EP2210455A2 - Elektrode für einen plasmabrenner - Google Patents

Elektrode für einen plasmabrenner

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EP2210455A2
EP2210455A2 EP09804234A EP09804234A EP2210455A2 EP 2210455 A2 EP2210455 A2 EP 2210455A2 EP 09804234 A EP09804234 A EP 09804234A EP 09804234 A EP09804234 A EP 09804234A EP 2210455 A2 EP2210455 A2 EP 2210455A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
electrode holder
holder
emission
insert
Prior art date
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EP09804234A
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English (en)
French (fr)
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EP2210455B1 (de
Inventor
Katrin Jehnert
Martin Kroschwald
Frank Laurisch
Ralf-Peter Reinke
Thomas Steudtner
Volker Krink
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Kjellberg Finsterwalde Plasma und Maschinen GmbH
Original Assignee
Kjellberg Finsterwalde Plasma und Maschinen GmbH
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Publication date
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    • H05H1/3478—Geometrical details

Definitions

  • the present invention relates to an electrode for a plasma torch and a plasma torch head with the same.
  • Plasma is a thermally highly heated electrically conductive gas, which consists of positive and negative ions, electrons and excited and neutral atoms and molecules.
  • the plasma gas used is a variety of gases, for example the monatomic argon and / or the diatomic gases hydrogen, nitrogen, oxygen or air. These gases ionize and dissociate through the energy of an arc. The narrowed by a nozzle arc is then referred to as plasma jet.
  • the plasma jet can be greatly influenced in its parameters by the design of the nozzle and electrode. These parameters of the plasma jet are, for example, the beam diameter, the temperature, the energy density and the flow velocity of the gas.
  • the plasma is constricted through a nozzle, which may be gas or water cooled.
  • a nozzle which may be gas or water cooled.
  • energy densities up to 2x10 W / cm 2 can be achieved.
  • temperatures up to 30,000 0 C in conjunction realize very high cutting speeds of materials with the high flow velocity of the gas.
  • the nozzle is then inserted into a plasma torch whose main components are a plasma torch head, a nozzle cap, a plasma gas guide member, a nozzle, a nozzle holder, an electrode holder, an electrode holder with electrode insert and in modern plasma torches a nozzle cap holder and a nozzle cap.
  • the electrode holder fixes a pointed electrode insert, called emission insert, made of tungsten, which is suitable for the use of non-oxidizing gases as plasma gas, for example an argon-hydrogen mixture.
  • a so-called flat electrode whose electrode insert consists for example of hafnium is also suitable for the use of oxidizing gases as plasma gas, for example air or oxygen.
  • the nozzle and the electrode is often cooled with a liquid, for example water, but it can also be cooled with a gas.
  • the electrode consists of its electrode holder, which consists of a good electrically and heat conductive material, e.g. Copper and silver or their alloys and an emissive insert made of a temperature-resistant material, eg. As tungsten, zirconium or hafnium.
  • a good electrically and heat conductive material e.g. Copper and silver or their alloys
  • an emissive insert made of a temperature-resistant material, eg. As tungsten, zirconium or hafnium.
  • hafnium is better suited because its oxide is more temperature-stable.
  • the high-temperature material is introduced as an emission insert in the socket, which is then cooled.
  • the most effective way of cooling is liquid cooling.
  • DD 87361 describes such an electrode (cathode) for oxidizing gases.
  • the cathode (emission insert) consists of a material, eg zirconium, whose oxide is temperature-resistant and which is inserted into a cathode made of copper.
  • the cathode socket is cooled from the inside by a cooling water channel. Furthermore, the problem of a short life (life) of the cathode is described, which is generated by the rotation of the plasma gas, which is necessary for a good quality of cut.
  • the cathode socket has a collar around which a gas guide ring is arranged, which has incorporated for the division of the plasma gas in a partial flow and a main flow of gas ducts which form the main flow on the side facing the nozzle and set it in rotation and those facing on the cathode socket Form side of the oppositely rotating partial flow or that the collar of the cathode socket has recesses, which serve the formation and deflection of a partial gas flow.
  • This is intended to create a soothed gas zone prior to emissive use to reduce its wear.
  • this method does not achieve as high cutting qualities as with strongly rotating plasma gas.
  • DE 690 14 289 T3 and DE 699 37 323 T2 describe electrode arrangements in which a sleeve (separator) is mounted around the emission insert and separates the emission insert from the electrode holder.
  • the separator consists mainly of silver and the electrode holder mainly of copper. The silver ensures a longer life, especially when cutting with pure oxygen, since silver reacts with oxygen in reacting way than copper.
  • the production of these electrode arrangements is expensive.
  • the emissive surface of the emissive insert is initially shaped to define a recess in the emissive insert that has an initial depth in the central axis that is proportional to the cutting current and diameter of the emissive insert. This recess reduces the deposition of emission material on the nozzle inner surface caused by the ignition and operation of the plasma arc. Investigations have shown, however, that the life is not prolonged. - A -
  • the invention has for its object to increase the life of an electrode, in particular the emission of use, for a plasma torch while reducing the manufacturing cost.
  • an electrode for a plasma torch comprising: an elongated electrode holder having a front surface on the electrode tip and a bore disposed in the electrode tip along a central axis through the electrode holder, and an emissive insert disposed in the bore is arranged such that an emission surface of the emission insert is exposed, characterized in that the emission surface is opposite to the front surface of the electrode holder.
  • an electrode for a plasma torch comprising: an electrode holder and an electrode holder, the electrode holder having an internal thread and the electrode holder has an external thread and a groove in the cylindrical outer surface, and the electrode holder with the Elektrodenaufhahme over the external thread and the internal thread are screwed and sealed by means of the round ring.
  • a circular ring may be arranged for sealing.
  • the invention is based on the surprising finding that the life of the electrode is increased by repositioning the emission surface with respect to the front surface of the electrode holder.
  • Figure 1 is a longitudinal sectional view through a plasma burner head according to a first particular embodiment of the invention, in which both a better centering and / or sealing of the electrode and a special emission insert to extend the life and increase the reliability of the plasma torch are provided;
  • Fig. 2 shows details of the improved centering and sealing of the electrode shown in Fig. 1;
  • Fig. 3 shows an electrode holder prior to introduction of an emissive insert
  • Fig. 11 shows different surface shapes of particular embodiments of the emission insert from the front.
  • Fig. 1 shows a plasma burner head 1 according to a particular embodiment of the invention, the essential components at least one nozzle 4, an electrode 7, more specifically a flat electrode having an electrode holder 7.5 with an external thread 7.4 and an emissive insert 7.1, and a gas guide 3 ,
  • the nozzle 4 is fixed by a nozzle holder 5 and a nozzle cap 2.
  • An electrode holder 6 receives the electrode holder 7.5 via an internal thread 6.4.
  • the gas guide 3 is located between the electrode 7 and the nozzle 4 and sets a plasma gas PG in rotation.
  • the plasma burner head 1 has a water cooling, which flows through the electrode interior with the aid of a cooling tube 10 from the coolant flow (WVl) to the coolant return (WRl) and the nozzle 4 in the space between the nozzle 4 and the nozzle cap 2 from the coolant flow WV2 to the coolant return WR2.
  • the plasma burner head 1 has a nozzle protection cap 9, which in this embodiment, a Nozzle protection cap holder 8 is screwed. Between the nozzle cap 9 and the nozzle cap 2, the secondary gas flows, which protects the nozzle, in particular the nozzle tip.
  • Fig. 2 shows the improved centering and sealing of the electrode 7 to the electrode holder 7.5.
  • the electrode 7 has on the side facing the Elektrodenaufhahme 6 the external thread 7.4, a groove 7.3 for receiving a circular ring 7.2 and a cylindrical outer surface 7.6 (centering).
  • This cylindrical outer surface 7.6 is closely tolerated with the cylindrical inner surface 6.6 (centering surface) of the Elektrodenaufhahme 6. This is e.g. achieved by a, for centering usual clearance H7 / h6 according to DIN ISO 286.
  • FIG. 3 shows an electrode 7 before introducing the emissive insert 7.1 into the electrode holder 7.5.
  • FIGS. 4 to 10 show specific embodiments of the electrode 7 according to the invention, which has an electrode holder 7.5 and an emissive insert 7.1.
  • the angle ⁇ in the surface of the emission insert 7.1 is advantageously in the range of 0 ° ... 120 °.
  • the diameter c1 of the bore for the emission insert 7.1 in the electrode holder 7.5 is advantageously in the range from 0.5 mm to 2.9 mm. Furthermore, advantageously applies to the emission use 7.1:
  • Diameter c2 0.5 mm to 2.9 mm
  • Diameter d of the surface 7.11: d 0.3 mm to 2.7 mm and d ⁇ c2 - 0.2 mm
  • Fig. 11 shows different surface shapes of the emission insert 7.1.
  • the surface area A2 of the electrode holder 7.5 adjacent surface of the emissive insert 7.1 is at least as large as the resulting in a circular formation depending on the diameter c2 minimum possible surface area A2 of the annulus.
  • another e.g. oblique transition surface 7.13 be provided with an area A3.
  • the outer contours of the surfaces 7.11 and 7.13 for example, triangular, polygonal or star-shaped o.a. be.
  • A2 Surface area of the surface 7.12 a Distance between the surface 7.7 of the electrode holder 7.5 and the central surface 7.11 of the emissive insert 7.1b Distance between the surface 7.7 of the electrode holder 7.5 and the peripheral surface 7.12 of the emissive insert 7.1 cl Diameter of the hole for the emission insert 7.1 im

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Abstract

Elektrode für einen Plasmabrenner, umfassend: einen länglichen Elektrodenhalter mit einer vorderen Fläche an der Elektrodenspitze und einer Bohrung, die in der Elektrodenspitze entlang einer Mittelachse durch den Elektrodenhalter angeordnet ist, und einen Emissionseinsatz, der in der Bohrung derart angeordnet ist, dass eine Emissionsfläche von dem Emissionseinsatz freiliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionsfläche gegenüber der vorderen Fläche des Elektrodenhalters zurücksteht, und Elektrode für einen Plasmabrenner, umfassend: eine Elektrodenaufhahme und einen Elektrodenhalter, wobei die Elektrodenaufhahme ein Innengewinde aufweist und der Elektrodenhalter ein Außengewinde und einen Rundring in einer Nut in der zylindrischen Außenfläche aufweist, sowie der Elektrodenhalter mit der Elektrodenaufhahme über das Außengewinde und das Innengewinde verschraubt und mittels des Rundrings abgedichtet ist sowie Plasmabrenner mit derselben.

Description

Elektrode für einen Plasmabrenner
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrode für einen Plasmabrenner und einen Plasmabrennerkopf mit derselben.
Als Plasma wird ein thermisch hoch aufgeheiztes elektrisch leitfähiges Gas bezeichnet, das aus positiven und negativen Ionen, Elektronen sowie angeregten und neutralen Atomen und Molekülen besteht.
Als Plasmagas werden unterschiedliche Gase, zum Beispiel das einatomige Argon und/oder die zweiatomigen Gase Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff oder Luft eingesetzt. Diese Gase ionisieren und dissoziieren durch die Energie eines Lichtbogens. Der durch eine Düse eingeschnürte Lichtbogen wird dann als Plasmastrahl bezeichnet.
Der Plasmastrahl kann in seinen Parametern durch die Gestaltung der Düse und Elektrode stark beeinflußt werden. Diese Parameter des Plasmastrahls sind zum Beispiel der Strahldurchmesser, die Temperatur, Energiedichte und die Strömungsgeschwindigkeit des Gases.
Beim Plasmaschneiden beispielsweise wird das Plasma durch eine Düse, die gas- oder wassergekühlt sein kann, eingeschnürt. Dadurch können Energiedichten bis 2x10 W/cm2 erreicht werden. Im Plasmastrahl entstehen Temperaturen bis 30.000 0C,, die in Verbindung mit der hohen Strömungsgeschwindigkeit des Gases sehr hohe Schneidgeschwindigkeiten an Werkstoffen realisieren.
Wegen der hohen thermischen Belastung der Düse wird diese in der Regel aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise wegen seiner hohen elektrischen Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit aus Kupfer, hergestellt. Gleiches gilt für den Elektrodenhalter, der aber auch aus Silber hergestellt sein kann. Die Düse wird dann in einen Plasmabrenner, dessen Hauptbestandteile ein Plasmabrennerkopf, eine Düsenkappe, ein Plasmagasführungsteil, eine Düse, eine Düsenhalterung, eine Elektrodenaufnahme, ein Elektrodenhalter mit Elektrodeneinsatz und bei modernen Plasmabrennern eine Düsenschutzkappenhalterung und eine Düsenschutzkappe sind, eingesetzt. Der Elektrodenhalter fixiert einen spitzen Elektrodeneinsatz, Emissionseinsatz genannt, aus Wolfram, der für den Einsatz nicht oxidierender Gase als Plasmagas, zum Beispiel ein Argon- Wasserstoff-Gemisch geeignet ist. Eine sogenannte Flachelektrode, deren Elektrodeneinsatz beispielsweise aus Hafnium besteht, ist auch für den Einsatz oxidierender Gase als Plasmagas, zum Beispiel Luft oder Sauerstoff, geeignet.
Um eine hohe Lebensdauer für die Düse und die Elektrode zu erreichen, wird oft mit einer Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser, gekühlt, es kann aber auch mit einem Gas gekühlt werden.
Insofern wird in flüssigkeitsgekühlte und gasgekühlte Plasmabrenner unterschieden.
Nach dem Stand der Technik besteht die Elektrode aus seinem Elektrodenhalter, der aus einem gut elektrisch und Wärme leitendem Material, z.B. Kupfer und Silber oder deren Legierungen und einem Emissionseinsatz, die aus einem temperaturfesten Werkstoff, z. B. Wolfram, Zirkonium oder Hafnium besteht. Für sauerstoffhaltige Plasmagase kann Zirkonium eingesetzt werden, wegen seiner besseren thermischen Eigenschaften ist allerdings Hafnium besser geeignet, da dessen Oxid temperaturbeständiger ist.
Um eine hohe Lebensdauer der Elektrode zu erreichen, wird der Hochtemperaturwerkstoff als Emissionseinsatz in die Fassung eingebracht, die dann gekühlt wird. Die effektivste Art der Kühlung ist die Flüssigkeitskühlung. In DD 87361 ist eine solche Elektrode (Katode) für oxidierende Gase beschrieben. Die Katode (Emissionseinsatz) besteht aus einem Material, z.B. Zirkonium, dessen Oxid temperaturbeständig ist und die in eine aus Kupfer bestehende Katodenfassung eingesetzt wird. Die Katodenfassung wird von innen durch einen Kühlwasserkanal gekühlt. Weiterhin wird das Problem einer geringen Standzeit (Lebensdauer) der Katode beschrieben, die durch die Rotation des Plasmagases, die für eine gute Schnittqualität notwendig ist, erzeugt wird. Die Katodenfassung besitzt einen Bund, um den ein Gasführungsring angeordnet ist, der zur Aufteilung des Plasmagases in einen Teilstrom und einen Hauptstrom eingearbeitete Gaskanäle aufweist, die auf der der Düse zugewandten Seite den Hauptstrom bilden und ihn in Rotation versetzen und die auf der der Katodenfassung zugewandten Seite den entgegengesetzt rotierenden Teilstrom bilden oder dass der Bund der Katodenfassung Aussparungen aufweist, die der Bildung und Umlenkung eines Teilgasstromes dienen. Damit soll eine beruhigte Gaszone vor dem Emissionseinsatz erzeugt werden, um seinen Verschleiß zu reduzieren. Mit diesem Verfahren werden jedoch nicht so hohe Schnittqualitäten erreicht wie bei stark rotierendem Plasmagas.
Weiterhin werden in DE 690 14 289 T3 und in DE 699 37 323 T2 Elektrodenanordnungen beschrieben, bei den um den Emissionseinsatz eine Hülse (Separator) angebracht ist, die den Emissionseinsatz vom Elektrodenhalter trennt. Dabei besteht der Separator vorwiegend aus Silber und der Elektrodenhalter vorwiegend aus Kupfer. Das Silber sichert eine längere Lebensdauer insbesondere beim Schneiden mit reinem Sauerstoff, da Silber reaktionsträger mit Sauerstoff reagiert als Kupfer. Die Fertigung dieser Elektrodenanordnungen ist jedoch aufwendig.
Aus DE 695 12 247 T2 ist bekannt, dass die Emissionsfläche des Emissionseinsatzes anfänglich so geformt ist, dass sie eine Aussparung im Emissionseinsatz bestimmt, die eine Anfangstiefe in der Mittelachse hat, die proportional zum Schneidstrom und zum Durchmesser des Emissionseinsatzes ist. Durch diese Aussparung wird die durch das Zünden und den Betrieb des Plasmabogens verursachte Ablagerung von Emissionsmaterial auf der Düseninnenfläche reduziert. Untersuchungen haben jedoch ergeben, dass die Lebensdauer dadurch nicht verlängert wird. - A -
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer einer Elektrode, insbesondere des Emissionseinsatzes, für einen Plasmabrenner zu erhöhen und dabei gleichzeitig den Fertigungsaufwand zu reduzieren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Elektrode für einen Plasmabrenner, umfassend: einen länglichen Elektrodenhalter mit einer vorderen Fläche an der Elektrodenspitze und einer Bohrung, die in der Elektrodenspitze entlang einer Mittelachse durch den Elektrodenhalter angeordnet ist, und einen Emissionseinsatz, der in der Bohrung derart angeordnet ist, dass eine Emissionsfläche von dem Emissionseinsatz freiliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionsfläche gegenüber der vorderen Fläche des Elektrodenhalters zurücksteht.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird diese Aufgabe gelöst durch eine Elektrode für einen Plasmabrenner, umfassend: eine Elektrodenaufhahme und einen Elektrodenhalter, wobei die Elektrodenaufhahme ein Innengewinde aufweist und der Elektrodenhalter ein Außengewinde und eine Nut in der zylindrischen Außenfläche aufweist, sowie der Elektrodenhalter mit der Elektrodenaufhahme über das Außengewinde und das Innengewinde verschraubt und mittels des Rundrings abgedichtet ist. In der Nut kann ein Rundring zum Abdichten angeordnet sein.
Die jeweiligen Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass durch Zurückstellen der Emissionsfläche gegenüber der vorderen Fläche des Elektrodenhalters die Lebensdauer der Elektrode erhöht wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der mehrere Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert sind, in denen: Fig. 1 eine Längsschnittansicht durch einen Plasmabrennerkopf gemäß einer ersten besonderen Ausführungsform der Erfindung zeigt, bei dem sowohl eine bessere Zentrierung und/oder Abdichtung der Elektrode als auch ein spezieller Emissionseinsatz zur Verlängerung der Lebensdauer und Erhöhung der Betriebssicherheit des Plasmabrenners vorgesehen sind;
Fig. 2 Details der verbesserten Zentrierung und Abdichtung der in Fig. 1 gezeigten Elektrode zeigt;
Fig. 3 einen Elektrodenhalter vor dem Einbringen eines Emissionseinsatzes zeigt;
Fig. 4 bis 10 spezielle Ausführungsformen der erfmdungsgemäßen Elektrode in Längsschnittansicht und Details der Emissionseinsätze in Längsschnittansicht und in Ansicht von vorne zeigen; und
Fig. 11 unterschiedliche Flächenformen von besonderen Ausführungsformen des Emissionseinsatzes von vorne zeigt.
Fig. 1 zeigt einen Plasmabrennerkopf 1 gemäß einer besonderen Ausfuhrungsform der Erfindung, dessen wesentlichen Bestandteile zumindest eine Düse 4, eine Elektrode 7, genauer gesagt eine Flachelektrode, die einen Elektrodenhalter 7.5 mit einem Außengewinde 7.4 und einen Emissionseinsatz 7.1 aufweist, und eine Gasführung 3 sind.
Im hier beschriebenen Fall wird die Düse 4 durch einen Düsenhalter 5 und eine Düsenkappe 2 fixiert. Eine Elektrodenaufnahme 6 nimmt den Elektrodenhalter 7.5 über ein Innengewinde 6.4 auf. Die Gasführung 3 befindet sich zwischen der Elektrode 7 und der Düse 4 und versetzt ein Plasmagas PG in Rotation. Der Plasmabrennerkopf 1 verfügt über eine Wasserkühlung, die den Elektrodeninnenraum mit Hilfe eines Kühlrohrs 10 vom Kühlmittelvorlauf (WVl) zum Kühlmittelrücklauf (WRl) sowie die Düse 4 im Raum zwischen der Düse 4 und der Düsenkappe 2 vom Kühlmittelvorlauf WV2 zum Kühlmittelrücklauf WR2 durchströmt. Zusätzlich verfugt der Plasmabrennerkopf 1 über eine Düsenschutzkappe 9, die in diesem Ausführungsbeispiel auf eine Düsenschutzkappenhalterung 8 aufgeschraubt ist. Zwischen der Düsenschutzkappe 9 und der Düsenkappe 2 strömt das Sekundärgas, das die Düse, insbesondere die Düsenspitze schützt.
Fig. 2 zeigt die verbesserte Zentrierung und Abdichtung der Elektrode 7 zum Elektrodenhalter 7.5. Die Elektrode 7 hat an der zur Elektrodenaufhahme 6 gewandten Seite das Außengewinde 7.4, eine Nut 7.3 für die Aufnahme eines Rundrings 7.2 und eine zylindrische Außenfläche 7.6 (Zentrierfläche). Diese zylindrische Außenfläche 7.6 ist eng mit der zylindrischen Innenfläche 6.6 (Zentrierfläche) der Elektrodenaufhahme 6 toleriert. Dies wird z.B. durch eine für, Zentrierungen übliche Spielpassung H7/h6 nach DIN ISO 286 erreicht. Durch die Kombination dieser Merkmale wird eine gute Zentrizität zwischen Elektrode 7 und Elektrodenaufhahme 6 und damit dem Plasmabrenner und eine sichere Abdichtung erreicht.
Fig. 3 zeigt eine Elektrode 7 vor dem Einbringen des Emissionseinsatzes 7.1 in den Elektrodenhalter 7.5.
Die Fig. 4 bis 10 zeigen spezielle Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Elektrode 7, die einen Elektrodenhalter 7.5 und einen Emissionseinsatz 7.1 aufweist.
Für den Abstand a zwischen der Oberfläche 7.7 des Elektrodenhalters 7.5 und der Oberfläche 7.11 des Emissionseinsatzes 7.1 und den Abstand b zwischen der Oberfläche 7.7 des Elektrodenhalters 7.5 und der Oberfläche 7.12 des Emissionseinsatzes 7.1 gelten folgende Beziehungen:
a > b a = 0,15 mm bis 0,5 mm b = 0, 1 mm bis 0,45 mm a > 1,3 x b bis 3 x b
Der Winkel γ in der Oberfläche der Emissionseinsatzes 7.1 liegt vorteilhafterweise im Bereich von 0° ... 120°. Der Durchmesser cl der Bohrung für den Emissionseinsatz 7.1 im Elektrodenhalter 7.5 liegt vorteilhafterweise im Bereich von 0,5 mm bis 2,9 mm. Weiterhin gilt vorteilhafterweise für den Emissionseinsatz 7.1:
Durchmesser c2: c2 = 0,5 mm bis 2,9 mm
Durchmesser d der Oberfläche 7.11: d = 0,3 mm bis 2,7 mm und d < c2 - 0,2 mm
Im übrigen gilt für die Breite g der Kreisringfläche A2: g > 0,1 mm = (c2 - d)/2
Vorteilhafterweise liegt der Winkel ß des Emissionseinsatzes 7.1 im Bereich von 10° bis 90°, der Winkel oc der Bohrung im Elektrodenhalter 7.5 im Bereich von 80° bis 160°, wobei gilt α
Fig. 11 zeigt unterschiedliche Flächenformen des Emissionseinsatzes 7.1. Der Flächeninhalt A2 der zum Elektrodenhalter 7.5 angrenzenden Fläche des Emissionseinsatzes 7.1 ist mindestens so groß wie der sich bei kreisförmiger Ausbildung in Abhängigkeit vom Durchmesser c2 ergebende minimal mögliche Flächeninhalt A2 des Kreisringes. Zwischen der peripheren Oberfläche 7.12 und der mittigen Oberfläche 7.11 kann noch eine z.B. schräge Übergangsfläche 7.13 mit einem Flächeninhalt A3 vorgesehen sein. Die Außenkonturen der Oberflächen 7.11 und 7.13 können beispielsweise dreieckig, vieleckig oder sternförmig o.a. sein.
Die in der vorstehenden 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. Bezugszeichenliste
1 Plasmabrennerkopf
2 Düsenkappe
3 Gasführung
4 Düse
5 Düsenhalter
6 Elektrodenaufhahme 6.4 Innengewinde
6.6 zylindrische Innenfläche
7 Elektrode
7.1 Emissionseinsatz
7.2 Rundring
7.3 Nut
7.4 Außengewinde
7.5 Elektrodenhalter
7.6 zylindrische Außenfläche
7.7 Oberfläche des Elektrodenhalters an der Elektrodenspitze
7.11 mittige Oberfläche des Emissionseinsatzes
7.12 periphere Oberfläche des Emis sionseinsatzes
7.13 Übergangsfläche
7.14 Bohrung im Elektrodenhalter 7.5
7.15 Ende vom Emissionseinsatz 7.1
7.16 Boden der Bohrung 7.14
8 Düsenschutzkappenhalterung
9 Düsenschutzkappe
Al Flächeninhalt der Oberfläche 7.11
A2 Flächeninhalt der Oberfläche 7.12 a Abstand zwischen der Oberfläche 7.7 des Elektrodenhalters 7.5 und der mittigen Oberfläche 7.11 des Emissionseinsatzes 7.1 b Abstand zwischen der Oberfläche 7.7 des Elektrodenhalters 7.5 und der peripheren Oberfläche 7.12 des Emissionseinsatzes 7.1 cl Durchmesser der Bohrung für den Emissionseinsatz 7.1 im
Elektrodenhalter 7.5 c2 Durchmesser des Emissionseinsatzes 7.1 d Durchmesser der Oberfläche 7.11 des Emissionseinsatzes 7.1 e Länge des Emissionseinsatzes 7.1 f Länge des zylindrischen Teils des Bohrung für den Emissionseinsatz 7.1 im
Elektrodenhalter 7.5 g Breite der Kreisringfläche A2 α Winkel der Bohrung im Elektrodenhalter 7.5 ß Winkel des Emissionseinsatzes 7.1 γ Winkel in Oberfläche des Emissionseinsatzes 7 r Radius

Claims

- 11 -Ansprüche
1. Elektrode (7) für einen Plasmabrenner, umfassend:
einen länglichen Elektrodenhalter (7.5) mit einer vorderen Fläche (7.7) an der Elektrodenspitze und einer Bohrung (7.14) die in der Elektrodenspitze entlang einer Mittelachse durch den Elektrodenhalter (7.5) angeordnet ist, und
einen Emissionseinsatz (7.1), der in der Bohrung (7.14) derart angeordnet ist, dass eine Emissionsfläche (7.11 und 7.12) von dem Emissionseinsatz (7.1) freiliegt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Emissionsfläche (7.11 und 7.12) gegenüber der vorderen Fläche (7.7) des Elektrodenhalters zurücksteht.
2. Elektrode (7) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionsfläche eine mittige Oberfläche (7.11) und eine periphere Oberfläche (7.12) umfasst.
3. Elektrode (7) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand a zwischen der mittigen Oberfläche (7.11) des Emissionseinsatzes (7.1) und der vorderen Fläche (7.7) des Elektrodenhalters (7.5) größer ist als der Abstand b zwischen der peripheren Oberfläche (7.12) des Emissionseinsatzes (7.1) und der vorderen Fläche (7.7) des Elektrodenhaltes (7.5) ist.
4. Elektrode (7) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die periphere Oberfläche (7.12) schräg verläuft. - 12 -
5. Elektrode (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Elektrodenspitze abgewandte Ende (7.15) des Emissionseinsatzes (7.1) kegelstumpfförmig ist.
6. Elektrode (7) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Elektrodenspitze abgewandte Ende (7.15) unter einem Winkel ß im Bereich von 10° bis 90° kegelstumpfförmig verläuft.
7. Elektrode (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (7.14) einen kegelförmigen Boden (7.16) aufweist.
8. Elektrode (7) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der kegelförmige Boden (7.16) einen Winkel α im Bereich von 80° bis 160° aufweist.
9. Elektrode (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Elektrodenaufhahme (6) mit einem Innengewinde (6.4) aufweist und der Elektrodenhalter (7.5) ein Außengewinde (7.4) und eine Nut (7.3) in der zylindrischen Außenfläche (7.6) aufweist, sowie der Elektrodenhalter (7.5) mit der Elektrodenaufhahme (6) über das Außengewinde (7.4) und das Innengewinde (6.4) verschraubt abgedichtet ist.
10. Elektrode nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nut (7.3) ein Rundring (7.2) zum Abdichten angeordnet ist.
11. Elektrode (7) für einen Plasmabrenner, umfassend:
eine Elektrodenaufhahme (6) und
einen Elektrodenhalter (7.5),
wobei die Elektrodenaufhahme (6) ein Innengewinde (6.4) aufweist und der Elektrodenhalter (7.5) ein Außengewinde (7.4) und eine Nut (7.3) in der zylindrischen - 13 -
Außenfläche (7.6) aufweist, sowie der Elektrodenhalter (7.5) mit der Elektrodenaufhahme (6) über das Außengewinde (7.4) und das Innengewinde (6.4) verschraubt und mittels des Rundrings (7.2) abgedichtet ist.
12. Elektrode (7) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenhalter (7.5) länglich ist und eine vordere Fläche (7.7) an der Elektrodenspitze und eine Bohrung (7.14) aufweist, die an der Elektrodenspitze entlang einer Mittelachse durch den Elektrodenhalter (7.5) angeordnet ist, und ein Emissionseinsatz (7.1) vorgesehen ist, der in der Bohrung (7.14) derart angeordnet ist, dass eine Emissionsfläche (7.11 und 7.12) von dem Emissionseinsatz (7.1) freiliegt, wobei die Emissionsfläche (7.11 und 7.12) gegenüber der vorderen Fläche (7.7) des Elektrodenhalters (7.5) zurücksteht.
13. Elektrode nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionsfläche eine mittige Oberfläche (7.11) und eine periphere Oberfläche (7.12) umfasst.
14. Elektrode (7) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand a zwischen der mittigen Oberfläche (7.11) des Emissionseinsatzes (7.1) und der vorderen Fläche (7.7) des Elektrodenhalters (7.5) größer ist als der Abstand b zwischen der peripheren Oberfläche (7.12) des Emissionseinsatzes (7.1) und der vorderen Fläche (7.7) des Elektrodenhaltes (7.5) ist.
15. Elektrode (7) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die periphere Oberfläche (7.12) schräg verläuft.
16. Elektrode (7) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Elektrodenspitze abgewandte Ende (7.15) des Emissionseinsatzes (7.1) kegelstumpfförrnig ist. - 14 -
17. Elektrode (7) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Elektrodenspitze abgewandte Ende (7.15) unter einem Winkel ß im Bereich von 10° bis 90° kegelstumpffδrmig verläuft.
18. Elektrode (7) nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (7.14) einen kegelförmigen Boden (7.16) aufweist.
19. Elektrode (7) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der kegelförmige Boden (7.16) einen Winkel α im Bereich von 80° bis 160° aufweist.
20. Plasmabrennerkopf (1) mit einer Elektrode (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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