DE19727049A1 - Schneidvorrichtung für Plasmabrenner und zugehöriger Düsenhalter mit Düse - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schneidvorrichtung für Plasmabrenner bzw. bezieht sich auf die Gesamtheit von Teilen oder Komponenten, die an einem Plasmabrenner angebracht werden können, um diesen für Schneidarbeiten oder ähnliche Arbeiten zu verwenden. Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf Schneidarbeiten, da diese am weitesten verbreitet sind. Dadurch werden jedoch keineswegs die Tragweite des Erfindungsgedankens eingeschränkt oder andere mögliche Anwendungen ausgeschlossen.

Bei Brennern dieser Art wird eine elektrische Bogenentladung, die einen Lichtbogen zwischen dem metallischen Werkstück und einer Elektrode bildet, in Verbindung mit ein- oder zweiatomigen Gasen (wie z. B. Argon, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, u. a.) verwendet, um das Gas in den Plasmazustand mit extrem hohen Temperaturen von bis zu über 10000°C zu überführen.

In der Regel ist eine zylinderförmige Elektrode vorgesehen, die auf den Brenner montiert und über einen Leiter an den Minuspol der Leistungs­ spannung angeschlossen ist. Außerdem ist eine kappenförmige Anode so auf der Elektrode montiert, daß sie deren Endabschnitt bedeckt. Die Kappe ist gegen die Elektrode isoliert und über einen zweiten Leiter an den Pluspol der Leistungsspannung angeschlossen. In den zwischen Kappe und Elektrode gebildeten schmalen Zwischenraum wird unter Druck das Gasplasma einge­ leitet, das durch eine kleine Öffnung der Kappe austreten kann, die normaler­ weise als Düse bezeichnet wird.

Unter bestimmten Einsatzbedingungen, wie zum Beispiel beim Schneiden eines Blechprofils in einem inneren rechten Winkel oder bei ähnlichen Einbuchtungen des zu schneidenden Blechs, ist es praktisch unmöglich, den Schnitt mit Elektroden und Düsen vorzunehmen, deren Abmessungen den für die elektrische Sicherheit geltenden internationalen Normen entsprechen (praktisch sind damit Elektroden und Düsen gemeint, die ausreichend kurz sind, um einen Kontakt mit dem Prüffinger auszuschließen, der standardmäßig bei den durch die Normen zur elektrischen Sicherheit vorgeschriebenen Prüfbedingungen vorgesehen ist).

Für solche Schneidaufgaben werden daher sogenannte verlängerte Düsen benutzt, die weiter vom Brenner herausragen als die typischen Modelle kurzer Düsen, so daß unter jeder Bedingung gearbeitet werden kann.

Bei Schneidarbeiten dieser Art ist es jedoch möglich, daß der Werker aufgrund der größeren Länge der Düse versehentlich mit der Außenseite der unter Spannung stehenden Düse in Berührung kommt.

Dabei ist unbedingt zu berücksichtigen, daß die besonders harten Einsatz­ bedingungen, in denen sich die Düse während des Gebrauchs befindet bzw. befinden kann, sehr strenge Entwurfs- und Konstruktionsvorgaben auferlegen.

Unter den Faktoren, die am stärksten zu diesen harten Einsatzbedingungen der Düsen beitragen, sind folgende hervorzuheben:
Ein erster Faktor betrifft die extrem hohen Temperaturen, die während des Schneidvorgangs erreicht werden.

Ein zweiter Faktor betrifft das Auftreten von kleinen Partikeln geschmolzenen Metalls, die während des Schneidprozesses in nicht immer vorhersehbare Richtungen geschleudert werden.

Außerdem kann der Schneidbogen bei falschem Gebrauch, wie zum Beispiel bei über den zulässigen Werten liegender Schneidgeschwindigkeit und/oder Schnittstärke, die Außenseite der Düse streifen.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für Plasmabrenner von der Art, die eine Düse und einen Düsenhalter beinhaltet, wobei der Düsenhalter mit einer abnehmbar an dem Düsenhalter befestigten Schutz versehen ist, so daß das Berühren der Düse auch unter den oben beschriebenen harten Einsatzbedingungen verhindert wird.

Im einzelnen ist ein aus einem rohrförmigen Element bestehender Schutz vorgesehen, der dazu dient, die Außenwände der Düse mindestens soweit zu isolieren, daß ihre Berührung durch den Werker verhindert wird.

Mit bezug auf den sogenannten Prüffinger, der üblicherweise im Rahmen der internationalen Sicherheitsnormen unter den in EN 60529 angegebenen Bedingungen eingesetzt wird (in einigen der beigefügten Abbildungen dargestellt und mit D gekennzeichnet), wird die Düse so weit durch den Schutz geschützt, daß kein elektrischer Kontakt mit dem Prüffinger auftreten kann.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schneidvorrichtung und den zugehörigen Düsenhalter mit Düse. Diese Teile der Vorrichtung können, wie im folgenden beschrieben, derart ausgeführt werden, daß ein unsachgemäßer Gebrauch der Vorrichtung verhindert wird.

