EP2060160A2 - Plasmabrennerkopf, plasmabrennerschaft und plasmabrenner - Google Patents

Plasmabrennerkopf, plasmabrennerschaft und plasmabrenner

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EP2060160A2
EP2060160A2 EP07801233A EP07801233A EP2060160A2 EP 2060160 A2 EP2060160 A2 EP 2060160A2 EP 07801233 A EP07801233 A EP 07801233A EP 07801233 A EP07801233 A EP 07801233A EP 2060160 A2 EP2060160 A2 EP 2060160A2
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EP
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plasma
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sum
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EP07801233A
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Timo Grundke
Frank Laurisch
Volker Krink
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Kjellberg Finsterwalde Plasma und Maschinen GmbH
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Description

'Plasmabrennerkopf, Plasmabrennerschaft und Plasmabrenner"
Die vorliegende Erfindung betrifft Plasmabrennerkopf, umfassend wenigstens einen Fluiddurchlaß, eine Elektrode, eine Düse, eine Stromleitung und eine Auflagefläche auf einer Auflageseite, Plasmabrennerschaft, umfassend wenigstens eine Zuführungsleitung für ein Gas, eine Stromversorgungsleitung, wenigstens einen Fluiddurchlaß, eine Stromleitung und eine Auflagefläche auf einer Auflageseite und Plasmabrenner mit wenigstens einer Zuführungsleitung für ein Gas, einer Elektrode, einer Düse und einer Stromversorgungsleitung, wobei der Plasmabrenner einen Plasmabrennerschaft, der wenigstens einen ersten Fluiddurchlaß, eine erste Stromleitung und eine erste Auflagefläche auf einer Auflageseite enthält, und einen Plasmabrennerkopf umfaßt, der wenigstens einen zweiten Fluiddurchlaß, eine zweite Stromleitung und eine zweite Auflagefläche auf einer Auflageseite enthält, wobei die ersten und zweiten Auflageflächen axial zueinander aufliegen und die der wenigstens eine erste Fluiddurchlaß mit dem wenigstens eine zweite Fluiddurchlaß in Fluidverbindung steht sowie die erste Stromleitung mit der zweiten Stromleitung in elektrischer Verbindung steht,
Es sind Plasmabrenner bekannt, die aus einem Plasmabrennerschaft und einem Plasmabrennerkopf, die mit einem Schnellwechselverschluß miteinander verbindbar sind, bestehen. Im Plasmabrennerkopf befinden sich die Teile des Plasmabrenners, die in Folge des Betriebs schnell verschleißen und häufiger ausgewechselt werden müssen. Dies sind vor allem die Elektrode, die Düse und die Schutzkappe. Aber auch im Falle wechselnder Einsatzzwecke des Plasmaverfahrens, beispielsweise zwischen dem Schneiden von Baustahl und dem Schneiden von Edelstahl, kann der Wechsel von einem Plasmabrennerschneidkopf auf einen anderen notwendig sein. Um dies schnell zu realisieren, ist ein Schnellwechselverschluß sinnvoll.
hi der G 081 32 660 wird ein Plasmabrenner beschrieben, der aus einem Plasmabrennerschaft, einem aufsteckbarem Verbindungsstück und einem Plasmabrennerkopf besteht. Der Plasmabrenner verfügt über einen aus der Kupplungsoberfläche hervorragenden Arretierungsstift und einer auf der gegenüberliegenden Kupplungsoberfläche entsprechend ausgebildeten Bohrung, in die der Arretierungsstift bei genauer radialer Einstellung einführbar ist. Der Plasmabrennerschaft und das Verbindungsstück werden mittels einer auf dem Plasmabrennerschaft verschiebbaren Hülse mit Führungsstiften, die in entsprechende axial und radial ausgebildete Führungsnuten im Verbindungsstück einführbar sind, bajonettartig unter axialer Pressung bei radialer Bewegung der Hülse verbunden. Sowohl bei manueller Handhabung als auch bei automatisierten Systemen ist es umständlich, zunächst den Arretierungsstift in die Bohrung einzufädeln, um dann die anderen Kontakte für die Zuführung und Versorgung zu verbinden. Zudem kann eine Beschädigung nicht ausgeschlossen werden.
hi der DE 695 11 728 T2 sind eine Ausrichtungsvorrichtung und ein Verfahren für ein Lichtbogenplasmabrennersystem beschrieben. Der Lichtbogenplasmabrenner besteht aus einem Lichtbogenplasmabrennerschaft und einem Lichtbogenplasmabrennerkopf. Eine Gesamtpositionierführung wird benutzt, um den Lichtbogenplasmabrenner anfangs zu einer Aufnahme auszurichten. Die Aufnahme kann eine abgeschrägte Kante sein. Die Aufnahme verfügt über zwei Durchlässe mit einem Aufhahmeende und einer Oberseite, die so dimensioniert sind, daß Ausrichtstifte mit einem Durchmesser aufgenommen werden. Die Ausrichtstifte verfügen gleichzeitig über Öffnungen, die ein Gas oder eine Flüssigkeit durchlassen können. Der Oberflächendurchmesser ist größer als der Durchlaßdurchmesser und kann dadurch geringfügige Fehlausrichtungen ausgleichen. Ein mittlerer Durchlaß ist ebenso dimensioniert und kann gleichfalls ein Gas oder eine Flüssigkeit durchleiten. Bei Fehlpositionierung kann es zu Beschädigungen der Ausrichtstifte kommen, wenn nach Einfädeln des mittleren Durchlasses eine Kraft in axialer Richtung des Lichtbogenplasmabrenners wirkt. Sie kann bei gleichzeitiger Benutzung der Ausrichtstifte als Durchgang für ein Gas oder eine Flüssigkeit zu Undichtigkeiten führen. Beschädigungen an den Ausrichtstiften erschweren das spätere Positionieren und Zusammenführen der Komponenten des Lichtbogenplasmabrenners, insbesondere dann, wenn eine geringe Toleranz der Achsen des Lichtbogenplasmabrennerkopfes und der Aufnahme gefordert werden.
Außerdem ist prinzipiell das Ineinanderführen zweier zylindrischer Körper eines Plasmabrenners bekannt. Es besteht jedoch die Gefahr einer fehlerhaften Zuordnung der Anschlüsse und/oder einer Beschädigung derselben.
Zusätzlich wird oftmals eine sehr hohe Zentrizität der Verbindung verlangt. Dann muß das Spiel zwischen einem Innen- und einem Außenzylinder sehr gering sein. Dies wiederum erschwert dann das Zusammenfügen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Schnellwechselmöglichkeit für den Plasmabrennerkopf bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei dem Plasmabrennerkopf der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß er auf seiner Auflageseite eine Zylinderwand mit einer Außenfläche und einer Kreisringfläche aufweist, wobei auf der Außenfläche umlaufend nver gleiche radiale Vertiefungen und nvor gleiche radiale Vorsprünge vorgesehen sind, wobei nver, nvor ≥ 0 und nver + nvor ≥ 5 ist, und im Falle von n = 5 die Summe von zwei benachbarten Mittelpunktswinkeln, unter denen die Vorsprünge bzw. Vertiefungen bzw. ein Vorsprung und eine Vertiefung miteinander versetzt angeordnet sind, nicht > 180° ist und die fünf Mittelpunktswinkel unterschiedlich groß sind, oder im Falle von n > 5 die Summe von zwei benachbarten Mittelpunktswinkeln, unter denen die Vorsprünge bzw. Vertiefungen bzw. ein Vorsprung und eine Vertiefung zueinander versetzt angeordnet sind, nicht > 180° ist und die n > 5 Mittelpunktswinkel unterschiedlich groß sind oder wenigstens zwei der n > 5 Mittelpunktswinkel gleichgroß sind, wobei dann jeweils die Summe aus dem jeweiligen doppelt vorkommenden Mittelpunktswinkel und den davon zu beiden Seiten benachbarten Mittelpunktswinkeln < 180° ist.
Die Stromleitung kann in den Fluiddurchlässen integriert und/oder separat ausgeführt sein.
Üblicherweise sind wenigstens drei Fluiddurchlässe, nämlich für die Zuführung von Gas, wie Plasmagas, und Zu- und Rückleitung von Kühlmittel vorgesehen.
Zudem wird diese Aufgabe bei dem Plasmabrennerschaft der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß er auf seiner Auflageseite eine Zylinderwand mit einer Innenfläche ufweist, wobei auf der Innenfläche umlaufend nVor gleiche radiale Vorsprünge und nver gleiche radiale Vertiefungen vorgesehen sind, wobei nvor, nver ≥ 0 und nVor + nver ≥ 5 ist, und im Falle von n = 5 die Summe von zwei benachbarten Mittelpunktswinkeln, unter denen die Vorsprünge bzw. Vertiefungen bzw. ein Vorsprung und eine Vertiefung miteinander versetzt angeordnet sind, nicht > 180° ist und die fünf Mittelpunktswinkel unterschiedlich groß sind, oder im Falle von n > 5 die Summe von zwei benachbarten Mittelpunktswinkeln, unter denen die Vorsprünge bzw. Vertiefungen bzw. ein Vorsprung und eine Vertiefung zueinander versetzt angeordnet sind, nicht > 180° ist und die n > 5 Mittelpunktswinkel unterschiedlich groß sind oder wenigstens zwei der n > 5 Mittelpunktswinkel gleichgroß sind, wobei dann jeweils die Summe aus dem jeweiligen doppelt vorkommenden Mittelpunktswinkel und den davon zu beiden Seiten benachbarten Mittelpunktswinkeln < 180° ist.
Bei den Plasmabrennerköpfen und -Schäften kann es sich um Plasmaschneid- oder Plasmaschweißköpfe bzw. -Schäfte handeln. Weiterhin wird diese Aufgabe bei dem Plasmabrenner der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß einer von dem Plasmabrennerschaft und dem Plasmabrennerkopf auf seiner Auflageseite eine erste Zylinderwand mit einer Außenfläche und einer Kreisringfläche sowie einem Außendurchmesser D21a aufweist und der andere von dem Plasmabrennerschaft und dem Plasmabrennerkopf auf seiner Auflageseite eine zweite Zylinderwand mit einer Innenfläche und einem Innendurchmesser D31a aufweist, wobei D31a > D21a ist und auf der Innenfläche umlaufend nvor gleiche radiale Vorsprünge und nver gleiche radiale Vertiefungen, wobei nvor, nver ≥ 0 und nvor + nver = n > 5 ist, und auf der Außenfläche eine gleiche Anzahl von damit in Eingriff stehenden korrespondierenden Vertiefungen bzw. Vorsprüngen vorgesehen ist, ferner die Vorsprünge und Vertiefungen so angeordnet sind, daß bei Verbinden des Plasmabrennerschafts mit dem Plasmabrennerkopf erst die Vorsprünge und Vertiefungen in Eingriff gebracht werden müssen, bevor die erste Auflagefläche und die zweite Auflagefläche zum Aufliegen kommen, und im Falle von n = 5 die Summe von zwei benachbarten Mittelpunktswinkeln, unter denen die Vorsprünge bzw. Vertiefungen bzw. ein Vorsprung und eine Vertiefung zueinander versetzt angeordnet sind, nicht > 180° ist und die fünf Mittelpunktswinkel unterschiedlich groß sind, oder im Falle von n > 5 die Summe von zwei benachbarten Mittelpunktswinkeln, unter denen die Vorsprünge bzw. Vertiefungen bzw. ein Vorsprung und eine Vertiefung zueinander versetzt angeordnet sind, nicht > 180° ist und die n > 5 Mittelpunktswinkel unterschiedlich groß sind oder wenigstens zwei der n > 5 Mittelpunktswinkel gleichgroß sind, wobei dann jeweils die Summe aus dem jeweiligen doppelt vorkommenden Mittelpunktswinkel und den davon zu beiden Seiten benachbarten Mittelpunktswinkeln < 180° ist.
Der Plasmabrenner kann ein Plasmaschneid- oder ein -Schweißbrenner sein.
Bei dem Plasmabrennerkopf kann vorgesehen sein, daß die Summe von zwei benachbarten Mittelpunktswinkeln < 170° ist. Dadurch wird eine noch stabilere Anlage von Kreisringfläche und Vorsprüngen in der Fügeposition erreicht. Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist n = 5 und wiederholt sich die Summe zweier benachbarter Mittelpunktswinkel nicht.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform enthält der Plasmabrennerkopf vier Fluiddurchlässe.
Vorteilhafterweise ist der wenigstens eine Fluiddurchlaß mit einem Stecker versehen.
Zweckmäßigerweise ist ebenfalls die Stromleitung mit einem Stecker versehen.
Weiterhin kann vorgesehen sein, daß Vertiefungen rechteckige Nuten sind. Selbstverständlich können die Nuten auch eine beliebige andere Gestalt, zum Beispiel bogenförmig, dreieckig etc. aufweisen.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform ist nver ≥ 5.
Alternativ ist auch denkbar, daß nvor ≥ 5 ist.
Die Unteransprüche zum Plasmabrennerschaft betreffen vorteilhafte Weiterbildungen derselben.
Zum Beispiel kann auf der Innenfläche der Zylinderwand in Richtung auf die Auflageseite vor den Vorsprüngen eine umlaufende sich radial nach außen erstreckende Fase vorgesehen sein. Durch diese wird das Zusammenfügen erleichtert, da zu Beginn des Zusammenfügens ein größerer Durchmesser bereitsteht. Die Unteransprüche zum Plasmabrenner betreffen vorteilhafte Weiterbildungen desselben.
Beispielsweise ist eine besondere Ausführungsform des Plasmabrenners dadurch gekennzeichnet, daß der Plasmabrennerkopf die erste Zylinderwand aufweist und Plasmabrennerschaft die zweite Zylinderwand aufweist.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß durch die spezielle Anzahl und Anordnungen von Vorsprüngen und korrespondierenden Vertiefungen ein einfaches und schnelles Zusammenfügen von Plasmabrennerkopf und Plasmabrennerschaft ohne Verkanten erzielt wird. Die Kreisringfläche muß einfach nur zur Anlage an den Vorsprüngen gebracht, das heißt in eine Fügeposition gebracht, und danach relativ zu den Vorsprüngen gedreht werden, bis die Fügestellung erreicht ist, bei der bei axial wirkender Kraft die Vorsprünge und Vertiefungen miteinander in Eingriff treten. Dies ist besonders vorteilhaft in Situationen, in denen die Plasmabrenner eingespannt und nicht optisch zugänglich sind. Der Schnellwechsel des Plasmabrennerkopfes kann nämlich sozusagen blind erfolgen.
Darüber hinaus bietet die Erfindung einen Schnellwechselanschluß zwischen Plasmabrennerkopf und Plasmabrennerschaft mit Verdrehschutz, geringer Toleranz zwischen den Achsen des Plasmabrennerkopfes und Plasmabrennerschaftes und hoher Zentrizität.
Die Fluiddurchlässe sowohl für das Gas, wie Plasma- und Sekundärgas, als auch für das Kühlmedium, können auch zur Stromübertragung verwendet werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung, in der zwei Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert werden. Dabei zeigt: Figur 1 eine Seitenansicht eines vorderen Teils eines Plasmaschneidbrenners vor dem Zusammenfugen von Plasmaschneidbrennerkopf und Plasmaschneidbrennerschaft gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung teilweise im Schnitt;
Figur 2 eine Seitenansicht des vorderen Teils des Plasmaschneidbrenners während des Zusammenfügens des Plasmaschneidbrennerkopfes und des Plasmaschneidbrennerschaftes in der Fügestellung teilweise im Schnitt;
Figur 3 a eine Draufsicht auf den Plasmaschneidbrennerschaft von der
Auflageseite;
Figur 3b eine Draufsicht auf den Plasmaschneidbrennerkopf von der
Auflageseite;
Figur 4a eine Schnittansicht vom Plasmaschneidbrennerkopf und -schaft in der
Fügeposition im Bereich der Vertiefungen und Vorsprünge;
Figur 4b eine Schnittansicht vom Plasmaschneidbrennerkopf und -schaft in der
Fügestellung im Bereich der Vertiefungen und Vorsprünge;
Figur 5 eine Seitenansicht des vorderen Teils des Plasmaschneidbrenners nach dem Zusammenfügen des Plasmaschneidbrennerkopfes und Plasmaschneidbrennerschaftes teilweise im Schnitt;
Figur 6 einen Ausschnitt aus Figur 2; Figur 6a bis 6f ein Detail von Figur 6 in verschiedenen Ausfuhrungsformen;
Figur 7 unterschiedliche Ausfuhrungsformen von Vertiefungen und/oder
Vorsprüngen;
Figur 8 Einzelheiten von Figur 4b; und
Figur 9 eine Ansicht ähnlich wie Figur 4a.
Wie sich aus den Figuren 1 und 2 ergibt, umfaßt ein Plasmaschneidbrenner 1 einen Plasmaschneidbrennerkopf 2 und einen Plasmaschneidbrennerschaft 3. Wie sich unter Hinzuziehung der Figuren 3 a und 3b sowie Figur 5 ergibt, weist der Plasmaschneidbrennerkopf 2 eine erste Auflagefläche (nicht gezeigt), einen Stecker 241 für Wasservorlauf, einen Stecker 242 für Wasserrücklauf, einen Stecker 243 für Plasmagas, einen Stecker 244 für Sekundärgas und einen Stecker 245 für Pilotstrom auf. Die Stecker 241 bis 245 sind mit Bohrungen (nicht gekennzeichnet) für das Durchleiten von Gas oder Flüssigkeiten versehen.
Der Plasmaschneidbrennerschaft 3 weist eine zweite Auflagefläche (nicht gezeigt), eine Buchse 341 für Wasserrücklauf, eine Buchse 342 für Wasservorlauf, Buchse 343 für Plasmagas, eine Buchse 344 für Sekundärgas und eine Buchse 345 für Pilotstrom auf.
Die Stecker 241 bis 245 und die Buchsen 341 bis 345 bilden eine Schnellwechselschnittstelle. Selbstverständlich können alternativ die Stecker oder ein Teil davon am Plasmaschneidbrennerschaft und die Buchsen am Plasmaschneidbrennerkopf angeordnet sein. Die für die Versorgung notwendigen Fluiddurchlässe und Stromleitungen in dem Plasmaschneidbrennerkopf 2 und in dem Plasmaschneidbrennerschaft 3 sind nicht im Detail dargestellt. Der Plasmaschneidbrennerkopf 2 weist auf seiner Auflageseite eine erste Zylinderwand 21 mit einer Außenfläche 21a und einer Kreisringfiäche 22 sowie einem Außendurchmesser D21a auf. Der Plasmaschneidbrennerschaft 3 weist auf seiner Auflageseite eine zweite Zylinderwand 31 mit einer Innenfläche 31a und einem Innendurchmesser D31a auf, wobei D31a > D21a ist. Zum Einführen des Plasmaschneidbrennerkopfes 2 in den Plasmaschneidbrennerschaft 3 weist letzterer ein großes Spiel S in der Fügeposition auf (siehe Figur 6a, 6d, 6e und 6f).
Wie sich anhand der Figuren 3a und 3b ergibt, weist der Plasmaschneidbrennerschaft 3 auf seiner Innenfläche 31a umlaufend fünf gleiche rechteckige Nasen 331, 332, 333, 334 und 335 auf und weist der Plasmaschneidbrennerkopf 2 fünf gleiche entsprechend gestaltete und angeordnete recheckige Nuten 231, 232, 233, 234 und 235 auf seiner Außenfläche 21a auf. Die Nasen 331 bis 335 und Nuten 231 bis 235 sind in axialer Richtung so angeordnet, daß bei Verbinden des Plasmaschneidbrennerschaftes 3 mit dem Plasmaschneidbrennerkopf 2 erst die Nuten und Nasen in Eingriff gebracht werden, bevor die erste Auflagefläche und die zweite Auflagefläche zum Aufliegen kommen.
Beim Einführen des Plasmaschneidbrennerkopfes 2 in den Plasmaschneidbrennerschaft 3 trifft üblicherweise die Kreisringfiäche 22 des Plasmaschneidbrennerkopfes 2 auf die Nasen 331 bis 335 (siehe Figur 4a). Der Plasmaschneidbrennerkopf 2 und der Plasmaschneidbrennerschaft 3 befinden sich somit in der Fügeposition.
Da die Summe von zwei benachbarten Mittelpunktswinkeln der Mittelpunktswinkel α, ß, γ, δ und ε (siehe Figur 8), unter denen die Nuten 231 bis 235 angeordnet sind, nicht > 180° ist und die fünf Mittelpunktswinkel unterschiedlich groß sind, bilden die Nasen 331 bis 335 mit der durch die Nuten 231 bis 235 unterbrochenen Kreisringfiäche 22 des Plasmaschneidbrennerkopfes in jeder Stellung mit Ausnahme der Fügestellung (siehe Figur 4b) zueinander eine virtuelle Fläche A. Die Nuten 231 bis 235 sind mit Ausnahme der Fügestellung immer so angeordnet, daß die auf der Kreisringfiäche 22 des Plasmaschneidbrennerkopfes 2 aufliegenden Nasen (in Figur 4a die Nasen 331, 333, 334 und 335) ein Viereck mit der Fläche A bilden, in dem sich die Mittelachse M des Plasmaschneidbrenners 1 befindet (siehe Figur 4a).
Wenn nicht zusätzlich die Bedingung erfüllt wird, daß sich die Summe zweier benachbarter Mittelpunktswinkel der Mittelpunktswinkel α, ß, γ, δ und ε wiederholt, kann es auch lediglich zur Bildung einer dreieckigen Fläche A kommen, wie dies in Figur 9 gezeigt ist.
Aufgrund dessen, daß sich die Mittelachse M des Plasmaschneidbrenners 1 in der Fläche A befindet, können der Plasmaschneidbrennerschaft 3 und der Plasmaschneidbrennerkopf 2 beliebig gegeneinander verdreht werden, bis die Fügestellung erreicht ist. Bei Erreichen der Fügestellung rutscht bei axial wirkender Kraft der Plasmaschneidbrennerkopf 2 in den Plasmaschneidbrennerschaft 3 und können beide ineinander gesteckt werden (siehe Figuren 2, 4b und 5).
Durch das Drehen einer Spannhülse 25 wird über deren Innengewinde 251 und das Außengewinde 35 des Plasmaschneidbrennerschaftes 3 eine weitere axiale Kraft auf die Schnittstelle ausgeübt, bis die Endfügestellung (siehe Figur 5) erreicht ist. Dort ist der Durchmesser des Plasmaschneidbrennerschaftes von D31a auf D31b reduziert, wodurch das Spiel S verringert oder sogar beseitigt wird und die Zentrizität erhöht wird. Dies kann natürlich auch durch andere Mechanismen, zum Beispiel Bajonettverschluß oder eine andere Anzugsvorrichtung, realisiert werden.
Die Nuten 231 bis 235 sind üblicherweise größer als die Nasen 331 bis 335, da sonst ein Zusammenfügen nicht möglich wäre. Das Maß B bezeichnet die mittlere Breite der Nuten und Nasen und errechnet sich (siehe Figur 3 a und 3b) folgendermaßen B2 + B3
B =
Die gleiche Gestaltung der Nuten bzw. Nasen weist gegenüber einer Ausführungsform mit unterschiedlichen Nasen und damit Nuten, bei der drei Nuten bzw. Nasen ausreichen würden, eine Reduzierung des Fertigungsaufwandes auf. Es kann nämlich dann mit einem einzigen Werkzeug gearbeitet werden.
Die Innenfläche 31a kann zur Vereinfachung des Fügevorgangs unterschiedlich gestaltet sein. Sie kann über ein größeres Spiel S mit zylindrischer Form (Figur 6a), über einen Winkel F (Figur 6b) über einen Radius (Figur 6c) oder eine Kombination aus den einzelnen Elementen verfügen (Figuren 6d, 6e und 6f). Es reicht dabei aus, daß die Nuten und Nasen eine im wesentlichen ähnliche Form und Größe aufweisen. Sie müssen nämlich nur so gestaltet sein, daß die Bedingung mit dem Vieleck, zum Beispiel Dreieck oder Viereck, erfüllt wird.
Die Abmessungen können beispielsweise wie folgt aussehen:
Der mittlere Durchmesser D der ersten Zylinderwand und der zweiten Zylinderwand errechnet sich folgendermaßen (siehe Figur 1):
D3lb + D2la
D: 25 bis 100mm F: 15 bis 60° s_D3\a-D2\a
S: 0,2 bis 0,7mm R: 1 bis 5mm.
In der Figur 8 sehen die Parameter wie folgt aus:
α = 75°
ß = 70°
γ = 90°
δ = 65°
ε = 60°.
Außerdem werden in Figur 8 die Abstände a, b, c, d und e zwischen den Nasen/Nuten dargestellt. Es handelt sich dabei um die Abstände zwischen den Symmetrieachsen der Nasen und Nuten 231 bis 235 auf dem mittleren Durchmesser D. Sie errechnen sich nach der Formel:
YlxDxa a = in mm 360°
, TlxDxß b — m mm
360° usw. In Figur 9 sind die Winkel wie folgt gewählt:
α = 60°
ß = 95°
γ = 80°
δ = 75°
ε = 50°.
α + ß = γ + 60° + 95° = 80° + 75° = 155°.
Folglich wiederholt sich die Summe zweier benachbarter Mittelpunktswinkel, nämlich von α und ß sowie γ und δ.
Figur 7 zeigt Beispiele für mögliche Gestaltungen von Paaren von Nasen 331 und Nuten 231. Die Nasen könnten aber auch als Nuten und die Nuten als Nasen verwendet werden.
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

Ansprüche
1. Plasmabrennerkopf (2), umfassend wenigstens einen Fluiddurchlaß, eine Elektrode, eine Düse, eine Stromleitung und eine Auflagefläche auf einer Auflageseite, dadurch gekennzeichnet, daß
er auf seiner Auflageseite eine Zylinderwand (21) mit einer Außenfläche (21a) und einer Kreisringfläche (22) aufweist, wobei auf der Außenfläche (21a) umlaufend nver gleiche radiale Vertiefungen und nvor gleiche radiale Vorsprünge vorgesehen sind, wobei nVer, nvor - ® UnC^ nVer + HVor ≥ 5 ist, Und
im Falle von n = 5 die Summe von zwei benachbarten Mittelpunktswinkeln (α und ß oder ß und γ oder γ und δ oder δ und ε oder ε und α), unter denen die Vorsprünge bzw. Vertiefungen bzw. ein Vorsprung und eine Vertiefung miteinander versetzt angeordnet sind, nicht > 180° ist und die fünf Mittelpunktswinkel (α, ß, γ, δ, ε) unterschiedlich groß sind,
oder
im Falle von n > 5 die Summe von zwei benachbarten Mittelpunktswinkeln (α und ß oder ß und γ oder γ und δ oder δ und ε oder ε und α), unter denen die Vorsprünge bzw. Vertiefungen bzw. ein Vorsprung und eine Vertiefung zueinander versetzt angeordnet sind, nicht > 180° ist und die n > 5 Mittelpunktswinkel (α, ß, γ, δ, ε) unterschiedlich groß sind oder wenigstens zwei der n > 5 Mittelpunktswinkel (α, ß, γ, δ, ε) gleichgroß sind, wobei dann jeweils die Summe aus dem jeweiligen doppelt vorkommenden Mittelpunktswinkel (α oder ß oder γ oder δ oder ε) und den davon zu beiden Seiten benachbarten Mittelpunktswinkeln (α und γ oder ß und δ oder γ und ε oder δ und α oder ε und ß) < 180° ist.
2. Plasmabrennerkopf (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe von zwei benachbarten Mittelpunktswinkeln (α und ß oder ß und γ oder γ und δ oder δ und ε oder ε und α) < 170° ist.
3. Plasmabrennerkopf (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß n = 5 ist und sich die Summe zweiter benachbarter Mittelpunktswinkel (α und ß oder ß und γ oder γ und δ oder δ und ε oder ε und α) nicht wiederholt.
4. Plasmabrennerkopf (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er vier Fluiddurchlässe enthält.
5. Plasmabrennerkopf (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Fluiddurchlaß mit einem Stecker (241, 242, 243, 244) versehen ist.
6. Plasmabrennerkopf (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleitung mit einem Stecker (245) versehen ist.
7. Plasmabrennerkopf (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen rechteckige Nuten (231, 232, 233, 234, 235) sind.
8. Plasmabrennerkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nver ≥ 5 ist.
9. Plasmabrennerkopf (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nvor ≥ 5 ist.
10. Plasmabrennerschaft (3), umfassend wenigstens eine Zuführungsleitung für ein Gas, eine Stromversorgungsleitung, wenigstens einen Fluiddurchlaß, eine Stromleitung und eine Auflagefläche auf einer Auflageseite,
dadurch gekennzeichnet, daß
er auf seiner Auflageseite eine Zylinderwand (31) mit einer Innenfläche (31a) aufweist, wobei auf der Innenfläche (31a) umlaufend nvor gleiche radiale Vorsprünge und nver gleiche radiale Vertiefungen vorgesehen sind, wobei nvor, nver ≥ 0 und nVor + iWer ≥ 5 ist, und
im Falle von n = 5 die Summe von zwei benachbarten Mittelpunktswinkeln (α und ß oder ß und γ oder γ und δ oder δ und ε oder ε und α), unter denen die Vorsprünge bzw. Vertiefungen bzw. ein Vorsprung und eine Vertiefung miteinander versetzt angeordnet sind, nicht > 180° ist und die fünf Mittelpunktswinkel (α, ß, γ, δ, ε) unterschiedlich groß sind,
oder
im Falle von n > 5 die Summe von zwei benachbarten Mittelpunktswinkeln (α und ß oder ß und γ oder γ und δ oder δ und ε oder ε und α), unter denen die Vorsprünge bzw. Vertiefungen bzw. ein Vorsprung und eine Vertiefung zueinander versetzt angeordnet sind, nicht > 180° ist und die n > 5 Mittelpunktswinkel (α, ß, γ, δ, ε) unterschiedlich groß sind oder wenigstens zwei der n > 5 Mittelpunktswinkel (α, ß, γ, δ, ε) gleichgroß sind, wobei dann jeweils die Summe aus dem jeweiligen doppelt vorkommenden Mittelpunktswinkel (α oder ß oder γ oder δ oder ε) und den davon zu beiden Seiten benachbarten Mittelpunktswinkeln (α und γ oder ß und δ oder γ und ε oder δ und α oder ε und ß) < 180° ist.
11. Plasmabrennerschaft (3) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe von zwei benachbarten Mittelpunktswinkeln (α und ß oder ß und γ oder γ und δ oder δ und ε oder ε und α) < 170° ist.
12. Plasmabrennerschaft (3) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß n = 5 ist und sich die Summe zweiter benachbarter Mittelpunktswinkel (α und γ oder ß und δ oder γ und ε oder ε und ß) nicht wiederholt.
13. Plasmabrennerschaft (3) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Zufuhrungsleitung für Sekundärgas vorgesehen ist und er vier Fluiddurchlässe enthält.
14. Plasmabrennerschaft (3) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Fluiddurchlaß mit einer Buchse (341, 342, 343, 344) versehen ist.
15. Plasmabrennerschaft (3) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleitung mit einer Buchse (345) versehen ist.
16. Plasmabrennerschaft (3) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge rechteckige Nasen (331, 332, 333, 334, 335) sind.
17. Plasmabrennerschaft (3) nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenfläche (31a) der Zylinderwand (31) in Richtung auf die Auflageseite vor den Vorsprüngen und/oder Vertiefungen eine umlaufende sich radial nach außen erstreckende Fase vorgesehen ist.
18. Plasmabrennerschaft (3) nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß nvor ≥ 5 ist.
19. Plasmabrennerschaft (3) nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß nVer≥ 5 ist.
20. Plasmabrenner (1) mit wenigstens einer Zuführungsleitung für ein Gas, einer Elektrode, einer Düse und einer Stromversorgungsleitung, wobei der Plasmabrenner (1) einen Plasmabrennerschaft (3), der wenigstens einen ersten Fluiddurchlaß, eine erste Stromleitung und eine erste Auflagefläche auf einer Auflageseite enthält, und
einen Plasmabrennerkopf (2) umfaßt, der wenigstens einen zweiten Fluiddurchlaß, eine zweite Stromleitung und eine zweite Auflagefläche auf einer Auflageseite enthält, wobei die ersten und zweiten Auflageflächen axial zueinander aufliegen und der wenigstens eine erste Fluiddurchlaß mit dem wenigstens einen zweiten Fluiddurchlaß in Fluidverbindung steht sowie die erste Stromleitung mit der zweiten Stromleitung in elektrischer Verbindung steht,
dadurch gekennzeichnet, daß
einer von dem Plasmabrennerschaft (3) und dem Plasmabrennerkopf (2) auf seiner Auflageseite eine erste Zylinderwand (21) mit einer Außenfläche (21a) und einer Kreisringfläche (22) sowie einem Außendurchmesser D21a aufweist und der andere von dem Plasmabrennerschaft (3) und dem Plasmabrennerkopf (2) auf seiner Auflageseite eine zweite Zylinderwand (31) mit einer Innenfläche (31a) und einem Innendurchmesser D31a aufweist, wobei D31a > D21a ist und auf der Innenfläche (31a) umlaufend nVor gleiche radiale Vorsprünge und nver gleiche radiale Vertiefungen, wobei nvor, nVer ≥ 0 und nVor + nver = n > 5 ist, und auf der Außenfläche (21a) eine gleiche Anzahl von damit in Eingriff stehenden korrespondierenden Vertiefungen bzw. Vorsprüngen vorgesehen ist, ferner die Vorsprünge und Vertiefungen so angeordnet sind, daß bei Verbinden des Plasmabrennerschafts (3) mit dem Plasmabrennerkopf (2) erst die Vorsprünge und Vertiefungen in Eingriff gebracht werden müssen, bevor die erste Auflagefläche und die zweite Auflagefläche zum Aufliegen kommen, und im Falle von n = 5 die Summe von zwei benachbarten Mittelpunktswinkeln (α und ß oder ß und γ oder γ und δ oder δ und ε oder ε und α), unter denen die Vorsprünge bzw. Vertiefungen bzw. ein Vorsprung und eine Vertiefung zueinander versetzt angeordnet sind, nicht > 180° ist und die fünf Mittelpunktswinkel (α, ß, γ, δ, ε) unterschiedlich groß sind,
oder
im Falle von n > 5 die Summe von zwei benachbarten Mittelpunktswinkeln (α und ß oder ß und γ oder γ und δ oder δ und ε oder ε und α), unter denen die Vorsprünge bzw. Vertiefungen bzw. ein Vorsprung und eine Vertiefung zueinander versetzt angeordnet sind, nicht > 180° ist und die n > 5 Mittelpunktswinkel (α, ß, γ, δ, ε) unterschiedlich groß sind oder wenigstens zwei der n > 5 Mittelpunktswinkel (α, ß, γ, δ, ε) gleichgroß sind, wobei dann jeweils die Summe aus dem jeweiligen doppelt vorkommenden Mittelpunktswinkel (α oder ß oder γ oder δ oder ε) und den davon zu beiden Seiten benachbarten Mittelpunktswinkeln (α und γ oder ß und δ oder γ und ε oder δ und α oder ε und ß) < 180° ist.
21. Plasmabrenner (1) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe von zwei benachbarten Mittelpunktswinkeln (α und ß oder ß und γ oder γ und δ oder δ und ε oder ε und α) < 170° ist.
22. Plasmabrenner (1) nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß n = 5 ist und sich die Summe zweiter benachbarter Mittelpunktswinkel (α und ß oder ß und γ oder γ und δ oder δ und ε oder ε und α) nicht wiederholt.
23. Plasmabrenner (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Zufuhrungsleitung für Sekundärgas vorgesehen ist und der Plasmabrennerschaft (3) vier erste Fluiddurchlässe und der Plasmabrennerkopf (2) vier zweite Fluiddurchlässe enthält.
24. Plasmabrenner (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel Wasser ist.
25. Plasmabrenner (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine erste Fluiddurchlaß mit einer Buchse (341, 342, 343, 344) versehen ist.
26. Plasmabrenner (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine zweite Fluiddurchlaß mit einem Stecker (241, 242, 243, 244) versehen ist.
27. Plasmabrenner (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, die erste Stromleitung mit einer Buchse (345) versehen ist.
28. Plasmabrenner (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stromleitung mit einem Stecker (245) versehen ist.
29. Plasmabrenner (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Plasmabrennerkopf (2) die erste Zylinderwand (21) aufweist und der Plasmabrennerschaft (3) die zweite Zylinderwand (31) aufweist.
30. Plasmabrenner (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen rechteckige Nuten (231, 232, 233, 234, 235) sind.
31. Plasmabrenner (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenfläche (31a) der zweiten Zylinderwand (31) in Richtung auf die Auflageseite vor den Vorsprüngen und/oder Vertiefungen eine umlaufende sich radial nach außen erstreckende Fase vorgesehen ist.
32. Plasmabrenner (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß nVor > 5 ist.
33. Plasmabrenner (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß nver > 5 ist.
34. Plasmabrenner (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zusammenhalteeinrichtung zum Zusammenhalten des Plasmabrennerkopfes und des Plasmabrennerschaftes (3) vorgesehen ist.
35. Plasmabrenner (1) nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammenhalteeinrichtung eine Spannhülse (25) umfaßt.
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