DE19716236A1 - Plasmabrennervorrichtung - Google Patents
PlasmabrennervorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Plasmabrennervorrichtung mit
einem Brennraum, in welchem zwischen einer Anode und einer
Kathode ein Lichtbogen erzeugbar ist, wobei dem Brennraum ein
Arbeitsgas zur Plasmabildung zuführbar ist.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben
einer Plasmabrennervorrichtung, welche einen Brennraum um
faßt, in dem zwischen einer Anode und einer Kathode ein
Lichtbogen erzeugt wird und dem Brennraum ein Arbeitsgas zur
Plasmabildung zugeführt wird.
Derartige Vorrichtungen und Verfahren sind aus dem Stand der
Technik bekannt. Sie werden beispielsweise in Beschichtungs-
oder Aufdampfungsanlagen eingesetzt, bei denen ein Werkstück
mittels Zusatzwerkstoffen beschichtet wird. Das Arbeitsgas
nimmt in dem Brennraum Lichtbogenenergie auf, es wird im
Brennraum eine Plasmaflamme gebildet und der Zusatzwerkstoff
wird in einem resultierenden Plasmastrahl geschmolzen und mit
hoher Geschwindigkeit auf das Werkstück gesprüht.
Plasmabrennervorrichtungen werden auch eingesetzt, um Werk
stücke mittels eines Plasmastrahls zu trennen oder zu
schweißen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Plasmabrenner
vorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen so zu ver
bessern, daß sie universell und kostengünstig einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird bei der erfindungsgemäßen Plasmabrenner
vorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen dadurch
gelöst, daß eine Positioniervorrichtung vorgesehen ist,
mittels welcher die Anode und die Kathode relativ zueinander
positionierbar und festlegbar sind.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Plasmabrennervor
richtungen ist der Abstand zwischen Anode und Kathode im all
gemeinen fest eingestellt und eine Veränderung dieser Ein
stellung ist während des Betriebs der Plasmabrennervorrich
tung nicht möglich. Da der Betrieb einen unvermeidbaren Ab
brand der Elektroden und insbesondere der Kathode bewirkt,
muß bei diesen bekannten Vorrichtungen von Zeit zu Zeit die
Plasmabrennervorrichtung demontiert und in einem aufwendigen
Verfahren nachjustiert werden, was zu entsprechenden langen
Stillstandzeiten und hohen Kosten führt. Bei der erfindungs
gemäßen Plasmabrennervorrichtung sind die Anode und die
Kathode relativ zueinander positionierbar, so daß insbeson
dere eine Nachregelung der relativen Position zwischen der
Anode und der Kathode möglich ist. Dadurch kann die erfin
dungsgemäße Plasmabrennervorrichtung so betrieben werden, daß
die relative Position zwischen Anode und Kathode bezüglich
deren Abbrand optimiert ist. Somit wird durch die erfindungs
gemäße Plasmabrennervorrichtung die Lebensdauer der Elektro
den erhöht und damit werden die Stillstandzeiten und die
Betriebskosten erniedrigt.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Plasmabrennervor
richtungen wird die Kathode überdimensioniert, um die Gefahr
eines Durchbrennens der Elektroden durch Abbrand zu ver
ringern. Da bei der erfindungsgemäßen Plasmabrennervorrich
tung die relative Position zwischen Anode und Kathode nach
regelbar ist, läßt sich auf diese Überdimensionierung der
Kathode verzichten.
Durch die Positionierbarkeit der Anode und der Kathode rela
tiv zueinander "in situ" kann die erfindungsgemäße Plasma
brennervorrichtung an variable Betriebszustände angepaßt
werden, um auf diese Weise spezielle Bearbeitungsvorgänge
durchführen zu können, indem beispielsweise eine bestimmte
für den jeweiligen Arbeitsvorgang optimale Plasmaflammen
gestalt durch Anpassung der relativen Position zwischen Anode
und Kathode erzeugt wird. Bei denen aus dem Stand der Technik
bekannten Vorrichtungen ist diese "in situ"-Regelung der
relativen Position zwischen Anode und Kathode nicht möglich,
sondern höchstens eine Nachjustierung dieser relativen Posi
tion im Nichtbetrieb der Plasmabrennervorrichtung, die außer
dem eine Demontage und Öffnung der Vorrichtung erfordert.
Es ist vorteilhaft, wenn der Brennraum rotationssymmetrisch
bezüglich einer vertikalen Achse ist. Auf diese Weise wird
ein Elektrodenabrand symmetrisch verteilt und der Brennraum
weist keine ausgezeichneten kritischen Punkte auf, die bei
spielsweise als Feldspitzen für Elektrodendurchschläge wirken
können.
Um den Brennraum rotationssymmetrisch auszubilden, ist
günstigerweise die Anode rotationssymmetrisch bezüglich der
vertikalen Achse. In einer günstigen Variante einer Ausfüh
rungsform ist die Anode eine Ringelektrode, wobei durch einen
inneren Ringraum der Ringelektrode der Brennraum bildbar ist.
Vorteilhafterweise ist die Anode dann düsenförmig ausgebil
det, so daß ein Plasmastrahl zur Bearbeitung eines Werk
stückes bildbar ist, der insbesondere eine hohe kinetische
Energie aufweist.
Zur Bildung eines rotationssymmetrischen Brennraums ist es
vorteilhafterweise vorgesehen, daß die Kathode rotations
symmetrisch bezüglich der vertikalen Achse ist. Auf diese
Weise wird ein rotationssymmetrischer Brennraum dadurch
gebildet, daß die Kathode in den inneren Ringraum der Anode
reicht und in dem inneren Ringraum zwischen der Anode und der
Kathode der Lichtbogen erzeugbar ist.
In einer vorteilhaften Variante einer Ausführungsform umfaßt
die Kathode ein Kegelkathodenelement, dessen Kegelspitze ins
besondere in Richtung eines Plasmaaustritts der Plasma
brennervorrichtung zeigt. Dadurch läßt sich zwischen Anode
und Kathode eine hohe Feldstärke zur optimalen Plasmabildung
aus dem Arbeitsgas erzeugen.
Bisher wurden keine Aussagen gemacht über die Ausbildung der
Positioniervorrichtung. Günstigerweise ist die Positionier
vorrichtung so ausgebildet, daß Anode und Kathode in Richtung
der vertikalen Achse relativ zueinander verschieblich sind.
Dadurch bleibt bei der Verschiebung von Anode und Kathode
relativ zueinander die Rotationssymmetrie der Brennkammer
erhalten, so daß sich durch eine Änderung der relativen Posi
tion zwischen Anode und Kathode keine kritischen Punkte im
Brennraum beispielsweise für Felddurchschläge bilden können.
Außerdem wird dadurch eine Regelung der relativen Position
zwischen Anode und Kathode vereinfacht, da die Regelgröße
beispielsweise ein Abstand gegenüber einer relativen Arbeits
punktposition zwischen Anode und Kathode sein kann und damit
die Regelung der relativen Position nur eine einzige Regel
größe umfaßt.
Prinzipiell ist es denkbar, daß sowohl Anode als auch Kathode
in Richtung der vertikalen Achse verschieblich sind oder daß
die Kathode in Richtung der vertikalen Achse verschieblich
ist. Bei einer konstruktiv besonders günstigen Variante der
erfindungsgemäßen Plasmabrennervorrichtung ist die Anode über
die Positioniervorrichtung relativ zu der Kathode, welche
gehäusefest bezüglich der Plasmabrennervorrichtung ist, ver
schieblich. Da sich die Anode bis zu einem unteren Ende oder
in die Nähe eines unteren Endes der Plasmabrennervorrichtung
erstreckt, läßt sich eine Verschieblichkeit der Anode kon
struktiv leichter bewerkstelligen als eine Verschieblichkeit
der Kathode.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Anode durch ein
Kühlmittel kühlbar ist. Dadurch wird eine lange Lebensdauer
dieser Elektrode erreicht, wobei der zugängliche Bereich von
Plasmatemperaturen für die in dem Brennraum gebildete Plasma
flamme erhöht ist.
In einer konstruktiv günstigen Ausführungsform sitzt die
Anode kraftschlüssig in einem Anodenhalter. Dadurch läßt sich
fertigungstechnisch die Anodenform, in welcher die geome
trische Form des Brennraums charakterisiert ist und ent
scheidend ist für die Plasmabildung aufgrund des zwischen
Kathode und Anode erzeugten Lichtbogens, entkoppeln von der
Ausgestaltung der Befestigung der Anode in der erfindungs
gemäßen Plasmabrennervorrichtung. Vorteilhaft ist es dann,
wenn der Anodenhalter über die Positioniervorrichtung ver
schieblich ist, so daß damit die Einstellung der relativen
Position zwischen Anode und Kathode durch eine Verschiebung
des Anodenhalters mit der darin kraftschlüssig sitzenden
Anode erfolgt.
Zur optimalen Beaufschlagung der Anode mit Kühlmittel sind
dann in den Anodenhalter Kühlmittelkanäle integriert.
Um Kühlmittel der Anode zuzuführen, müssen Kühlmittelkanäle
von einer Kühlmittelversorgung durch ein Gehäuse der erfin
dungsgemäßen Plasmabrennervorrichtung zu der Anode führen. Da
die Anode durch die Positioniervorrichtung verschieblich ist,
umfaßt vorteilhafterweise die Positioniervorrichtung dich
tende Führung für eine Kühlmittelzuführung zu bzw. eine Kühl
mittelabführung von der Anode, die die Kühlmittelbeaufschla
gung bei jeder Position der Anode und der Kathode relativ
zueinander gewährleisten.
Die dichtenden Führungen können im Anodenhalter angeordnet
sein, um Verbindungselemente von Kühlmittelkanälen der Plas
mabrennervorrichtung, welche in die Kühlmittelkanäle des
Anodenhalters münden, bei einer relativen Verschiebung
zwischen Anodenhalter und Kathode zu führen. Es können erfin
dungsgemäß auch dichtende Führungen im Gehäuse vorgesehen
sein, um Verbindungselemente von Kühlmittelkanälen des
Anodenhalters, welche in im Gehäuse der Plasmabrennervorrich
tung angeordnete Kühlmittelkanäle münden, bei einer relativen
Verschiebung zwischen Anodenhalter und Kathode zu führen.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfin
dungsgemäßen Plasmabrenners sind die Kühlmittelkanäle zur Be
aufschlagung der Anode mit Kühlmittel in der Plasmabrenner
vorrichtung so angeordnet und ausgebildet, daß sie durch
spanabhebende Materialbearbeitung gegenbohrungsfrei herstell
bar und lötstellenfrei sind. Dadurch müssen keine Gegen
bohrungen der Kühlmittelkanäle druckdicht verlötet werden.
Dies ermöglicht es, die erfindungsgemäße Plasmabrennervor
richtung (mit Ausnahme der Elektroden) aus Leichtmetallwerk
stoffen wie Aluminiumhartlegierungen anzufertigen. Die erfin
dungsgemäße Plasmabrennervorrichtung weist dadurch ein ge
ringes Gewicht auf und wird dadurch universell einsetzbar.
Auch kann die Strömung von Kühlmittel zur Anode durch die
Kühlmittelkanäle optimiert werden, da sich die Form der
Strömungskanäle gut anpassen läßt und insbesondere ein un
kontrollierter Lotfluß vermieden ist, der bei einer Lötver
schließung von Gegenbohrungen auftreten kann und bei dem die
Gefahr besteht, daß er Kühlmittelkanäle auf unkontrollierbare
Weise im Querschnitt insbesondere an kritischen Durchfluß
stellen verringert.
Günstigerweise ist die Positioniervorrichtung gehäusefest an
geordnet, um eine relative Verschiebung zwischen der Anode
und der Kathode zu bewirken. Vorteilhafterweise ist dabei die
Positioniervorrichtung so ausgebildet, daß Anode und Kathode
relativ zueinander stufenlos verschieblich sind, um eine
Feineinstellung der relativen Position zu erlauben.
Bei einer Variante einer Ausführungsform der erfindungsge
mäßen Plasmabrennervorrichtung hat die Positioniervorrichtung
einen Positionsbereich der relativen Verschiebung zwischen
der Anode und der Kathode in Richtung der vertikalen Achse
von bis zu 5 mm. Dies ermöglicht-eine Nachregelung der rela
tiven Position in einem weiten Bereich.
Konstruktiv besonders günstig ist es, wenn die Positionier
vorrichtung eine vertikale Gleitführung zur Verschiebung der
Anode relativ zur Kathode in Richtung der vertikalen Achse
umfaßt. Vorteilhafterweise weist dann der Anodenhalter ein
Ankopplungselement auf, welches kraftschlüssig mit der Posi
tioniervorrichtung verbunden ist. Auf diese Weise läßt sich
der Anodenhalter über die Positioniervorrichtung in verti
kaler Richtung verschieben und es läßt sich eine Position
zwischen der Anode und der Kathode festlegen.
Erfindungsgemäß kann es vorgesehen sein, daß in der verti
kalen Gleitführung der Positioniervorrichtung ein Spindel
element geführt ist, welches kraftschlüssig mit dem An
kopplungselement des Anodenhalters verbunden ist, so daß
durch eine Verschiebung der Spindel eine Verschiebung des
Anodenhalters mit der Anode relativ zur Kathode erfolgt.
Vorteilhafterweise umfaßt die Positioniervorrichtung ein
Positioniermittel, mittels welchem eine vertikale Verschie
bung des Anodenhalters durchführbar ist. Es kann insbesondere
vorgesehen sein, daß das Positioniermittel eine Rändelmutter
ist. Zur optimalen Steuerung und Regelung ist es jedoch ins
besondere vorteilhaft, wenn das Positioniermittel ein Stell
antrieb ist, wie beispielsweise ein Elektromotor oder ein
hydraulischer Stellantrieb.
Um die Position zwischen Anode und Kathode festzulegen, um
faßt die Positioniervorrichtung günstigerweise ein Fest
legungsmittel, das die Position der Anode relativ zur Kathode
festlegt. Das Festlegungsmittel kann Sicherungsschrauben
und/oder Sicherungsstifte umfassen.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante einer Ausführungs
form der erfindungsgemäßen Plasmabrennervorrichtung ist das
Festlegungsmittel als Klemmvorrichtung ausgebildet, durch
welches die Spindel in der Gleitführung verschiebungssicher
klemmbar ist. Die Klemmvorrichtung kann einen Stellantrieb zu
ihrer Betätigung umfassen. Dadurch ergeben sich umfangreiche
Steuerungs- und Regelungsmöglichkeiten, da das Lösen der
Festlegung der relativen Position zwischen Anode und Kathode
gesteuert werden kann, die relative Verschiebung zwischen
Anode und Kathode steuerbar und/oder regelbar ist, das Fest
legen durch Betätigung der Klemmwirkung der Klemmvorrichtung
steuerbar ist und diese Steuerungs- und Regelungsvorgänge
miteinander kombinierbar sind und aufeinander aufbauen
können.
Vorteilhafterweise umfaßt dazu die Plasmabrennervorrichtung
eine Steuerungs- und Regelungseinheit, welche das Positio
niermittel für die vertikale Verschiebung von Anode und
Kathode relativ zueinander steuert und welche das Fest
legungsmittel zum Festlegen einer relativen Position zwischen
Anode und Kathode steuert.
Um eine universelle Einsetzbarkeit der erfindungsgemäßen
Plasmabrennervorrichtung zu erreichen, ist es insbesondere
vorteilhaft, wenn die Steuerung der Verschiebung und des
Festlegungsmittels in Abhängigkeit charakteristischer
Betriebsparameter der Plasmabrennervorrichtung durchführbar
ist. Insbesondere ist es dann auch vorteilhaft, wenn die
relative Position zwischen Anode und Kathode durch die
Steuerungs- und Regelungseinheit regelbar in Abhängigkeit
charakteristischer Betriebsparameter der Plasmabrennervor
richtung ist.
Die charakteristischen Betriebsparameter können dabei jeweils
die Parameter Temperatur des Kühlmittels bei Zuführung zur
Anode und Abführung von der Anode; Anodentemperatur; Tempe
ratur eines mittels eines Plasmastrahls zu bearbeitenden
Werkstückes; Wärmekapazität des Arbeitsgases; Massedurchsatz
des Arbeitsgases; Lichtbogentemperatur; Temperatur einer
Plasmaflamme; Massedurchsatz eines Zusatzwerkstoffes, welcher
mit der Plasmaflamme beaufschlagt ist; Strom- Spannungs-Cha
rakteristik der Plasmabrennervorrichtung umfassen oder
auch Kombination dieser Parameter umfassen.
Die erfindungsgemäße Plasmabrennervorrichtung läßt sich vor
teilhafterweise in einem Beschichtungs- oder Aufdampfungs
system verwenden.
Der Erfindung mit den eingangs genannten Merkmalen liegt
ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben
einer Plasmabrennervorrichtung zu schaffen, welches die
Plasmabrennervorrichtung universell einsetzbar macht.
Dies wird bei dem Verfahren zum Betreiben einer Plasma
brennervorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine relative Position
von Anode und Kathode in Abhängigkeit charakteristischer
Betriebsparameter der Plasmabrennervorrichtung eingestellt
wird.
Auf diese Weise läßt sich ein Plasmastrahl, welcher durch die
Plasmabrennervorrichtung erzeugt wird, für den jeweiligen
Bearbeitungsprozeß eines Werkstückes optimieren. Weitere Vor
teile des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden bereits im
Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Varianten des erfindungsge
mäßen Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 38 bis 42.
Diese Varianten und Ausgestaltungen und ihre Vorteile wurden
bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
diskutiert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 Eine Variante eines Ausführungsbeispieles der
erfindungsgemäßen Plasmabrennervorrichtung;
Fig. 2 eine weitere Variante eines Ausführungsbei
spiels der erfindungsgemäßen Plasmabrenner
vorrichtung in teilweiser Schnittansicht;
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen
Anodenhalter;
Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie AA der
Fig. 3 und
Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie BB der
Fig. 3.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Plasma
brennervorrichtung, welche in Fig. 1 als Ganzes mit 10
bezeichnet ist, umfaßt ein Gehäuse 12, in dem koaxial zu
einer vertikalen Achse 14 ein Hohlraum 16 gebildet ist. Der
Hohlraum weist einen ersten Abschnitt 18 und einen sich an
den ersten Abschnitt 18 anschließenden zweiten Abschnitt 20
auf, wobei der zweite Abschnitt 20 einen größeren Durchmesser
hat als der erste Abschnitt 18.
Auf einer Oberseite des Gehäuses 12 ist ein Kathodenhalter 22
angeordnet, der über Isolierelemente 24, welche zwischen dem
Kathodenhalter 22 und dem Gehäuse 12 sitzen, von letzterem
elektrisch getrennt ist.
Der Kathodenhalter 22 hält eine Kathode 26, die koaxial zu
der vertikalen Achse 14 ist und sich durch den ersten Ab
schnitt 18 des Hohlraums 16 in einen inneren Ringraum 28
einer Anode 30 erstreckt. Der innere Ringraum 28 ist rota
tionssymmetrisch zur vertikalen Achse 14.
Die Anode 30 ist einen Anodenhalter 32 eingesetzt, welcher
selber in dem zweiten Abschnitt 20 des Hohlraums 16 des
Gehäuses 12 sitzt.
Die Kathode 26 ist als Kegelkathode mit einem zylindrischen
Kathodenelement 26a und daran sitzendem Kegelkathodenelement
26b ausgebildet, wobei die Kegelspitze abgerundet ist und
koaxial zur vertikalen Achse 14 in Richtung eines Plasmaaus
trittes 34 des inneren Ringraums 28 der Anode 30 zeigt. Die
Kathode 26 ist an einem Kathodenhalteelement 35 an dem Katho
denhalter 22 gehalten.
Zwischen der Kathode 26, die beispielsweise aus Wolfram
gefertigt ist, und dem inneren Ringraum 28 der Anode 30, die
beispielsweise aus Kupfer gefertigt ist, ist ein Brennraum 36
rotationssymmetrisch zur vertikalen Achse 14 gebildet, in dem
ein Lichtbogen zwischen der Anode 30 und der Kathode 26
erzeugbar ist. Zur Erzeugung eines elektrischen Feldes
zwischen Kathode 26 und Anode 30 umfaßt die Plasmabrenner
vorrichtung 10 elektrische Zuführungsleitungen jeweils zur
Kathode 26 und Anode 30 (in der Fig. nicht gezeigt).
Die Anode 30 weist einen ersten Abschnitt 38 auf, wobei sich
bei diesem ersten Abschnitt 38 der Querschnitt des inneren
Ringraums 28 in Richtung des Plasmaaustritts 34 verkleinert
und in einen zweiten Abschnitt 40 übergeht, bei welchem der
innere Ringraum 28 einen konstanten Querschnitt aufweist. An
ihrem unteren Ende weist die Anode 30 eine ringförmige
seitige Ausflanschung 42 auf, so daß der zweite Abschnitt 40
im Querschnitt L-förmig ist.
Mit dem Anodenhalter kraftschlüssig verbunden ist ein Ankopp
lungselement 44, welches einen als Überwurfmutter 46 ausge
bildeten Teil aufweist. Diese Überwurfmutter 46 hat eine
ringförmige Auflage 48, durch welche die Ausflanschung 42 bei
Aufschraubung der Überwurfmutter 46 auf den Anodenhalter 32
gegen diesen geklemmt wird, so daß dadurch die Anode 30 im
Anodenhalter 32 gehalten wird.
An dem Gehäuse 12 sitzt kraftschlüssig eine Positioniervor
richtung 50. Diese weist eine Gleitführung 52 auf, in der
eine Spindel 54 mit einer Achse parallel zur vertikalen Achse
14 geführt ist. Die Spindel weist ein Positioniermittel 56 in
Form beispielsweise einer Rändelmutter auf, durch welches
eine Verschiebung der Spindel 54 in Richtung der vertikalen
Achse 14 bewirkbar ist.
Die Positioniervorrichtung 50 weist ferner ein Festlegungs
mittel 58 auf, beispielsweise in der Form von Sicherungs
schrauben oder Sicherungsstiften, durch welches die Spindel
54 in der Gleitführung 52 in Kraftschluß mit dem Gehäuse 12
der erfindungsgemäßen Plasmabrennervorrichtung 10 legbar ist.
Die Spindel 54 ist kraftschlüssig mit dem Ankopplungselement
44 des Anodenhalters 32 verbunden, so daß eine Verschiebung
der Spindel 54 in Richtung der vertikalen Achse 14 eine Ver
schiebung des Anodenhalters 32 in Richtung der vertikalen
Achse 14 bewirkt. Dazu weist der Anodenhalter 32 eine Anode
halterführung 60 auf, durch die dieser in Richtung der ver
tikalen Achse 14 in dem zweiten Abschnitt 20 des Hohlraums 16
am Gehäuse 12 verschieblich ist.
Von einer Arbeitsgasversorgung (in der Fig. nicht gezeigt)
führt eine Zuführung 62 für Arbeitsgas, bei dem es sich bei
spielsweise um Argon oder Wasserstoff handeln kann, in den
Brennraum 36, wo das Arbeitsgas Lichtbogenenergie aus einem
zwischen Anode 30 und Kathode 26 gebildeten Lichtbogen auf
nehmen kann und ein Plasma gebildet wird. Durch den ersten
Abschnitt 38 und den zweiten Abschnitt 40 der Anode 30 ist
diese düsenförmig ausgebildet und das gebildete Plasma kann
als Plasmastrahl aus dem Plasmaaustritt 34 der Plasmabrenner
vorrichtung 10 austreten.
Die erfindungsgemäße Plasmabrennervorrichtung weist zur
Beaufschlagung der Anode 30 mit Kühlmittel eine Kühlmittel
zuführungsleitung 64 auf, an die mittels einer Kupplung 66
(Fig. 2) eine Kühlmittelversorgung (in der Fig. nicht ge
zeigt) ankoppelbar ist. Die Kupplung 66, die insbesondere als
Steckkupplung ausgebildet ist, umfaßt ein Kegeldichtventil
68.
