DE3930267A1

DE3930267A1 - Plasma weld burner - is free from sealing rings and therefore coolant leakage problems under higher thermal stress conditions

Info

Publication number: DE3930267A1
Application number: DE3930267A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Surkamp
Original assignee: Individual
Current assignee: ECG Immobilier SA
Priority date: 1989-09-11
Filing date: 1989-09-11
Publication date: 1991-03-21
Anticipated expiration: 2009-09-12
Also published as: DE3930267C2

Abstract

Plasma weld burner consists of a central cathode rod (38) surrounded by a liq. cooled anode body (12) whose cooling chamber (16) is hermetically sealed by an anode cover (14), which is soldered or welded to the body (12). Fluid conduits (20,22) are in turn welded to the cover (14). The front of the anode body is the form of a radiation deflection shield protecting the rest of the burner. The anode body has an anode insert (24) with a central opening (26) which is thermally and electrically connected to anode body (12) by a spring holding device (28). The burner also has an insulation body (50) from which the cathode (38) protrudes and to which the anode cover is rapidly connected by clip joints (54). The body (50) is made of carbon fibre reinforced PTFE. The burner has means for conducting protection gas (58) and weld powder (32). ADVANTAGE - By avoiding the use of sealing rings, the problem of leakage due to seal failure under high thermal stress is overcome. Also beam stability problems due to deformation of the burner under thermal stress are avoided leading to high melting efficiency.

Description

Die Erfindung betrifft einen Plasmaschweißbrenner gemäß dem Ober begriff von Anspruch 1.The invention relates to a plasma welding torch according to the Ober Concept of claim 1.

Bei bekannten Plasmaschweißbrennern der genannten Art besteht un ter anderem das Problem einer stark begrenzten Lebensdauer infol ge von Dichtigkeitsproblemen insbesondere des Anoden-Kühlfluid kreislaufs. Die thermisch erheblich belastete Anode ist mit Dicht ringen ausgestattet, die ein großes Unsicherheitsrisiko dar stellen und die Grenzbelastbarkeit des Brenners stark beschränken. Außerdem bestehen bei bekannten Plasmaschweißbrennern vielfach Strahlstabilitätsprobleme, die unter anderem mit thermisch beding ten Verformungen des Brenneraufbaues zusammenhängen.In known plasma welding torches of the type mentioned there is un inter alia the problem of a very limited lifespan ge of tightness problems, in particular of the anode cooling fluid circulatory. The anode, which is subject to considerable thermal stress, is sealed rings that pose a great risk of uncertainty and limit the burner's maximum load. In addition, there are many known plasma welding torches Radiation stability problems, among other things with thermal ten deformations of the burner structure.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Augabe zugrunde, einen Plas maschweißbrenner der genannten Art mit relativ einfachen Maßnah men so auszubilden, daß er unter Vermeidung der geschilderten Nachteile thermisch hoch belastbar ist und bei großer Strahlstabi lität sowie Betriebssicherheit eine hohe Abschmelzleistung auf weist.The present invention is based on the disclosure, a plas machine welding torch of the type mentioned with relatively simple measure to train men in such a way that he avoids the described Disadvantages are thermally highly resilient and with large beam stability a high melting rate points.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ein Plasmaschweiß brenner der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art durch die im Kennzeichen dieses Anspruchs aufgeführten Merkmale aus. Die hermetisch dichte, dichtungsfreie Kammer der Anode stellt sicher, daß Undichtigkeitsprobleme von vornherein vermieden werden und auch nicht bei hoher thermischer Belastung auftreten können. Wegen der hermetischen Abdichtung ist es auch möglich, die Kühlkammer rela tiv großvolumig auszubilden, so daß sich eine hohe Kühlwirksamkeit ergibt. Dieses ist auch in Verbindung mit der Ausbildung als Wär meabfuhrschild wichtig, da hierdurch die Werkstückabstrahlungswär me vom eigentlichen Brenneraufbau abgehalten und bereits brenner stirnseitig abgeleitet wird. Infolge geringerer thermischer Bren nerbelastung wird somit eine dauerhafte Strahlstabilität begün stigt, die wesentlich von einem geometrisch konstanten Brennerauf bau abhängt. Der erfindungsgemäße Plasmaschweißbrenner ermöglicht somit eine Steigerung der Brennerleistung bei gleichzeitiger Ver besserung der Betriebssicherheit und des Betriebsergebnisses. Da Dichtringe oder andere Dichtelemente im heißen Anodenbereich völ lig fehlen, werden auch der Wartungsaufwand drastisch verkleinert und die Montage- sowie Demontagevorgänge erheblich erleichtert.Plasma welding is used to solve the task burner of the type mentioned in the preamble of claim 1 by the characteristics listed in the characterizing part of this claim. The Hermetically sealed, seal-free chamber of the anode ensures that Leakage problems can be avoided from the outset and also cannot occur under high thermal loads. Because of the Hermetic sealing, it is also possible to rela the cooling chamber tiv large volume training, so that there is a high cooling efficiency results. This is also in connection with training as a warmer Removal plate important, as this will cause the workpiece radiation heat me from the actual burner structure and already burner is derived at the end. As a result of lower thermal burns Long-term radiation stability is thus started which essentially depends on a geometrically constant burner construction depends. The plasma welding torch according to the invention enables thus an increase in burner output with simultaneous Ver improvement of operational safety and the operating result. There Oil seals or other sealing elements in the hot anode area are missing, the maintenance effort is also drastically reduced and the assembly and disassembly processes made considerably easier.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 2 bildet nur ein relativ einfacher, preiswerter, stirnseitiger Ano deneinsatz das eigentliche Verschleißteil der Anode. Der Anoden einsatz ist im Einbauzustand mit dem Anodenkörper thermisch sowie elektrisch gekoppelt, ohne selbst von Kühlfluid durchströmt zu sein. Entsprechende Anschlüsse fehlen somit. Der Anodeneinsatz ist einfach und schnell montierbar und demontierbar. Wegen der se paraten Ausbildung des Anodeneinsatzes kann dessen Material auch von demjenigen des Anodenkörpers unterschiedlich sein, was hin sichtlich der verschiedenen Betriebserfordernisse im unmittelba ren Strahlbereich und im übrigen Anodenbereich förderlich sein kann.In a particularly preferred embodiment according to claim 2 forms only a relatively simple, inexpensive, front Ano the actual wear part of the anode. The anodes insert is thermal when installed with the anode body as well electrically coupled without cooling fluid flowing through itself be. Corresponding connections are therefore missing. The anode insert is quick and easy to assemble and disassemble. Because of this The training of the anode insert can also be done separately be different from that of the anode body, whatever visibly of the various operational requirements in the immediate ren beam area and be beneficial in the rest of the anode area can.

Die Weiterbildungen der Ansprüche 3 und 4 ermöglichen eine beson ders einfache wie wirksame lösbare Halterung des Anodeneinsatzes an dem Anodenkörper.The developments of claims 3 and 4 allow a particular simple and effective detachable mounting of the anode insert on the anode body.

Die Weiterbildung von Anspruch 5 erlaubt eine relativ einfache und dennoch hermetisch abgedichtete, dichtringfreie Ausbildung der Anodenkühlkammer. Da diese vor dem Aufbringen des Anodendec kels frei zugänglich ist, kann sie bezüglich ihrer Großvolumig keit weitgehend beliebig gewählt und den jeweiligen Betriebserfor dernissen angepaßt werden.The development of claim 5 allows a relatively simple and yet hermetically sealed, seal ring-free training the anode cooling chamber. Since this before the application of the anode dec kels is freely accessible, it can be large in volume largely arbitrarily chosen and the respective operational requirements be adapted.

Die weitere Ausgestaltung gemäß Anspruch 6 stellt sicher, daß auch im thermisch weniger belasteten anodenrückseitigen Bereich keinerlei Dichtungsprobleme auftreten können, weil die Versor gungsleitungen mit dem Anodendeckel verlötet oder verschweißt sind. Somit stellt die gesamte Anode mit den Versorgungsleitungen eine zusammenhängende, dichtringfreie Baueinheit dar.The further embodiment according to claim 6 ensures that even in the thermally less stressed anode back area no sealing problems can occur because the Versor supply lines are soldered or welded to the anode cover. Thus, the entire anode with the supply lines connected, sealing ring-free unit.

Sehr vorteilhaft ist auch die Weiterbildung von Anspruch 7, weil der formstabile Isolierkörperdemgesamten Brenner einen geome trisch stabilen Aufbau verleiht, somit eine sehr große, dauerhafte Strahlstabilität gewährleistet. Dieses wird durch das brenner stirnseitige Wärmeabfuhrschild der Anode und außerdem durch die Hitzebeständigkeit des Isolierkörpers begünstigt. Er sorgt für einen formstabilen Zusammenhalt der verschiedenen Brennerteile. Dennoch ist mit Hilfe der Schnellverbindungsmittel eine schnelle Brennermontage sowie -demontage möglich.The further development of claim 7 is also very advantageous because the dimensionally stable insulating body has a geome lends a stable structure, thus a very large, durable Beam stability guaranteed. This is due to the burner front heat dissipation plate of the anode and also by the Heat resistance of the insulating body favors. He takes care of a dimensionally stable cohesion of the different burner parts. Nevertheless, with the help of the quick connection means a quick one Burner assembly and disassembly possible.

Die Weiterbildung von Anspruch 8 hat sich besonders bewährt, weil hierdurch der Isolierkörper einen hochgradig stabilen Aufbau er hält, der auch durch die restlichen thermischen Belastungen in keiner Weise nachteilig beeinflußt wird. Außerdem ist ein solcher Isolierkörper gasdicht, was bezüglich der verschiedenen Versor gungskanäle vorteilhaft sein kann.The further development of claim 8 has proven particularly useful because this makes the insulator a highly stable structure holds, which is also due to the remaining thermal loads is not adversely affected in any way. Besides, it is one Insulating body gas-tight, what regarding the different Versor supply channels can be advantageous.

Mit der Weiterbildung von Anspruch 9 läßt sich eine einfache Zu führung sowie Verteilung von Schutzgas erzielen. Die Schutzgaskam mer bildet ein Gasreservoir, aus dem das Schutzgas schnell und gleichmäßig verteilt der Brennervorderseite zugeführt werden kann, um dort einen wirksamen Schutzgasmantel für die Schweißzone zu bilden.With the development of claim 9 can be a simple Achieve leadership and distribution of protective gas. The protective gas mer forms a gas reservoir, from which the protective gas quickly and can be fed evenly to the front of the burner, to provide an effective protective gas jacket for the welding zone form.

Die Weiterbildung von Anspruch 10 ermöglicht mit Hilfe der Kera mikhülse einen wirksamen thermischen Schutz der rückseitigen Bren nerteile, wie des Isolierkörpers. In weiterer Ausgestaltung gemäß Anspruch 11 kann dabei der die Keramikhülse umgebende Isolierring eine rückseitige Lichtbogenbildung zwischen dem Anodendeckel und dem Kathodenkörper verhindern.The further development of claim 10 enables the Kera Mikhülse effective thermal protection of the back Bren nerteile, such as the insulating body. In a further embodiment according to Claim 11 can be the insulating sleeve surrounding the ceramic sleeve arcing on the back between the anode cover and prevent the cathode body.

Mit der Weiterbildung von Anspruch 12 ist es möglich, den Katho denkörper und verschiedene Versorgungsleitungen sicher zu fixie ren. Der vorzugsweise ebenfalls aus kohlefaserverstärktem Poly tetrafluoräthylen bestehende Isolierkörperdeckel bildet zusammen mit dem Isolierkörper und dessen Boden ein im wesentlich allsei tig geschlossenes, formstabiles sowie hitzebeständiges Gebilde, das für eine geometrisch stabile Halterung des Kathodennadelhal ters mit der Kathodennadel sowie der Anode sorgt.With the development of claim 12, it is possible to the Katho to fixie the body and various supply lines safely ren. The preferably also made of carbon fiber reinforced poly Tetrafluoroethylene existing insulator cover forms together with the insulating body and its bottom a substantially all completely closed, dimensionally stable and heat-resistant structure, that for a geometrically stable mounting of the cathode needle neck ters with the cathode needle and the anode.

Die Weiterbildung von Anspruch 13 ermöglicht im Schweißbereich einen mantelartig allseitig geschlossenen Schutzgasaustritt über den Ringkanal, der infolge der separaten Ausbildung des Anodenein satzes einfach und den jeweiligen Betriebserfordernissen entspre chend ausgebildet werden kann.The development of claim 13 enables in the welding area a protective gas outlet that is closed on all sides the ring channel, which is due to the separate formation of the anode sentence simple and correspond to the respective operational requirements can be trained accordingly.

Mit der weiteren Ausgestaltung von Anspruch 14 kann, sofern mit Schweißpulver gearbeitet werden soll, eine Zufuhr desselben durch den Anodenkörper und den Anodeneinsatz erfolgen. Die Zufuhr des Schweißpulvers erfolgt in an sich bekannter Weise mit einem För dergas. Statt mit Schweißpulver kann der Plasmaschweißbrenner auch mit extern zugeführten Schweißstäben bzw. -drähten betrieben werden, beispielsweise im Rahmen eines Fügeschweißens. Insbesonde re dient der Plasmaschweißbrenner jedoch zum Pulverauftrags schweißen zwecks Herstellung abriebfester Verschleißflächen bei spielsweise an Ventilen. Um eine gleichmäßige Schweißpulverzufuhr zu gewährleisten, empfiehlt sich die zumindest zweiseitige Zufuhr gemäß Anspruch 15.With the further embodiment of claim 14, if with Welding powder to be worked, a feed of the same through the anode body and the anode insert. The supply of the Welding powder is carried out in a manner known per se with a forge dergas. The plasma welding torch can be used instead of welding powder also operated with externally supplied welding rods or wires be, for example, in the context of joining welding. In particular However, the plasma welding torch is used for powder application weld for the production of wear-resistant wear surfaces for example on valves. To ensure an even supply of welding powder to ensure, the at least two-sided feed is recommended according to claim 15.

Mit der Weiterbildung von Anspruch 16 ergibt sich eine sehr gün stige Handhabung des Plasmaschweißbrenners, weil alle Einzelteile mit Hilfe der Schnellverbindungsmittel leicht und schnell montier bar sowie demontierbar sind. Die genannten Schnellverbindungsmit tel sind ausgesprochen einfach und betriebssicher.With the development of claim 16 results in a very good constant handling of the plasma welding torch, because all individual parts easy and quick to assemble with the help of the quick connection means cash as well as removable. The above mentioned quick connection with tel are extremely simple and reliable.

Eine betriebsmäßige Reihenschaltung der Kühlfluid-Kreisläufe gemäß Anspruch 17 ist besonders einfach und völlig ausreichend. Der Plasmaschweißbrenner benötigt dadurch nur zwei äußere Kühlfluid- Versorgungsleitungen. Diese können gemäß der weiteren Ausbildung von Anspruch 18 vorzugsweise gleichzeitig als elektrische Versor gungsleitungen dienen, was den Gesamtaufbau des Brenners weiter vereinfacht.An operational series connection of the cooling fluid circuits according to Claim 17 is particularly simple and completely sufficient. The Plasma welding torch therefore only requires two external cooling fluid Supply lines. These can be according to further training of claim 18 preferably simultaneously as an electrical supply supply lines serve what further the overall structure of the burner simplified.

Die Ausgestaltung von Anspruch 19 begünstigt die Brennerhandhabung und beschleunigt die Montage- sowie Demontagevorgänge.The embodiment of claim 19 favors burner handling and speeds up the assembly and disassembly processes.

Die Erfindung wird nachfolgend an zeichnerisch dargestellten Aus führungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated in the following management examples explained in more detail. Show it:

Fig. 1 den Plasmaschweißbrenner nach der vorliegenden Erfindung in einem schematischen Längsschnitt gemäß einer ersten Schnittebene und Fig. 1 shows the plasma welding torch according to the present invention in a schematic longitudinal section according to a first sectional plane and

Fig. 2 den Plasmaschweißbrenner aus Fig. 1 in einem schemati schen Längsschnitt gemäß einer zweiten Schnittebene. Fig. 2 shows the plasma welding torch of FIG. 1 in a schematic longitudinal section according to a second sectional plane.

Gemäß den Fig. 1 und 2 weist der Plasmaschweißbrenner eine brennervorderseitige Anode 10 auf, die im vorliegenden Fall aus einem Anodenkörper 12 und einem hiermit rückseitig bei 15 verlöte ten oder verschweißten Anodendeckel 14 besteht. Im Inneren des Anodenkörpers befindet sich eine ringförmige Anodenkühlkammer 16, die im Betrieb von einem Kühlfluid, wie Kühlwasser, durchströmt ist und an ihren Enden mit rückseitigen Kühlfluid-Versorgungslei tungen 20, 22 für die Zufuhr und Abfuhr von Kühlfluid verbunden ist. Die das Kühlfluid rückführende Versorgungsleitung 22 ist in Fig. 1 mit einem gestrichelten Pfeil angedeutet, da sie in die ser Figur unmittelbar hinter der Versorgungsleitung 20 für die Zufuhr von Kühlfluid angeordnet ist. Diese Versorgungsleitungen 20, 22 sind mit dem Anodendeckel 14 verlötet oder verschweißt, so daß dann, wenn dieser mit dem Anodenkörper 12 verlötet oder ver schweißt ist, eine bis auf die Versorgungsleitungen 20, 22 nach außen hermetisch abgedichtete Anodenkühlkammer 16 vorliegt.Referring to FIGS. 1 and 2, the plasma welding torch to a torch front anode 10, which consists of an anode body 12 and a rear hereby verlöte at 15 th or welded anode cover 14 in this case. Inside the anode body there is an annular anode cooling chamber 16 , which in operation is flowed through by a cooling fluid, such as cooling water, and is connected at its ends to the rear cooling fluid supply lines 20 , 22 for the supply and discharge of cooling fluid. The supply line 22 returning the cooling fluid is indicated in FIG. 1 with a dashed arrow, since it is arranged in the water figure immediately behind the supply line 20 for the supply of cooling fluid. These supply lines 20 , 22 are soldered or welded to the anode cover 14 , so that when this is soldered or welded to the anode body 12 , there is an anode cooling chamber 16 hermetically sealed to the outside of the supply lines 20 , 22 .

Der thermisch sowie elektrisch leitende Anodenkörper 12, der bei spielsweise aus Kupfer besteht, bildet mit der Brennervorderseite ein im vorliegenden Fall kegelstumpfförmiges großflächiges Wärme abfuhrschild 18, das die rückwärtigen Brennerteile thermisch schützt und gleichzeitig die Abstrahlungswärme eines zu bearbei tenden Werkstücks wirksam ableitet. Die hochwirksame Kühlung des Anodenkörpers 12 sorgt somit für eine Wärmeabfuhr aus einem zen tralen Plasmastrahlbereich und aus dem peripheren Werkstück-Wärme abstrahlungsbereich.The thermally and electrically conductive anode body 12 , which consists of copper for example, forms with the front of the burner a frustoconical large-area heat removal shield 18 in the present case, which thermally protects the rear burner parts and at the same time effectively dissipates the radiant heat of a workpiece to be machined. The highly effective cooling of the anode body 12 thus ensures heat dissipation from a central plasma radiation area and from the peripheral workpiece heat radiation area.

Die den Anodenkörper 12 sowie den Anodendeckel 14 aufweisende Ano de weist ferner im vorliegenden Fall einen zentralen, vorderseiti gen Anodeneinsatz 24 auf, der im Zentrum eine Strahldurchtritts öffnung 26 für den in Pfeilrichtung S austretenden Plasmastrahl besitzt. Der Anodeneinsatz 24, der beispielsweise aus Messing bestehen kann, stellt ein austauschbares Brennerverschleißteil dar und befindet sich in der unmittelbaren Ionisations- und Plas mastrahlzone. Er ist im vorliegenden Fall in eine zentrale Öff nung (nicht näher bezeichnet) des Anodenkörpers 12 vorderseitig eingedrückt und über eine Sprengringhalterung 28 lösbar fixiert. Durch den körperlichen Kontakt zwischen dem Anodeneinsatz 24 und dem Anodenkörper 12 ergibt sich eine thermische sowie elektrische Kopplung. Wenn es erwünscht ist, kann auch auf die Sprengringhal terung 28 verzichtet werden, wenn andere Fixierungsmaßnahmen vor gesehen werden, wie eine ausreichende Preßsitzhalterung.The anode body 12 and the anode cover 14 ano de further has in the present case a central, anterior insert 24 gene ants insert 24 which has a beam passage opening 26 in the center for the emerging in the arrow direction S plasma jet. The anode insert 24 , which can be made of brass, for example, is an exchangeable burner wear part and is located in the immediate ionization and plasma radiation zone. In the present case, it is pressed into the front of a central opening (not specified) of the anode body 12 and is detachably fixed via a snap ring holder 28 . The physical contact between the anode insert 24 and the anode body 12 results in a thermal and electrical coupling. If desired, the snap ring holder 28 can also be dispensed with if other fixation measures are seen before, such as an adequate press fit holder.

An der Brennervorderseite befindet sich zwischen dem Anodenein satz 24 und dem Anodenkörper 12 ein nach vorne geöffneter Ringka nal 30, aus dem im Schweißbetrieb ein die Schweißzone umschlie ßender Schutzgasmantel austritt.On the front of the torch, between the anode insert 24 and the anode body 12, there is a ring channel 30 open to the front, from which a protective gas jacket enclosing the welding zone emerges during welding operation.

Gemäß Fig. 2 durchdringt ein Schweißpulverkanal 32, der rücksei tig mit einer Versorgungsleitung 34 für Schweißpulver und Förder gas verbunden ist, den Anodenkörper 12 und den Anodeneinsatz 24, um im zentralen Strahlaustrittsbereich zu münden. Im Schweißbe trieb wird das Schweißpulver vom Fördergas zur Schweißzone zwecks Durchführung einer Pulverauftragsschweißung getrieben.Referring to FIG. 2 penetrates a welding powder duct 32 which is back print tig connected to a supply line 34 for welding powder and conveying gas, the anode body 12 and the anode insert 24 so as to open in the central beam exit area. In the welding operation, the welding powder is driven from the conveying gas to the welding zone for the purpose of performing a powder deposition welding.

Aus Fig. 2 ist ferner ersichtlich, daß der Ringkanal 30 über Schutzgaskanäle 36 mit Schutzgas versorgt wird. In Fig. 2 ist nur einer von mehreren umfangsmäßig verteilten Schutzgaskanälen 36 dargestellt, die mit einer ringförmigen Schutzgaskammer 58 verbunden sind.From Fig. 2 it can also be seen that the ring channel 30 is supplied with protective gas via protective gas channels 36 . In Fig. 2 is only shown one of several circumferentially distributed protective gas channels 36, which are connected to an annular shielding gas chamber 58.

Eine vorderseitig kegelförmig angespitzte Kathodennadel 38 ist rückseitig in einem Kathodennadelhalter 40 gehalten, der seiner seits in einem Kathodenkörper 42 lösbar fixiert ist. Dieser kann wie die Anode ebenfalls aus Kupfer bestehen und enthält wie der Anodenkörper eine ringförmige Kathodenkühlkammer 44. Diese ist im Betrieb von einem Kühlfluid, wie Kühlwasser, durchströmt und ge mäß Fig. 2 mit rückseitigen Versorgungsleitungen 46, 48 für Kühlfluid verbunden. Diese können ähnlich wie bei der Anode mit dem Kathodenkörper verlötet oder verschweißt sein. Auch die Katho denkühlkammer ist somit hermetisch nach außen abgedichtet, so daß keinerlei Dichtigkeitsprobleme auftreten.A cathode needle 38 , which is tapered in the shape of a cone on the front, is held on the back in a cathode needle holder 40 , which in turn is detachably fixed in a cathode body 42 . Like the anode, this can also consist of copper and, like the anode body, contains an annular cathode cooling chamber 44 . In operation, this is flowed through by a cooling fluid, such as cooling water, and is connected according to FIG. 2 to the rear supply lines 46 , 48 for cooling fluid. Similar to the anode, these can be soldered or welded to the cathode body. The Katho cooling chamber is thus hermetically sealed to the outside, so that no leakage problems arise.

Ein formstabiler sowie hitzebeständiger, topfförmiger Isolierkör per 50 aus kohlefaserverstärktem Polytetrafluoräthylen (PTFE) be sitzt einen Isolierkörperboden 51, der einen zentralen Durchlaß aufweist und im montierten Zustand peripher am Anodendeckel 14 anliegt. Umlaufende Ränder des Anodendeckels 14 einerseits und des Isolierkörpers 50 andererseits werden von lösbaren Schnellver bindungsmitteln 54 zusammengehalten. Diese können beispielsweise aus klauenförmigen Halbschalen bestehen, die durch verschraubbare Rohrschellen zusammengehalten werden. Ein brennerrückseitiger Iso lierkörperdeckel 52, der ebenfalls aus kohlefaserverstärktem Poly tetrafluoräthylen bestehen kann, verschließt den Isolierkörper 50 und kann hieran durch Schnellverbindungsmittel 56 gehalten sein, die den Schnellverbindungsmitteln 54 entsprechen. A dimensionally stable and heat-resistant, pot-shaped insulating body by 50 made of carbon fiber reinforced polytetrafluoroethylene (PTFE) sits an insulating body base 51 which has a central passage and is peripherally in contact with the anode cover 14 in the assembled state. Circumferential edges of the anode cover 14 on the one hand and the insulating body 50 on the other hand are held together by releasable Schnellver binding agents 54 . These can consist, for example, of claw-shaped half-shells which are held together by screw-on pipe clamps. A burner back Iso lierkörperdeckel 52 , which may also consist of carbon fiber reinforced poly tetrafluoroethylene, closes the insulating body 50 and can be held there by quick connection means 56 , which correspond to the quick connection means 54 .

Zwischen dem Isolierkörperboden 51 und dem Anodendeckel 14 befin det sich eine ringförmige Schutzgaskammer 58, die rückseitig mit einer Versorgungsleitung 60 für Schutzgas und vorderseitig mit den umfangsmäßig verteilten Schutzgaskanälen 36 und damit dem Ringkanal 30 verbunden ist.Between the insulating body base 51 and the anode cover 14 there is an annular protective gas chamber 58 which is connected on the rear side to a supply line 60 for protective gas and on the front side to the circumferentially distributed protective gas channels 36 and thus the annular channel 30 .

Gemäß Fig. 1 ist ferner eine Versorgungsleitung 62 für Plasmagas vorhanden, die über einen Plasmagasaustritt 64 mit einem die Ka thodennadel 38 umgebenden Ringkanal (nicht näher bezeichnet) ver bunden ist. Im vorliegenden Fall gelangt das Plasmagas durch die Wandungen des Isolierkörpers 50 und des Isolierkörperbodens 51 zum zentralen Brennerbereich. Stattdessen kann das Plasmagas auch durch Kanäle des Kathodenkörpers 42 zugeführt werden. Dieses Plas magas strömt dann zu einer Ionisationszone I zwischen dem vorde ren Bereich der Kathodennadel 38 sowie dem Anodeneinsatz 24 und von dort als Plasmastrahl durch die Strahldurchtrittsöffnung 26 in Pfeilrichtung S zu einem nicht dargestellten, anodisch betrie benen Werkstück.According to Fig. 1, a plasma gas outlet 64 with a Ka Thode needle 38 surrounding annular channel is also a supply line 62 for plasma gas is present, (unspecified) is connected ver. In the present case, the plasma gas passes through the walls of the insulating body 50 and the insulating body base 51 to the central burner area. Instead, the plasma gas can also be supplied through channels of the cathode body 42 . This Plas magas then flows to an ionization zone I between the front region of the cathode needle 38 and the anode insert 24 and from there as a plasma beam through the beam passage opening 26 in the direction of arrow S to an anodically operated workpiece, not shown.

Zwischen der Rückseite des Anodeneinsatzes 24 sowie der Vordersei te des im Isolierkörper 50 gehaltenen Kathodenkörpers 42 befindet sich eine die Kathodennadel 38 mit Abstand umgebende Keramikhülse 66, die die rückwärtigen Brennerteile, insbesondere den Isolier körperboden 51 thermisch schützt. Ein Isolierring 68 umgibt die Keramikhülse 66 und befindet sich zwischen dem Anodendeckel 14 so wie dem inneren Begrenzungsrand des Isolierkörperbodens 51. Der Isolierring 68 verhindert eine Lichtbogenausbildung zwischen dem Anodendeckel 14 und dem Kathodenkörper (42).Between the back of the anode insert 24 and the front side of the cathode body 42 held in the insulating body 50 there is a ceramic sleeve 66 surrounding the cathode needle 38 at a distance, which thermally protects the rear burner parts, in particular the insulating body bottom 51 . An insulating ring 68 surrounds the ceramic sleeve 66 and is located between the anode cover 14 and the inner boundary edge of the insulating body base 51 . The insulating ring 68 prevents arcing between the anode cover 14 and the cathode body ( 42 ).

In nicht näher dargestellter Weise sind die Anodenkühlkammer 16 und die Kathodenkühlkammer 44 strömungsmäßig in Reihe geschaltet. Zu diesem Zweck sind die das Kühlfluid aus der Anodenkühlkammer 16 zurückführende Versorgungsleitung 22 und die die Kathodenkühl kammer 44 speisende Versorgungsleitung 46 strömungsmäßig verbun den, jedoch elektrisch isoliert, um einen Kurzschluß zwischen der Anode und der Kathode zu vermeiden. Extern sind nur die Kühlfluid- Versorgungsleitungen 22 und 48 an eine geeignete Kühlfluidquelle anzuschließen.In an unspecified manner, the anode cooling chamber 16 and the cathode cooling chamber 44 are connected in series in terms of flow. For this purpose, the cooling fluid from the anode cooling chamber 16 returning supply line 22 and the supplying the cathode cooling chamber 44 supply line 46 are connected in terms of flow, but are electrically insulated, in order to avoid a short circuit between the anode and the cathode. Externally, only the cooling fluid supply lines 22 and 48 are to be connected to a suitable cooling fluid source.

An der Brennerrückseite sind insgesamt sechs Versorgungsleitungen extern anzuschließen, nämlich die beiden Kühlfluid-Versorgungslei tungen 22, 48, ferner zwei diametrale (nicht dargestellt) Versor gungsleitungen 34 für Schweißpulver und Fördergas und die beiden Versorgungsleitungen 60, 62 für Schutzgas sowie Plasmagas. Für diesen Zweck sind die entsprechenden Versorgungsleitungen mit nicht dargestellten Schnellanschlußmitteln versehen, die eine Schnellkopplung mit geeigneten Versorgungsanschlüssen gewährlei sten.At the back of the burner, a total of six supply lines are to be connected externally, namely the two cooling fluid supply lines 22 , 48 , furthermore two diametric (not shown) supply lines 34 for welding powder and conveying gas and the two supply lines 60 , 62 for protective gas and plasma gas. For this purpose, the corresponding supply lines are provided with quick connection means, not shown, which guarantee a quick coupling with suitable supply connections.

Der Isolierkörper 50 sorgt in Verbindung mit dem Isolierkörperdec kel 52 für eine einwandfreie Führung sowie Fixierung der hindurch zuführenden Versorgungsleitungen. Dadurch ergibt sich ein kompak ter, schützender Gesamtaufbau, der auch für eine geometrisch sta bile Lagefixierung der Anode sowie Kathode sorgt. Trotz des robu sten und integrierten Brenneraufbaues lassen sich dessen Einzel teile sehr leicht montieren sowie demontieren. Die Brennerver schleißteile, nämlich der Anodeneinsatz 24 und die Kathodennadel 38, können jederzeit schnell und einfach ausgetauscht bzw. nachge stellt werden. Da Dichtigkeitsprobleme völlig entfallen und geome trisch stabile Bauverhältnisse vorliegen, kann der Plasmaschweiß brenner unter Berücksichtigung der hochwirksamen Wärmeabfuhr dau erhaft und strahlstabil auch in extremen Betriebssituationen ein gesetzt werden.The insulating body 50 ensures in conjunction with the Isolierkörperdec angle 52 for proper guidance and fixation of the supply lines to be fed through. This results in a compact, protective overall structure, which also ensures a geometrically stable position fixation of the anode and cathode. Despite the robust and integrated burner structure, its individual parts can be assembled and disassembled very easily. The torch wear parts, namely the anode insert 24 and the cathode needle 38 , can be quickly and easily replaced or replenished at any time. Since there are no leakage problems whatsoever and there are geometrically stable building conditions, the plasma welding torch can be used permanently and radiation-stable even in extreme operating situations, taking into account the highly effective heat dissipation.

Claims

1. Plasma welding torch with a cathode with a central cathode needle, which is connected at the rear to a fluid-flowed, such as water-cooled cathode body, further with an anode with a distance surrounding the cathode needle and the fluid-flowed, such as water-cooled, and the anode body forming the front of the torch and with Supply channels at least for plasma gas, protective gas and cooling fluid, where a transfer arc emerges from an ionization zone between the cathode needle and the anode in welding operation through the anode to an electrically anodic workpiece, characterized in that the thermally highly conductive anode body ( 12 ) has one to contains on the supply channels ( 22 , 26 ) for cooling fluid to the outside hermetically sealed annular anode cooling chamber ( 16 ) and in the form of a heat dissipating the workpiece radiation, the other burner parts thermally protecting large-area heat discharge plate ( 18 ) is formed on the front of the burner.

2. Burner according to claim 1, characterized in that the anode is formed in two parts and rich in the central beam outlet in the anode body ( 12 ) front releasably a settable, with the anode body thermally and electrically ver bindable, the cathode needle ( 38 ) directly adjacent and with this anode insert ( 24 ) forming the ionization zone (I) with a central beam passage opening ( 26 ).

3. Burner according to claim 2, characterized in that the anode insert ( 24 ) is designed as a highly loaded burner exchange part in the anode body ( 12 ), such as press-in, is formed.

4. Burner according to claim 3, characterized by a detachable snap ring holder ( 28 ) between the anode insert ( 24 ) and the anode body ( 12 ).

5. Burner according to one of claims 1 to 4, characterized in that the anode body ( 12 ) on the back with an anode cover ( 16 ) closing anode cover ( 14 ) is fluid-tight soldered or welded.

6. Burner according to claim 5, characterized in that the ano dendeckel ( 14 ) is soldered or welded to two rear protruding cooling fluid supply lines ( 20 , 22 ).

7. Burner according to one of claims 1 to 6, characterized by a dimensionally stable and heat-resistant and pot-shaped insulating body ( 50 ) receiving the cathode body ( 42 ), from which the cathode needle ( 38 ) protrudes from the front and to which the anode cover ( 14 ) of the anode body ( 12 ) preferably by means of quick connection means ( 54 ) can be detachably flanged.

8. Burner according to claim 7, characterized in that the Iso lierkörper ( 50 ) made of carbon fiber reinforced polytetrafluoroethylene (PTFE).

9. Burner according to claim 7 or 8, characterized by a central opening provided with an insulating body bottom ( 51 ) of the insulating body ( 50 ) and by an intermediate between this and the anode cover ( 14 ) annular protective gas chamber ( 58 ) with a protective gas back Supply line ( 60 ) and one or more protective gas channels ( 36 ) leading to the front of the burner.

10. A burner according to one of claims 1 to 9, characterized by a ceramic sleeve ( 66 ) adjacent to a front ionization zone (I) and surrounding the cathode needle ( 38 ) at a distance between the cathode body ( 42 ) and the anode insert ( 24 ).

11. A burner according to claim 10, characterized by a ceramic sleeve ( 66 ) surrounding and arcing between the cathode body ( 42 ) and the anode cover ( 14 ) prevent the insulating ring ( 68 ) between the anode cover and an inner ren boundary edge of the insulating body bottom ( 51st ).

12. Burner according to one of claims 1 to 11, characterized by a burner on the back of the insulating body ( 50 ) via quick connection means ( 56 ) detachably flange-insulated body cover ( 52 ) for fixing the cathode body ( 42 ) with the cathode needle held in a cathode needle holder ( 40 ) ( 38 ) and for carrying out and fixing the anode and cathode side supply lines ( 20 , 22 , 24 , 46 , 48 , 60 , 62 ).

13. Burner according to one of claims 1 to 12, characterized by a between the anode insert ( 24 ) and the anode body ( 12 ) located to the burner front open ring channel ( 30 ) into which at least one protective gas channel ( 36 ) opens.

14. Burner according to one of claims 1 to 13, characterized by at least one, the anode body ( 12 ) and the anode insert ( 24 ) penetrating welding powder channel ( 32 ).

15. Burner according to claim 14, characterized in that the anode cover ( 14 ) is soldered or welded to two welding powder supply channels ( 34 ) projecting diametrically from the rear.

16. Burner according to one of claims 1 to 15, characterized in that the quick connection means ( 54 , 56 ) for flanging the anode cover ( 14 ) and / or the insulating body cover ( 52 ) on the insulating body ( 50 ) enclosing claw-shaped claws with these and have compressible, clampable Rohrschel len.

17. Burner according to one of claims 1 to 16, characterized by a flow series connection of the anode cooling chamber ( 16 ) and an annular cathode cooling chamber ( 44 ) with electrical insulation on the back of the burner in between.

18. Burner according to claim 17, characterized in that the outer supply lines ( 22 , 48 ) for cooling fluid are simultaneously formed as anodic and cathodic supply lines.

19. Burner according to one of claims 1 to 18, characterized by quick connection connections of all outer supply lines ( 20 , 48 , 34 , 60 , 62 ) for cooling fluid, welding powder with conveying gas, protective gas and plasma gas.