Um zu vermeiden, daß Düsenhalter ohne Schutzvorrichtung verwendet werden, weisen die in der betreffenden Vorrichtung vorgesehenen Düsen einen höheren Bund auf als die Düsen der bekannten Art. Auf diese Weise können in Verbindung mit den herkömmlichen (Standard-)Düsenhaltern ohne Schutzvorrichtung keine Düsen mit längerem Bund (gegenüber den herkömmlichen bzw. Standard-Düsen) eingesetzt werden, da die Schließung der Sicherheitskontakte, die das Einschalten des Brenners ermöglichen, verhindert wird.

Darüber hinaus kann der Schutz aus einem rohrförmigen Element mit einem Mindestinnendurchmesser bestehen, der kleiner ist als der von Düsen der bekannten Art, so daß deren Einsetzen in den Düsenhalter nach dieser Erfindung verhindert wird.

Die technischen Eigenschaften der Erfindung im Hinblick auf die oben­ genannten Zwecke sind eindeutig dem Inhalt der nachstehenden Ansprüche zu entnehmen, und ihre Vorzüge gehen deutlicher aus der nachstehenden Beschreibung hervor, die sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht.

Diese stellen eine Verwirklichungsform der Erfindung dar, die nur als Beispiel dient und keineswegs einschränkenden Charakter hat, wobei:

Abb. 1 in schematischer Seitenansicht und mit einzelnen Teilen in Schnittzeichnung ein mögliches Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Abb. 2 in schematischer Seitenansicht und mit einzelnen Teilen in Schnittzeichnung ein Ausführungsbeispiel eines nach dieser Erfindung gefertigten Düsenhalters in Verbindung mit einer Düse der bekannten Art zeigt, die nicht mit dem Halter vereinbar ist;

Abb. 3 in schematischer Seitenansicht und mit einzelnen Teilen in Schnittzeichnung ein Ausführungsbeispiel einer nach dieser Erfindung gefertigten Düse in Verbindung mit einem Düsenhalter der bekannten Art zeigt, der nicht mit der genannten Düse vereinbar ist;

Abb. 4 in schematischer Seitenansicht und mit einzelnen Teilen in Schnittzeichnung eine Vorrichtung der bekannten Art zeigt.

Entsprechend den Abbildungen der beigefügten Zeichnungen bezieht sich die Erfindung auf eine Schneidvorrichtung für Plasmabrenner.

Praktisch handelt es sich um eine Schneidvorrichtung, die an einem Brenner 8 anzubringen ist, um damit Schneidarbeiten oder ähnliches auf einer Oberfläche durchzuführen, die allgemein als S gekennzeichnet ist.

Die Vorrichtung besteht aus einem Düsenhalter 2 und einer Düse 3.

Der Düsenhalter 2 kann verwendet werden, um die Düse 3 an einem am Brenner 8 vorhandenen Arbeitsendstück zu befestigen. Der Düsenhalter 2 befestigt die Düse am Brenner 8 auf einem Verbindungsabschnitt 44 und kann auf die Düse 3 aufgezogen werden.

Bei der korrekten Anordnung des Düsenhalters 2 auf der Düse 3, wird ein Sicherheitskreis geschlossen, der das Einschalten des Brenners gestattet und mindestens ein entsprechendes Verbindungselement 5 beinhaltet, mit dem der obere Abschnitt 25 des Düsenhalters 2 in Wechselwirkung tritt.

Im allgemeinen werden bei Brennern zwei Anschlußelemente 5 verwendet, die genau einander gegenüber angeordnet sind, d. h. in einem Winkel von 180° zueinander. In den beigefügten Zeichnungen wurde aus Gründen der einfacheren Beschreibung nur ein einziges Anschlußelement 5 dargestellt, das um 90° gegenüber seiner üblicherweise eingenommenen Lage verschoben ist.

Der Düsenhalter 2 nach dieser Erfindung ist an seinem freien oder unteren Ende 21 mit einem Schutz 1 für die Düse 3 versehen.

Der Schutz besteht aus einem rohrförmigen Element, das abnehmbar am Düsenhalter 2 befestigt ist und so weit vom freien Ende 21 hervorragt, daß seitliche Wechselwirkungen mit den Wänden der Düse 3 verhindert werden.

Die Verhinderung solcher Wechselwirkungen wird anhand des Prüffingers D veranschaulicht, der in dem in Abb. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung nicht mit der Düse 3 in Berührung kommen kann, während er dagegen in dem in Abb. 4 gezeigten Beispiel der bekannten Methode die Düse (hier mit 6 gekennzeichnet, da vom bekannten Typ) berühren kann.

Der Düsenhalter 2 kann einen inneren Hohlraum aufweisen, der zur Aufnahme eines proximalen (proximal = näher zum Rumpf liegend) Abschnittes der Düse 3 dient. Dieser erstreckt sich in Längsrichtung über einen Wert H2, entsprechend der Summe der Längsausdehnung H4 eines Bundes 4, den die Düse 3 an einem proximalen Abschnitt 30 aufweist und der Längsausdehnung H44 des Verbindungsabschnittes 44 zum Anschluß an den Brenner 8. Auf diese Weise wird die Verbindung mit dem Anschlußelement 5 und das entsprechende Einschalten des Brenners bei Gebrauch der Düse 3 ermöglicht.

Mit anderen Worten weist die Düse 3 einen Bund 4 auf, dessen Längsausdehnung über den Standardwerten liegt und der entweder in einem Stück mit der restlichen Düse 3 gefertigt sein kann oder aus einem an die Düse anbaubaren Ringstück bestehen kann.

Beträgt, zum Beispiel, der Standardwert des Bundes für die auf kleinen Brennertypen (mit Stromstärken um 70 Ampere) einsetzbaren Düsen 1,3 mm, weist die Düse nach dieser Erfindung einen höheren Wert auf. Auf diese Weise wird die Verwendung von Düsen verhindert, die nicht für den Düsenhalter nach dieser Beschreibung geeignet sind.

Das rohrförmige Element, das den Schutz 1 darstellt, kann einen Mindestinnendurchmesser D1 aufweisen, der kleiner ist als der Außendurchmesser D6 einer Standarddüse 6: auf diese Weise wird, wie in Abb. 2 gezeigt, die Verwendung von Düsen der bekannten Art verhindert (die gewöhnlich einen Durchmesser von 10,6 mm für den Einsatz auf den oben beschriebenen kleinen Brennertypen haben). Diese würden, auch wenn sie vom Düsenhalter gehalten werden könnten, aufgrund ihres niedrigeren Bundes Funktionsstörungen beim Brenner verursachen.

Für Anwendungen auf großen Brennertypen (gemeint sind damit Brenner mit Stromwerten um 150 Ampere), wird der Mindestdurchmesser D1 des rohrförmigen Elementes 1 kleiner als der Wert von 15 mm sein, der dem Durchmesser der herkömmlich auf diesem Brennertyp verwendeten Düsen entspricht.

Das rohrförmige Element kann im wesentlichen zylinderförmig sein, wie in den abgebildeten Beispielen, oder sich zum unteren Teil hin konisch oder kegelstumpfförmig verjüngen, bis zum Erreichen eines Mindestdurchmessers D1 mit den oben genannten Eigenschaften.

Für kleine Brennertypen werden die nach dieser Erfindung hergestellten Düsen 3 einen Durchmesser D3 von weniger als 10,6 mm und einen Bund mit einer Höhe über 1,3 mm aufweisen.

Genauer gesagt können, als Beispiele ohne einschränkenden Charakter.

Durchmesser D3 realisiert werden, die grundsätzlich zwischen 9 und 10 mm liegen und Bünde 4 mit einem Höhenwert, der grundsätzlich bei 3,3 mm liegt.

Für große Brennertypen werden die nach dieser Erfindung hergestellten Düsen 3 einen Durchmesser D3 von weniger als 15 mm und einen Bund mit einer Höhe über 3,9 mm aufweisen.

Genauer gesagt können, als Beispiele ohne einschränkenden Charakter.

Durchmesser D3 realisiert werden, die grundsätzlich bei 13,8 mm liegen und Bünde 4 mit einem Höhenwert, der grundsätzlich bei 6,4 mm liegt.

Praktisch wird die Sicherheit der Vorrichtung, auf die sich diese Erfindung bezieht, dadurch gewährleistet, daß die Verwendung der nach dieser Erfindung hergestellten Düsen 3 mit Düsenhaltern der bekannten Art 2 (wie in Abb. 3 dargestellt) unmöglich ist, da der Stromkreis zwischen den Kontakten 5 und 25 nicht geschlossen wird.

Eine weitere Sicherheit ist dadurch gegeben, daß die Verwendung von Düsen der bekannten Art 6 auf den nach dieser Erfindung hergestellten Düsenhaltern 2 unmöglich ist, da der Schutz 1 einen Mindestinnendurchmesser D1 aufweist, der das Einführen der Düsen 6 der bekannten Art verhindert (siehe Beispiel in Abb. 2).

Die so konzipierte Erfindung kann zahlreichen Änderungen und Varianten unterliegen, die alle in den Bereich des Erfindungsgedankens fallen.

Außerdem können alle Details durch technisch gleichwertige Elemente ersetzt werden.

Claims (16)

1. Schneidvorrichtung für Plasmabrenner, die zur Ausführung von Schneid- und ähnlichen Arbeiten an einem Brenner anzubringen ist, bestehend aus einem Düsenhalter und einer Düse, wobei der Düsenhalter zur Befestigung der Düse an einem Arbeitsendstück eines Brenners verwendbar und auf diese Düse aufziehbar ist und dabei mit mindestens einem entsprechenden Anschlußelement, das der Brenner aufweist, eine elektrische Verbindung herstellt, die für das Funktionieren des Brenners, d. h. für die Freigabe der Schneid- oder ähnlichen Arbeiten, erforderlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Düsenhalter (2) an seinem freien oder unteren Ende (21) mit einem Schutz (1) für die genannte Düse (3) versehen ist, welcher aus einem rohrförmigen Element besteht, das abnehmbar am Düsenhalter (2) befestigt ist und so weit vom genannten freien Ende (21) hervorragt, daß seitliche Wechselwirkungen mit den Wänden der Düse (3) verhindert werden.

2. Schneidvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der genannte Düsenhalter einen inneren Hohlraum aufweist, der zur Aufnahme eines proximalen Abschnittes einer Düse dient, der sich in Längsrichtung über einen Wert (H2) erstreckt, entsprechend der Summe der Längsausdehnung eines Bundes mit Standardhöhe (HS), den eine Düse an einem proximalen Abschnitt aufweist, und der Längsausdehnung (H44) eines Verbindungsabschnittes zum Anschluß an den Brenner, so daß die Verbindung mit dem genannten Anschlußelement und somit das Einschalten des Brenners bei Gebrauch des genannten Düsentyps ermöglicht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (H4) des Bundes (4) der genannten Düse (3) einen höheren Wert aufweist als die genannten Standardhöhe (HS).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte rohrförmige Element, das den Schutz (1) darstellt, einen Mindestinnendurchmesser (D1) aufweist, der kleiner ist als der Außendurchmesser (D6) einer Standarddüse (6).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, insbesondere zum Einsatz auf kleinen Brennertypen, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Außendurchmesser (D6) einer Standarddüse grundsätzlich 10,6 mm beträgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, insbesondere zum Einsatz auf großen Brennertypen, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Außendurchmesser (D6) einer Standarddüse grundsätzlich 15 mm beträgt.

6. Düsenhalter für Plasmabrenner, der zur Befestigung einer Düse (3) an einem Arbeitsendstück eines Brenners geeignet ist und auf die Düse aufziehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß er an seinem freien oder unteren Ende (21) mit einem Schutz (1) für die genannte Düse (3) versehen ist, welcher aus einem rohrförmigen Element besteht, das abnehmbar am Düsenhalter (2) befestigt ist und so weit vom genannten freien Ende (21) hervorragt, daß seitliche Wechselwirkungen mit den Wänden der Düse (3) verhindert werden.

7. Düse für Plasmabrenner, insbesondere zum Einsatz auf kleinen Brennertypen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem im wesentlichen zylinderförmigen Körper mit einem Durchmesser (D3) von weniger als 10.6 mm besteht und an ihrem proximalen Abschnitt, der zum Anschluß an den genannten Brenner (8) dient, einen Bund (4) mit einer Längsausdehnung (H4) von über 1,3 mm aufweist.

8. Düse für Plasmabrenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Durchmesser (D3) aufweist, der grundsätzlich zwischen 9 und 10 mm beträgt.

9. Düse für Plasmabrenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Bund (4) eine Höhe von grundsätzlich 3,3 mm aufweist.

10. Düse für Plasmabrenner, insbesondere zum Einsatz auf großen Brennertypen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem im wesentlichen zylinderförmigen Körper mit einem Durchmesser (D3) von weniger als 15 mm besteht und an ihrem proximalen Abschnitt, der zum Anschluß an den genannten Brenner (8) dient, einen Bund (4) mit einer Längsausdehnung (H4) von über 3,9 mm aufweist.

11. Düse für Plasmabrenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Durchmesser (D3) aufweist, der grundsätzlich 13,8 mm beträgt.

12. Düse für Plasmabrenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Bund (4) eine Höhe von grundsätzlich 6.4 mm aufweist.

13. Schneidvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Bund (4) in einem Stück mit der genannten Düse (3) gefertigt ist.

14. Schneidvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Bund (4) aus einem Ringstück besteht, das an die Düse (3) angebaut werden kann, wenn diese auf den genannten Brenner (8) montiert wird.

15. Düse für Plasmabrenner nach den Ansprüchen 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Bund (4) in einem Stück mit der genannten Düse (3) gefertigt ist.

16. Düse für Plasmabrenner nach den Ansprüchen 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Bund (4) aus einem Ringstück besteht, das an die Düse (3) angebaut werden kann, wenn diese auf den genannten Brenner (8) montiert wird.