Die Kühlmittelzuführungsleitung 64 mündet in einen Ringraum
70 im Gehäuse 12. Von diesem Ringraum führen Kühlmittelzu
führungen 72 durch das Gehäuse 12 zu dem Anodenhalter 32 (in
der Fig. 1 und 2 verdeckt). Diese Kühlmittelzuführungen 72
münden in Kühlmittelzuführungen 74 (Fig. 5), welche im An
odenhalter 32 mit einer Achse parallel zur vertikalen Achse
14 angeordnet sind. Die Kühlmittelzuführungen 74 münden an
Mündungen 78 in einen Strömungsraum 76 des Anodenhalters 32,
durch den die Anode 30 mit Kühlmittel beaufschlagbar ist. Die
Mündungen 78 weisen in Richtung des Plasmaaustritts eine Ab
schrägung 80 auf und in Umfangsrichtung eine Aufweitung 82
(Fig. 4), um auf diese Weise die Anode 30 über den Strömungs
raum 76 großflächig mit Kühlmittel zu beaufschlagen.
Aus dem Strömungsraum 76 führen Kühlmittelabführungen 84 aus
Austrittsmündungen 86, welche in der Nähe eines unteren Endes
des Strömungsraumes 76 angeordnet sind und zur Abführung von
Kühlmittel dienen. Zwischen den Austrittsmündungen 86 und den
Kühlmittelabführungen 84 mit einer Achse parallel zur verti
kalen Achse 14, sind dabei Zwischenkanäle 88 mit einer Achse,
die einen Winkel zur Richtung der vertikalen Achse 14 bildet,
angeordnet.
Die Kühlmittelabführungen 84 münden in Kühlmittelkanäle 90,
die durch das Gehäuse 12 und die Isolierelemente 24 in eine
Sammelleitung 92 führen, welche mit einer Achse senkrecht zur
vertikalen Achse 14 im Kathodenhalter 22 angeordnet ist. Die
Sammelleitung 92 ist beispielsweise durch eine Ausbohrung
hergestellt und mittels eines Stopfens 94 gegenüber einem
Außenraum der erfindungsgemäßen Plasmabrennervorrichtung 10
verschlossen. Von der Sammelleitung 92 führt eine Kühl
mittelabführung 96 zu einer Kühlmittelabführungseinheit, um
das erwärmte abgeführte Kühlmittel abzuführen oder zur Be
förderung in einem Kreislauf aufzubereiten.
Der Strömungsraum 76 ist fluiddicht gegenüber dem ersten Ab
schnitt 18 des Hohlraums 16 und damit gegenüber der Brenn
kammer 36 durch einen in einer Ausnehmung sitzenden O-Ring 98
abgedichtet, wobei die Ausnehmung in dem Anodenhalter 32 in
einem oberen Bereich des ersten Abschnitts 38 der Anode 30
gebildet ist.
An seinem unteren Ende ist der Strömungsraum 76 durch einen
in einer Ausnehmung sitzenden O-Ring 100 gegenüber der Aus
flanschung 42 der Anode 30 abgedichtet.
Der erfindungsgemäße Anodenhalter 32 weist dichtende Füh
rungen 102 auf, durch die Verbindungselemente 104 der Kühl
mittelkanäle 90, welche in die Kühlmittelabführungen 84
münden, bei einer Verschiebung des Anodenhalters 32 in Rich
tung der vertikalen Achse 14 geführt werden und zwar so, daß
die Kühlmittelabführung gegenüber dem Anodenhalter 32 und dem
Gehäuse 12 abgedichtet ist. Solche dichtenden Führungen sind
ebenfalls erfindungsgemäß vorgesehen für die Kühlmittelzu
führung über Verbindungselemente der Kühlmittelzuführungen 72
in die Kühlmittelzuführungen 74 des Anodenhalters 32.
Die Kühlmittelabführung 96 ist über eine Kupplung 106
(Fig. 2), die insbesondere als Steckkupplung ausgebildet ist,
mit einer Kühlmittelabführungseinheit (in der Fig. nicht ge
zeigt) verbunden. Die Kupplung 106 umfaßt ein Kegeldicht
ventil 108. Die Kühlmittelabführungseinheit dient zur Ab
führung und Entsorgung des Kühlmittels oder bei einer Vari
ante einer Ausführungsform zur Aufbereitung des Kühlmittels,
damit dieses in einen Kreislauf geführt werden kann.
Die dichtenden Führungen für die Kühlmittelzuführung und
Kühlmittelabführung zu bzw. von der Anode können erfindungs
gemäß auch im Gehäuse 12 angeordnet sein, wobei die Ver
bindungselemente dann entsprechend zu den Kühlmittelzufüh
rungen 74 und den Kühlmittelabführungen 84 gehören.
Die Kühlmittelkanäle sind so angeordnet und ausgebildet, daß
sie durch spanabhebende Materialverarbeitung gegenbohrungs
frei herstellbar sind und lötstellenfrei sind. Die Kühl
mittelzuführung 74 beispielsweise ist durch eine Sackloch
bohrung herstellbar und die Mündungen 78 sind so hergestellt,
daß durch Fräsbearbeitung mittels einer Frässcheibe diese
ausgefräst und mit den entsprechenden Kühlmittelzuführungen
74 verbunden werden. Da durch die Gegenbohrungsfreiheit der
Kühlmittelkanäle diese nicht zum Verschließen der Gegen
bohrungen gelötet werden müssen, läßt sich der Plasmabrenner
aus einem Leichtmetallwerkstoff, beispielsweise einer Alu
miniumhartlegierung, herstellen.
Bei einer zweiten Variante einer Ausführungsform, welche in
Fig. 2 gezeigt ist, unterscheidet sich der erfindungsgemäße
Plasmabrenner von dem in Fig. 1 gezeigten oben beschriebenen
im wesentlich durch die Ausführungsform der Positioniervor
richtung. Der erfindungsgemäße Plasmabrenner gemäß Fig. 2 ist
ansonsten grundsätzlich so aufgebaut, wie oben beschrieben.
An dem Gehäuse 12 der erfindungsgemäßen Plasmabrennervorrich
tung gemäß der zweiten Variante ist kraftschlüssig eine Posi
tioniervorrichtung 110 (Fig. 2) gehalten. Diese umfaßt eine
Gleitführung 112, in der eine Spindel 114 parallel zu der
vertikalen Achse 14 geführt ist. Die Spindel ist kraft
schlüssig mit dem Ankopplungselement 44 des Anodenhalters 32
verbunden.
Die Positioniervorrichtung 110 weist eine Klemmvorrichtung
116 auf, durch die die Spindel 114 in der Gleitführung 112
kraftschlüssig klemmbar ist, so daß die Spindel 114 kraft
schlüssig in der Positioniervorrichtung 110 gehalten wird.
Auf diese Weise wirkt die Klemmvorrichtung 116 als Fest
legungsmittel, mittels welchem eine bestimmte Position der
Anode 30 relativ zur Kathode 26 festlegbar ist.
Die Klemmvorrichtung 116 umfaßt dazu eine Spannzange 118, die
durch einen Antrieb 120 in vertikaler Richtung parallel zur
Achse 14 beweglich ist und auf diese Weise die Spindel 114 in
der Gleitführung 112 kraftschlüssig einspannen kann und die
Klemmspannung durch Rückbewegung wieder lösen kann. Der
Antrieb 120 ist mit einer Steuerungs- und Regelungseinheit
122 verbunden, die die Klemmvorrichtung 116 zum Festlegen der
Spindel 114 in der Gleitführung 112 steuert.
Die Positioniervorrichtung 110 umfaßt weiter einen Stell
antrieb 124, bei dem es sich beispielsweise um einen Elektro
motor oder um einen hydraulischen Antrieb handeln kann, durch
den die Spindel 114 in der Gleitführung 112 in Richtung der
vertikalen Achse 14 bewegbar ist, so daß mittels des An
kopplungselementes 44 der Anodenhalter 32 mit Anode 30
relativ zur Kathode 26 verschiebbar ist.
Die elektrische Zuführungsleitung für die Anode 30 ist in der
Positioniervorrichtung 110 über eine flexible Leiterschleife
126 geführt. Dadurch ist gewährleistet, daß eine Verschiebung
der Spindel 114 und damit des Anodenhalters 32 nicht zu einer
Störung der Zufuhr von elektrischer Energie zu der Anode 30
führt.
Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Plasma
brennervorrichtung mit einer Schutzschicht auf beispielsweise
Keramikbasis überzogen ist und zu Isolation gegen elektrische
Durchschläge und damit auch zum Schutz von Bedienungspersonal
dient. Die Schichtdicke der Schutzschicht kann beispielsweise
in der Größenordnung von 50 µm liegen.
Die erfindungsgemäße Plasmabrennervorrichtung arbeitet wie
folgt:
In dem Brennraum 36 wird zwischen Anode 30 und Kathode 26 ein
Lichtbogen erzeugt. Das Arbeitsgas wird über die Arbeitsgas
zuführung 62 in den Brennraum 36 geführt und nimmt in dem
Lichtbogen Lichtbogenenergie auf, die zur Plasmabildung
führt. Die dabei erzeugte Plasmaflamme tritt durch die düsen
förmige Ausbildung der Anode 30 als Plasmastrahl aus dem
Plasmaaustritt 34 aus.
Wird die erfindungsgemäße Plasmabrennervorrichtung in einem
Beschichtungs- oder Aufdampfungssystem eingesetzt, dann wird
in den Plasmastrahl ein Zusatzwerkstoff 126 eingeführt, bei
spielsweise in Pulverform als Metallpulver oder in Stabform.
Dieser Zusatzwerkstoff wird durch den Plasmastrahl ge
schmolzen und mittels des Plasmastrahls mit hoher kinetischer
Energie einem zu bearbeitenden Werkstück zugeführt.
Die Anode 30 ist mit einem Kühlmittel, insbesondere Wasser
beaufschlagt, um Wärme von ihr abzuführen. Die Kühlmittel
beaufschlagung erfolgt über die Kühlmittelzuführungen 74 in
den Strömungsraum 76 und das erwärmte Kühlmittel, das Wärme
von der Anode 30 abführt, wird über die Kühlmittelabführungen
84 der Kühlmittelabführungseinheit zugeführt.
Durch die Positioniervorrichtung 110 wird der Anodenhalter 32
mit der kraftschlüssig darin eingesetzten Anode 30 koaxial
zur vertikalen Achse 14 verschoben, so daß sich durch diese
Verschiebung die relative Position zwischen der Anode 30 und
der Kathode 26 ändert. Die Verschiebung erfolgt dadurch, daß
zuerst das Festlegungsmittel 58 (Fig. 1) bzw. 118 (Fig. 2)
gelöst wird und die Spindel über das Positioniermittel über
die Rändelmutter 56 (Fig. 1) bzw. den Stellantrieb 124 (Fig.
2) in einer Richtung parallel zur vertikalen Achse verschoben
wird und durch die kraftschlüssige Kopplung mit dem Ankopp
lungselement 44 damit der Anodenhalter 32 verschoben wird.
Die Verschiebung erfolgt dabei insbesondere so, daß der
Betrieb der erfindungsgemäßen Plasmabrennervorrichtung 10
optimiert wird, beispielsweise hinsichtlich einer Optimierung
bezüglich des Abbrandes der Elektroden 26 und 30.
Die axiale Verschiebung erfolgt bei einer Variante einer Aus
führungsform so, daß sie über die Steuerungs- und Regelungs
einheit 122 in Abhängigkeit charakteristischer Betriebspara
meter der Plasmabrennervorrichtung 10 geregelt ist, wobei die
Steuerungs- und Regelungseinheit den Stellantrieb 124
steuert. Die charakteristischen Betriebsparameter können
dabei umfassen:
die Temperatur des Kühlmittels bei Zuführung zur Anode 30 und
Abführung von der Anode 30; die Anodentemperatur; die Tempe
ratur eines mittels des Plasmastrahls zu bearbeitenden Werk
stücks; die Wärmekapazität des Arbeitsgases; der Massedurch
satz des Arbeitsgases durch den Brennraum 36; der Massedurch
satz des Zusatzwerkstoffes 126, welcher mit der Plasmaflamme
beaufschlagt ist; die Strom-Spannungs-Charakteristik der
Plasmabrennervorrichtung 10.
