DE1806858C - Mikroplasmabrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sieh auf einen Brenner zum Mikro-Plasmaschweißen, insbesondere zum maschinellen Plasmaschweißen von Werkstücken mit geringen Blechdicken, wobei der Brenner einen zylindrischen Brennkörper, eine im Brennerkörper isoliert gelagerte Spannzange für die Elektrode, eine Plasmadüse mit einer Kühlkammer, eine konzentrisch um die Plasmadüse angeordnete Schutzgasdüse sowie Brenneranschlüsse und Leitungen für Plasmagas, Schulzgas und Schweifistrom und ferner Rohrleitungen und/oder Kanäle für die Zu- und Abfuhr eines Kühlmittels zur Plasmadüse aufweist.

Ein bekannter Plasmabrenner zum Schneiden, insbesondere von Metallen, besteht aus einem zylindrischen Rrennerkörper, einer im Brennerkörper isoliert gehaltenen Kathode und einer Plasmadüse sowie aus Anschlüssen und Leitungen für Plasmagas, Kühlmittel und Schweißstrom. Bei diesem bekannten Cileichstrombogen-Plasmabrenner ist die Kathode in Form einer Pille ausgebildet und in einem auswechselbaren Gehäuse eingelassen. Das Gehäuse ist durch eine Isoherstoffeinlage in einem am Anodenpotential liegenden Brennerkörper isoliert gehallen. Die die Kathode an ihrer Stromseite umgebende Brennerdüse drückt das Gehäuse gegen die Isolierstoffeinlage, wobei der Andruck durch eine in e'.n Gewinde des ■Brennerkörpers eingreifende Überwurfmutter erfolgt, welche mit einem Ringwulst gegen die Düse lastet. Im Brennerkörper sind rohrförmige Kühlmittelkanäle eingebracht. Das Kühlmittel strömt zentrisch durch einen am Kathodenpoteiilial liegenden Kern und umspült das die Kathode .. fn^hmenue Gehäuse. Im weiteren Zuge der Kühlmitiellewung strömt das Kühlmittel durch einen ersten Kühlm.itelkanal zur Brennerdüse, umspült diese ebenfalls und verläßt schließlich den Brennerkörper durch einen zweiten Kühlmittelkanal. Dieser Plasmabrenner dient vorzugsweise zum Schneiden von Materialien in offener Atmosphäre. Eine Schutzgasummantelung des Plasmalichtbogens ist nicht vorgesehen.

Es sind auch Plasmaschweißbrenner mit stablörmigen, nicht abschmelzbaren Elektroden bekannt. Bei derartigen Schweißbrennern wird dem Brennerkörper zusätzlich zu den vorgenannten Medien noch ein Schutzgas zugeführt, welches den Plasmaliclitbogen am Schweißort ummantelt. Zu diesem Zweck trägt der Brennerkörper eine die Brennerdüse umgebende Schutzgasdüse.

Für Überholungsarbeiten an der Elektrode, z. B. Nachstellen, Anschleifen usw., muß diese leicht zugänglich sein. Bei dem bekannten PlasmaschweiG-brenner ist die Plasmadüse durch bekannte Mittel abnehmbar am Brennerkörper befestigt. Da die Plasmadüse gekühlt werden muß, um die Erosion durch das Plasma gering zu halten, sind auch die Kühlmittelleitungen trennbar mittels Dichtungen, die den Leitungsübergang von der Plasmadüse zum Brennerkörper abdichten, ausgebildet. Bei Überholungsarbeiten an der Elektrode ist es indessen unvermeidbar, daß Kühlmittelreste aus den Leitungen in den Raum der Dichtungen zwischen Brennen' körper und Plasmadüse gelangen. Dadurch wird der zur Zündung des Brenners erforderliche hochfrequente Strom kurzgeschlossen und somit der Mikroplusma-Sehweißbrenner funktionunfähig. Überholungsarbeiten an der Elektrode erfordern daher längere Trocknungszeiten, die dun Einsatz des Brenners z. B. an einer Fertigungsstraße erheblich behindern.

