DE2434846C3

DE2434846C3 - Method for operating a welding torch with a rod cathode and welding torch for its implementation

Info

Publication number: DE2434846C3
Application number: DE19742434846
Authority: DE
Inventors: Haruo Kiyose Tokio Tateno (Japan)
Original assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Current assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Priority date: 1973-07-20
Filing date: 1974-07-19
Publication date: 1978-01-19

Description

ίο Die Erfindung betrifft einen Schweißbrenner nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie einen Schweißbrenner zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3.ίο The invention relates to a welding torch according to the preamble of claim 1 and a welding torch for performing this method according to the preamble of claim 3.

Grundsätzlich sind bei Schweißbrennern, wie sie zum Schneiden von Eisen, Aluminium oder auch anderen Metallen Anwendung finden, zwei unterschiedliche Anordnungen der Stabkathode und der Zuführung des aktiven Gases möglich. Hatte man zunächst nur Schweißbrenner verwendet, bei denen in den zwischen der aus Zirkon oder einer Zirkonlegierung bestehenden Stabkathode und einem einzigen, die Stabkathode koaxial umgebenden ringförmigen Körper gebildeten Ringraum ein aktives Gas, nämlich Luft, eingeführt wurde, so führte die technische Entwicklung später zu Schweißbrennern der gattungsgemäßen Art, bei denen eine Stabkathode in Verbindung mit zwei koaxialen ringförmigen Körpern vorgesehen ist. Es hatte sich nämlich gezeigt, daß Schweißbrenner der erstgenannten Art, bei denen also nur ein einziger ringförmigerIn principle, two different arrangements of the rod cathode and the supply of the active gas are possible with welding torches such as those used for cutting iron, aluminum or other metals. At first only welding torches were used in which an active gas, namely air, was introduced into the annular space formed between the rod cathode made of zirconium or a zirconium alloy and a single annular body coaxially surrounding the rod cathode, but technical developments later led to welding torches of the generic type in which a rod cathode is provided in connection with two coaxial annular bodies. It has been shown that welding torches of the first-mentioned type, i.e. only a single ring-shaped one

ίο Körper vorgesehen ist, zwar mit hohem Wirkungsgrad arbeiten, wobei insbesondere die auf dem zu schneidenden Metallstück erzeugbare Energiedichte sehr hoch ist, jedoch haben derartige Schweißbrenner den Nachteil, daß die Stabkathode innerhalb einer so kurzenίο body is provided, though with high efficiency work, in particular the energy density that can be generated on the piece of metal to be cut is very high, however, such welding torches have the disadvantage that the rod cathode within such a short

.15 Betriebszeit durch die Einwirkung des direkt mit ihr in Berührung kommenden aktiven Gases erodiert wird, daß die Instandsetzungskosten bei derartigen Schweißbrennern annähernd die Hälfte der gesamten Betriebskosten ausmachen..15 operating time due to the action of the directly with it in Contact coming active gas is eroded, so that the repair costs for such welding torches make up approximately half of the total operating costs.

.40 Demgegenüber beruhen der Aufbau und die Wirkungsweise des mit einer Stabkathode und zwei koaxialen ringförmigen Körpern versehenen Schweißbrenners der zweitgenannten Art darauf, daß die Stabkathode durch das in den ringförmigen Raum zwischen der Stabkathode und dem ersten ringförmigen Körper eingeführte inaktive Gas gegen das in den Ringraum zwischen dem ersten und dem zweiten ringförmigen Körper eingeführte aktive Gas geschützt wird. Dieser zweitgenannte Schweißbrenner bzw. dieses.40 On the other hand, the structure and the mode of operation are based on the one rod cathode and two coaxial annular bodies provided welding torch of the second type mentioned that the Rod cathode through the into the annular space between the rod cathode and the first annular Body introduced inactive gas against the in the annulus between the first and the second ring-shaped body introduced active gas is protected. This second welding torch or this one

so zweitgenannte Verfahren, wie es in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 8924/1960 im einzelnen beschrieben ist, wird benutzt, seit es Brenner mit sogenanntem »übertragenem Bogen« gibt. Allgemein wird bei einem derartigen Verfahren bzw. bei einem hierfür geeigneten Schweißbrenner, von dem die Erfindung ausgeht, ein Lichtbogen zwischen der Stabkathode und dem zu schneidenden Metallstück erzeugt, nachdem in den ringförmigen Raum zwischen der Stabkathode und dem ersten ringförmigen Körper ein inaktives Gas eingeleitet worden ist. Dann wird dem ringförmigen Raum zwischen dem ersten und dem zweiten ringförmigen Körper ein aktives Gas zugeführt, wodurch sich ein Plasma ergibt, welches auf hoher Temperatur befindliche!; aktives Gas enthält. Beiso-called second procedure, as it is in the disclosed Japanese Patent Application No. 8924/1960 described in detail has been used since burner using so-called »transferred arc«. In general, in such a method or in a this suitable welding torch, from which the invention is based, an arc between the Rod cathode and the piece of metal to be cut generated after in the annular space between an inactive gas has been introduced into the rod cathode and the first annular body. Then it will an active gas is supplied to the annular space between the first and the second annular body, resulting in a plasma which is at a high temperature !; contains active gas. at

fts derartigen Schweißbrennern, wie sie durch die DT-AS 15 65 065 vorbekannt waren, wird also die Bogensäule des Lichtbogens ausschließlich aus dem inaktiven Inertgas gebildet, während das aktive Gas dazufts such welding torches, as they were previously known from DT-AS 15 65 065, is thus the arc column of the arc is formed exclusively from the inactive inert gas, while the active gas does so

verwendet wird, den aus dem Inertgas gebildeten Plasmastrahl zu umhüllen. Das den Plasmastrahl einhüllende aktive Gas bewirkt hierbei eine thermische Einschnürung des Plasmastrahles, wodurch dessen Energiedichte gesteigert und derselbe gleichzeitig stabilisiert wird. Es hat sich gezeigt, daß selbst dann, wenn der Durchsatz, also die Durchströmrate des verwendeten aktiven Gases erhöht wird, die Schnittgeschwindigkeit des Brenners nicht gesteigert werden kann, mit anderen Worten also, die Energiedichte auf dem Werkstück sich nicht vergrößern läßt Andererseits führt ein Herabsetzen des Durchsatzes des verwendeten inaktiven Gases zu einer Erosion und Deformation der Stabkathode, so daß also auch hierin keine Möglichkeit besteht, die Energiedichte zu steigern. Grundsätzlich dürfte dies bei dem bekannten Verfahren und dem bekannten Schweißbrenner der gattungsgemäßen Art darauf zurückzuführen sein, daß die zweite Düsenöffnung einen größeren Querschnitt hat als die erste Düsenöffnung, da sich bei einer derartigei. Konfiguration bei einem Absenken des Durchsatzes des inaktiven Gases an der ersten, verhältnismäßig engen Ringdüse ein doppelter Lichtbogen bildet. Dieselben Verhältnisse treten auch bei den Schweißbrennern auf, wie sie in der DT-OS 20 43 996 oder der DT-AS 10 70 308 beschrieben sind, bei denen der Durchmesser der zweiten Ringdüse ebenfalls wesentlich größer ist als derjenige der ersten Ringdüse, so daß ein Absenken des Durchsatzes des inaktiven Gases stets zur Ausbildung eines doppelten Lichtbogens führt, der eine Steigerung der Energiedichte durch eine erhöhte Einschnürung des Plasmastrahles unmöglich macht.is used to envelop the plasma jet formed from the inert gas. That the plasma jet Enveloping active gas here causes a thermal constriction of the plasma jet, whereby its Energy density is increased and the same is stabilized at the same time. It has been shown that even then if the throughput, i.e. the flow rate of the active gas used, is increased, the cutting speed of the burner cannot be increased, in other words, the energy density the workpiece cannot be enlarged, on the other hand, a reduction in the throughput of the used inactive gas to erosion and deformation of the rod cathode, so that no possibility here either consists in increasing the energy density. In principle, this should be the case with the known method and the known welding torch of the generic type can be attributed to the fact that the second nozzle opening has a larger cross-section than the first nozzle opening, since with such a. configuration when the throughput of the inactive gas is reduced at the first, relatively narrow ring nozzle forms a double arc. The same conditions also occur with the welding torches as in the DT-OS 20 43 996 or DT-AS 10 70 308 are described in which the diameter of the second Ring nozzle is also much larger than that of the first ring nozzle, so that a lowering of the Throughput of the inactive gas always leads to the formation of a double arc, which increases the energy density makes impossible by an increased constriction of the plasma jet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie einen Schweißbrenner der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen eine erhöhte Energiekonzentration des Lichtbogens ohne Verkürzung der Lebensdauer der Stabkathode erreicht werden kann.The invention is based on the object of a method and a welding torch of the initially mentioned called type to create in which an increased energy concentration of the arc without shortening the service life of the rod cathode can be achieved.

Erfindungsgeinäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 aufgeführten Maßnahmen gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich durch die im Kennzeichen des Anspruches 3 aufgeführten Merkmale aus.In accordance with the invention, this object is achieved in a method of the generic type by the im Characteristics of claim 1 listed measures solved. The device according to the invention is suitable are characterized by the features listed in the characterizing part of claim 3.

Die Lehre der Erfindung besteht darin, bei einem Schweißbrenner, bei dem die zweite Ringdüse im Gegensatz zum Stand der Technik einen kleineren Durchmesser hat als die erste Ringdüse, mittels der zweiten Ringdüse auf den Plasmastrahl des Lichtbogens eine Einschnürwirkung auszuüben, wodurch die Energiedichte des Lichtbogens also durch Einstellen des Durchsatzes des inaktiven Gases auf einen bestimmten Bereich vergrößert werden kann. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß beim Absenken des Durchsatzes des inaktiven Gases in Richtung auf den kleinstmöglichen Wert, bei dem noch kein Einströmen des aktiven Gases in den ersten Ringkanal stattfindet, der Wärmeverlust an dem zweiten ringförmigen Körper abnimmt und gleichzeitig die Stromdichte des Lichtbogens an der zweiten Düsenöffnung ansteigt. Bei der erfindungsgemäßen Konfiguration wird also der Durchsatz des inaktiven Gases weitaus stärker gesenkt, als dies bisher möglich war, wodurch auf wirkungsvolle Weise der Wärmeverlust an der zweiten Düsenöffnung verringert und gleichzeitig die Stromdichte des ft? Lichtbogens an der zweiten Düsenöffnung erhöht werden. Die starke Einschnürung des Lichtbogens an der Düsenöffnung führt natürlich zu einer starken Erhöhung der thermischen Energledichte an dem zu bearbeitenden Werkstück. Trotz der Erhöhung der Energiedichte des Lichtbogens, wie sie durch die Einstellung der Durchströmrate des inaktiven Gases, auf den beanspruchten Bereich erzielt wird, ergibt sich keinerlei Beeinträchtigung der Lebensdauer der Stabkathode. The teaching of the invention consists in a welding torch in which the second ring nozzle in the In contrast to the prior art, has a smaller diameter than the first ring nozzle, by means of which second ring nozzle exert a constricting effect on the plasma jet of the arc, thereby increasing the energy density of the arc by adjusting the throughput of the inactive gas to a certain one Area can be enlarged. The invention is based on the knowledge that when lowering the throughput of the inactive gas towards the smallest possible value at which the active gas does not yet flow in Gas takes place in the first annular channel, the heat loss on the second annular body decreases and at the same time the current density of the arc at the second nozzle opening increases. In the According to the configuration according to the invention, the throughput of the inactive gas is reduced much more than this was previously possible, thereby effectively reducing heat loss at the second nozzle opening decreased and at the same time the current density of the ft? Arc increased at the second nozzle opening will. The strong constriction of the arc at the nozzle opening naturally leads to a strong one Increase in the thermal energy density on the to machining workpiece. Despite the increase in the energy density of the arc as it is caused by the Adjustment of the flow rate of the inactive gas, which is achieved in the claimed area, results no impairment of the service life of the rod cathode.

Besonders bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3. Insbesondere hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, denjenigen Bereich, innerhalb dem der Durchsatz des inaktiven Gases gehalten werden soll, noch stärker einzuschränken, und zwar auf denjenigen Bereich, der zwischen dem ein Einströmen des aktiven Gases in den ersten Kanal verhindernden Mindestwert und einem durch eine Nullstelle der zweiten Ableitung des Wärmeverlustes an dem zweiten ringförmigen Körper nach dem Durchsatz definierten Höchstwert liegt. Der Wärmeverlusi an der zweiten Ringdüse ist nämlich dann am kleinsten, wenn der Durchsatz des inaktiven Gases unter einen Wert abfällt, an welchem das Wandpotential an dem zweiten ringförmigen Körper sein Minimum hat.Particularly preferred embodiments of the method according to the invention emerge from claims 2 and 3. In particular, it has been found to be expedient to restrict the area within which the throughput of the inactive gas is to be kept even more, namely to the area between the a minimum value preventing the active gas from flowing into the first channel and a maximum value defined by a zero point of the second derivative of the heat loss at the second annular body according to the throughput. The heat loss at the second ring nozzle is smallest when the throughput of the inactive gas falls below a value at which the wall potential on the second ring-shaped body has its minimum.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Dabei zeigtExemplary embodiments of the invention are explained in detail below with reference to the drawing. It shows

Fig. 1 einen Schweißbrenner mit einer Stabkathode und zwei ringförmigen, koaxial hierzu angeordneten Körpern im Schnitt,1 shows a welding torch with a rod cathode and two annular, coaxially arranged bodies in section,

F i g. 2 einen elektrischen Schaltkreis, mittels dem der Schweißbrenner nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden kann,F i g. 2 shows an electrical circuit by means of which the Welding torch can be operated according to the method according to the invention,

F i g. 3 in graphischer Darstellung den Wärmeverlust und das Wandpotential am zweiten ringförmigen Körper als Funktion des Durchsatzes an inaktivem Gas (Argon),F i g. 3 graphically shows the heat loss and the wall potential at the second ring-shaped Body as a function of the throughput of inactive gas (argon),

Fig.4 in graphischer Darstellung den minimalen Durchsatz des inaktiven oder Schutzgases in Abhängigkeit von verschiedenen Durchmessern der Düsenöffnung des ersten ringförmigen Körpers,4 shows the minimum in a graphic representation Throughput of the inactive or protective gas depending on the different diameters of the nozzle opening of the first annular body,

Fig. 5 in graphischer Darstelung den Lichtbogenstrom in Abhängigkeit von verschiedenen Durchmessern der Düsenöffnung des zweiten ringförmigen Körpers eines Schweißbrenners, wie er in F i g. 1 dargestellt ist,5 shows the arc current in a graphic representation depending on different diameters of the nozzle opening of the second annular Body of a welding torch as shown in FIG. 1 is shown,

Fig.6 erste und zweite Gaszuführungen zum Anschluß an den Schweißbrenner von Fig. I,Fig. 6 first and second gas feeds for connection to the welding torch of Fig. I,

Fig. 7 verschiedene Ausführungsbeispiele der zweiten Gaszuführung undFig. 7 different embodiments of the second Gas supply and

Fig.8 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der in F i g. 6 gezeigten Gaszuführung.8 shows a modified embodiment of the in F i g. 6 gas supply shown.

In F i g. 1 ist ein Lichtbogen-Schweißbrenner, also ein Brenner mit übertragenem Bogen dargestellt, auf den sich die Erfindung bezieht. Während des Betriebes wird ein inaktives Gas 4 einem ersten Ringkanal zwischen einer Stabkathode 1 und einem ersten ringförmigen Körper 3 zugeführt. Ein aktives Gas 7 wird in einen zweiten Ringkanal zwischen dem ersten ringförmigen Körper 3 und einem zweiten ringförmigen Körper 6 eingeleitet. Ein Lichtbogen S wird zwischen der Stabkathode 1 und einem zu bearbeitenden Werkstück 8 erzeugt. Mit 2 und 5 sind die Düsenöffnungen des ersten und zweiten ringförmigen Körpers 3, 6 bezeichnet. 10 ist ein elektrischer Isolator und 11 eine Gleichspannungsquelle, die eine fallende Spannungs-Strom-Charakteristik aufweist. Die Stabkathode 1 ist an die negative Klemme der Gleichspannungsquelle 11 angeschlossen. Die ersten und zweiten ringförmigenIn Fig. 1 shows an arc welding torch, that is to say a torch with a transferred arc, onto the the invention relates. During operation, an inactive gas 4 is a first annular channel between a rod cathode 1 and a first annular body 3 supplied. An active gas 7 is in a second annular channel between the first annular body 3 and a second annular body 6 initiated. An arc S is created between the rod cathode 1 and a workpiece to be machined 8 generated. Numeral 2 and 5 are the nozzle openings of the first and second annular bodies 3, 6 designated. 10 is an electrical insulator and 11 is one DC voltage source which has a falling voltage-current characteristic. The rod cathode 1 is on the negative terminal of the DC voltage source 11 is connected. The first and second annular

Körper 3 und 6 sind über Schaller 12, 13 mit der positiven Klemme der Gleichspannungsquelle 11 verbunden. Das Werkstück 8 ist an die positive Klemme der Gleichspannungsquelle 11 angeschlossen. Die ersten und zweiten ringförmigen Körper 3, 6 sind in aus der Zeichnung nicht näher ersichtlicher Weise wassergekühlt. Der Brenner wird wie folgt in Betrieb genommen: Ein inaktives Gas 4 wird dem ersten Ringkanal zugeführt, wobei der Durchsatz so groß ist, daß der Bogenfußpunkt sich von der Düsenöffnung des ersten ringförmigen Körpers 3 zu der Düse des zweiten ringförmigen Körpers 6 bewegt. Die Gleichspannungsquelle 11 wird eingeschaltet, wobei der Gleichspannung ein hochfrequenter Wechselstrom überlagert ist. Die Schalter 12 und 13 sind geschlossen, so daß ein Bogen über den Raum zwischen der Stabkathode ί und der Düsenöffnung des ersten ringförmigen Körpers 3 erzeugt wird. Dann wird der Schalter 12 geöffnet, wodurch der Bogenfußpunkt veranlaßt wird, von der Düsenöffnung des ersten ringförmigen Körpers 3 zu der Düsenöffnung des zweiten ringförmigen Körpers 6 überzugehen. Das anschließende Öffnen des Schalters 13 läßt den Bogenfußpunkt von der Düsenöffnung des zweiten ringförmigen Körpers 6 auf das Werkstück 8 übergehen, woraufhin dann dem zweiten Ringkanal mit allmählich zunehmendem Durchsatz aktives Gas 7 zugeführt wird. Während dieser Vorgänge werden die Stärke des elektrischen Stromes und der Durchsatz des inaktiven Gases sorgfältig dahingehend kontrolliert, daß das Entstehen eines Doppelbogens vermieden wird.Bodies 3 and 6 are connected to the Schaller 12, 13 positive terminal of the DC voltage source 11 connected. The workpiece 8 is on the positive terminal the DC voltage source 11 is connected. The first and second annular body 3, 6 are water-cooled in a manner not shown in detail in the drawing. The burner is put into operation as follows: An inactive gas 4 is added to the first ring channel fed, the throughput is so large that the arch base is from the nozzle opening of the first annular body 3 is moved to the nozzle of the second annular body 6. The DC voltage source 11 is switched on, with the DC voltage a high-frequency alternating current is superimposed. The switches 12 and 13 are closed, so that an arc via the space between the rod cathode ί and the nozzle opening of the first annular body 3 is produced. Then the switch 12 is opened, whereby the arch base is caused by the The nozzle opening of the first annular body 3 to the nozzle opening of the second annular body 6 to pass over. The subsequent opening of the switch 13 leaves the arch base of the nozzle opening of the second annular body 6 go over to the workpiece 8, whereupon the second annular channel with gradually increasing throughput active gas 7 is supplied. During this process, the The strength of the electric current and the throughput of the inactive gas are carefully controlled to ensure that that the creation of a double arch is avoided.

Aufgrund der Erfindung wird der Betrieb eines derartigen Brenners dadurch verbessert, daß der Durchsatz des inaktiven Gases 4 oberhalb eines Mindestwertes liegt, welcher noch groß genug ist, umDue to the invention, the operation of such a burner is improved in that the Throughput of the inactive gas 4 is above a minimum value, which is still large enough to

s ein Einströmen des aktiven Gases in den ersten Ringkanal zu verhindern. Der Durchsatz des inaktiven Gases liegt dabei innerhalb eines Bereiches, in welchem erstens das Wandpotential des zweiten ringförmigen Körpers 6 mit zunehmendem Durchsatz des inaktivens to prevent the active gas from flowing into the first ring channel. The throughput of the inactive Gas lies within a range in which firstly the wall potential of the second ring-shaped Body 6 with increasing throughput of the inactive

ίο Gases abnimmt und zweitens der Wärmeverlust an dem zweiten ringförmigen Körper 6 mit zunehmendem Durchsatz des inaktiven Gases zunimmt.ίο gas decreases and secondly the heat loss at the second annular body 6 increases with increasing throughput of the inactive gas.

In F i g. 2 ist ein elektrischer Schaltkreis dargestellt, durch den die Einflußgrößen des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt werden. Ein Potentiometer 14 ist über ein Amperemeter 15 an den zweiten ringförmigen Körper 6 angeschlossen. Wenn das Amperemeter bei einer geeigneten Kontaktstellung Null anzeigt, wird die Potentialdifferenz zwischen der Stabkathode und dem zweiten ringförmigen Körper 6 durch ein Voltmeter 16 bestimmt. Dies ist das Wandpotential V_ca (Volt) am zweiten ringförmigen Körper. Über den Einlaß 17 wird dem zweiten ringförmigen Körper 6 Kühlwasser mit einem Durchsatz der Größe L (l/min) zugeführt, welches aus dem Auslaß 18 abgeführt wird. Die Wassertemperatur Γι (^CC) am EJnlaß liegt fest, die Wassertemperatur T-. ("C) am Auslaß wird gemessen. Der Wärmeverlust W (Watt) am zweiten ringförmigen Körper geht aus der folgenden Gleichung hervor:In Fig. 2 shows an electrical circuit through which the influencing variables of the method according to the invention are determined. A potentiometer 14 is connected to the second annular body 6 via an ammeter 15. When the ammeter shows zero at a suitable contact position, the potential difference between the rod cathode and the second annular body 6 is determined by a voltmeter 16. This is the wall potential V _ca (volt) on the second ring-shaped body. Cooling water with a throughput of the size L (l / min) is fed to the second annular body 6 via the inlet 17 and is discharged from the outlet 18. The water temperature Γι ( ^C C) at the inlet is fixed, the water temperature T-. ("C) at the outlet is measured. The heat loss W (watts) at the second annular body is given by the following equation:

3°3 °

W (Watt» = --- W (watt »= ---

6060

· 4.2 · (T₂-T₁) = L ■ (T₂-T₁) ■ 70.4.2 (T ₂ -T ₁ ) = L ■ (T ₂ -T ₁ ) ■ 70.

Fig.3 zeigt die Meßergebnisse des Durchsatzes Igs (l/min)des inaktiven Gases im ersten Ringkanal in bezug auf das Wandpotential V_Ca und den Wärmeverlust W am zweiten ringförmigen Körper 6 des Brenners (der Durchmesser der Düsenöffnung 2 des ersten ringförmigen Körpers beträgt 3 mm, der Durchmesser der Düsenöffnung 5 des zweiten ringförmigen Körpers 1,5 mm). Aus diesem Ergebnis geht hervor, daß, wenn der Durchsatz !es des inaktiven Gases 4 abnimmt, das Wandpotential Vca (durchgezogene Linie) am zweiten ringförmigen Körper nach Passieren eines Minimums, welches durch einen Pfeil angedeutet ist, zunimmt. Im Gegensatz hierzu nimmt der Wärmeverlust W (gestrichelte Linie) stark ab, wenn der Durchsatz des inaktiven Gases unter einen Wert abfällt, an welchem das Wandpotential Vca sein Minimum hat Aus dieser Änderung des Wandpotentials und des Wärmeverlustes am zweiten ringförmigen Körper läßt sich folgendes ableiten:3 shows the measurement results of the throughput Igs (l / min) of the inactive gas in the first ring channel in relation to the wall potential V _C a and the heat loss W at the second ring-shaped body 6 of the burner (the diameter of the nozzle opening 2 of the first ring-shaped body is 3 mm, the diameter of the nozzle opening 5 of the second annular body 1.5 mm). From this result, it is apparent that when the flow rate, take the inactive gas 4 decreases, the wall potential Vca (solid line) on the second annular body after passing through a minimum, which is indicated by an arrow increases. In contrast to this, the heat loss W (dashed line) decreases sharply when the throughput of the inactive gas falls below a value at which the wall potential Vca has its minimum. The following can be derived from this change in the wall potential and the heat loss at the second ring-shaped body:

Wenn der Durchsatz fcsdes inaktiven Gases oberhalb eines Wertes liegt, an welchem das Wandpotential sein Minimum hat, erstreckt sich der obere Teil der inaktives Gas enthaltenden Bogensäule von der Stabkathode 1 zur Düsenöffnung 5 des zweiten ringförmigen Körpers 6. Der übrige oder untere Teil der Bogensäule, die eine Mischung aus aktivem und inaktivem Gas enthält, erstreckt sich von der Düsenöffnung 5 des zweiten ringförmigen Körpers zum Werkstück 8. Wenn der Durchsatz fcs des inaktiven Gases unter den kritischen Wert abfällt, nimmt der obere Teil der Bogensäule ab und geht von der Düsenöffnung 5 des zweiten ringförmigen Körpers zurück. Hierdurch kann sich der untere Teil der Bogensäule so weit verlängern, wie sich der obere Teil verkürzt Wenn der Durchsatz fcs des inaktiven Gases nun derart geregelt wird, daß dei untere Teil der Mischung aus aktivem und inaktivem Gas veranlaßt wird, in dem länglichen Raum zwischen dem ersten und zweiten ringförmigen Körper 3, 6 zu verbleiben, wird der aktive Gasstrom, welcher den oberen Teil der Bogensäule umgibt und der aul Plasmatemperatur aufgeheizt ist, vorteilhafterweise zum Schneiden eines Werkstückes aus weichem Stahl oder Aluminium benutzt. Das Plasmagas oxidiert der Schnitteil des Werkstückes zuverlässig, so daß das Metall völlig von dem Werkstück abgetragen wird wobei nur wenig oder gar keine Schlacke an der Schnittkante übrig bleibt. Darüber hinaus erhöht sich ir sehr vorteilhafter Weise die Schnittgeschwindigkeit Bei der Mischung aus aktivem und inaktivem Gas, wie sie bei dem Brenner gemäß der Erfindung verwendet wird liegt das Verhältnis des Durchsatzes von inaktivem zi aktivem Gas in einem Bereich von 10:90 und 1 :99 Aufgrund der Verwendung eines solchen hochkonzentrierten aktiven Gases wird ein schlackeloses Schneider bewerkstelligtIf the throughput fc of the inactive gas is above a value at which the wall potential has its minimum, the upper part of the arc column containing inactive gas extends from the rod cathode 1 to the nozzle opening 5 of the second annular body 6. The remaining or lower part of the arc column, which contains a mixture of active and inactive gas, extends from the nozzle opening 5 of the second annular body to the workpiece 8. When the flow rate fcs of the inactive gas falls below the critical value, the upper part of the arc column decreases and goes from the nozzle opening 5 of the second annular body. In this way, the lower part can extend the arc column as far as the upper part shortened If the throughput fcs of the inactive gas is now controlled such that dei lower part of the mixture of active and inactive gas causes the in the elongate space between First and second annular bodies 3, 6 to remain, the active gas flow, which surrounds the upper part of the arc column and which is heated to the plasma temperature, is advantageously used for cutting a workpiece made of mild steel or aluminum. The plasma gas reliably oxidizes the cut part of the workpiece, so that the metal is completely removed from the workpiece, with little or no slag remaining at the cutting edge. In addition, the cutting speed is very advantageously increased. With the mixture of active and inactive gas as used in the burner according to the invention, the ratio of the throughput of inactive to active gas is in a range of 10:90 and 1:99 Due to the use of such a highly concentrated active gas, a slagless cutter is accomplished

Es ist sehr schwierig, das Wandpotential Vca und der Wärmeverlust Wbei dem möglichen Minimumwert de! Durchsatzes des inaktiven Gases (an den linken Ender der durchgezogenen und gestrichelten Kurven ir Fig.3) zu bestimmen. Wenn der Durchsatz de! inaktiven Gases 4 herabgesetzt wird, ändern sich das Wandpotential Vca und der Wärmeverlust entspre chend der in Fig.3 dargestellten Kurven. Wenn dei Durchsatz des inaktiven Gases 4 unter den kritischer Minimalwert abnimmt, wird das aktive Gas in der ersten ringförmigen Körper 3 einströmen, so daß die Stabkathode 1 einer starken Oxydation ausgesetzt wird Der minimale Durchsatz des inaktiven Gases 4, welcheiIt is very difficult to find the wall potential Vca and the heat loss W at the possible minimum value de! To determine the throughput of the inactive gas (at the left end of the solid and dashed curves in FIG. 3). If the throughput de! inactive gas 4 is reduced, the wall potential Vca and the heat loss change accordingly to the curves shown in Figure 3. When the flow rate of the inactive gas 4 decreases below the critical minimum value, the active gas will flow into the first annular body 3, so that the rod cathode 1 is subjected to strong oxidation

noch ausreicht, um ein Einströmen des aktiven Gases in den ersten ringförmigen Körper 3 zu verhindern, hängt stärker vom Durchmesser der Düsenöffnung 2 des ersten ringförmigen Körpers 3 ab, als der Gasdruck oder der elektrische Stromwert im Brenner. F i g. 4 zeigt die Abhängigkeit zwischen dem minimalen Durchsatz (l/min) des Schutzgases und dem Durchmesser (cm) der Düsenöffnung 2 des ersten ringförmigen Körpers 3. Erfindungsgemäß wird der Brenner bei einem Durchsatz an inaktivem Gas betrieben, der zweckmäßig aus einem Bereich ausgewählt wird, in welchem das Vorzeichen von c/Vca/oIgs negativ und das Vorzeichen von dW/dlGspositiv bleibt.is still sufficient to prevent the active gas from flowing into the first annular body 3, depends more on the diameter of the nozzle opening 2 of the first annular body 3 than the gas pressure or the electrical current value in the burner. F i g. 4 shows the relationship between the minimum throughput (l / min) of the protective gas and the diameter (cm) of the nozzle opening 2 of the first annular body 3. According to the invention, the burner is operated with a throughput of inactive gas which is expediently selected from a range in which the sign of c / Vca / oIgs remains negative and the sign of dW / dlGs remains positive.

In Fig.5 ist mit A derjenige Bereich bezeichnet, aus welchem der Bogenstrom im Verhältnis zum Durchmesser der Düsenöffnung 5 des zweiten ringförmigen Körpers 6 ausgewählt werden soll, wenn der Bogenbrenner erfindungsgemäß betrieben wird. Im übrigen zeigt A den Bereich, aus welchem der Bogenstrom in Abhängigkeit vom Durchmesser der Düsenöffnung eines einzigen ringförmigen Körpers eines Brenners ausgewählt werden soll, wenn dieser in bekannter Weise entsprechend dem in der Beschreibungseinleitung erwähnten »erstgenannten Verfahren« betrieben wird. B zeigt den Bereich, aus dem der Bogenstrom in Verbindung mit dem Durchmesser der Düsenöffnung 2 des ersten ringförmigen Körpers 3 ausgewählt werden soll, wenn der Brenner erfindungsgemäß betrieben wird.In FIG. 5, A denotes that area from which the arc flow is to be selected in relation to the diameter of the nozzle opening 5 of the second annular body 6 when the arc burner is operated according to the invention. In addition, A shows the range from which the arc flow is to be selected depending on the diameter of the nozzle opening of a single annular body of a burner if this is operated in a known manner according to the "first-mentioned method" mentioned in the introduction to the description. B shows the range from which the arc flow in connection with the diameter of the nozzle opening 2 of the first annular body 3 is to be selected when the burner is operated according to the invention.

Wenn eine Platte aus weichem Stahl mit einer Dicke von 10 mm mittels eines Brenners, der erfindungsgemäß betrieben wird, geschnitten wird, zeigen die Schnittenden ein gefälliges Aussehen ohne jede Schlacke. Dabei wurden folgende Parameter gewählt:When a plate of soft steel with a thickness of 10 mm by means of a burner according to the invention is operated, is cut, the cut ends show a pleasing appearance without any dross. The following parameters were chosen:

Durchmesser der Düsenöffnung 2
des ersten ringförmigen Körpers 3
Durchmesser der Düsenöffnung 5
des zweiten ringförmigen Körpers 6
Inaktives Gas im ersten RingkanalDiameter of the nozzle opening 2
of the first annular body 3
Diameter of the nozzle opening 5
of the second annular body 6
Inactive gas in the first ring channel

Aktives Gas im zweiten RingkanalActive gas in the second ring channel

BogenstromArc current

BogenspannungArc tension

SchnittgeschwindigkeitCutting speed

3 mm3 mm

1,5 mm
0,2 I/min
(Argon)
28 l/min
(Sauerstoff) 150A
180 V
3,5 m/min.1.5 mm
0.2 l / min
(Argon)
28 l / min
(Oxygen) 150A
180 V
3.5 m / min.

4040

4545

Der Brenner wurde über mehr als 100 Stunden betrieben. Es ergab sich, daß er auch hiernach noch in gutem Zustand war, ohne daß irgendwelche Reparaturen notwendig gewesen wären. Wenn der Durchsatz des inaktiven Gases 4 bis auf 0,8 l/min erhöht wurde, ohne daß die anderen Faktoren verändert wurden, trat öfters ein Doppelbogen in der Düsenöffnung 5 des zweiten ringförmigen Körpers 6 auf. Wie man aus dem Bereich A in Fig.5 sehen kann, ist die Energie an der Düsenöffnung 5 des zweiten ringförmigen Körpers 6 konzentriert, wie dies der Fall wäre, wenn der Brenner entsprechend dem »erstgenannten Verfahren« betrieben würde. The burner was operated for more than 100 hours. It turned out that it was still in good condition afterwards without any repairs being necessary. When the flow rate of the inactive gas 4 was increased up to 0.8 l / min without changing the other factors, a double arc often occurred in the nozzle opening 5 of the second annular body 6 . As can be seen from area A in FIG . 5, the energy is concentrated at the nozzle opening 5 of the second annular body 6, as would be the case if the burner were operated according to the "first-mentioned method".

Beim Betrieb eines doppelschaligen Brenners ist eine sorgfältige Kontrolle des Gaszuführungssystems erforderlich. Das inaktive Gas wird bei einem geringen Durchsatz zugeführt, wobei der Druck des inaktiven Gases an der Düse 2 des ersten ringförmigen Körpers 3 nur 10 mm H2O betragen kann. In diesem Zusammenhang wird eine zeitverschwendende und mühsame Kontrolle bei der Zufuhr des aktiven Gases zu dem zweiten Ringkanal notwendig, weil sonst eine weitreichende Störung an der Düse 2 des ersten ringförmigen Körpers 3 unvermeidbar sein würde. Erfindungsgemäß ist deshalb ein Gaszuführungssystern vorgesehen, das es dem Brenner erlaubt, nach dem Verfahren der Erfindung in relativ kurzer Zeit ohne Störung an der Düse 2 des ersten ringförmigen Körpers 3 den Betrieb aufzunehmen: When operating a double-shell burner, careful control of the gas supply system is required. The inactive gas is supplied at a low throughput, the pressure of the inactive gas at the nozzle 2 of the first annular body 3 being only 10 mm H2O. In this context, a time-consuming and laborious control of the supply of the active gas to the second annular channel is necessary because otherwise a far-reaching disturbance at the nozzle 2 of the first annular body 3 would be unavoidable. According to the invention, a gas supply system is therefore provided which allows the burner to start operating according to the method of the invention in a relatively short time without disturbing the nozzle 2 of the first annular body 3:

In F i g. 6 ist ein Gaszuführungssystem zum Anschluß an den Brenner von F i g. 1 gezeigt. Eine erste Gaszuführung 19 zum Anschluß an den ersten Ringkanal des Brenners hat Elektromagnetventile 21 und 22 zur Regelung der Zufuhr eines Gases 20 aus einer Inertgasquelle, die nicht näher dargestellt ist. Nadelventile 23 und 24 dienen zur Regelung des Durchsatzes des Gases 20. Eine zweite Gaszuführung 25 zum Anschluß an den zweiten Kanal des Brenners hat ein Elektromagnetventil 27 und ein Nadelventil 28, die beide dazu dienen, die Zufuhr des Gases 26 von einer nicht näher dargestellten Aktivgasquelle zu regeln. Ein Elektromagnetventil 30 und ein Nadelventil 31 regeln die Gaszufuhr aus einer nicht näher dargestellten Inertgasquelle. Ein Abzweigkanal stromaufwärts des Ventils 27 hat ein Elektromagnetventil 32, welches dazu dient, aktives Gas aus dem zweiten Ringkanal des Brenners in die Atmosphäre entweichen zu lassen.In Fig. 6 is a gas delivery system for connection to the burner of FIG. 1 shown. A first gas supply 19 for connection to the first ring channel of the burner has electromagnetic valves 21 and 22 for regulating the supply of a gas 20 from an inert gas source, which is not shown in detail. Needle valves 23 and 24 are used to regulate the throughput of the gas 20. A second gas supply 25 for connection to the second channel of the burner has an electromagnetic valve 27 and a needle valve 28, both of which serve to supply the gas 26 from an active gas source, not shown to regulate. An electromagnetic valve 30 and a needle valve 31 regulate the gas supply from an inert gas source, not shown in detail. A branch duct upstream of the valve 27 has an electromagnetic valve 32 which is used to let active gas escape from the second annular duct of the burner into the atmosphere.

Das Gaszuführungssystem arbeitet folgendermaßen: Die Elektromagnetventile 27 und 30 werden geschlossen, um das aktive Gas 26 und das inaktive Gas 29 zu stoppen, wohingegen die Elektromagnetventile 21 und 22 geöffnet werden, um inaktives Gas 20 dem ersten Ringkanal des Brenners zuzuführen. Dann werden Schalter 12 und 13 geschlossen und die Gleichspannungsquelle U angeschaltet, so daß eine Gleichspannung sowie eine Wechselspannung hoher Frequenz am Brenner anliegen. Auf diese Weise wird ein Bogen über dem Raum zwischen der Stabkathode 1 und der Düsenöffnung 2 des ersten ringförmigen Körpers 3 erzeugt Der Schalter 12 wird geöffnet, so daß der Bogenfußpunkt von der Düse 2 zu der Düse 5 des zweiten ringförmigen Körpers 6 verschoben wird. Das Elektromagnetventil 30 wird geöffnet, um inaktives Gas 29 dem zweiten Ringkanal des Brenners zuzuführen. Das Elektromagnetventil 22 wird geschlossen. Das Nadelventil 23 wird so eingestellt, daß der Durchsatz des inaktiven Gases in dem ersten Ringkanal auf ein Minimum reduziert wird. Das Nadelventil 31 ist so eingestellt, daß der Druck des inaktiven Gases in dem zweiten Ringkanal etwa dem Druck des aktiven Gases während der Anlaufzeit des Brenners entspricht Nunmehr wird der Schalter 13 geschlossen, um einen Bogen 9 zu erzeugen, der sich von der Stabkathode 1 zum Werkstück 8 erstreckt Zur selben Zeit wird das Elektromagnetventil 30 geschlossen. Die Elektromagnetventile 27 und 32 werden geöffnet, um das inaktive Gas in dem zweiten Ringkanal durch aktives Gas zu ersetzen. Schließlich wird das Elektromagnetventil 32 geschlossen. (Es sollte hinzugefügt werden, daß als vorhergehender Verfahrensschritt das Nadelventil 28 so eingestellt wird, daß das aktive Gas mit einem Durchsatz wie im Betrieb einströmt) Bei dem letztgenannten Verfahrensschritt wird das inaktive Gas 23, nachdem ein Bogen über den Raum zwischen der Stabkathode und dem Werkstück erzeugt ist, ersetzt durch aktives Gas 28 des gleichen Drucks, so daß nur wenig oder gar keine Störung in dem zweiten ringförmigen Körper 6 auftritt und ein Einströmen des aktiven Gases in den ersten Kanal während der Zeit des Ersatzes des aktiven Gases durch das inaktive Gas The gas supply system works as follows: The solenoid valves 27 and 30 are closed to stop the active gas 26 and the inactive gas 29, whereas the solenoid valves 21 and 22 are opened to supply inactive gas 20 to the first annular channel of the burner. Then switches 12 and 13 are closed and the DC voltage source U is switched on, so that a DC voltage and an AC voltage of high frequency are applied to the burner. In this way, an arc is generated over the space between the rod cathode 1 and the nozzle opening 2 of the first annular body 3. The solenoid valve 30 is opened in order to supply inactive gas 29 to the second annular channel of the burner. The solenoid valve 22 is closed. The needle valve 23 is adjusted so that the throughput of the inactive gas in the first annular channel is reduced to a minimum. The needle valve 31 is set so that the pressure of the inactive gas in the second ring channel corresponds approximately to the pressure of the active gas during the start-up time of the burner Workpiece 8 extends At the same time, the solenoid valve 30 is closed. The solenoid valves 27 and 32 are opened to replace the inactive gas in the second ring channel with active gas. Finally, the solenoid valve 32 is closed. (It should be added that, as a previous step, the needle valve 28 is set so that the active gas flows in with a flow rate as in operation) In the latter step, the inactive gas 23 after an arc over the space between the rod cathode and the Workpiece is generated, replaced by active gas 28 of the same pressure, so that little or no disturbance occurs in the second annular body 6 and an inflow of the active gas into the first channel during the time of the replacement of the active gas by the inactive gas

verhindert wird. Wenn ein aktives Gas mit erhöhtem Druck aus der Aktivgasquelle dem zweiten Ringkanal des Brenners über die Ventile 27 und 28 zugeführt wird, arbeitet das Ventil 32 als Entlüftungsventil, welches somit verhindert, daß aktives Gas mit erhöhtem Druck direkt dem zweiten Ringkanal des Brenners zugeführt wird.is prevented. When an active gas with increased pressure from the active gas source the second ring channel of the burner is supplied via the valves 27 and 28, the valve 32 works as a vent valve, which thus prevents active gas at increased pressure from being fed directly to the second annular channel of the burner will.

F i g. 7(a), 7(b) und 7(c) zeigen verschiedene Abänderungen der zweiten Gaszuführung des Systems. Diese Abänderungen arbeiten in ähnlicher Weise wie die zweite Gaszuführung des Systems nach F i g. 6. Die Zuführung nach F i g. 7(a) hat ein einziges Nadelventil 28'. Die Zuführung gemäß Fig.7(b) hat eine zur Atmosphäre hin offene Abzweigung, die von dem Teil zwischen dem Elektromagnetventil 27 und dem Nadelventil 28 ausgeht Diese Abzweigung hat ein Elektromagnetventil 32. Die Zuführung gemäß F i g. 7(c) hat ein einziges Nadelventil 28' und eine zur Atmosphäre hin offene Abzweigung, die von dem Teil zwischen dem Elektromagnetventil 27 und einem Nadelventil 28' ausgeht, wobei die Abzweigung ein Elektromagnetventil 32 aufweistF i g. 7 (a), 7 (b) and 7 (c) show various modifications to the second gas supply of the system. This Modifications work in a similar manner to the second gas supply to the system of FIG. 6. The Feed according to FIG. 7 (a) has a single needle valve 28 '. The feed according to Figure 7 (b) has a for Branch open to the atmosphere, from the part between the solenoid valve 27 and the Needle valve 28 goes out. This junction has an electromagnetic valve 32. The feed according to FIG. 7 (c) has a single needle valve 28 'and a branch open to the atmosphere leading from the part between the solenoid valve 27 and a needle valve 28 'emanates, the junction being a Has solenoid valve 32

Fig.8 zeigt eine Modifikation des Abgaszuführsystems, welches die Regelung des Durchsatzes des aktiven Gases 7 während der Betriebszeit erleichtert. Die zweite Zuführung dieser Ausführung unterscheidet sich von der Ausführung gemäß Fig.6 dadurch, daß eine parallele Leitung mit einem Elektromagnetventil 33 und einem Nadelventil 34 vorgesehen ist und das Elektromagnetventil 33 gleichzeitig mit dem Elektromagnetventil 20 der ersten Gaszuführung betätigt wird. Im Betrieb werden das Elektromagnetventil 21 geöffnet und das Elektromagnetventil 22 geschlossen. Das Elektromagnetventil 27 wird geöffnet, und die Elektromagnetventile 32 und 33 werden geschlossen. In der Hoffnung auf ein Anwachsen des Durchsatzes des aktiven Gases 26 während des Betriebes wird das Elektromagnetventil 33 geöffnet, so daß das aktive Gas in den zweiten Ringkanal einströmen kann. Das Elektromagnetventil 22 wird gleichzeitig mit der Betätigung des Elektromagnetventiles 33 geöffnet. Dadurch erhöht sich der Durchsatz des inaktiven Gases 4 im ersten Ringkanal des Brenners, dies verhindert, daß aktives Gas mit erhöhtem Durchsatz in den ersten Ringkanal des Brenners einströmt. Sobald sich der Durchsatz des inaktiven Gases erhöht, wird das Elektromagnetventil 22 sogleich geschlossen. Die Erhöhung des Gasdruckes im ersten Ringkanal, der sich als Ergebnis des plötzlichen Anwachsens des Druckes des aktiven Gases im zweiten Ringkanal ergab, wird gedämpft durch das plötzliche Anwachsen des Druckes des inaktiven Gases im ersten Ringkanal. Das Schließen des Elektromagnetventils 33 reicht aus, um den Durchsatz des aktiven Gases 7 zu reduzieren.Fig. 8 shows a modification of the exhaust gas supply system, which facilitates the regulation of the flow rate of the active gas 7 during the operating time. The second feed of this embodiment differs from the embodiment according to FIG. 6 in that a parallel line with a solenoid valve 33 and a needle valve 34 is provided and the Solenoid valve 33 is operated simultaneously with the solenoid valve 20 of the first gas supply. In operation, the solenoid valve 21 is opened and the solenoid valve 22 is closed. The Solenoid valve 27 is opened and solenoid valves 32 and 33 are closed. In the Hope for an increase in the throughput of the active gas 26 during operation will be Solenoid valve 33 is open so that the active gas can flow into the second ring channel. The Solenoid valve 22 is opened simultaneously with the actuation of the solenoid valve 33. This increases the throughput of the inactive gas 4 in the first annular channel of the burner, which prevents active gas flows into the first ring channel of the burner with increased throughput. As soon as the Increased throughput of the inactive gas, the solenoid valve 22 is closed immediately. the Increase in gas pressure in the first annular channel, which is the result of the sudden increase in pressure of the active gas in the second ring channel is dampened by the sudden increase in pressure of the inactive gas in the first ring channel. Closing the solenoid valve 33 is sufficient to To reduce throughput of the active gas 7.

Die vorstehende Erläuterung zeigt, daß aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens ein aktives Gas hoher Konzentration, wie beispielsweise Sauerstoff, als arbeitendes Gas verwendet werden kann, ohne daß die Stabkathode des Brenners zerstört wird. Die Lebensdauer der Stabkathode ist genauso lang, wie sie sein würde, wenn ein inaktives Gas als arbeitendes Gas benützt würde. Dadurch werden die gesamten Arbeitskosten auf die Hälfte der Arbeitskosten reduziert, die dem bekannten »erstgenannten Verfahren« anfallen. Außerdem ist als Vorteil hervorzuheben, daß eine scharfe Fokussierung der Energie erzielt wird. Wenn bei dem »erstgenannten Verfahren« der Bogenstrom erhöht wird, um die Schnittgeschwindigkeit zu erhöhen, wird die Stabkathode in kurzer Zeit erodiert und beschädigt Die Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit kann also die Erosion der Stabkathode nicht ausgleichen. Im Gegensatz hierzu bringt die Erhöhung des Bogenstroms beim erfindungsgemäßen Verfahren wenig Erosion und keinerlei Deformation der Stabkathode mit sich, so daß die Schnittkosten durch Erhöhung des Bogenstroms noch weiter wesentlich reduziert werden können.The above explanation shows that, due to the method of the present invention, an active gas is higher Concentration, such as oxygen, can be used as the working gas without affecting the The rod cathode of the burner is destroyed. The life of the rod cathode is just as long as it is would if an inactive gas were used as the working gas. This will reduce the total labor cost to half the labor cost that the known »first-mentioned procedure«. It should also be emphasized as an advantage that a sharp focus of the energy is achieved. If in the "first-mentioned procedure" the arc current is increased to increase the cutting speed, the rod cathode is eroded and in a short time damaged Increasing the cutting speed cannot compensate for the erosion of the rod cathode. In contrast to this, increasing the arc current is of little use in the method according to the invention Erosion and no deformation of the rod cathode with it, so that the cutting costs by increasing the Arc current can be further reduced significantly.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. A method of operating a welding torch having a rod cathode and first and second coaxial annular bodies, in which an inactive gas is a first annular channel between the rod cathode and the first annular body and a first nozzle opening formed at its outlet end and an active gas is between a second annular channel the first ring-shaped body and the second ring-shaped body and a second nozzle opening formed at its outer end, and an arc is generated over the elongated space from the rod cathode to a workpiece, characterized in that in a torch in which the second nozzle opening has a smaller diameter has as the first, the throughput of the inactive gas above a minimum value which prevents the active gas from flowing into the first annular channel, is set within a range in which the first derivative of the wall potential at the second annular body according to the throughput ei n is negative and the first derivative of the heat loss at the second annular body according to the throughput has a positive sign.

2. The method according to claim 1, characterized in that the throughput of the inactive gas is set within a range between an inflow of the active gas in the first channel preventing minimum value and a zero point of the second derivative of the heat loss at the second annular body according to the throughput defined maximum value located.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that for starting the burner an inactive gas is fed to both the first and the second channel, and then the arc ignited and only then the gas supply in the second channel from inactive gas to active gas switched and the throughput of the inactive gas set within the specified ranges will.

4. Welding torch for performing the method according to claim 3, with a rod cathode, a first annular body having a first nozzle opening surrounding and from the rod cathode this is isolated, a second annular body with a second nozzle opening that the Rod cathode surrounds and is isolated from this, and a gas supply system with a first gas supply for the supply of gas into the first channel between the rod cathode and the first annular one Body and a second gas supply for the supply of gas in the second channel between the first annular body and the second annular body, characterized in that the second nozzle opening (5) has a smaller diameter than the first nozzle opening (2) that the first gas supply (19) is provided with a first and a second valve (21, 22) that the second gas supply (25) with a first, a second and a third valve (30, 27, 32) is provided and that the gas supply system means for alternately actuating the first and second valves (30,27) of the second gas duct (25) and devices for the simultaneous actuation of the second valve (22) of the first gas supply (19) and the third valve (32) of the second gas supply (25)