DE1920411C3 - Nichtabschmelzende, zusammengesetzte Elektrode für Lichtbogenverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine nichtschmelzende, zusammengesetzte Elektrode für Lichtbogenverfahren, bestehend aus einem rohrförmigen Gehäuse mit zwei im Querschnitt konzentrischen Kühlmittelkanälen, das an seinem lichtbogenseitigen Ende ein Einsatzstück aus einer hochwärmeleitenden Metallfassung mit einem hochtemperaturbeständigen Metallkern trägt.

Wegen des unvermeidlichen Abbrandes des hochtemperaturbeständigen Metallkerns ist die Lebensdauer derartiger Elektroden, wie sie aus der DE-AS M 08 838 und der DE-OS 14 65 030 bekannt sind, beschränkt. Auch wenn man entsprechend der FR-PS 13 87 956 den Metallkern länger macht, ist noch ein erheblicher Abbrand zu verzeichnen, da die Wärme von der den Kern umgebenden massiven Metalliassung nicht schnell genug abgeleitet werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine nicht abschmelzende, zusammengesetzte Elektrode für Lichtbogenverfahren anzugeben, die durch intensive Kühlung des Kerns über dessen gesamte Länge eine hohe Lebensdauer besitzt.

Dies wird bei einer nichtabschmelzenden, zusammengesetzten Elektrode der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Metallfassung als längliche Hülse ausgebildet und bündig in das Gehäuse eingesetzt ist, so daß sie mit dem größten Teil ihrer Länge frei in den inneren Kühlmittelkanal ragt.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in der eine erfindungsgemäße Elektrode schematisch im Schnitt dargestellt ist, näher erläutert:

Die nichtabschmelzende, zusammengesetzte Elektrode besteht aus einem rohrförmigen Gehäuse 2, in das ein Rohr 3 unter Bildung von zwei im Querschnitt konzentrischen Kühlitiittelkanälen ragt. Das Gehäuse besitzt an seinem lichtbogenseitigen Ende ein Einsatzstück aus einer hochwärmeleitenden Metallfassung in Form einer länglichen Hülse 4, die bündig in das Gehäuse 2 eingesetzt ist, so daß sie mit dem größten Teil ihrer Länge frei in den inneren Kühlmittelkanal 3 reicht und, vom Kühlmittel intensiv umspült, den hochtcmperaturbeständigcn Metallkern 1 hält. Eine solche Anordnung der den Metallkern 1 enthaltenden Hülse 4 im Gehäuse 2 gewährleistet eine intensive Wärmeabfuhr direkt aus der höchst erhitzten Zone des Metallkernes 1. Diese Zone befindet sich an der Stirnseite des Metallkernes 1 und verschiebt sich während dessen Erosion tiefer in die vom Kühlmittel umgebene Hülse 4. Die längliche Hülse 4, die dtn Kern auf der vollen Einsatzlänge umgibt, ist aus hochwärmeleitendem Metall, beispielsweise Kupfer, gefertigt und setzt daher der Wärmeströmung vom Metallkern I zum Kühlmittel minimalen Widerstand entgegen. Über die dünne Wand der Hülse 4 wird vielmehr eine gleichmäßige Wärmeableitung gewährleistet.

ίο Als Kühlmittel wird bei der erfindungsgemäßen Elektrode insbesondere Wasser verwendet, doch können auch andere Kühlmittel mit hoher Wärmekapazität, z. B. Kohlensäure oder Luft, benutzt werden.
Als Material für den Metallkern wird vorzugsweise Zirkonium und Wolfram verwendet, doch können auch andere Metalle Verwendung finden, welche das Brennen des Lichtbogens ?tabilisieren und die Elektrodenwirkung in dem dem Metall entsprechenden Medium (z. B. inertes Gas bei Verwendung von Molybdän) verbessern. Insbesondere wird jedoch bei der erfindungsgemäßen Elektrode Wolfram für den Metallkern verwandt, wenn der Lichtbogen in inerten Gasen brennt.

Die erfindungsgemäße Elektrode gewährleistet bei der Verwendung eines Zirkoniummetallkerns ein außerordentlich stabiles Brennen des Lichtbogens und kann sowohl in oxydierendem j.. B. Luft, Sauerstoff, Kohlensäure jsw.) als auch in inertem Medium (z. B. Argon, Stickstoff usw.) eingesetzt werden und stellt somit eine Universalelektrode dar.

Durch die verbesserte Kühlung des Metallkernes, dessen Temperaturwechselbeständigkeit im Oxydationsmittel durch die Bildung von Zirkoniumoxyden und -nitriden erhöht wird, wird ein stabiles Brennen des Lichtbogens erreicht und ein Schmelzen und Verdampfen des Metallkernmaterials weitgehend verhindert.

Das hohle Gehäuse der Elektrode wird als Stromzuführung für den Metallkern 1 verwendet und aus stromleitendem Material (z. B. Messing, Bronze, Aluminiumlegierungen) hergestellt, das dem Einfluß des über den Kühlmittelkanal 3 zugeführten Kühlmittels widersteht. Der Kühlmittelkanal 3 kann aus nichtstromleitendem Material, beispielsweise Kunststoff, gefertigt sein. Um eine intensive Wärmeableitung und hohe Widerstandsfähigkeit der Elektrode zu erzielen, wird bevorzugt eine Kühlflüssigkeit mit hoher Wärmekapazität und möglichst niedriger Temperatur verwendet und ihr eine hohe Strömungsgeschwindigkeit (v= 10m/s), mit der sie die den Metallkern 1 enthaltende Hülse 4 umspült, erteilt.

Die erfindungsgemäße Elektrode gestattet es, die Erosionsgeschwindigkeit des Metallkerns auf weniger als ein Zehntel zu vermindern und die Lebensdauer der Lichtbogenvorrichtungen, bei denen diese Elektroden verwendet werden, zu verlängern und mit geringerem Aufwand an teuren hochtemperaturbeständigen Metallen auszukommen.

Die erfindungsgemäße Elektrode ermöglicht ein stabiles Brennen mit eingeschnürtem Bogen, der durch Luft stabilisiert wird, und macht daher ein häufiges Auseinandernehmen und Neueinsetzen von Elektroden in den Lichtbogenvorrichtungen überflüssig, wodurch die erfindungsgemäße Elektrode mit großem Vorteil in Apparaturen für Luft-Plasma-Schneiden Verwendung finden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Nichtabschmelzende, zusammengesetzte Elektrode für Lichtbogenverfahren, bestehend aus einem rohrförmigen Gehäuse mit zwei im Querschnitt konzentrischen Kühlmittelkanälen, das an seinem lichtbogenseitigen Ende ein Einsatzstück aus einer hochwärmeleitenden Metallfassung mit einem hochtemperaturbeständigen Metallkern trägt, d a durch gekennzeichnet, daß die Metallfassung als längliche Hülse (4) ausgebildet und Lündig in das Gehäuse eingesetzt ist, so daß sie mit dem größten Teil ihrer Länge frei in den inneren Kühlmittelkanal (3) ragt.