DE29804098U1

DE29804098U1 - Plasmabrenner

Info

Publication number: DE29804098U1
Application number: DE29804098U
Authority: DE
Original assignee: Kjellberg Elektroden and Maschinen GmbH
Current assignee: Kjellberg Elektroden and Maschinen GmbH Finsterwalde
Priority date: 1998-03-10
Filing date: 1998-03-10
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2008-03-11

Description

BOEHMERT & BOEHMERT

ANWALTSSOZIETÄT

BMhmert & Bodimert · POB. 10 71 27 · D-28071 Bremen Einschreiben

An das Deutsche Patentamt Zweibrückenstr. 12

80297 München

Ihr Zeichen Your ref.

Ihr Schreiben Your Letter of

DR.-ING. KARL BOEHMERT, PA <iwj-im> DIPL-[NO. ALBERT BOEHMERT, PA (NM-IWJ) WILHELM JA STAHLBERG, RA, BJtEuEN DR.-ING. WALTER HOORMANN, PA^-. breuek DIPL-PHYS. DR. HEINZ GODDAR, PA", München DR.-ING. ROLAND UESEGANG, PA^-, ucnchen WOLF-DIETER KUNTZE, RA, Bremen, aucanti DIPL.-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER, PA tMS-inn DR. LUDWIG KOUKER, RA, Bremen DR. (CHEM.) ANDREAS WINKLER, PA", mau* MICHAELA HUTH-DIERIG, RA, München DIPL-PHYS. DR. MARION TÖNHARDT, PA^-, dCsseldorf DR. ANDREAS EBERT-WEIDENFELLER. RA, Bremen DlPL-ING. EVA UESEGANG, PA^-, BEiLM

PA · Patentanwalt/Patent Attorney RA - Rcdilsanwalt/Aliornc? at Law

' - European Patent Aflomey

Alle zugelassen znr Vertretung vor dem EU-Maitenamt. Alicante Professional Representation &Lgr; the EU-Tradanaric OOice. Alicante

Unser Zeichen
Our ref.

K2017

PROF. DR. WILHELM NORDEMANN, RA. bianddiburo DR. AXEL NORDEMANN, RA, totsdam DR. JAN BERND NORDEMANN, LLM, RA, EOm DrPL-PHYS. EDUARD BAUMANN, PA^-. aOHENmtcHEx DR.-ING. GERALD KLÖPSCH. PA', dosseldoW DR. (CHEM.) HELGA KUTZENBERGER, PA'. düsseumm DIPL-ING. HANS W. GROENTNG. PA", mCnchen DR. ANKE SCHIERHOLZ, RA, POTSDAM DIPL-ING. DR JAN TÖNNIES, PA, RA, cm. DIPL-PHYS. CHRISTIAN BrEHL, PA', kiel DIPL.-PHYS. DR. DOROTHEE WEBER-BRULS. PA", fianmuhi DR.-ING. MATTHUS PHILIPP, PA". bkemen DIPL-PHYS. DR. STEFAN SCHOHE, PA". mrao MARTIN WIRTZ, RA, Bremen DR. DETMAR SCHÄFER, RA, BReMEN DIPL-CHEM. DR. ROLAND WEU), PA, dCsscldorp DIPL-PHYS. DR.-ING. UWE MANASSE, PA, Bremen DR. CHRISTIAN CZYCHOWSKI, RA, beslin

Bremen

9. März 1998

Kjellberg Elektroden & Maschinen GmbH Finsterwalde

Plasmabrenner

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Plasmabrenner mit

- einem Plasmabrennerschaft, durch den sich ein erster Satz von Leitungen zur Übertragung von Betriebsmedien für den Plasmabrenner ersteckt, der an einem Ende des Plasmabrennerschaftes mit Betriebsmedienversorgungseinrichtungen verbindbar ist, und dessen anderes Ende eine erste Lagerflache aufweist ,

- einem Plasmabrennerkopf, durch den sich ein entsprechender zweiter Satz von Leitungen zur Übertragung von Betriebsmedien, für den Plasmabrenner erstreckt und der im Bereich eines Endes eine Elektrode sowie eine Düse und an seinem anderen Ende eine zweite Lagerfläche aufweist, und

- einer Schnellkuppeleinrichtung zum Kuppeln des Plasma-

Hollerallee 32 · D-28209 Bremen · P.O.B. 10 71 27 · D-28071 Bremen · Telephon (04 21) 3 40 90 · Telefax (04 21) 3 49 17

MÜNCHEN - BREMEN - BERLIN - FRANKFURT - DÜSSELDORF - POTSDAM - BRANDENBURG - HÖHENKIRCHEN - KIEL - LEIPZIG - ALICANTE

e-mail: Postmaster@Boehmert3oehmert.de

BOEHMERT &

brennerkopfes an dem Plasmabrennerschaft, die Verriegelungsmittel zum Verriegeln des Plasmabrennerkopfes an dem Plasmabrennerschaft in einer Position umfaßt, in der die ersten und zweiten Lagerflächen in gegenseitigem Druckkontakt und die Leitungen des ersten Satzes mit den jeweiligen Leitungen des zweiten Satzes in enger Verbindung stehen.

