DE1774367B2 - Elektroden für eine Funkenstrecke - Google Patents
Elektroden für eine FunkenstreckeInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H1/00—Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
- B23H1/04—Electrodes specially adapted therefor or their manufacture
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H1/00—Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Funkenstrecke mit mindestens je einen Durchlaß für flüssiges
Kühlmittel aufweisenden Elektroden.
In axialer Richtung durchbohrte Elektroden, deren Bohrung eine Flüssigkeit bis an die einander zugewandten
Oberflächen der· Elektroden transportieren sollen, sind an sich bekannt. So zeigt die US-Patentschrift
33 46 713 eine elektrische Maschine mit dielektrischer Kühlung, bei der das Kühlmittel den ein elektrisches
Feld aufweisenden Zwischenraum zwischen den Elektroden abdeckt. Das Kühlmittel wird in der einen
Elektrode zunächst radial bis etwa zum Zentrum der Elektrode und dann in dieser axial in einem Kühlmitteldurchlaß
bis an die Oberfläche, die der Gegenelektrode gegenüberliegt, geführt. Die an sich bekannte Aufgabe
der Kühlung einer Elektrode, auf der ein Lichtbogen steht, wird hier aber nicht behandelt. Ähnliches gilt für
den aus der US-Patentschrift 28 15 435 bekannten Stand
der Technik.
Dagegen zeigt die britische Patentschrift 6 10 709 eine elektrische Funkenerosionsmaschine, bei der das
wie in der US-Patentschrift 33 46 713 in einer zentralen Bohrung der einen Elektrode geführte Kühlmittel in der
Nähe von Elektrodenoberflächen austritt, auf denen der Lichtbogen steht.
Bei den zitierten Anordnungen ist vor Beginn des Funkens der Raum zwischen den Elektroden mit der
Kühlflüssigkeit ausgefüllt. Diese Kühlflüssigkeit soll keineswegs den Abbrand verhindern. Bei der einen
Elektrode, dem Werkstück, soll im Gegenteil gerade Material abgetragen werden.
Zur Kühlung derartiger Elektroden für Funkenstrekken ist es bisher lediglich bekannt, die Elektroden von
innen her zu kühlen, also damit auch die Elektrodenoberfläche auf einer niedrigen Temperatur zu halten.
Diese Kühlungsarten sind aber bei sehr kurzen Funken,
mit einer Zeitdauer von 10~6sec, vollständig wirkungslos.
Eine einfache Berechnung zeigte nämlich, daß die Wärme während der Funkendauer nur IO μιτι in die
Wandung der Elektrode eindringt. Derart dünne Wandungen sind jedoch schwierig verwirklichbar. Bei
höherer Wandstärke kann die Elektrode von innen her nicht wirkungsvoll gekühlt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kühlungsart zu schaffen, die auch bei sehr kurzen
Funken, z. B. bei einer Zeitdauer von 10~6 see, wirksam
ist.
Gelöst wird diese Aufgabe bei Funkenstrecken der eingangs genannten Art dadurch, daß der Durchlaß als
auf der aktiven Elektrodenoberfläche eng nebeneinander mündende Kapillarkanäle ausgebildet ist. Dadurch
wird es ermöglicht, die Kühlflüssigkeit direkt auf die Oberfläche zu bringen.
Dabei können in weiterer Ausbildung der Erfindung die Kapillarkanäle parallel zueinander in axialer
Richtung verlaufen. Auch kann jede Elektrode von einem Stromzuführungsring umgeben sein. Weiterhin
kann jede Elektrode aus einem porösen, das Kühlmittel durch die Kapillarkräfte fördernden Werkstoff bestehen.
Dieser Werkstoff kann Wolfram sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann jede Elektrode von einem mit einem Sauger, z. B. aus Filz,
verbundenen Saugring, z. B. aus Aluminiumoxyd (AI2O3)
umgeben sein. Der Sauger kann auch aus porösem Aluminiumoxyd (AI2O3) bestehen und dann über den
Saugring die Elektrode haltern.
Die Vorteile der Elektrodenanordnung nach der Erfindung bestehen darin, daß unter Umständen
jegliche Art von Abbrand vermeidbar ist. Das Kühlmittel saugt sich von selbst an die Oberfläche der
Elektroden bis an die Fußpunkte der Lichtbogen bzw. Funken. )e nach Lichtbogen- bzw. Funkenleistung
können die Werkstoffe oder die als Kapillaren wirkenden Kanäle gewählt werden. Letztere also
hinsichtlich ihres Durchmessers und Abstandes. Es ist nicht notwendig, daß die Kanäle parallel zueinander
liegen, sie können auch gerkümm? verlaufen. Hochschmelzende Metalle sind nicht mehr erforderlich. Nicht
nur die Wärme auf den Oberflächen der Elektroden selbst, sondern auch die in den Elektroden entstehende
joulsche Wärme werden abgeführt. Da das Kühlmedium an den Fußpunkten des Lichtbogens bzw. Funkens
sofort beim Entstehen derselben anfängt zu verdamp· fen, ist die Kühlung sehr intensiv.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine poröse Elektrode mit parallel zueinander liegenden Kapillaren,
F i g. 2 eine poröse Elektrode nach der Erfindung aus einem porösen Werkstoff.
F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine Elektrode, die vor allen Dingen für höhere
Belastungen geeignet ist. Die eigentliche Elektrode 1 ist von vielen engen Kapillaren bzw. Kanälen 2 durchzogen,
die an der Stelle des Funkenansatzes bzw. Funkenfußpunktes an der Oberfläche 3 enden. Die
Stromzuführung zu der Elektrode 1 wird über einen H5 Ring 4 bewirkt. Das andere Ende der Elektrode 1 ist mit
einer Kappe 5 verschlossen, durch deren öffnung 6 in
Richtung des Pfeiles 7 das Kühlmedium, z. B. die Kühlflüssigkeit, eintritt. Die Kapillaren bzw. Kanäle 2
können auch gekrümmt verlaufen; sii; brauchen nicht
immer einander parallel zu liegen. Dadurch kann die Strom- und Flüssigkeitszuführung auch an anderer
Stelle erfolgen.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Elektrode 1 aus einem porösen
Werkstoff besteht, dessen Hohlräume zusammenhängen. Derartige Werkstoffe können z. B. durch Sintern
von Wolfram-Pulver nach bekannten Verfahren erhalten werden. Derartige poröse Werkstoffe sind 7. B.
Wolfram, Molybdän, Rhenium.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 könnnte an sich die Flüssigkeit, die zu der Oberfläche 3
hingeführt werden soll, durch eine F'umpe befördert werden. Doch ist dies nicht notwendig, denn es ist
möglich, statt dessen die Kapillarkraft innerhalb des Werkstoffes auszunutzen. Hierdurch wird nicht nur die
Anordnung als solche vereinfacht, sondern es wird auch noch erreicht, daß keine überschüssige Flüssigkeit aus
der Oberfläche austritt. Außerdem ist es bei dieser Art
der Ausbildung, also der Ausnutzung der Kipillarkräfte,
nicht störend, wenn die Oberfläche, wie z. B. bei porösem Werkstoff, an Stellen flüssigkeitsdurchlässig
ist, an denen nicht die Fu3punkte des Funkens bzw. Lichtbogens auftreten.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Elektrode 1 wiederum von einem Ring umgeben, der in
dieser Ausführung jedoch aus einem Satigring 8, z. B. aus Keramik, also z. B. porösem AI2O3 besieht. Auf diesem
Saugring ist ein Sauger 9, z. B. aus Filz, befestigt und dieser Sauger 9 ragt in eine Flüssigkeit 10, die ihrerseits
in einem Behälter 11 auf eine bestimmte Höhe angefüllt
werden kann. Es ist möglich, den Saugring 8 und den Sauger 9 sehr stabil auszuführen und dann gleichzeitig
zur mechanischen Halterung einer Elektrode zu verwenden. Die Stromzuführung kann über ein
besonderes, z. B. zylindrisches Stromzuführungsteil 12 erfolgen, auf dem direkt die eigentliche Elektrode 1
befestigt ist.
In dem Fall, in dem der Saugring 8 und der Sauger 9 sehr stabil, z. B. aus porösem Aluminiumoxyd (Al2Oj),
ausgeführt sind und gleichzeitig zu; mechanischen Halterung der Elektrode verwendet werden, können
eine sogenannte Kathode und eine Anode gemeinsam gehaltert und aus demselben Gefäß mit einer gemeinsamen
Flüssigkeit versorgt werden, sofern die Kühlflüssigkeit und die Halterungen isolierend ausgeführt sind.
Bei der Verwendung der Kapillarkräfte ist es nicht erforderlich, den Flüssigkeitsspiegel genau auf konstanter
Höhe zu halten. Ein präziser Regelmechanismus, der bei Verwendung einer Pumpe kaum zu umgehen ist,
kann dabei entfallen.
Zur Bestimmung der Kühlflüssigkeit muß berücksichtig!
werden, daß deren Dämpfe in das Funkenvolumen eintreten können. Sie dürfen daher nicht brennbar sein
und nicht korrodierend oder giftig wirken. Es dürfen weiterhin keine Rückstände gebildet werden, die sich
auf den Elektroden niederschlagen und die Poren der Elektrode 1 verstopfen. Eine Flüssigkeit, die die o. g.
Forderungen sehr gut erfüllt und außerdem noch eine ausgezeichnete Kühlwirkung aufweist, ist z. B. Wasser.
jo Andere, aber ebenfalls ausgezeichnete Eigenschaften weist eine Elektrode auf, die mit niedrigschmelzenden
Metallen, wie z. B. Lithium, gekühlt wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Funkenstrecke mit mindestens je einen Durchlaß für flüssiges Kühlmittel aufweisenden
Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß als auf der aktiven Elektrodenoberfläche
eng nebeneinander mündende Kapillarkanäle ausgebildet ist.
2. Funkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillarkanäle parallel
zueinander in axialer Richtung der Elektroden verlaufen.
3. Funkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Elektrode aus einem
porösen, das Kühlmittel durch die Kapillarkräfte fördernden Werkstoff besteht.
4. Funkenstrecke nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff Wolfram ist
5. Funkenstrecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede
Elektrode von einem Slromzuführungsring umgeben
ist.
6. Funkenstrecke nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß jede Elektrode von einem mit einem Sauger (9), z. B. aus Filz oder porösem Aluminiumoxyd
(AI2O3), verbundenen Saugring (8), z. B. aus porösem Aluminiumoxyd (AI2O)) umgeben und gegebenenfalls
gehaltert ist.
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Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE1774367C3 DE1774367C3 (de) | 1978-11-02 |
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Family Applications (1)
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Families Citing this family (2)
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- 1968-05-25 DE DE19681774367 patent/DE1774367C3/de not_active Expired
-
1969
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- 1969-05-22 GB GB2621969A patent/GB1240369A/en not_active Expired
- 1969-05-23 BE BE733589D patent/BE733589A/xx unknown
Also Published As
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BE733589A (de) | 1969-11-24 |
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NL6907651A (de) | 1969-11-27 |
GB1240369A (en) | 1971-07-21 |
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