflow emitted by the arc stabilization inner wall and the bottom of the neck part and mouth,
creates a passage between these for a protective The following examples describe the active gas, such as argon, helium, hydrogen, nitrogen, of the present invention:
or mixtures thereof, axially in an annular 60
shaped current around the primary electrode 14 - example 1

strömt. Unterhalb der Elektrode strömt das Gas durch _T . ,,, , , ., „, _o , , , , .flows. The gas flows through _T below the electrode. ,,,,,., ", _O ,,,,.

α τ · ί,+τ, + τ.·Γ ■ α τ. μ ο j Lichtbogenbrennerschneiden von Flußstahl bei α τ · ί, + τ, + τ. · Γ ■ α τ. μ ο j arc torch cutting of mild steel

einen den Lichtbogen stabilisierenden Durchlaß oder _Λ, ^ö , _, , „a passage stabilizing the arc or _Λ , ^ö , _,, "

eine Mündung 15. Verwendung sauerstoffhaltiger Gasea mouth 15. Use of oxygen-containing gases

Die andere Primärelektrode kann die Düse 10 oder 65 Es wurde eine Einrichtung der in Fig. 1 veranschau-The other primary electrode can be the nozzle 10 or 65. A device of the type illustrated in FIG.

ein metallisches Werkstück 16 sein. In dem Durchlaß 15 lichten Art verwendet. Um die Wolframstabelektrodebe a metallic workpiece 16. In the passage 15 used light type. Around the tungsten rod electrode

und zwischen der Elektrode 14 und dem Werkstück 16 mit 3,2 mm Durchmesser herum nach unten und ausand down and out between electrode 14 and 3.2 mm diameter workpiece 16

tritt ein Lichtbogen auf, wenn eine Stromquelle 5* mit der Mündung der Düse mit 3,2 mm Innendurchmesseran arc occurs when a power source 5 * with the mouth of the nozzle with 3.2 mm inner diameter

diesen mittels Leitern 18 und 20 verbunden wird. Aus wurde Argongas mit 425 Liter pro Stunde geleitet,this is connected by means of conductors 18 and 20. Argon gas was passed out at 425 liters per hour,

dem Auslaß des Durchlasses 15 tritt eine äußerst heiße 70 während zwischen der Wolframelektrode und einerthe outlet of the passage 15 occurs an extremely hot 70 while between the tungsten electrode and a

Flußstahlplatte von 614 mm Dicke ein Lichtbogen gezündet wurde. Sodann wurde Sauerstoffgas mit etwa 1400 bis 2150 Liter pro Stunde in die Düse unterhalb der Wolframelektrode eingeführt. Die Stahlgrundplatte wurde mit einem Stromfluß von 175 bis 200 Ampere und einer Lichtbogenflammenspannung von 45 Volt Gleichstrom bei negativer Stabelektrode abgetrennt. Der sich ergebende Brennschnittspalt schien etwas breiter zu sein als derjenige, der auftrat, wenn Sauerstoff nicht verwendet wurde.Mild steel plate 614 mm thick an arc was struck. Then oxygen gas with about 1400 to 2150 liters per hour introduced into the nozzle below the tungsten electrode. The steel base plate was with a current flow of 175 to 200 amps and an arc flame voltage of 45 volts direct current disconnected with negative stick electrode. The resulting flame cut appeared being slightly wider than what appeared when oxygen was not used.

Example 2

Lichtbogenbrennerschneiden von Aluminium
bei Verwendung von sauerstoffhaltigem GasArc torch cutting of aluminum
when using oxygen-containing gas

Es wurde hier eine Brennereinrichtung der in Fig. 4 veranschaulichten Art verwendet. Die mit einem Durchmesser von 3,2 mm ausgebildete thorierte Wolframelektrode wurde 3,2 mm von einer wassergekühlten Kupferdüsenelektrode von 3,2 mm Durchmesser und 2,4 mm Länge zurückgesetzt. Die untere Düse wies einen Durchmesser von 3,2 mm und eine Länge von 6,4 mm auf und befand sich 4,8 mm unterhalb der ersten Düse. Jeder der Belastungswiderstände bestand aus zwei in Serie geschaltete 1000-Watt-Birnen. Argongas wurde mit 425 Liter pro Stunde durch den Brenner nach unten geleitet, und der Lichtbogen wurde zwischen der Wolframelektrode und der 6,4 mm dicken Aluminiumplatte gezündet. Sodann wurde zwischen die Düsen Luft mit 849 Liter pro Stunde eingeführt. Die Aluminiumgrundplatte wurde sodann mit 17 cm pro Minute bei einem Strom von 225 Ampere und einer Lichtbogenflammenspannung von 51 Volt Gleichstrom bei negativer Stabelektrode geschnitten.A burner device of the type illustrated in FIG. 4 was used here. The one with a The diameter of 3.2 mm formed thoriated tungsten electrode was 3.2 mm from a water-cooled Copper nozzle electrode 3.2 mm in diameter and 2.4 mm in length set back. The lower nozzle pointed 3.2 mm in diameter and 6.4 mm in length and was 4.8 mm below first nozzle. Each of the load resistors passed from two 1000 watt bulbs connected in series. Argon gas was flowing through the burner at 425 liters per hour down, and the arc was between the tungsten electrode and the 6.4 mm thick aluminum plate ignited. Air was then introduced between the nozzles at 849 liters per hour. the Aluminum baseplate was then set at 17 cm per minute at a current of 225 amps and one Arc flame voltage of 51 volts direct current with negative rod electrode cut.

Der Vorgang wurde wiederholt bei Anwendung von 736 Liter pro Stunde Argon, 1528 Liter pro Stunde Luft, 195 Ampere und 59 Volt Gleichstrom bei negativer Stabelektrode, um auch 614 mm dickes Aluminium mit 127 cm pro Minute zu schneiden.The process was repeated using 736 liters per hour of argon, 1528 liters per hour Air, 195 amps and 59 volts direct current with negative stick electrode, around 614 mm thick aluminum cut at 127 cm per minute.

Um bei einigen Metallen gute Schnitte zu erhalten, ist es wesentlich, daß dem Schutzgas Wasserstoff zugefügt wird. Zum Beispiel verbessert das Hinzufügen von Wasserstoff von 1 bis 100 % die Brennschnittspaltwandungen von Aluminium und Magnesium gegenüber denjenigen, die unabhängig davon, ob Stickstoff,. HeIitim oder Argon verwendet werden, erhalten werden, wobei sich die besten Ergebnisse bei etwa 50% Wasserstoff ergaben.In order to get good cuts with some metals, it is essential that hydrogen is added to the protective gas will. For example, adding 1 to 100% hydrogen improves the kerf walls of aluminum and magnesium over those who, regardless of whether nitrogen,. HeIitim or argon can be obtained with best results around 50% hydrogen revealed.

Beim Schneiden von Metallen, wie Kohlenstoffstahl, rostfreiem Stahl, Nickel und Kupfer, wird vorzugsweise Stickstoff, Argon oder eine Mischung derselben als Schutzgas verwendet. Es ist wesentlich, daß die Querschnittfläche des ringförmigen Zwischenraumes zwischen der Elektrode und dem Schutzgasrohr so klein ist, daß ein Strahlstrom hoher Geschwindigkeit bei einer geringen Strömung von Schutzgas erhalten wird, um das Schneidgas zu ersetzen und hierdurch die Spitze der Elektrode entsprechend gegen Verunreinigung zu schützen.When cutting metals such as carbon steel, stainless steel, nickel and copper, it is preferred Nitrogen, argon or a mixture thereof is used as the protective gas. It is essential that the Cross-sectional area of the annular space between the electrode and the shielding gas tube so is small that a jet stream of high speed can be obtained with a low flow of protective gas is to replace the cutting gas and thereby the tip of the electrode accordingly against contamination to protect.