Die Steuerung und Regelung erfolgt in Abhängigkeit von einem
oder einer Kombination dieser Parameter, wobei auch weitere,
oben nicht aufgezählte Parameter mitberücksichtigt werden
können. Zur Bestimmung der charakteristischen Parameter sind
erfindungsgemäß die entsprechenden Meßvorrichtungen vorge
sehen (in den Fig. nicht gezeigt).
Die Regelung der relativen Position zwischen der Anode 30 und
der Kathode 26 erfolgt dabei so, daß beispielsweise die
erfindungsgemäße Plasmabrennervorrichtung 10 in einem opti
malen Bereich arbeitet oder eine für einen speziellen Bear
beitungsvorgang optimale Plasmaflammengeometrie mit resul
tierendem Plasmastrahl erzeugt wird.
Das Steuerungs- und Regelungskonzept wird in einem Arbeits
bereich um eine Arbeitspunktposition zwischen Anode 30 und
Kathode 26 eingesetzt, wobei der Arbeitspunkt insbesondere
durch einen bezüglich des Abbrands der Elektroden 26 und 30
optimalen Wert festgelegt sein kann. Die Steuerung und Rege
lung wird deaktiviert, wenn die relative Verschiebung gegen
über dieser Arbeitspunktposition aus dem Arbeitsbereich
läuft, um auf diese Weise die Gefahr einer Elektrodenbeschä
digung beispielsweise durch Elektrodendurchschläge zu ver
meiden. Der Arbeitsbereich umfaßt typischerweise einen
axialen Verschiebungsbereich in der Größenordnung von etwa
5 mm.
Claims (42)
1. Plasmabrennervorrichtung mit einem Brennraum, in welchem
zwischen einer Anode und einer Kathode ein Lichtbogen
erzeugbar ist, wobei dem Brennraum ein Arbeitsgas zur
Plasmabildung zuführbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß eine
Positioniervorrichtung (50; 110) vorgesehen ist, mittels
welcher die Anode (30) und die Kathode (26) relativ
zueinander positionierbar und festlegbar sind.
2. Plasmabrennervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Brennraum (36) rotationssymme
trisch bezüglich einer vertikalen Achse (14) ist.
3. Plasmabrennervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Anode (30) rotationssymmetrisch
bezüglich der vertikalen Achse (14) ist.
4. Plasmabrennervorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (30)
eine Ringelektrode ist.
5. Plasmabrennervorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (30)
düsenförmig ausgebildet ist.
6. Plasmabrennervorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (26)
rotationssymmetrisch bezüglich der vertikalen Achse (14)
ist.
7. Plasmabrennervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Kathode (26) ein Kegelkathodenele
ment (26b) umfaßt.
8. Plasmabrennervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniervorrich
tung (50; 110) so ausgebildet ist, daß Anode (30) und
Kathode (26) in Richtung der vertikalen Achse (14)
relativ zueinander verschieblich sind.
9. Plasmabrennervorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (30)
über die Positioniervorrichtung (40; 110) relativ zu der
Kathode (26), welche gehäusefest bezüglich der Plasma
brennervorrichtung (10) ist, verschieblich ist.
10. Plasmabrennervorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (30)
durch ein Kühlmittel kühlbar ist.
11. Plasmabrennervorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (30)
kraftschlüssig in einem Anodenhalter (32) sitzt.
12. Plasmabrennervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Anodenhalter (32) über die Posi
tioniervorrichtung (50; 110) verschieblich ist.
13. Plasmabrennervorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, da
durch gekennzeichnet, daß in den Anodenhalter (32) Kühl
mittelkanäle (84, 88, 74) zur Beaufschlagung der Anode
(30) mit Kühlmittel integriert sind.
14. Plasmabrennervorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis
13, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmabrennervor
richtung dichtende Führungen (102) für eine Kühlmittel
zuführung zu der und eine Kühlmittelabführung von der
Anode (30) umfaßt, die die Kühlmittelbeaufschlagung bei
jeder Position der Anode (30) und der Kathode (26) rela
tiv zueinander gewährleisten.
15. Plasmabrennervorrichtung nach Anspruch 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß dichtende Führungen (102) im Anoden
halter (32) angeordnet sind, um Verbindungselemente
(104) von Kühlmittelkanälen (74, 90) der Plasmabrenner
vorrichtung (10), welche in die Kühlmittelkanäle (72, 84)
des Anodenhalters (32) münden, bei einer relativen Ver
schiebung zwischen Anodenhalter (32) und Kathode (26) zu
führen.
16. Plasmabrennervorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, da
durch gekennzeichnet, daß dichtende Führungen im Gehäuse
(12) vorgesehen sind, um Verbindungselemente von Kühl
mittelkanälen (74, 84) des Anodenhalters (32), welche in
im Gehäuse (12) der Plasmabrennervorrichtung (10) ange
ordnete Kühlmittelkanäle (72, 90) münden, bei einer rela
tiven Verschiebung zwischen Anodenhalter (32) und
Kathode (26) zu führen.
17. Plasmabrennervorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis
16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelkanäle zur
Beaufschlagung der Anode (26) mit Kühlmittel in der
Plasmabrennervorrichtung (10) so angeordnet und ausge
bildet sind, daß sie durch spanabhebende Materialbear
beitung gegenbohrungsfrei herstellbar und lötstellenfrei
sind.
18. Plasmabrennervorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionier
vorrichtung (50; 110) gehäusefest angeordnet ist.
19. Plasmabrennervorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionier
vorrichtung (50; 110) so ausgebildet ist, daß Anode (30)
und Kathode (26) relativ zueinander stufenlos verschieb
lich sind.
20. Plasmabrennervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis
19, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniervorrich
tung (10) einen Positionsbereich der relativen Verschie
bung zwischen der Anode (30) und der Kathode (26) in
Richtung der vertikalen Achse von bis zu 5 mm hat.
21. Plasmabrennervorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis
20, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniervorrich
tung (10) eine vertikale Gleitführung (52; 112) zur Ver
schiebung der Anode (30) relativ zur Kathode (26) in
Richtung der vertikalen Achse (14) umfaßt.
22. Plasmabrennervorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis
21, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenhalter (32)
ein Ankopplungselement (44) aufweist, welches kraft
schlüssig mit der Positioniervorrichtung (50; 110) ver
bunden ist.
23. Positioniervorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekenn
zeichnet, daß in der vertikalen Gleitführung (52; 112)
der Positioniervorrichtung (50; 110) ein Spindelelement
(54; 114) geführt ist, welches kraftschlüssig mit dem
Ankopplungselement (44) des Anodenhalters (32) verbunden
ist.
24. Plasmabrennervorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis
23, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniervorrich
tung (50; 110) ein Positioniermittel (56; 124) umfaßt,
mittels welchem eine vertikale Verschiebung der Anode
(30) durchführbar ist.
25. Plasmabrennervorrichtung nach Anspruch 24, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Positioniermittel eine Rändel
mutter (56) ist.
26. Plasmabrennervorrichtung nach Anspruch 24, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Positionierelement ein Stellan
trieb (124) ist.
27. Plasmabrennervorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis
26, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniervorrich
tung (50, 110) ein Festlegungsmittel (58; 116) zum Fest
legen der Position zwischen Anode (30) und Kathode (26)
umfaßt.
28. Plasmabrennervorrichtung nach Anspruch 27, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Festlegungsmittel Sicherungs
schrauben (58) und/oder Sicherungsstifte umfaßt.
29. Plasmabrennervorrichtung nach Anspruch 27, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Festlegungsmittel als Klemmvor
richtung (116) ausgebildet ist, durch welche die Spindel
(114) in der Gleitführung (112) verschiebungssicher
klemmbar ist.
30. Plasmabrennervorrichtung nach Anspruch 29, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Klemmvorrichtung einen Antrieb
(120) zu ihrer Betätigung umfaßt.
31. Plasmabrennervorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis
30, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmabrennervor
richtung (10) eine Steuerungs- und Regelungseinheit
(122) umfaßt, welche das Positioniermittel (56; 124) für
die vertikale Verschiebung von Anode (30) und Kathode
(26) relativ zueinander steuert.
32. Plasmabrennervorrichtung nach Anspruch 31, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Steuerungs- und Regelungseinheit
(122) das Festlegungsmittel (116) zur Festlegung einer
relativen Position zwischen Anode (30) und Kathode (26)
steuert.
33. Plasmabrennervorrichtung nach Anspruch 31 oder 32, da
durch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Verschiebung
in Abhängigkeit charakteristischer Betriebsparameter der
Plasmabrennervorrichtung (10) durchführbar ist.
34. Plasmabrennervorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis
33, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Position
zwischen Anode (30) und Kathode (26) durch die
Steuerungs- und Regelungseinheit (122) regelbar in
Abhängigkeit charakteristischer Betriebsparameter der
Plasmabrennervorrichtung (10) ist.
35. Plasmabrennervorrichtung nach Anspruch 33 oder 34, da
durch gekennzeichnet, daß die charakteristischen Be
triebsparameter jeweils die Parameter Temperatur des
Kühlmittels bei Zuführung zur Anode (30) und Abführung
von der Anode (30); Anodentemperatur; Temperatur eines
mittels eines Plasmastrahls bearbeiteten Werkstückes;
Wärmekapazität des Arbeitsgases; Massedurchsatz des
Arbeitsgases; Lichtbogentemperatur; Temperatur einer
Plasmaflamme; Massedurchsatz eines Zusatzwerkstoffes,
welcher mit der Plasmaflamme beaufschlagt ist; Strom-
Spannungs-Charakteristik der Plasmabrennervorrichtung
(10) umfassen können oder auch Kombinationen dieser
Parameter.
36. Plasmabrennervorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Verwendung in
einem Beschichtungs- oder Aufdampfungssystem.
37. Verfahren zum Betreiben einer Plasmabrennervorrichtung,
welche einen Brennraum umfaßt, in dem zwischen einer
Anode und einer Kathode ein Lichtbogen erzeugt wird und
dem Brennraum ein Arbeitsgas zur Plasmabildung zugeführt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine relative Position
von Anode und Kathode in Abhängigkeit charakteristischer
Betriebsparameter der Plasmabrennervorrichtung einge
stellt wird.
38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einstellung durch vertikales Verschieben der Anode
in Richtung einer Symmetrieachse der Brennkammer er
folgt.
39. Verfahren nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekennzeich
net, daß die Einstellung der relativen Position zwischen
Anode und Kathode in Abhängigkeit charakteristischer
Betriebsparameter geregelt wird.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 39, dadurch
gekennzeichnet, daß die relative Position zwischen Anode
und Kathode innerhalb eines vorgegebenen Arbeitsbe
reiches um eine Arbeitspunktposition eingestellt wird,
wobei die Arbeitspunktposition durch charakteristische
Parameter der Plasmabrennervorrichtung bestimmt ist.
41. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einstellungsregelung bei Überschreiten der relativen
Position zwischen Anode und Kathode aus dem vorgegebenen
Arbeitsbereich deaktiviert wird.
42. Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 41, dadurch
gekennzeichnet, daß die charakteristischen Betriebspara
meter jeweils die Parameter Temperatur des Kühlmittels
bei Zuführung zur Anode und Abführung von der Anode;
Anodentemperatur; Temperatur eines mittels eines Plas
mastrahls bearbeiteten Werkstückes; Wärmekapazität des
Arbeitsgases; Massedurchsatz des Arbeitsgases; Licht
bogentemperatur; Temperatur einer Plasmaflamme; Masse
durchsatz eines Zusatzwerkstoffes, welcher mit der
Plasmaflamme beaufschlagt ist; Strom-Spannungs-Charak
teristik der Plasmabrennervorrichtung umfassen können
oder auch Kombinationen dieser Parameter.
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8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND RAUMFAHRT E.V. |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND RAUMFAHRT E.V. |
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8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE MB, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |