DE1765564C2 - Verfahren zum Stabilisieren des Lichtbogens eines Lichtbogenbrenners - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stabilisieren des Lichtbogens eines Lichtbogenbrenners mit einer die Kathodeneinheit im Abstand umgebenden, über die KathodensDitze hinausragenden Hülse und weiteren die Kathodenhülse im Abstand umgebenden Hülsen, wobei die Hülsen gegenüber der Kathodeneinheit elektrisch isoliert sind, sowie Lichtbogenbrenner zur Durchführung des Verfahrens.

Lichtbogenbrenner werden in weitem Umfang bei Schweiß-, Schneid-, Überziehverfahren und anderen Verfahren verwendet. Bei diesen Anwendungen ist es von höchster Wichtigkeit, die Bogenflamme des Brenners zu stabilisieren. Bisherige Bemühungen, den Lichtbogen zu stabilisieren, haben nicht zu befriedigen vermocht.

Es wurde nun gefunden, daß die Instabilität der Bogenflamme hauptsächlich auf die gelegentliche Verschiebung des Kathodenansatzpunktes auf der Spitze der Kathodeneinheit des Brenners zurückzuführen ist. Die Form der Kathodeneinheit ist ein wesentlicher Faktor für die Stabilisierung des Lichtbogens. Gewöhnlich wird die Kathodeneinheit bis zu einem Punkt an ihrem genauen oberen Zentrum poliert. Als Schutzgas verwendetes Argon soll sehr rein sein und besteht aus 99,8% oder mehr Argon, 0,05% oder weniger Sauerstoff und 20 ml/m³ oder weniger Wasser. Auch wenn derartig reines Argon als Schutzgas verwendet wird, wird die Kathode allmählich verbraucht, da die Kathodeneinheit in der Nähe des Kathodenansatzpunktes lokal erhitzt wird und das lokale Erhitzen die chemische Reaktion zwischen dem Kathodenmetall und dem geringen Gehalt an Verunreinigungen des Argons fördert. In dem Gebiet, in dem die Kathodeneinheit lokal auf 600 bis 1000⁰C erhitzt wird, wird ein Oxyd mit einem hohen Dampfdruck erzeugt. Die Bildung eines derartigen Oxyds verursacht starken Verbrauch und Deformierung der Kathode. Die auf diese Weise in der Nähe des Kathodenansatzpunktes hervorgerufene Deformierung verursacht Störungen in dem Gasstrom. Es wurde festgestellt, daß die Instabilität des Bogens ihre Ursache in der Störung des Gasstromes gemäß der Deformierung des Kathodenteils hat. Die Instabilität der Bogenflamme wird durch die lokale Deformierung der Kathode in der Nähe des Kathodenansatzpunktes und die sich aus dieser Deformierung der Kathode ergebenden Störung in dem Gasstrom verursacht.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Stabilität des ,ichtbogens des Bogenbrenners zu verbessern und die nstabilitätsneigung des Kathodenansatzpunktes zu «seitigen-

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem · /erfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch »elöst, daB unmittelbar nach der Herstellung des Lichtbogens zwischen Kathode und Werkstück der twischen Kathode und Kathodenhülse fließende Umhüllungsgasstrem bis zur Beendigung der Schweißope- ι ο ration unterbrochen wird. Durch die Unterbrechung des um die Kathode fließenden Umhüllungsgasstromes wird erreicht, daß die innerhalb der Kathodenhülse liegende Spitze der Kathode von dem äußeren Umhüllungsgasstrom getrennt ist, so daß eine chemische Reaktion is zwischen den Umhüllungsgasströmen und der Kathodenspitze ausgeschlossen ist

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß während der Schweißoperation zwei Umhüllungsgasströme durch die zwischen der Katho- >o denhülse und zwei weiteren diese im Abstand umgebenden Hülsen gebildeten beiden Ringräume zugeführt werden. Da das nach Unterbrechen des ersten Umhüllungsgasstromes innerhalb der Kathodenhülse zurückbleibende stationäre inaktive Gas die Kathode schützt, dient der zweite Umhüllungsgasstrom im wesentlichen zum Schutz des Plasmastrahls vor der Atmosphäre. Der dritte Umhüllungsgasstrom schützt einen relativ großen Teil auf dem zu schweißenden Werkstück.

Der Lichtbogenbrenner zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist zwei oder drei die Kathodeoeinheit im Abstand umgebende Hülsen auf, wobei Einlasse zur Zuführung der Umhüllungsgasströme in die zwischen den Hülsen gebildeten Ringräume vorgesehen sind.

Zweckmäßigerweise ist die freie öffnung der Anodenhülse gegenüber dem Hülsendurchmesser verengt. Es kann auch die Zwischenhülse zwischen Kathodenhülse und Anodenhülse an ihrem offenen Ende verengt und gegenüber der Anodenhülse isoliert sein.

Bei einer anderen Ausführungsform des Lichtbogenbrenners kann die Auslaßöffnung für den Lichtbogen gegenüber der Achse der Kathodeneinh^it in einem _4S Winkel versetzt sein. Schließlich lassen sich auch zwei Lichtbogenbrenner zu einer Einheit zusammenfassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen trfindungsgemäßen Bogenbrenner,

F i g. 2 einen Längsschnitt einer Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung eines aktiven oder molekularen Gasstromes als Umhüllung,

F i g. 3 einen Längsschnitt einer anderen Ausführungsform unter Verwendung eines aktiven Plasmastromes als Umhüllung,

Fig.4a den erfindungsgemäßen Brenner und einen äußeren elektrischen Stromkreis, der zur Erleichterung κ. des Betriebs des Brenners verwendet wird,

Fig.4b und 4c Modifikationen des äußeren elektrischen Stromkreises gemäß F i g. 4a,

F i g. 5 einen Längsschnitt einer Ausführungsform des Brenners unter Verwendung eines Plasmastrahlstroms, ικ

F i g. 6 einen Längsschnitt einer Modifizierung des Brenners gemäß F i g. 5, wobei die Modifizierung die Regelung der Bogenspannung ermöglicht,

Fig.7 eine Modifizierung des Brenners gemäß Fig.6, wobei die Modifizierung die Erhöhung des Verhältnisses von molekularem Gas zu Schutzgas erlaubt,

F i g. 8 einen Längsschnitt einer \usführungsform, die zur Erzeugung eines kurvenförmigen Bogens geeignet ist,

Fig.9 eine Modifizierung des Brenners gemäß Fig.8, wobei die Modifizierung die Variierung der Bogenrichtung ermöglicht und

Fig. 10 eine Modifizierung, die für die Verwendung bei einem Gegenstand geeignet ist, der aus Teilen mit verschiedener Wärmekapazität besteht-

Die in F i g. 1 gezeigte Ausführungsform des Lichtbogenbrenners weist eine Kathodenhülse 9 auf, die durch einen Isolator 8 von der Kathode 2 elektrisch isoliert ist. Die Kathode 2 ist innerhalb der Hülse 9 angeordnet. Die Spitze der Kathode erreicht nicht ganz das Ende der Hülse. Die Hülse 9, die aus Kupfer oder einem lichtbogenbeständjgen Metall, wie Silber-Wolfram-Legierung hergestellt ist, wird mit Wasser gekühlt, wobei die Wasserkühlungseinrichtung aus Gründen der Übersichtlichkeit der Darstellung nicht gezeigt wird. Eine äußere Kathodenhülse 6 schließt die Kathodenhulse 9 ein. E^;n Umhüllungsgasstrom ti wird von einem Einlaß 10 zugeführt und fließt zwischen Kathode 2 und Kathodenhülse 9. Ein anderer Umhüllungsstrom wird von einem Einlaß 4 zugeführt und fließt zwischen der inneren Hülse 9 und der äußeren Hülse 6. Gleichstromspannung wird an die Kathode 2 und das Werkstück 3 durch eine elektrische Quelle S angelegt, und es wird eine Hochfrequenzspannung erzeugt und auf die Gleichstromspannung über eine Spule Γ mit Luftkern aus einem Hochfrequenzgenerator H. F. überlagert. Auf diese Weise wird ein Bogen 1 zwischen der Kathodenspitze und dem Werkstück hergestellt. Unmittelbar nach der Herstellung des Bogens wird die Zuführung eines der Umhüllungsgasströme, & h. die Zuführung des Gasstromes 11 beendet, und demzufolge fließt nur der andere Umhüllungsgasstrom 4 weiter. Während des Betriebes fließt kein Gasstrom um die Kathodeneinheit. Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, besteht ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung darin, daß während des Betriebes um die Kathode kein Gasstrom vorgesehen ist.

Wie bereits erwähnt, wird während des Betriebes die Zuführung eines Umhüllungsgases 11 beendet. Die Spitze der Kathode 2 liegt innerhalb der Kathodenhülse 9. Auf diese Weise ist das um die Kathode innerhalb der Hülse zurückgelassene Gas von dem äußeren Umhüllungsgasstrom getrennt. Die kleine Menge an Verunreinigungen, die in dem verbleibenden Gas innerhalb der Hülse vorliegt, wirkt chemisch auf das Material der Kathodeneinheit ein. Als Folge der chemischen Reaktion wird das verbleibende Gas gegenüber dem Metall der Kathode inaktiv gemacht So wird der Verbrauch der Kathode völlig vermieden, der sonst durch die Aggressivität der Verunreinigungen des kontinuierlich zugeführten Gases verursacht wird. Wenn die Kathodeneinheit partiell verbraucht und in der Nähe des Kathodenansatzpunktes auf Grund der lokalen Überhitzung und/oder einer Vielzahl von Restverunreinigungen deformiert ist, so beeinflußt die Deformierung der Kathodeneinheit die Stabilität des Kathodenansatzpunktes nicht nachteilig, da kein Gasstrom vorliegt, der durch den deformierten Kathodenteil gestört wird.
Der erfindungsgemäße Lichtbogenbrenner ist bei der

industriellen Anwendung von beträchtlichem Voneil, wie aus dem Folgenden ersichtlich werden wird.

In Hinblick auf den Schutz der Kathode vor dem aktiven Gas oder auf die Erniedrigung der Bogenspannung ist es übliche Praxis, über die Oberfläche der Kathode ein Inertgas, wie Argon, fließen zu lassen, das gegenüber dem Kathodenmaterial chemisch inaktiv ist und einen niedrigen Kathodenabfall mit sich bringt.

Bei dem herkömmlichen Plasmastrahlbrenner unter Verwendung eines aktiven Gases (wie Luft) oder eines molekularen Gases (Stickstoff, Wasserstoff) für den Hauptgasstrom kann die Kathode ohne Verwendung einer relativ großen Schutzgasmenge (15 bis 20% der Menge des Hauptgases) nicht vollständig geschützt werden, was in der raschen und intensiven Mischung von Haupt- und Schutzgas seinen Grund hat.

Erfindungsgemäß sind, wie aus F i g. 3 und 7 zu ersehen, der Schutzgasstrom 11 und der Hauptgasstrom 4 getrennt und fließen in laminarer Form, so daß der Bogen stabilisiert ist. Die zum Schutz der Kathode ausreichende Menge an Schutzgas ist auf etwa 5% des Hauptgases verringert.

Die Verringerung der Menge des Schutzgases, wie Argon, e^rlaubt die Verringerung der Betriebscinheitskosten, da der Preis für das Schutzgas dreimal so hoch wie der Preis für das Molekulargas (Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff u. dgl.) ist.

Erfindungsgemäß kann der Bogen kurvenförmig sein und in einem stabilen Zustand verwendet werden. Bei der Herstellung des Plasmastrahlbrenners ist allgemein bekannt, daß die genaue Bearbeitung des Spaltes zwischen der Kathodenoberfläche und der Anodenwand ein wesentlicher Faktor für die Stabilität des Bogens ist. Erfindungsgemäß ist jedoch der Bogenweg lediglich durch eine verkleinerte öffnung 12' bestimmt. Mit anderen Worten, die Stabilität des Bogens hängt nicht von der Genauigkeit ab. mit der der Spalt zwischen der Kathode 2 und der Kathodenhülsc 9 und der Spalt /wischen der Kathodenhülse 9 und der Gasslromhülsc 12 gearbeitet sind. Dies erlaubt eine leichte Herstellung des Brenners und die Herstellung der Modifikationen gemäß F i g. 8 und 9.

Die wesentlichen Faktoren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Brenners sind die Kühlung der Kathodenhülse und die geeignete F.instcllung der Entfernung von der Spitze der Kathode bis zum Ende der Kathodenhülsc (nachfolgend als »Entfernung zu der Kathodenspitze« bezeichnet).

In der in Fig.2 gezeigten Ausführungsform wird Argon als Umhüllungsgas verwendet, und der Bogen wird mit einem elektrischen Strom von 200 bis 0.8 A hergestellt. Wenn die »Entfernung zu der Kathodenspitze« in den Bereich von 03 bis 4.0 mm variiert, so variiert die Bogenspannung von 15 bis 25 V/cm. Die elektrische Energie auf Grund des Potentialabfalles in dem Bogen wird zum Erhitzen der Kathodenhülse verbraucht. Aus diesem Grund muß die Kühlung der Hülse mit der Erhöhung des elektrischen Stromes intensiviert werden. Wenn die Kühlung unzureichend Ist, wird das Ende der Hülse erhitzt, bis sich ein weiterer Bogen zwischen dem Ende der Hülse und dem Werkstück bildet.

Die Bestimmung der »Entfernung zu der Kathodenspitze« hangt ab von der Störung in dem äußeren Gasstrom 4, dem Druck des Gases und anderen Faktoren. Die Stabilität des Bogens nimmt mit der Erhöhung der Knifernung zu der Kathodenspitze zu. Diesbezüglich ist es bevorzugt, die Entfernung auf den minimalen Wert einzustellen, der zum Stabilisieren des Bogens notwendig ist (etwa 1 bis 2 mm).

Verschiedene nachfolgend angegebene Beispiele sind auf den Brenner gerichtet, bei dem ein Kathodenstab mit einem geringen Durchmesser verwendet wird. Ein

·■ derartiger Brenner besitzt Neigung zu starker Beschädigung und Deformierung, weshalb die erfindungsgemäß erreichte Verbesserung an solchen Beispielen besonders gut sichtbar wird. Es soll jedoch betont werden, daß die Erfindung auch auf Brenner mit einem Kathodenstab

im mit großem Durchmesser angewendet werden kann.

Beispiel 1

Dieses Beispiel betrifft einen Bogenbrenner, der für die Anwendung bei der Bogenschweißung geeignet ist.

I^ Ein kleiner Lichtbogenschweißbrenner ist zum Schweißen von dünnen Blechen oder Rohren aus Kupfer oder rostfreiem Stahl mit einer Dicke von 0,1 mm oder weniger zum Verbinden von feinen Drähten aus Aluminium oder Kupfer und zum Verlöten von

.·<> Werkstücken mit großer Wärmekapazität geeignet. Die Instabilität des Brenners hat bisher seine Anwendung bei den obenerwähnten Arbeiten verhindert. Bei dem in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Bienner wird ein Rohr aus Kupfer oder Silber-Wolfram-Legierung

:> mit einem inneren Durchmesser von 1,7 mm und einem Außendurchmesser von 3,0 mm als Kathodenhülse 9 verwendet, deren Boden durch Zirkulation von Wasser gekühlt wird. Ein Kupferrohr mit einem inneren Durchmesser von 4,0 mm wird als die äußere Hülse 6

ν verwendet, an die das gleiche Potential wie an die Kathodenhülse 9 angelegt wird (natürlich beeinflußt die Verwendung der wärmebeständigen keramischen Hülse wie im Falle des herkömmlichen Brenners die Wirkungsweise des Brenners nicht nachteilig). Der

·■■ Durchmesser der Kathode wird bestimmt mit 1,0 mm für den elektrischen Strom von 5 bis 10 A, 0,5 mm für den Strom von 1 bis 5 A und 0,3 mm für den Strom von 0,8 bis 1 A. Das Oberteil der Kathode wird als Kegel geformt, dessen Vcrtikalwinkel 30" beträgt. Die

.|o »Entfernung Ai der Kathodcnspilze« wird in jedem Brenner mit 2,5 mm eingestellt. Als Umhüllungsgas wird Argon verwendet, und die Fließgeschwindigkeit des Umhüllungsgases wird mit 0,5 l/Min, eingestellt. Im Bereich des obenerwähnten elektrischen Stromes

.is wurde das Testverfahren 8 Stunden lang durchgeführt Die Arbeitsweise erwies sich als sehr stabil, abgesehcr

von einer merklichen Schwankung, die durch die

Instabilität der elektrischen Quelle verursacht wurde.

Dünne Stahlbleche mit einer Dicke von 0,1 mrr

v> werden mit 2 A Bogenstrom und 03 l/Min. Argor

, geschweißt. Kupferrohre mit einem Durchmesser vor 1.0 mm und einer Dicke von 0,05 mm werden im AnstoC mit 0,6 A Bogenstrom und 03 l/Min. Argon geschweißt

Dünne Bleche aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke voi

ss 0.1 mm werden mit 4 A Bogenstrom und 0.5 l/Mir Argon geschweißt Bei jedem Versuch wurde eii ausgezeichnetes Ergebnis erhalten.

Durch Löten mit dem Bogenbrenner wurde eim luftdichte Verbindung erhalten. Die Bogenflamnv

««ι wurde 03 bis 1,0 mm von der Oberfläche de Werkstückes entfernt gehalten, und Lötmittel wird mi hoher Geschwindigkeit zugeführt Der Bogenstron betrug 2 bis 4 A. Argon wurde mit einer Geschwindig keit von 03 l/Min, zugeführt.

'" Beispiel 2

Dieses Beispiel betrifft den Brenner, bei dem al Umhüllung ein gegenüber dem Kathodenmaterii

aktives Gas oder ein molekulares Gas verwendet wird. Es ist bekannt, daß die Verwendung eines molekularen Gases (wie Stickstoff, Wasserstoff oder Kohlendioxydgas) als Umhüllung die extreme Konzentration der erzeugten Wärme an dem Anodenansatzpunkt des Werkstückes und gleichzeitig an dem Kathodenansatzpunkt der Kathodenspitze verursacht. Die sich aus der Wärmekonzentration an dem Kathodenansatzpunkt ergebende lokale Überhitzung ist durch den Brenner gemäß F i g. 3a völlig überwunden. Bei dieser Ausführungsform sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 2 bezeichnet. Diese Ausführungsform ist so konstruiert, daß eine Gasstromhülse 12 rund um die Kathodenhülse 9 vorgesehen ist (Außendurchmesser 2,5 mm, Innendurchmesser 1,7 mm). Ein Schutzgas 4 fließt von einem Einlaß 13 zu der Oberfläche des Werkstückes durch den rinfgörmigen Raum zwischen der Kathodenhülse 9 und der Gasstromhülse 12.

Ebenso ist eine äußere Hülse 6 (innerer Durchmesser 5,0 mm) um die Hülse 12 vorgesehen. Ein Hauptgas 14 ie (molekulares Gas) fließt von einem Einlaß 5 zu der Oberfläche des Werkstückes durch einen ringförmigen Raum zwischen den Hülsen 12 und 6. Stellung und Form der Kathodeneinheit sind die gleiche wie in F i g. 2.

Argongas (200 cm/Min, wurde als das Schutzgas 4 und Wasserstoffgas (2 l/Min.) als Hauptgas 14 verwendet. Ein Werkstück 3 wurde durch Zirkulieren von Wasser gekühlt. Die Entfernung zwischen dem Ende der Gasstromhülse 12 und dem Werkstück 3 betrug etwa 1 mm. Der Bogenstrom lag innerhalb 2 bis 10 A und die Bogenspannung innerhalb 60 bis 45 V. Als Stickstoff oder Kohlendioxydgas verwendet wurden, lag die Bogenspannung innerhalb 50 bis 40 V.

Der obige Brenner wurde unter Verwendung von Wasserstoffgas zum Schweißen eines Aluminiumbleches mit 0,5 mm Dicke verwendet. Die Schweißgeschwindigkeit betrug etwa 15 m/Std.

Beispiel 3

Dieses Beispiel betrifft einen Bogcnbrenncr, bei dem ein aktiver Plasmastrom verwendet wird.

Die Arbeitsweise, bei der ein chemisch aktives Gas und eine Lichtbogenflamme in Kombination verwendet werden, wie Sauerstoff-Lichtbogenschneiden oder Sauerstoff-A.rgonl.ichtbogenschneiden (15 bis 20% Sauerstoffgasgehalt), ist für seine hohe Wirksamkcii und weite Anwendbarkeit bekannt. Ein solches Verfahren Wann zum Schneiden von Metall jeder Art, auch unter Wasser, verwendet werden. Der Nachteil dieses Verfahrens ist jedoch der Verbrauch der Kathodenein· so heit

Die Ausfuhrungsform von F i g. 3b überwindet dieses Problem. Der Brenner der Pig.3b ist der gleiche wie wie der Brenner von Pig.3a, ausgenommen das konvergierende Ende der äußersten Hülse β. Die auf SS diese Weise erzeugte verkleinerte öffnung 6' bewirkt die Erzeugung eines Plasmastromes.

Sauerstoffgas oder Luft wurden mit der Geschwindigkeit von 3 l/Min, zugeführt und als der Hauptgautrom 14 verwendet Argongas wurde mit der Geschwindig- «0 keit von 0,4 l/Min, zugeführt und als Schutzgas verwendet Dai Werkstück 3 war ein Kupferrohr, das während des Verfahrens langsam rotierte. Der Bogenstrom wurde innerhalb 3 bis 1OA gewählt Die Bogenflamme war während der Betriebszelt von 8 Std. 6$ stabil.

Dadurch, daß die GasstromhQlse mit einem konver-Kierenden Ende versehen wird, wird stabiler Betrieb auch in dem Plasmastrom ermöglicht, der sonst eine außerordentlich intensive chemische Reaktion an der Kathode hervorbringt. Es wurde gefunden, daß die Kathodeneinheit des Brenners bei jeder eben angegebenen Arbeitsmethode nicht verbraucht wird.

Das konvergierende Ende der äußeren Hülse (12 in F i g. 3a oder 6 in F i g. 3b) bewirkt die Verringerung des Querschnittes der Bogenflamme 1 gegenüber dem herkömmlichen Plasmastrahlbrenner. Wenn das Ende der innersten Hülse 9 konvergierend ausgestaltet wird, verringert die Kathodenhülse 9 den Querschnitt der Bogenflamme, und das konvergierende Ende der äußeren Hülse führt die Flamme.

Beispiel 4

Dieses Beispiel betrifft einen Bogenbrenner, der die Handhabung erleichtert. Bei der Verwendung des in F i g. 2 oder 3a und 3b gezeigten Bogenbrenners kann der Betrieb nicht unterbochen werden, ohne die Bogenflamme auszulöschen. Es ist unzweckmäßig, den Bogen zu Beginn und am Ende jedes aufeinanderfolgenden Arbeilsganges zu starten und zu unterbrechen und besonders unzweckmäßig, den Gasstrom einzuschalten und zu unterbrechen.

Dieses Problem wird durch den in Fig.4a gezeigten Brenner völlig überwunden. Der Brenner gemäß F i g. 4a ist der gleiche wie der Brenner von F i g. 3, ausgenommen, daß ein Isolator 15 vorgesehen ist, der sowohl die Gasstromhülse 12 als auch die äußere Hülse 16 von der Kathodenhülse 9 elektrisch isoliert, und daß ein elektrischer Stromkreis mit Kontakten a. b und c vorgesehen ist.

Der Brenner gemäß Fig.4a arbeitet folgerndermaßen: Zuerst werden Gase von den Einlassen 10 und 13 zugeführt. Dann wird die Gaszuführung von dem Einlaß 10 beendet, während der Gasstrom 4 weiterfließt. Die elektrische Quelle S ist durch den Kontakt a mit dem Brenner verbunden. Dann wird ein elektrisches Potential zwischen der Kathodeneinheit 2 und der Kathodenhülse 9 angelegt. Im Ergebnis wird ein Lichtbogen zwischen dem Oberteil der Kaihodencinheit 2 und der inneren Oberflache der Kathodenhülse 9 hergestellt. Der so erzeugte Bogen befindet sich innerhalb der Kathodenhülse, worin kein Gasstrom fließt. Der Gasstrom 4, der in dem ringförmigen Raum zwischen der Kathodenhülse 9 und der Gasstromhülse 12 fließt, wird durch einen Teil der Bogenableitung von der Kathodenhülse erhitzt, und demzufolge tritt erhitztes und ionisiertes Gas am Ende der Kathodcnhülse aus. Die Kontakte a und b sind zunächst beide mit der elektritchen Quelle S verbunden, und dann wird die Verbindung des Kontaktes a mit der elektrischen Quelle S getrennt Im Ergebnis wird der Anodenansatzpunki des Bogens von dem Ende der KathodenhOlse 9 zum Ende der GasstromhQlse 12 verschoben. Der auf dies« Weise verschobene Bogen befindet sich innerhalb des fließenden Gasstromes, und et wird deshalb dl« Plasmutrahlflamme erzeugt Der Raum zwischen den Oberteil der Kathodeneinheit 2 und der Oberfläche dei Werkstock 3 ist auf Grund des Vorliege« de Plasmastrahlflamme leitend Die Kontakte b und c sini beide mit der elektrischen Quelle S verbunden, und dam wird die Verbindung des Kontaktes b mit der Quelle. getrennt Im Ergebnis wird der Bogen verschoben um zwischen der Kathodeneinheit 2 und dem Werkstück hergestellt

Die umgekehrte Betätigung der Kontakte verursach die Verschiebung des Bogens nach rückwärts.

Aus der Modifizierung der Fig.4a und dem begleitenden elektrischen Stromkreis können die folgenden zwei Vorteile gezogen werden.

Erstens kann die Unterbrechung des Bogens, der sich zum Werkstück erstreckt, bewirkt werden, ohne den von der Kathodeneinheit ausgehenden Bogen auszulöschen, und zweitens ist die Plasmaflamme vollständig innerhalb der Kathodenhülse gehalten, die keinen fließenden Gasstrom enthält Mit anderen Worten, keine Plasmaflamme gelangt streuend aus der Kathodenhülse, wodurch nutzloses Erhitzen des Werkstückes völlig vermieden werden kann.

Außerdem kann das Licht von dem Kathodenansatzpunkt zur Beleuchtung der Oberfläche des Werkstückes verwendet werden. Die Beleuchtung mittels des Kathodenansatzpunktes ist beim Schweißen von beispielsweise feinen Drähten besonders nützlich.

Bei der obenerwähnten Arbeitsweise muß festgehalten werden, daß der Übergang des Anodenansatzpunktes des Bogens zur nächstäußeren Hülse nicht gelingt, wenn nicht der Weg von der Kathodenspitze zu der Kante der nächstäußeren Hülse unter dem Einfluß des durch den Bogen erhitzten und ionisierten Gases leitfähig gemacht wird.

In diesem Zusammenhang ist erforderlich, daß das Cas zwischen der inneren Hülse und der nächstäußeren Hülse fließt, zu der der Anodenansatzpunkt verschoben werden soll, bevor ein elektrisches Potential an die nächstäußere Hülse angelegt wird.

Die Erhöhung der »Entfernung der Kathodenspitze« wirkt in Hinblick auf die Stabilisierung des Bogens. Wenn jedoch die Entfernung erhöht wird, versagt der Übergang des Anodenansatzpunktes, da der äußere Gasstrom in der Nähe der Kante der nächstäußeren Hülse nicht vollständig erhitzt und ionisiert ist und deshalb der Weg zu der Kante der nächstäußeren Hülse weniger leitfähig gemacht ist.

Diese Neigung kann jedoch verbessert werden, indem die Innenkante der öffnung der inneren Hülse so abgeglichen wird, daß ein kleiner Teil des längs der äußeren Oberfläche der inneren Hülse fließenden Gases in die innere Hülse eintreten kann, wodurch der Kontakt zwischen dem Bogen und dem Gas sichergestellt wird.

Für die tatsächliche Einrichtung, auf die später Bezug genommen wird, beträgt die maximal mögliche »Entfernung zu der Kathodenspitze« etwa 0,8 mm, jedoch kann dieser Wert mit der Kathodenöffnung (3 mm Durchmesser), deren innere Ringkante mit 15° abgeglichen ist, auf 1,5 mm verbessert werden.

In Hinblick auf üse Stabilisierung des Kathodenan· taupunkt« und die Sicherung dor Verstellung des Anodenansitzpunktes wird die »Entfernung zu der Kathodenspitze« gewöhnlich um etwa 0,1 bis 0.2 mm kürzer alt die kritische Entfernung eingestellt

Arbeiten ermöglicht

In Pig.4b ist eine Modifizierung du Stromkreises von Fig.4a gezeigt Die Modifizierung ist for die Verwendung bei der Bearbeitung einet relativ kleinen Werkstückes geeignet, wobei der elektrische Arbeitestrom kleiner sein muß als der den Bogen erhaltende elektrische Strom. Der elektrische Arbeltutrom wird von einer elektrischen Quelle vom Reaktortyp mit relativ kleiner Kapazltlt geliefert, wlhrend der den Bogen erhaltende elektrische Strom von einer anderen elektrischen Quelle vom Reaktortyp mit relativ großer Kapazität geliefert wird. Die elektrischen Quellen haben eine abfallende Charakteristik.

Die Vorteile der Modifizierung des gegenüber dem elektrischen Kreis unter Verwendung einer einzigen

S Quelle, die beide Ströme beliefern kann, sind die hochwirksame Ausnutzung der elektrischen Quelle und die Fähigkeit, bei der Bearbeitung auf ein anderes Werkstück überzugehen, während der Bogen in dem Brenner aufrechterhalten wird.

ίο In Fig.4c ist eine andere Modifizierung gezeigt, die für die Verwendung bei der Bearbeitung eines relativ großen Werkstückes geeignet ist, worin der elektrische Arbeitsstrom größer sein muß als der den Bogen aufrechterhaltende elektrische Strom.

Im Gegensatz zu der vorstehenden Modifizierung ist die elektrische Quelle S1 von kleiner Kapazität und die elektrische Quelle S 2 von großer Kapazität. Als elektrische Quelle Sl wird eine Energieliefereinrichtung vom Typ mit konstantem Strom und als die

ίο elektrische Quelle S 2 wird eine Energieliefereinrichtung vom Typ mit konstantem Strom oder konstanter Spannung verwendet. Bei dieser Modifizierung nimmt der den Bogen aufrechterhaltende Strom durch den Kontakt b um die dem Arbeitsstrom entsprechende

*5 Menge ab. Wenn der Arbeitsstrom dem den Bogen aufrechterhaltenden Strom gleich ist, fließt kein Strom

durch den Kontakt b, wie dies in der Ausführungsform von F i g. 4a der Fall ist.

Bei jeder der obigen Modifizierungen ist der

Arbeitsstrom von Null ab variabel gemacht. Mit dem Brenner, der die elektrische Schaltung von Fig.4c verwendet, ist Polaritätsumkehrbetrieb möglich.

In der tatsächlichen Einrichtung gemäß F i g. 4c wird das Ausmaß der Bogenwegöffnung der Hülsen 9 und 12

auf 1,7 mm eingestellt. Von dem Einlaß 13 wird Argongas mit der Geschwindigkeit von 0,5 l/Min, zugeführt. Das Ende des Brenners wird in einer Entfernung von 0,1 mm von der Oberfläche des Werkstückes positioniert. Wenn der Bogenstrom 5 A

*o beträgt, beträgt die Bogenspannung des zwischen der Kathodenspitze und der Kathodenhülse 9 gebildeten Bogens 15 V, und es tritt keine Plasmaflamme aus der Kathodenhülse aus. Dann wird der Bogen zu dem Ende der Hülse 12 verschoben. Die Bogenspannung beträgt

22 V. Die Plasmaflamme stößt heraus. Wenn das positive Potential über den Kontakt can das Werkstück 3 angelegt wird, verlängert sich der Bogen und erreicht die Oberfläche des Werkstückes. Wenn die Entfernung zwischen dem Ende des Brenners und der Oberfläche

so des Werkstückes unter 5 mm beträgt, kann der Bogen einwandfrei zu der Oberfläche des Werkstückes verschoben werden, indem einfach die Kontakte A 6 und cbetltigt werden.

Beispiel 5

Dieses Beispiel betrifft den Bogenbrenner, der einen Plasmastrahl erzeugt Die genaue Zentrierung der Kathodeneinheit und der Gasführung rund um die Kathodeneinheit ist bisher als bei der Betrlebntsblllsie·

βο rung des Brennen unerläßlich betrachtet worden. Diesbezüglich wird die Toleranz bei der Herstellung des Brennen mit abnehmender Brennergröße eng. Außerdem ist ea schwierig, den stabilen Brenner mit üblicher Lelstungsflhigkeit zu reproduzieren.

«s Dieses Problem überwindet die Ausfuhrungsform gemäß Fig.3. Sie weist eine Anodenhalse β an Stell· der Außenhulse β in der AuifOhrungiform von PIg.2 auf. Die Anodenhülie hat eine eng« Endöffnung oder

Anodenöffnung 6'. Die Anodenhülse ist von der Kathodenhülse 9 durch einen Isolator 15 isoliert.

Bei dem obererwähnten Aufbau wird der Außendurchmesser der Kathodenhülse auf 4,0 mm, der Innendurchmesser der Anodenhülse 6 auf 5,0 mm und der Durchmesser der Anodenöffnung 6' auf 1 mm eingestellt. Die Achse der Anodenhülse 6 ist in Hinblick auf die Achse der Kathodeneinheit derart verschoben, daß der Ringspalt, durch den der Gasstrom 4 fließt, rechts eine Querbreite von 0,8 mm und links eine Querbreite von 0,2 mm hat Argongas wird als Gasstrom 4 mit der Geschwindigkeit von 0,5 l/Min, zugeführt. Die anderen Faktoren sind die gleichen wie im Beispiel 2. Die Bogenspannung beträgt 21 V bei einem Bogenstrom von 5 A. Der Bogen bleibt für die Zeitspanne von mehr als 4 Stunden sehr stabil. Die Bogenspannung ist um etwa 2 V niedriger als die Bogenspannung des Bogens bei dem Brenner, dessen Anodenhülse mit der Achse der Kathodeneinheit zentriert ist, und es wird eine merkliche Abnahme bei dem Strahl der Plasmaflamme festgestellt. Die obige Verschiebung ist viel größer als die wahrscheinliche Verschiebung, die bei der Herstellung des Brenners auftreten kann, und wird sich dabei unmöglich ergeben. Das Vorhandensein eines Isolators zwischen der Kathodeneinheit und der Anodenhülse verschlechtert zwar die Genauigkeit bei der Herstellung des Brenners, die höchste wahrscheinliche Verstellung liegt jedoch innerhalb des Bereiches von 0,1 bis 0,2 mm. Diese höchste wahrscheinliche Verstellung, die bei dem Brenner gemäß Fig.5 zu erwarten ist, ruft keinen nachteiligen Einfluß auf die Bogenspannung und die Plasmaflamme hervor. Ein Brenner mit einer Anodenhülse mit einem Innendurchmesser von 5 mm und ein anderer Brenner mit einer Führungshülse mit einem Innendurchmesser von 6 mm wurden in Hinblick auf ihre Leistungsfähigkeit oder ihre Eigenschaft untersucht. Der Test zeigte, daß beide Brenner eine gemeinsame Leistungsfähigkeit oder gemeinsame Eigenschaften besitzen.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß die Nichtausrichtung der Kathodeneinheit 2 und der Kathoden- und Anodenhülsen in dem Brenner gemäß F i g. 5 keinen nachteiligen Einfluß auf die Stabilität der Plasmaflamme hat

Beispiel b

Dieses Beispiel gibt eine Modifizierung des Brenners gemäß Fig.5 wieder und zeigt die Regelung der Bogenspannung. In dem Brenner gemäß F i g. 5 hängt die Bogenspannung von dan Abstand zwischen der Kathodensplttetf und der inneren Seite der Anodenöffnung 6' ab. Wenn die Entfernung in der Hoffnung der Erhöhung der Bogentpannung erhöht wird, so erhöht sich die Bogentpannung nicht proportional zu der Entfernung Ober einen bestimmten Wert hinaus, und der Strahl der Piasmaflamme wird verschlechtert Dies begreift die Kurvenbildung des Bogens in der Anodenöffnung mit ein. Auch bei dem herkömmlichen Plasmabrenner kann der Aufbau des Brenners teilweise in Hinblick auf die Verbenerung der Bogenspannung modifiziert werden. Derartige Modifizierungen können jedoch nicht ohne begleitende Instabilität des Bogens durchgeführt werden.

Dieses Problem aberwindet der Brenner gemlB Fig.6. Diese Ausfuhrungiform Ut die gleiche wie die von PIg-S, mit der Ausnahme, diB eine Gautromhutse 11 mit einer reduzierten Öffnung \7 vorgesehen ist An die Kathodenhülse 9 und die Gasstromhülse 12 ist ein gemeinsames Potential angelegt. Die Bogenspannung kann erhöht werden, indem die Entfernung zwischen der äußeren Oberfläche des oberen Endes der Gasstromhülse 12 una der inneren Oberfläche des oberen Endes der Hülse 6 erhöht wird. Es wurden mehrere Brenner mit verschiedenen Entfernungen zwischen dem Ende der Hülse 12 und dem Ende der Hülse 6 (0,5 bis 4,5 mm) untersucht.

ίο Die folgenden Faktoren waren allen untersuchten Brennern gemeinsam.

Durchmesser der verkleinerten öffnung 12 1,0 mm

Durchmesser der Anodenöffnung 6' 1,0 mm ι $ Fließgeschwindigkeit des Gasstromes 14

(Argon) 1 l/Min.

Die Bogenspannungen der so getesteten Brenner lagen für den Strom von 5 A innerhalb des Bereiches von 22 bis 40 V. Der Test zeigte, daß die Bogenspannung in dem Ausmaß von etwa 4 V/mm durch Variieren der Entfernung zwischen den Enden der beiden äußeren Hülsen verbessert werden kann. Der Strahl des Plasmastrahles 1 wurde mit der Zunahme der Bogenspannung verlängert.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß die verkleinerte öffnung 12' der Gasstromhülse 12 die Stabilisierung des Bogens bewirkt und jede Bogenspannung erhalten werden kann, indem die Entfernung zwischen den oberen Enden der beiden äußeren Hülsen in geeigneter Weise gewählt wird.

Beispiel 7

Dieses Beispiel umfaßt eine Modifizierung der Ausführungsform gemäß Beispiel 6 und betrifft einen Brenner, der mit einem relativ großen Verhältnis des molekularen Gases zu dem Schutzgas betrieben werden kann. Der Aufbau dieser Modifikation ist der gleiche wie der des Brenners gemäß Fig.6, jedoch ist der

Durchmesser der öffnung 12' der Gasstromhülse 12 gleich groß wie der Durchmesser der öffnung der Kathodenhülse 9 gewählt.

Wenn der Durchmesser der öffnung 12' in dem Brenner gemäß F i g. 6 in Hinblick auf die Verbesserung der Stabilität des Bogens verkleinert wird, dann besteht die Gefahr des Auftretens eines doppelten Bogens, der den Spalt zwischen der Kathodenspitze und der Innenseite des konvergierenden Endes der Hülse i2 und den Spalt zwischen der Außenseite des konvergieren-

den Endes der Hülse 6 überbrückt. Auf diese Weise werden dann die konvergierenden Enden der Hülsen 6 und 12 beschädigt Um eine derartige doppelte Bogenbildung zu verhindern, ist es erforderlich, die Fließgeschwindigkeit des Schutzgases 14 mit abneh-

SS mendem Durchmesser der öffnung 12* zu erhöhen. Wenn beispielsweise der Durchmesser der öffnung 1? etwa 1,0 mm Ist und die Fließgeschwindigkeit des Schutzgases auf unter 0,4 l/mm verringert wird, so tritt bei einem elektrischen Strom von 5 A der doppelte

Oo Bogen auf.

Mit der Zunahme des Schutzgases wird jedoch die Wirksamkeit des Brennen verringert, da an Stelle des Schutzgases du molekulare Gas erhitzt werden muß. Wenn Im Gegensatt zu dem Vorstehenden der

fts Durchmesser der öffnung IJf in Hinblick auf die Verhinderung des doppelten fcogena erhöht wird, tritt ein Teil des molekularen Gases In die KathodenhQlse ein und reagiert an der Kathodeneinheit chemisch, was zum

Verbrauch der KathodeneinheU führt.

festgestellt werden, daß die Dicke des köSeSereS Endes der Hülse «erhöht werden muß, um die Ableitung des Bogens von dem Ende der ^

"Intern lÄSchen Beispiel des Brenners gemäß F i g. 7 beträgt die öffnung der Gasstromhülse 12 etwa \J mm. und der Durchmesser der Anodenöffnung 6 macht etwa 1 mm aus. Argongas als Schutzgas wird mit der !^geschwindigkeit von etwa 200cnWMin. und Stickstoffgas als molekulares Gas wird m der Fließgescbwindigkeit von etwa 21/M.n zugeführt. Der Bogenstrom beträgt etwa 4 bis 5 A. und die Bogenspannung macht etwa 50 bis 45 V aus. Die Dicke des konvergierenden Endes der Hülse 6 muß etwa 3 mm » oder mehr betragen (die Dicke des entsprechenden Teiles des tatsächlichen Brenners gemäß F1 g. 6 betragt etwa 0.5 bis 1.0 mm).

Boeens zwischen der äußeren Hülse und dem Werkstück kann einfach bewirkt werden, indem ein S ches Potential an die äußere Hülse und das WerSck angelegt wird. Die Regelbarkeit der Kverfagei und der Bogenrichtung erleichtert den Betrieb.

Beispiel 9

Dieses Beispiel betrifft einen Bogenbrenner, der beim Arbeiten an einem Werkstück mit verschiedenen Wärmekapazitäten ist Die Durchführung von Schweiß. arbeUen aS derartigen Werkstücken ist außerordentlich

Beispiel 8 _2J

Dieses Beispiel betrifft einen Brenner, de-· einen gebogenen Strombogen in stabilem Zustand erzeugen kann. Der Brenner ist beispielsweise bei der Bearbeitung der inneren Oberfläche eines Rohres von Nutzen. Derartige Arbeiien sind bisher als unmöglich betrachtet worden.

Gemgß Fig.8 ist eine Auslaßöffnung 12' der Gasstromhülse 12 bezüglich der Achse der Kathodeneinheil 2 im Winkel angeordnet (in F i g. 8 beispielsweise mit 90°), so daß der Bogen 1 durch den aus dem Auslaß 12' ausfließenden Gasstrom umgebogen werden kann. Der Schutzgasstrom 4 bewirkt die Verhinderung der Oxydation der Arbeitsoberfläche des Werkstückes. In einem tatsächlichen Brenner gemäß Fig.8 ist der Durchmesser des Auslasses 12' etwa 1,5 mm. Argongas wird aus dem Einlaß 13 mit der Geschwindigkeit von 0,5 l/Min, zugeführt. Zuerst wird der Bogen zwischen der Kathodeneinheit 2 und der Kathodenhülse 9 gebildet und dann wird der Anodenansatzpunkt des so gebildeten Bogens auf das Werkstück verschoben. Wenn der Bogen zwischen der Kathode und dem Werkstück gebildet ist. wird die Zuführung des Gasstromes 11 beendet.

Der so gebildete kurvenförmige Bogen ist sehr stabil. Für den Strom mit 5 A ist die Bogenspannung höher, als so sie in dem Brenner sein würde, der einen Auslaß in der Achse der Kathodeneinheit angeordnet aufweist.

F i g. 9 zeigt eine Modifizierung des Brenners gemäß Fig.8. Diese Modifizierung ermöglicht die Regelung der Richtung des kurvenförmigen Bogens ohne Bewegung des gespannten Brenners mittels einer drehbaren Hülseneinheit. Die drehbare Hülseneinheit besteht aus den äußeren und inneren Hülsen 6 und 12, die voneinander durch einen Isolator 15 elektrisc.h isoliert sind. Die Auslässe 6' und 12' dieser Hülsen fluchten miteinander. Die Verlagerung des Anodenansatzpunktes des ehend davon, daß zwei herkömmliche Brenner Fitr 1 mit ihren Kathodenspitzen in Richtung SrfSd benaclarte verschiedene MetallwerkstDck? angeordnet sind und zum Verschweißen und Verbinden dieser Werkstücke längs ihrer ZusammenstoBoberfläche verwendet werden, =0 haben die zwei Bögen die Neigung, sich einanGer anzunähern, was zur Bildung Tin« einzigen Bogens führt Aus diesem Gruna ist es Xo dentHch schwierig, zwei benachbarte Werkstükke durch zwei verschiedene Bögen unabhängig zu

nlese Schwierigkeit kann durch den Brenner gemäß Fig 10 völlig vermieden werden. Wie aus Fig. 10 ersichtlich, bewirkt ein zwischen den beiden Kathoden-Seiten2 angeordnetes Schüdteil die Trennung und Z Führung der zwei Bogen 1 auf die zwei benachbarten verschiedenen Metaliwerkstücke. Das 4 wird durch den ringförmigen Raum :hodenhülse 9 und der äußeren Hülse 6

J Dc Vi α η crt ah vnn «1er

zwischen aer muiuw-ui«». --- ■ -

zugeführt Die Intensität des Bogens hangt ab von der wlrmeaufnahmefäh.gkeh des Werkstückes.

In dem tatsächlichen Brenner gemäß Fig. 10 and die zwe. Kathodeneinheiten derart angeordnet daß sich die Verlängerungen ihrer Achsen nut dem Winkel von 25° treffen. Die Entfernung zwischen den Zentren der beiden Kathodenöffnungen 9' am Ende der Kathoden· hülse 9 beträgt etwa 3 mm Argongas als UmhuHungsgas 4 wird mit der Geschwindigkeit von etwa 11/Mm. zugeführt Em Kupferblech mit einer Dicke von etwa 1 mm und ein anderes Kupferblech mit einer Dicke von etwa 3 mm werden längs ihrem Zusammenstoß mit Silber verschweißt wobei der Bogenstrom von 13 A zu dem dünnen Blech und der Bogenstrom von 5 A zu dem dicken Blech fließen. Die vollkommen luftdichte Verschweißung wird leicht erreicht.

Wenn der Zugang zu einem Werkstück fur den Brenner schwierig ist dehnen sich die Bögen aus, und die Ränder des Bogens weiten sich, was zur Bildung eines vereinigten einzigen Bogens föhn.

Diese Schwierigkeit tritt beispielsweise beim Verschweißen und Fixieren eines Rohres auf einer dicken Platte auf Die Verlängerung des Schildendes, wie sie in Fig 10 gestrichelt dargestellt ist, hindert die zwei Böeen wirksam daran, sich bei der obenerwähnten Arbeitsweise zu mischen. Größe und Form der Verlängerung kann passend für den Arbeitsraum gewählt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

1. Patentansprüche:

   " 1. Verfahren zum Stabilisieren des Lichtbogens eines Lichtbogenbrenners mit einer die Kathodeneinheit im Abstand umgebenden, Ober die Kathodenspitze hinausragenden Hülse und weiteren die Kathodenhülse im Abstand umgebenden Hülsen, wobei die Hülsen gegenüber der Kathodeneinheit elektrisch isoliert sind, nach dem zwischen Kathode und Kathodenhülse sowie zwischen Kathodenhülse und der diese Hülse umgebenden Hülse Umhüllungsgasströme zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach Herstellung des Lichtbogens zwischen Kathode und Werkstück der zwischen Kathode und Kathodenhülse fließende Umhüllungsgasstrom bis zur Beendigung der Schweißoperation unterbrochen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Schweißoperation zwei Umhüllungsgasströme durch die zwischen der Kathodenhülse und zwei weiteren diese im Abstand umgebenden Hülsen gebildeten beiden Ringräume zugeführt werden.
3. 3. Lichtbogenbrenner zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet in an sich bekannter Weise durch eine die Kathodeneinheit (2) umgebende und sich in der Länge darüber hinaus erstreckende Kathodenhülse (9), eine äußere, die Kathodenhülse (9) umgebende Hülse (6), wobei beide Hülsen gegenüber der Kathodeneinheit (2) elektrisch isoliert und Einlasse für die Umhüllungsgasströme (4, U) zu den Ringräumen zwischen der Kathode (2) und Kathodenhülse (9) und der äußeren Hülse (6) vorgesehen sind.
4. 4. Lichtbogenbrenner zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der äußeren Hülse (6) und der Kathodenhülse (9) eine an sich bekannte weitere Hülse (12) angeordnet ist und Einrichtungen (13) zum Einleiten eines Umhüllungsgasstromes (4) in den Ringraum zwischen der Kathodenhülse (9) und der Zwischenhülse (12) sowie Einrichtungen (5) zum Einführen eines molekularen Gasstromes (14) in den Raum zwischen der äußeren Hülse (6) und der Zwischenhülse (12) vorgesehen sind.
5. 5. Lichtbogenbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenhülse (12) und die äußere Hülse (6) gegenüber der Kathodenhülse (9) elektrisch isoliert sind und die elektrische Anschlüsse vorgesehen sind, durch die die zur Erzeugung des Lichtbogens verwendete elektrische Quelle (S) einerseits mit der Kathodeneinheit (2) leitend verbunden ist und sich andererseits wahlweise mit der Kathodenhülse (9), der Zwischenhülse (12) oder dem Werkstück (3) verbinden läßt
6. 6. Lichtbogenbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Hülse (6) in an sich bekannter Weise als Anodenhülse ausgebildet und gegenüber der Kathodenhülse (9) isoliert ist, wobei die freie Öffnung der Anodenhülse (6) gegenüber dem Hülsendurchmesser verengt ist.
7. 7. Lichtbogenbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kathodenhülse (9) und Anodenhülse (6) eine Zwischenhülse (12) vorgesehen ist, die am offenen Ende verengt und gegenüber der Anodenhülse isoliert ist.
8. 8. Lichtbogenbrenner nach Anspruch 7, dadurch

   gekennzeichnet, daß die öffnungen der Kathodenhülse (9) und der Zwischenhülse (12) gleichen Durchmesser haben.
9. 9. Lichtbogenbrenner nach einem der Ansprüche 3 bis"" 8 dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Auslaßöffnungen für die Lichtbogen gegenüber der Achse der Kathodeneinhei» (2) in einem Winkel versetzt sind.
10. 10. Lichtbogenbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei durch einen Abschirmteil getrennte Kathodeneinheiten (2) vorgesehen sind, die von einer gemeinsamen Kathodenhülse (9) umgeben sind, die sich in der Länge über die Kathodeneinheiten hinaus erstreckt und eine äußere Hülse (6) um die Kathodenhülse (9) vorgesehen ist, die einen Einlaß (5) für einen Umhüllungsgasstrom (4) aufweist.