Ein derartiger modular aufgebauter Plasmabrenner ist aus der US-PS 5,4 0 9,164 bekannt. Die Schnellkuppeleinrichtung umfaßt Verriegelungsmittel, die durch Ausüben einer parallel.zur Axialrichtung des Plasmabrenners vom Plasmabrennerkopf zum Plasmabrennerschaft gerichtete und über eine zu dem Plasmabrenner gehörige Entriegelungshülse ausgeübte Kraft entriegelbar sind. Die Schnellkuppeleinrichtung erfordert mehrere axial ineinandergreifende Schiebehülsen, wodurch der Plasmabrenner im Bereich der Schnellkuppeleinrichtung relativ groß baut, was das Einspannen des Plasmabrenners in mechanisierte Werkstückbearbeitungsanlagen erschwert.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Plasmabrenner in der Weise zu gestalten, daß er leichter in mechanisierte Werkstückbearbeitungsanlagen eingespannt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Verriegelungsmittel durch Ausüben einer radial nach innen gerichteten äußeren Kraft an mindestens einem Punkt im Bereich der Schnellkuppeleinrichtung entriegelbar ist.

Dabei kann vorgesehen sein, daß das Verriegelungsmittel derart gestaltet ist, daß eine parallel zur Axialrichtung des Plasmabrenners im Bereich seiner Umfangsflache von dem Plasmabrennerkopf zu dem Plasmabrennerschaft gerichtete Kraft in

BOEHMERT & BOEHME^T · ^{# :}..^: *..' ··" "··"

eine radial nach innen gerichtete äußere Kraft umwandelbar ist.

Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, daß das Verriegelungsmittel durch Einführen des an dem Plasmabrennerschaft angekuppelten Plasmabrennerkopfes in eine separate Entriegelungshülse entriegelbar ist. Durch eine derartige Gestaltung der Verriegelungselemente wird, in dem der Plasmabrennerkopf nach dem Entriegeln durch die separate Entriegelungshülse in derselben aufgenommen wird, ein Herabfallen des Plasmabrennerkopfes verhindert.

Vorzugsweise weist das Verriegelungsmittel mindestens einen Verschlußhaken auf.

Besonders bevorzugt weist das Verriegelungsmittel drei Verschlußhaken auf.

Günstigerweise sind die Verschlußhaken im Abstand von 12 0 Grad im Bereich der Umfangsflache des Plasmabrenners angeordnet .

Dabei kann vorgesehen sein, daß die Verschlußhaken sich im wesentlichen parallel zur Axialrichtung des Plasmabrenners erstrecken. Dadurch baut der Plasmabrenner im Bereich der Schnellkuppeleinrichtung besonders klein.

Günstigerweise steht ein Teil jedes Verschlußhakens über die Umfangsflache des Plasmabrenners radial nach außen vor.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß den Verschlußhaken ein Gegenelement zugeordnet ist, wobei jeder Verschlußhaken und das Gegenele-

BOEHMERT & BOEHMEftT · ' ^:..^: \/ ' V.¹''-'

ment ebene Wirkflächen aufweisen und formschlüssig verriegeln.

Dabei kann vorgesehen sein, daß jedem Verschlußhaken eine Federeinrichtung zugeordnet ist, die eine radial nach außen gerichtete Kraft auf den Verschlußhaken ausübt.

Günstigerweise umfaßt mindestens eine Federeinrichtung eine Bandformfeder.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß mindestens eine Federeinrichtung eine Blattfeder umfaßt.

Eine weitere besondere Ausführungsform der Erfindung ist gekennzeichnet durch Trennmittel zum pneumatischen oder pneumatisch unterstützten Trennen des Plasmabrennerkopfes vom Plasmabrennerschaft nach dem Entriegeln das Verriegelungsmittels. Zwar kann der Plasmabrennerkopf grundsätzlich vom Plasmabrennerschaft manuell getrennt werden, doch erleichtern die Trennmittel zum pneumatischen oder pneumatisch unterstützten Trennen die Überwindung von Widerständen aufgrund der Verbindungen (Kupplungen) zwischen den Leitungen der ersten und zweiten Sätze.

Günstigerweise umfassen die Trennmittel eine erste Druckluftzuführleitung zum Zuführen von Druckluft zu dem Raum zwischen dem Plasmabrennerkopf und dem Plasmabrennerschaft. Wenn der Plasmakopf von dem Plasmabrennerschaft entriegelt ist, kann der Plasmabrennerkopf durch Beaufschlagung von Druckluft in die Hand einer den Plasmabrennerkopfwechsel vornehmenden Person oder in die separate Entriegelungshülse geschoben werden.

BOEHMERT & &Bgr;&Ogr;&Egr;&EEgr;&Mgr;&Egr;&&Ggr; :

Günstigerweise umfaßt der Plasmabrenner Positioniermittel zum reproduzierbaren Einstellen der axialen Lage des Plasmabrennerkopfes zu dem Plasmabrennerschaft im verriegelten Zustand.

Dabei kann vorgesehen sein, daß das Positioniermittel eine zweite Druckluftzuführleitung zum Zuführen von Druckluft zu dem Raum zwischen dem Plasmabrennerkopf und dem Plasmabrennerschaft umfaßt.

Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, daß die zweite Druckluftzuführleitung mit der ersten Druckluftzuführleitung identisch ist.

Eine weitere besondere Ausführungsform ist gekennzeichnet durch Kontaktierzustandsdetektiermittel zur Detektion des Kontaktierzustands zwischen den ersten und zweiten Sätzen von Leitungen.

Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, daß das Kontaktierzustandsdetektiermittel eine dritte Druckluftzuführleitung zum Zuführen von Druckluft zu dem Raum zwischen dem Plasmabrennerkopf und dem Plasmabrennerschaft und Drucküberwachungsmittel zur Überwachung des Druckes in dem Raum umfaßt.

Günstigerweise ist das Kontaktierzustandsdetektiermittel gestaltet, um in Abhängigkeit vom detektierten Kontaktierzustand die Zuführung der Betriebsmedien zu beenden und gegebenenfalls die Abgabe eines optischen oder akustischen Signals zu verursachen.

Ferner kann vorgesehen sein, daß der erste Satz Kühlwasser-Vor-und-Rücklauf-, Plasmagas-, Strom- und HF-Zündspannungs-

BOEHMERT & BOEHMEJgJ · - 6 -

Leitungen umfaßt.

Vorteilhafterweise ist der Plasmabrenner gekennzeichnet durch eine Kontaktlamellen-Steckverbindung in einer Strom-Kühlwasserrücklauf -Kupplung, wobei das Kühlwasser durch den Stecker für den Strom rückgeführt wird.

Vorteilhafterweise ist der Plasmabrenner gekennzeichnet durch ein selbständig schließendes Rückschlagventil sowohl in der Kühlwasser-Vorlauf-Leitung als auch in der Kühlwasser-Rücklauf-Leitung.

Außerdem ist der Plasmabrenner günstigerweise gekennzeichnet durch eine Kontaktlamellen-Steckverbindung zwischen den HF-Zündspannungs-Leitungen der ersten und zweiten Sätze.

Ferner ist der Plasmabrenner günstigerweise gekennzeichnet durch eine gedichtete Steckverbindung zwischen den Plasmagas-Leitungen der ersten und zweiten Sätze.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die Steckverbindung mit einem Runddichtring gedichtet ist.

Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß die ersten und zweiten Sätze eine weitere Betriebsmedium-Leitung umfassen.

Günstigerweise ist der Plasmabrenner gekennzeichnet durch eine gedichtete Steckverbindung zwischen den Sekundärmedium-Leitungen der ersten und zweiten Sätze.

Eine weitere besondere Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein Zentriermittel zum Zentrieren des Plasmabrennerkopfes im

BOEHMERT & B0EHME.&T ·

Plasmabrennerschaft.

Dabei kann vorgesehen sein, daß das Zentriermittel eine Zentrierhülse sowohl im Plasmabrennerkopf als auch im Plasmabrennerschaft umfaßt.

Der Plasmabrenner kann ein Plasma-Schneidbrenner oder Plasma-Schweißbrenner oder Plasma-Fugenhobelbrenner oder Plasma-Spritzbrenner sein.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß durch Verriegelungsmittel, das durch Ausüben einer radial nach innen gerichteten äußeren Kraft an mindestens einem Punkt im Bereich der Schnellkuppeleinrichtung entriegelbar ist, ein kleinerer Bau des Plasmabrenners im Bereich der Schnellkuppeleinrichtung möglich wird, wodurch wiederum ein Einspannen des erfindungsgemäßen Plasmabrenners in mechanisierte Werkstückbearbeitungsanlagen erleichtert wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und nachstehenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Plasmabrenners;

Fig. la eine Aufsicht auf den Plasmabrenner von Fig. 1 in der durch den Pfeil E gekennzeichneten Richtung;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Plasmabrennerkopfes des Plasmabrenners von Fig. 1;

BOEHMERT & BOEHMERT*· '^{: :>
!}* "" *

Fig. 2a eine Aufsicht auf den Plasmabrennerkopf von Fig. 2 in der durch den Pfeil F gekennzeichneten Richtung;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Plasmabrennerschaftes des Plasmabrenners von Fig. 1;

Fig. 3a eine Aufsicht auf den Plasmabrennerschaft von Fig. 3 in der durch den Pfeil G gekennzeichneten Richtung;

Fig. 4 eine Schnittansicht des Plasmabrenners von Fig. 1 entlang der Linie A-A von Fig. la;

Fig. 5 eine Schnittansicht des Plasmabrenners von Fig. 1 entlang der Linie B-B von Fig. la;

Fig. 6 eine Schnittansicht des Plasmabrenners von Fig. 1 entlang der Linie C-C von Fig. la;

Fig. 7 eine Schnittansicht des Plasmabrenners von Fig. 1 entlang der Linie D-D von Fig. la; und

Fig. 8 schematisch die Phasen des Trennvorgangs des Plasmabrennerkopfes vom Plasmabrennerschaft bei dem Plasmabrenner von Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Plasmabrenners. Es handelt sich im vorliegenden Fall um einen Plasmaschneidbrenner, der einen Plasmabrennerkopf 10 und einen Plasmabrennerschaft 12 umfaßt, die mittels einer Schnellkuppeleinrichtung mit Verriegelungsmitteln, von denen hier lediglich zwei Verschlußhaken 14 gezeigt sind, aneinander gekuppelt sind.

BOEHMERT & BOEHME&T ·

Fig. la zeigt eine Aufsicht auf den Plasmaschneidbrenner von Fig. 1 in der durch den Pfeil E gekennzeichneten Richtung. Der Plasmabrennerschaft 12 weist einen ersten Satz von Leitungen zur Übertragung von Betriebsmedien für den Plasmaschneidbrenner auf, die sich durch den Plasmabrennerschaft 12 erstrecken. Fig. la zeigt eine Kühlwasser-Vorlauf-Leitung 16, eine Kühlwasser-Rücklauf-Leitung 18, eine HF-Zündspannung-Leitung 20, eine Plasmagas-Leitung 22, eine erste Druckluftzuführleitung 24, eine dritte Druckluftzuführleitung 26 und eine weitere Betriebsmedium-Leitung 28. Eine zweite Druckluftzuführleitung ist mit der ersten Druckluftzuführleitung 24 identisch.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Plasmabrennerkopfes 10 des Plasmaschneidbrenners von Fig. 1. vor. Der Plasmabrennerkopf weist einen zweiten Satz von Leitungen für Betriebsmedien des Plasmaschneidbrenners auf, der der Einfachheit halber dieselben Bezugszeichen wie der erste Satz von Leitungen aufweist und von dem die Kühlwasser-Vorlauf-Leitung 16, Kühlwasser-Rücklauf-Leitung 18 sowie die HF Zündspannung-Leitung 20 über eine Zentrierhülse 30 des Plasmabrennerkopfes 10 zu dem Plasmabrennerschaft hin vorragen.

Fig. 2a zeigt eine Aufsicht auf den Plasmabrennerkopf 10 von Fig. 2 in der durch den Pfeil F gekennzeichneten Richtung.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des Plasmabrennerschaftes des Plasmaschneidbrenners von Fig. 1. Der Plasmabrennerschaft 12 weist eine zu dem Plasmabrennerkopf zeigende Zentrierhülse 32 auf. Etwas zurückgesetzt befinden sich im Bereich der Umfangsflache des Plasmabrennerschaftes 12 drei Verschlußhaken, von denen nur zwei Verschlußhaken 14 zu sehen sind.

BOEHMERT & BOEHMSiO¹: '.· ·

- 10 -

Fig. 3a zeigt eine Aufsicht auf den Plasmabrennerschaft 12 von Fig. 3 in der durch den Pfeil G gekennzeichneten Richtung. Über die Urafangsflache des Plasmabrennerschaftes 12 sind die drei Verschlußhaken, von denen nur zwei Verschlußhaken 14 zu sehen sind, in Winkelabständen von 120 Grad angeordnet . Durch den Plasmabrennerschaft 12 erstrecken sich die Kühlwassser-Vorlauf-Leitung 16, Kühlwasser-Rücklauf-Leitung 18, HF-Zündspannung-Leitung 20, Plasmagas-Leitung 22, erste Druckluftzuführleitung 24, dritte Druckluftzuführleitung 26 und weitere Betriebsmedium-Leitung 28.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den Plasmaschneidbrenner von Fig. 1 entlang der Linie A-A von Fig. la. Der Plasmabrennerkopf 10 weist eine Düse 34, eine Elektrode 36, einen Düsenhalter 38 und einen Kathodenhalter 40 auf, der mittels einer Spannhülse 44 und Spannschraube 46 in den Plasmabrennerkopf 10 eingespannt ist. Im Außenbereich weist der Plasmabrennerkopf 10 eine Düsenkappe 48, eine durch einen Sicherungsring 47 gehaltene Schutzhülse 50 und eine Zentrierhülse 3 0 mit einem Gegenelement 52 für die Verschlußhaken 14 auf. Der Plasmabrennerschaft 12 weist an seinem zu dem Plasmabrennerkopf 10 zeigenden Ende eine Isolierhülse 54 mit einer darum befindlichen Zentrierhülse 32 und an seinem entgegengesetzten Ende eine Spannschraube 56 sowie eine mittels eines Gewindestiftes 58 gesicherte Schafthülse 60 auf. Etwas axial von dem vorderen Ende der Zentrierhülse 32 zurückgesetzt befinden sich Verschlußhakenträger 62, die die Verschlußhaken 14 aufnehmen. Die Verschlußhaken 14 werden von einer jeweiligen Bandformfeder 64 nach außen gedrückt. Die Stromübertragung folgt kombiniert mit der Kühlwasser-Rücklauf-Leitung 18 durch eine handelsübliche Kontaktlamellen-Steckverbindung 66 in einer Strom-Kühlwasser-Kupplung, die ein Dichtelement 68 und einen Dichtsitz 70 aufweist und

BOEHMERT & BOEHMEJ&T · * ^:.,^: ·..** " "^! *··*

- 11 -

durch deren Stecker das Kühlwasser rückgeführt wird. Der maximale übertragene Schneidstrom kann bis 1000 Ampere betragen. Der Kühlwasserkreislauf umfaßt die Kühlwasser-Vorlauf -Leitung 16 und die Kühlwasser-Rücklauf-Leitung 18. Der minimale Kühlwasservolumenstrom beträgt 7 Liter/Minute (bei 5 Bar Betriebsdruck). Sowohl die Kühlwasser-Vorlauf-Leitung 16 als auch die Kühlwasser-Rücklauf-Leitung 18 dichten beim Entkoppeln des Plasmabrennerkopfes 10 durch selbständig schließende Rückschlagventile gegen austretendes Kühlwasser ab. Dabei erfolgt das Schließen der Rückschlagventile beim Entkoppeln des Plasmabrennerkopfes 10 bevor die Dichtelemente der Kupplungsstifte außer Eingriff geraten.

Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht durch den Plasmaschneidbrenner von Fig. 1 entlang der Linie B-B von Fig. la. Im folgenden soll nur auf Besonderheiten gegenüber Fig. 4 eingangen werden.

Fig. 5 zeigt die HF-Zündspannung-Leitung 20 mit einer Kontaktlamellen-Steckverbindung 72 zwischen dem Plasmabrennerkopf 10 und dem Plasmabrennerschaft 12. Über die HF-Zündspannung-Leitung 2 0 kann eine maximale Spannung von 15 Kilovolt übertragen werden. Pilotlichtbogenstrome von 3 0 Ampere sind problemlos übertragbar. Das Plasmagas wird über die Plasmagas-Leitung 22 und mittels einer mit einem Runddichtring gedichteten Steckverbindung 74 übertragen. Der minimale Plasmagasvolumenstrom beträgt 4000 Liter/Stunde (bei 7 Bar Betriebsdruck). Es sind prinzipiell alle üblichen Plasmagase wie Luft, Sauerstoff sowie Argon-Wasserstoff-Gemisch und Argon-Stickstoff-Gemisch einsetzbar.

Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht des Plasmabrenners von Fig.

BOEHMERT & &Bgr;&Ogr;&Egr;&EEgr;&Mgr;&Egr;&&Ggr; · * ^!..^: \.^: * "⁵ '··'

1 entlang der Linie C-C von Fig. la. Wiederum soll nur auf die Besonderheiten gegenüber den Fig. 4 und 5 eingegangen werden. Durch den Plasmabrennerschaft 12 erstrecken sich eine erste Druckluftzuführleitung 24 und eine dritte Druckluftzuführleitung 26 bis zu dem Raum zwischen dem Plasmabrennerkopf 10 und dem Plasmabrennerschaft 12. Die erste Druckluftzuführleitung 24 dient dazu, Druckluft in den Zwischenraum zu leiten, um den Plasmabrennerkopf 10 nach dem Entriegeln von dem Plasmabrennerschaft 12 in Fig. 6 nach rechts zu bewegen und damit den Plasmabrennerkopf 10 von dem Plasmabrennerschaft zu trennen sowie zum kochgenau reproduzierbaren Einstellen der axialen Lage des Plasmabrennerkopfes zu dem Plasmabrennerschaft im verriegelten Zustand. Die dritte Druckluftzuführleitung 26 dient dazu, Druckluft in den Zwischenraum zwischen dem Plasmabrennerkopf 10 und dem Plasmabrennerschaft 12 zu leiten und einen Druckabfall zwischen dem Plasmabrennerkopf 10 und dem Plasmabrennerschaft 12 und damit den Kontaktierzustand zwischen den ersten und zweiten Sätzen von Leitungen zu detektieren. Eine Sicherheitsroutine einer Schneidanlagensteuerung unterbricht bei Detektion eines Kontaktierfehlers die Betriebsbereitschaft von Strom, HF-Zündspannung und Betriebsgasen. Durch eine derartige Gestaltung eilt die Fehlererkennung möglichen kritischen Betriebszuständen, wie z.B. Betriebsmedienleckagen oder ungenügendem Stromübergang, vor. Dabei gerät das Dichtelement des Kupplungsstiftes beim Dekontaktieren des Plasmabrennerkopfes 10 außer Eingriff, bevor ein Betriebsmedienfehler auftreten kann. Beim Kontaktieren wird das Dichtelement erst eingerückt, wenn alle Betriebsmediumverbindungen bereits sicher hergestellt sind. Es wird damit zu einer sehr hohen Betriebssicherheit des Plasmaschneidbrenners beigetragen und eine gefahrlose Handhabung vor allem während einer Dekontaktierungsphase aber auch der Kontaktierungsphase des

BOEHMERT & &Bgr;&Ogr;&Egr;&EEgr;&Mgr;&Egr;&&Ggr; · * «..·%.' ~ &mgr;"*·*

Plasmaschneidbrenners ermöglicht.

Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht des Plasmabrenners von Fig. 1 entlang der Linie D-D von Fig. la. Die Betriebsmedium-Leitung 28 überträgt ein weiteres Medium ebenfalls über eine gedichtete Steckverbindung 76.

Bei der vorliegenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen Plasmabrenners wird der Plasmabrennerkopf im Plasmabrennerschaft zentriert, wobei die Führung der Füge- bzw. Lösebewegung rein translatorisch ist. Die Verriegelung des Plasmabrennerkopfes 10 an dem Plasmabrennerschaft 12 erfolgt über die drei auf dem Umfang des Plasmabrenners im Winkel von 120 Grad versetzt angeordneten Verschlußhaken 14. Der Verschlußhaken 14 und das jeweilige Gegenelement 52 weisen ebene Wirkflächen auf und verriegeln formschlüssig. Als Energiespeicher für die Verriegelung für die Verschlußhaken 14 dient eine jeweilige Bandformfeder 64, die sich zwischen dem jeweiligen Verschlußhaken 14 und dem Plasmabrennerschaftkörper befindet. Ein Entriegeln des Plasmabrennerkopfes 10 erfolgt über ein Hineinfahren des Plasmabrenners in eine externe Entriegelungshülse 78 (s. Fig. 8), wodurch die Verschlußhaken 14 gleichförmig gegen die Bandformfedern 64 nach innen gedrückt werden und die Verriegelung freigegeben wird.

Der Trennvorgang des Plasmabrennerkopfes 10 vom Plasmabrennerschaft 12 folgt pneumatisch oder pneumatisch unterstützt über die erste Druckluftzuführleitung 24, wodurch der abgedichtete Raum zwischen dem Plasmabrennerkopf 10 und dem Plasmabrennerschaft 12 mit Druckluft beaufschlagt wird, so daß der Plasmabrennerkopf 10 und der Plasmabrenneraschaft 12 auseinandergedrückt werden (Kolbenprinzip).

BOEHMERT & BOEHMEkT· **..·\/ ~ ..·*··'

- 14 -

Der Kupplungsvorgang erfolgt über ein mechanisches Zusammendrücken des Plasmabrennerkopfes 10 und des Plasmabrennerschaftes 12, bis die Verschlußhaken 14 einrasten. Um den Plasmabrennerkopf 10 und den Plasmabrennerschaft 12 nach dem Kupplungsvorgang zueinander in eine kochgenau definierte Lage zu bringen, wird nach dem Fügen des Plasmabrennerkopfes 10 und des Plasmabrennerschaftes 12 der abgedichtete Raum ebenfalls mittels der ersten Druckluftzuführleitung 24 mit Druckluft beaufschlagt, bis es zur definierten Auflage der drei Wirkflächen der Verschlußhaken 14 an ihrem Gegenelementen 52 kommt. Damit wird eine exakte Reproduzierbarkeit der axialen Lage des Plasmabrennerkopfes 10 garantiert.

Fig. 8 zeigt schematisch die Phasen des Trennvorgangs des Plasmabrennerskopfes 10 vom Plasmabrennerschaft 12 mittels einer separaten Entriegelunghülse 78. Auf der linken Seite von Fig. 8 wird der Plasmabrenner in eine separate Entriegelungshülse 78 gefahren. Die Entriegelungshülse 78 drückt die Verschlußhaken 14 nach innen, wodurch der Plasmabrennerkopf 10 von dem Plasmabrennerschaft 12 entriegelt wird (siehe mittleren Teil von Fig. 8). Eine Fixierzange 80 wird in eine kreisförmige Nut 82 (s. Fig. 4 bis 7) des Plasmabrennerkopfes 10 geschoben. Nachfolgend wird der abgedichtete Raum zwischen dem Plasmabrennerkopf 10 und dem Plasmabrennerschaft 12 mit Druckluft beaufschlagt und der Plasmabrennerschaft 12 vom Plasmabrennerkopf 10 getrennt. Beim Austritt aus der Entriegelungshülse 78 schnappen die Verschußhaken 14 wieder nach außen (siehe rechten Teil von Fig. 8).

Haupteinsatzfelder des erfindungsgemäßen Plasmabrenners sind u.a. die metallverarbeitende Industrie, z.B. die Werftindustrie, und der Einsatz in extremen Umgebungen, wie z.B. Unterwassereinsatz bei Zerlegeaufgaben in kerntechnischen An-

BOEHMERT & BOEHMEkT· "%,·%.'

- 15 -

lagen oder beim Offshore-Einsatz. Im Verbund mit einem System zur Düsenverschleißüberwachung kann der modular aufgebaute erfindungsgemäße Plasmabrenner kombiniert mit einer Werkzeug-Wechseleinrichtung Teil eines integrierten Qualitätssicherungssystems zum Plasmaschneiden im industriellen Einsatz sein.

Die in der vorangehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

10 Plasmabrennerkopf

12 Plasraabrennerschaft

14 Verschlußhaken

16 Kühlwasser-Vorlauf-Leitung

18 Kühlwasser-Rücklauf-Leitung

20 HF-Zündspannungs-Leitung

22 Plasmagas-Leitung

24 erste Druckluftzuführleitung

26 dritte Druckluftzuführleitung

28 Betriebsmedium-Leitung

3 0 Zentrierhülse 32 Zentrierhülse 34 Düse

38 Düsenhalter

40 Kathodenhalter

42 Sicherungsring

44 Spannhülse

4 6 Spannschraube 4 8 Düsenklappe 50 Schutzhülse 52 Gegenelement 54 Isorlierhülse 56 Spannschraube 58 Gewindestift

60 Schafthülse

62 Verschlußhakenträger

64 Bandformfeder

66 Kontaktlamellen-Steckverbindung

68 Dichtelement

70 Dichtsitz

72 Kontaktlamellen-Steckverbindung

74 Steckverbindung

76 Steckverbindung

78 Entriegelungshülse

Claims

BOEHMERT & BOEHMERT

ANWALTSSOZIETÄT

Bochmen * Boehmot ■ POB. 10 71 27 ■ D-2S071 Bremen

Einschreiben

An das

Deutsche Patentamt Zweibrückenstr. 12

80297 München

Ihr Zeichen
Your ref.

Ihr Schreiben Your Letter of

DR.-ING. KAKL BOEHMERT. PA (iro-i»7j) DIPL-ING. ALBERT BOEHMERT. PA iiimoii WILHELM JiL STAHLBERG, RA, bws DR.-ING. WALTER HOORMANN, PA", buken DIPL-PHYS DR. HEINZ GODDAR, PA^-, hCnchen DR-ING. ROLAND LIESEGANG. PA", ucvotra WOLF-DIETER KUNTZE, RA, Bremen, aucaxte DIPL-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER. PA ihm-ism) DR. LUDWIG KOUKER, RA, b«emen DR. (CHEM.) ANDREAS WINKLER, PA", esemen MICHAELA HUTH-DIERIG. RA, MOUCHE» DIPL-PHYS. DR MARION TÖNHARDT, PA", Düsseldorf DR. ANDREAS EBERT-WEIDENFELLER. RA, biemen DIPL-ING. EVA UESEGANG, PA", bemjn

PA - PatentaBwan/Patmt Attorney

RA · RechtsajmaVAtloniey at Law

' · European Patern Attorney

Alle zugelassen zur Vertretung vor dem EU-MaAeoaiu, Alicante

Professional Representation at inc EU-Tiadenwk Office. Alicante

Unser Zeichen
Our ref.

K2017

PROF. DR- WILHELM NORDEMANN, RA, hlutoenblto

DR. AXEL NORDEMANN, RA, rcmOAU

DR JAN BERND NORDEMANN. LLM, RA, BEiLm

DlPL-PHYS. EDUARD BAUMANN, PA", hohenkiroiex

DR-ING. GERALD KLOPSCM, PA". dOsseldokt

DR. (CHEM.) HELGA KUTZENBERGER, PA". dosjeldom

DlPL-LNG.HANS W. GROENING, PA", mischen

DR. ANKE SCHIERHOLZ. RA, &kgr;&tgr;&pgr;&ogr;&lgr;&mgr;

DIPL-ING. DR. JAN TÖNNIES, PA, RA, kiel

DIPL.-PHYS. CHRISTIAN BIEHL, PA", HEL

DIPL.-PHYS. DR. DOROTHEE WEBER-BRULS, PA', ra.uiKn.ii

DR.-ING. MATTHIAS PMUPP, PA", Bremen

DlPU-PHYS. DR. STEFAN SCHOHE. PA". lhpzio

MARTIN WIRTZ, RA, Bremen

DR. DETMAR SCHÄFER, RA, Bremen

DlPL-CHEM. DR. ROLAND WEIi, PA, Düsseldorf

DIPL-PHYS. DR.-ING. UWE MANASSE, PA, Bremen

DR. CHRISTIAN CZYCHOWSKI, RA, berlin

Bremen

9. März 1998

Kjellberg Elektroden & Maschinen GmbH Finsterwalde

Plasmabrenner

Ansprüche

1. Plasmabrenner, mit

- einem Plasmabrennerschaft (12), durch den sich ein erster Satz von Leitungen (16 bis 22) zur Übertragung von Betriebsmedien für den Plasmabrenner erstreckt, der an einem Ende des Plasmabrennerschaftes (12) mit Betriebsmedienversorgungseinrichtungen verbindbar ist, und dessen anderes Ende eine erste Lagerfläche aufweist,

- einem Plasmabrennerkopf (10), durch den sich ein entsprechender zweiter Satz von Leitungen (16 bis 22) zur Übertragung von Betriebsmedien für den Plasmabrenner erstreckt und der im Bereich eines Endes eine Elektrode (36) sowie eine Düse (34) und an seinem anderen Ende eine zweite Lagerfläche

2885

Hollerallee 32 ■ D-28209 Bremen · P.O.B. 10 71 27 ■ D-28071 Bremen · Telephon (04 21) 3 40 90 · Telefax (04 21) 3 49 17 68

MÜNCHEN - BREMEN - BERLIN - FRANKFURT - DÜSSELDORF - POTSDAM - BRANDENBURG - HÖHENKIRCHEN - KTFI, - LEIPZIG - ALICANTE

e-mail: Postmaster@Boehmert.BoehmeTt.de

BOEHMERT & BOEHMEäT : ·..".·' ..··

aufweist, und

- einer Schnellkuppeleinrichtung zum Kuppeln des Plasmabrennerkopfes (10.) an dem Plasmabrennerschaft (12) , die Verriegelungsmittel zum Verriegeln des Plasmabrennerkopfes (10) an dem Plasmabrennerschaft (12) in einer Position umfaßt, in der die ersten und zweiten Lagerflächen in gegenseitigem Druckkontakt und die Leitungen (16 bis 22) des ersten Satzes mit den jeweiligen Leitungen (16 bis 22) des zweiten Satzes in enger Verbindung stehen,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Verriegelungsmittel durch Ausüben einer radial nach innen gerichteten äußeren Kraft an mindestens einem Punkt im Bereich der Schnellkuppeleinrichtung entriegelbar ist.

2. Plasmabrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungsmittel derart gestaltet ist, daß eine parallel zur Axialrichtung des Plasmabrenners im Bereich seiner Umfangsflache von dem Plasmabrennerkopf (12) zu dem Plasmabrennerschaft (12) gerichtete Kraft in eine radial nach innen gerichtete äußere Kraft umwandelbar ist.

3. Plasmabrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungsmittel durch Einführen des an dem Plasmabrennerschaft (12) angekuppelten Plasmabrennerkopfes (10) in eine separate Entriegelungshülse entriegelbar ist.

4. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungsmittel mindestens einem Verschlußhaken (14) aufweist.

• ·

• ·

BOEHMERT & BOEHMERT: ·.."..· ·· ··

5. Plasmabrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungsmittel drei Verschlußhaken (14) aufweist .

6. Plasmabrenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußhaken (14) im Abstand von 120 Grad im Bereich der Umfangsflache des Plasmabrenners angeordnet sind.

7. Plasmabrenner nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußhaken (14) sich im wesentlichen parallel zur Axialrichtung des Plasmabrenners erstrecken.

8. Plasmabrenner nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil jedes Verschlußhakens (14) über die Umfangsflache des Plasmabrenners radial nach außen vorsteht .

9. Plasmabrenner nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß den Verschlußhaken (14) ein Gegenelement (52}· zugeordnet ist, wobei jeder Verschlußhaken (14) und das Gegenelement (14) ebene Wirkflächen aufweisen und formschlüssig verriegeln.

10. Plasmabrenner nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Verschlußhaken (14) eine Federeinrichtung zugeordnet ist, die eine radial nach außen gerichtete Kraft auf den Verschlußhaken ausübt.

11. Plasmabrenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Federeinrichtung eine Bandformfeder (64) umfaßt.

BOEHMERT & BOEHMEKT i

12. Plasmabrenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Federeinrichtung eine Blattfeder umfaßt.

13. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Trennmittel zum pneumatischen oder pneumatisch unterstützten Trennen des Plasmabrennerkopfes

(10) vom Plasmabrennerschaft (12) nach dem Entriegeln des Verriegelungsmittels.

14. Plasmabrenner nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennmittel eine erste Druckluftzuführleitung (24) zum Zuführen von Druckluft zu dem Raum zwischen dem Plasmabrennerkopf (10) und dem Plasmabrennerschaft (12) umfassen.

15. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Positioniermittel zum reproduzierbaren Einstellen der axialen Lage des Plasmabrennerkopfes (10) zu dem Plasmabrennerschaft (12) im verriegelten Zustand.

16. Plasmabrenner nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Positioniermittel eine zweite Druckluftzuführleitung zum Zuführen von Druckluft zu dem Raum zwischen dem Plasmabrennerkopf (10) und dem Plasmabrennerschaft (12) umfaßt.

17. Plasmabrenner nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Druckluftzuführleitung mit der ersten Druckluftzuführleitung (24) identisch ist..

18. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Kontaktierzustanddetektiermittel zur Detektion des Kontaktierzustands zwischen den ersten und zweiten Sätzen von Leitungen (16 bis 22).

BOEHMERT & BOEHMERT : '··* *·&diams; ·* ··

19. Plasmabrenner nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktierzustanddetektiermittel eine dritte Druckluft zuführleitungen (26) zum Zuführen von Druckluft zu dem Raum zwischen dem Plasmabrennerkopf (10) und dem Plasmabrennerschaft (12) und ein Drucküberwachungsmittel zur Überwachung des Druckes in dem Raum umfaßt.

20. Plasmabrenner nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktierzustandsdetektiermittel gestaltet ist, um in Abhängigkeit vom detektierten Kontaktierzustand die Zuführung der Betriebsmedien zu beenden und gegebenenfalls die Abgabe eines optischen oder akustischen Signal zu verursachen.

21. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Satz Kühlwasser-Vor-

(16) und -Rücklauf- (18), Plasmagas- (22), Strom- (18) und HF-Zündspannungs (20)- Leitungen umfaßt.

22. Plasmabrenner nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine Kontaktlamellen-Steckverbindung (66) in einer Strom-Kühlwasserrücklauf -Kupplung, wobei das Kühlwasser durch den Stecker für den Strom rückgeführt wird.

23. Plasmabrenner nach Anspruch 21 oder 22, gekennzeichnet durch ein selbständig schließendes Rückschlagventil sowohl in der Kühlwasser-Vorlauf-Leitung (16) als auch in der Kühlwasser-Rücklauf-Leitung (18) .

24. Plasmabrenner nach einem der Ansprüche 21 bis 23, gekennzeichnet durch eine KontaktlameIlen-Steckverbindung (72) zwischen den HF-Zündspannung-Leitungen (20) der ersten und

BOEHMERT & &Bgr;0&Egr;&EEgr;&Mgr;&Egr;#&Tgr; · " %.^: *..^: * I/ \,^:

zweiten Sätze.

25. Plasmabrenner nach einem der Ansprüche 21 bis 24, gekennzeichnet durch eine gedichtete Steckverbindung (74) zwischen den Plasmagas-Leitungen (22) der ersten und zweiten Sätze.

26. Plasmabrenner nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckverbindung (74) mit einem Runddichtring gedichtet ist.

27. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Sätze eine weitere Betriebsmedium-Leitung (28) umfassen.

28. Plasmabrenner nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch eine gedichtete Steckverbindung (76) zwischen den Sekundärmedium-Leitungen (28) der ersten und zweiten Sätze.

29. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Zentriermittel zum Zentrieren des Plasmabrennerkopfes (10) im Plasmabrennerschaft (12) .

30. Plasmabrenner nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentriermittel eine Zentrierhülse (3 0, 32) sowohl in dem Plasmabrennerkopf (10) als auch in dem Plasmabrennerschaft (12) umfaßt.

31. Plasmabrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Plasmabrenner ein Plasma-Schneidbrenner oder Plasma-Schweißbrenner oder Plasma-Fugenhobelbrenner oder Plasma-Spritzbrenner ist.