DE29710821U1 - Plasma cutting torch with water-cooled electrode head - Google Patents
Plasma cutting torch with water-cooled electrode headInfo
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Description
"PLASMASCHNEIDBRENNER MIT WASSERGEKÜHLTEM ELEKTRODENKOPF·1 "PLASMA CUTTING TORCH WITH WATER-COOLED ELECTRODE HEAD· 1
Die vorliegende Neuerung betrifft einen Plasmaschneidbrenner mit einem wassergekühlten Elektrodenkopf, der durch die spezielle Konfiguration gekennzeichnet ist, durch die eine wirksame Kühlung jener Teile zustandegebracht werden kann, die während des Schneidens in stärkerem Maße der Wärmewirkung ausgesetzt sind, ohne daß das Kühlwasser in irgendeiner Weise durchsickern und zu dem Bereich, wo der Lichtbogen überspringt, oder zu der Luft gelangen kann, die auf den Schneidbereich gerichtet wird.The present invention relates to a plasma cutting torch with a water-cooled electrode head, characterized by the special configuration which makes it possible to achieve effective cooling of those parts which are more exposed to the heat effect during cutting, without the cooling water being able to leak in any way and reach the area where the arc jumps or the air which is directed towards the cutting area.
Bekanntlich ist bei den Plasmaschneidbrennern die Elektrode, die den zum Überspringenlassen des Lichtbogens erforderlichen Strom führt, einer ziemlich raschen Abnutzung unterworfen, und zum Verlangsamen dieser Abnutzung ist es notwendig, eine wirksame Kühlung wirken zu lassen, 0 insbesondere in bezug auf die Spitze der Elektrode und die Kappe, die die in hohem Maße der Erwärmung ausgesetzten Teile sind.It is well known that in plasma cutting torches the electrode which carries the current necessary to make the arc jump is subject to fairly rapid wear and in order to slow down this wear it is necessary to provide effective cooling, particularly in relation to the tip of the electrode and the cap, which are the parts most exposed to heating.
Die Kühlung der Teile erfolgt durch den Umlauf von Wasser, das durch Kanäle läuft, die in den Körper des Brenners und der Elektrode eingebettet sind. Diese letztere darf, um eben die Wasserumlaufleitungen unterbringen zu können, keinen zu großen Durchmesser aufweisen, weshalb man, um die Abmessungen der Spitze einzuschränken, an der der Lichtbogen überspringt, am vorderen Ende des Brenners 0 gewöhnlich eine Kappe anordnet, die allgemein wie die Elektrode aus Kupfer ausgeführt ist und das vordere Ende dieses letzteren umgibt. Die Kappe ist mit einer durchbohrten Spitze mit Abmessungen versehen, die geeignet sind, einen ausreichend sanften Lichtbogen zu erzielen. 5 So kommt es, daß zwischen der Elektrode und der Kappe eine Kammer vorgesehen wird, in der man den Lichtbogen zündet. The cooling of the parts is achieved by the circulation of water through channels embedded in the body of the torch and the electrode. The latter must not have too large a diameter in order to accommodate the water circulation pipes, so in order to limit the dimensions of the tip from which the arc jumps, a cap is usually placed at the front end of the torch 0, generally made of copper like the electrode, and surrounding the front end of the latter. The cap is provided with a pierced tip with dimensions suitable for obtaining a sufficiently soft arc. 5 This is why a chamber is provided between the electrode and the cap in which the arc is ignited.
Das gewöhnliche Problem bei allen Konstrukteuren von Plasmaschneidbrennern dieser Art besteht darin, eine
wirksame Kühlung der Elektrode und jener Teile zustandezubringen, auf die die vom Lichtbogen entwickelte Wärme
einwirkt, jedoch dabei zwischen diesen die Elektrode und die Kappe isoliert zu halten, und eine vollständige
Dichtheit herzustellen, um zu vermeiden, daß das Wasser einsickern und in die Kammer hineingelangen kann, wo der
Lichtbogen entsteht, oder auf irgendeine Weise an den Wasserstrahl gelangen kann, der zusammen mit dem Lichtbogen
dazu dient, den Schnitt auszuführen. In diesem Bereich wird nunmehr die vorliegende Neuerung
eingesetzt, die einen Plasmaschneidbrenner mit Wasserkühlung betrifft, der gekennzeichnet ist durch die spezielle
Konfiguration der Teile, die eine vollkommene Dichtheit und eine wirksame Kühlung gewährleisten können, insbesondere
in der Nähe des Brennerbereiches, in dem der Lichtbogen entsteht.
Bei dem Schneidbrenner gemäß der Neuerung wird die Kappe auf einen Verteiler aus isolierendem Material aufgesetzt,
der mit Abdichtungseinrichtungen versehen ist und seinerseits in den Brenner eingebaut ist, wohingegen in bezug
auf die Spitze die Abdichtung erfolgt auf Grund eines Zusammengreifens zwischen der Kante der Düse und der Außenseite
der Kappe, die fest gegeneinander verriegelt werden, wenn der Brenner zusammengebaut wird.
Nunmehr wird die vorliegende Neuerung ausführlich als nicht einschränkendes Beispiel unter Verweis auf die beiliegenden
Figuren beschrieben, in denen:The usual problem faced by all designers of plasma cutting torches of this type is to achieve effective cooling of the electrode and of those parts which are affected by the heat developed by the arc, while keeping the electrode and the cap isolated between them and ensuring total sealing to prevent water from seeping into the chamber where the arc is formed or in any way reaching the water jet which, together with the arc, serves to make the cut. This is the field in which the present innovation is now being used, which concerns a water-cooled plasma cutting torch characterized by the special configuration of the parts capable of ensuring total sealing and effective cooling, particularly in the vicinity of the torch area where the arc is formed.
In the cutting torch according to the innovation, the cap is placed on a manifold made of insulating material provided with sealing means and in turn incorporated in the torch, whereas with respect to the tip, the sealing is achieved by means of an engagement between the edge of the nozzle and the outside of the cap, which are firmly locked together when the torch is assembled. The present innovation will now be described in detail as a non-limiting example with reference to the accompanying figures, in which:
- Figur 1 als Schnittansicht einen Plasmaschneidbrenner gemäß der Neuerung darstellt;- Figure 1 shows a sectional view of a plasma cutting torch according to the innovation;
- Figur 2 eine vergrößerte Schnittansicht des Endabschnitts des Brenners von Figur 1 ist. In den Figuren wird mit der Ziffer 1 insgesamt ein Plas-5 maschneidbrenner gemäß der Erfindung bezeichnet, der mit Rohrleitungen 2 mit Anschlußelementen 3 zum Zuführen der- Figure 2 is an enlarged sectional view of the end section of the torch of Figure 1. In the figures, the number 1 designates a plasma cutting torch according to the invention, which is provided with pipes 2 with connecting elements 3 for supplying the
Kühlfluids, der Luft oder eines Gases usw., verbunden ist.cooling fluid, air or a gas, etc.
An den Rohrleitungen 2 ist der Körper 4 des Brenners befestigt (Figur 2).The body 4 of the burner is attached to the pipes 2 (Figure 2).
Mit der Ziffer 5 ist die Elektrode bezeichnet, die im Innern des Körpers 4 koaxial mit diesem mit einem O-Dichtungsring 6 befestigt ist.The number 5 designates the electrode which is fixed inside the body 4 coaxially with it by means of an O-ring seal 6.
In den vorderen Teil der Elektrode ist entsprechend der Neuerung einen Verteiler 7 aus isolierendem Material eingesetzt,
an der die Kappe 8 befestigt ist, die im vorderen Abschnitt eine Spitze 9 mit einer Bohrung 10 mit geeichten
Abmessungen aufweist, durch die der Lichtbogen hindurchtritt.
In dem zwischen dem Innenraum der Kappe 8 und dem Endstück der Elektrode 5 umschlossenen Raum wird eine Kammer
11 gebildet, die "Lichtbogenkammer" genannt wird. In die Spitze der Elektrode ist ein zylindrisches Einsatzstück
12 aus einer Metallegierung eingesetzt. Der Lichtbogen springt über zwischen der Elektrode, insbesondere
zwischen dem Einsatzstück 12, und der Wand der Kappe 8.According to the innovation, a distributor 7 made of insulating material is inserted into the front part of the electrode, to which the cap 8 is attached, which has in the front section a tip 9 with a bore 10 of calibrated dimensions through which the arc passes.
In the space enclosed between the interior of the cap 8 and the end piece of the electrode 5, a chamber 11 is formed, which is called the "arc chamber". A cylindrical insert 12 made of a metal alloy is inserted into the tip of the electrode. The arc jumps between the electrode, in particular between the insert 12, and the wall of the cap 8.
Auf den Körper des Brenners ist eine Düse 13 aufgeschraubt, mit einer vorderen Wand 14, die sich um die Düse 9 herum befindet.A nozzle 13 is screwed onto the body of the burner, with a front wall 14 located around the nozzle 9.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Neuerung hat die untere Wand 14 der Düse eine geringere Neigung als die äußere Wand der Kappe 8, und das Anschlußstück zwischen der Innenseite der Wand 14 und der Bohrung in der Düse, durch die die Spitze 9 eingesetzt wird, hat eine scharfe Kante, wohingegen das Anschlußstück zwischen der Spitze 9 und der Außenwand der Kappe 8 gerundet ist.According to a second aspect of the innovation, the lower wall 14 of the nozzle has a smaller inclination than the outer wall of the cap 8, and the connection piece between the inner side of the wall 14 and the hole in the nozzle through which the tip 9 is inserted has a sharp edge, whereas the connection piece between the tip 9 and the outer wall of the cap 8 is rounded.
Auf diese Weise "beißt" die Kante, wenn die Düse straff gegen die Kappe gespannt wird, an der in Figur 2 mit "P" bezeichneten Stelle in das Metall der Kappe ein und stellt eine vollständige Dichtheit her.In this way, when the nozzle is pulled tightly against the cap, the edge "bites" into the metal of the cap at the point marked "P" in Figure 2, creating a complete seal.
Am äußeren Teil des Verteilers 7 sind Sitze für ein Paar O-Dichtungsringe 15 und 16 vorgesehen, um die erforderli-On the outer part of the distributor 7, seats are provided for a pair of O-rings 15 and 16 to ensure the required
ehe hermetische Abdichtung zwischen dem Verteiler und jeweils zwischen dem Körper 4 des Brenners und der Kappe 8 zu gewährleisten.to ensure hermetic sealing between the distributor and between the body 4 of the burner and the cap 8.
Ein weiterer O-Ring 17 ist zwischen dem Körper 8 und der Düse 13 vorgesehen.Another O-ring 17 is provided between the body 8 and the nozzle 13.
Eine Leitung 18 ist mit Zuführungseinrichtungen für unter Druck sehende Luft oder für ein unter Druck stehendes Gas verbunden, die in der Figur nicht dargestellt sind, und bildet das Kopfteil an einer ringförmigen Kammer 19, die zwischen dem Verteiler 17 und dem Körper 8 des Brenners vorhanden ist.A pipe 18 is connected to pressurized air or gas supply means, not shown in the figure, and forms the head of an annular chamber 19 present between the distributor 17 and the body 8 of the burner.
Die Kammer 19 ist durch eine Mehrzahl von radialen Kanälen 20, die in dem Körper des Verteilers vorgesehen sind, mit der Plasmakammer 11 verbunden, um das unter Druck stehende Gas zuzuführen.The chamber 19 is connected to the plasma chamber 11 through a plurality of radial channels 20 provided in the body of the distributor for supplying the pressurized gas.
Die Elektrode 5 ist hohl, und durch ihr Inneres führt ein Kanal 21 zur Versorgung mit einem Kühlfluid, insbesondere
mit Wasser.
Der Kanal 21 endet nahe an der Spitze der Elektrode, wo das Wasser austritt, das Endstück der Elektrode kühlt und
außen wieder zurückströmt zu dem Kanal 21, wie durch die kleinen Pfeile in der Figur angezeigt wird, und die Innenteile
der Elektrode bespült und kühlt, um sich sich dann entlang der auf der Zeichnung nicht zu sehenden Leitungen
zu einer Kammer 22 zu bewegen, die um die Kappe 8 herum in der Zone eingeschlossen ist, die zwischen der
äußeren Wand der Kappe 8 und dem Innenraum der Düse 13 gebildet wird.
Hier schließt das Wasser den Kühlvorgang an der Kappe ab und tritt dann durch einen Kanal aus, der ebenfalls in
Figur 2 nicht zu sehen ist.The electrode 5 is hollow and a channel 21 leads through its interior to supply a cooling fluid, in particular water.
The channel 21 ends close to the tip of the electrode, where the water exits, cools the end of the electrode and flows back outside to the channel 21, as indicated by the small arrows in the figure, and rinses and cools the internal parts of the electrode, then moves along the lines not visible in the drawing to a chamber 22 enclosed around the cap 8 in the zone formed between the outer wall of the cap 8 and the interior of the nozzle 13.
Here the water completes the cooling process at the cap and then exits through a channel that is also not visible in Figure 2.
Das durch den Kanal 21 hindurchströmende Wasser kühlt also zu Anfang die Spitze der Elektrode, läuft dann weiter und kühlt die Kappe und tritt dann aus dem Austrittskanal aus.The water flowing through channel 21 initially cools the tip of the electrode, then continues to cool the cap and then exits from the outlet channel.
Die vollständige Wasserdichtheit wird einerseits durch die O-Ringe 6, 15 und 16 gewährleistet und, was die Spit-The complete watertightness is ensured on the one hand by the O-rings 6, 15 and 16 and, what the tip
4 ·4 ·
ze betrifft, durch das Zusammengreifen zwischen den Metal If lachen der Düse und der Kappe nahe an dem Punkt P. Deshalb wird mit der beschriebenen Konfiguration ein Plasmaschneidbrenner geschaffen, der mit wirksamen Kühleinrichtungen und mit Vorrichtungen versehen ist, die eine vollständige Dichtheit gewährleisten können, um zu verhindern, daß auch nur eine kleine Menge der Kühlflüssigkeit zu der Elektrode oder der Plasmakammer durchsikkern kann, wobei gleichzeitig die Abmessungen eingeschränkt werden.ze is concerned, by the engagement between the metal ifs of the nozzle and the cap close to the point P. Therefore, with the configuration described, a plasma cutting torch is created which is provided with effective cooling means and with devices capable of ensuring complete tightness in order to prevent even a small amount of the cooling liquid from leaking to the electrode or the plasma chamber, while at the same time limiting the dimensions.
Es versteht sich, daß die Abmessungen wie auch die verwendeten Materialien je nach den Anwendungserfordernissen verschieden sein können.It is understood that the dimensions as well as the materials used may vary depending on the application requirements.
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1997
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Legal Events
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R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
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R071 | Expiry of right |