WO2018065578A1 - Düsenschutzkappe, lichtbogenplasmabrenner mit dieser düsenschutzkappe sowie eine verwendung des lichtbogenplasmabrenners - Google Patents

Düsenschutzkappe, lichtbogenplasmabrenner mit dieser düsenschutzkappe sowie eine verwendung des lichtbogenplasmabrenners Download PDF

Info

Publication number
WO2018065578A1
WO2018065578A1 PCT/EP2017/075482 EP2017075482W WO2018065578A1 WO 2018065578 A1 WO2018065578 A1 WO 2018065578A1 EP 2017075482 W EP2017075482 W EP 2017075482W WO 2018065578 A1 WO2018065578 A1 WO 2018065578A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
nozzle
protection cap
nozzle protection
arc plasma
plasma torch
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/075482
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Friedel
Timo Grundke
Volker Krink
Original Assignee
Kjellberg-Stiftung
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 Kjellberg-Stiftung filed Critical Kjellberg-Stiftung
Priority to CN201780075923.5A priority Critical patent/CN110036697A/zh
Priority to EP17783449.6A priority patent/EP3524038B1/de
Priority to JP2019518962A priority patent/JP7090074B2/ja
Priority to US16/340,220 priority patent/US11178746B2/en
Priority to RU2019110297A priority patent/RU2741583C2/ru
Publication of WO2018065578A1 publication Critical patent/WO2018065578A1/de

Links

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
    • 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
    • H05H1/28—Cooling arrangements
    • 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

Definitions

  • Nozzle cap Nozzle cap, arc plasma torch with this nozzle cap and use of the arc plasma torch
  • the present invention relates to a nozzle protection cap for a
  • Arc plasma torch an arc plasma torch with this nozzle cap and a use of the arc plasma torch.
  • the arc plasma torch can be used both for dry cutting and in particular but also advantageously for underwater cutting various metal workpieces.
  • an arc In plasma cutting, an arc (pilot arc) is first ignited between a cathode (electrode) and anode (nozzle) and then transferred directly to a workpiece to make a cut.
  • Ions, electrons and excited and neutral atoms and molecules are used as plasma gas.
  • gases such as argon, hydrogen, nitrogen, oxygen or air are used. These gases are ionized and dissociated by the energy of the arc. The resulting plasma jet is used to cut the workpiece.
  • a modern arc plasma burner consists essentially of some basic elements, such as torch body, electrode (cathode), nozzle, one or more caps, in particular a nozzle cap and a
  • Nozzle protection cap surrounding the nozzle and connections used to supply the arc plasma torch with electrical power, gases and / or liquids.
  • Nozzle covers are used to protect a nozzle from heat and spewing molten metal from the workpiece during the cutting process.
  • a nozzle may consist of one or more component components. For direct water-cooled arc plasma torches, the nozzle becomes
  • the nozzle cap can be omitted. Then the secondary gas flows between the nozzle and the nozzle protection cap.
  • the electrode and the nozzle are arranged in a certain spatial relationship to each other and define a space, the plasma chamber, in which the plasma jet is formed.
  • the plasma jet can be in his
  • Parameters e.g. Diameter, temperature, energy density and
  • Flow rate of the plasma gas are greatly influenced by the design of the nozzle and electrode.
  • the electrodes and nozzles are made of different materials and in different shapes.
  • Nozzles and nozzle covers are usually made of copper and water cooled directly or indirectly. Depending on the cutting task and electrical power of the arc plasma torch nozzles are used, which have different inner contours and openings with different diameters and thus the optimal
  • DE 10 2004 049 445 A1 describes a
  • Nozzle cap holder as well as an arc plasma torch.
  • the nozzle guard comprises a front end portion and a rear end portion with a threaded portion on its inner surface to
  • EP 0 573 653 B1 relates to an arc plasma burner
  • Nozzle protection cap Just as in the arc plasma burner according to DE 10 2004 049 445 AI, a secondary gas within a
  • Nozzle protection cap holder inside a fferfactant tank and a nozzle cap asiderise a plasma jet The structural variants known per se from the prior art can in principle also be used in a nozzle protection cap according to the invention and an arc plasma torch equipped therewith.
  • the nozzle protection cap made of copper or other non-ferrous metal, which is usually particularly good heat conducting.
  • plasma cutting under water i. the tip of the plasma torch and thus the nozzle cap is located during the cutting in the water, in which the workpiece is arranged, occurs during piercing or cutting a reinforced
  • Another problem is the required mechanical strength of the nozzle caps, especially when the tip of the plasma torch and thus also the nozzle cap comes into contact with the workpiece. This can lead to deformations of the nozzle cap and also has a deterioration of the quality of the cut due to the disturbance of the gas flow of the secondary gas result.
  • the invention is therefore an object of the invention to improve the life of the nozzle cap of an arc plasma torch.
  • the quality of cut over a longer period of time should be kept constant high and it should reduce the risk of mechanical damage to the nozzle cap.
  • the nozzle cap should be good heat conductive to avoid overheating.
  • Claim 8 defines a Arc plasma torch with this nozzle and claim 9, a use of the arc plasma torch.
  • the nozzle cap according to the invention for an arc plasma torch is on the outside at the top of the arc plasma torch, at which a plasma jet through nozzle-shaped openings of the
  • Arc plasma torch exits, arranged and fixed there. It is made of an iron alloy containing at least 0.05% sulfur.
  • sulfur should contain a proportion in the range of 0.05% to 0.5%, preferably in a proportion in the range of 0.1% to 0.4% and more preferably in the range of 0.15% to 0.35% be.
  • Alloy element which is selected from chromium, nickel, manganese, molybdenum, niobium, titanium, tungsten and vanadium, be included.
  • One or more additional alloying element (s) may be contained in a proportion of at most 35%.
  • the respective individual proportions of several additional alloying elements are summed up to a maximum of 35%.
  • the proportion of one or more additional alloying elements should be at least 5%, in addition to sulfur.
  • alloying element (s) and sulfur only iron should be part of the material used for the nozzle protection cap according to the invention.
  • no or a very small amount of carbon should be included in the iron alloy.
  • the carbon content should be limited to a maximum proportion of 2.1%, preferably a maximum proportion of 1.2%, more preferably a maximum proportion of 0.5%.
  • Cobalt should also be present in the iron alloy with less than 0.1%, preferably less than 0.05% and particularly preferably no cobalt.
  • the iron alloy used to make the nozzle guard should have a thermal conductivity of at least 10 W / m * K, a hardness of at least HB 150, and / or be resistant to oxidation and corrosion under normal environmental or service conditions. It should be under normal a common ambient atmosphere and use in water, in which at least no chemically aggressive substances are included, or an additional energy input, understood.
  • Nozzle cap is fastened, should at least be designed so that it has a burner body, an arranged in the torch body electrode, a
  • a nozzle having a central nozzle opening and arranged to cover the electrode separated by a plasma gas channel formed therebetween.
  • the nozzle protection cap which has a arranged at its front end side, the nozzle opening opposite the outlet opening and an annular secondary gas channel within the
  • Nozzle cap which communicates with the outlet opening should be releasably attached to the arc plasma torch.
  • the nozzle cap should be electrically insulated with respect to the electrode and the nozzle and form a secondary gas guide member having at least one passage.
  • Arc plasma torch can be used for cutting workpieces.
  • at least the nozzle protection cap and the respective workpiece are arranged below a water surface.
  • Showing: 1 shows a sectional view through an arc plasma burner with a nozzle protection cap according to the invention.
  • Fig. 1 shows a plasma torch 1 according to a particular embodiment of the invention.
  • the plasma torch 1 has a burner body 2 with a
  • Electrode 3 and a nozzle 4 which are formed substantially rotationally symmetrical about the longitudinal axis L of the plasma torch 1.
  • the electrode 3 and the nozzle 4 are arranged coaxially in the burner body 2, are in a certain spatial relationship and form a plasma chamber 6, through which flows a plasma gas PG, which is supplied via a plasma gas channel 6a.
  • a nozzle cap 5 is coaxial with the longitudinal axis L of the
  • Plasma torch 1 holds and surrounds the nozzle 4 protective.
  • the cooling water is supplied via a water feed WV and flows through a water return WR.
  • An annular secondary gas guide member 8 having a plurality of
  • Passages in particular in the form of bores, of which only one is denoted by the reference numeral 8a, is so in a formed between the nozzle cap 5 and a nozzle cap 7 secondary gas channel 9 between a secondary gas inlet 8b and the front end of the
  • Secondary gas channel 9 arranged so that the flowing through the passages 8a secondary gas SG strikes the outer surface of the nozzle cap 5.
  • the secondary gas SG is then passed through the secondary gas channel 9, which is delimited by the lateral surface of the nozzle cap 5 and the inner surface 7b of the nozzle cap 7, to the front end of the plasma torch 1, then a plasma jet (not shown) and passes through an outlet opening 7a of the nozzle cap 7 from.
  • Secondary gas SG flows around the plasma jet after its exit from a nozzle opening 4a and also creates a defined atmosphere around the
  • the passages 8a of the secondary gas guide part 8 are arranged so that a rotating flow of the secondary gas SG is achieved.
  • the passages 8 a in the secondary gas guide part 8 a can be equidistant over the
  • the burner has no nozzle cap 5 and the nozzle 4 is screwed, for example, in the burner body 2. Then, the space 5 through which the secondary gas SG flows, through the lateral surface of the nozzle 4 and through the inner surface 7 b of
  • Nozzle cap 7 limited.
  • Nozzle protection cap 7 according to claims 1 to 8 are used.
  • the nozzle guard 7 may be made of an alloy formed with iron and additionally 17% to 19% chromium, 8% to 10% nickel, and 0.15% to 0.35% sulfur.
  • the maximum carbon content can be 0.1%.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

Bei der erfindungsgemäßen Düsenschutzkappe (7) für einen Lichtbogenplasmabrenner (1) ist außenseitig an der Spitze des Lichtbogenplasmabrenners (1), an der ein Plasmastrahl durch düsenförmige Öffnungen (4a, 7a) aus dem Lichtbogenplasmabrenner (1) austritt, angeordnet und dort befestigt. Die Düsenschutzkappe (7) ist aus einer Eisenlegierung, in der Schwefel mit einem Anteil von mindestens 0,05 % enthalten ist, hergestellt.

Description

Düsenschutzkappe, Lichtbogenplasmabrenner mit dieser Düsenschutzkappe sowie eine Verwendung des Lichtbogenplasmabrenners
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düsenschutzkappe für einen
Lichtbogenplasmabrenner, einen Lichtbogenplasmabrenner mit dieser Düsenschutzkappe sowie eine Verwendung des Lichtbogenplasmabrenners.
Der Lichtbogenplasmabrenner kann sowohl zum Trockenschneiden und insbesondere aber auch vorteilhaft zum Unterwasserschneiden verschiedener metallischer Werkstücke eingesetzt werden.
Beim Plasmaschneiden wird zunächst ein Lichtbogen (Pilotlichtbogen) zwischen einer Kathode (Elektrode) und Anode (Düse) gezündet und danach direkt auf ein Werkstück übertragen, um damit einen Schnitt vorzunehmen.
Besagter Lichtbogen bildet ein Plasma, das ein thermisch hochaufgeheiztes, elektrisch leitfähiges Gas (Plasmagas) ist, das aus positiven und negativen
Ionen, Elektronen sowie angeregten und neutralen Atomen und Molekülen besteht. Als Plasmagas werden Gase wie Argon, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff oder Luft eingesetzt. Diese Gase werden durch die Energie des Lichtbogens ionisiert und dissoziiert. Der daraus entstehende Plasmastrahl wird zum Schneiden des Werkstücks eingesetzt.
Ein moderner Lichtbogenplasmabrenner besteht im Wesentlichen aus einigen Grundelementen, wie Brennerkörper, Elektrode (Kathode), Düse, eine oder mehrere Kappen, insbesondere eine Düsenkappe und eine
Düsenschutzkappe, die die Düse umgeben, sowie aus Verbindungen, die zur Versorgung des Lichtbogenplasmabrenners mit elektrischem Strom, Gasen und/oder Flüssigkeiten dienen.
Düsenschutzkappen dienen dazu, eine Düse während des Schneidprozesses vor Wärme und herausspritzendem geschmolzenen Metall des Werkstücks zu schützen.
Eine Düse kann aus einem oder mehreren Bauteilkomponenten bestehen. Bei direkt wassergekühlten Lichtbogenplasmabrennern wird die Düse
üblicherweise von einer Düsenkappe gehalten. Zwischen der Düse und der Düsenkappe strömt Kühlwasser. Ein Sekundärgas strömt dann zwischen der Düsenkappe und einer Düsenschutzkappe. Dieses dient zur Schaffung einer definierten Atmosphäre, zur Einschnürung des Plasmastrahls und zum Schutz vor dem Spritzen beim Einstechen des Plasmastrahls in das jeweilige
Werkstück.
Bei gasgekühlten Lichtbogenplasmabrennern und indirekt wassergekühlten Lichtbogenplasmabrennern kann die Düsenkappe entfallen. Dann strömt das Sekundärgas zwischen der Düse und der Düsenschutzkappe.
Die Elektrode und die Düse sind zueinander in einem bestimmten räumlichen Verhältnis angeordnet und begrenzen einen Raum, die Plasmakammer, in der der Plasmastrahl ausgebildet wird. Der Plasmastrahl kann in seinen
Parametern, wie z.B. Durchmesser, Temperatur, Energiedichte und
Durchflussrate des Plasmagases, durch die Gestaltung der Düse und Elektrode stark beeinflusst werden. Für die unterschiedlichen Plasmagase werden die Elektroden und Düsen aus unterschiedlichen Werkstoffen und in verschiedenen Formen hergestellt.
Düsen und Düsenschutzkappen werden in der Regel aus Kupfer hergestellt und direkt oder indirekt wassergekühlt. Je nach Schneidaufgabe und elektrischer Leistung des Lichtbogenplasmabrenners werden Düsen eingesetzt, die unterschiedliche Innenkonturen und Öffnungen mit unterschiedlichen Durchmessern aufweisen und damit die optimalen
Schneidergebnisse liefern.
Beispielsweise die DE 10 2004 049 445 AI beschreibt einen
Lichtbogenplasmabrenner mit einer wassergekühlten Elektrode und Düse und einer gasgekühlten Düsenschutzkappe. Dazu wird das Sekundärgas durch einen Düsenschutzkappenhalter innen an einem Schraubverbindungsbereich zwischen dem Düsenschutzkappenhalter und einer Düsenschutzkappe vorbei durch einen zwischen der Düsenschutzkappe und einer Düsenkappe gebildeten Sekundärgaskanal einem Plasmastrahl zugeführt. EP 2 465 334 Bl betrifft zeigt eine Düsenschutzkappe und einen
Düsenschutzkappenhalter sowie einen Lichtbogenplasmabrenner. Die Düsenschutzkappe umfasst einen vorderen Endabschnitt und einen hinteren Endabschnitt mit einem Gewindebereich auf seiner Innenfläche zum
Verschrauben mit einem Brennerkörper eines Lichtbogenplasmabrenners, wobei mindestens eine Nut den Gewindebereich auf der Innenfläche durchquert.
Die EP 0 573 653 Bl betrifft einen Lichtbogenplasmabrenner mit
wassergekühlter Elektrode und Düse sowie wassergekühlter
Düsenschutzkappe. Genau wie bei dem Lichtbogenplasmabrenner gemäß de DE 10 2004 049 445 AI wird ein Sekundärgas innerhalb eines
Düsenschutzkappenhalters innen an einem Schraubverbindungsbereich zwischen dem Düsenschutzkappenhalter und einer Düsenschutzkappe vorbe einem Plasmastrahl zugeführt. Die aus dem Stand der Technik an sich bekannten konstruktiven Varianten sind prinzipiell auch bei einer erfindungsgemäßen Düsenschutzkappe und einem damit ausgestatteten Lichtbogenplasmabrenner einsetzbar.