Bei dem bekannten Mikroplasma-Schweißbrenner befinden sich die Abdichtungen in einem Brennerbereich, der hoher. Temperaturschwankungen unterworfen ist, woraus Undichtigkeitsstellen entstehen können. Die geringste Undichte führt zum Versagen des Brenners.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den be-

kannten Mikroplasma-Schweißbrenner zu verbessern, wobei insbesondere beim Auswechselt, oder Einrichten der Elektrode ein Herantreten des Kühlmittels in den Bereich der Plasmadüse verhindert werden soll. Auch soll der Mikroplasma-Schweiß-

>5 brenner so beschaffen sein, daß ein Auswechseln der Elek'rode mit wenigen Handgriffen möglich ist. Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß die Kühlmittelzu- und -abfuhr zur Plasmadüse durch zwei mit der Plasmadüse fest verbundene Röhrchen erfolgt, wobei letztere durch im Brennerkörper eingebrachte Bohrungen ragen und am Brennerende in die Stopfbuchsen aufweisenden Brenneranschlüsse für das Kühlmittel eingesteckt sind.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung

as besteht die Zufuhrleitung für das Plasmagas vom Brenneranschluß zur Plasmadüse aus einer in der Spannzangenaufnahme und einer in der Spannzange gelegenen Bohrung, wobei die Spannzange Seitenschlitze aufweist, durch welche das Plasmapas, in die Plasma'liise strömt, hingegen besteht die Zufuhrleitung für das Schutzgas von Brenneranschluß zur Schutzgasdüse aus einer in den Brennerkörper eingebrachten achsparallelen Bohrung.

Durch diese erfinderisch'. Weiterbildung des bekannten Mikrop'.asma-Schweißbrenners wird es ermöglicht, mit wenigen Handgriffen die Elektrode freizulegen, auszuwechseln oder einzurichten. Durch die Verwendung an sich bekannter Rohrleitungen mit Stopfbuchsenverschlüssen wird beiTi Abziehen der Plasmadüse vom Brennerkörper die Gefahr des Eindringens von Kühlflüssigkeit in die Brennerdüse wesentlich gemindert. Zum Auswechseln der Elektrode wird lediglich die Schutzgasdüse abgeschraubt und sodann die Plasmadüse in ihren Kühlmittelzu- und -ableitungen, nämlich den Röhrchen, aus den Stopfbuchsen gezogen. Die Elektrode ist sodann zugängig und kann bei Bedarf nachgestellt oder ausgewechselt werden.

In den Zeichnungen ist ein nach der Erfindung gebildeter Mikroplasma-Schweißbrenner in einer Schnittdarstellung sowie im Detail dargestellt.

Gemäß Fig. 1 ist auf den Brennerkörper 1 eine Schutzgasdüse 8 aufgeschraubt. Die Schutzgasdüse besitzt einen inneren ringförmigen Bund 14, der gegen die äußere Wandung der Plasmadüse lastet und letztere gegen den Brennerkörper drückt. Eine Ringdichtung 15 dichtet die Düsenkammer nach außen ab. Mit der Plasmadüse 6 sind Leitungsröhrchnn 9 und 10 für das Kühlmittel fest verbunden.

Im Brennerkörper sind Bohrungen 11 und 12 eingebracht, durch welche die Röhrchen geführt sind. Am Ende des Brennerkörpers befinden sich als Stopfbuchsen ausgebildete Anschlüsse 16 für die Zu- und Ableitung der Kühlflüssigkeit, in welchen die

Enden der Leitungsröhrchen eingesteckt sind, tn bekannter Art besitzt die Plasmadüse 6 eine in Form einer Ausdrehung gebildete Kühlkammer 5, die vorteilhaft durch einen fest aufgebrachten Mantel 7

Claims (6)

verschlossen ist, Im Brennerkörper ist sine Isolierbiichse 2 gelagert, welche eine Spannzangenaufnahme 3 trügt. Die Spannzange 4 ist in die Spannzangenaufnahme geschraubt und halt die stiftförmige nicht abschmelzende Elektrode. Das Plasmagas wird vom Brennerende her durch die zentrale Bohrung der Spannzangenaufnahme 3 und durch die Bohrung der Spannzange 4 sowie durch die Seitenschlitze der Spannzange zur Plasmadüse 6 geführt. Die Spannza;.genaufnahme 3 und die Spannzange 4 sind als Leiter ausgebildet und dienen als Stromzufuhr zur Elektrode. In Fig. 2 und 3 ist der Brennerkörper 1 in einer Schnittdarstellung gezeigt. Wie insbesondere aus F i g. 2 zu ersehen, sind die die Röhrchen 9 und 10 aufnehmenden Bohrungen achsparallcl durch den Brennerkörper geführt und besitzen an ihren Enden mit Gewinde versehene Aufnahmen zum Einschrauben der Anschlüsse 16. Versetzt zu den Bohitingenll und 12 ist e.ne weitere Bohrung 13 ao (Fig. 3) achsparallel in den Brennerkörper eingebracht, die als Zufuhrleitung für das Schutzgas dient. Die Bohrung 13 mündet in einen im Brennerkörper eingebrachten radial verlaufenden Durchlaß, der — wie aus Fig. 1 zu ersehen — einem ringförmigen, in der Schutzgasdüse eingebrachten Kanal 17 gegenüberliegt. Das Schutzgas strömt durch diesen Kanal und durch einen hinreichend weiten Zwischenraum — gelegen zwischen der Schutzgas- und der Plasmadüse — zum Bund 14. Im Bund 14 sind Bohrungen 18 eingebracht, durch welche das Schutzgas in den Bereich des Plasmalichtbogens strömt. In Fig. 5 ist die als Überwurfmutter ausgebildete Schutzgasdüse 8 dargestellt, wobei der obere Teil der Schutzgasdüse ein Innengewinde aufweist, welches durch den Schutzgaskanal 17 begrenzt ist. Damit der Brennerkörper mit wenigen Handgriffen genau in eine Maschinenhalterung einsetzbar ist, ist d: "·. Außenfläche des Brennerkörpers 1 bearbeitet. Zum raschen Einbau des Brenners ist es zweckmäßig, den Brennerkörper 1 oder die Schutzgasdüse 8 je nach Art der Maschinenhalterung mit einem Bund oder mit einer Anschlagfläche zu versehen. _ .. , Patentansprüche:

1. Brenner zum Plasmaschweißen, insbesondere zum maschinellen Plasmaschweißen von Werkstücken mit geringen Blechdicken, wobei der Brenner einen zylindrischen Brennerkörper, eine im Brennerkörper insoliert gelagerte Spannzange für die Elektrode, eine Plasmadlise mit einer Kühlkammer, eine konzentrisch um die Plasmadüs<j angeordnete Schutzgasdüiie sowie Brennuranschlüsse und Leitungen für Plasmagas, Schutzgas und Schweißstrom und ferner Rohrleitungen und/oder Kanäle für die Zufuhr und Abfuhr eines Kühlmittels zur Plasmadüse besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kiihlmittelzu- und -abfuhr zur Plasmadüse (6) durch zwei mit der Plasmadüse (6) fest verbundene Röhrchen (9, 10) erfolgt, wobei letztere durch im Brennerkörper (I) eingebrachte Bohrungen (11, 12) ragen und am Brennerende in die Stopfbuchsen aufweisenden Brenneranschlüsse (16) für das Kühlmittel eingesteckt sind.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitung für Plasmagas vom Brenneranschluß zur Plasmadüse (6) aus einer in der Spannzangenaufnahme (3) und einer in der Spannzange (4) eir -»brachten Bohrungen besteht und die Spannzange (4) Seitenschlitze aufweist, durch welche das Plasmagas in die Plasmadüse (6) strömt; hingegen besteht die Zufuhrleitung für das Schutzgas vom Brenneranschluß .'■ur Schutzgasdüse (8) aus einer in den Brennerkörper (!) eingebrachten achsparallelen Bohrung (13).

3. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kiihlkami.ier (5) an der Spitze der Plasmadüse (6) von einem unlöslich aufgebrachten Mantel (7) umgeben ist.

4. Brenner nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmadüse (6) durch die als Schutzgasdüse (8) ausgebildete Überwurfmutter am Brennerkörper (1) gehalten ist.

5. Brenner nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzsasdüse einen mit Bohrungen versehenen Ring (14) aufweist, wobei der Ring gegen die Plasmadüse (6) lastet und das Schutzgas durch die Bohrungen in die Schutzgasdüse eintritt.

6. Brenner nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (11, 12) am Brennerende in Kühlwasseranschlüsue (16) ausmünden, wobei die Kühlwasseranschlüsse als Stopfbuchsen ausgebildet sind, deren Dichtung die Röhrchen (9, 10) der Plasmadüse (6) umgreifen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen