DE1615352C - Schaltungsanordnung und Vorrichtung für Plasma Handbrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung ■ und eine Vorrichtung für Plasma-Handbrenner, die mit einem Berührungsschutz versehen sind und zum Schmelzschneiden verwendet werden. Dabei soll ein Berührungsschutz gegen unzulässige Spannungen erreicht werden und eine Schutzschaltung zur Uber-. wachung des Berührungsschutzes vorgesehen sein.

Es sind Plasmabrenner verschiedener Bauart bekannt. Alle Ausführungen haben jedoch den Nachteil, daß sie keinen Berührungsschutz besitzen, was einer Verwendung als Handbrenner entgegensteht. Auch bei bekannten, als Handbrenner ausgebildeten Bauarten ist die spannungsführende Düse bzw. Düsenkappe nicht gegen Berührung geschützt. Diese Plasmabrenner sind daher nur für niedrige Betriebs-Spannungen geeignet und erreichen demzufolge auch nur eine geringe Leistungsdichte im Plasmastrahl. Bei anderen Ausführungsformen sind zwar die Düse und/oder die Düsenkappe durch ein potentialfreies metallisches Gehäuse vor Berührung geschützt, jedoch kann durch Isolationsfehler, Ionisierung der isolierenden Luftstrecke oder bei einem Überschlag des Lichtbogens zwischen Düse und Gehäuse dieses wiederum unzulässig hohe Spannungen führen.

Bei einer dieser Ausführungsformen ist eine solche Anordnung getroffen, daß die Düse mittels zwei Gummidichtungen in einen fast bis zur Düsenöffnung vorgezogenen Düsenhalter eingesetzt ist.

Die Gummidichtungen haben dabei die Aufgabe, den Kühlwasserraum, der bis an die Düse herangeführt ist, einerseits gegen das zugeführte Gas und andererseits gegen die Atmosphäre abzudichten. Für die elektrische Isolierung der Düsenkappe .gegenüber der Düse bzw. dem Düsenhalter ist ein entsprechend geformter Keramikring eingesetzt. Diese Anordnung hat den wesentlichen Nachteil, daß auf Grund der physikalischen Erfordernisse die Düse, der Düsenhalter, die Düsenkappe und der Keramikring eine relativ komplizierte Form aufweisen. Hinzu kommt, daß die Düse und die Düsenkappe Verschleißteile sind, d. h. in größerer Stückzahl benötigt werden.. Weiterhin kommt der Nachteil hinzu, daß durch die Einschaltung des Keramikringes und die damit verbundene Form der Düse und Düsenkappe sowie der erforderlichen Isolierung im Bereich der Düse verhältnismäßig große Abmessungen des Handbrenners entstehen. Solche Abmessungen haben wiederum den Nachteil, daß die Sichtverhältnisse verschlechtert werden und der Brenner nur in einem kleinen Winkel zur Vertikalen geneigt werden kann, was wiederum für die häufig auftretenden Schrägschnitte von besonderem Nachteil ist. Schließlich muß noch erwähnt werden, daß infolge zu großer Abmessungen beim Einstechen über dem Werkstück das flüssige Material, welches nach oben spritzt, eine große Auffangfläche vorfindet, wodurch der Brenner stark verschmutzt und beschädigt wird.

Die Erfindung hat den Zweck, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und einen Plasma-Handbrenner zu schaffen, der die an einen Handbrenner gestellten Forderungen hinsichtlich des elektrischen Berührungsschutzes erfüllt und auf Grund der dadurch möglichen hohen Betriebsspannung eine hohe Leistungsdichte erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Isolation zwischen spannungsführenden Teilen und dem Gehäuse so zu gestalten, daß bei leichter Auswechselbarkeit der Düse sowie deren wirkungsvoller Kühlung für den Bedienenden ein gefahrloser Betrieb und eine Überwachung des Berührungsschutzes erzielt wird.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß das Gehäuse des Plasma-Handbrenners, welches mit der Düsenkappe elektrisch leitend verbunden ist, an zwei Stellen über zwei Leitungen schutzgeerdet ist, indem diese Leitungen mit dem Gehäuse eines Stromversorgungsgerätes verbunden sind, wobei in der einen Leitung, der Schutzleitung, ein Stromrelais mit einem Ruhekontakt und in der anderen Leitung, der Hilfsleitung, ein Hilfsrelais und die Sekundärwicklung eines Kleinspannungstransformators angeordnet ist und das Hilfsrelais mit einem Arbeitskontakt versehen ist, der in Reihe mit dem Ruhekontakt geschaltet ist, wobei ein Betriebsschaltschütz des Plasma-Handbrenners über den Ruhekontakt bei Auftreten eines Kurzschlusses oder durch den Arbeitskontakt bei Unterbrechung der Schutzleitung oder Hilfsleitung abschaltbar bzw. nicht einschaltbar ist.

Die Aufgabe wird weiterhin dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Düse des Plasmabrenners mit der Düsenkappe über einen Keramikisolator und eine elastische, elektrisch isolierende Dichtung verbunden ist und eine Schutzerde an das Gehäuse des Plasmabrenners angeschlossen ist.

Dabei ist es vorteilhaft, den Keramikisolator zur Düse und Düsenkappe konzentrisch anzuordnen. Die. Düse und insbesondere ihre Austrittsöffnung für den Plasmastrahl wird dadurch vom Keramikisolator umgeben. Gleichzeitig ragt der Keramikisolator über die Düsenkappe hinaus.

Für die Zwecke einer, leichten Auswechselbarkeit der Düse und der Düsenkappe ist der Keramikisolator und die Düsenkappe mit je einem Bund versehen.

Die technisch-ökonomischen Auswirkungen, insbesondere der technische Fortschritt der Erfindung, bestehen darin, daß ein Plasma-Handbrenner geschaffen wurde, mit dem durch seine hohe Leistungsdichte im Schneidstrahl gefahrlos auch solche Werkstücke bei, kleiner Schmelzschnittbreite und hoher Schnittgeschwindigkeit wirtschaftlich schmelzgeschnitten werden können, die von der Form und/oder den Abmessungen her dem Maschinenschnitt nicht zugänglich sind.

An Hand eines Ausführungsbeispieles und der Zeichnung soll die Erfindung nachstehend näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt
,Fig. 1 eine prinzipielle Schaltungsanordnung,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung im Bereich der Düse und Düsenkappe des erfindungsgemäßen Plasma-Handbrenners,

Fig. 3 eine Ansicht des kompletten Plasma-Handbrenners mit der erfindungsgemäßen Schutzerdung.

In F i g. 1 ist die Schutzschaltung gezeigt. Das Gehäuse 6 des Plasma-Handbrenners und damit auch die Düsenkappe 5 sind durch eine Schutzleitung 11 mit dem schutzgeerdeten Gehäuse des Stromversorgungsgerätes 12 verbunden. Die Schutzleitung 11 ist über die Wicklung eines Stromrelais 13 geführt. Eine an einer zweiten Stelle des Gehäuses 6 angeschlossene Hilfsleitung 14 ist über die Wicklung eines Hilfsrelais 15 und die Sekundärwicklung eines Kleinspannungstransformators 16 ebenfalls mit Erde verbunden. Der Arbeitskontakt 17 und der Ruhekontakt 18 der Relais 13, 15 sind in Reihe geschaltet und verriegeln das nicht dargestellte Betriebsschütz des Stromversor»

gungsgerätes 12 derart, daß das Betriebsschütz ausgeschaltet bzw. nicht einschaltbar ist, wenn die Schutzleitung 11 oder die Hilfsleitung 14 unterbrochen sind, d. h., wenn der Erregerstromkreis des Hilfsrelais 15 nicht geschlosen ist, so daß das Hilfsrelais 15 nicht erregt und dessen Arbeitskontakt 17 geöffnet ist. Der Anschluß der beiden Leitungen 11,14 an verschiedenen Stellen des Brennergehäuses 6 schließt aus, daß die Leitungen 11, 14 nur untereinander, aber nicht mit dem Gehäuse 6 verbunden sein können. Bei einem möglichen Überspringen des Lichtbogens von der Kathode 19 über die Düse 1 nach der Düsenkappe 5, z. B. beim Zünden, erzeugt die Betriebsspannung, die an den Klemmen 20, 21 anliegt, einen hohen Strom über die Schutzleitung 11, das Stromrelais 13 zieht an, öffnet seinen Ruhekontakt 18, und das Betriebsschütz schaltet dadurch die Betriebsspannung aus, wodurch die Düse 1, die Düsenkappe 5 und die Schutzleitung 11 den hohen Strom nur kurzzeitig führen und daher vor Zerstörung geschützt sind.

F i g. 2 zeigt die aus Kupfer bestehende Düse 1, welche in bekannter Weise im Düsenhalter 2 zentriert und durch eine Gummidichtung 3 plangedichtet ist und über eine elastische und spannungsfeste Dichtung 4 gegenüber der Düenkappe 5 elektrisch isoliert ist. Die Düsenkappe 5 ist mittels Gewinde mit dem schutzgeerdeten Gehäuse 6 verbunden. Die Dichtung 4 ist über den Keramikisolator 7 mittels der Düsenkappe 5 an die Düse 1 gepreßt und dichtet den Kühlwasserraum 8 ab. Die Düse 1 ist dadurch in bekannter Weise direkt wassergekühlt und nach Abschrauben der Düsenkappe 5 leicht auswechselbar. Der Isolator 9 isoliert den Düsenhalter 2 gegen das Gehäuse 6 des Plasma-Handbrenners und enthält die Kanäle 10 für den Kühlwasserzu- und -rücklauf. Der Keramikisolator 7 dient neben dem thermischen Schutz der Dichtung 4 zur Verlängerung der elektrischen Kriechstrecke sowie als Berührungsschutz der Düsel.

Im Handgriff ist, wie Fig. 3 zeigt, das Betätigungselement 22 des Steuerschalters für das Betriebsschütz eingebaut. Dieses Betätigungselement 22 ist bei metallischer Ausführung in die Schutzschaltung einbezogen. Das Betriebsschütz schaltet in bekannter Weise sowohl die Betriebsspannung als auch das Arbeitsgas und die Zündung ein. Die weiteren Folgeschaltungen laufen dann automatisch ab.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für Plasma-Handbrenner zum Schmelzschneiden und mit Berührungsschutz, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (6) des Plasma-Handbrenners, welches mit der Düsenkappe elektrisch leitend verbunden ist, an zwei Stellen über zwei Leitungen schutzgeerdet ist, indem diese Leitungen mit dem Gehäuse eines Stromversorgungsgerätes (12) verbunden sind, wobei in der einen Leitung, der Schutzleitung (11), ein Stromrelais (13) mit einem Ruhekontakt (18) und in der anderen Leitung, der Hilfsleitung (14), ein Hilfsrelais (15) und die Sekundärwicklung eines Kleinspannungstransformators (16) angeordnet ist, und daß das Hilfsrelais (15) mit einem Arbeitskontakt (17) versehen ist, der in Reihe mit dem Ruhekontakt (18) geschaltet ist, wobei ein Betriebsschütz des Plasma-Handbrenners über den Ruhekontakt (18) bei Auftreten eines Kurzschlusses oder durch den Arbeitskontakt (17) bei 'Unterbrechung der Schutzleitung (11) oder Hilfsleitung (14) abschaltbar bzw. nicht einschaltbar ist.

2. Plasma-Handbrenner mit Berührungsschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (1) mit der Düsenkappe (5) über eine elastische, elektrisch isolierende Dichtung (4) verbunden ist.

3. Plasma-Handbrenner nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikisolator (7) zur Düse (1) und Düsenkappe (5) konzentrisch angeordnet ist und daß er, die Aus-

. trittsöffnung der Düse (1) einschließend, über die Düsenkappe (5) hinausragt.

4. Plasma-Handbrenner nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikisolator (7) und die Düsenkappe (5) mit je einem Bund versehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen