DE2619177B1

DE2619177B1 - Schweiss-, schneid-, heiz- oder flaemmbrenner

Info

Publication number: DE2619177B1
Application number: DE19762619177
Authority: DE
Inventors: Juergen Schlueter
Original assignee: SCHLUETER SCHWEISSTECH
Current assignee: SCHLUETER SCHWEISSTECH
Priority date: 1976-04-30
Filing date: 1976-04-30
Publication date: 1977-02-10
Also published as: SE7704925L; GB1565417A; US4124738A; FR2349394B1; DE2619177C2; US4109131A; FR2349394A1; JPS52133138A; CH620850A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schweiß-, Schneid-, Heiz- oder Flämmbrenner mit einem die Austrittsdüse oder -düsen enthaltenden Brennerkopf und einem den Brennerkopf mit dem Brennergehäuse verbindenden, die jeweiligen Zuführungen enthaltenden Brennerkörper, wobei wenigstens ein Teil von Brennerkörper und Brennerkopf zur Kühlung des Brennerkopfes von einem eine konvektive Wärmeübertragung bewirkenden Kühlmedium durchströmt ist.

Der moderne Einsatz derartiger Brenner und insbesondere von Schweißbrennern im Hand- oder Maschinenbetrieb führt zu steigenden Temperaturen im Bereich der jeweils verwendeten Brennerkopfdüsen.· Dies zeigt sich ganz besonders beim sogenannten Schutzgasschweißen, da die thermische Belastung des Brennerkopfes mit der Verwendung von Schutzgasen und insbesondere bei Verwendung von Edelgasen als Schutzgase wie Argon oder Helium wächst. Da in der modernen Schweißtechnik immer häufiger hochlegierte Stähle sowie Leichtmetalle nach dem Schutzgasschweißverfahren und insbesondere nach dem Sigma- bzw. MIG-MAG-Verfahren verschweißt werden müssen, ist die Verwendung von reinen Edelgasen als Schutzgas unerläßlich, da diese Edelgase den Einfluß der Atmosphäre auf die Schweiß- und Schweißrandzone von legierten Stählen sowie Leichtmetallen am besten verhindern. Aber auch bei anderen Schweißverfahren, dem WIG-Schweißverfahren, dem Plasma-Schweiß- und dem Schneidverfahren, dem Unter-Pulver-Schweißverfahren und schließlich auch bei anderen Schweiß-, Schneid-, Heiz- und Flämmbrennern, die mit Brenngas-Sauerstoff-Gemischen in Verbrennungskammern über Düsen arbeiten, steigen die thermischen Belastungen des Brennerkopfes ständig an.

Bei den bekannten Brennern der eingangs angegebenen Art wurde bisher ausschließlich mit Kühlmedien unter Ausnutzung konvektiver Wärmeübertragung versucht, den Brennerkopf und insbesondere dessen thermisch hochbelastete Düsenzone zu kühlen. Die Praxis zeigt daß eine derartige Kühlung mittels konvektiver Wärmeübertragung entweder zur Verhinderung thermischer Überbelastung des Brennerkopfes nicht ausreicht oder aber ein technischer Aufwand getrieben werden muß, der für den praktischen Betrieb kaum noch tragbar ist. Alle Kühlsysteme mit ausschließlich konvektiver Wärmeübertragung erfordern ohnehin einen hohen technischen Aufwand, da Umwälzpumpen oder Umwälzgebläse für das Kühlmedium erforderlich sind und die jeweiligen Anschlußleitungen den Brennerbetrieb erschweren und erhebliche Unfallgefahren mit sich bringen. Hinsichtlich der Wärmeübertragung weisen die auf rein konvektiver Wärmeübertragung beruhenden bekannten Kühlsysteme den grundsätzlidien Nachteil auf, daß nur ein verhältnismäßig geringer Temperaturabfall beim Wärmetransport über größere Strecken möglich ist oder große Mengen an Kühlmedien mit großen Strömungsgeschwindigkeiten bereitgestellt werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Brennern der eingangs angegebenen Art ein neues Kühlprinzip einzuführen, mit dessen Hilfe es gelingt, auch bei höchster thermischer Beanspruchung des Brennerkopfes eine ausreichende Wärmeabfuhr und anschließende Kühlung zu erreichen, wobei dies mit geringstmöglichem Aufwand und möglichst ohne gesondertes Kühlmedium für die konvektive Wärmeübertragung erreicht werden soll. Dies soll bei allen Schweiß-, Schneid-, Heiz- oder Flämmbrennern erreicht werden, insbesondere aber bei Sigma-Schweißbrennern, die nach dem Metall-Inert-Gas-(MIG-)- oder Metall-Aktiv-Gas-(MAG-)Verfahren arbeiten, bei WIG-Schweißbrennern (nach dem Wolfram-Inert-Gas-Verfahren arbeitend), bei Plasma-Schweiß- und Schneidbrennern, die als Plasma-Gemische Argon-Wasserstoff und Argon-Stickstoff sowie ähnliche Plasma-Gemische verwenden, sowie bei sämtlichen Schutzgas-Schweiß- und Schneidbrennern, die mit Schutzgasen wie Helium, Argon, Argon-CO2-Gemischen, CO2 und nach dem Unter-Pulver-Schweißverfahren arbeiten.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen dem vom Brennvorgang thermisch hochbelasteten Bereich des Brennerkopfes und einem vom Kühlmedium um- und/oder durchströmten Bereich des Brennerkörpers ein ein Wärmetransportmittel enthaltendes, in sich hermetisch geschlossenes Wärmeübertragungssystem mit selbsttätigem Wärmetransport zwischen seiner Wärmeaufnahme- und seiner Wärmeabgabezone angeordnet ist und wenigstens dessen Wärmeabgabezone von dem Kühlmedium um- und/oder durchströmt ist. Mit einem derartigen Wärmeübertragungssystem wird erreicht, daß über eine verhältnismäßig kurze Übertragungsstrecke und mit hoher Übertragungsgeschwindigkeit die am Brennerkopf entwickelte Wärme in dem vom Kühlmedium bestrichenen Bereich des Brenners abgeführt werden kann, wonach diese übertragene Wärme vom Kühlmedium abtransportiert werden kann. Die bei den geschilderten modernen Schweißverfahren und Anforderungen so außerordentlich thermisch hoch beanspruchten Bereiche des Brennerkopfes werden somit thermisch entlastet, aus diesen ho'chbelasteten Bereichen wird die Wärme schnellstmöglich abgeführt, um dann vom Kühlmedium abtransportiert zu werden. Somit wird das Kühlsystem des Brenners in ein Primärsystem aus dem erfindungsgemäßen Wärmeübertragungssystem und ein Sekundärsystem mit konvektiver Wärmezufuhr zerlegt, wodurch eine in der Praxis außerordentlich wirksame thermische Entlastung bzw. Kühlung des Brennerkopfes erreicht wird. Das erfindungsgemäß eingesetzte, in sich geschlossene Wärmeübertragungssystem gestattet einen Einbau unmittelbar in den Brenner, so daß bei den mit Schutzgas arbeitenden Brennern, aber auch bei allen anderen mit Gasen arbeitenden Brennern sich gezeigt hat, daß als Kühlmedium für das geschilderte Sekundärsystem mit konvektiver Wärmeübertragung die Schutzgase bzw. die Betriebsgase zur vollständigen Kühlung herangezogen werden können, so daß die geschilderten aufwendigen zusätzlichen Systeme für das Kühlmedium der konvektiven Wärmeübertragung mit ihren geschilderten Nachteilen ganz entfallen können. Hierdurch wird zusätzlich zu der wirksamen Entlastung des Brennerkopfes eine außerordentliche Vereinfachung des gesamten Brenners und seiner Aggregate erzielt.

Zur Erzielung der geschilderten Wirkung des Wärmeübertragungssystems hat es sich als besonders vorteilhaft und wirksam erwiesen, wenn nach einer Ausführungsform der Erfindung das in sich geschlossene Wärmeübertragungssystem ein flüssiges, in der Wärmeaufnahmezone verdampfbares Wärmetransportmittel und eine Kapillarstruktur zur Rückförderung oder Unterstützung der Rückförderung kondensierten Wärmetransportmittels von der Wärmeabgabezone zum Verdampfungsbereich der Wärmeaufnahmezone enthält. Ein derartiges Wärmeübertragungssystem ist in seinem Prinzip als sogenanntes Wärmerohr bekannt. Die Wirkung eines solchen Wärmerohres ist praktisch vollständig unabhängig von seiner Lage, so daß die Wärmeübertragungseigenschaften bei jedem Einsatz des so ausgestalteten Brenners voll zur Verfügung stehen. Im folgenden sollen die prinzipiellen Eigenschaften des Wärmerohres und die grundsätzliche erfindungsgemäße Ausgestaltung erläutert werden.

Beim Wärmerohr wird ein physikalisches Prinzip angewandt, das unabhängig von der Gravitation einen Umlauf des Wärmetransportmittels allein durch ein Temperaturgefälle bewirkt. Dieses Prinzip beruht auf den Kapillarkräften bzw. der Oberflächenspannung des verwendeten Wärmetransportmittels. Prinzipiell besteht das Wärmerohr aus einem Rohr, dessen Innenwand mit einem Docht oder einem System einer Kapillarstruktur bedeckt ist. Die Kapillarstruktur aus kapillaren Oberflächeneinschnitten oder feinmaschigen Netzen ist mit dem flüssigen Wärmetransportmittel gesättigt. Das eine Ende des Wärmerohres, die Wärmeaufnahmezone, wird beheizt, so daß die Flüssigkeit aus der Kapillarstruktur verdampft. Der Dampf strömt in Richtung des Temperaturgefälles und kondensiert in der Wärmeabgabezone am anderen Ende, wobei er die in der Verdampfungszone aufgenommene Verdampfungswärme in der Kondensationszone wieder abgibt. In der Kapillarstruktur wird das Kondensat durch die Kapillarkräfte zur Verdampfungsoder Wärmeaufnahmezone wieder zurückgefördert.

Im Gegensatz zum natürlichen Umlauf, bei dem das Gravitationsfeld nach Betrag und Richtung vorgegeben ist, lassen sich beim Wärmerohr durch Wahl geeigneter geometrischer Parameter die Kapillarkräfte den Erfordernissen anpassen, so daß es möglich ist, auch gegen die Schwerkraft zu arbeiten. Das Wärmerohr ist ein einfaches Konstruktionselement und läßt Umwälzpumpen, Gebläse und somit Dichtungs- sowie Schmierprobleme entfallen. Das Wärmerohr ist allseitig geschlossen und kann deshalb auch als Wärmeleiter hoher Wärmeleitfähigkeit aufgefaßt werden. Die »scheinbare Wärmeleitfähigkeit« des Wärmerohres ist 10³- bis 10⁴HIaI so groß wie die eines guten metallischen Wärmeleiters, z. B. Kupfer.

Die Wärmetransporteigenschaften hängen von der Oberflächenspannung des jeweiligen Wärmetransportmittels und dessen Verdampfungswärme ab. Das grundlegende Phänomen, die Oberflächenspannung, hat seine Ursache in den unterschiedlichen molekularen Kohäsionskräften zweier aneinander grenzender Phasen. Demzufolge herrscht im Übergangsbereich zwischen den Phasen ein Druckgefälle, wenn die Grenzfläche gekrümmt ist. Der Wärmestrom in einem Wärmerohr wird formal durch das Produkt aus Verdampfungswärme und Massenstrom des umlaufenden Wärmetransportmittels definiert. Die Temperatur an einer beliebigen Stelle des Wärmerohres ist bestimmt durch den dort herrschenden Dampfdruck und die Grenzflächenkrümmung, ebenfalls durch den Druck in der Flüssigkeit. Berücksichtigt man die bisher getroffenen Aussagen, so kann festgestellt werden, daß der Wärmestrom in einem Wärmerohr linear vom Temperaturgefälle abhängt, welches den Umlauf aufrechterhält. Bei vorgegebenen Abmessungen ist es möglich, die geometrischen Parameter der Kapillarstruktur optimal zu wählen.
Die Wahl des Wärmetransportmittels hängt von der Arbeitstemperatur des zu verwendenden Schweiß- oder Schneidbrenners ab bzw. von den maximalen Temperaturen, die im kritischen Bereich des zu kühlenden Schweiß- oder Schneidbrenners dauernd auftreten. Wichtig bei der Wahl des Wärmetransportmittels ist ebenfalls dessen Kapillaraktivität, d. h, damit sich die Kapillarkräfte in der gewünschten Weise auswirken können, ist gute Benetzung der Kapillarstruktur durch das Wärmetransportmittel erforderlich. Die Transporteigenschaften des Wärmetransportmittels hängen hauptsächlich von dessen Stoffwerten ab. Hierbei ist zu beachten, daß die Betriebstemperatur des Wärmerohres bzw. des verwendeten Schweiß- oder Schneidbrenners weit genug unterhalb der kritischen Punkte des Stoffwertes der jeweils verwendeten Wärmetransportmittel liegt.

Das Wärmetransportmittel soll aufgrund seiner Korrosionseigenschaften ausgewählt werden und in Einklang mit den Werkstoffen der Kapillarstruktur gebracht werden. Die chemische Verträglichkeit von Wärmetransportmittel und dem Werkstoff der Kapillarstruktur muß gewährleistet sein. Wichtig ist eine geringe Löslichkeit dieses Werkstoffes im Wärmetransportmittel. Um bei den Brennern nach der Erfindung das Anfahrverhalten eines Wärmerohres günstig zu gestalten, soll der Schmelzpunkt des Wärmetransportmittels möglichst niedrig liegen und einen geringen Dampfdruck am Schmelzpunkt haben.

Da die Wärme durch die Wand des Wärmerohres zu- bzw. abgeführt wird, sollte die Wärmeleitfähigkeit möglichst groß sein. Wie bereits erwähnt, besteht die Kapillarstruktur erfindungsgemäß aus Längsrillen, Gewinderillen in der Rohrinnenwand und/oder aus einem an die Rohrinnenwand angelegten feinmaschigen Drahtgewebe. In jedem Fall muß sich die kapillarbildende Oberfläche vom Wärmetransportmittel benetzen lassen und gegenüber diesem korrosionsbeständig sein. Man kann dieser Forderung auch durch geeignete Oberflächenbeschichtung gerecht werden (wolframplattierte Tantal-Rohre).

Folgende Stoffe werden als vorteilhaft für die erfindungsgemäße Anwendung benannt:

Temperaturbereich 350 - 504° K:

Wärmetransportmittel = Wasser (H2O)
Kapillarstrukturwerkstoff = Cr-Ni-Stahl
Rohrwerkstoff = Cr-Ni-Stahl oder

Sondermessing

Temperaturbereich 600- 1000⁰K:
Wärmetransportmittel = Zäsium (Cs)

Kapillarstrukturwerkstoff
Rohrwerkstoff

Titan (Ti)
Tiran(Ti)
Cr-Ni-Stahl

Temperaturbereich 650 -1100° K:

Wärmetransportmittel = Kalium (K)
Kapillarstrukturwerkstoff = Cr-Ni-Stahl
Rohrwerkstoff = Cr-Ni-Stahl

Temperaturbereich 750-1200° K:

Wärmetransportmittel = Natrium (Na)

Kapillarstrukturwerkstoff = Cr-Ni-Stahl

Rohrwerkstoff = Cr-Ni-Stahl

Weitere konstruktive Einzelheiten des erfindungsgemäß eingesetzten Wärmerohres werden im folgenden noch erläutert.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung besteht das Wärmeübertragungssystem aus einem rohrförmigen, mit getrennten Förderkanälen für Ab- und Rücktransport des Wärmetransportmittels versehenen Wärmetransportkörper und ist das Wärmetransportmittel in dem System durch Veränderung seiner Dichte in Abhängigkeit von der Temperatur in Umlauf versetzbar. Bei einem derartigen in sich geschlossenen Wärmetransportkörper werden als Wärmetransportmittel Metalle sowie deren Salze und Metallegierungen verwendet, die einen tiefen Schmelzpunkt besitzen.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird das Verhalten eines derartigen Wärmetransportmittels ausgenutzt, seine Dichte in Abhängigkeit von der jeweils in das Wärmeübertragungssystem eingeführten oder es umgebenden Temperatur zu verändern. Dazu werden folgende Erläuterungen gegeben:

Der Wärmestrom in einem derartig dargestellten System wird formal durch das Produkt aus Schmelzwärme und Massenstrom des Wärmetransportmittels definiert. Das zwischen Wärmeaufnahme- und Wärmeabgabezone herrschende Temperaturgefälle hält das Wärmetransportmittel in den Förderkanälen in Bewegung und erzeugt im Umlauf eine konvektive Wärmeübertragung innerhalb des in sich geschlossenen Wärmeübertragungskörpers. Das Temperaturgefälle bewirkt dabei ein Dichtegefälle, das auch in Verbindung mit dem Gravitationsfeld das Druckgefälle für den Umlauf verursacht.

Maßgebend für die Wärmeübertragung in dem erfindungsgemäßen Wärmeübertragungskörper ist in erster Linie die Größe der Schmelzwärme des Wärmetransportmittels. Die Wahl des Wärmetransportmittels hängt von der Arbeitstemperatur des zu verwendenden Schweiß- oder Schneidbrenners ab bzw. von den maximalen Temperaturen, die im kritischen Bereich des Brennerkopfes dauernd auftreten.

In Abhängigkeit von der Arbeitstemperatur werden folgende Metalle, Metall-Salze und Metall-Legierungen als Wärmetransportmittel aufgeführt:

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a) Kalium (K):
Schmelzpunkt = 63° C
Schmelzwärme = 14 kcal/kg

b) Woodsche Legierung (50% Wismut, 25% Blei,

12,5% Zinn, 12,5% Kadmium):

Schmelzpunkt = 76° C
Schmelzwärme = 7,8 kcal/kg

c) Natrium (Na):
Schmelzpunkt = 97,7° C

Schmelzwärme = 27,0 kcal/kg

d) Natriumphosphat:
Schmelzpunkt = 36,0°C
Schmelzwärme = 67,0 kcal/kg

e) Natriumnitrat:

Schmelzpunkt = 306° C Schmelzwärme = 65,0 kcal/kg

Da in dem erfindungsgemäß genannten System die Wärmeübertragung mit der Größe der Schmelzwärme des eingesetzten Wärmetransportmittels wächst, sollten Natrium- und Kalium-Salze verwendet werden, vorzugsweise dies unter c) und d) sowie für höhere Belastungen das unter e) genannte Wärmetransportmittel.

Da die Schmelzwärme und auch die spezifische Wärme der genannten Metall-Salze, wie die angegebenen Beispiele zeigen, mehrfach größer ist als jene ihrer Metalle, so kann bei ihrer Verwendung mit demselben Füllgewicht mehr Wärme übertragen werden, und es kann weiterhin das Füllgewicht gegen jenes der Metalle wesentlich verringert werden.

Wird die Erfindung bei einem elektrischen Schweißbrenner mit einer Schweißdrahtführungs- und Stromdüse und Schutzgasbetrieb eingesetzt, so ist es von besonderem konstruktiven und funktionsmäßigem Vorteil, wenn in weiterer Ausbildung der Erfindung die Wärmeaufnahmezone des Wärmerohres oder des Wärmetransportkörpers mit der Schweißdrahtführungs- und Stromdüse über ein Brennerkopfzwischenstück aus hochwärmeleitfähigem Werkstoff wärmeleitend verbunden ist, durch das Innenrohr des Wärmerohres oder Wärmetransportkörpers eine Schweißdrahtführungsseele zur Schweißdrahtführungs- und Stromdüse geführt ist und das Schutzgas die Wärmeabgabezone des Wärmerohres wenigstens umströmend durch den Brennerkörper zur Metallgasdüse geführt ist. Hierdurch ergibt sich einerseits eine außerordentlich kompakte Anordnung des durch die Erfindung vorgesehenen Primärsystems der Kühlung und ferner eine hochwirksame wärmeleitende Verbindung zwischen der in höchstem Maß thermisch beanspruchten Schweißdrahtführungs- und Stromdüse und der Wärmeaufnahmezone des Primärsystems und zugleich eine außerordentlich wirksame und einfache konvektive Wärmeübertragung aus der Wärmeabgabezone des Primärsystems in das Schutzgas, das somit selbst als Sekundärsystem herangezogen werden kann. Sämtliche zusätzliche Kühlungsmaßnahmen entfallen ganz.

Zur weiteren Erhöhung der Kühlwirkung und zugleich zur gesteigerten Ausnutzung des Schutzgases für die Wärmeübertragung ist es nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorteilhaft, wenn das Innenrohr des Wärmerohres oder Wärmetransportkörpers in Richtung zum Brennergehäuse verlängert ist und die Schweißdrahtführungsseele in radialem Abstand zur Bildung eines Strömungskanals umschließt und dieser Strömungskanal an die Schutzgasquelle angeschlossen und durch Verbindungskanäle im Brennerkopfzwischenstück mit dem Innenraum der Metallgasdüse verbunden ist und daß getrennt davon das die Wärmeabgabezone des Wärmerohres oder des Wärmetransportkörpers umströmende Schutzgas über äußere Strömungskanäle und Durchbrüche in der Metallgasdüse auf deren Außenmantel geleitet wird. Neben der so außerordentlich gesteigerten konvektiven Wärmeübertragung vom Primärsystem in das Sekundärsystem des Schutzgases wird zugleich in baulich außerordentlich einfacher und zweckmäßiger Anordnung erreicht, daß neben dem inneren Schutzgasstrom ein äußerer Schutzgasmantel um die Metallgasdüse und damit um die Schweißstelle gebildet wird, was die angestrebte Schutzgaswirkung ganz wesentlich fördert.

Bei Verwendung des eingangs näher erläuterten Wärmerohres als Primärsystem ist es zweckmäßig, wenn in weiterer Ausbildung der Erfindung die Kapillarstruktur des Wärmerohres durch in beiden

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Längsinnenwandungen eingearbeitete Gewindearterien und durch auf den Gewindearterien sowie auf zwischen den Längsinnenwandungen angeordneten radialen Stützwänden angeordnete Netzarterien gebildet ist. Diese Kapillarstruktur hat sich für die angestrebte optimale Wärmeleitung als besonders zweckmäßig erwiesen. Die Stützwände werden über die Netzarterien zur Vergrößerung der Kapillarstruktur herangezogen. Für die meisten praktischen Anwendungsfälle ist es vorteilhaft, wenn erfindungsgemäß sämtliche Wandungen des Wärmerohres, die Stützwände und die Netzarterien aus Cr-Ni-Stahl bestehen und das Wärmetransportmittel des Wärmerohres Wasser ist. Wie eingangs erläutert, können hiermit die wesentlichsten Temperaturbereiche mit einfachen Mitteln beherrscht werden.

Eine besonders kompakte und für die Handhabung bzw. den maschinellen Betrieb besonders einfache und zweckmäßige Bauform wird nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht, daß das Wärmerohr oder der Wärmetransportkörper, die Schweißdrahtführungs- und Stromdüse, die Schweißdrahtführungsseele, das Brennerkopfzwischenstück, die Metallgasdüse und der Brennerkörper in konzentrischer Anordnung zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind und dabei Metallgasdüse und Brennerkopfzwischenstück sowie Metallgasdüse und Brennerkörper jeweils über wärmeisolierende hülsenförmige Bauelemente miteinander verbunden sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Einsatz des Wärmetransportkörpers mit seinen Förderk'anälen ist es in weiterer Ausbildung der Erfindung vorteilhaft, wenn die Förderkanäle schraubenlinienförmig ausgebildet sind und in jeweils einen Verteilerraum in der Wärmeaufnahme- und Wärmeabgabezone münden. Hierdurch wird eine besonders günstige Wärmeübertragung erzielt. Zur optimalen Abstimmung des Querschnitts der Förderkanäle an das jeweils verwendete Wärmetransportmittel kann es zweckmäßig sein, wenn die Förderkanäle in Ab- und Rücktransportrichtung jeweils unterschiedliche Durchlaßquerschnitte aufweisen.

Eine besonders zweckmäßige Bauform wird beim erfindungsgemäßen Einsatz des Wärmetransportkörpers in weiterer Ausbildung der Erfindung dadurch erreicht, daß der Wärmetransportkörper aus einem ein; Fortsetzung des Brennerkopfzwischenstückes bilden den Innenrohr, in dessen Außenwandung der Rücktransportkanal eingearbeitet ist, einem dieses umschließenden Zwischenrohr, in dessen Außenwandung der Abtransportkanal bzw. Wärmeableitkanal eingearbeitet ist, und einem das Zwischenrohr umschließenden Außenrohr zusammengesetzt ist, wobei an den Enden von Innen- und Zwischenrohr die Verteilräume gebildet sind. Diese aus konzentrischen Rohren zusammengesetzte Bauform des Wärmetransportkörpers fördert dessen Herstellung unter Einschluß des Wärmetransportmittels und dessen Einbau den Brenner.

Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und vorteilhafte Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung. Als Ausführungsbeispiele sind kombinierte Hand- und Maschinenschweißbrenner für den Einsatz beim Sigma- bzw. MIG-MAG-Schweißverfahren dargestellt, und zwar für den schweren Einsatz bis 600 A Strombelastung, welche Brenner mit den Schutzgasen CO2, Argon-CC^-Gemisch und Argon betrieben werden können. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen kombinierten Hand- und Maschinenschweißbrenner nach der Erfindung,

Fig.2 den zur Erläuterung der Erfindung wesentlichen Teil des Längsschnittes nach F i g. 1 in vergrößertem Maßstab,

F i g. 2a, 2b und 2c Schnittansichten des Brenners nach F i g. 2 entlang den Linien A-A bzw. B-Bbzw. C-C,

F i g. 3 eine Schnittansicht entsprechend F i g. 2 einer zweiten Ausführungsform eines kombinierten Hand- und Maschinenschweißbrenners nach der Erfindung.

Der in F i g. 1 dargestellte Sigma-Hand- und -Maschinenschweißbrenner weist erfindungsgemäß in seinem vorderen Teil zwischen dem Brennerkopf und dem Brennergehäuse ein Wärmerohr 1 auf. Dieses Wärmerohr kann gemäß F i g. 1 in die Wärmeaufnahmezone 2, die Wärmetransportzone 3 und die Kondensationsoder Wärmeabgabezone 4 aufgeteilt werden. Der in F i g. 1 dargestellte Schweißbrenner weist ferner zwei voneinander getrennte Schutzgasstrombereiche 5 und 6 auf, auf die das Schutzgas in einer Schutzgasstrom-Verteilerkammer 7 entsprechend aufgeteilt wird, sowie einen abschraubbaren Handgriff 8.

Bei dem in F i g. 2 im vergrößerten Maßstab dargestellten Brenner gemäß F i g. 1 hat das Wärmerohr 1 die Aufgabe, als »Wärmeleiter« mit hoher Wärmeleitfähigkeit, dessen Arbeitsweise nachfolgend noch genau beschrieben wird, die Arbeitswärme des Schweißbrenners über die Drahtführungs- und Stromdüse 9 und über das Brennerkopfzwischenstück 10 in seiner Heiz- oder Wärmeaufnahmezone 2(F i g. 1) aufzunehmen.

Die Drahtführungs- und Stromdüse 9 sowie das Brennerkopfzwischenstück 10 bestehen wegen der guten Strom- und Wärmeleitfähigkeit aus Kupfer, wobei das Brennerkopfzwischenstück 10 ein großes Volumen besitzt, um die Arbeitstemperatur der Drahtführungsund Stromdüse 9 schnell und effektiv auf die Wärmeaufnahmezone des Wärmerohres zu übertragen. Durch diese Anordnung werden Schweißdraht-Transporthemmungen durch zu heiß gewordene Stromdüsen vermieden. Hierbei ist die Möglichkeit gegeben, das Brennerkopfzwischenstück 10 und das Wärmerohr 1 an seiner Wärmeaufnahmezone 2 zusätzlich schweiß- oder löttechnisch miteinander zu verbinden.

Das in F i g. 1 und 2 dargestellte Wärmerohr 1 ist ein Gewindearterien-Wärmerohr spezieller Bauart, in welches das eigentliche Brennerrohr 11 fest integriert ist. Das dargestellte Gewindearterien-Wärmerohr besteht einschließlich der beiderseitgen Stirnplatten 12 und 13 aus Cr-Ni-Stahl, vorzugsweise aus X 12 Cr Ni 18 8, und ist ringsum löttechnisch hermetisch verschlossen. Ebenso ist es über seine beiden Stirnplatten 12 und 13 fest und absolut dicht mit dem Brennerrohr 11, das aus Sondermessing besteht, hart verlötet. Das Gewindearterien-Wärmerohr hat z. B. eine Gesamtlänge von 100 mm, einen Außendurchmesser von 21 mm und eine Außenwandstärke von 1,5 mm. Die in der Wärmeaufnahmezone befindliche Stirnplatte 13 hat eine Wandstärke von z. B. 3,5 mm, die in der Kondensations- oder Wärmeabgabezone befindliche Stirnplatte 12 eine Wandstärke von z. B. 3,0 mm und das fest integrierte Brennerrohr 11 einen Außendurchmesser von z.B. 12 mm.

Die Gewindearterien 14 an der Innenwand des Wärmerohres haben eine Steigung von 0,3 mm und eine Gewindetiefe von 0,2 mm. An der Außenwand des Brennerrohres 11 und damit an der zweiten Innenwand des Wärmerohres sind ebenfalls Gewindearterien 15

vorgesehen, die ebenfalls eine Steigung von 0,3 mm und eine Gewindetiefe von 0,2 mm haben. Es handelt sich hierbei in beiden Fällen um Spitzgewindearterien.

Die Heiz- oder Wärmeaufnahmezone 2 des Wärmerohres hat eine Länge von z. B. 20 mm, die Wärmetransportzone 3 hat eine Länge von z. B. 22 mm, die Kondensations- oder Wärmeabgabezone 4 eine Länge von z. B. 51,5 mm.

Zwischen den Gewindearterien 14 des Wärmerohrmantels und den Gewindearterien 15 des Brennerrohres 11 sind auf dem Umfang gleichmäßig verteilt acht Stützbleche 16 aus Cr-Ni-Stahl, vorzugsweise aus X 12 Cr Ni 18 8, angeordnet, die eine Wandstärke von z. B. 1 mm besitzen.

Diese Stützbleche 16 werden in z. B. 1 mm tiefen Bodennuten der Stirnplatten 12 und 13 geführt. An die Stützbleche 16 sind auf ihrer ganzen Länge und Breite zwei Lagen Netzarterien 17 mittels des Micro-Plasma-Schweißverfahrens aufgepunktet (vakuum-gepunktet). Die Netzarterien 17 werden vorzugsweise aus 100-mesh-Netz gebildet und bestehen ebenfalls aus Cr-Ni-Stahl, vorzugsweise X 12 Cr Ni 18 8. Die Drahtenden der Netzarterien 17 legen sich fest in den Rillengrund der Gewindearterien 14 des Wärmerohrmantels, an der inneren Seite legen sich die Drahtenden der Netzarterien 17 fast über den ganzen Umfang verteilt in den Rillengrund der Gewindearterien 15 des Brennerrohres 11.

Das Wärmetransportmittel des als Ausführungsbeispiel dargestellten Wärmerohres besteht aus Wasser (H2O). Um gute Benetzungseigenschaften zu erreichen, wird das Wärmerohr mit eingebauten Stützblechen nebst Netzarterien zur Reinigung im Vakuum geglüht. Auf diese Weise läßt sich auch vermeiden, daß unerwünschte Gasreste während des Betriebes freigesetzt werden. Anschließend wird das Wärmetransportmittel Wasser (H₂O) unter Schutzgasatmosphäre (Argon) eingefüllt, bis die Gewinde- und Netzarterien im Inneren des Wärmerohres gesättigt sind. Unmittelbar danach wird das gefüllte Wärmerohr in einen Vakuum-Hartlötofen gebracht. Sobald der gewünschte Druck von z. B. IO-⁴ Torr erreicht ist, werden die beiden Stirnplatten 12, 13 mit dem Wärmerohrmantel Xa und dem Brennerrohr 11 mittels eines silberhaltigen Vakuum-Hartlots dicht miteinander verlötet.

Die Arbeitswärme des dargestellten Sigma-Schweißbrenners wird von der Drahtführungs- und Stromdüse 9 über das Brennerkopfzwischenstück 10 auf den Umfang der Heizzone 2 des Wärmerohres 1 übertragen. Das in den Kapillarstrukturen der Gewinde- und Netzarterien 17, 14, 15 befindliche Wärmetransportmittel (H₂O) verdampft unter Aufnahme von Verdampfungswärme. Der Dampf strömt in Richtung des Temperaturgefälles und kondensiert in der Kondensationszone 4 des Wärmerohres 1, wobei er die Verdampfungswärme an die Außenwände abgibt. Über die Kapillarstrukturen der Gewinde- und Netzarterien 17, 14, 15 wird das Kondensat in die Heiz- bzw. Verdampfungszone zurückgefördert.

Das in F i g. 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße spezielle Wärmerohr 1 ist ein Gewindearterien-Wärmerohr mit acht speziellen Netzarterien-Stegen. Dieses Wärmerohr unterscheidet sich von anderen Wärmerohren prinzipiell dadurch, daß für den Rücktransport des Kondensats zur Heizzone und für dessen Verteilung über den Umfang der Heizzone verschiedene Kapillarstrukturen angewendet werden. Die Flüssigkeit wird in den acht speziellen Netzarterien-Stegen im Wärmerohr in axialer Richtung transportiert. Zum azimutalen Transport der Flüssigkeit dienen die Gewindearterien. In der Kondensationszone wird das Kondensat durch die Netzarterien-Stege aus den Gewindearterien gesaugt. In der Heizzone erzeugt der Meniskus, der sich in den Rillengrund der Gewindearterien zurückzieht, die notwendige Kapillar-Druckdifferenz, welche für den azimutalen Flüssigkeitstransport von den Netzarterien-Stegen zur beheizten Wand benötigt wird. Auf diese Weise bleibt die gesamte Kapillardruckdifferenz, welche der maximalen Rillenbreite der Gewindearterie entspricht, für den axialen Transport erhalten.

Der entscheidende Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß das flüssige Wärmetransportmittel nur über einen Teil des Umfangs in Rillen transportiert werden muß, wobei kleinste Rillenabmessungen ausreichen. Für den axialen Flüssigkeitstransport stehen die Netzarterien mit großem Querschnitt zur Verfügung. Das erfindungsgemäße Wärmerohr ist also gut geeignet, sehr große Heizflächenbelastungen zu erzielen, und es besitzt außerdem ein hohes axiales Transportvermögen.

Im weiteren Funktionsablauf wird die an die

Außenwand der Kondensationszone 4 abgegebene Verdampfungswärme durch den äußeren Schutzgas-Kühlstrom, der durch die beiden Schutzgaskanäle 18 zugeführt wird, nach vorn abgeführt. Der aufgeheizte Schutzgas-Kühlstrom wird, gelenkt durch die äußere Brennerhülse 19, durch die acht auf dem Umfang der Brennerkörper-Isolierungshülse 20 verteilten Schutzgasführungs-Bohrungen 21 gedrückt. Die Brennerkörper-Isolierungshülse 20 besteht aus elektrisch und wärmeisolierendem Werkstoff. Der Schutzgasstrom wird, abgelenkt durch die Brennerkopf-Isolierhülse 22, an der Außenwand der Metallgasdüse 23 entlang geführt und tritt durch acht auf dem Umfang der Metallgasdüse 23 angebrachte Bohrungen 24 auf die Schweißrandzone aus. Die Brennerkopf-Isolierhülse 22 besteht ebenfalls aus elektrisch und wärmeisolierendem Werkstoff. Sie dient gleichzeitig als Spritzerschutz vor Schweißspritzern und verhindert Brückenbildung zwischen der Drahtführungs- und Stromdüse 9 und der Metallgasdüse 23. Die äußere Schutzgasführung über die Bohrungen 24 der Metallgasdüse 23 hat zusätzlich den schweißtechnischen Vorteil, daß die Schweißrandzone intensiver durch das Schutzgas gegenüber dem Einfluß der Atmosphäre geschützt wird.

Der zweite innere Schutzgasstrom wird in dem Ringkanal 25 in Düsenrichtung geführt. Der Ringkanal 25 ergibt sich aus dem radialen Abstand zwischen der Innenbohrung des Brennerrohres 11 und der Schweißdrahtführungsseele 26. Über vier Bohrungen 27 erreicht der zweite innere Schutzgasstrom den inneren Teil des Brennerkopfes. Dieser innere Schutzgasstrom dient dazu, das flüssige Schweißbad und den Sigma-Schutzgas-Draht vor den schädlichen Einflüssen der Atmosphäre abzudecken.

Die elektrisch und gegen Wärme isolierende Buchse 28 dient zur Aufnahe der vorderen Brennerkörperteile und des Brennerrohres 11. In die Buchse 28 sind die beiden Schutzgasführungsrohre 18 eingegossen. Die Buchse 28 liegt eingebettet in der zweiteiligen Schale 29 des Brennergehäuses.

In Fig.3 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Bei dem darin wiedergegebenen Sigma-Hand- und -Maschinenschweißbrenner ist ein gegenüber dem bisher beschriebenen im Aufbau und der Funktion verschiedenes, in sich geschlossenes Wärmeübertragungssystem eingesetzt Dieses Ausführungsbei-

spiel des Wärmeübertragungssystems besteht aus einem rohrförmigen, mit getrennten Förderkanälen für Ab- und Rücktransport des Wärmetransportmittels versehenen Wärmetransportkörper, und es ist dabei das Wärmetransportmittel in dem System durch Veränderung seiner Dichte in Abhängigkeit von der Temperatur in Umlauf versetzbar.

In Fig.3 sind Bauteile des Brenners, die im wesentlichen mit den entsprechenden Bauteilen des anhand F i g. 1 und 2 beschriebenen Brenners übereinstimmen, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Als Wärmetransportmittel im Wärmetransportkörper werden Metalle, deren Legierungen oder deren Salze verwendet, die hermetisch in dem Wärmetransportkörper eingeschlossen sind und einen tiefen Schmelzpunkt besitzen. Die vorzugsweise einzusetzenden Wärmetransportmittel sind weiter oben eingehend beschrieben. Der Aufbau und die Wirkungsweise des so ausgebildeten Brenners werden im folgenden im einzelnen beschrieben:

Die Arbeitswärme des Brennerkopfes nach Fig.3, vorzugsweise aus Kupfer, wird von der Drahtführungsund Stromdüse 9, auf das vorzugsweise aus Kupfer Cr-Ni-Stahl oder Sondermessing bestehende Brennerkopfzwischenstück 10a als Innenrohr, welches mit speziellen schraubenlinienförmig umlaufenden Förderkanälen 30 für das Wärmetransportmittel versehen ist, übertragen. Das in der Wärmeaufnahme- bzw. Schmelzzone 31 befindliche Wärmetransportmittel schmilzt, nimmt Schmelzwärme auf und fließt durch vier um 90° auf dem Umfang verteilte Bohrungen 32 in die schraubenlinienförmig umlaufenden Förderkanäle 33 des Zwischenrohres ein.

Das Wärmetransportmittel fließt in Richtung des Temperaturgefälles und gibt kontinuierlich seine Schmelzwärme über die als Wärmeabgabezone wirkende Außenwand des als Verschlußmantel dienenden Außenrohres 35 ab. Dieses ist zusätzlich mit achtzehn auf dem Umfang verteilten, axial verlaufenden Kühlnuten 36 versehen. Im abgekühlten Zustand fließt das Wärmetransportmittel aus dem äußeren Förderkanal 33 über vier um 90° auf dem Umfang verteilte Rückführbohrungen 37 über den Umlenkkanal 38 zum Rücktransport in den schraubenlinienförmig umlaufenden speziellen Förderkanal 30 des Brennerkopfzwischenstückes oder Innenrohres 10a. Infolge der durch das Temperaturgefälle verursachten Wärmeströmung (Konvektion) gelangt das Wärmetransportmittel über den Rücktransport-Förderkanal 30 in die Wärmeaufnahme- oder Schmelzzone 31, um einen erneuten Wärmetransportumlauf zu beginnen.

Um einen besseren Rücktransport des abgekühlten Wärmetransportmittels zu gewährleisten, ist der Rücktransportkanal 30 in seinem Durchlaßquerschnitt und damit Durchlaßvolumen größer gehalten als der Durchlaßquerschnitt und das Durchlaßvolumen des äußeren Förderkanals 33 für den Abtransport bzw. Wärmeableittransport.

In dem erfindungsgemäß in Fig.3 dargestellten Brennerkopf eines kombinierten Sigma-Hand- und -Maschinenschweißbrenners wird als Wärmetransportmittel 39 vorzugsweise metallisches Natrium oder aber Natriumphosphat eingesetzt.

Nach Fig.3 wird in weiterem Verlauf die an die Außenwand des Außenrohres 35 und dessen Kühlnuten 36 abgegebene Schmelzwärme durch den äußeren Schutzgasstrom, der durch die beiden Schutzgaskanäle 18 zugeführt wird, außen in Richtung auf die elektrisch und wärmeisolierte äußere Schweiß- oder Düsenzone des Brennerkopfes abgeführt. Der so aufgeheizte Schutzgasstrom wird gelenkt durch die äußere Brennerhülse 19 durch die acht auf den Umfang der Brennerkörperisolierungshülse 20 verteilten Schutzgasführungsbohrungen 21 gedrückt. Die Brennerkörperisolierungshülse 20 besteht aus elektrisch und wärmeisolierendem Werkstoff. Der Schutzgasstrom wird danach abgelenkt durch die Brennerkopfisolierhülse 22 an der Innenwand der Metallgasdüse 23 entlanggeführt und tritt durch acht auf dem Umfang der Metallgasdüse 23 angebrachten Bohrungen 24 auf die Schweißrandzone aus. Die Brennerkopfisolierhülse 22 besteht ebenfalls aus elektrisch und wärmeisolierendem Werkstoff. Sie dient gleichzeitig als Spritzerschutz vor Schweißspritzern und verhindert Brückenbildung zwischen der Drahtführungs- und Stromdüse 9 und der Metallgasdüse

23. Die äußere Schutzgasführung über die Bohrungen 24 der Metallgasdüse 23 hat zusätzlich den schweißtechnischen Vorteil, daß die Schweißrandzone intensiver durch das Schutzgas gegenüber dem Einschluß der Atmosphäre geschützt wird.

Erfindungsgemäß ist ein weiterer Schutzgasstrom zur Wärmeabfuhr vorgesehen. Dazu wird ein zweiter innerer Schutzgasstrom in den Ringkanal 25 nach vorn geführt. Der Ringkanal 25 ergibt sich aus dem radialen Abstand zwischen der Innenbohrung des Brennerrohres 11 und der Innenbohrung des Brennerkopfmittelstückes 10a einerseits und der Schweißdrahtführungsseele 26 andererseits. Über vier Bohrungen 27 erreicht der zweite innere Schutzgasstrom den inneren Teil des Brennerkopfes. Dieser innere Schutzgasstrom dient dazu, das flüssige Schweißbad und den Sigma-Schutzgas-Draht vor den schädlichen Einflüssen der Atmosphäre abzudecken.

Die Buchse 28 aus elektrisch und wärmeisoliertem Werkstoff dient zur Aufnahme der vorderen Brennerkörperteile und des Brennerrohres 11. In die Buchse 28 sind die beiden Schutzgasführungsrohre 18 eingegossen.

Die Buchse 28 liegt eingebettet in der zweiteiligen Schale 29 des Brennergehäuses.

Das als Innenrohr des Wärmetransportkörpers dienende verlängerte Brennerkopfzwischenstück 10a, das dieses umschließende Zwischenrohr 34 und das Zwischnrohr umschließende Außenrohr 35 bestehen zweckmäßig ebenfalls aus Cr-Ni-Stahl, z. B. X 12 Cr Ni 188.

Für den Zusammenbau des Wärmetransportkörpers hat sich ein vorheriges Vakuumglühen und Hartlöten der gesamten Baueinheit und ein Einbringen des Wärmetransportmittels unter Schutzgasatmosphäre (Argon) durch Füllbohrungen 40 als zweckmäßig erwiesen, die im Vakuum durch Hartlöten später verschlossen werden. Die Teile 10a und 34 werden in Preßsitz aufeinandergeschoben, ebenso wird das Außenrohr 35 mit Preßsitz aufgesetzt. Es ist zu beachten, daß beim Einfüllen des Wärmetransportmittels freier Teilraum verbleibt, der die Volumenvergrößerung bei Erwärmung des Wärmetransportmittels aufnimmt. Dies ist je nach der zu erwartenden Maximaltemperatur und dem Wärmetransportmittel zu bestimmen. Durch Glühen im Vakuum lassen sich eventuelle Verunreinigungen der jeweiligen Bauteile des Wärmetransportkörpers sicher vermeiden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schweiß-, Schneid-, Heiz- oder Flämmbrenner mit einem die Austrittsdüse oder -düsen enthaltenden Brennerkopf und einem den Brennerkopf mit dem Brennergehäuse verbindenden, die jeweiligen Zuführungen enthaltenden Brennerkörper, wobei wenigstens ein Teil von Brennerkörper und Brennerkopf zur Kühlung des Brennerkopfes von einem eine konvektive Wärmeübertragung bewirkenden Kühlmedium durchströmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem vom Brennvorgang thermisch hochbelasteten Bereich des Brennerkopfes (9,10) und einem vom Kühlmedium um- und/oder durchströmten Bereich (19) des Brennerkörpers (19,20) ein ein Wärmetransportmittel enthaltendes, in sich hermetisch geschlossenes Wärmeübertragungssystem (1; 10a, 34) mit selbsttätigem Wärmetransport zwischen seiner Wärmeaufnähme-(2) und seiner Wärmeabgabezone (4) angeordnet ist und wenigstens dessen Wärmeabgabezone von dem Kühlmedium um- und/oder durchströmt ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeübertragungssystem ein flüssiges, in der Wärmeaufnahmezone verdampfbares Wärmetransportmittel und eine Kapillarstruktur zur Rückförderung oder Unterstützung der Rückförderung kondensierten Wärmetransportmittels von der Wärmeabgabezone zum Verdampfungsbereich der Wärmeaufnahmezone enthält (Wärmerohr I₁Fig. Iund2).

3. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeübertragungssystem aus einem rohrförmigen, mit getrennten Förderkanälen (30,33) für Ab- und Rücktransport des Wärmetransportmittels versehenen Wärmetransportkörper (10a, 34, 35) besteht und daß Wärmetransportmittel in dem System durch Veränderung seiner Dichte in Abhängigkeit von der Temperatur in Umlauf versetzbar ist.

4. Brenner nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmerohr (1) oder der Wärmetransportkörper (10a, 34, 35) konzentrisch zur Brennerachse verläuft, in seiner Wärmeaufnahmezone wärmeleitend mit der Brennerdüse (9, 10) verbunden ist und mit seiner Wärmeabgabezone innerhalb des Strömungsbereiches wenigstens eines Teils der der Brennerdüse zugeführten Brenn- und/oder Schutzgase angeordnet ist.

5. Elektrischer Schweißbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer Schweißdrahtführungsund Stromdüse und Schutzgasbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaufnahmezone des Wärmerohres (1) oder des Wärmetransportkörpers (10a, 34, 35) mit der Schweißdraht-Führungs- und -Stromdüse (9) über ein Brennerkopfzwischenstück (10, iOa) aus hochwärmeleitfähigem Werkstoff wärmeleitend verbunden ist, durch das Innenrohr (11; tOa) des Wärmerohres oder Wärmetransportkörpers eine Schweißdrahtführungsseele (26) zur Schweißdrahtführungs- und -Stromdüse (9) geführt ist und das Schutzgas die Wärmeabgabezone des Wärmerohres oder des Wärmetransportkörpers ⁶S wenigstens umströmend durch den Brennerkörper (19,20) zur Metallgasdüse (23,24) geführt ist.

6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (11,1Oa^des Wärmerohres oder Wärmetransportkörpers in Richtung zum Brennergehäuse verlängert ist und die Schweißdrahtführungsseele (26) in radialem Abstand zur Bildung eines Strömungskanals (25) umschließt und dieser Strömungskanal an die Schutzgasquelle angeschlossen und durch Verbindungskanäle (27) im Brennerkopfzwischenstück (10,1Oa^ mit dem Innenraum der Metallgasdüse (23), der durch die innenwandung der Brennerkopfisolierungshülse (22) gebildet ist, verbunden ist und das getrennt davon das die Wärmeabgabezone des Wärmerohres oder Wärmetransportkörpers umströmende Schutzgas über äußere Strömungskanäle und Durchbrüche (24) in der Metallgasdüse (23), abgelenkt durch die Außenwandung der Brennerkopfisolierungshülse (22), auf den Düsenmantel geleitet wird.

7. Brenner nach einem der Ansprüche 1,2 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillarstruktur des Wärmerohres (1) durch in beiden Längsinnenwandungen eingearbeitete Gewindearterien (14,15) und durch auf den Gewindearterien sowie auf zwischen den Längsinnenwandungen angeordneten radialen Stützwänden (16) angeordnete Netzarterien (17) gebildet ist.

8. Brenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Wandungen (1, la, 12, 13) des Wärmerohres, die Stützwände (16) und die Netzarterien (17) aus Cr-Ni-Stahl bestehen.

9. Brenner nach Anspruch 1,2 und 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmetransportmittel des Wärmerohres Wasser, Zäsium, Kalium oder Natrium ist.

10. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmerohr (1,11, 12,13) oder der Wärmetransportkörper (10a, 34,35), die Schweißdrahtführungs- und Stromdüse (9), die Schweißdrahtführungsseele (26), das Brennerkopfzwischenstück (10), und Metallgasdüse (23) und der Brennerkörper (19, 20) in konzentrischer Anordnung zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind und dabei Metallgasdüse (23) und Brennerkopfzwischenstück (10) sowie Metallgasdüse (23) und Brennerkörper (19, 20) jeweils über elektrische und wärmeisolierende hülsenförmige Bauelemente (22; 20) miteinander verbunden sind.

11. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 6 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderkanäle (30, 33) schraubenlinienförmig ausgebildet sind und in jeweils einen Verteilerraum (31, 38) in der Wärmeaufnahme- und Wärmeabgabezone münden.

12. Brenner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderkanäle (30, 33) in Ab- und Rücktransportrichtung jeweils unterschiedliche Durchlaßquerschnitte aufweisen.

13. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 6 und 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetransportkörper aus einem eine Fortsetzung des Brennerkopfzwischenstückes bildenden Innenrohr (1OaJt in dessen Außenwandung der Rücktransportkanal (30) eingearbeitet ist, einem dieses umschließenden Zwischenrohr (34), in dessen Außenwandung der Abtransportkanal (33) eingearbeitet ist und einem das Zwischenrohr umschließenden Außenrohr (35) zusammengesetzt ist, wobei an den Enden von Innen- und Zwischenrohr die Verteilräume (31,38) gebildet sind.

14. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 6 und

ORIGINAL INSPECTED

10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmetransportmittel im Wärmetransportkörper Metalle, deren Legierungen oder deren Salze eingeschlossen sind, die einen tiefen Schmelzpunkt besitzen. S

15. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 6 und 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (35) auf seinem äußeren Umfang mit Längsnuten (36) zur Vergrößerung der Wärmeabgabefläche versehen ist.