Dasselbe gilt für den Abstand, um welchen die Elektrode aus dem Schutzgasrohr vorsteht; er beträgt vorzugsweise 3,4 mm. Eine weitere wichtige Entfernung ist das Zurücksetzen der Elektrode von der den Lichtbogen einschnürenden Mündung, sie beträgt vorzugsweise etwa 3,2 mm. Ein wesentlich größerer Abstand bewirkt, daß der Lichtbogen auf das die Mündung bildende Metall übergeht, bevor er auf das Werkstück zuläuft, was als Doppelbogenbildung bekannt ist.The same applies to the distance by which the electrode protrudes from the protective gas tube; it is preferably 3.4 mm. Another important distance is resetting the electrode from the arc constricting mouth, it is preferably about 3.2 mm. A much larger distance causes the arc to pass to the metal forming the orifice before it hits the workpiece what is known as double arching.

Es ist wichtig, daß die Elektrode konzentrisch mit dem Schutzrohr und das Schutzrohr konzentrisch mit der den Lichtbogen einschnürenden Mündung ausgerichtet ist. Jede wesentliche Exzentrizität bewirkt eine Oxydation der Elektrode sowie daß eine Seite des Brennschnittspaltes rauh wird und an ihm Schlakkenteile anhaften.It is important that the electrode is concentric with the protective tube and the protective tube is concentric with the mouth constricting the arc is aligned. Any significant eccentricity causes an oxidation of the electrode as well as that one side of the focal cutting gap becomes rough and there are slag parts on it cling.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines Lichtbogenbrenners nach der Erfindung ist in Fig. 6 veranschaulicht. Der Brenner weist einen Körper B mit einem Grundkörper auf, dessen unteres Ende einen Elektrodenhalter oder eine Spannzange if aufnimmt. Eine Spannzange C innerhalb des Halters H liegt gegen ein Auflager an der Oberseite des Brennerkörpers B an, und der Halter H weist eine konische innere Unterteiloberfläche auf, um die Spannzange (zum Ergreifen der Elektrode E) zusammenzudrücken, wenn die Spannzange C durch Anwendung von Druck mittels der Brennerkappe in den Körper B gezwungen wird. Ein Isolationsring/ ist auf die Innenseite des Unterteiles des Brennerkörpers B aufgeschraubt, während ein Kühlwassermantel / auf die Außenseite der Isolation I geschraubt ist.A preferred embodiment of an arc torch according to the invention is illustrated in FIG. The burner has a body B with a base body, the lower end of which receives an electrode holder or a collet if. A collet C within the holder H rests against a bearing on the top of the torch body B , and the holder H has a conical inner base surface to compress the collet (for gripping the electrode E) when the collet C is pressed is forced into the body B by means of the burner cap. An insulation ring / is screwed onto the inside of the lower part of the burner body B , while a cooling water jacket / is screwed onto the outside of the insulation I.

Der Brennerkörper B weist einen Einlaß 110 für Schutzgas auf, der sich in eine ringförmige Kammer zwischen dem Spannzangenkopf und der Oberseite des Elektrodenhalter H hinein öffnet, von dem aus das Schutzgas innerhalb des Halters und außerhalb der Spannzange nach unten strömt sowie dann durch die Spannzangenschlitze und weiter durch den Unterteil des Halters. Der Brennerkörper B weist ferner einen Einlaß 112 für Kühlwasser auf, von dem nicht veranschaulichte Durchgänge zu einer ringförmigen AussparungThe torch body B has an inlet 110 for protective gas, which opens into an annular chamber between the collet head and the top of the electrode holder H , from which the protective gas flows down inside the holder and outside the collet and then through the collet slots and further through the lower part of the holder. The torch body B also has an inlet 112 for cooling water, from which unillustrated passages to an annular recess

114 in dem Brennerkörper führen. Eine Einlaßleitung 114 lead in the torch body. An inlet pipe

115 für den Schweißstrom erstreckt sich durch den Wasserauslaßschlauch 117. 115 for the welding current extends through the water outlet hose 117.

