DE1615467B2 - Schutzgas lichtbogenbrenner - Google Patents

Description

1 . . 2

Die Erfindung betrifft einen Schutzgas-Licht- vorzunehmen. Bei einem Düsenwechsel sorgt die

bogenbrenner mit einem im Brennerkörper angeord- Zentrierführung selbsttätig für eine genaue Aus-

neten Elektrodenhalter für eine Elektrode, die in eine richtung.

im Brennerkörper angebrachte, mit einer verengten Wegen ihrer hohen Genauigkeit eignet sich die Auslaßöffnung versehene Düse so weit hineinragt, 5 Zentrierführung nach der Erfindung auch für kridaß ihr den Ansatz für den Lichtbogen bildendes tische Anwendungsfälle, so insbesondere für Plasma-Ende der verengten Auslaßöffnung gegenüberliegt, schweißbrenner mit einem Elektrodendurchmesser sowie mit einer Zentrierführung, die die Elektrode von ungefähr 0,5 bis 1,6 mm und einer Düse mit einer mit Bezug auf die Achse der Auslaßöffnung zen- Auslaßöffnung von ungefähr 0,38 bis 1,0 mm Durchtriert. ίο messer. Bei solchen für das Plasmaschweißen von

Es ist bekannt (USA.-Patentschrift 3 217 134), bei Werkstoffen geringer Stärke bei niedrigen Strömen einem solchen Brenner zur Halterung der Elektrode bestimmten Brennern wird zwischen der Elektrode eine durchbohrte Stahlkugel zu verwenden, durch die und der Düse ein ständig brennender Hilfslichtbogen die Elektrode hindurchreicht und die in einem mit aufrechterhalten, der eine heiße, ionisierte Gaskugeliger Innenbohrung versehenen Kopf einer ge- 15 strecke erzeugt, die den Übergang des Hauptlichtschlitzten Spannzange sitzt. Die Spannzange ist ihrer- bogens auf das Werkstück erleichtert, wenn der seits in einer Hülse angeordnet, mit deren unterem Brenner dicht an das Werkstück herangebracht wird. Ende ein Hohlzylinder über eine Ringdichtung ver- Der Hilfslichtbogen stabilisiert außerdem den Hauptbunden ist. Der Hohlzylinder trägt über eine weitere lichtbogen und macht diesen gegenüber Änderungen Ringdichtung die Düse, auf deren Bohrung die 20 der Lichtbogenlänge weniger empfindlich. Liegt je-Elektrodenspitze auszurichten ist. Die Zentrierung er- doch die Elektrode mehr als ungefähr 0,13 mm vom folgt dabei in der Weise, daß die Düse durch eine Achsenmittelpunkt der Düsenöffnung ab, wird der Lehre mit einer konischen Ausnehmung ersetzt wird, Hilfslichtbogen ausgehend von der einen Seite der deren Form der Form der Elektrodenspitze ent- Düse gezündet und kann wegen des engen zur Verspricht. 25 fügung stehenden Durchlasses der von dem Hilfs-

Bei einer ähnlichen bekannten Anordnung lichtbogen erzeugte heiße ionisierte Gasstrom nicht (deutsche Patentschrift 1 071 250) ist die Elektrode aus dem Brenner austreten. Der Hauptlichtbogen in einer Spannzange gehalten, deren vorderes Ende kann infolgedessen nicht auf das Werkstück überkugelig ausgebildet ist. Die kugelige Endfläche liegt tragen werden. In anderen Fällen kann es dazu an einer Kegelbohrung einer Spannhülse an und er- 30 kommen, daß das von dem Hilfslichtbogen erzeugte laubt eine begrenzte Verschwenkung der Elektroden- Plasma vor dem Austritt aus dem Brenner in der spitze gegenüber der Düsenöffnung. Die Spannzange Düse abgelenkt wird und damit einen Großteil seiner ist mit Hilfe von drei im oberen Teil des Brenner- Wärme verliert. Dabei springt der Hauptlichtbogen kopfes sitzenden Stellschrauben schwenkbar. Zur ebenfalls nicht auf das Werkstück über. Die erJustierung wird dabei eine Einstellehre in die Düsen- 35 findungsgemäße Zentrierführung erlaubt es ohne bohrung eingeführt. weiteres, die Elektrode innerhalb des erforderlichen

Bei den bekannten Brennern erfordert die Zen- Bereichs von etwa ±0,13 mm mit Bezug auf den trierung umständliche Arbeitsgänge. Die Kugelflächen Mittelpunkt der Düsenöffnung zu zentrieren,
sind in der Herstellung verhältnismäßig kostspielig. Der Abstand der Zentrierführung von der Spitze Zusätzlich ist eine gesonderte Lehre erforderlich. Bei 40 der Elektrode ist vorzugsweise gleich dem 1- bis jedem Düsenwechsel muß unter Verwendung der lOfachen Elektrodendurchmesser. In weiterer Aus-Lehre die Zentrierung neu · eingestellt werden. Erst gestaltung der Erfindung ist in an sich bekannter dann kann die Düse eingesetzt werden. Trotz dieser Weise der Düse ein Lichtbogengas zuleitbar und eine teuren und umständlichen Anordnung ist eine exakte davon getrennte Zuleitung zur Zufuhr eines außen Justierung keineswegs gewährleistet, weil Fertigungs- 45 an der Düse entlang strömenden Schutzgases vortoleranzen der verhältnismäßig häufig auszutauschen- gesehen. Zur getrennten Schutzgaszufuhr außen entden Düsen unvermeidlich sind. Diese Fertigungs- lang der Düse kann in besonders vorteilhafter Weise toleranzen haben zur Folge, daß die Achse der ein an der Düse befestigtes Mundstück vorgesehen Düsenbohrung nicht immer mit der Achse der Lehre sein, das in an sich bekannter Weise mit einer Gaszusammenfällt, so daß nach Einstellung der Justie- 50 linse versehen ist, die eine Düsendurchtrittsöffnung rung unter Verwendung der Lehre die Elektroden- aufweist, deren Innendurchmesser dem Außendurchspitze gleichwohl exzentrisch mit Bezug auf die messer der Düse eng angepaßt ist. Die Gaslinse kann Düsenbohrung liegen kann. zweckmäßig in an sich bekannter Weise in dem

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mundstück zwischen einer Schulter des Mundstückes Schutzgas-Lichtbogenbrenner zu schaffen, bei dem 55 und einem Haltering festgehalten sein,
eine Zentrierung der Elektrode gegenüber der Düsen- Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines Öffnung mit einfachen Mitteln rasch und bequem er- Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichfolgen kann. nung näher erläutert.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Brenner Der veranschaulichte Brenner T weist einen Kör-

der eingangs genannten Art erfindungsgemäß da- 60 per 1 mit einem oberen Abschnitt 3 und einem unte-

durch gelöst, daß die Zentrierführung als elektrisch ren Abschnitt 5 auf, die mittels eines Isolierstücks 7

isolierendes Bauteil ausgebildet ist, das innerhalb der gegeneinander elektrisch isoliert sind. In den oberen

Düse unmittelbar zwischen der Düseninnenwand und Abschnitt 3 ist ein Spannzangenträger 9 ein-

der Elektrode sitzt. Eine solche Zentrierführung er- geschraubt, der eine Spannzange 11 trägt, die die

fordert nur geringen Fertigungsaufwand. Die Ver- 65 Elektrode 13 im Brenner T hält. Die Elektrode ist

Wendung einer gesonderten Lehre entfällt. Damit ver- eine nichtschmelzende Wolframelektrode und hat bei

bundene Fehlerquellen sind vermieden. Der der vorliegenden Ausführungsform im allgemeinen

Schweißer braucht keine komplizierten Justierungen einen Durchmesser von ungefähr 0,5 bis 1,6 mm.

Eine Spannmutter 15 ist vorgesehen, um die Spannzange 11 um die Elektrode 13 herum anzuziehen. Zwischen dem Spannzangenträger 9 und dem Isolierstück 7 ist eine Feder 17 angeordnet. Die Feder stellt einen Zwangskontakt zwischen dem Gewindeabschnitt des Spannzangenträgers 9 und dem oberen Abschnitt 3 sicher. Darauf kommt es an, weil die Stromzuführung zur Elektrode 13 über die Gaszuleitung 19 erfolgt. Infolgedessen muß ein einwandfrei stromleitender Weg zwischen der Gaszuleitung 19, dem oberen Abschnitt 3, dem Spannzangenträger 9 und der Elektrode 13 vorhanden sein.

In den unteren Abschnitt 5 ist eine Düse 21 eingeschraubt, in die die Elektrode 13 hineinragt. Eine isolierende Zentrierführung 23 befindet sich in der Düse und umgibt die Elektrode, so daß die Elektrode 13 gegen die Düse 21 elektrisch isoliert und mit Bezug auf die einschnürende Öffnung 25 der Düse 21 zentriert wird. Um eine genaue Zentrierung zu erhalten, sollte, wie gefunden wurde, die Führung 23 von dem den Ansatz für den Lichtbogen bildenden Ende der Elektrode 13 um ungefähr 1- bis lOfachen Elektrodendurchmesser entfernt liegen. Hinter der Führung 23 befindet sich eine Haltedüse 27, die die Führung in der richtigen Lage festlegt. Der elektrische Anschluß für einen zwischen der Elektrode 13 und der Düse 21 brennenden Hilfslichtbogen führt über eine Schutzgaszuleitung 29 zur Düse 21.

Ein Schutzgas, das ein herkömmliches Schutzgas, wie Argon, ein Argon-Wasserstoff-Gemisch, Helium oder ein Argon-Helium-Gemisch sein kann, tritt über die Zuleitung 29 in den Brenner ein und gelangt über Schlitze in der Düse 21 in eine Kammer 31, die von dem Keramik-Mundstück 33 und einer Gaslinse 35 gebildet wird. Die Gaslinse 35 wird in dem Mundstück 33 zwischen einer Schulter des Mundstücks und einem Haltering 37 festgehalten. Gas verläßt den Brenner durch die Gaslinse hindurch, um den zwischen der Elektrode 13 und dem nicht veranschaulichten Werkstück gebildeten Hauptlichtbogen abzuschirmen.

Die Düse 21 ist vorzugsweise mit acht Schlitzen versehen, die einen axialen Gasfluß von der Eintrittsstelle in die Kammer 31 ermöglichen. Die Gaslinse 35 besteht vorzugsweise aus sieben Lagen von lose gepacktem Maschendraht mit ungefähr 250 Maschen pro Zoll. Die Gaslinse weist eine Öffnung auf, die eine enge Toleranz zwischen dem Maschendraht-Innendurchmesser und dem entsprechenden Außendurchmesser der Düse ergibt. Der enge Sitz läßt zwischen der Gaslinse und der Düse praktisch kein Gas entweichen, das der Schutzwirkung des Gases abträglich sein könnte.

Das Lichtbogengas tritt über die Zuleitung 19 in den Brenner ein und gelangt in eine Kammer 39. Eine Gasdichtung 41 verhindert, daß Gas aus dieser Kammer über den oberen Abschnitt 3 des Brennerkörpers 1 entweicht. Eine ähnliche Dichtung 43 ist im unteren Abschnitt 5 vorgesehen, um zu verhindern, daß Schutzgas in die Kammer 39 übergeht. Das Lichtbogengas läuft von der Kammer 39 durch die Haltehülse 27 entlang Schlitzen in der Führung 23 in die Düse 21 hinein.

In der in der Düse vorliegenden Lichtbogengasatmosphäre wird ein Hilfslichtbogen gezündet, indem eine Kappe 46 nach unten geschraubt wird, bis die Elektrode 13 die Wandungen der Düse 21 berührt. Sodann wird die Kappe zurückgeschraubt, wodurch der Hilfslichtbogen zwischen der Elektrode 13 und der Düse 21 gezogen wird. Dieser Hilfslichtbogen erzeugt einen heißen, ionisierten Gasstrom, der aus der Öffnung 25 austritt und die Ausbildung des Hauptlichtbogens zwischen der Elektrode 13 und dem Werkstück erleichtert.

ίο Der Brennerkörper 1 ist in einen äußeren Isoliermantel 48 eingebettet. Dieser Mantel, der aus einem nachgiebigen Werkstoff, bei der vorliegenden Ausführungsform Gummi, besteht, bildet eine gasdichte Abdichtung, wenn das Mundstück 33 auf die Düse 21 aufgeschraubt wird, wodurch verhindert wird, daß Schutzgas unbeabsichtigt aus der Kammer 31 austritt. Auf diese Weise wird die Verwendung einer zusätzlichen O-Ring-Dichtung vermieden. Die Gaszuleitungen 19 und 29 führen über einen Handgriff 50 in den Brenner. Der Halsteil des Handgriffs ist in dasselbe Isoliermaterial eingebettet wie der Brennerkörper 1.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schutzgas-Lichtbogenbrenner mit einem im Brennerkörper angeordneten Elektrodenhalter für eine Elektrode, die in eine im Brennerkörper angebrachte, mit einer verengten Auslaßöffnung versehene Düse so weit hineinragt, daß ihr den Ansatz für den Lichtbogen bildendes Ende der verengten Auslaßöffnung gegenüberliegt, sowie mit einer Zentrierführung, die die Elektrode mit Bezug auf die Achse der Auslaßöffnung zentriert, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierführung (23) als elektrisch isolierendes Bauteil ausgebildet ist, das innerhalb der Düse (21) unmittelbar zwischen der Düseninnenwand und der Elektrode (13) sitzt.

2. Schutzgas-Lichtbogenbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Zentrierführung (23) von der Spitze der Elektrode (13) gleich dem 1- bis lOfachen Elektrodendurchmesser ist.

3. Schutzgas-Lichtbogenbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Düse (21) ein Lichtbogengas zuleitbar ist und eine davon getrennte Zuleitung (29, 33) zur Zufuhr eines außen an der Düse entlang strömenden Schutzgases vorgesehen ist.

4. Schutzgas-Lichtbogenbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur getrennten Schutzgaszufuhr außen entlang der Düse (21) ein an der Düse befestigtes Mundstück (33) vorgesehen ist, das in an sich bekannter Weise mit einer Gaslinse (35) versehen ist, die eine Düsendurchtrittsöffnung aufweist, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser der Düse eng angepaßt ist.

5. Schutzgas-Lichtbogenbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaslinse (35) in an sich bekannter Weise in dem Mundstück (33) zwischen einer Schulter des Mundstückes und einem Haltering (37) festgehalten ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen