DE4234267A1 - Plasmabrennerkopf fuer einen plasmaschweiss- und schneidbrenner - Google Patents
Plasmabrennerkopf fuer einen plasmaschweiss- und schneidbrennerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Plasmabrennerkopf für Plas
maschweiß- und Schneidbrenner, dessen konstruktive Ge
staltung durch Einfügung unterschiedlich ausgebildeter
Elektroden, Kühlkörper zum Verteilen und Weiterleiten
fluider Medien, wie Kühlgas, Plasmagas, Kühlwasser an un
terschiedliche Anforderungen und Leistungen angepaßt wer
den kann.
Plasmaschneid- und Schweißbrenner sind seit langem be
kannt. Plasmabrenner weisen im allgemeinen eine Kathode
aus hochtemperaturbeständigem Material und in Abstand da
von eine Hilfsanode auf und Einrichtungen, um einen Gas
strom durch den zwischen den Elektroden brennenden Licht
bogen zum Erzeugen eines heißen Plasmastromes zu führen.
Beim Betreiben dient das zu bearbeitende Werkstück als
Gegenelektrode für den Lichtbogen. Da die Elektroden im
Kopf des Plasmabrenners sich beim Betrieb stark erwärmen,
müssen diese gekühlt werden, wobei sowohl Gaskühlung als
auch Wasserkühlung verwendet wird.
Je nach Leistung des Plasmabrenners sind Elektroden und
die Einrichtung zum Verteilen des Plasmagases und der
Kühlmedien unterschiedlich ausgebildet. Die Brenner sind
jeweils so konstruiert, daß eine Umwandlung von Gas- in
Wasserkühlung oder die Verwendung von getrennten Plasma
gas und Kühlgas nur dann möglich ist, wenn dies bei der
Herstellung bereits berücksichtigt wurde.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine konstruk
tive Gestaltung eines Plasmabrennerkopfes zu schaffen,
der Basisteile aufweist, in die durch unterschiedlich
ausgebildete Einrichtungen zum Halten der Elektrode und/
oder zum Verteilen und Weiterleiten fluider Medien einge
fügt werden können, um Anpassungen des Plasmabrenners an
unterschiedliche Anforderungen zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Plasmabrennerkopf
für einen Plasmaschweiß- und Schneidbrenner mit einem An
schlußstück für einen Brennerhals, mit einem Brennerhin
terteil, einem sich daran anschließenden Isolierkörper
und einem daran befestigten Brennervorderteil auf dem ei
ne, die Schneiddüse umfassende Schutzkappe aus hochtempe
raturbeständigem Isoliermaterial mit einer zentralen Öff
nung für den Plasmastrom befestigt ist, mit einer von ei
nem Elektrodenhalter gehaltenen Elektrode und Einrichtun
gen zum Verteilen und Weiterleiten von strömendem fluiden
Medium (Medien), wobei sich zwei Zuführkanäle für fluides
Medium durch das Anschlußstück radial bis in das Zentrum
des kappenförmigen Brennerhinterteils erstrecken und Zu
führleitungen für Zündstrom und Schneidstrom, dadurch ge
kennzeichnet, daß sich von dem kappenförmigen Brennerhin
terteil konzentrisch um die Längsachse eine das Brenner
hinterteil bis in das Brennervorderteil verlängernde in
nere Buchse erstreckt, deren Innenraum zur Aufnahme ei
nes, vorzugsweise mit Paßsitz, einfügbaren Elektrodenhal
ters ausgebildet ist, der erste Zuführkanal in einer Öff
nung in der Wand der Buchse endet und damit fluchtend ei
ne gegenüberliegende radiale Bohrung im Brennerhinter
teil vorhanden ist und im Brennerhinterteil eine parallel
zur Längsachse verlaufende Bohrung vorhanden ist, die
sich von der radialen Bohrung aus bis zum Isolierkörper
erstreckt und mit einer durch den Isolierkörper parallel
zur Längsachse verlaufenden Bohrung fluchtet,
die radiale Bohrung in der Stirnplatte des Brennerhinter
teils für den zweiten Zuführkanal in der Mitte der inne
ren Stirnfläche des Brennerhinterteils in einer Öffnung
endet, am vorderen Ende der Außenfläche des Brennerhin
terteils ein Absatz ausgebildet ist zur Aufnahme des hül
senförmigen Isolierkörpers, der seinerseits an dem Bren
nervorderteil zugewandten Ende auf der Außenfläche einen
Absatz zur Aufnahme des hohlzylindrischen Brennervorder
teils aufweist, der Isolierkörper weist etwa in seiner
Mitte auf der Innenfläche einen Absatz auf, so daß ein
Ringraum zwischen der inneren Buchse des Brennerhinter
teils und dem Isolierkörper ausgebildet ist, von dem sich
aus die parallel zur Längsachse verlaufende Längsbohrung
durch den Isolierkörper erstreckt, der Isolierkörper ein
hohlzylindrisches Teilstück aufweist mit geringerem
Durchmesser, das die innere Buchse auf ihrer gesamten
Länge umgibt und wodurch ein Ringraum zwischen dem hohl
zylindrischen Teilstück und dem dieses konzentrisch umge
benden hohlzylindrischen Brennervorderteils zur Aufnahme
eines Kühlkörpers gebildet wird, das Brennervorderteil in
seinem unteren Teil ein Außengewinde aufweist zur Aufnah
me einer ein entsprechendes Innengewinde aufweisenden
Schutzkappe, die sich über das Brennervorderteil so weit
hinaus erstreckt, daß im Innenraum das über das Brenner
vorderteil hinausragende Ende des Kühlkörpers und eine
Schneiddüse angeordnet werden können, und das Anschluß
stück das Brennerhinterteil, der Isolierkörper und das
Brennervorderteil bis zum hinteren Ende des Außengewindes
von einer durchgehenden Schicht aus elektrisch isolieren
dem hochtemperaturbeständigen Polymeren umgeben sind und
dadurch fest zusammengehalten werden.
In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion besteht
darin, daß Brennerköpfe mit daran angeschlossenem Bren
nerhals ohne Elektroden, Elektrodenhalter und Kühlkörper
aus den Grundbauteilen, Anschlußstück zum Brennerhals,
Brennerhinterteil, Isolierkörper und Brennervorderteil,
einschließlich der üblichen Zu-Ableitungen für fluide Me
dien und elektrische Anschlüsse in Serie hergestellt wer
den können, wobei die, vorzugsweise mit Paßsitz, an- und
ineinander gefügten Basisteile dann mit der elektrischen
Außenisolierung aus einem auch bei höheren Temperaturen
formbeständigen Kunststoff ummantelt werden.
Anstelle von Paßsitz zwischen Elektrodenhalter und inne
rer Buchse des Brennerhinterteils, des Kühlkörpers im
Brennervorderteil sind jeweils auch Gewindeverbindungen
mit korrespondierenden Innengewinden und Außengewinden
möglich.
Parallel dazu werden unterschiedlich gestaltete Elektro
denhalter, Elektroden und Kühlkörper hergestellt, wobei
auch bei diesen Einsatzteilen die Grundform jeweils über
einstimmend ausgebildet ist, so daß diese Innenteile
ebenfalls rationell in Serien aus Grundkörpern gefertigt
werden können.
Je nach Anforderung kann dann ein bereits mit Außeniso
lierung versehener Plasmabrennerkopf dann als Eingasbren
ner, als Zweigasbrenner mit getrennter Zuführung von
Plasmagas und Sekundärgas, als Brenner mit Plasmagasfüh
rung und Wasserkühlung, mit becherförmiger Elektrode mit
hochschmelzendem Metalleinsatz oder stabförmige Elektrode
durch Einpassen der vorgefertigten Teile und mit Schneid
düse und Schutzkappe montiert werden.
Die erfindungsgemäße Konstruktion ist ein Baukastensys
tem, das die rationelle Fertigung auch kleiner Serien für
unterschiedliche Anwendungszwecke in rationeller Weise
aus Vorratsteilen ermöglicht.
Vorzugsweise sind in Abstand vom vorderen Ende der inne
ren Buchse des Brennerhinterteils am Umfang symmetrisch
verteilt mehrere tangentiale durchgehende Bohrungen vor
handen, die ggf. auch in einer Ringnut auf der Außenseite
der inneren Buchse beginnen können.
Bei einer Ausführungsform weist das Brennervorderteil auf
der Innenfläche im oberen oder hinteren Drittel am Umfang
einen sich nach innen erstreckenden Absatz auf, durch den
sich symmetrisch verteilt mehrere Längsbohrungen erstre
cken. Ggf. kann der Absatz auf seiner Innenfläche mit ei
nem Innengewinde versehen sein, um eine Gewindeverbindung
mit einem Außengewinde des einzufügenden Kühlkörpers zu
ermöglichen, das Innengewinde kann aber auch direkt an
der Innenwand des Brennervorderteils angeordnet sein.
Die erfindungsgemäße Lösung schließt drei unterschiedlich
ausgebildete Elektrodenhalter zum Einbringen in eine in
nere Buchse des Brennerhinterteils ein.
Alle drei Elektrodenhalter sind hohlzylindrische Bauteile
mit Längsnuten und Ringnuten auf der Außenfläche, wobei
bei zwei Formen jeweils am unteren oder vorderen Ende des
Elektrodenhalters ein Außengewinde vorhanden ist, das in
Eingriff mit einem Innengewinde einer das Ende des Elek
trodenhalters in Abstand umgebenden kappenförmigen oder
becherförmigen Elektrode gebracht werden kann.
Bei allen Ausführungsformen ist der Innendurchmesser der
Zentralbohrung am vorderen Ende größer ausgebildet, wobei
bei einer Ausführungsform anstelle eines Außengewindes an
dieser Stelle ein Innengewinde zum Einschrauben einer
Spannzange für eine stabförmige Elektrode vorhanden ist.
Bei der Ausführungsform bei der nur ein Gasstrom verwen
det wird, der im Brennerkopf in Sekundärgas und Plasmagas
aufgeteilt wird, ist die Zentralbohrung als Sackbohrung
mit abnehmendem Innendurchmesser zum hinteren Ende des
Elektrodenhalters hin ausgebildet und das hintere Ende
der Zentralbohrung ist verschlossen.
In diese Sackbohrung ist eine Führungshülse eingefügt und
der Innendurchmesser der Sackbohrung ist im vorderen
Drittel des Elektrodenhalters größer als der Außendurch
messer der Führungshülse, so daß dazwischen ein Ringkanal
ausgebildet ist.
Auf der Außenseite weist der zylindrische Elektrodenhal
ter über querverlaufende Verbindungsnuten miteinander in
Verbindung stehende Längsnuten auf, wobei von der einen
Verbindungsnut eine radiale sich bis in die Sackbohrung
erstreckende Bohrung vorhanden ist und am oberen Ende ei
ner Längsnut eine sich bis in die Sackbohrung erstrecken
de zweite radiale Bohrung vorhanden ist.
Durch diese Ausbildung und der Längsnuten wird der Gas
strom mehrmals über den Elektrodenhalter in Längsrichtung
geleitet und eine wirksame Kühlung erreicht.
Dieser Elektrodenhalter wird mit einem Kühlkörper verwen
det, der den Gasstrom in einen Teilstrom als Plasmagas
und einen Teilstrom als Sekundärgas oder Kühlgas für die
Schneiddüse aufteilt.
Bei der Ausführungsform mit vom Plasmagas getrenntem
Sekundärgas ist die Zentralbohrung des Elektrodenhalters
durchgehend ausgebildet und in die Bohrung eine Führungshülse
eingefügt, wobei der Innendurchmesser der Zentral
bohrung im vorderen Drittel größer ist als der Außen
durchmesser der Führungshülse, so daß dazwischen eben
falls ein Ringraum ausgebildet ist.
Der Plasmagasstrom gelangt direkt in das hintere Ende der
Zentralbohrung des Elektrodenhalters und wird durch die
Führungshülse am vorderen Ende im Innenraum der aufge
schraubten becherförmigen Elektrode umgelenkt und tritt
über radiale Bohrungen seitlich aus dem Elektrodenhalter
durch radiale Bohrungen in der den Elektrodenhalter umge
benden inneren Buchse in einen Ringraum zwischen Isolier
körper und innerer Buchse ein, und gelangt von dort auf
der Außenseite der Elektrode zur Öffnung der Schneiddüse
durch die der Lichtbogen mit dem Plasmastrom brennt.
Auf der Außenseite des Elektrodenhalters sind über Ver
bindungsnuten miteinander in Verbindung stehende Längsnu
ten vorhanden, im unteren Drittel des Elektrodenhalters
ist eine umlaufende Ringnut angeordnet, von der aus über
den Umfang verteilte radiale Bohrungen in die durchgehen
de Zentralbohrung führen. Das Sekundärgas umströmt die
Außenfläche des Elektrodenhalters und wird durch eine ra
diale Bohrung im Brennerhinterteil durch den Isolierkör
per zum Kühlkörper geleitet. Es wird ein Kühlkörper ohne
Einrichtungen zum Abzweigen eines Teilstromes verwendet.
Diese konstruktive Gestaltung des Elektrodenhalters mit
getrennter Führung von Plasmagas und Sekundärgas erlaubt
bei Verwendung eines geeigneten Kühlkörpers auch eine
Wasserkühlung, wobei das Wasser durch den für Sekundärgas
vorgesehenen Kanal des Elektrodenhalters fließt.
Die dritte Ausführungsform des Elektrodenhalters ist auf
der Außenfläche für fluides Kühlmedium wie bereits be
schrieben ausgebildet, weist jedoch in der durchgehenden
Zentralbohrung keine Führungshülse auf.
Dieser Elektrodenhalter wird vorzugsweise nicht länger
ausgebildet als die ihn aufnehmende innere Buchse. In das
Innengewinde an dem vorderen Ende wird eine Spannzange
mit symmetrisch angeordneten Spannbacken eingeschraubt,
wobei durch das Einschrauben die Backen der Spannzange
vom Ende des Elektrodenhalters zusammengedrückt werden
und auf diese Weise eine zwischen den Spannbacken an
geordnete stabförmige Elektrode festgelegt wird.
Der Elektrodendurchmesser wird geringer ausgewählt als
der Innendurchmesser der Zentralbohrung, so daß ein aus
reichend freier Querschnitt zur Durchführung von Plasma
gas verbleibt.
Das Plasmagas tritt dann durch die verbleibenden freien
Querschnitte in der Spannbacke aus und umspült unmittel
bar die Spitze der stabförmigen Elektrode.
Auch der erfindungsgemäße Kühlkörper kann durch zusätz
liche Änderungen der Grundform an unterschiedliche Aufga
ben angepaßt sein.
Der erfindungsgemäße Kühlkörper hat die Form einer zylin
drischen Hülse mit mehreren in Abstand von einander an
geordneten, nach außen abstehenden Rippen, wobei die
Hohlräume zwischen den Rippen durch gegeneinander ver
setzte Ausschnitte miteinander verbunden sind und von ei
nem der Hohlräume oder mehreren tangentiale Drallbohrun
gen in den Innenraum des hülsenförmigen Kühlkörpers füh
ren und sich von der letzten Rippe eine Vielzahl über den
Umfang verteilter, schräg zur Längsachse nach außen ver
laufender Bohrungen bis zur Außenfläche des sich konisch
verjüngenden Endes des Kühlkörpers erstrecken.
Am oberen Ende weist der Kühlkörper bei einer Ausfüh
rungsform in Abstand von der ersten Rippe einen nach au
ßen gerichteten Ringflansch auf, der von einer Vielzahl
von Längsbohrungen durchsetzt ist. Der Ringflansch kann
mit Preßspannung oder mit einem Gewinde in das Brenner
vorderteil eingefügt werden. Im Falle einer Gewindever
bindung weist das Brennervorderteil auf der Innenfläche
eine mit dem Außengewinde auf dem Ringflansch korrespon
dierendes Innengewinde auf.
Einfügen mit Preßpassung hat den Vorteil einer selbstzen
trierenden Wirkung auf Brennervorderteil, Kühlkörper,
Isolierkörper und innere Buchse des Brennerhinterteils.
Bei einer anderen Ausführungsform weist der hülsenförmige
Kühlkörper am oberen Ende keinen Ringflansch auf, sondern
in geringem Abstand vom oberen Ende ist eine Ringnut zur
Aufnahme von einer O-Ringdichtung vorhanden. Der Kühlkör
per weist im vorderen Bereich einen Abschnitt mit einem
Außendurchmesser auf, der einen Paßsitz im Brennervorder
teil ergibt. Ein solcher Abschnitt kann durch eine dicker
ausgebildete Rippe geschaffen werden.
Zur Aufnahme einer Schneiddüse kann am vorderen Ende des
Kühlkörpers ein Innengewinde vorhanden sein, zum Eingriff
mit einem entsprechenden Außengewinde der Schneiddüse.
Ganz besonders bevorzugt ist es jedoch, eine Ringnut auf
der Innenseite in einem Abstand vom Ende des Kühlkörpers
anzubringen zur Aufnahme eines Federringes, dessen über
die Nut hinausragende Teile in eine flache Ringnut auf
der Außenseite der einzufügenden becherförmigen Schneid
düse eingreifen und diese festhalten. Die Befestigung
nach dem Funktionsprinzip von Druckknöpfen kann auch um
gekehrt ausgeführt sein, daß der Federring in einer Nut
der Schneiddüse angeordnet ist und in eine flachere Ring
nut auf der Innenseite des Kühlkörpers eingreift.
Ist keine Aufteilung des fluiden Mediums im Kühlkörper
erforderlich, weil Kühlmedium und Plasmagas bereits ge
trennt dem Brennerhinterteil zugeführt werden, kann auf
die tangential verlaufenden Drallbohrungen in den Innen
raum des Kühlkörpers verzichtet werden.
Das fluide Medium wird dann durch die schräg nach außen
verlaufenden, über den Umfang verteilten Bohrungen auf
die konische Außenfläche des Kühlkörpers geführt und ge
langt von dort an der Außenseite der Schneiddüse vorbei
und tritt aus der Zentralöffnung der Schutzkappe aus.
Bei einer weiteren Ausführungsform für einen Brenner mit
Wasserkühlung weist der Kühlkörper weder Drallbohrungen
noch nach außen auf die konische Oberfläche führende Boh
rungen auf.
Die Hohlräume zwischen den nach außen stehenden Rippen
sind untereinander etwas anders verbunden bzw. geteilt
und es ist ein zentraler sich über die Außenfläche in
Richtung der Längsachse erstreckender Kanal für Kühlwas
ser vorhanden, durch den das Kühlmedium zuerst an das
vordere Ende des Kühlkörpers geführt wird und dann nach
oben wieder zurückströmt und durch einen seitlichen Stut
zen im Brennervorderteil der Wasserabführleitung zuge
führt wird.
Der Kühlkörper steht in direkter wärmeleitender Verbin
dung mit der Schneiddüse und überträgt Wärme auf das
durchströmende Kühlgas. Bei einem mit Wasser gekühlten
Kühlkörper wird Wärme vom Wasser aufgenommen und abge
führt. Die erfindungsgemäße Kühlung sowohl von Elektro
denhalter als auch der Schneiddüse erhöht die Standzeiten
des Plasmabrenners.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen noch detail
lierter beschrieben.
Fig. 1 zeigt im Längsschnitt den Brennerkopf 1, mit den
für alle Brennerausführungen im wesentlichen gleichen
Grundteilen. Mit 2 ist das hohlzylindrische kappenförmige
Brennerhinterteil bezeichnet, das eine Elektrode, vor
zugsweise den Minuspol ausbildet und dessen Hohlzylinder
zur Ausbildung einer Kappe eine obere Stirnplatte auf
weist. An das Brennerhinterteil 2 schließt sich seitlich
ein Anschlußstück 3 für den nichtgezeigten Brennerhals
an, durch das sich zwei Zuführungskanäle 4, 5 von der An
schlußfläche zum Brennerhals durch radiale Bohrungen in
das Zentrum des Brennerhinterteils 2 erstrecken. Von den
Kontaktflächen vom Brennerhinterteil 2 und Anschlußstück
3 aus erstrecken sich, die Bohrungen für die Kanäle 4, 5
umgebende Sacklöcher zur Aufnahme von Verbindungsbuchsen
28 zwischen Brennerhinterteil 2 und Anschlußstück 3.
Der Kanal 5 wird durch eine radiale Bohrung in der Stirn
platte ausgebildet und endet an der inneren Stirnfläche
des Brennerhinterteils 2 mit einer Öffnung 6 in Richtung
der Längsachse des Brennerhinterteils 2.
Die Radialbohrung des zweiten Kanals 4 endet etwa in der
Mitte des Brennerhinterteils 2 mit einer seitlichen Öff
nung 7, wobei sich die radiale Bohrung mit einer Bohrung
8 auf dem gegenüberliegenden Teil der seitlichen Innen
wand noch in das Brennerhinterteil 2 fortsetzt und sich
einer parallel zur Längsachse verlaufenden Längsbohrung g
anschließt.
Das hohlzylindrische Brennerhinterteil 2 weist konzen
trisch um die Längsachse noch eine sich bis in das Bren
nervorderteil 11 erstreckende innere zylindrische Buchse
10 zur Aufnahme eines nichtgezeigten Elektrodenhalters
auf. Vorzugsweise ist die Innenfläche der inneren Buchse
10 glatt zur Aufnahme des Elektrodenhalters durch Paß
sitzt. Es kann aber auch eine Gewindeverbindung zwischen
der Buchse 10 und dem Elektrodenhalter ausgebildet sein,
wenn die Buchse 10 ein Innengewinde und der Elektroden
halter ein entsprechend angeordnetes korrespondierendes
Außengewinde aufweist. Der Außendurchmesser der inneren
Buchse 10 ist geringer als der Außendurchmesser des kap
penförmigen Brennerhinterteils 2.
In geringem Abstand vom unteren Ende der inneren Buchse
10 ist eine Ringnut 15 angeordnet, in der symmetrisch
über den Umfang verteilt eine Vielzahl von tangentialen
Bohrungen 58 nach innen hindurchführen.
Zwischen dem Brennerhinterteil 2 und dem hohlzylindri
schen Brennervorderteil 11 ist ein hülsenförmiger Iso
lierkörper 12 mit Absätzen auf Innen- und Außenflächen
angeordnet, der mit Passung auf einem Absatz am vorderen
Ende der Außenfläche des Brennerhinterteils 2 angefügt
ist.
Der hülsenförmige Isolierkörper 2 weist auf der Außenflä
che an dem, dem Brennervorderteil 11 zugewandten Ende ei
nen Absatz zur Aufnahme des oberen Endes des Brennervor
derteils 11 auf.
Der Isolierkörper 12 hat auf der Innenfläche etwa in der
Mitte einen Absatz von dem an der Innendurchmesser klei
ner ist. Der Isolierkörper 12 weist im Zentrum ein hohl
zylindrisches Teilstück 13 mit geringerem Außendurchmes
ser als der Außendurchmesser des hülsenförmigen Teils
auf, das die innere Buchse 10 des Brennerhinterteils 2
auf ihrer gesamten Länge umgibt.
Das letzte Stück des hohlzylindrischen Teilstückes 13 hat
einen sich konisch erweiternden Innendurchmesser, so daß
zwischen der Außenfläche der inneren Buchse 10 und der
Innenfläche des Teilstückes 13 ein Ringraum 14 ausgebil
det ist, in den mehrere symmetrisch verteilte Bohrungen
15 durch den unteren Teil der Buchse 10 münden.
Zur Vergrößerung des Ringraumes 14 dient die in der
Außenfläche der Buchse 10 angeordnete umlaufende Nut 15.
Das hohlzylindrische Teilstück 13 des Isolierkörpers 12
ist von dem hohlzylindrischen Brennervorderteil 11 umge
ben, wobei dazwischen ein Ringraum 16 zur Aufnahme eines
nichtgezeigten Kühlkörpers 42 vorhanden ist.
An seinem oberen Ende steht der Isolierkörper 12 in Ein
griff mit einem ringförmigen Absatz auf der Außenfläche
des Brennerhinterteils 2, wobei im Absatz eine Ringnut 17
zur Aufnahme einer O-Ringdichtung ausgebildet ist, um den
Paßsitz des Isolierkörpers 12 auf dem Absatz des Brenner
hinterteils 2 zu unterstützen. Der Isolierkörper 12 weist
seinerseits auf seiner Außenfläche einen Absatz zum Ein
griff des Brennervorderteils 11 auf. Auch in diesem Falle
ist auf dem Absatz des Isolierkörpers eine Ringnut 18
ausgebildet zur Aufnahme einer O-Ringdichtung zur Unter
stützung des Paßsitzes des Brennervorderteils 11 auf dem
Absatz des Isolierkörpers 12.
Der Außendurchmesser des hohlzylindrischen Teilstückes 13
ist geringer als der Außendurchmesser des oberen Teils
des Isolierkörpers 12. Der Innendurchmesser des hülsen
förmigen Isolierkörpers 12 ist unterhalb des Absatzes des
Brennerhinterteils 2 noch unverändert, so daß ein Ringka
nal 19 zwischen der Außenfläche der Buchse 10 und dem
Isolierkörper 12 ausgebildet ist, in den die Achsrichtung
des Brennerkopfes verlaufende Längsbohrung 9 mündet.
Am Übergangsstück des Isolierkörpers 12 zur inneren Buch
se 10 stimmt dessen Innendurchmesser etwa mit dem Außen
durchmesser in der Buchse 10 des Brennerhinterteils 2
überein, so daß die Wandstärke des Isolierkörpers 12 auf
diesem Übergangsstück größer ist als im oberen Teil. Von
dem durch die Innendurchmesserverkleinerung des Isolier
körpers 12 gebildeten Absatz erstrecken sich symmetrisch
verteilt mehrere Längsbohrungen 20 parallel zur Längsach
se, die auf der Außenfläche des hohlzylindrischen Teil
stückes 13 in dem Ringraum 16 zwischen der Innenwand des
Brennerwandvorderteils 11 und der Außenwand des hohl
zylindrischen Teilstückes 13 enden.
Brennerhinterteil 2, Isolierkörper 12 und Brennervorder
teil 11 sind als Hülsen jeweils auf entsprechend ausge
bildeten Absätzen aufeinander aufgesteckt und durch Preß
passung gehalten. Das Brennervorderteil 11 ragt über das
vordere Ende der inneren Buchse 10 des Brennerhinterteils
2 hinaus. Im oberen Drittel des Brennervorderteils 11 ist
auf der Innenfläche des Hohlzylinders am Umfang ein nach
innen ragender Absatz 43 vorhanden. Der auf der Höhe des
Absatzes 43 verbleibende Ringraum wird vom Ringflansch am
oberen Ende eines einzusetzenden Kühlkörpers 42 ausge
füllt.
Der flanschförmige Absatz 43 ragt nur geringfügig in den
Innenraum des Brennervorderteils 11 und dient zur Preß
passung mit dem oberen Ringflansch des einzufügenden
Kühlkörpers. Anstelle eines Absatzes kann das Brennervor
derteil auch ein Innengewinde aufweisen, das mit einem
Außengewinde am Ringflansch korrespondiert, wenn eine Ge
windeverbindung zwischen Brennervorderteil 11 und Kühl
körper erwünscht ist.
Grundsätzlich ist es auch möglich, den Paßsitz oder das
Gewinde für das Befestigen des einzufügenden Kühlkörpers
an einer anderen Stelle des Brennervorderteils anzuordnen
und den entsprechenden Kühlkörper an der gewählten Stelle
mit einem Ringflansch mit oder ohne Außengewinde zu verse
hen.
Vorzugsweise ist der Paßsitz jedoch im oberen Drittel
angeordnet, um die dabei erzielbare Zentrierwirkung beim
Einfügen des Kühlkörpers auszunutzen.
Bei einer anderen Ausführungsform weist das Brennervor
derteil einen weiter nach innen ragenden Absatz 43 auf,
durch den in Richtung zur Längsachse symmetrisch über
den Umfang verteilt mehrere Längsbohrungen hindurchge
führt sind. Die Ausführungsform dient zur Aufnahme eines
Kühlkörpers ohne oberen Ringflansch.
Im unteren oder vorderen Teil des Brennervorderteils 11
ist ein Außengewinde 21 zum Eingriff mit dem Innengewinde
der Schutzkappe 22 vorhanden, um diese durch Aufschrauben
am Brennervorderteil 11 befestigen zu können. Die Schutz
kappe 22 erstreckt sich über das Brennervorderteil 11 so
weit hinaus, daß in ihrem Innenraum ausreichend Platz für
das Ende des nichtgezeigten Kühlkörpers 42 und für die
Aufnahme der Schneiddüse 54 vorhanden ist.
Die Schutzkappe 23 weist in der Kopffläche eine zentrale
Bohrung 59 für den Durchgang des Sekundärgases und des
Plasmastromes auf. Das Außengewinde 21 auf dem Brenner
vorderteil und das korrespondierende Innengewinde der
Schutzkappe 22 können sowohl Normgewinde als auch spe
zielle Sonderausführungen sein, die später noch detail
liert beschrieben werden. Am Brennervorderteil 11 ist auf
der dem Anschlußstück zugewandten Seite ein seitlicher
Ausgangsstutzen 24 vorhanden, der auch für die Zuführung
des Pluspols des Zündstromes dienen kann. Am seitlichen
Anschlußstück 3 ist ein Anschlußstutzen 25 mit Siche
rungsstift 26 zum Eingriff mit einer nichtgezeigten Wippe
oder einem Schutzstecker vorhanden, wobei der Eingriff
und Kontakt durch vollständiges Aufschrauben der Schutz
kappe 22 auf das Brennervorderteil 11 bewirkt wird. Bei
nicht korrekt oder unvollständig auf das Brennervorder
teil 11 aufgeschraubter Schutzkappe 22 sind Kontakte un
terbrochen und es ist kein Zünden des Brenners möglich
oder der Steuerschaltkreis wird bei sich lockernder
Schutzkappe unterbrochen.
Auf der Außenfläche von Brennerhinterteil 2, Isolierkör
per 12 und Brennervorderteil 11 können Nuten 27 vorhanden
sein, um die Befestigung einer nichtgezeigten zusammen
hängenden Außenisolierung um Brennerhinterteil 2, Iso
lierkörper 12 und Brennervorderteil 11 zu unterstützen.
Die durch Paßsitz in einander gefügten drei Teile werden
durch die Außenisolierung dauerhaft zusammengehalten. Die
Außenisolierung endet etwas oberhalb des oberen Endes des
Außengewindes 21, ohne daß jedoch eine größere Fläche des
Brennervorderteils ohne Isolierung freiliegt. Die Außen
isolierung kann als durchgehende Schicht aus einem elek
trisch isolierenden hochtemperaturbeständigen Polymeren
ausgebildet werden. Bevorzugt sind durch Spritzguß verar
beitbare Thermoplaste oder Duroplaste. Ganz besonders be
vorzugt sind durch Spritzguß verarbeitbare Elastomere,
insbesondere Siliconelastomere, die zur Verbesserung ih
rer thermischen Stabilität geeignete verstärkende Füll
stoffe und Extender enthalten können, so daß Formbestän
digkeit bis 350°C bei Shorehärten der Skala A von 75 bis
83 gewährleistet ist. Brennerhals und Brennerkopf können
mittels sogenannten Einlagespritzgusses mit der Außeniso
lierung versehen werden.
Brennerhinterteil 2, Brennervorderteil 11 und seitliches
Anschlußstück 3 sind aus Metall, beispielsweise Kupfer,
Messing, Automatenstahl oder VA-Stahl, wobei für das
Brennervorderteil Automatenstahl oder VA-Stahl bevorzugt
ist. Der Isolierkörper 12 ist aus einem durchschlagfesten
hochtemperaturbeständigen elektrisch isolierenden Mate
rial gefertigt, vorzugsweise Duroplasten oder thermoplas
tischen Polymeren, beispielsweise Polytetrafluorethylen.
Als Isoliermaterial für die Schutzkappe 22 ist ein hoch
temperaturbeständiges Isoliermaterial oder keramisches
Material bevorzugt. Die Schutzkappe kann an der seit
lichen Außenfläche noch eine metallische Schutzhülse 27
aufweisen, um beim Aufschrauben das keramische Material
gegenüber dem Angriff eines Werkzeuges mechanisch zu
schützen. Die Schutzhülse kann auch zur Aufnahme von auf
zuschiebenden Zusatzteilen, beispielsweise Abstandhalter,
Führungslehren, usw. dienen. Die O-Ringdichtungen sind
aus einem hochtemperaturbeständigen Elastomeren herge
stellt.
Fig. 2a bis 2d zeigen, jeweils um 90° geschwenkt, eine
Ausführungsform eines Elektrodenhalters 29 für eine Aus
führungsform des Brennerkopfes, bei dem durch den ersten
Kanal 4 ein Gasstrom, der als Plasmagas und zur Kühlung
dient, zugeführt wird.
Der zylindrische Elektrodenhalter 29 weist einen Außen
durchmesser auf, der geringfügig kleiner ist als der In
nendurchmesser der inneren Buchse 10 des Brennerhinter
teils 2, so daß er in diese eingepaßt werden kann. Dies
geschieht durch Preßspannung, wobei der Elektrodenhalter
30 an geeigneter Stelle auf seiner Länge einen Abschnitt
67 mit einem solchen Außendurchmesser aufweist, daß die
Preßspannung in der inneren Buchse 10 erreicht wird.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Abschnitt 67
oberhalb eines Ringflansches 68, der als Anschlag für die
innere Buchse 10 dient, angeordnet. Anstelle eines Paß
sitzes kann auch eine Gewindeverbindung ausgebildet sein,
wobei bei einer solchen Gestaltung die innere Buchse 10
ein Innengewinde aufweist, das mit dem Außengewinde auf
dem Abschnitt 67 des Elektrodenhalters korrespondiert.
Wenn eine Haltefunktion erwünscht ist, kann es auch aus
reichend sein, wenn der Abschnitt 67 auf seiner Außen
oberfläche mit einer Rändelung versehen ist. Benachbart
zu seinem hinteren oder oberen Ende ist eine umlaufende
Ringnut 30 vorhanden, zur Aufnahme einer O-Ringdichtung,
die an der Innenfläche der inneren Buchse 10 so fest an
liegt. Das vordere oder untere Ende ist mit einem hinter
schnittenen Außengewinde 31 zum Eingriff mit einem ent
sprechenden Innengewinde einer nichtgezeigten becherför
migen Elektrode versehen. Vom vorderen Ende des Elektro
denhalters aus erstreckt sich in Richtung der Längsachse
eine zentrale Sackbohrung 32 mit zweimal absatzweise ab
nehmendem Innendurchmesser bis in das obere Drittel des
zylindrischen Elektrodenhalters 29.
Im mittleren Teil ist der Durchmesser der Sackbohrung 32
so groß, daß eine nicht gezeigte dünne Führungshülse 33
fest eingefügt werden kann. Im vorderen oder unteren Teil
ist der Durchmesser größer als der Außendurchmesser der
Führungshülse 33, so daß zwischen Führungshülse und In
nenwand der Sackbohrung ein Ringkanal 34 entsteht.
Aus dem Querschnitt entlang der Linie A-A von Fig. 2c,
der in Fig. 2d wiedergegeben ist, ergibt sich, daß auf
der Außenfläche des Elektrodenhalters 29 symmetrisch ver
teilt sechs Längsnuten 35a bis 35d vorhanden sind, die
in Abstand vom oberen Ende beginnen und in Abstand vom
Außengewinde 31 enden.
Die oberen Enden der beiden Längsnuten 35a sind durch
eine Quernut oder Ausfräsung 36 auf der Oberfläche des
Elektrodenhalters miteinander verbunden, wobei die Ver
bindungsnut 36 mit dem Loch 7 am Ende des ersten Zuführ
kanals 4 des Brennerhinterteils fluchtet. Die unteren
oder vorderen Enden der Längsnuten 35a sind durch eine
quer verlaufende Ausfräsung oder Verbindungsnut 37 mit
dem unteren Ende der dazwischen angeordneten Längsnut 35b
verbunden.
Das obere Ende der Längsnut 35b endet in Abstand von der
Verbindungsnut 36 in einer radialen Durchgangsbohrung 39,
die in die Sackbohrung 32 führt. Die der Nut 35b gegen
überliegende Nut 35c und die auf jeder Seite benachbarten
Nuten 35d sind am vorderen oder unteren Ende durch eine
quer verlaufende Verbindungsnut 38 miteinander verbunden.
Von der Verbindungsnut 38 führt am Ende der Nut 35c eine
radiale Bohrung 40 in die Sackbohrung 32. Die Längsnuten
35c und 35d sind so lang wie die Nuten 35a und sind am
oberen Ende durch eine quer verlaufende Ausfräsung oder
Verbindungsnut 41 miteinander verbunden. Die Verbindungs
nuten 36 und 41 am oberen Ende bilden in Abstand von der
Ringnut 30 eine umlaufende Ringnut aus, die durch zwei
Stege in zwei getrennte Hälften geteilt ist. Die Verbin
dungsnuten 37 und 38 bilden am vorderen oder unteren Ende
eine Ringnut aus, die durch zwei Stege in zwei getrennte
Hälften geteilt ist.
Der Elektrodenhalter 29 ist länger als die innere Buchse
10 des Brennerhinterteils 2, wobei das Außengewinde 31 in
eingefügtem Zustand sich bereits außerhalb der Buchse 10
befindet. Der Elektrodenhalter ist aus Metall, vorzugs
weise aus Messing hergestellt. Die Längsnuten 35 ergeben
in Verbindung mit den quer verlaufenden Verbindungsnuten
und der Sackbohrung 32 einen verlängerten Gaskanal, so
daß der Elektrodenhalter 29 von durchströmendem Gas ein
schließlich der inneren Buchse des Brennerhinterteils bei
Betrieb des Brenners gekühlt wird.
Die Fig. 3a und 3b zeigen eine Ausführungsform eines
Kühlkörpers 42 im Längsschnitt und schematisch. Aus dem
Längsschnitt in Fig. 3a und der schematischen Wiedergabe
in Fig. 3b ist ersichtlich, daß der Kühlkörper 42 eine
zylindrische Hülse ist, deren Außendurchmesser am oberen
Ende mit einem Ringflansch 45 versehen ist.
Der Außendurchmesser des Ringflansches ist auf den Innen
durchmesser des Abschnittes 43 des Brennervorderteils 11
abgestimmt, so daß Paßsitz gewährleistet ist. Der Ring
flansch 45 kann aber auch mit einem Außengewinde versehen
sein, das mit einem entsprechend plazierten Innengewinde
am Brennervorderteil in Eingriff gebracht werden kann.
Durch den Ringflansch 45 führen über den Umfang verteilt
mehrere Längsbohrungen 44, die eine Verbindung zwischen
dem in Fig. 4 gezeigten Ringraum 57 und dem Hohlraum
zwischen dem Ringflansch 45 und der ersten Rippe 46 her
stellen.
Auf der Außenoberfläche des Kühlkörpers 42 sind in Abstand
in Längsrichtung von einander mehrere umlaufende nach au
ßen ragende Rippen 46 verteilt, deren Außendurchmesser mit
dem Innendurchmesser des Brennervorderteils 11 überein
stimmt. Die Rippen 46 sind mit jeweils gegeneinander ver
setzten Ausschnitten oder Schlitzen 47 versehen, so daß
die Hohlräume zwischen den Rippen 46 miteinander verbun
den sind.
Anstelle von parallel zueinander in Abstand voneinander
angeordneter Rippen 46 kann auch ein Gewinde ausgebildet
sein, um ein Umströmen des Kühlkörpers 42 mit fluiden
Medium zu ermöglichen.
Die unterste letzte Rippe 46a ist vorzugsweise dicker
ausgebildet als die anderen Rippen weist keine Schlitze
47 auf und es schließt sich ein Absatz mit größerem Au
ßendurchmesser an, der mit dem Außendurchmesser des Bren
nervorderteils 11 übereinstimmt, so daß ein Anschlag für
die Stirnfläche des Brennervorderteils ausgebildet ist.
Das untere Ende des Kühlkörpers 42 ragt über den Absatz
hinaus und ist konisch verjüngt ausgebildet. Durch die
letzte Rippe 46a führen axial oder unter einem Winkel
zur Längsachse Bohrungen 48 nach außen, die an der koni
schen Außenfläche des Kühlkörperendes enden. Eine Viel
zahl von Bohrungen 48 sind über den Umfang der Rippe 46a
und das Endteil des Kühlkörpers verteilt. Vom vorletzten
Hohlraum zwischen den Rippen 46 führen zwei oder mehrere
tangentiale Drallbohrungen 49 in den Innenraum des Kühl
körpers 42. Der Innendurchmesser der zylindrischen Hülse
des Kühlkörpers stimmt mit dem Außendurchmesser des hohl
zylindrischen Teilstückes 13 des Isolierkörpers 12 über
ein.
Um einen Anschlag für das Ende des Teilstückes 13 auszu
bilden ist der Innendurchmesser im unteren Drittel der
Hülse auf einem Teilstück enger ausgebildet, ist jedoch
im Endabschnitt wieder vergrößert zur Aufnahme der nicht
gezeigten becherförmigen Schneiddüse 54. Um die Schneid
düse einfügen zu können, kann ein Innengewinde, das mit
einem Außengewinde der becherförmigen Schneiddüse korres
pondiert, vorhanden sein. Es kann aber auch eine Ringnut
50 vorhanden sein, zur Aufnahme eines Federringes zum
Halten der Schneiddüse nach dem Prinzip eines Druck
knopfes. Zum Ein- und Ausbringen der Schneiddüse dient
bei Verwendung der Ringnut und Federring ein besonders
ausgebildetes Werkzeug.
Die Ringnut 50 kann aber auch eine geringere Tiefe haben,
wenn die becherförmige Schneiddüse auf der Außenseite
eine Ringnut mit überstehendem Federring aufweist.
Fig. 3c und 3d zeigen eine Ausführungsform des erfin
dungsgemäßen Kühlkörpers 42, bei dem anstelle des oberen
Ringflansches 45 in geringerem Abstand vom oberen Ende
eine Ringnut 45a zur Aufnahme einer O-Ringdichtung auf
der Außenseite der Kühlkörperhülse vorhanden ist. Bei
dieser Ausführungsform ist die letzte Rippe 46a dicker
ausgebildet, um eine Anlagefläche für den Paßsitz des
Kühlkörpers 42 in dem Brennerteil zu schaffen. Grundsätz
lich kann an der Umfangsfläche der Rippe 46a auch ein Au
ßengewinde vorhanden sein zum Eingriff in ein korrespon
dierendes Innengewinde des Brennervorderteils. In der
übrigen Gestaltung ist der Kühlkörper, mit denen von Fig.
3a und 3b gleich.
Fig. 4 zeigt im Schnitt den erfindungsgemäßen Brenner
kopf von Fig. 1 mit in die innere Buchse 10 des Brenner
hinterteils 2 eingefügtem Elektrodenhalter 29 gemäß Fig.
2. In den Ringraum 16 zwischen Brennervorderteil 11 und dem
hohlzylindrischen Teilstück 13 des Isolierkörpers 12 ist
der in Fig. 3a und b wiedergegebene Kühlkörper 42 ein
gefügt. Der Isolierkörper 12 sitzt auf dem Absatz auf der
Außenfläche des Brennerhinterteils 2 und in der Ringnut
17 ist eine nichtgezeigte O-Ringdichtung angeordnet.
Das Brennervorderteil 11 ist auf den dafür vorgesehenen
Absatz auf der Außenfläche des vorderen Endes des Iso
lierkörpers 12 aufgeschoben. In der Ringnut 18 ist eine
O-Ringdichtung angeordnet. Auf das Brennervorderteil 11
ist mittels Gewinde 21 die Schutzkappe 22 mit der Zen
tralöffnung 24 aufgeschraubt. Auf das vordere Ende des
Elektrodenhalters 29 ist eine kappenförmige Elektrode 51
mit einem zentralen Einsatz 52 aus beständigen Metallen
wie Zirkonium, Hafnium, Wolfram oder Rhodium aufgeschraubt.
Die Elektrode 51 kann aus Kupfer oder anderen beständigen
Metallen gefertigt sein. Die Führungshülse 33 ragt über
das Ende des Elektrodenhalters 29 in den Innenraum der
becherförmigen Elektrode 51. Um einen dichten Sitz des
Kühlkörpers 42 auf dem hohlzylindrischen Teilstück 13 des
Isolierkörpers 12 zu gewährleisten, ist auf der Außenflä
che des Teilstückes 13 eine Ringnut 53 mit einer O-Ring
dichtung vorhanden. Das untere Ende des Kühlkörpers 42
erstreckt sich über das vordere Ende des Brennervorder
teils 11 in den Innenraum der becherförmigen Schutzkappe
22. In den Kühlkörper 42 ist die becher- oder kappenför
mige Schneiddüse 54 eingefügt.
In die Ringnut 50 der becherförmigen Schneiddüse 54 ist
ein über die Ringnuttiefe hinausragender Federring einge
setzt, der in eine Ringnut geringer Tiefe auf der Außen
seite der becherförmigen Schneiddüse mit seinen überste
henden Teilen eingreift und die Schneiddüse festhält.
Diese Befestigungsweise, die zum Herausnehmen der
Schneiddüse ein Werkzeug erfordert, daß an seitlich über
den Kühlkörper vorstehendem Rand der Schneiddüse angrei
fen kann, hat den Vorteil einer größeren Betriebssicher
heit gegenüber einer Gewindeverbindung zwischen Kühlkör
per und Schneiddüse. Die Schneiddüse 54 weist im Zentrum
der Kappe eine Öffnung 55 für den Plasmastrom auf.
Der Brennerkopf dieser Ausführungsform ist für gasgekühl
te Plasmabrenner mit einer Leistung bis zu 20 KW und
Schneidstrom bis 150 A bestimmt, wobei nur ein Gas durch
den ersten Kanal 4 zugeführt wird, das zum Kühlen aber
auch als Plasmagas dient. Der zweite Kanal 5 ist bei die
ser Ausführungsform des Brennerkopfes durch einen, die
Verbindungsbuchse 28 ersetzenden Blindstopfen 56 ver
schlossen. Das Gas tritt durch die Öffnung 7 am Ende des
Zuführkanals 4 in die Verbindungsnut 36 zwischen den
Längsnuten 35a des Elektrodenhalters 29 ein und strömt
durch die Längsnuten 35a in Richtung der Elektrode 51. Am
unteren Ende der Nut 35a wird es in der Verbindungsnut 37
umgelenkt und strömt durch die Längsnut 35b in Richtung
des Brennerhinterteils 2. Von dort gelangt es durch die
radiale Bohrung 39 in die Sackbohrung 32 des Elektroden
halters 29 und strömt in der Führungshülse 33 bis in den
Innenraum der becherförmigen Elektrode 51 wird erneut um
gelenkt und gelangt durch den Ringkanal 34 zwischen Füh
rungshülse 33 und der Innenfläche des Elektrodenhalters
29 in die radiale Bohrung 40 am unteren Ende der Längsnut
35c, wird durch die Verbindungsnut 38 auf die Längsnuten
35c und 35d aufgeteilt und strömt in Richtung des Bren
nerhinterteils bis zur Verbindungsnut 41 am oberen Ende
der Längsnuten 35c und 35d und tritt dort durch die ra
diale Bohrung 8 in das Brennerhinterteil 2 ein. Durch die
Längsbohrung 9 gelangt das Gas in den Ringkanal 19 zwi
schen der inneren Buchse 10 des Isolierkörpers 12 und der
Außenwand des Isolierkörpers 12, tritt dann durch die
achsparallelen Längsbohrungen 20 in dem Isolierkörper 12
in einen Ringraum 57 oberhalb des oberen Endes des Kühl
körpers 42 zwischen der Innenwand des Brennervorderteils
11 und des hohlzylindrischen Teilstückes 13 des Isolier
körpers 12 ein.
Durch die über den Umfang des Ringflansches 45 des Kühl
körpers 42 verteilten Längsbohrungen 44 gelangt das Gas
in die Hohlräume zwischen den Rippen 46 des Kühlkörpers
42. Der Kühlkörper 42 teilt den Gasstrom auf, wobei der
das Plasmagas bildende Teilstrom durch die Drallbohrung
49 in den Raum zwischen der Innenwand des Kühlkörpers 42
und der in den Elektrodenhalter 29 eingeschraubten Elek
trode 51 gelangt, die Elektrode umströmt und dann durch
die Öffnung 55 in der Schneiddüse 54 als Plasmastrom aus
tritt. Der zur Kühlung dienende Teil des Gases tritt
durch die schräg oder axial verlaufenden Bohrungen 48
in den Raum zwischen Schutzkappe 22 und Schneiddüse 54
ein und tritt dann durch die Öffnung 59 in der Schutzkap
pe 22 aus, wobei das Gas den aus der Öffnung 55 aus der
Schneiddüse 54 kommenden Plasmastrom umgibt.
Der gesamte Brennerkopf bis zur Schutzkappe ist mit einer
nichtgezeigten elektrischen Isolierschicht aus einem bis
350°C formbeständigen Polymeren umgeben. Die üblichen Zu
führleitungen für einen Plasmabrenner sind nicht gezeigt,
da sie den üblichen Konstruktionen entsprechen.
Zum Zünden des Brenners wird Spannung zwischen dem als
Minuspol fungierenden Brennerhinterteil 2, das über den
Elektrodenhalter 29 in elektrischer Verbindung mit der
Elektrode 51 steht und der Schneiddüse 55 in elektrisch
leitender Verbindung mit Brennervorderteil 11 steht, an
gelegt. Nachdem der Plasmabogen zwischen Elektrode 51 und
Schneiddüse gezündet wurde, liegt beim Betrieb des Plas
mabrenners zum Schneiden die elektrische Spannung zwi
schen dem als Minuspol geschalteten Brennerhinterteil 2
und dem Werkstück als Pluspol an.
Der aus der Öffnung 59 der Schutzkappe 22 austretende
Plasmastrom weist eine Temperatur von 2000°C bis
25 000°C auf und kann zum Schneiden und bei Verwendung
einer anderen Elektrode auch zum Schweißen verwendet wer
den.
Der in Fig. 5a bis 5c wiedergegebene Elektrodenhalter
60 unterscheidet sich von der in Fig. 2 wiedergegebe
nen Ausführungsform lediglich dadurch, daß die Gasführung
in den Längsnuten 35 anders ist und die zentrale Längs
bohrung 61 und die darin angeordnete Führungshülse 33
sich durch den gesamten Zylinder erstrecken und der Elek
trodenhalter (60) am oberen Ende im Zentrum eine Öffnung
aufweist, die mit der Öffnung 6 in der Stirnplatte des
Brennerhinterteils fluchtet. In den übrigen Funktionen
besteht kein Unterschied zu dem im Zusammenhang mit Fig.
2 beschriebenen Elektrodenhalter.
Das nichtgezeigte Führungsrohr 33 ragt über das untere
Ende des Elektrodenhalters 60 wie bei den anderen Ausfüh
rungsformen hinaus. Am unteren Ende des Zylinders ist ein
hinterschnittenes Außengewinde 31 vorhanden zum Eingriff
mit dem entsprechenden Innengewinde einer nichtgezeigten
becherförmigen Elektrode. Der Innendurchmesser der durch
gehenden Längsbohrung 61 ist durch einen Absatz unter dem
Endteil bis oberhalb des Gewindes 31 vergrößert zur Aus
bildung eines Ringraumes 34 zwischen der Innenwand der
Bohrung 61 und der Außenfläche der Führungshülse 33.
Etwa im unteren Drittel des Zylinders ist eine umlaufende
Ringnut 62 vorhanden, von der aus symmetrisch am Umfang
verteilte radiale Bohrungen 63 in die durchgehende Längs
bohrung 61 im Abschnitt mit vergrößertem Innendurchmesser
führen. Diese Bohrungen 63 fluchten in der Längachse mit
der Ringnut 15 der inneren Buchse 10 des Brennerhinter
teils 2 in der über den Umfang verteilt tangentiale Boh
rungen 58 vorhanden sind. In Abstand von der Ringnut 62
ist eine weitere Ringnut 64 zur Aufnahme einer O-Ring
dichtung vorhanden. Eine weitere Ringnut 30 für eine O-
Ringdichtung ist in Abstand vom oberen oder hinteren Ende
des hinteren Halters 60 vorhanden. Die zwischen den Ring
nuten 62 und 64 liegende Außenfläche 68 ermöglicht das
Einbringen des Elektrodenhalters 60 in die innere Buchse
des Brennerhinterteils mit Paßsitz.
Eine weitere Ringnut 65 verbindet die unteren Enden aller
Längsnuten 35a und 35b auf der Außenseite des Zylinders.
Während die Ringnut 66 in Abstand vom oberen Ende des Zy
linders durch zwei Stege in zwei Teile unter Ausbildung
von Verbindungsnuten getrennt ist, so daß jeweils die
oberen Enden der Längsnuten 35a und die oberen Enden der
Längsnuten 35b durch je einen Teil der Nut 66 miteinander
verbunden sind. Diese konstruktive Gestaltung ermöglicht
getrennte Führung von Sekundärgas und Plasmagas durch den
Elektrodenhalter 60, in dem die beiden Zuführungskanäle 4
und 5 des Brennerkopfes ausgenutzt werden.
Der für einen Brennerkopf mit getrennter Gasführung ge
eignete Kühlkörper 42 unterscheidet sich vom dem in Fig.
3 wiedergegebenen Kühlkörper lediglich dadurch, daß
keine Drallbohrungen 49 zur Aufteilung des Gasstromes
vorhanden sind, weil Plasmagas und Sekundärgas bereits
über getrennte Kanäle in den Elektrodenhalter eintreten
und getrennt weitergeführt werden.
Bezüglich der weiteren Details des Kühlkörpers 42 wird
auf die Beschreibung der Fig. 3 Bezug genommen.
Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungs
form des Brennerkopfes mit getrennter Führung von Sekun
därgas oder Kühlgas und Plasmagas mit in die in Fig. 1
gezeigte Grundkonstruktion des Brennerkopfes eingeführten
zusätzlichen Teilen (Elektrodenhalter mit Elektrode,
Kühlkörper mit Schneiddüse und Schutzkappe).
Abweichend von Fig. 4 ist der in Fig. 5a und 5b ge
zeigte Elektrodenhalter 60 eingefügt und der Kühlkörper
42 von Fig. 3a und b weist keine nach innen führenden
Drallbohrungen auf.
In diesem Falle sind in beiden Zuführkanälen 4 und 5 Ver
bindungsbuchsen 28 zwischen dem Brennerhinterteil 2 und
dem Anschlußstück 3 zur Ausbildung durchgehender Zuführ
kanäle vorhanden. Der Zuführkanal 5 für Plasmagas endet
in der Zentralöffnung 6 in der inneren Stirnfläche des
Brennerhinterteils 2, wobei die Öffnung 6 mit dem Innen
raum der Führungshülse 33 im Elektrodenhalter 60 fluch
tet. In der Ringnut 30 ist eine O-Ringdichtung vorhanden.
Das Plasmagas strömt durch die Führungshülse 33 bis in
den Innenraum der becherförmigen, auf das Ende des Elek
trodenhalters 60 aufgeschraubten Elektrode 51 mit einem
zentralen Einsatz 52 und gelangt durch den Ringkanal 34
zwischen Führungshülse 33 und der Innenwand des Elektro
denhalters 60 bis zu den radialen Bohrungen 63, die in
der Ringnut 62 auf der Außenfläche des Elektrodenhalters
60 enden.
Durch über den Umfang verteilte tangentiale Bohrungen 58
in der Ringnut 15 der inneren Buchse 10 des Brennerhin
terteils 2 kann das Plasmagas in den Ringraum 14 zwischen
dem konisch aufgeweiteten Ende des hohlzylindrischen
Teilstückes 13 des Isolierkörpers 12 und der Außenseite
der inneren Buchse 10 gelangen. Von dort strömt das Plas
magas in den Innenraum der becherförmigen Schneiddüse 54,
der sich zwischen der Außenseite der Elektrode 51 und der
Innenfläche der Schneiddüse 54 erstreckt. Durch die Öff
nung 55 im Zentrum der Schneiddüse 54 tritt bei Betrieb
der Plasmastrom aus.
Das Sekundärgas wird durch den Zuführkanal 4 durch dessen
Öffnung 7 in die eine Hälfte der Verbindungsnut 66 des
Elektrodenhalters 60 am oberen Ende der Längsnuten 35a
geführt, strömt durch die Längsnuten 35a bis in die alle
Längsnuten 35 verbindende Ringnut 65 und gelangt über die
Längsnuten 35b in den anderen Teil der Verbindungsnut 66
und von dort in die radiale Bohrung 8 im Brennerhinter
teil 2.
Die weitere Gasführung des Kühlgases ist im wesentlichen
identisch mit der in einem Brennerkopf für nur einen Gas
strom, ausgenommen die fehlende Teilung des Gasstromes,
durch Drallbohrung im Kühlkörper 42.
Zunächst passiert das Sekundärgas die Längsbohrung 9 im
Brennerhinterteil 2 und wird im Ringkanal 19 verteilt.
Durch die Längsbohrung 20 im Isolierkörper 12 gelangt das
Sekundärgas in den Ringraum 57 zwischen der Innenwand des
Brennervorderteils und dem Isolierkörper 12 und strömt
dann durch die Längsbohrung 44 im Ringflansch 45 des
Kühlkörpers 42 in die Hohlräume des zwischen den Rippen
46 des Kühlkörpers 42 und tritt durch die schräg oder
axial verlaufenden Bohrungen 48 an dem konisch verjüng
ten unteren Ende des Kühlkörpers 42 in den Innenraum zwi
schen der Schneiddüse 54 und der Schutzkappe 22 aus und
verläßt den Brennerkopf durch die Öffnung 59 in der
Schutzkappe 22.
Der Brenner mit getrennter Führung von Sekundär- oder
Kühlgas und Plasmagas hat den Vorteil, größere Auswahl
von zu verwendenden Plasmagasen und Sekundärgasen und er
lauben insbesondere die Verwendung von relativ billigen
Kühlgasen, wie Preßluft, Stickstoff, CO2. Als Plasmagas
können insbesondere verwendet werden Preßluft, Stick
stoff.
Die getrennte Gasführung erlaubt Leistungen bis zu 20 KW
Lichtbogenleistungen und bis zu 150 A Schneidstrom.
Die getrennte Führung von zwei Gaskanälen durch den Bren
nerkopf ermöglicht bei Verwendung eines weiterhin modifi
zierten Kühlkörpers auch einen der Zuführkanäle und den
anschließenden Weg, für die Kühlung des Brennerkopfes mit
Wasser anstelle von Gas zu verwenden. Es wird der in Fig.
5 wiedergegebene Elektrodenhalter 60 verwendet, um
das Plasmagas in gleicher Weise wie in Fig. 6 wiederge
geben, durch den Zuführkanal 5 bis zu Öffnung 55 in der
Schneiddüse zu führen. Bezüglich der Details wird auf die
Beschreibung der Fig. 5 und 6 Bezug genommen.
In Fig. 7a und 7b ist die konstruktive Gestaltung des
Kühlkörpers 70 für einen wassergekühlten Brennerkopf wie
dergegeben. Aus dem Längsschnitt der Fig. 7a ist er
sichtlich, daß der Kühlkörper 70 im Grundaufbau den ande
ren Kühlkörpern gleicht und eine zylindrische Hülse ist,
deren Außendurchmesser am oberen Ende mit dem Innendurch
messer des nach innen gerichteten Absatz des Brennervor
derteils übereinstimmt.
Der Ringflansch am oberen Ende zur Preßpassung mit dem
Brennervorderteil ist mit 45 bezeichnet. Dadurch ist ein
dichtes Einpassen des Kühlkörpers 70 zwischen dem Bren
nervorderteil und dem hohlzylindrischen Teilstück des
Isolierkörpers gewährleistet. Auf der Außenseite der zy
lindrischen Hülse sind in Abstand voneinander über die
Länge verteilt Rippen 46 wie bei dem anderen Kühlkörper
vorhanden.
Der Außendurchmesser der Rippen 46 stimmt mit dem Innen
durchmesser des Brennervorderteils überein, so daß die
Rippen an dessen Innenwand anliegen. In gleicher Weise
wie beim Kühlkörper für Gaskühlung sind in den Rippen 46
jeweils gegeneinander versetzte Ausschnitte oder Schlitze
47 vorhanden, um die Hohlräume zwischen den Rippen 46
miteinander zu verbinden. Im Gegensatz zum Kühlkörper für
Gaskühlung weisen jedoch die erste Rippe 46b und die
letzte Rippe 46a keine Schlitze 47 auf. An die unterste
Rippe 46a schließt sich in gleicher Weise wie beim Kühl
körper für Gaskühlung ein Absatz mit größerem Außendurch
messer an, der mit dem Außendurchmesser des Brennervor
derteils übereinstimmt, so daß ein Anschlag für die vor
dere Stirnfläche des Brennervorderteils ausgebildet ist.
Das über das Brennervorderteil hinausragende vordere Ende
des Kühlkörpers 70 ist ebenfalls konisch verjüngt ausge
bildet. Der Kühlkörper 70 weist im Gegensatz zum Kühlkör
per für Gasführung keine nach innen führenden radialen
Drallbohrungen und keine nach außen zur konischen Fläche
verlaufenden Bohrungen auf. Die Ringnut 71 oberhalb des
unteren Endes und unterhalb der letzten Rippe 46a dient
zur Aufnahme einer O-Ringdichtung.
Um einen Vor- und Rücklauf des Kühlwassers zu ermögli
chen, ist an einer Seite des Kühlkörpers 70 eine sich
durch alle Rippen 46, ausgenommen die letzte Rippe 46a,
von oben nach unten erstreckende Ausnehmung 72 vorhan
den, in die ein U-förmiges Einsatzteil 73 eingefügt wird,
so daß ein durchgehender Kanal 74 für das Kühlwasser ent
steht. Die Anordnung des Einsatzteiles 73 in der Ausneh
mung 72 zwischen den Rippen 46 ist in dem Querschnitt
entlang Linie B-B von Fig. 7b nochmals detailliert wie
dergegeben.
Die Rippen 46 haben Schlitze 47 für die Verbindung der
Hohlräume und in die sich durch alle Rippen 46 bis auf
Rippe 46a erstreckende Ausnehmung 72 ist das Einsatzteil
73 eingefügt, so daß die Schenkel des U an der Außenflä
che des Zylinders anliegen und jeweils eine der Längswän
de des Kanals 74 bilden.
Das Verbindungsstück zwischen den Schenkeln des Einsatz
teiles 73 weist eine Krümmung auf, die mit der Krümmung
des Außendurchmessers der Rippen 46 übereinstimmt, so daß
eine durchgehende Außenfläche ausgebildet ist. Durch
diese Ausbildung des Kühlkörpers 70 wird das in den ers
ten Hohlraum eintretende Kühlwasser durch den mittels des
Einsatzteiles 73 gebildeten Kanal 74 zunächst nach unten
geführt und tritt von unten nach oben durch die Hohlräume
zwischen den Rippen 46 und gelangt aus dem Hohlraum zwi
schen der Rippe 46b und der benachbarten Rippe durch den
mit diesem Hohlraum fluchtenden seitlichen Austrittsstut
zen 24 des Brennervorderteils 11 in eine daran ange
schlossene, nichtgezeigte Kühlwasserabführleitung.
Fig. 8 zeigt die Ausführungsform des Brennerkopfes für
einen wassergekühlten Brenner in den in Fig. 1 gezeigten
Brennerkopf mit eingebautem Elektrodenhalter 60, daran
befestigter becherförmigen Elektrode 51, eingebautem mo
difiziertem Kühlkörper 70 und daran befestigter Schneid
düse 54.
Die Führung des Plasmagases durch Kanal 4 und durch das
Anschlußstück 3 und Zentralöffnung 6 in der Stirnfläche
des Brennerhinterteiles ist identisch mit dem im Zusam
menhang mit Fig. 6 beschriebenen Weg des Plasmagases.
Dies gilt auch für den weiteren Weg durch die Führungs
hülse 33 des Elektrodenhalters 60, den Ringraum 34 zwi
schen Führungshülse 33 und Elektrodenhalter 60, den
Durchtritt durch radiale Bohrungen 63 in der Ringnut 62
in Abstand oberhalb des Gewindes des Elektrodenhalters.
Die Ringnut des Elektrodenhalters fluchtet mit über den
Umfang verteilten radialen Bohrungen 58, in der Ringnut
15 der inneren Buchse 10 des Brennerhinterteils 2. Aus dem
Ringraum 14 zwischen innerer Buchse und dem inneren ko
nisch aufgeweiteten Ende des hohlzylindrischen Teil
stückes 13 des Isolierkörpers 12 gelangt das Plasmagas in
den Raum zwischen Kühlkörper 70 und der Elektrode 51 bzw.
Schneiddüse 54 und tritt bei Betrieb als Plasmastrom
durch Öffnung 55 aus der Schneiddüse 54 aus.
Das Kühlwasser gelangt durch den Zuführkanal 4 und die
Öffnung 7 in die eine Hälfte der Verbindungsnut 66,
strömt durch die Längsnuten 35a bis in die Ringnut 65,
von dort durch die Längsnuten 35b über den anderen Teil
der Verbindungsnut 66 in die radiale Bohrung 8 im Bren
nerhinterteil 2.
Von dort gelangt es durch die Längsbohrung 9 im Brenner
hinterteil 22 im Isolierkörper in den Ringraum 57 ober
halb des Kühlkörpers 70. Durch die Längsbohrungen 44 im
Ringflansch 45 des Kühlkörpers 70 kann das Kühlwasser in
den Hohlraum oberhalb der Rippe 46b des Kühlkörpers 70
gelangen und kann wegen der fehlenden Einschnitte in der
Rippe 46b lediglich durch die Ausnehmung 72 in den durch
das Einsatzstück 73 gebildeten Kanal 74 in Richtung des
unteren Endes des Kühlkörpers 70 fließen. Anschließend
gelangt das Kühlwasser von unten nach oben durch die
durch Einschnitte 47 in den Rippen 46 verbundenen Hohl
räume wieder in Richtung des Brennerhinterteils und tritt
aus dem mit dem seitlichen Stutzen 24 des Brennervorder
teils fluchtenden Hohlraum zwischen Rippe 46b und der be
nachbarten Rippe aus dem Kühlkörper 70 durch den Stutzen
24 in eine nicht gezeigte Abflußleitung ein, die an den
Stutzen 24 angeschlossen ist.
Durch die Wasserkühlung des Brennerkopfes ist eine höhere
Leistung des Plasmabrenners möglich, ohne daß es zu einer
leistungsbedingten nicht erwünschten Erwärmung kommt. Es
können Lichtbogenleistungen bis zu 30 KW mit Schneidströ
men bis zu 200 A erreicht werden.
Fig. 9 zeigt in zwei Darstellungen einen modifizierten
Elektrodenhalter 75, der anstelle eines Außengewindes am
unteren Gewinde ein Innengewinde 76 zur Aufnahme einer
Spannzange 77 mit Backen 79 aufweist, um eine stabförmige
Elektrode anstelle von becherförmigen Elektroden verwen
den zu können. Die Außenfläche 68 dieses Abschnittes dient
zur Preßpassung in der inneren Buchse.
Bei der in Fig. 9 wiedergegebenen konstruktiven Gestal
tung ist die Führung von Plasmagas und Sekundärgas oder
Kühlwasser identisch mit der Gestaltung der in Fig. 5
wiedergegebenen Ausführungsform, auf die bezüglich der
Details der Ausführung der Längsnuten 35, Verbindungs-
oder Ringnuten 65, 66 sowie der Ringnuten 30, 64 für
O-Ringdichtungen Bezug genommen wird. Der Elektrodenhal
ter 75 weist eine durchgehende Zentralbohrung 81 auf, in
die jedoch keine Führungshülse wie bei den anderen Elek
trodenhaltern eingefügt ist.
Der Innendurchmesser der Bohrung 81 ist im letzten Ab
schnitt am unteren Ende des Elektrodenhalters größer aus
gebildet und mit einem Innengewinde 76 versehen. Das
Plasmagas strömt durch die Zentralbohrung 81 durch offene
Querschnittsteile der Spannzange 77 und tritt aus dieser
neben der eingespannten Stabelektrode in den Innenraum
der Schneiddüse ein, wie es nachfolgend noch näher be
schrieben wird.
Die in Fig. 10 schematisch wiedergegebene Spannzange 77
ist wie übliche Spannzangen ausgebildet und weist ein
Außengewinde 78 auf einem hohlzylindrischen Teilstück
auf. Daran schließen sich drei symmetrisch angeordnete
Spannbacken 79 an, die bei Eindrehen in das Innengewinde
76 am unteren Teil des Elektrodenhalters 75 zusammenge
drückt werden und eine durch die Spannzange hindurchge
führte Stabelektrode einklemmen.
Zur Erleichterung der Montage weisen die Spannbacken 79
äußere Schlüsselflächen für den Angriff eines Werkzeuges
auf.
Fig. 11 zeigt einen Brennerkopf, mit dem in Fig. 9
und 10 gezeigten, in den Brennerkopf eingefügten Elektro
denhalter 75 mit Spannzange 77 und dem in Fig. 7 wieder
gegebenen Kühlkörper für Kühlwasser. Die Kühlwasserfüh
rung ist im Zusammenhang mit Fig. 7 und 8 bereits de
tailliert beschrieben worden, so daß hierauf Bezug genom
men wird. Der Elektrodenhalter 75 ist in gleicher Weise
in der inneren Buchse 10 des hinteren Brennerteils 2 wie
bei den anderen bereits beschriebenen und in Figuren ge
zeigten Ausführungsformen eingepaßt. Der Durchmesser der
Stabelektrode 80 wird etwas geringer gewählt, als der In
nendurchmesser der durchgehenden Zentralbohrung 81 des
Elektrodenhalters 75, so daß ausreichend freier Quer
schnitt für Plasmagas verbleibt. Die Spannzange 77 ist in
das Innengewinde in der Nähe des unteren Endes des Elek
trodenhalters 75 eingeschraubt, so daß die Spannbacken 79
die Stabelektrode 80 in der gewünschten Stellung einklem
men.
Das Plasmagas tritt durch die in der Spannzange 77 ver
bliebenen offenen Stellen in den Innenraum der becherför
migen Schneiddüse 54 ein, die zur besseren Ausbildung des
Plasmabogens einer Stabelektrode, anders als bei den Fig.
4, 6, 8 gezeigten Ausführungsform, eine konkav ge
krümmte innere Oberfläche aufweist. In den übrigen Funk
tionen unterscheidet sich diese Ausführungsform nicht von
vorher beschriebenen Brennerköpfen. Grundsätzlich ist es
auch möglich, den in Fig. 3 gezeigten Kühlkörper 42 zu
verwenden, der jedoch in diesem Fall keine Drallbohrungen
49 aufweisen soll, um einen Brenner mit getrennter Füh
rung von Sekundärkühlgas und Plasmagas auszubilden, wenn
eine für eine Stabelektrode geeignete Schneiddüse in das
untere Ende des Kühlkörpers eingepaßt wird.
Für das Verbinden von Schutzkappe mit Brennervorderteil
von Schneiddüse mit Kühlkörper, von becherförmiger Elek
trode mit Elektrodenhalter können grundsätzlich Normge
winde verwendet werden. Aus Sicherheitsgründen, zum Aus
schalten von Verwechslungen mit nicht zugehörenden Teilen
ist es jedoch bevorzugt, gerade keine Normgewinde zu ver
wenden. Während metrische Trapezgewinde übereinstimmende
Flanken des Profils aufweisen, haben die erfindungsgemäß
bevorzugten Gewinde unterschiedliche Flanken des Profils
und von Normgewinde abweichende Steigungen des Gewinde
ganges.
Die Gewinde weichen von Normgewinden im Kerndurchmesser,
Flankendurchmesser und Flankenwinkel des Profils und
Steigung, wie in Fig. 12 gezeigt und nachfolgend angege
ben, ab.
Mit 90 ist das Außengewinde und mit 92 das korrespondie
rende Innengewinde bezeichnet. Die Flanken 91a sind je
weils flacher als die Flanken 91b ausgebildet, beispiels
weise Flankenwinkel von 91a 18° und von 91b 11°. Das
Flankenspiel zwischen den Profilen soll zwischen 0,010 mm
und 0,040 mm betragen. Der Kerndurchmesser liegt je nach
Größe, d. h. Durchmesser des Gewindes, zwischen 5,30 mm und
38,0 mm. Die Steigung beträgt zwischen 1.058 bis 3.175
(Gangzahl pro 25,4 mm).
Die Flankenradien sind mit R1 und R2 bezeichnet. In der
nachfolgenden Tabelle bedeutet Sp das Flankenspiel, P die
Steigung des Gewindeganges, D der Flankendurchmesser, D1
der Kerndurchmesser, h die Höhe oder Tiefe des Profils
und a und b sind die in Fig. 12 angegebenen Abstände.
Bezugszeichenliste
1 Brennerkopf
2 hohlzylindrisches 04318 00070 552 001000280000000200012000285910420700040 0002004234267 00004 04199 Brennerhinterteil
3 seitliches Anschlußstück für Brennerhals
4, 5 Zuführkanäle
6 Öffnung am Ende von Kanal 5 in der Stirnfläche
7 seitliche Öffnung am Ende des Kanals 4 in der seitlichen Innenwand des Brennerhinterteils
8 radiale Bohrung
9 Bohrung parallel zur Brennerkopflängsachse
10 innere Buchse des Brennerhinterteils
11 hohlzylindrisches Brennervorderteil
12 hülsenförmiger Isolierkörper
13 hohlzylindrisches Teilstück des Isolierkörpers
14 Ringraum zwischen hohlzylindrischem Teilstück 13 und Buchse 10
15 Nut in der Außenfläche der Buchse 10
16 Ringraum zwischen Brennervorderteil und hohlzylindrischem Teilstück des Isolierkörpers
17 Ringnut auf Absatz des Brennerhinterteils
18 Ringnut auf Absatz des Isolierkörpers
19 Ringkanal zwischen Buchse 10 und Isolierkörper 12
20 Längsbohrungen parallel zur Längsachse im Isolierkörper
21 Außengewinde auf Brennervorderteil
22 Schutzkappe
23 Innenraum der Schutzkappe
24 seitliche Ausgangsstutzen des Brennervorderteils
25 Anschlußstutzen
26 Sicherungsstift
27 Schutzhülse
28 Verbindungsbuchse
29 Elektrodenhalter für Eingasbrennerkopf
30 Ringnut
31 Außengewinde
32 Sackbohrung
33 Führungshülse
34 Ringkanal zwischen Führungshülse und Innenfläche des Elektrodenhalters
35a-d Längsnuten
36 Ausfräsung zum Verbinden der oberen Nutenden der Nuten 35a
37 Ausfräsungen, Schlitze zum Verbinden der unteren Enden der Nuten 35a und 35b
38 Querverlaufende Verbindungsnut zwischen Nuten 35c und 35d
39 radiale Bohrung
40 radiale Bohrung
41 Ausfräsung oder Querverbindungsnut
42 Kühlkörper
43 Absatz auf der Innenfläche des Brennervorderteils
44 Längsbohrung im Ringflansch des Kühlkörpers
45 Ringnut am Kühlkörper
46 Rippen auf der Außenfläche des Kühlkörpers
47 Nutenausschnitte, Schlitze
48 schräg verlaufende Bohrungen
49 Drallbohrungen
50 Ringnut
51 Elektrode
52 Elektrodeneinsatz
53 Ringnut auf hohlzylindrischem Teilstück 13
54 Schneiddüse
55 Zentralöffnung in der Schneiddüse
56 Blindstopfen
57 Ringraum oberhalb des Kühlkörpers
58 radiale Bohrung in der Nähe des unteren Endes der inneren Buchse 10
59 Öffnung in der Schutzkappe, zentrale Bohrung
60 Elektrodenhalter
61 zentrale Längsbohrung
62 Ringnut
63 radiale Bohrungen in Ringnut 62
64 Ringnut für O-Ringdichtung
65 Ringnut, querverlaufende Verbindungsnut
66 Ringnut, querverlaufende Verbindungsnut
67 Abschnitt für Preßpassung
68
69
70 Kühlkörper
71 Ringnut für O-Ringdichtung
72 durchgehende Ausnehmung
73 U-förmiges Einsatzteil
74 durchgehender Kanal für Kühlwasser
75 Elektrodenhalter
76 Innengewinde
77 Spannzange
78 Außengewinde
79 Spannbacken
80 Stabelektrode
81 zentrale Innenbohrung des Elektrodenhalters 75
90 Außengewinde
91 Flanken des Profils
92 Innengewinde
2 hohlzylindrisches 04318 00070 552 001000280000000200012000285910420700040 0002004234267 00004 04199 Brennerhinterteil
3 seitliches Anschlußstück für Brennerhals
4, 5 Zuführkanäle
6 Öffnung am Ende von Kanal 5 in der Stirnfläche
7 seitliche Öffnung am Ende des Kanals 4 in der seitlichen Innenwand des Brennerhinterteils
8 radiale Bohrung
9 Bohrung parallel zur Brennerkopflängsachse
10 innere Buchse des Brennerhinterteils
11 hohlzylindrisches Brennervorderteil
12 hülsenförmiger Isolierkörper
13 hohlzylindrisches Teilstück des Isolierkörpers
14 Ringraum zwischen hohlzylindrischem Teilstück 13 und Buchse 10
15 Nut in der Außenfläche der Buchse 10
16 Ringraum zwischen Brennervorderteil und hohlzylindrischem Teilstück des Isolierkörpers
17 Ringnut auf Absatz des Brennerhinterteils
18 Ringnut auf Absatz des Isolierkörpers
19 Ringkanal zwischen Buchse 10 und Isolierkörper 12
20 Längsbohrungen parallel zur Längsachse im Isolierkörper
21 Außengewinde auf Brennervorderteil
22 Schutzkappe
23 Innenraum der Schutzkappe
24 seitliche Ausgangsstutzen des Brennervorderteils
25 Anschlußstutzen
26 Sicherungsstift
27 Schutzhülse
28 Verbindungsbuchse
29 Elektrodenhalter für Eingasbrennerkopf
30 Ringnut
31 Außengewinde
32 Sackbohrung
33 Führungshülse
34 Ringkanal zwischen Führungshülse und Innenfläche des Elektrodenhalters
35a-d Längsnuten
36 Ausfräsung zum Verbinden der oberen Nutenden der Nuten 35a
37 Ausfräsungen, Schlitze zum Verbinden der unteren Enden der Nuten 35a und 35b
38 Querverlaufende Verbindungsnut zwischen Nuten 35c und 35d
39 radiale Bohrung
40 radiale Bohrung
41 Ausfräsung oder Querverbindungsnut
42 Kühlkörper
43 Absatz auf der Innenfläche des Brennervorderteils
44 Längsbohrung im Ringflansch des Kühlkörpers
45 Ringnut am Kühlkörper
46 Rippen auf der Außenfläche des Kühlkörpers
47 Nutenausschnitte, Schlitze
48 schräg verlaufende Bohrungen
49 Drallbohrungen
50 Ringnut
51 Elektrode
52 Elektrodeneinsatz
53 Ringnut auf hohlzylindrischem Teilstück 13
54 Schneiddüse
55 Zentralöffnung in der Schneiddüse
56 Blindstopfen
57 Ringraum oberhalb des Kühlkörpers
58 radiale Bohrung in der Nähe des unteren Endes der inneren Buchse 10
59 Öffnung in der Schutzkappe, zentrale Bohrung
60 Elektrodenhalter
61 zentrale Längsbohrung
62 Ringnut
63 radiale Bohrungen in Ringnut 62
64 Ringnut für O-Ringdichtung
65 Ringnut, querverlaufende Verbindungsnut
66 Ringnut, querverlaufende Verbindungsnut
67 Abschnitt für Preßpassung
68
69
70 Kühlkörper
71 Ringnut für O-Ringdichtung
72 durchgehende Ausnehmung
73 U-förmiges Einsatzteil
74 durchgehender Kanal für Kühlwasser
75 Elektrodenhalter
76 Innengewinde
77 Spannzange
78 Außengewinde
79 Spannbacken
80 Stabelektrode
81 zentrale Innenbohrung des Elektrodenhalters 75
90 Außengewinde
91 Flanken des Profils
92 Innengewinde
Claims (20)
1. Plasmabrennerkopf für einen Plasmaschweiß- und
-schneidbrenner mit einem Anschlußstück (3) für ei
nen Brennerhals, mit einem Brennerhinterteil (2),
einem sich daran anschließenden Isolierkörper (12)
und einem daran befestigten Brennervorderteil (11),
auf dem eine, die Schneiddüse (54) umfassende
Schutzkappe (22) aus hochtemperaturbeständigem Iso
liermaterial mit einer zentralen Öffnung (24) für
den Plasmastrom befestigt ist, mit einer von einem
Elektrodenhalter (29, 60, 75) gehaltenen Elektrode
(51, 85) und Einrichtungen zum Verteilen und Weiter
leiten von strömendem fluiden Medium (Medien), wobei
sich zwei Zuführkanäle (4, 5) für fluides Medium
durch das Anschlußstück (3) radial bis in das Zen
trum des kappenförmigen Brennerhinterteils (2) er
strecken und Zuführleitungen für Zündstrom und
Schneidstrom,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich von dem kappenförmigen Brennerhinterteil
(2) konzentrisch um die Längsachse eine das Brenner
hinterteil (2) bis in das Brennervorderteil (11)
verlängernde innere Buchse (10) erstreckt, deren In
nenraum zur Aufnahme eines einfügbaren Elektroden
halters (29, 60, 75) ausgebildet ist, der erste Zu
führkanal (4) in einer Öffnung (7) in der Wand der
Buchse (10) endet und damit fluchtend eine gegen
überliegende radiale Bohrung (8) im Brennerhinter
teil (2) vorhanden ist und im Brennerhinterteil (2)
eine parallel zur Längsachse verlaufende Bohrung (9)
vorhanden ist, die sich von der radialen Bohrung (8)
aus bis zum Isolierkörper (12) erstreckt und mit ei
ner durch den Isolierkörper (12) parallel zur Längs
achse verlaufenden Bohrung (20) fluchtet,
die radiale Bohrung in der Stirnplatte des Brenner
hinterteils (2) für den zweiten Zuführkanal in der
Mitte der inneren Stirnfläche des Brennerhinterteils
(2) in einer Öffnung (6) endet, am vorderen Ende der
Außenfläche des Brennerhinterteils (2) ein Absatz
ausgebildet ist zur Aufnahme des hülsenförmigen Iso
lierkörpers (12), der seinerseits an dem Brennervor
derteil (11) zugewandten Ende auf der Außenfläche
einen Absatz zur Aufnahme des hohlzylindrischen
Brennervorderteils (11) aufweist, der Isolierkörper
(12) weist etwa in seiner Mitte auf der Innenfläche
einen Absatz auf, so daß ein Ringraum (19) zwischen
der inneren Buchse (10) des Brennerhinterteils (2)
und dem Isolierkörper (12) ausgebildet ist, von dem
sich aus die parallel zur Längsachse verlaufende
Längsbohrung (20) durch den Isolierkörper (12) er
streckt, der Isolierkörper ein hohlzylindrisches
Teilstück (13) aufweist mit geringerem Durchmesser,
das die innere Buchse (10) auf ihrer gesamten Länge
umgibt und wodurch ein Ringraum (16) zwischen dem
hohlzylindrischen Teilstück (13) und dem dieses kon
zentrisch umgebenden hohlzylindrischen Brennervor
derteils (11) zur das Brennervorderteil (11) in sei
nem unteren Teil ein Außengewinde (21) aufweist zur
Aufnahme einer ein entsprechendes Innengewinde auf
weisenden Schutzkappe (22), die sich über das Bren
nervorderteil (11) so weit hinaus erstreckt, daß im
Innenraum das über das Brennervorderteil (11) hin
ausragende Ende des Kühlkörpers (42, 70) und eine
Schneiddüse (54) angeordnet werden können, und das
Anschlußstück (3) das Brennerhinterteil (2), der
Isolierkörper (12) und das Brennervorderteil (11)
bis zum hinteren Ende des Außengewindes (21) von ei
ner durchgehenden Schicht aus elektrisch isolieren
dem hochtemperaturbeständigen Polymeren umgeben sind
und dadurch fest zusammengehalten werden.
2. Plasmabrennerkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in Abstand vom vorderen Ende der inneren Buchse
(10) des Brennerhinterteils (2) am Umfang symme
trisch verteilt mehrere tangentiale durchgehende
Bohrungen (58) vorhanden sind.
3. Plasmabrennerkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf der Innenfläche des Brennervorderteils (11)
im oberen Drittel am Umfang ein sich nach innen er
streckender Absatz vorhanden ist, durch den sich
symmetrisch verteilt mehrere Längsbohrungen parallel
zur Längsachse erstrecken.
4. Plasmabrennerkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der in die innere Buchse (10) des Brennerhinter
teils (2) einfügbare Elektrodenhalter (29) ein Zy
linder, der länger als die innere Buchse (10) ist, mit
einer abgesetzten zentralen Sackbohrung (32), wobei
am vorderen Ende des Elektrodenhalters (29) ein Au
ßengewinde (31) vorhanden ist, das in Eingriff mit
einem Innengewinde einer das Ende des Elektrodenhal
ters (29) in Abstand umgebenden kappenförmigen Elek
trode (51) steht, wobei in die am hinteren Ende des
Elektrodenhalters (29) verschlossene Sackbohrung
(32) eine Führungshülse (33) eingefügt ist und der
Innendurchmesser der Sackbohrung (32) im vorderen
Drittel des Elektrodenhalters (29) größer ist als
der Außendurchmesser der Führungshülse (33), so daß
dazwischen ein Ringkanal (34) ausgebildet ist und
der Elektrodenhalter (29) über Verbindungsnuten (36,
37, 38, 41) miteinander in Verbindung stehende
Längsnuten (35a) bis (35d) auf der Außenfläche auf
weist und von der Verbindungsnut (38) eine radiale
sich bis in die Sackbohrung (32) erstreckende Boh
rung (40) vorhanden ist und am oberen Ende der
Längsnut (35b) eine sich bis in die Sackbohrung (32)
erstreckende zweite radiale Bohrung (39) vorhanden
ist.
5. Plasmabrennerkopf nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der in die innere Buchse (10) des Brennerhinter
teils (2) einfügbare Elektrodenhalter (60) ein Zy
linder, der länger als die innere Buchse (10) ist,
mit einer durchgehenden Zentralbohrung (61), der
länger als die innere Buchse (10) ist, eingefügt
ist, wobei am vorderen Ende des Elektrodenhalters
ein Außengewinde vorhanden ist, das in Eingriff mit
einem Innengewinde einer das Ende des Elektrodenhal
ters (60) in Abstand umgebenden becherförmigen Elek
trode (51) steht und in die durchgehende Zentralboh
rung (61) eine Führungshülse (33) eingefügt ist und
der Innendurchmesser der Zentralbohrung (61) im vor
deren Drittel des Elektrodenhalters (60) größer ist
als der Außendurchmesser der Führungshülse (33), so
daß dazwischen ein Ringraum (34) ausgebildet ist und
der Elektrodenhalter über Verbindungsnuten (65, 66)
miteinander in Verbindung stehende Längsnuten (35a)
bis (35b) auf seiner Außenfläche aufweist und im un
teren Drittel des Elektrodenhalters (60) eine umlau
fende Ringnut (62) vorhanden ist, die mit den tan
gentialen Bohrungen (58) in der inneren Buchse (10)
des Brennerhinterteils (2) fluchten, und von der
Ringnut (62) aus über den Umfang verteilte mehrere
radiale Bohrungen (63) in die durchgehende Zentral
bohrung (61) führen.
6. Plasmabrennerkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der in die innere Buchse (10) des Brennerhinter
teils (2) einfügbare Elektrodenhalter (29) ein Zy
linder (75) mit einer durchgehenden Zentralbohrung
(81) ist, wobei auf einem Abschnitt am vorderen Ende
die Zentralbohrung (81) einen größeren Durchmesser
und ein Innengewinde (76) aufweist zum Eingriff mit
einem Außengewinde (78) einer Spannzange (77), deren
Backen (79) eine stabförmige Elektrode (80) fest
klemmen, wenn die Gewinde in Eingriff gebracht wer
den, und der Elektrodenhalter (75) über Verbindungs
nuten (65, 66) miteinander in Verbindung stehende
Längsnuten (35a) bis (35b) auf seiner Außenfläche
aufweist und im unteren Drittel des Elektrodenhal
ters (75) eine umlaufende Ringnut (62) vorhanden
ist, die mit den tangentialen Bohrungen (58) in der
inneren Buchse (10) des Brennerhinterteils (2)
fluchten, und von der Ringnut (62) aus über den Um
fang verteilte radiale Bohrungen (63) in die durch
gehende Zentralbohrung (81) führen.
7. Plasmabrennerkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der in den Ringraum (16) zwischen dem hohlzylin
drischen Teilstück (13) des Isolierkörpers (12) und
das Brennervorderteil (1) einfügbare Kühlkörper (42)
eine zylindrische Hülse, die länger als das Brenner
vorderteil (11) ist, mit einem Ringflansch (45) am
oberen Ende, dessen Außendurchmesser das Einfügen in
das Brennervorderteil (11) ermöglicht, wobei der
Ringflansch (45) von mehreren symmetrisch verteilten
Längsbohrungen (44) durchsetzt ist, und mit mehreren
in Abstand von einander angeordneten nach außen ab
stehenden Rippen (46), wobei in den Kühlkörper (42)
an seinem vorderen Ende eine kappenförmige Schneid
düse (54) mit einer zentralen Öffnung (55) für den
Plasmastrom eingefügt ist, die Hohlräume zwischen
den Rippen (46) durch gegeneinander versetzte Aus
schnitte (47) miteinander verbunden sind, von einem
der Hohlräume (2) oder mehreren tangentiale Drall
bohrungen (49) in den Innenraum des hülsenförmigen
Kühlkörpers (42) führen und sich von der letzten
Rippe (46a) eine Vielzahl über den Umfang verteil
ten, axial oder schräg zur Längsachse nach außen
verlaufenden Bohrungen (48) bis zur Außenfläche des
sich konisch verjüngenden Endes des Kühlkörpers (42)
erstrecken.
8. Plasmabrennerkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der in den Ringraum (16) zwischen dem hohlzylin
drischen Teilstück (13) des Isolierkörpers (12) und
das Brennervorderteil (1) einfügbare Kühlkörper (70)
eine zylindrische Hülse, die länger als das Brenner
vorderteil (11) ist, mit einem Ringflansch (45) am
oberen Ende, dessen Außendurchmesser das Einfügen in
das Brennervorderteil (11) ermöglicht, wobei der
Ringflansch (45) von mehreren symmetrisch verteilten
Längsbohrungen (44) durchsetzt ist, und mit mehreren
in Abstand von einander angeordneten nach außen ab
stehenden Rippen (46), wobei in den Kühlkörper (42)
an seinem vorderen Ende eine kappenförmige Schneid
düse (54) mit einer zentralen Öffnung (55) für den
Plasmastrom eingefügt ist, die Hohlräume zwischen
den Rippen (46) durch gegeneinander versetzte Aus
schnitte (47) miteinander verbunden sind und die
erste Rippe (46b) und die letzte Rippe (46a) keine
Ausschnitte (47) aufweisen, eine sich durch alle
Rippen (46), ausgenommen die letzte Rippe (46a)
erstreckende Ausnehmung (72) vorhanden ist, in die
ein u-förmiges Einsatzteil (73) eingefügt ist, so
daß ein vom Ringraum über der obersten Rippe (46b)
bis in den Hohlraum über der letzten Rippe (46b)
bis in den Hohlraum über der letzten Rippe (46a)
durchgehender Kanal (74) ausgebildet ist.
9. Plasmabrennerkopf nach Ansprüchen 3 und 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der hülsenförmige Kühlkörper (42, 79) keinen
Ringflansch (45) am oberen Ende, sondern in geringem
Abstand vom oberen Ende eine Ringnut zur Aufnahme
einer O-Ringdichtung aufweist, die ein dichtes Ein
passen des oberen Endes des Kühlkörpers (42, 70)
zwischen Brennervorderteil (11) und hohlzylindri
schem, Teilstück (13) des Isolierkörpers (12) ermög
licht und der Kühlkörper (42, 70) im vorderen Be
reich einen Abschnitt mit einem Außendurchmesser
aufweist, der einen Paßsitz im Brennervorderteil
(11) ergibt.
10. Plasmabrennerkopf nach Ansprüchen 7 und 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Innendurchmesser der Kühlkörperhülse im Be
reich des sich konisch verjüngenden Endes größer
ausgebildet ist und ein Innengewinde vorhanden ist,
in das das Außengewinde einer becherförmigen
Schneiddüse (54) einschraubbar ist und die Schneid
düse (54) eine Zentralöffnung (55) für den Plasma
strom aufweist.
11. Plasmabrennerkopf nach Ansprüchen 7 und 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Innendurchmesser der Kühlkörperhülse im
Bereich des sich konisch verjüngenden Endes größer
ausgebildet ist und in Abstand vom Ende eine Ringnut
(50) vorhanden ist zur Aufnahme eines Federringes
und die becherförmige Schneiddüse auf ihrer
Außenseite eine Ringnut geringer Tiefe aufweist zum
Eingriff mit aus der Ringnut (50) hervorstehenden
Teilen des Federringes und die Schneiddüse (54) eine
Zentralöffnung (55) für den Plasmastrom aufweist.
12. Plasmabrennerkopf nach Ansprüchen 7 und 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Innendurchmesser der Kühlkörperhülse im Be
reich des sich konisch verjüngenden Endes größer
ausgebildet ist und in Abstand vom Ende eine Ringnut
(50) vorhanden ist für den Eingriff mit überstehen
den Teilen eines in einer Ringnut auf der Außenseite
einer becherförmigen Schneiddüse (54) angeordneten
Federringes und die Schneiddüse (54) eine Zentral
öffnung (55) für den Plasmastrom aufweist.
13. Plasmabrennerkopf nach Ansprüchen 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Außengewinde auf den Brennervorderteil und
das korrespondierende Innengewinde auf der Schutz
kappe nicht als Normgewinde, sondern als Trapezge
winde mit unterschiedlichen Flanken des Profils, ei
nem Kerndurchmesser in Abhängigkeit von der Größe
des Gewindes zwischen 5,30 mm und 38,0 mm, einer Ge
windesteigung zwischen 1,058 bis 3,175 (Gangzahl pro
25,4 mm) und einem Flankenspiel zwischen 0,010 mm
und 0,040 mm ausgebildet ist.
14. Plasmabrennerkopf nach Ansprüchen 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß auch die Gewindeverbindung zwischen Elektrode
und Elektrodenhalter oder zwischen Spannzange und
Elektrodenhalter als Trapezgewinde mit unterschied
lichen Flanken des Profils, einem Kerndurchmesser in
Abhängigkeit von der Größe des Gewindes zwischen
5,30 mm und 38,0 mm, einer Gewindesteigung zwischen
1,058 bis 3,175 (Gangzahl pro 25,4 mm) und einem
Flankenspiel zwischen 0,010 mm und 0,040 mm ausge
bildet ist.
15. Plasmabrennerkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in die innere Buchse (10) des Brennerhinterteils (2) mit Paßsitz ein zylindrischer Elektrodenhalter (29) mit einer abgesetzten zentralen Sackbohrung (32), der länger als die innere Buchse (10) ist, eingefügt ist, wobei am vorderen Ende des Elektro denhalters (29) ein Außengewinde (31) vorhanden ist, das in Eingriff mit einem Innengewinde einer das En de des Elektrodenhalters (29) in Abstand umgebenden kappenförmigen Elektrode (51) steht, wobei in die am hinteren Ende des Elektrodenhalters (29) verschlos sene Sackbohrung (32) eine Führungshülse (33) einge fügt ist und der Innendurchmesser der Sackbohrung (32) im vorderen Drittel des Elektrodenhalters (29) größer ist als der Außendurchmesser der Führungshül se (33), so daß dazwischen ein Ringkanal (34) ausge bildet ist und
der Elektrodenhalter (29) über Verbindungsnuten (36, 37, 38, 41) miteinander in Verbindung stehende Längsnuten (35a) bis (35d) auf der Außenfläche auf weist und von der Verbindungsnut (38) eine radiale sich bis in die Sackbohrung (32) erstreckende Boh rung (40) vorhanden ist und am oberen Ende der Längsnut (35b) eine sich bis in die Sackbohrung (32) erstreckende zweite radiale Bohrung (39) vorhanden ist und
in das Brennervorderteil (11) zwischen Innenwand und hohlzylindrischem Teilstück (13) des Isolierkörpers (12) ein Kühlkörper (42) in Form einer zylindrischen Hülse mit einem Ringflansch (45) am oberen Ende der von auf dem Umfang verteilten Längsbohrungen (44) durchsetzt ist und mit mehreren in Abstand von ein ander angeordneten nach außen abstehenden Rippen (46) mit Paßsitz dicht eingefügt ist, der länger ist als das Brennervorderteil (11) und wobei in den Kühlkörper (42) an seinem vorderen Ende eine kappen formige Schneiddüse (54) mit einer zentralen Öffnung (55) für den Plasmastrom eingefügt ist, die Hohlräu me zwischen den Rippen (46) durch gegeneinander ver setzte Ausschnitte (47) miteinander verbunden sind, von einem der Hohlräume (2) oder mehreren tangentia le Drallbohrungen (49) in den Innenraum des hülsen förmigen Kühlkörpers (42) führen und sich von der letzten Rippe (46a) eine Vielzahl über den Umfang verteilten, axiale oder schräg zur Längsachse nach außen verlaufenden Bohrungen (48) bis zur Außenflä che des sich konisch verjüngenden Endes des Kühlkör pers (42) erstrecken.
daß in die innere Buchse (10) des Brennerhinterteils (2) mit Paßsitz ein zylindrischer Elektrodenhalter (29) mit einer abgesetzten zentralen Sackbohrung (32), der länger als die innere Buchse (10) ist, eingefügt ist, wobei am vorderen Ende des Elektro denhalters (29) ein Außengewinde (31) vorhanden ist, das in Eingriff mit einem Innengewinde einer das En de des Elektrodenhalters (29) in Abstand umgebenden kappenförmigen Elektrode (51) steht, wobei in die am hinteren Ende des Elektrodenhalters (29) verschlos sene Sackbohrung (32) eine Führungshülse (33) einge fügt ist und der Innendurchmesser der Sackbohrung (32) im vorderen Drittel des Elektrodenhalters (29) größer ist als der Außendurchmesser der Führungshül se (33), so daß dazwischen ein Ringkanal (34) ausge bildet ist und
der Elektrodenhalter (29) über Verbindungsnuten (36, 37, 38, 41) miteinander in Verbindung stehende Längsnuten (35a) bis (35d) auf der Außenfläche auf weist und von der Verbindungsnut (38) eine radiale sich bis in die Sackbohrung (32) erstreckende Boh rung (40) vorhanden ist und am oberen Ende der Längsnut (35b) eine sich bis in die Sackbohrung (32) erstreckende zweite radiale Bohrung (39) vorhanden ist und
in das Brennervorderteil (11) zwischen Innenwand und hohlzylindrischem Teilstück (13) des Isolierkörpers (12) ein Kühlkörper (42) in Form einer zylindrischen Hülse mit einem Ringflansch (45) am oberen Ende der von auf dem Umfang verteilten Längsbohrungen (44) durchsetzt ist und mit mehreren in Abstand von ein ander angeordneten nach außen abstehenden Rippen (46) mit Paßsitz dicht eingefügt ist, der länger ist als das Brennervorderteil (11) und wobei in den Kühlkörper (42) an seinem vorderen Ende eine kappen formige Schneiddüse (54) mit einer zentralen Öffnung (55) für den Plasmastrom eingefügt ist, die Hohlräu me zwischen den Rippen (46) durch gegeneinander ver setzte Ausschnitte (47) miteinander verbunden sind, von einem der Hohlräume (2) oder mehreren tangentia le Drallbohrungen (49) in den Innenraum des hülsen förmigen Kühlkörpers (42) führen und sich von der letzten Rippe (46a) eine Vielzahl über den Umfang verteilten, axiale oder schräg zur Längsachse nach außen verlaufenden Bohrungen (48) bis zur Außenflä che des sich konisch verjüngenden Endes des Kühlkör pers (42) erstrecken.
16. Plasmabrennerkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die innere Buchse (10) des Brennerhinterteils
(2) in Abstand vom vorderen Ende am Umfang symme
trisch verteilt mehrere tangentiale durchgehende
Bohrungen (58) aufweist, und in die innere Buchse
(10) des Brennerhinterteils (2) ein zylindrischer
Elektrodenhalter (60) mit einer durchgehenden Zen
tralbohrung (61), der länger als die innere Buchse
(10) ist, mit Paßsitz eingefügt ist, wobei am vorde
ren Ende des Elektrodenhalters ein Außengewinde vor
handen ist, das in Eingriff mit einem Innengewinde
einer das Ende des Elektrodenhalters (60) in Abstand
umgebenden becherförmigen Elektrode (51) steht und
in die durchgehende Zentralbohrung (61) eine Füh
rungshülse (33) eingefügt ist und der Innendurchmes
ser der Zentralbohrung (61) im vorderen Drittel des
Elektrodenhalters (60) größer ist als der Außen
durchmesser der Führungshülse (33), so daß dazwi
schen ein Ringraum (34) ausgebildet ist und der
Elektrodenhalter über Verbindungsnuten (65, 66) mit
einander in Verbindung stehende Längsnuten (35a) bis
(35b) auf seiner Außenfläche aufweist und im unteren
Drittel des Elektrodenhalters (60) eine umlaufende
Ringnut (62) vorhanden ist, die mit den tangentialen
Bohrungen (58) in der inneren Buchse (10) fluchten,
von der aus über den Umfang verteilte radiale Boh
rungen (63) in die durchgehende Zentralbohrung (61)
führen, und in das Brennervorderteil (11) zwischen
Innenwand und hohlzylindrischem Teilstück (13) des
Isolierkörpers (12) ein Kühlkörper (42) in Form ei
ner zylindrischen Hülse mit einem Ringflansch (45) am
oberen Ende der von auf dem Umfang verteilten Längs
bohrungen (44) durchsetzt ist und mit mehreren in
Abstand von einander angeordneten, nach außen abste
henden Rippen (46) mit Paßsitz dicht eingefügt ist,
der länger ist als das Brennervorderteil (11) und
wobei in den Kühlkörper (42) an seinem vorderen Ende
eine kappenförmige Schneiddüse (54) mit einer zen
tralen Öffnung (55) für den Plasmastrom eingefügt
ist, die Hohlräume zwischen den Rippen (46) durch
gegeneinander versetzte Ausschnitte (47) miteinander
verbunden sind und sich von der letzten Rippe (46a)
eine Vielzahl über den Umfang verteilter, axial
oder schräg zur Längsachse nach außen verlaufender
Bohrungen (48) bis zur Außenfläche des sich konisch
verjüngenden Endes des Kühlkörpers (42) erstrecken.
17. Plasmabrennerkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die innere Buchse (10) des Brennerhinterteils
(2) in Abstand vom vorderen Ende am Umfang symme
trisch verteilt mehrere tangentiale durchgehende
Bohrungen (58) aufweist, und daß in die innere Buch
se (10) des Brennerhinterteils (2) ein zylindrischer
Elektrodenhalter (60) mit einer durchgehenden Zen
tralbohrung (61), der länger als die innere Buchse
(10) ist, mit Paßsitz eingefügt ist, wobei am vorde
ren Ende des Elektrodenhalters ein Außengewinde vor
handen ist, das in Eingriff mit einem Innengewinde
einer das Ende des Elektrodenhalters (60) in Abstand
umgebenden becherförmigen Elektrode (51) steht und
in die durchgehende Zentralbohrung (61) eine Füh
rungshülse (33) eingefügt ist und der Innendurchmes
ser der Zentralbohrung (61) im vorderen Drittel des
Elektrodenhalters (60) größer ist als der Außen
durchmesser der Führungshülse (33), so daß dazwi
schen ein Ringraum (34) ausgebildet ist und der
Elektrodenhalter (60) über Verbindungsnuten (65, 66)
miteinander in Verbindung stehende Längsnuten (35a)
bis (35b) auf seiner Außenfläche aufweist und im un
teren Drittel des Elektrodenhalters (60) eine umlau
fende Ringnut (62) vorhanden ist, die mit den tan
gentialen Bohrungen (58) in der inneren Buchse (10)
fluchten, von der aus über den Umfang verteilte ra
diale Bohrungen (63) in die durchgehende Zentralboh
rung (61) führen, und in das Brennervorderteil (11)
zwischen Innenwand und hohlzylindrischem Teilstück
(13) des Isolierkörpers (12) ein Kühlkörper (42) in
Form einer zylindrischen Hülse mit einem Ringflansch
(45) am oberen Ende, der von auf dem Umfang verteilten
Längsbohrungen (44) durchsetzt ist und mit mehreren
in Abstand von einander angeordneten nach außen ab
stehenden Rippen (46) mit Paßsitz dicht eingefügt
ist, der länger ist als das Brennervorderteil (11)
und wobei in den Kühlkörper (42) an seinem vorderen
Ende eine kappenförmige Schneiddüse (54) mit einer
zentralen Öffnung (55) für den Plasmastrom eingefügt
ist, die Hohlräume zwischen einem Teil der Rippen
(46) durch gegeneinander versetzte Ausschnitte (47)
miteinander verbunden sind und die erste Rippe (46b)
und die letzte Rippe (46a) keine Ausschnitte (47)
aufweisen, eine sich durch alle Rippen (46), ausge
nommen die letzte Rippe (46a) erstreckende Ausneh
mung (72) vorhanden ist, in die ein u-förmiges Ein
satzteil (73) eingefügt ist, so daß ein vom Ringraum
über der obersten Rippe (46b) bis in den Hohlraum
über der letzten Rippe (46a) durchgehender Kanal
(74) ausgebildet ist.
18. Plasmabrennerkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in die innere Buchse (10) des Brennerhinterteils
ein zylindrischer Elektrodenhalter (75) mit einer
durchgehenden Zentralbohrung (81), mit Paßsitz ein
gefügt ist, wobei auf einem Abschnitt am vorderen
Ende die Zentralbohrung (81) einen größeren Durch
messer und ein Innengewinde (76) aufweist zum Ein
griff mit einem Außengewinde (78) einer Spannzange
(77), deren Backen (79) eine stabförmige Elektrode
(80) festklemmen, wenn die Gewinde in Eingriff ge
bracht werden, und der Elektrodenhalter (75) über
Verbindungsnuten (65, 66) miteinander in Verbindung
stehende Längsnuten (35a) bis (35b) auf seiner
Außenfläche aufweist und im unteren Drittel des
Elektrodenhalters (75) eine umlaufende Ringnut (62)
vorhanden ist, von der aus über den Umfang verteilte
radiale Bohrungen (63) in die durchgehende Zentral
bohrung (81) führen, die mit der Ringnut (15) auf
der inneren Buchse (10) fluchten, und in den Bren
nervorderteil (11) zwischen Innenwand und hohlzylin
drischem Teilstück (13) des Isolierkörpers ein Kühl
körper (42, 70) in Form einer zylindrischen Hülse
mit Einrichtungen zum Verteilen und Weiterleiten
fluiden Kühlmediums mit Paßsitz dicht eingefügt ist,
und wobei in den Kühlkörper (42, 70) an seinem vor
deren Ende eine kappenförmige Schneiddüse (54) mit
einer zentralen Öffnung (55) für den Plasmastrom
eingefügt ist.
19. Plasmabrennerkopf nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühlkörper (42) die Form einer zylindrischen
Hülse mit mehreren in Abstand von einander angeord
neten nach außen abstehenden Rippen (46) aufweist,
länger ist als das Brennervorderteil (11) und wobei
in den Kühlkörper (42) an seinem vorderen Ende eine
kappenförmige Schneiddüse (54) mit einer zentralen
Öffnung (55) für den Plasmastrom eingefügt ist, die
Hohlräume zwischen den Rippen (46) durch gegeneinan
der versetzte Ausschnitte (47) miteinander verbunden
sind und sich von der letzten Rippe (46a) eine Viel
zahl über den Umfang verteilter, axial oder schräg
zur Längsachse nach außen verlaufender Bohrungen
(48) bis zur Außenfläche des sich konisch verjüngen
den Endes des Kühlkörpers (42) erstrecken.
20. Plasmabrennerkopf nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühlkörper (42) die Form einer zylindrischen
Hülse mit mehreren in Abstand von einander angeord
neten nach außen abstehenden Rippen (46) aufweist,
länger ist als das Brennervorderteil (11) und wobei
in den Kühlkörper (42) an seinem vorderen Ende eine
kappenförmige Schneiddüse (54) mit einer zentralen
Öffnung (55) für den Plasmastrom eingefügt ist, die
Hohlräume zwischen einem Teil der Rippen (46) durch
gegeneinander versetzte Ausschnitte (47) miteinander
verbunden sind und die erste Rippe (46b) und die
letzte Rippe (46a) keine Ausschnitte (47) aufweisen,
eine sich durch alle Rippen (46), ausgenommen die
letzte Rippe (46a) erstreckende Ausnehmung (72)
vorhanden ist, in die ein u-förmiges Einsatzteil (73)
eingefügt ist, so daß ein vom Ringraum über der
obersten Rippe (46b) bis in den Hohlraum über der
letzten Rippe (46a) durchgehender Kanal (74) ausge
bildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4234267A DE4234267A1 (de) | 1991-10-14 | 1992-10-10 | Plasmabrennerkopf fuer einen plasmaschweiss- und schneidbrenner |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4133958 | 1991-10-14 | ||
DE4234267A DE4234267A1 (de) | 1991-10-14 | 1992-10-10 | Plasmabrennerkopf fuer einen plasmaschweiss- und schneidbrenner |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4234267A1 true DE4234267A1 (de) | 1993-04-15 |
Family
ID=25908199
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4234267A Withdrawn DE4234267A1 (de) | 1991-10-14 | 1992-10-10 | Plasmabrennerkopf fuer einen plasmaschweiss- und schneidbrenner |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4234267A1 (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1992
- 1992-10-10 DE DE4234267A patent/DE4234267A1/de not_active Withdrawn
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