Der Elektrodenhalter oder Spannzangenkörper H weist einen oberen rohrförmigen Teil 116 von praktisch dem gleichen Umfang wie das Futter auf, ferner einen Zwischenkragenteil 118 unterhalb des Unterteiles des Brennerkörpers B, der langer ist als die darin befindliche Bohrung und einen von dem Kragenteil 118 herabhängenden Vorsprung 120. In Längsrichtung verlaufende, in dem rohrförmigen Teil 116 und dem Kragenteil 118 ausgebildete Aussparungen 122 verbinden die Aussparung 114 des Brennerkörpers mit dem Raum unterhalb des Brennerkörpers B. Der Kühlwassermantel weist eine innere Schulter 124 auf, die eine Dichtung gegen den Boden des Kragens 118 preßt, um eine Wasserkammer abzuschließen.The electrode holder or collet body H has an upper tubular part 116 of practically the same circumference as the chuck, furthermore an intermediate collar part 118 below the lower part of the torch body B, which is longer than the bore therein and a projection 120 depending from the collar part 118. Longitudinal recesses 122 formed in the tubular part 116 and the collar part 118 connect the recess 114 of the burner body with the space below the burner body B. The cooling water jacket has an inner shoulder 124 which presses a seal against the bottom of the collar 118, to complete a water chamber.

Der Schutzgasdurchlaß durch den Vorsprung 120 ist mittels eines Schutzgasrohres 126 aus hitzebeständigem Material, z. B. Diamonit, weitergeführt, das mittels einer Schraubkupplung 128 vorzugsweise aus hitzebeständigem Material, wie etwa Lava, an dem Vorsprung befestigt ist. Der innere Durchmesser des Rohres 126 steht in gewissem Verhältnis zu dem Elektrodendurchmesser, um eine kleine Querschnittsfläche für den dazwischen befindlichen ringförmigen Durchlaß zu schaffen, der klein genug ist, um bei kleiner Strömung eine hohe Geschwindigkeit zu erreichen, wobei diese Fläche vorzugsweise geringer als diejenige der Elektrode ist. Eine äußere Isolatorkupplung 130, die auf den Unterteil des Kühlwassermantels W aufgeschraubt ist, umgibt die Kupplung 128. Eine Düseneinsatzhalteranordnung 132 ist am Unterteil der Kupplung 130 mittels eines Gewinderinges 133 befestigt. Die Anordnung 132 ist mit einem ringförmigen Kopfteil 134 versehen, der chemisch aktives Gas durch einen Einlaß 136 aufnimmt. Ein Düseneinsatz 138 paßt innerhalb des Unterteiles der Halteranordnung 132 mit einem derartigen Spiel, daß die eingeschnürte Mün-The protective gas passage through the projection 120 is by means of a protective gas tube 126 made of heat-resistant material, for. B. diamonite, which is attached to the projection by means of a screw coupling 128, preferably made of a heat-resistant material such as lava. The inner diameter of tube 126 is somewhat related to the electrode diameter to provide a small cross-sectional area for the annular passage therebetween, small enough to achieve high velocity with low flow, which area is preferably less than that of the Electrode is. An outer insulator coupling 130, which is screwed onto the lower part of the cooling water jacket W , surrounds the coupling 128. A nozzle insert holder arrangement 132 is attached to the lower part of the coupling 130 by means of a threaded ring 133. The assembly 132 is provided with an annular head portion 134 which receives chemically active gas through an inlet 136. A nozzle insert 138 fits within the base of the holder assembly 132 with clearance such that the constricted mouth

dung 140 des Einsatzes in bezug auf die Elektrode E und das Schutzgasrohr 126 mittels vier in gleichem Winkelabstand verteilten Einstellschrauben 142 zentriert werden kann. Der Boden des Düseneinsatzes ist benachbart der Mündung 140 vorzugsweise mit einem Kühlwassermantel 144 mit entweder O-Ring oder Silberlotaufbau versehen.Application 140 of the insert can be centered with respect to the electrode E and the protective gas tube 126 by means of four adjusting screws 142 distributed at the same angular distance. The bottom of the nozzle insert, adjacent the mouth 140, is preferably provided with a cooling water jacket 144 having either an O-ring or silver solder construction.

Die äußere Kupplung 130 liegt auf der Dichtung unterhalb des Kragenteiles 118 an und bildet zusammen mit den ringförmigen darunterliegenden Teilen ein Gefäß, um das chemisch aktive Gas aufzunehmen, das nach innen von dem Kopfstück 134 aus durch zwei oder mehrere gleichmäßig um dieses verteilte Öffnungen strömt und es außerhalb des Rohres und innerhalb der Düse 138 zu und durch die eingeschnürte Mündung zu leiten.The outer coupling 130 rests on the seal below the collar part 118 and, together with the annular parts below, forms a vessel to receive the chemically active gas that flows inward from the headpiece 134 through two or more openings evenly distributed around it direct it outside the tube and inside the nozzle 138 to and through the constricted mouth.

Claims

PATENT APPLICATIONS:

1. Arc torch with a non-consumable rod electrode, which is arranged within a nozzle with an arc-constricting outlet opening and the tip of which is provided directly above or within the inlet of this outlet opening and wherein the nozzle has a passage device to a second gas in the outer zones of the to guide the gas flowing through outlet port, characterized in that the passage means (12, 24, 25, 40, 42) ends in or immediately upstream of the bogeneinschnürenden mouth (15) of the nozzle (10).

2. Arc torch according to claim 1, characterized in that the nozzle (10) has a plurality of passages (24), which extend from a manifold for the supply of a chemically active gas within the nozzle (10) to the respective openings (24) of the passages: in the extend towards the inner wall of the constricted mouth (15).

3. Arc torch according to claim 1, characterized in that the nozzle (10) has a plurality of passages (25) extending from a manifold for supplying a chemically active Gas within the nozzle to the respective openings (25) of the passages in a row along an inner conical wall part of the nozzle (10), which is the transition between the relatively wide nozzle interior (12) and the constricted mouth (15) forms.

4.. Arc torch according to claim 1, at which one. the electrode is surrounded by a line for inert gas, which extends into the neighborhood the tip of the electrode, characterized in that the line (27) extends in the direction of flow seen, immediately above the entrance to the constricted mouth (15) ends.

5. Arc torch according to claim 4, characterized in that the end part of the inert gas guide consists of a heat-resistant tube (126) which is replaceably mounted in the combustion body (B) and extends into a nozzle device which has an annular head part (134) with a side inlet (136) for a reactant gas and a tubular member (138) having an end wall with an axially disposed constricted mouth (140) .

6. Arc torch according to claim 5, characterized in that the head part (134) is provided with adjustment means (142) which allow a lateral displacement of the tubular part (138) in order to achieve an exact coaxial alignment of the electrode (E) and the surrounding one Allow gas pipe (126) with the constricted channel (140) .

7. The arc torch of claim 1, wherein the nozzle is spaced from its end has an electrically conductive annular member, the central opening of which is the continuation of the constricted mouth of the nozzle, characterized in that between the nozzle (10) and the annular member (30) passage means (40) for the entry of atmospheric Air is provided in this spacing space (40) of the mouth (15) extended in this way are.

8. Arc torch according to claim 1 with a nozzle having a complementary orifice device has, within which a liquid supplied there is evaporated by the arc heat and then exits through the nozzle, characterized in that the nozzle has a porous ring-shaped insert (42) with a central opening, which acts as a bow-constricting The outlet orifice is used and its pores allow the absorption of liquid from a surrounding area annular chamber (22) in this nozzle, the evaporation of the liquid and its discharge allow in the central opening.

Considered publications:
German Patent No. 512 500;
Swiss Patent No. 137 519;
U.S. Patents No. 2,768,279. 2,758,186.

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