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Plasmaschneidbrenner
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Die Erfindung betrifft einen Plasmaschneidbrenner mit einem Brennerkopf,
der ein mit einer Schneiddüse bestücktes Unterteil, ein hiervon isoliertes Oberteil
und eine Elektrodennadel aufweist, deren vorderes Ende in die Schneiddüse hineinragt
und deren hinteres Ende in einem lösbar in das Oberteil einsetzbaren Halter aufgenommen
ist, der eine die Elektrodennadel umfassende Spannhülse aufweist, an die ein mit
einem konischen Sitz des Oberteils zusammenwirkender Konus angeformt ist.
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Bei einer Anordnung dieser Art muß sich die Spitze der Elektrodennadel
in einem genauen Abstand zur Schneiddüse befinden.Bei den bekannten Anordnungen
ist die Elektrodennadel einfach verschiebbar im zugeordneten Halter aufgenommen.
Zum Einstellen der gewünschten Gesamtlänge von Elektrodennadel und Halter findet
eine Lehre Verwendung, wobei die ineinander steckenden Teile einfach mehr oder weniger
auseinander gezogen werden.
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Ein fester Anschlag für die in den Halter eingesteckte Elektrodennadel
ist hierbei nicht vorgesehen. Es kann daher vorkommen, daß sich die eingestellte
Länge beim Einsetzen des die Elektrodennadel aufnehmenden Halters in den Brennerkopf
infolge Fehlens eines festen Anschlags für die Elektrodennadel verstellt. Aus diesem
Grund hat man sich auch schon damit beholfen, daß die Elektrodennadel fest in den
zugeordneten Halter eingepreßt wurde.
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Hierbei ist allerdings keine Nachstellung der Elektrodennadel möglich.
Es ist jedoch davon auszugehen, daß die Elektrodennadel im Bereich ihrer Spi-tze
einem gewissen Verschleiß unterworfen ist, wobei die Lebensdauer der Elektrodennadel
dadurch verlängert werden kann, daß die Spitze nachgeschliffen und die Länge neu
eingestellt wird. Dies ist bei einer in den zugeordneten Halter eingepreßten Elektrodennadel
nicht möglich und bei Anordnungen mit anschlagloser Spannhülse mit den oben erwähnten
Nachteilen verbunden.
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Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Anordnungen einen Plasmaschneidbrenner
eingangs erwähnter Art zu schaffen, bei dem nicht nur eine hohe Lebensdauer der
Elektrodennadel gewährleistet ist, sondern
diese auch schnell, einfach
und mit hoher Genauigkeit positionierbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Halter
mit einem die Einstecktiefe der Elektrodennadel begrenzenden, koaxial hierzu verstellbaren
Anschlag versehen ist.
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Diese Maßnahmen ergeben praktisch eine Stelleinrichtung mit einem
festen Anschlag für die Elektrodennadel. Diese kann hierbei in vorteilhafter Weise
einfach bis zum zugeordneten Anschlag in den Halter eingesteckt werden.
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Die Gefahr, daß sich die eingestellte Länge beim Einsetzen des Halters
in den Brennerkopf verstellt, besteht hierbei daher nicht. Die genaue Positionierung
der Nadelspitze kann dabei einfach durch Verstellen des Anschlags erfolgen. Hierdurch
wird der'Einstellvorgang sowohl bei der Ersteinstellung, als auch bei einer Nachstellung
einer nachgeschliffenen Elektrodennadel erleichtert. Die mit der Erfindung erzielbaren
Vorteile sind demnach insbesondere in einer Vereinfachung des Einstellvorgangs bei
dennoch gewährleisteter hoher Genauigkeit zu sehen, wodurch die auf eine lange Standzeit
der Elektrodennadel hinauslaufenden Vorteile einer Nachstellbarkeit der Elektrodennadel
erst richtig zum Tragen kommen können.
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In vorteilhafter Weiterbildung der übergeordneten Maßnahmen kann der
der Elektrodennadel zugeordnete Anschlag als in einer koaxial in die die Elektrodennadel
aufnehmende Bohrung einmündenden Gewindebohrung aufgenommene
Schraube
augebildet sein. Diese Maßnahmen ergeben eine besonders feine Verstellbarkeit. Die
Schraube kann dabei zweckmäßig als Madenschraube ausgebildet sein, was trotz kompakter
Bauweise einen großen Stellweg ergibt.
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Eine weitere vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen, daß der lichte
Durchmesser der Gewindebohrung dem Durchmesser der Elektrodennadel zumindest entspricht.
Hierdurch ist sichergestellt, daß die Elektrodennadel im Neuzustand in die Gewindebohrung
hineinragen kann, wobei zumindest die Eindringtiefe der Elektrodennadel in die Gewindebohrung
als Nachstellweg zur Verfügung steht, ohne daß sich die Spannverhältnisse im Bereich
der Spannhülse ändern.
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Weitere zweckmäßige Fortbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen
der übergordneten Maßnahmen ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung in Verbindung mit den restlichen Unteransprüchen.
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In der Zeichnung zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen
Plasmaschneidbrenner und Figur 2 eine Ansicht des Halters in teilweise geschnittener
Darstellung.
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Der prinzipielle Aufbau und die Wirkungsweise eines Plasmaschneidbrenners
sind an sich bekannt und bedürfen daher im vorliegenden Zusammenhang keiner näheren
Erläuterung mehr. Der in Figur 1 dargestellte Plasma-
schneidbrenner
besteht aus einer an einem Griff 1 befestigten Ummantelung 2, in die zwei an unterschiedlichen
Polen einer Stromquelle liegende, elektrisch voneinander isolierte Teile in Form
eines mit einer werkstückseitig angeordneten Schneiddüse 3 versehenen Unterteils
4 und eines koaxial hierzu angeordneten, eine in eine zen -trische Ausnehmung der
Schneiddüse 3 hineinragende Elektrodennadel 5 tragenden Oberteils 6 eingesetzt sind.
Das Unterteil 4 und das Oberteil 6 sind durch einen Isolierring 7 voneinander isoliert,
der an eininder gegenüberliegenden Sitzflächen von Unterteil 4 und Oberteil 6 anliegt.
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Die Elektrodennadel 5 taucht in einen im Bereich des Unterteils 4
vorgesehenen Ringraum 8 ein, der von sogenanntem Zentrumsgas durchströmt wird, das
über eine im Griff 1 verlegte Versorgungsleitung 9, einen hiermit verbundenen, im
Oberteil 6 vorgesehenen Verteilerkanal 10 und hiervon abgehende, in den Ringraum
8 einmündende Bohrungen 11 zugeführt wird und über eine zentrale Düsenbohrung 12
der Schneiddüse 3 austritt. Durch das Zentrumsgas wird der beim Zünden zwischen
der Spitze der Elektrodennadel 5 und der Schneiddüse 3 entstehende Pilotlichtbogen
über die Düsenbohrung 12 aus der Schneiddüse 3 herausgedrückt. In diesem Zustand,
d. h. nach dem Zünden, wird der Brenner auf das zu bearbeitende Werkstück aufgesetzt,
das am selben Pol wie das Unterteil 4 liegt, so daß der Lichtbogen zum Werkstück
überspingt. Die Polverbindung des Unterteils 4 kann dabei unterbrochen werden. Gleichzeitig
wird die Stromstärke von der urspünglichen Pilotstromhöhe auf Arbeitshöhe erhöht.
Das Zentrumsgas kann Luft sein. In der Praxis findet vielfach eine Mischung von
Argon und Wasserstoff oder Stickstoff Verwendung.
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Das Unterteil 4 wird zum Ableiten der im Bereich der Schneiddüse
3 entstehenden Wärme von Küh-lgas durchströmt, das über eine im Griff 1 verlegte
Versorgungsleitung 13 zugführt wird, die mit einem in der Nähe des dem Isolierring
7 zugeordneten Sitzes des Unterteils 4 angeordneten Verteilerraum 14 verbunden ist,
von dem Bohrungen 15 abgehen, die in einen von der Schneiddüse 3 und einer radial
außerhalb hiervon am 4 Unterteilvbefestigten Schildgasdüse 16 umfaßten Ringraum
17 austreten. Das Kühlgas kann Luft oder CO, sein.
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Die Schildgasdüse 16 ist auf eine am Unterteil 4 befestigte Keramikbüchse
18 aufgespannt, was eine gute thermische und elektrische Isolation gewährleistet.
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Die Schildgasdüse 16 ist hierzu an ihrem hinteren Rand mit einer
Randklaue versehen, die in eine umlaufende Nut der Keramikbüchse 18 einrastbar ist,
die ihrerseits auf das Unterteil 4 aufgeschraubt ist. Zur Gewä-hrleistung der erforderlichen
Elastizität ist die Schildgasdüse mit Axialschlitzen versehen, so daß sich die Randklaue
tragende Federlaschen ergeben. Die Keramikbüchse ist einteilig ausgebildet, so daß
der Mündungsquerschnitt der Kanäle 15 sehr tief liegt, was eine große Kanal länge
und damit eine große Kühlfläche ergibt. Der Brenner wird mit der vorderen Stirnseite
der Schildgasdüse 16 auf das zu bearbeitende Werkstück aufgesetzt. Die vordere Stirnseite
der Schildgasdüse 16 steht daher über die vordere Stirnseite der Schneiddüse 3 in
axialer Richtung vor und ist mit stirnseitigen Schlitzen 19 versehen, die ein seitliches
Entweichen des Gases ermöglichen.
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Das der vorderen Spitze gegenüberliegende Ende der Elek-
trodennadel
5 ist in einem Halter 19 aufgenomen, der lösbar in das Oberteil 6 einsetzbar ist.
Der Halter 19 besitzt, wie am besten aus Figur 2 erkennbar ist, eine die Elektrodennadel
5 festklemmende Spannhülse 20, deren Stirnseite als Konus 21 ausgebildet ist, der
an einem zugeordneten konischen Sitz des Oberteils 6 zur Anlage kommt. Hierdurch
werden in axialer Richtung wirkende Spannkräfte in radiale Spannkräfte umgesetzt,
wodurch sich eine sichere Klemmung der zunächst lediglich durch Vorspannung gehaltenen
Elektrodennadel 5 ergibt.
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Zur Bewerkstelligung der erforderlichen Elastizität ist die Spannhülse
20 mit Axialschlitzen 22 versehen. Die Spannhülse 20 ist an einen Kopf 23 angeformt,
der mit seiner dem Konus 21 gegenüberliegenden Stirnseite an einer in das Oberteil
6 einschraubbaren Schraubkappe 24 anliegt.
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Durch Anziehen der Schraubkappe 24 wird der Konus 21 in den zugeordneten
Sitz des Oberteils 6 hineingepreßt, wodurch die Elektrodennadel gespannt und ein
guter elektrischer Kontakt zum Oberteil 6 hergestellt wird. Die elektrische Verbindung
des Oberteils 6 mit der zugeordneten Stromquelle kann einfach mittels der dem Zentrumsgas
zugeordneten Versorgungsleitung 9 erfolgen. Das Unterteil 4 kann mittels der dem
Küh-lgas zugeordneten Versorgungsleitung 13 mit der Stromquelle verbunden sein.
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Die Spi-tze der Elektrodennadel 5 benötigt einen vorgegebenen Abstand
zur Schneiddüse 3. Um dies zu gewährlei~sten, wird der Abstand der Nadelspitze von
der gegenüberliegenden Seite des im Bereich des Konuses 21 stationär im Oberteil
6 abgestützten Halters 19 mittels Lehre eingestellt. Bei unterschiedlicher Nadel
länge variiert lediglich die gegenseitige Eingriffstiefe von
Halter
19 und hierin eingesteckter Elektrodennadel 5.
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Um dennoch einen festen, die Einstecktiefe begrenzenden Anschlag zu
gewährleisten, ist der Kopf 23 des Halters 19, wie Figur 2 weiter erkennen läßt,
mit einer zur Einsteckausnehmung der Spannhülse 20 koaxialen, hierin einmündenden
Gewindebohrung 25 versehen, in der eine einen verstellbaren, festen Anschlag für
die Elektrodennadel 5 bildende Schraube 26 aufgenommen ist. Die Schraube 26 liegt
mit ihrer vorderen Stirnseite an der hinteren Stirnseite der Elektrodennadel an.
Die Schraube 26 ist hier als Madenschraube ausgebildet, die ganz in der zugeordneten
Gewindebohrung 25 versenkbar ist, was eine kompakte Bauweise und gleichzeitig eine
große Ausschublänge gewährleistet. Der lichte Durchmesser der in die der Elektrodennadel
5 zugeordnete Einsteckausnehmung der Spannhülse 20 einmündenden Gewindebohrung 25
ist hier etwas größer als der Durchmesser der Einsteckausnehmung und damit der Elektrodennadel
5. Diese kann daher im Neuzustand so lang sein, daß sie mit ihrem hinteren Ende
in die Gewindebohrung 25 hineinragt. Im Falle von Verschleiß im Bereich der Spitze
der Elektrodennadel 5 kann diese einfach nachgeschliffen werden, wobei die einen
festen Anschlag bildende Schraube 26 einfach entsprechend nachgestellt wird, was
mittels eines Schraubenziehers erfolgen kann. Dies ist so oft wiederholbar, bis
die Elektrodennadel 5 ganz aus der Gewindebohrung 25 ausgeschoben ist. In vielen
Fällen kann es sich dabei als zweckmäßig erweisen, wenn der Außendurchmesser der
Gewindebohrung 25 dem Durchmesser der spannhülsenseitigen Einsteckausnehmung und
der Elektrodennadel 5 in etwa entspicht, so daß ein noch weiterer Ausschub der Elektrodennadel
5 möglich ist. Das Gewinde der Gewindebohrung 25
und der zugeordneten
Schraube 26 kann als Feingewinde ausgebildet sein, was eine exakte Positionierung
des Anschlages und damit der Elektrodennadel 5 erleichtert.
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Die Einstellbarkeit der Elektrodennadel 5 ergibt ersichtlich eine
hohe Gesamtlebensdauer, da die Elektrodennadel 5 im Bereich ihrer Spitze mehrfach
nachgeschliffen werden kann. Da die Elektrodennadel 5 aus vergleichsweise teurem
Material, z. B. Wolfram, besteht, bedeutet eine hohe Gesamtlebensdauer auch eine
hohe Wirtschaftlichkeit.
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