DE1933639B2 - Plasmaschweissbrenner - Google Patents
PlasmaschweissbrennerInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Plasmaschweißbrenner eingerichtet tür die Bedienung mit einer
Hand, mit einer Elektrode, einem eine Ionisierungskammer um die Elektrode bildenden Brennerkopf,
einer, einen Plasmadüsenausgang aus der Kammer bildenden Einrichtung, einer Zufuhrquelle
für Inertgas, einer Leitung, die von der Zufuhrquelle zur Ionisierungskammer führt und einen am Brennerkopf
befestigten elektrisch leitenden Teil aufweist, eine am leitenden Teil angeschlossene Stromquelle,
wobei der leitende Teil mit der Elektrode elektrisch verbunden ist und einem als Brennergriff ausgebildeten
Gehäuse, das den leitenden Teil umschließt und am Brennerkopf anliegt. Ein derartiger Schweißbrenner
ist aus der US-PS 3313908 bekannt. Dieser Schweißbrenner weist innerhalb des Handgriffs keine
Schalteinrichtungen auf, so daß die Bedienungsperson nicht mit einer Hand am Arbeitsplatz alle notwendigen
Einstellungen des Schweißbrenners vornehmen
ίο kann.
Aus der DT-Auslegeschrift 1255 834 ist zwar ein
Plasmabrenner bekannt, in dessen Handgriff ein Auslöseschalter zum Einleiten des Schweißvorganges vorgesehen
ist, aber ansonsten keine Einrichtungen aufweist, mit denen die notwendigen Einstellungen
während des Betriebes an der Schweißstelle selbst vorgenommen werden können.
Gegenüber diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen
Plasmaschweißbrenner der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit dem die Bedienungsperson alle
notwendigen Einstellungen, am Arbeitsplatz zur Durchführung der Schweißung vorgenommen werden
können.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Gehäuse mit einem ersten, an
den leitenden Teil anschließenden Schalter 2um Steuern und Ändern des Stromflusses zur Elektrode versehen
ist, wobei dieser ein erstes Bedienungselement
jo aufweist, das sich durch eine Wand des Gehäuses erstreckt und von Hand zum Betätigen des ersten Schalters
bedienbar ist, und daß das Gehäuse mit einem zweiten Schalter innerhalb des Gehäuses zum Betätigen
des Brenners für einen transferierten bzw. nicht transferierten Lichtbogen vorgesehen ist und ein
zweites Bedienungselement aufweist, das sich durch eine Wand im Gehäuse erstreckt und von Hand zum
Betätigen des zweiten Schalters bedienbar ist.
Im Gegensatz zu den bekannten Schweißbrennern stellt der Gegenstand der vorliegenden Erfindung einen
Miniaturbrenner dar, der all die Steuereinheiten innerhalb des Brennerhandgriffes aufweist, die erforderlich
sind, um die variablen Betriebsparameter so zu verändern, daß die Bedienungsperson alle erforderlichen
Einstellungen unmittelbar am Werkstück durchführen kann. Somit ist für die Durchführung des
Schweißvorganges keine weitere Bedienungsperson erforderlich.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels zum besseren Verständnis näher
erläutert und beschrieben, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen ist. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung des für die Bedienung des erfindungsgemäßen Plasmabrenners
notwendigen Stromkreises,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen
Plasmabrenners mit den verschiedenen Bedienungselementen,
Fig. 3 einen Teilschnitt durch den erfindungsgemäßen Plasmabrenner, wobei die Anordnung der Bedienungselemente
gezeigt ist,
Fig. 4 eine Schnittansicht durch den Kopf des erfindungsgemäßen Plasmabrenners, wobei die Anordnung
der Elektrode bezüglich der Gasleitungen gezeigt ist,
Fig. 5 eine Ansicht entlang den Linien 5-5 in Fig. 3, wobei die Gasdüse und die Anordnung der
Kanäle für das Inertgas dargestellt sind.
In Fig. 1 ist ein Plasmabrenner schematisch dargestellt. Eine Versorgungseinheit 10 ist mittels eines
Mehrfachkabels 22 flexibel mit dem Plasmabrenner 24 veibunden. Die Versorgungseinheit 10 enthält eine
Stromquelle 12, den Ausgang des Hochfrequenzkreises 18, den verstellbaren Stromkreis 26 für den transferierten
bzw. nicht transferierten Lichtbogen, eine Wasserzufuhreinheit 14 und eine Inertgaszufuhreinheit
16. Der Brenner 24 enthält ein Gehäuse 26 und einen einen Kühlmantel enthaltenden Brennerkopf
28, einen veiulellbaren Schalter 32 sowie einen Schalter
36 für den transferierten bzw. nicht transferierten Lichtbogen.
Bei der Inbetriebsetzung wird die Versorgungseinheit
10 durch den am Brenner 32 angeordneten Schalter 32 vom Arbeitsplatz aus eingeschaltet. Der Schalter
32 wird auf die gewünschte Einstellung gedreht, worauf der folgende Ablauf bei der Versorgungseinheit
10 ausgelöst wird. Zuerst wird das Wasser 14 und das Inertgas 16 in Umlauf gesetzt. Zu diesem Zweck
sind Magnetspulen und ein herkömmliches, nicht gezeigtes Steuersystem vorgesehen, wodurch das Wasser
und das Inertgas zu einem vorgewählten Zeitpunkt vor dem Einschalten des Hochfrequenzsystems 18
zum Fließen gebracht wird. Mitteis des Hochfrequenzsystems kann ein Lichtbogen zwischen die Elektrode
54 und den Brennerkopf 28 gelegt werden, wodurch die Ionisierung des in diesem Bereich
befindlichen Inertgases erfolgt. Unmittelbar nach dem Start wird das Hochfrequenzsystem automatisch ausgeschaltet,
so daß der Brenner 24 betriebsbereit ist. Zu diesem Zweck kann ein Hochfrequenzstromkreis,
wie er in Marks' Mechanical Engineers' Handbook auf den Seiten 13 bis 34 vorgeschlagen ist, verwendet
werden. Zur Übertragung des Lichtbogens vom Brenner 24 zum Werkstück 29 wird der Schalter 36 niedergedrückt,
wodurch die Erdung zwischen der Elektrode 54 und dem Brennerkopf 28 unterbrochen und auf
das Werkstück 29 übertragen wird. Wenn der Brenner vom Werkstück weggezogen wird, so wird der Lichtbogen
automatisch auf die nicht transferierte Arbeitsmethode übertragen. Ein einfacher Stromkreis, der
ein Stromstoßrelais und einen Spannungssensor enthält, ist in der Versorgungseinheit 10 eingebaut. Wenn
die Spannung des Lichtbogens bis zu einem eingestellten Wert ansteigt, wird das Stromkn;isrelais eingeschaltet,
wodurch die Erdung automatisch zum Brenner (nicht transferierte Arbeitsweise) übertragen
wird. Die Übertragung des Lichtbogens zurück zum Werkstück 29 erfolgt nach nochmaligem Niederdrükken
des Schalters 36.
In Fig. 2 ist der Brenner 24 perspektivisch dargestellt, wobei die Anordnung des Schalters 32 und des
Schaltknopfes 36 besonders gut sichtbar sind. Diese Elemente sind mit Gewindeverbindungen an integral
mit der Gehäusehälfte 26 ausgebildeten Befestigungsansätzen fixiert. Der Plasmabrenner kann mit
einer Hand bedient werden. Die Bedienungsperson kann mit der Fingerspitze die maximale Einstellung
je nach den gewünschten Leistungen vornehmen. Der Brenner enthält zwei Gehäusehälften 26, 27, die vorzugsweise
aus verstärktem Kunststoff ausgebildet sind und den Brennerkopf 28 abstützen. Die Befestigung
erfolgt mittels in entsprechende Augen 31 in der Gehäusehälfte 27 passende Schrauben. Der Schalter
32 und der Schalter 36 sind an der Gehäusehälfte 27 befestigt. Eine Gummikappe 34 schützt den in
Fig. 3 dargestellten elektrisch »erhitzten« Befestigungskopf 48.
Wie Fig. 3 und 4 zeigen, ist der Brennerkopf 28 an dem metallenen Einlaß für das Inertgas 76 und
dem Wasserein- bzw. Auslaß 84 bzw. 86 angelötet, die als Tragelemente für den Brenner 24 dienen. Die
Metalleitung führt um den Schalter 32. Der Schalter 36 ist an den Anschlüssen 70, 78 und 79, die im rückwärtigen
Teil des Brenners 24 angeordnet sind, angeschlossen. Die Metalleitungen sind von den Drähten
ι« und den Elementen im Brennergehäuse mittels
Schutzmänteln 88 elektrisch isoliert. Die leitenden Metalleitungen 76, 84 und 86 üben eine zusätzliche
Funktion aus. Der erhitzte Draht 72 von der Stromquelle 12 wird innerhalb der aus Gummi ausgebildeten
Leitung für das Inertgas 38 geführt und am Anschluß 70 angelötet, während der Leiter 76 den Strom
zum elektrischen Gehäuse 44 führt. Das Inertgas strömt um den Draht 72 und kühlt ihn gleichzeitig.
Der Erdleiter 80 des Stromkreises 20 (für die transferierte und nicht transferierte Arbeitsweise) verlauf!
durch die aus Gummi ausgebildete Leitung 40 für das Wasser und ist am Anschluß 78 angelötet, der die Metalleitung
84 für das Wasser, die bis zum Kühlmantel 46 führt, erdet. Der Erdungsdraht ist auf ähnliche
Weise wie der »heiße« Draht 72 gekühlt.
Fig. 4 zeigt den Brennerkopf 28 in vergrößerter Darstellung. Die Befestigungskappe 48, das Elektrodengehäuse
44 sind mittels eines Teflonisoliereinsatzes 60 vom Kühlmantel für das Wasser 46 elektrisch
isoliert. Die innere Büchse ist im Einsatz 60 eingeschraubt und am äußeren Gehäuse 46 angeschweißt,
wobei der dazwischen entstehende Raum die Wasserkammer 50 darstellt. Ein in die Büchse 56
eingeschraubter Injektorknopf 62 dient als Erdung für
J5 die Elektrode 54 beim Betrieb mit nicht transferiertem
Lichtbogen. Der Knopf 62 kann mit verschiedenen, einen unterschiedlichen Düsendurchmesser 65
aufweisenden Knöpfen ausgetauscht werden.
Fig. 5 zeigt den auf Fig. 4 dargestellten Brennerkopf von unten, wobei die Gasdüse 66, der Sicherungsring
68, der Knopf 62 und die Anordnung der Wassereinlaß- bzw. Auslaßleitungen 84 und 86 deutlicher
dargestellt sind.
Die Arbeitsweise des Plasmabrenners 24 ist wie folgt: Wasser wird von der Wassereinheit 14 über die
Leitungen 40 und 84 zur Kammer 50 geführt und von da über die Rückleitungen 86 und 42 wieder zur Wassereinheit
14. Gleichzeitig wird von der Gaszufuhreinheit 16 Inertgas durch die Leitungen 38 und 76
in die obere Gaskammer 51 geführt, anschließend über die Kanäle 53 in die Kammer 58 und von dort
durch die Kanäle 64 und 65 in den Knopf 62. Ein Teil des Inertgases strömt durch die Düse 66. Die
Gasdüse wird von einem Sprengring 68 gehalten, der eine Vorspannung gegen eine ringförmige Nut im Gehäuse
46 ausübt. Nach einer eingestellten Zeitperiode löst der Hochfrequenzstromkreis 18 einen Lichtbogen
aus, worauf er wieder ausschaltet. Der Abstand der verstellbaren Wolframelektrode 54 zwischen der
Spitze desselben und dem Knopf 62 beträgt ca. 1,78 mm. Dieser Abstand ist genügend groß für die
Erstellung eines Lichtbogens mittels des Hochfrequenzsystems, wodurch ein Anklopfen bzw. Berühren
der Elektrode mit dem Werkstück überflüssig ge-
b5 macht wird. Ein Teil des vorgewärmten Inertgases
strömt aus der Kammer 58 durch die Kanäle 64 und wird durch die GasdUse 66 auf das Werkstück gelenkt.
Die Stromquelle 12 weist normalerweise eine Lei-
stung von 50 Ampere auf. Dies genügt für die Ausf ührung verschiedener Arbeiten mit dem Plasmabrenner.
Die mittels der Brennerflamme erzielbaren Temperaturen von ca. 93° C bis ca. 13300° C können mittels
Drehen des Schalters 32 in jeder gewünschten Gradstellung eingestellt werden. Auf diese Weise kann d
Bedienungsperson Einstellungen, die für das Schwe Ben von Lot bis zum Trennschneiden von hochfeste
Stählen reicht, vornehmen. Weitere vorteilhafte Au; gestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchei
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Plasmaschweißbrenner, eingerichtet für die Bedienung mit einer Hand, mit
- einer Elektrode,
- einem eine Ionisierungskammer um die Elektrode bildenden Brennerkopf,
- einer, einen Plasmadüsenausgang aus der Kammer bildenden Einrichtung,
- einer Zufuhrquelle für Inertgas,
- einer Leitung, die von der Züfuhrquelle zur Ionisierungskammer führt und einen am
Brennerkopf befestigten elektrisch leitenden Teil aufweist,
- eine am leitenden Teil angeschlossene Stromquelle, wobei der leitende Teil mit der
Elektrode elektrisch verbunden ist, und
- einem als Brennergriff ausgebildeten Gehäuse, das den leitenden Teil umschlieSt und
am Brennerkopf anliegt,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (26) mit einem ersten, an den leitenden Teil (70)
anschließenden Schalter (32) zum Steuern und Ändern des Stromflusses zur Elektrode versehen
ist, wobei dieser ein erstes Bedienungselement aufweist, das sich durch eine Wand des Gehäuses
erstreckt und von Hand zu Betätigen des ersten Schalters bedienbar ist, und daß das Gehäuse mit
einem zweiten Schalter (36) innerhalb des Gehäuses zum Betätigen des Brenners für einen transferierten
bzw. nicht transferierten Lichtboden vorgesehen ist und ein zweites Bedienungselement
aufweist, das sich durch eine Wand im Gehäuse erstreckt und von Hand zum Betätigen des zweiten
Schalters bedienbar ist.
2. Plasmaschweißbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (26)
mindestens eine öffnung in seiner Wandung aufweist, wobei das erste Bedienungselement scheibenförmig
ausgebildet ist und durch die öffnung nach außen ragt, sowie eine zweite öffnung in der
Wand des Gehäuses, durch die das zweite Bedienungselement nach außen ragt.
3. Plasmaschweißbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse
zwei entlang einer Ebene auseinandernehmbare Gehäusehälften (27, 26) erhält, wobei eine Gehäusehälfte
für die Befestigung des ersten und des zweiten Schalters (32, 36) ausgebildet ist.
4. Plasmaschweißbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
erste Schalter (32) ein Rheostat ist.
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