EP1922907A2 - Vorrichtung zum wechseln einer düse eines wasserdampfplasmabrenners sowie düse und schutzring - Google Patents

Vorrichtung zum wechseln einer düse eines wasserdampfplasmabrenners sowie düse und schutzring

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Publication number
EP1922907A2
EP1922907A2 EP06774761A EP06774761A EP1922907A2 EP 1922907 A2 EP1922907 A2 EP 1922907A2 EP 06774761 A EP06774761 A EP 06774761A EP 06774761 A EP06774761 A EP 06774761A EP 1922907 A2 EP1922907 A2 EP 1922907A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle
protective cap
burner
plasma burner
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06774761A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Haberler
Harald Langeder
Heribert Pauser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fronius International GmbH
Original Assignee
Fronius International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fronius International GmbH filed Critical Fronius International GmbH
Publication of EP1922907A2 publication Critical patent/EP1922907A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3457—Nozzle protection devices
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3423—Connecting means, e.g. electrical connecting means or fluid connections

Definitions

  • the invention relates to a device for changing a nozzle of a steam plasma burner, a nozzle and a protective ring for a steam plasma burner, as described in the preambles of claims 1, 10, 16.
  • the object of the invention is to carry out a change of the nozzle in the simplest possible way, the disadvantages of the prior art can be avoided.
  • an insulating protective cap is arranged in the region of the outlet opening of the nozzle, wherein the protective cap is fastened detachably and rotatably to the main body of the steam plasma burner via a spring element, and the protective cap has a recess corresponding to the nozzle at the front side in which the nozzle can be inserted, the nozzle being detachable from or attachable to the base body by means of a movement of the protective cap.
  • the change of the nozzle can be carried out without additional aids.
  • the change is independent of the position of the steam plasma burner or the nozzle and the change can take place at any time. Of course, thereby the required time for a change of the nozzle is shortened accordingly.
  • the object of the invention is achieved in that between the fastening region and the preferred conical region a driver region is arranged, wherein the driver region has a shape such that for a fastening of the nozzle to the steam plasma burner a torsion and positive reception of the nozzle in a protective cap of Steam plasma burner is guaranteed.
  • the nozzle has a driving area, which allows the change of the nozzle without aids.
  • Another advantage is that the projection protects the driver area, the corresponding recess in the protective cap and the mounting area from contamination by the cutting process.
  • the object of the invention is achieved in that the guard ring is formed on a front side with at least one fastening device for releasable mounting to a protective cap and the guard ring has a recess which is formed such that it is mounted on a * "" * O "**
  • Protective cap receives a nozzle and surrounds the nozzle.
  • the nozzle in particular the projection, is enclosed, whereby the protective effect against contamination is increased.
  • an effective protection of the driver area, the corresponding recess in the protective cap and the mounting area is ensured.
  • the guard ring is formed insulating, whereby preferably a spacer made of a conductive material can be used.
  • FIG. 1 shows an exemplary representation of a steam cutting device
  • FIG. 2 is an exemplary illustration of the cross section of the steam plasma burner
  • FIG. 6 shows an exemplary representation of the screw sleeve
  • Fig. 10 is an exemplary view of the guard ring
  • Fig. 12 is an exemplary illustration of the spacer
  • Fig. 13 is a further exemplary representation of the spacer.
  • a steam cutting device 1 is shown with a base unit Ia for a steam cutting process.
  • the base unit Ia comprises a power source 2, a control device 3 and a blocking element 4 associated with the control device 3.
  • the blocking element 4 is connected to a container 5 and a steam plasma burner 6 via a supply line 7, so that the water vapor plasma burner 6 has a liquid arranged in the container 5 8 can be supplied.
  • the supply of the steam plasma burner 6 with electrical energy via lines 9, 10 from the power source. 2
  • a cooling circuit 11 For cooling the steam plasma burner 6 this is connected via a cooling circuit 11 at best with the interposition of a flow monitor 12 with a liquid container 13.
  • the cooling circuit 11 can be started by the control device 3 and thus a cooling of the burner 6 via the cooling circuit 11 can be achieved.
  • the burner 6 is connected via cooling lines 14, 15 with the liquid container 13.
  • the steam cutting device 1 may have an input and / or display device 16, via which the most varied parameters or operating modes of the steam cutting device 1 can be set and displayed.
  • the parameters set via the input and / or display device 16 are forwarded to the control device 3, which controls the individual components of the steam cutting device 1 accordingly.
  • the steam plasma burner 6 can have at least one operating element 17, in particular a pushbutton 18.
  • the control element 17, in particular the button 18, the user can notify by activating and / or deactivating the button 18 of the control device 3 from the burner 6 that a steam cutting process should be started or performed.
  • presettings can be made, for example, on the input and / or display device 16, in particular the material to be cut, the liquid used, and _
  • the control device 3 activates after pressing the button 18, the individual components required for the steam cutting process. For example, first a pump (not shown), the blocking element 4 and the current source 2 are driven, whereby a supply of the burner 6 with the liquid 8 and electrical energy is introduced. Subsequently, the control device 3 activates the cooling circuit 11, so that a cooling of the burner 6 is made possible. By supplying the burner 6 with the liquid 8 and with energy, in particular with current and voltage, the liquid 8 is now in the burner 6 in a gas 19, in particular in plasma, converted at high temperature, so that by the burner from the sixth outflowing gas 19, a cutting process on a workpiece 20 can be performed.
  • an arc is additionally required.
  • the arc is ignited by the control device 4 or by pressing the button 18 and burns accordingly between a cathode 35, which is integrated in the burner 6 and preferably connected to the negative pole of the power source 2, and an anode formed by a nozzle 21 is connected and connected to the positive pole of the power source 2.
  • the control device 4 When the burner 6 approaches the workpiece 20, the positive pole of the current source 2 is switched from the nozzle 21 to the workpiece 20, whereby the arc is driven outward by the gas 19 through an outlet opening 22 in the nozzle 21 and thus between the cathode 35 and the workpiece 20 are burning.
  • the current is increased by the control device 4, whereby, for example, the workpiece 20 can be separated.
  • the change of the nozzle 21 is simplified so that it can be carried out without tools.
  • the burner in the region of the nozzle 21 is enveloped by a protective cap 23, which is a component of the housing of the burner 6.
  • This protective cap 23 has a recess 24 in the region where the protective cap 23 encloses the nozzle 21.
  • This recess 24 receives the nozzle 21 against rotation, whereby by rotating the protective cap 23, the nozzle 21 is taken accordingly.
  • a change of the nozzle 21 preferably be made such that the user of the steam cutting device 1, the cap 23 rotates with one hand. As a result, the nozzle 21 is released from a base body 69 of the burner 6 and can be changed.
  • the attachment of the nozzle 21 is also effected by a rotational movement.
  • the cap 23 remains on the burner 6, that is, by the rotational movement, the nozzle 21 is released from its attachment and, for example, then by a longitudinal displacement of the cap, the nozzle 21 can be ejected from the recess 24, however the protective cap 23 is held after the ejection of the nozzle 21 on the burner 6 and remains at this, so that then simply just a new nozzle 21 has to be inserted or inserted into the recess 24 and is in turn attached via a rotary movement.
  • the protective cap 23 and the nozzle 21 are designed accordingly, as can be seen from FIGS. 3 to 11.
  • the nozzle 21 is shown.
  • the nozzle 21 is formed of two parts, an inner part 25 and an outer part 26.
  • the inner part 25 is in the assembled burner 6 in the protective cap 23, wherein the outer part 26 is correspondingly outside the protective cap 23.
  • the outer part 26 is conical in shape, that is, it is designed as a conical region 26, wherein the tip of the conical outer part 26 forms one end of the nozzle 21.
  • the tip of the conical outer part 26 is cut off substantially normal to the longitudinal axis 27 of the nozzle 21. In the resulting surface 28 is the outlet opening
  • the inner part 25 is essentially subdivided into four partial areas.
  • the first portion 29 is formed by a ring or a projection 29, which has the largest outer diameter of the nozzle 21.
  • the ring has an outer diameter of 20 mm and a thickness of 2 mm.
  • the second portion 30 or driver portion 30 of the inner part 25 is formed by a hexagon and serves to entrain the nozzle 21 by the rotational movement of the protective cap
  • the size of the hexagon is selected, for example, such that the six edges of the hexagon terminate with the outer diameter of the ring of the first portion 29. This results, for example, in a distance between two opposite edges of 17 mm.
  • the hexagon then serves for the tool-free change of the nozzle 21.
  • the third portion 31 as well as the first portion 29 is formed as a ring, but this ring has a smaller outer diameter. This is chosen so that the hexagon covers the ring when the viewing direction is selected from the outer part 26 to the inner part 25. For example, this ring has an outer diameter of 16 mm and a thickness of 3 mm.
  • the ring may have a longitudinal groove 32 at the transition to the hexagon.
  • This ring of partial The area 31 preferably serves as a so-called centering ring 31 and as a current transition for the generally positively poled nozzle 21.
  • the outlet opening 22 of the nozzle 21 is exactly centered on the longitudinal axis 68 of the burner 6.
  • the longitudinal axis 27 of the nozzle 21 and the longitudinal axis 68 of the burner 6 form an axis.
  • the fourth portion 33 or attachment region 33 of the inner part 25 of the nozzle 21 is formed as an external thread 34, wherein the outer diameter of the external thread 34 substantially corresponds to the diameter of the ring of the third portion 31, ie 16 mm.
  • the external thread 34 serves primarily for fastening the nozzle 21 to the burner 6, which has a corresponding internal thread 35 on a base body 69 of the burner 6. Similarly, the external thread 34 serves secondarily for the passage of current to the nozzle 21, wherein the external thread 34 does not extend over the entire length of 7 mm of the fourth portion 33. This results in the transition from the fourth portion 33 to the third portion 31, a groove 67 of about 2 mm, which receives a sealing ring 36.
  • the sealing ring 36 has an outer diameter which essentially corresponds to the outer diameter of the external thread 34 and of the ring in the third partial region 31, ie 16 mm. The sealing ring 36 prevents unwanted escape of the gas 19 at a location other than the outlet opening 22.
  • the nozzle 21 has a recess 37 and inner bore 37, which connects the inner part 25 and the outer part 26.
  • the inner bore 37 merges with the transition from the inner part 25 in the outer part 26 in a conical shape and is connected to the outlet opening 22.
  • the inner bore 37 serves to receive the cathode 38, whereby the inner bore 37 is formed corresponding to the cathode 38.
  • the nozzle 21 is heated by the arc accordingly. This heat is preferably returned to the burner 6, where this in turn is used to form the gas 19 from the liquid 8. This is called regenerative cooling.
  • the nozzle 21 is made of a material which has a good thermal conductivity and a good electrical conductivity, preferably copper.
  • the nozzle 21 has a corresponding cross-section, so that the returned heat can be used optimally.
  • the protective cap 23, which receives the nozzle 21, must be shaped accordingly.
  • the protective cap 23 consists essentially of a threaded sleeve 39, a receiving element 40 located in the threaded sleeve 39 and a protective ring 41.
  • the receiving element 40 is pressed, for example, into the threaded sleeve 39, wherein the protective ring 41 is releasably attached to the threaded sleeve 39 is attached. So that a certain, required distance exists for a cutting process between the nozzle 21 and the workpiece 20, a spacer 42 is attached to the protective ring 41.
  • the shape of the protective cap 23 is adapted to the structure of the burner 6, so that it can be fixed in a form-fitting manner to the burner 6 and, accordingly, a current transition to the nozzle 21 is produced.
  • the screw 39 is made of an electrically insulating material, such as ceramic or plastic, whereby the electrically conductive receiving element 40 is protected.
  • the shape of the screw 39 corresponds to two tubes 43 and 44 of different diameter arranged one inside the other. This results in a recess 45, which can receive the receiving element 40 accordingly, that is formed corresponding to the receiving element 40.
  • At an end face 46 of the tube 44 at least one recess 47, preferably two recesses 47, is arranged. These recesses 47 are used for releasably securing the guard ring 41st
  • the electrically conductive receiving element 40 as shown in FIGS. 8 and 9 can be seen, for example, made of a gold-plated metal or brass.
  • the receiving element 40 can be subdivided into two regions, preferably into a region 48 within and to the other region 49 outside the threaded sleeve 39.
  • the region 48 is constructed substantially from a plurality of tubes with different diameters. This results in a corresponding inner recess 50, which is designed form-fitting to the burner 6.
  • the protective cap 23, which contains the receiving element 40, at Bren- ner 6 are attached via a snap ring 51.
  • a conductive connection preferably to the positive pole of the current source 2, is produced via the region 39 of the receiving element 40.
  • the area 49 serves to receive the nozzle 21, whereby it is formed substantially corresponding to the inner part 25 of the nozzle 21. Therefore, the current transfer from the receiving element 40 to the nozzle 21 via the region 49.
  • the area 49, the hexagon of the nozzle 21, ie the second portion 30, on thus has a hexagonal opening 52 (which corresponds to the recess 24) on.
  • the hexagonal opening 52 is designed corresponding to the hexagon of the second portion 30 of the nozzle 21, whereby the nozzle 21 is received against rotation by the receiving element 40 and a current transfer is given to the nozzle 21.
  • the first portion 29 of the inner part 25 of the nozzle 21 rests against the end face 53 at the end of the region 49 of the receiving element 40.
  • the hexagon of the nozzle 21 abuts on the receiving element 40, d.-h. that after the hexagonal opening 52, ie in the direction of the inner region 48 of the receiving element 40, a bearing surface 54 is present.
  • the bearing surface 54 results from this, since the receiving element 40 receives the third portion 31 of the nozzle 21 in a form-fitting manner.
  • the end face 53 and the bearing surface 54 which are covered accordingly by the nozzle 21, cause the protective cap 23 can be fixed via the nozzle 21.
  • the current transfer to the nozzle 21 thus takes place via the region 49 which is located outside of the insulating threaded sleeve 39. So that this does not lead to unwanted contacts or short circuits, the area 49 is insulated with a guard ring 55.
  • the guard ring 55 is preferably detachable and thus changeable connected to the protective cap 23 and the threaded sleeve 39.
  • the guard ring 55 is made of an electrically insulating material, such as ceramic, and preferably protects the receiving member 40 and the protective cap 23 from overheating during a cutting process.
  • the protective ring 55 is designed in such a way, as shown in FIGS. 10 and 11, that this substantially the region 49 of the receiving element 40th _
  • the guard ring 55 has a corresponding recess 56, corresponding to the region 49 of the receiving element 40, on.
  • the recess 56 which forms an inner side of the guard ring 55, furthermore has elevations 57, for example two.
  • at least one fastening element 59 is arranged on the end face 58, wherein the fastening elements 59 firmly and detachably connect the guard ring 55 by a rotational movement with the protective cap 23.
  • two fastening elements 59 are arranged on the end face 58.
  • the fasteners 59 engage in the corresponding recesses 47 a. This is supported by the elevations 57, since the receiving element 40 has a corresponding recess.
  • the guard ring 55 and the fasteners 59 can be inserted into the recess 47 only when the portion of the recess 47, which receives the fasteners 59, the fasteners 59 and the elevations 57 form a line. Subsequently, the guard ring 55 is fixed by the rotational movement, that is to say a bayonet closure, to the protective cap 23 or threaded sleeve 39. Furthermore, the guard ring 55 has a recess 61 on its rounded outer side 60. This recess 61 serves to secure the spacer 42, which protects the nozzle 21 from accidental contact.
  • the spacer 42 consists essentially of two rings 62 and 63 as shown in FIGS. 12 and 13 can be seen, wherein a ring 62 has at least one element 64 which defines the distance between the nozzle 21 and workpiece 20.
  • the ring 62 has two elements 64, which are formed, for example, U-shaped.
  • the ring 62 serves to attach the spacer 42 to the recess 61 of the guard ring 55, which is why the ring 62 through the opening 65 is stretchable.
  • the second ring 63 is attached to the elements 64 and gives the spacer 42 the necessary stability.
  • the ring 63 surrounds the nozzle 21 in the conical part, ie the outer part 26. This is done, for example, in the central region of the outer part 26 of the nozzle 21.
  • the ring 63 is attached to the elements 64. It is also possible that the rings 62 and - -
  • a cutting process can be performed with the steam cutting device 1, wherein the protective cap 23 and the nozzle 21 must be firmly connected to the burner 6, so that the passage of electricity and leakage of the gas 19 is ensured only at the outlet opening 22 of the nozzle 21.
  • Such a solid compound is produced according to the invention such that the nozzle 21 is inserted into the receiving element 40 of the protective cap 23. Subsequently, the protective cap 23 is placed on the burner 6, whereby it is independently held on the burner 6 via a spring 66 or a spring element 66 and the snap ring 51 and in the direction of the longitudinal axis 27 is displaceable. By a jerky movement, the protective cap 23 can be removed from the burner 6. Of course, it is also possible that the protective cap 23 for receiving the nozzle 21 is already on the burner 6. By a rotary movement of the protective cap 23, the nozzle 21 rotates about the rotationally fixed connection via the hexagon of the nozzle 21.
  • the protective cap 23 unscrewed accordingly, which also dissolves the nozzle 21 from the internal thread 35 in the burner 6.
  • the rotational movement of the protective cap 23 is supported by the spring 66, which is arranged in the burner 6 and exerts a corresponding force on the receiving element 40.
  • the force of the spring 66 the cap 23 can not solve uncontrolled from the burner 6, the cap 23 is held by the snap ring 51 on the burner 6.
  • the nozzle 21 is already released from the internal thread 35 in the burner 6, whereby a rotary movement of the protective cap 23 only causes a söge called idle causes.
  • the nozzle 21 falls out of the protective cap 23 due to gravity.
  • the attachment of the spacer 42 is carried out such that the spacer 42 with the nozzle 21 of the Protective cap 23 is released.
  • the spacer 42 is a part of the nozzle 21 is formed. If the change of the nozzle 21 takes place immediately after a cutting process, the nozzle 21 is heated accordingly. This can cause the nozzle 21 to expand slightly, whereby the nozzle 21 does not automatically detach from the protective cap 23. In this case, the nozzle 21 can be solved by a jerky backward movement of the protective cap 23 thereof.
  • the spring 66 causes the protective cap 23 is moved forward again to attach a new nozzle 21 to the burner 6.
  • the protective cap 23 shown in FIGS. 2 to 13, the nozzle 21 and the spacer 42 is only one embodiment variant.
  • the conical outer part 26 of the nozzle 21 in such a way that it assumes the function of the first subarea 29 of the inner part 25 of the nozzle 21, thus protecting it against contamination.
  • the preferred diameter of the outlet opening 22 of the nozzle 21 of 0.7 mm is adjusted according to the application.

Landscapes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Plasma Technology (AREA)
  • Gas Burners (AREA)

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung zum Wechsel einer Düse (21) eines Wasserdampfplasmabrenners (6), bestehend aus einem Gehäuse, einer mit einem Kathodenhalter verbundenen Kathode (38), einer als Düse (21) ausgebildeten Anode mit einer Austrittsöffnung (22), wobei die Düse (21) mit einem Grundkörper (69) des Wasserdampfplasmabrenners (6) verbindbar ist. Im Bereich der Austrittsöffnung (22) der Düse (21) ist eine isolierenden Schutzkappe (23) angeordnet, wobei die Schutzkappe (23) über ein Federelement (66) lösbar und drehbar am Grundkörper (69) des Wasserdampfplasmabrenners (6) befestigt ist, und die Schutzkappe (23) stirnseitig eine mit der Düse (21) korrespondierende Ausnehmung (24) aufweist, in die die Düse (21) einsteckbar ist, und dass durch eine Bewegung der Schutzkappe (23) die Düse (21) ohne Hilfsmittel vom Grundkörper (69) lösbar oder an diesem befestigbar ist.

Description

Vorrichtung zum Wechseln einer Düse eines Wasserdampfplasmabren- ners sowie Düse und Schutzring
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wechsel einer Düse eines WasserdampfPlasmabrenners, eine Düse und einen Schutzring für einen Wasserdampfplasmabrenner, wie sie in den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 10, 16 beschrieben sind.
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zum Wechsel einer Düse eines Plasmaschweißbrenners bekannt, wobei die Düse durch eine Drehbewegung vom Plasmaschweißbrenner gelöst werden muss, wie dies aus der AT 411 972 B bekannt ist. Hier ist beschrieben, dass die Düse mit einer Schraubverbindung, also einem Gewinde, am Plasmaschweißbrenner befestigt ist. Für einen Wechsel der Düse muss zuerst die Gasdüse entfernt werden, anschließend kann die Düse herausgedreht werden. Dies erfolgt mit einem entsprechenden Werkzeug, da die Düse nach einem Schweiß- bzw. Schneid- prozess entsprechend erhitzt ist.
Nachteilig ist hierbei, dass für einen Wechsel der Düse zwei Arbeitsschritte notwendig sind, da vorher die Gasdüse entfernt werden muss. Ebenso sind dementsprechend Schutzvorkehrungen zu treffen, da insbesondere die Teile um die Düse des Plasmaschweißbrenners nach einem Schweiß- bzw. Schneidprozess erhitzt werden.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, auf möglichst einfache Art und Weise einen Wechsel der Düse durchführen zu können, wobei die Nachteile aus dem Stand der Technik vermieden werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass im Bereich der Austrittsöffnung der Düse eine isolierenden Schutzkappe angeordnet ist, wobei die Schutzkappe über ein Federelement lösbar und drehbar am Grundkörper des Wasserdampfplasmabrenners befestigt ist, und die Schutzkappe stirnseitig eine mit der Düse korrespondierende Ausnehmung aufweist, in die die Düse einsteckbar ist, wobei durch eine Bewegung der Schutzkappe die Düse ohne Hilfsmittel vom Grundkörper lösbar oder an diesem befestigbar ist. — ..C ~
Vorteilhaft ist hierbei, dass der Wechsel der Düse ohne zusätzliche Hilfsmittel durchgeführt werden kann. Ebenso ist der Wechsel unabhängig von der Lage des WasserdampfPlasmabrenners bzw. der Düse und der Wechsel kann jederzeit erfolgen. Selbstverständlich wird dadurch auch die benötigte Zeit für einen Wechsel der Düse entsprechend verkürzt.
Durch die Maßnahme, dass bei einem Wechsel der Düse die Schutzkappe am Brenner verbleibt, wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass nur die neue Düse in die Schutzkappe eingesetzt werden muss. Dadurch ergibt sich eine wesentliche Zeitersparnis bei einem Wechsel.
Weiters wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass zwischen dem Befestigungsbereich und dem bevorzugten kegelförmigen Bereich ein Mitnehmerbereich angeordnet ist, wobei der Mitnehmerbereich eine derartige Form aufweist, dass für eine Befestigung der Düse am Wasserdampfplasmabrenner eine verdrehsichere und formschlüssige Aufnahme der Düse in einer Schutzkappe des Wasserdampfplasmabrenners gewährleistet ist.
Vorteilhaft ist hierbei, dass die Düse einen Mitnehmerbereich aufweist, welcher den Wechsel der Düse ohne Hilfsmittel ermöglicht.
Durch die Maßnahme, dass der Mitnehmerbereich verdrehsicher ausgebildet ist, wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass die Düse in mehreren Stellungen von der Schutzkappe aufgenommen werden kann.
Von Vorteil ist auch, dass der Vorsprung den Mitnehmerbereich, die korrespondierende Ausnehmung in der Schutzkappe und den Befestigungsbereich vor Verschmutzungen durch den Schneidprozess schützt.
In weiterer Folge wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass der Schutzring an einer Stirnseite mit zumindest einer Befestigungsvorrichtung zur lösbaren Montage an einer Schutzkappe ausgebildet ist und der Schutzring eine Ausnehmung aufweist, die derart ausgebildet ist, dass diese bei einer Montage an einer *""* O "**
Schutzkappe eine Düse aufnimmt und die Düse umschließt.
Vorteilhaft ist hierbei, dass die Düse, insbesondere der Vorsprung, umschlossen wird, wodurch die Schutzwirkung vor Verschmutzungen erhöht wird. Somit ist ein wirkungsvoller Schutz des Mitnehmerbereichs, der korrespondierenden Ausnehmung in der Schutzkappe und den Befestigungsbereich gewährleistet.
Durch die Maßnahme, dass der Schutzring von der Schutzkappe lösbar ist, kann dieser einerseits einfach gewechselt werden bzw. aus einem höherwertigen Material hergestellt werden.
Vorteilhaft ist auch, dass der Schutzring isolierend ausgebildet ist, wodurch bevorzugt ein Abstandhalter aus einem leitendem Material verwendet werden kann.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Darin zeigen:
Fig. 1 eine exemplarische Darstellung eines Wasserdampf-Schneidgerätes;
Fig. 2 eine exemplarische Darstellung des Querschnitts des Wasserdampfplasmabrenners;
Fig. 3 eine exemplarische Darstellung der Düse;
Fig. 4 eine weitere exemplarische Darstellung der Düse;
Fig. 5 eine exemplarische Darstellung der Schutzkappe;
Fig. 6 eine exemplarische Darstellung der Schraubhülse;
Fig. 7 eine weitere exemplarische Darstellung der Schraubhülse;
Fig. 8 eine exemplarische Darstellung des Aufnahmeelementes;
Fig. 9 eine weitere exemplarische Darstellung der Aufnahmeelementes;
Fig. 10 eine exemplarische Darstellung des Schutzringes;
Fig. 11 eine weitere exemplarische Darstellung der Schutzringes;
Fig. 12 eine exemplarische Darstellung des Abstandhalters; und
Fig. 13 eine weitere exemplarische Darstellung der Abstandhalters .
Einführend wird festgehalten, dass gleiche Teile des Ausführungsbeispiels mit gleichen Bezugszeichen versehen werden. - -
In Fig. 1 ist ein Wasserdampf-Schneidgerät 1 mit einem Grundgerät Ia für ein Wasserdampf-Schneidverfahren gezeigt. Das Grundgerät Ia umfasst eine Stromquelle 2, eine Steuervorrichtung 3 und ein der Steuervorrichtung 3 zugeordnetes Sperrelement 4. Das Sperrelement 4 ist mit einem Behälter 5 und einem Wasserdampfplasmabrenner 6 über eine Versorgungsleitung 7 verbunden, so dass der Wasserdampfplasmabrenner 6 mit einer im Behälter 5 angeordneten Flüssigkeit 8 versorgt werden kann. Die Versorgung des Wasserdampfplasmabrenners 6 mit elektrischer Energie erfolgt über Leitungen 9, 10 von der Stromquelle 2.
Zum Kühlen des Wasserdampfplasmabrenners 6 ist dieser über einen Kühlkreislauf 11 allenfalls unter Zwischenschaltung eines Strömungswächters 12 mit einem Flüssigkeitsbehälter 13 verbunden. Bei der Inbetriebnahme des Brenners 6 bzw. des Wasserdampf- Schneidgerät 1 kann der Kühlkreislauf 11 von der Steuervorrichtung 3 gestartet und somit eine Kühlung des Brenners 6 über den Kühlkreislauf 11 erreicht werden. Zur Bildung des Kühlkreislaufs 11 wird der Brenner 6 über Kühlleitungen 14, 15 mit dem Flüssigkeitsbehälter 13 verbunden.
Weiters kann das Wasserdampf-Schneidgerät 1 eine Eingabe- und/oder Anzeigevorrichtung 16 aufweisen, über welche die unterschiedlichsten Parameter bzw. Betriebsarten des Wasserdampf- Schneidgerätes 1 eingestellt und angezeigt werden können. Die über die Eingabe und/oder Anzeigevorrichtung 16 eingestellten Parameter werden an die Steuervorrichtung 3 weitergeleitet, welche die einzelnen Komponenten des Wasserdampf-Schneidgerätes 1 entsprechend ansteuert.
Weiters kann der Wasserdampfplasmabrenner 6 zumindest ein Bedienungselement 17, insbesondere einen Taster 18, aufweisen. Über das Bedienungselement 17, insbesondere den Taster 18, kann der Benutzer durch Aktivieren und/oder Deaktivieren des Tasters 18 der Steuervorrichtung 3 vom Brenner 6 aus mitteilen, dass ein Wasserdampf-Schneidverfahren gestartet bzw. durchgeführt werden soll. Des Weiteren können an der Eingabe- und/oder Anzeigevorrichtung 16 beispielsweise Voreinstellungen getroffen werden, insbesondere das zu schneidende Material, die verwendete Flüs- _
sigkeit und beispielsweise Kennlinien des Stromes und der Spannung vordefiniert werden. Selbstverständlich können weitere Bedienelemente am Brenner 6 angeordnet sein, über die ein oder mehrere Betriebsparameter des Wasserdampf-Schneidgerätes 1 vom Brenner 6 aus eingestellt werden. Hierzu können diese Bedienelemente direkt über Leitungen oder über ein Bussystem mit dem Wasserdampf-Schneidgerät 1, insbesondere der Steuervorrichtung 3, verbunden sein.
Die Steuervorrichtung 3 aktiviert nach dem Betätigen des Tasters 18 die einzelnen für das Wasserdampf-Schneidverfahren benötigten Komponenten. Beispielsweise werden zuerst eine Pumpe (nicht dargestellt) , das Sperrelement 4 sowie die Stromquelle 2 angesteuert, wodurch eine Versorgung des Brenners 6 mit der Flüssigkeit 8 sowie mit elektrischer Energie eingeleitet wird. Anschließend aktiviert die Steuervorrichtung 3 den Kühlkreislauf 11, so dass eine Kühlung des Brenners 6 ermöglicht wird. Durch die Versorgung des Brenners 6 mit der Flüssigkeit 8 und mit Energie, insbesondere mit Strom und Spannung, wird nunmehr im Brenner 6 die Flüssigkeit 8 in ein Gas 19, insbesondere in Plasma, mit hoher Temperatur umgewandelt, so dass durch das aus dem Brenner 6 ausströmende Gas 19 ein Schneidprozess an einem Werkstück 20 durchgeführt werden kann.
Für einen Schneidprozess am Werkstück 20 mit dem Brenner 6, welcher detailliert in Fig. 2 dargestellt ist, ist zusätzlich ein Lichtbogen erforderlich. Der Lichtbogen wird von der Steuervorrichtung 4 bzw. durch betätigen des Tasters 18 gezündet und brennt entsprechend zwischen einer Kathode 35, welche im Brenner 6 integriert und bevorzugt mit dem negativen Pol der Stromquelle 2 verbunden ist, und einer Anode, welche durch eine Düse 21 gebildet wird und mit dem positiven Pol der Stromquelle 2 verbunden ist. Nähert sich der Brenner 6 entsprechend dem Werkstück 20, wird der positive Pol der Stromquelle 2 von der Düse 21 auf das Werkstück 20 geschaltet, wodurch der Lichtbogen durch das Gas 19 entsprechend durch eine Austrittsöffnung 22 in der Düse 21 nach außen getrieben wird und somit zwischen der Kathode 35 und dem Werkstück 20 brennt. Hierzu wird von der Steuervorrichtung 4 entsprechend der Strom erhöht, wodurch beispielsweise das Werkstück 20 getrennt werden kann. - -
Bei einem Schneidprozess entstehen insbesondere durch den brennenden Lichtbogen entsprechend hohe Temperaturen und Verunreinigungen an der Düse 21, wodurch sich der Durchmesser der Austrittsöffnung 22 verkleinern bzw. die Form verändern kann. Weiters bewirkt der Lichtbogen einen Verschleiß der Düse 21. Dies kann sich negativ auf den Schneidprozess auswirken. Dadurch muss die Düse 21 nach einer gewissen Anzahl bzw. einer bestimmten Dauer von Schneidprozessen gewechselt werden.
Dies erfolgt beispielsweise derart, dass die Düse 21, welche mit einer Schraubverbindung am Brenner 6 befestigt ist, mit einem entsprechenden Werkzeug herausgeschraubt wird.
Erfindungsgemäß wird der Wechsel der Düse 21 derart vereinfacht, dass dieser ohne Werkzeug durchführbar ist. Hierzu ist der Brenner im Bereich der Düse 21 mit einer Schutzkappe 23 umhüllt, welche ein Bestandteil des Gehäuses des Brenners 6 ist. Diese Schutzkappe 23 weist im Bereich, wo die Schutzkappe 23 die Düse 21 umschließt, eine Ausnehmung 24 auf. Diese Ausnehmung 24 nimmt die Düse 21 verdrehsicher auf, wodurch durch das Drehen der Schutzkappe 23 die Düse 21 entsprechend mitgenommen wird. Somit kann ein Wechsel der Düse 21 bevorzugt derart erfolgen, dass der Benutzer des Wasserdampf-Schneidgerätes 1 die Schutzkappe 23 mit einer Hand dreht. Dadurch wird die Düse 21 von einem Grundkörper 69 des Brenners 6 gelöst und kann gewechselt werden. Die Befestigung der Düse 21 erfolgt ebenso durch eine Drehbewegung. Beim Wechsel der Düse 21 bleibt jedoch die Schutzkappe 23 am Brenner 6, d.h., dass durch die Drehbewegung die Düse 21 aus ihrer Befestigung gelöst wird und beispielsweise anschließend durch einer in Längsverschiebung der Schutzkappe die Düse 21 aus der Ausnehmung 24 ausgeworfen werden kann, wobei jedoch die Schutzkappe 23 nach dem Auswurf der Düse 21 am Brenner 6 gehalten wird bzw. an diesem verbleibt, so dass anschließend einfach nur eine neue Düse 21 in die Ausnehmung 24 eingelegt bzw. eingesetzt werden muss und über eine Drehbewegung wiederum befestigt wird.
Damit der erfindungsgemäße Wechsel einer Düse 21 möglich ist, ist die Schutzkappe 23 und die Düse 21 entsprechend ausgebildet, wie dies aus den Fig. 3 bis 11 ersichtlich ist. In den Fig. 3 und 4 ist die Düse 21 dargestellt. Im wesentlichen ist die Düse 21 aus zwei Teilen gebildet, einem Innenteil 25 und einem Außenteil 26. Hierbei befindet sich der Innenteil 25 bei zusammengesetztem Brenner 6 in der Schutzkappe 23, wobei sich der Außenteil 26 entsprechend außerhalb der Schutzkappe 23 befindet. Der Außenteil 26 ist kegelförmig ausgebildet, ist also als kegelförmiger Bereich 26 ausgebildet, wobei die Spitze des kegelförmigen Außenteils 26 ein Ende der Düse 21 bildet. Weiters ist die Spitze des kegelförmigen Außenteils 26 im Wesentlichen normal zur Längsachse 27 der Düse 21 abgeschnitten. In der daraus resultierenden Fläche 28 befindet sich die Austrittsöffnung
22, deren Mittelpunkt sich auf der Längsachse 27 befindet. Durch den kegelförmigen Außenteil 26 der Düse wird das Gas 19 an der Austrittsöffnung 22 konzentriert, wodurch ein Schneidvorgang ermöglicht wird.
Der Innenteil 25 ist im Wesentlichen in vier Teilbereiche unterteilt. Der erste Teilbereich 29 wird durch einen Ring bzw. einen Vorsprung 29 gebildet, welcher den größten Außendurchmesser der Düse 21 aufweist. Beispielsweise hat der Ring einen Außendurchmesser von 20 mm und eine Stärke von 2 mm. Dadurch schützt der Ring die weiteren Teilbereiche des Innenteils 25 der Düse vor Verschmutzungen, die beispielsweise durch einen Schneidprozess entstehen. Der zweite Teilbereich 30 oder Mitnehmerbereich 30 des Innenteils 25 wird durch einen Sechskant gebildet und dient zur Mitnahme der Düse 21 durch die Drehbewegung der Schutzkappe
23. Die Größe des Sechskants ist beispielsweise derart gewählt, dass die sechs Kanten des Sechskant mit dem Außendurchmesser des Ringes des ersten Teilbereichs 29 abschließen. Daraus ergibt sich beispielsweise ein Abstand zwischen zwei gegenüberliegenden Kanten von 17 mm. Der Sechskant dient in weiterer Folge für den werkzeuglosen Wechsel der Düse 21. Der dritte Teilbereich 31 ist ebenso wie der erste Teilbereich 29 als Ring ausgebildet, jedoch weist dieser Ring einen geringeren Außendurchmesser auf. Dieser ist so gewählt, dass der Sechskant den Ring überdeckt, wenn die Blickrichtung vom Außenteil 26 zum Innenteil 25 gewählt wird. Beispielsweise hat dieser Ring einen Außendurchmesser von 16 mm und eine Stärke von 3 mm. Ebenso kann der Ring beim Übergang zum Sechskant eine Längsnut 32 aufweisen. Dieser Ring des Teilbe- - - reichs 31 dient bevorzugt als sogenannter Zentrierring 31 und als Stromübergang für die grundsätzlich positiv gepolte Düse 21. Über den Zentrierring wird die Austrittsöffnung 22 der Düse 21 exakt an der Längsachse 68 des Brenners 6 zentriert. Somit bilden die Längsachse 27 der Düse 21 und die Längsachse 68 des Brenners 6 eine Achse. Der vierte Teilbereich 33 bzw. Befestigungsbereich 33 des Innenteils 25 der Düse 21 ist als Außengewinde 34 ausgebildet, wobei der Außendurchmesser des Außengewindes 34 im Wesentlichen dem Durchmesser des Ringes des dritten Teilbereichs 31, also 16 mm, entspricht. Das Außengewinde 34 dient primär zur Befestigung der Düse 21 am Brenner 6, welcher ein korrespondierendes Innengewinde 35 an einem Grundkörper 69 des Brenners 6 aufweist. Ebenso dient das Außengewinde 34 sekundär für den Stromübergang zur Düse 21, wobei sich das Außengewinde 34 nicht über die gesamte Länge von 7 mm des vierten Teilbereichs 33 erstreckt. Daraus ergibt sich am Übergang vom vierten Teilbereich 33 zum dritten Teilbereich 31 eine Nut 67 von etwa 2 mm, welche einen Dichtring 36 aufnimmt. Der Dichtring 36 weist einen Außendurchmesser auf, welcher im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Außengewindes 34 und des Ringes im dritten Teilbereich 31 entspricht, also 16 mm. Der Dichtring 36 verhindert einen ungewollten Austritt des Gases 19 an einer anderen Stelle als der Austrittsöffnung 22. Ebenso weist die Düse 21 eine Ausnehmung 37 bzw. Innenbohrung 37 auf, welche den Innenteil 25 und den Außenteil 26 verbindet. Selbstverständlich geht die Innenbohrung 37 beim Übergang vom Innenteil 25 in den Außenteil 26 in eine kegelförmige Form über und ist mit der Austrittsöffnung 22 verbunden. Ebenso dient die Innenbohrung 37 zur Aufnahme der Kathode 38, wodurch die Innenbohrung 37 korrespondierend zur Kathode 38 ausgebildet ist.
Bei einem Schneidprozess wird die Düse 21 entsprechend durch den Lichtbogen erhitzt. Diese Wärme wird bevorzugt in den Brenner 6 rückgeleitet, wo diese wiederum zur Bildung des Gases 19 aus der Flüssigkeit 8 herangezogen wird. Hierbei spricht man von einer Regenerativkühlung. Dazu ist die Düse 21 aus einem Material gefertigt, welches eine gute Wärmeleitfähigkeit und eine gute elektrische Leitfähigkeit besitzt, bevorzugt Kupfer, gefertigt. Ebenso weist die Düse 21 einen entsprechenden Querschnitt auf, damit die rückgeleitet Wärme optimal genutzt werden kann. - -
Damit nun die Düse 21 ohne Werkzeug gewechselt werden kann, muss die Schutzkappe 23, welche die Düse 21 aufnimmt, entsprechend geformt sein.
Die Schutzkappe 23 gemäß Fig. 5 besteht im Wesentlichen aus einer Schraubhülse 39, einem in der Schraubhülse 39 befindlichen Aufnahmeelement 40 und einem Schutzring 41. Hierbei wird das Aufnahmeelement 40 beispielsweise in die Schraubhülse 39 ge- presst, wobei der Schutzring 41 lösbar an der Schraubhülse 39 befestigt ist. Damit für einen Schneidprozess zwischen Düse 21 und Werkstück 20 ein bestimmter, erforderlicher Abstand besteht, ist am Schutzring 41 ein Abstandhalter 42 angebracht. Die Form der Schutzkappe 23 ist dem Aufbau des Brenners 6 angepasst, so dass diese formschlüssig am Brenner 6 befestigt werden kann und entsprechend ein Stromübergang zur Düse 21 hergestellt wird.
Die Schraubhülse 39 besteht aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Keramik oder Kunststoff, wodurch das elektrisch leitende Aufnahmeelement 40 geschützt ist. Die Form der Schraubhülse 39, wie dies aus den Fig. 6 und 7 ersichtlich ist, entspricht zwei ineinander angeordneten Rohren 43 und 44 mit unterschiedlichem Durchmesser. Daraus ergibt sich eine Ausnehmung 45, welche das Aufnahmeelement 40 entsprechend aufnehmen kann, also korrespondierend zum Aufnahmeelement 40 ausgebildet ist. An einer Stirnseite 46 des Rohres 44 ist zumindest eine Ausnehmung 47, bevorzugt zwei Ausnehmungen 47, angeordnet. Diese Ausnehmungen 47 dienen zur lösbaren Befestigung des Schutzringes 41.
Das elektrisch leitende Aufnahmeelement 40, wie aus den Fig. 8 und 9 ersichtlich, ist beispielsweise aus einem vergoldeten Metall oder Messing hergestellt. Grundsätzlich kann das Aufnahmeelement 40 in zwei Bereiche unterteilt werden, bevorzugt in einen Bereich 48 innerhalb und zum anderen Bereich 49 außerhalb der Schraubhülse 39. Der Bereich 48 ist im Wesentlichen aus mehreren Rohren mit unterschiedlichem Durchmessern aufgebaut. Daraus ergibt sich eine entsprechende Innenausnehmung 50, welche formschlüssig zum Brenner 6 ausgeführt ist. Somit kann die Schutzkappe 23, welche das Aufnahmeelement 40 enthält, am Bren- ner 6 über einen Sprengring 51 befestigt werden. Ebenso wird über den Bereich 39 des Aufnahmeelementes 40 eine leitende Verbindung, bevorzugt zum positiven Pol der Stromquelle 2, hergestellt. Der Bereich 49 dient zur Aufnahme der Düse 21, wodurch dieser im Wesentlichen korrespondierend zum Innenteil 25 der Düse 21 ausgebildet ist. Daher erfolgt der Stromübergang vom Aufnahmeelement 40 zur Düse 21 über den Bereich 49. Somit nimmt der Bereich 49 den Sechskant der Düse 21, also den zweiten Teilbereich 30, auf, weist also eine Sechskantöffnung 52 (welche der Ausnehmung 24 entspricht) auf. Somit ist die Sechskantöffnung 52 korrespondierend zum Sechskant des zweiten Teilbereichs 30 der Düse 21 ausgeführt, wodurch die Düse 21 verdrehsicher vom Aufnahmeelement 40 aufgenommen wird und ein Stromübergang auf die Düse 21 gegeben ist. Daraus resultiert, dass der erste Teilbereich 29 des Innenteils 25 der Düse 21 an der Stirnfläche 53 am Ende des Bereichs 49 des Aufnahmeelements 40 aufliegt. Ebenso liegt der Sechskant der Düse 21 am Aufnahmeelement 40 an, d.-h. dass nach der Sechskantöffnung 52, also in Richtung des inneren Bereichs 48 des Aufnahmeelements 40, eine Auflagefläche 54 vorhanden ist. Die Auflagefläche 54 ergibt sich daraus, da das Aufnahmeelement 40 den dritten Teilbereich 31 der Düse 21 formschlüssig aufnimmt. Die Stirnfläche 53 und die Auflagefläche 54, welche von der Düse 21 entsprechend überdeckt werden, bewirken, dass die Schutzkappe 23 über die Düse 21 fixiert werden kann. Ebenso ergibt sich an der Stirnfläche 53 und an der Auflagefläche 54, dass ein Stromübergang für einen Schneidprozess auf die Düse 21 erfolgt. Der Stromübergang auf die Düse 21 erfolgt also über den Bereich 49, welcher sich außerhalb der isolierenden Schraubhülse 39 befindet. Damit dies zu keinen ungewollten Kontakten bzw. Kurzschlüssen führt, ist der Bereich 49 mit einem Schutzring 55 isoliert.
Der Schutzring 55 ist bevorzugt lösbar und somit wechselbar mit der Schutzkappe 23 bzw. der Schraubhülse 39 verbunden. Der Schutzring 55 ist aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Keramik, gefertigt und schützt bevorzugt das Aufnahmeelement 40 und die Schutzkappe 23 vor einer zu starken Erwärmung während einem Schneidprozess. Dazu ist der Schutzring 55 derart ausgebildet, wie in den Fig. 10 und 11 dargestellt, dass dieser im Wesentlichen den Bereich 49 des Aufnahmeelementes 40 _
formschlüssig umschließt. Hierzu weist der Schutzring 55 eine entsprechende Ausnehmung 56, korrespondierend zum Bereich 49 des Aufnahmeelementes 40, auf. Die Ausnehmung 56, welche eine Innenseite des Schutzringes 55 bildet, weist weiters Erhöhungen 57, beispielsweise zwei, auf . Zusätzlich ist an der Stirnfläche 58 zumindest ein Befestigungselement 59 angeordnet, wobei die Befestigungselemente 59 den Schutzring 55 durch eine Drehbewegung mit der Schutzkappe 23 fest und lösbar verbinden. Bevorzugt sind an der Stirnfläche 58 zwei Befestigungselemente 59 angeordnet. Die Befestigungselemente 59 rasten in die entsprechenden Ausnehmungen 47 ein. Dies wird durch die Erhöhungen 57 unterstützt, da das Aufnahmeelement 40 eine korrespondierende Ausnehmung aufweist. Somit kann der Schutzring 55 bzw. die Befestigungselemente 59 nur dann in die Ausnehmung 47 eingeführt werden, wenn der Teil der Ausnehmung 47, welche die Befestigungselemente 59 aufnimmt, die Befestigungselemente 59 und die Erhöhungen 57 eine Linie bilden. Anschließend wird der Schutzring 55 durch die Drehbewegung, sprich einem Bajonett Verschluss, an der Schutzkappe 23 bzw. Schraubhülse 39 fixiert. Weiters weist der Schutzring 55 an seiner abgerundeten Außenseite 60 eine Vertiefung 61 auf. Diese Vertiefung 61 dient zur Befestigung des Abstandhalters 42, welcher die Düse 21 vor einer ungewollten Kontaktierung schützt.
Der Abstandhalter 42 besteht im Wesentlichen aus zwei Ringen 62 und 63 wie aus den Fig. 12 und 13 ersichtlich ist, wobei ein Ring 62 zumindest ein Element 64 aufweist, welches den Abstand zwischen Düse 21 und Werkstück 20 definiert. Bevorzugt weist der Ring 62 zwei Elemente 64 auf, welche beispielsweise ü-förmig ausgebildet sind. Somit ist die Düse 21 vor einer ungewollten Kontaktierung geschützt und hat einen definierten Abstand zum Werkstück 20. Der Ring 62 dient zur Befestigung des Abstandhalters 42 an der Vertiefung 61 des Schutzringes 55, weshalb der Ring 62 durch die Öffnung 65 dehnbar ist. Der zweite Ring 63 ist an den Elementen 64 angebracht und verleiht dem Abstandhalter 42 die nötige Stabilität. Dies wird dadurch erreicht, dass der Ring 63 die Düse 21 im kegelförmigen Teil, also dem Außenteil 26, umschließt. Dies erfolgt beispielsweise im mittleren Bereich des Außenteils 26 der Düse 21. Hierzu ist der Ring 63 an den Elementen 64 befestigt. Ebenso ist es möglich, dass die Ringe 62 und - -
63 die Form einer Ellipse aufweisen.
Somit kann ein Schneidprozess mit dem Wasserdampf-Schneidgerät 1 durchgeführt werden, wobei die Schutzkappe 23 und die Düse 21 fest mit dem Brenner 6 verbunden sein muss, damit der Stromübergang und ein Austreten des Gases 19 nur an der Austrittsöffnung 22 der Düse 21 gewährleistet ist.
Solch eine feste Verbindung wird erfindungsgemäß derart hergestellt, dass die Düse 21 in das Aufnahmeelement 40 der Schutzkappe 23 eingesetzt wird. Anschließend wird die Schutzkappe 23 auf den Brenner 6 gesteckt, wodurch diese selbstständig am Brenner 6 über eine Feder 66 bzw. ein Federelement 66 und den Sprengring 51 gehalten wird und in Richtung der Längsachse 27 verschiebbar ist. Durch eine ruckartige Bewegung kann die Schutzkappe 23 vom Brenner 6 entfernt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die Schutzkappe 23 zur Aufnahme der Düse 21 bereits am Brenner 6 ist. Durch eine Drehbewegung der Schutzkappe 23, dreht sich die Düse 21 über die verdrehfeste Verbindung über den Sechskant der Düse 21 mit. Dies bewirkt, dass sich das Außengewinde 34 des vierten Teilbereichs 33 der Düse 21 entsprechend mit dem Innengewinde 35 im Brenner 6 verbindet. Somit wird die Schutzkappe 23 durch die Düse 21 fixiert und die feste Verbindung zwischen Düse 21 bzw. Schutzkappe 23 und dem Brenner 6 hergestellt. Die Drehbewegung erfolgt in vorteilhafter Weise mit der Hand, wodurch kein Werkzeug erforderlich ist.
Ebenso ist für einen Wechsel der Düse 21 kein Werkzeug erforderlich. Hierbei wird in gleicher Weise wie bei der Befestigung der Düse 21 die Schutzkappe 23 entsprechend abgeschraubt, wodurch sich ebenso die Düse 21 vom Innengewinde 35 im Brenner 6 löst. Die Drehbewegung der Schutzkappe 23 wird durch die Feder 66 unterstützt, welche im Brenner 6 angeordnet ist und eine entsprechende Kraft auf das Aufnahmeelement 40 ausübt. Damit die Kraft der Feder 66 die Schutzkappe 23 nicht unkontrolliert vom Brenner 6 lösen kann, wird die Schutzkappe 23 durch den Sprengring 51 am Brenner 6 gehalten. An dieser Position der Schutzkappe 23 ist die Düse 21 bereits vom Innengewinde 35 im Brenner 6 gelöst, wodurch eine Drehbewegung der Schutzkappe 23 nur mehr einen söge- nannten Leerlauf bewirkt. Ebenso fällt an dieser Position der Schutzkappe 23 die Düse 21 aufgrund der Schwerkraft aus der Schutzkappe 23. Damit der Abstandhalter 42 einen Wechsel der Düse 21 nicht behindert, ist die Befestigung des Abstandhalters 42 derart ausgeführt, dass der Abstandhalter 42 mit der Düse 21 von der Schutzkappe 23 gelöst wird. Ebenso ist es möglich, dass der Abstandhalter 42 ein Teil der Düse 21 ausgebildet ist. Erfolgt der Wechsel der Düse 21 unmittelbar nach einem Schneidpro- zess, ist die Düse 21 dementsprechend erwärmt. Dies kann bewirken, dass sich die Düse 21 geringfügig ausdehnt, wodurch sich die Düse 21 nicht automatisch von der Schutzkappe 23 löst. In diesem Fall kann die Düse 21 durch eine ruckartige Rückwärtsbewegung der Schutzkappe 23 von dieser gelöst werden. Hierbei bewirkt die Feder 66, dass die Schutzkappe 23 wieder nach vor bewegt wird, um eine neue Düse 21 am Brenner 6 zu befestigen.
Selbstverständlich ist die in den Fig. 2 bis 13 dargestellte Schutzkappe 23, die Düse 21 und der Abstandhalters 42 nur eine Ausführungsvariante. Beispielsweise wäre es möglich, den kegelförmigen Außenteil 26 der Düse 21 derart auszuführen, dass dieser die Funktion des ersten Teilbereichs 29 des Innenteils 25 der Düse 21 übernimmt, also vor Verschmutzungen schützt. Ebenso ist es selbstverständlich möglich, dass der bevorzugte Durchmesser der Austrittsöffnung 22 der Düse 21 von 0,7 mm entsprechend an die Anwendung angepasst wird. Ebenso ist es möglich, dass der zweite Teilbereich 30 der Düse 21 aus einem Achtkant oder ein Kreis, welcher ein oder mehrere seitlich abstehende Stege aufweist, die von der Ausnehmung 52 des Aufnahmeelementes 40 entsprechend verdrehsicher aufgenommen werden.

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Wechsel einer Düse (21) eines Wasserdampfplasmabrenners (6), bestehend aus einem Gehäuse, einer mit einem Kathodenhalter verbundenen Kathode (38), einer als Düse (21) ausgebildeten Anode mit einer Austrittsöffnung (22), wobei die Düse (21) mit einem Grundkörper (69) des Wasserdampfplasmabrenners (6) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Austrittsöffnung (22) der Düse (21) eine bevorzugt isolierenden Schutzkappe (23) angeordnet ist, wobei die Schutzkappe (23) über ein Federelement (66) lösbar und drehbar am Grundkörper (69) des Wasserdampfplasmabrenners (6) befestigt ist, und die Schutzkappe (23) stirnseitig eine mit der Düse (21) korrespondierende Ausnehmung (24) aufweist, in die die Düse (21) einsteckbar ist, und dass durch eine Bewegung der Schutzkappe (23) die Düse (21) ohne Hilfsmittel vom Grundkörper (69) lösbar oder an diesem befestigbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (21) durch eine Drehbewegung der Schutzkappe (23) vom Wasserdampfplasmabrenner (6) lösbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzkappe (23) nach dem Lösen der Düse (21) weiterhin am Brenner (6) verbleibt und beweglich ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzkappe (23) bei einem Wechsel der Düse (21) am Wasserdampfplasmabrenner (6) befestigt ist bzw. an diesem verbleibt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (21) durch eine Drehbewegung der Schutzkappe (23) am WasserdampfPlasmabrenner (6) befestigbar ist und gleichzeitig die Schutzkappe (23) über die Düse (21) am Grundkörper (69) befestigbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbewegung mit einer Hand des Benutzers des _
Wasserdampfplasmabrenners (6) durchführbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösen der Düse (21) von der Schutzkappe (23) , also ein Auswerfen aus der Ausnehmung (24) der Schutzkappe (23), nachdem zuvor die Düse (21) durch die Drehbewegung der Schutzkappe (23) vom Grundkörper (69) gelöst ist, durch eine unterstützende, ruckartige Rückwärtsbewegung der Schutzkappe (23) erfolgt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (66) die Schutzkappe (23) derart am Grundkörper (69) positioniert, dass eine Aufnahme der Düse (21) möglicht ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (24) der Schutzkappe (23) eine entsprechende Form, beispielsweise einen Sechskant, aufweist, mit der eine verdrehsichere Mitnahme der Düse (21) gewährleistet ist.
10. Düse für einen Wasserdampfplasmabrenner (6), bestehend aus einem bevorzugten kegelförmigen Bereich (26) mit einer Austrittsöffnung (22) , einer mit der Austrittsöffnung (22) verbundenen Ausnehmung (37) und einem Befestigungsbereich (33) zur Befestigung an einem Brenner (6), insbesondere über ein Außengewinde (34), welcher ebenso einen Stromübergang auf die Düse (21) herstellt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Befestigungsbereich (33) und dem bevorzugten kegelförmigen Bereich (26) ein Mitnehmerbereich (30) angeordnet ist, wobei der Mitnehmerbereich (30) eine derartige Form aufweist, dass für eine Befestigung der Düse (21) am Wasserdampfplasmabrenner (6) eine verdrehsichere und formschlüssige Aufnahme der Düse (21) in einer Schutzkappe (23) des Wasserdampfplasmabrenners (6) gewährleistet ist.
11. Düse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmerbereich (30) als Sechskant ausgebildet ist und bevorzugt einen Vorsprung (29) , der an den bevorzugten kegelförmigen Bereich (26) anschließt, aufweist. - -
12. Düse nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmerbereich (30) als Achtkant ausgebildet ist und bevorzugt einen Vorsprung (29) , der an den bevorzugten kegelförmigen Bereich (26) anschließt, aufweist.
13. Düse nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsbereich (33) zur Verhinderung des Austritts eines Gases (19) einen Dichtring (36) aufweist.
14. Düse nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (21) zwischen dem Mitnehmerbereich (30) und dem Dichtring (36) ein Zentrierring (31) angeordnet ist.
15. Düse nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (21) zur Anwendung für die Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9 ausgebildet ist.
16. Schutzring für einen Wasserdampfplasmabrenner (6), welcher die Bestandteile des WasserdampfPlasmabrenners (6) vor thermischen Einwirkungen schützt und stromführende Bestandteile isoliert, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Stirnfläche (58) zumindest eine Befestigungsvorrichtung (59) zur lösbaren Montage an einer Schutzkappe (23) angeordnet ist, und eine Ausnehmung (56) vorgesehen ist, welche bei der Montage zur Aufnahme und Umschließung einer Düse (21) ausgebildet ist.
17. Schutzring nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite zumindest eine Erhebung (57) vorgesehen ist.
18. Schutzring nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Erhebungen (57) vorgesehen sind.
19. Schutzring nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere zwei Befestigungsvorrichtungen (59) vorgesehen sind.
20. Schutzring nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechende Ausnehmungen (47) zur Aufnahme der Befestigungsvorrichtungen (59) vorgesehen sind. — x / —
21. Schutzring nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtungen (59) in den Ausnehmungen (47) der Schutzkappe (23) durch eine Drehbewegung einrasten.
22. Schutzring nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite (60) eine Nut bzw. Vertiefung (61) zur Befestigung eines Abstandhalters (42) vorgesehen ist.
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