In den beschriebenen Plasmabrennern besteht die Düsenschutzkappe aus Kupfer oder einem anderen Nichteisenmetall, das meist besonders gut wärmeleitend ist. Insbesondere beim Plasmaschneiden unter Wasser, d.h. die Spitze des Plasmabrenners und damit auch die Düsenschutzkappe befindet sich während des Schneidens im Wasser, in dem auch das Werkstück angeordnet ist, tritt beim Einstechen bzw. Schneiden ein verstärkter
Verschleiß an den Flächen der Bohrung der Düsenschutzkappe auf. Dies führt zur Verschlechterung der Schnittqualität, da die Gasströmung des
Sekundärgases gestört wird. Außerdem verkürzt sich die nutzbare
Lebensdauer, was zu häufigerem Austausch und Ausfallzeiten führt. Die Ursache dafür sind insbesondere elektroerosive Vorgänge, z.B. die
Funkenentladung beim Zünden, elektrochemische Vorgänge sowie physikalische Überlastungen des Werkstoffs durch Temperatur und/oder Kavitation.
Ein weiteres Problem ist die erforderliche mechanische Festigkeit der Düsenschutzkappen, insbesondere dann, wenn die Spitze des Plasmabrenners und damit auch die Düsenschutzkappe in Berührung mit dem Werkstück kommt. Dies kann zu Verformungen der Düsenschutzkappe führen und hat ebenfalls eine Verschlechterung der Schnittqualität durch die Störung der Gasströmung des Sekundärgases zur Folge.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer der Düsenschutzkappe eines Lichtbogenplasmabrenners zu verbessern.
Insbesondere betrifft dies das Plasmaschneiden unter Wasser. Weiterhin soll die Schnittqualität über einen längeren Zeitraum konstant hoch gehalten werden können und es soll die Gefahr der mechanischen Beschädigungen der Düsenschutzkappe verringert werden. Gleichzeitig soll die Düsenschutzkappe gut Wärme leitend sein, um Überhitzung zu vermeiden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Düsenschutzkappe, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Anspruch 8 definiert einen Lichtbogenplasmabrenner mit dieser Düse und Anspruch 9 eine Verwendung des Lichtbogenplasmabrenners.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
Die erfindungsgemäße Düsenschutzkappe für einen Lichtbogenplasmabrenner ist außenseitig an der Spitze des Lichtbogenplasmabrenners, an der ein Plasmastrahl durch düsenförmige Öffnungen aus dem
Lichtbogenplasmabrenner austritt, angeordnet und dort befestigt. Sie ist aus einer Eisenlegierung, in der Schwefel mit einem Anteil von mindestens 0,05 % enthalten ist, hergestellt.
In der Eisenlegierung sollte Schwefel mit einem Anteil im Bereich 0,05% bis 0,5 %, bevorzugt mit einem Anteil im Bereich 0,1 % bis 0,4 % und besonders bevorzugt im Bereich 0,15 % bis 0,35 % enthalten sein.
Neben dem Schwefel kann mindestens ein weiteres zusätzliches
Legierungselement, das ausgewählt ist aus Chrom, Nickel, Mangan, Molybdän, Niob, Titan, Wolfram und Vanadium, enthalten sein.
Ein oder mehrere zusätzliche Legierungselement(e) kann/können mit einem Anteil von maximal 35 % enthalten sein. Dabei sind die jeweiligen einzelnen Anteile mehrerer zusätzlicher Legierungselemente auf maximal 35 % summiert. Der Anteil eines oder mehrerer zusätzlicher Legierungselemente sollte jedoch neben dem Schwefel mindestens 5 % betragen. Neben dem Anteil an Legierungselement(en) und Schwefel sollt nur Eisen Bestandteil des für die erfindungsgemäße Düsenschutzkappe eingesetzten Werkstoffs sein.
Als zusätzliche Legierungselemente sollten jedoch Chrom und Nickel gemeinsam in der Eisenlegierung enthalten sein.
Günstigerweise sollte kein oder ein sehr geringer Anteil Kohlenstoff in der Eisenlegierung enthalten sein. Der Kohlenstoffanteil sollte auf einen maximalen Anteil von 2,1 %, bevorzugt einen maximalen Anteil von 1,2 %, besonders bevorzugt einen Anteil von maximal 0,5 % begrenzt sein. In der Eisenlegierung sollte auch Kobalt mit weniger als 0,1 %, bevorzugt weniger als 0,05 % und besonders bevorzugt kein Kobalt enthalten sein. Die für die Herstellung der Düsenschutzkappe eingesetzte Eisenlegierung sollte eine thermische Leitfähigkeit von mindestens 10 W/m*K, eine Härte von mindestens HB 150 aufweisen und/oder bei normalen Umgebungs- oder Einsatzbedingungen oxidations- und korrosionsbeständig sein. Dabei soll unter normal eine übliche Umgebungsatmosphäre und ein Einsatz in Wasser, in dem zumindest keine chemisch aggressiven Stoffe enthalten sind, oder ein zusätzlicher Energieeintrag erfolgt, verstanden sein.
Ein Lichtbogenplasmabrenner an dem eine erfindungsgemäße
Düsenschutzkappe befestigbar ist, sollte zumindest so ausgebildet sein, dass er einen Brennerkörper, eine im Brennerkörper angeordneten Elektrode, eine
Düse, die eine zentrale Düsenöffnung aufweist und so angeordnet ist, dass sie die Elektrode durch einen Plasmagaskanal getrennt abdeckt, der zwischen diesen gebildet ist, aufweist. Die Düsenschutzkappe, die eine an ihrer vorderen Endseite angeordnete, der Düsenöffnung gegenüberliegende Austrittsöffnung und einen ringförmigen Sekundärgaskanal innerhalb der
Düsenschutzkappe aufweist, der mit der Austrittsöffnung in Verbindung steht, sollte am Lichtbogenplasmabrenner lösbar befestigt sein. Die
Düsenschutzkappe sollte bezüglich der Elektrode und der Düse elektrisch isoliert sein und einem Sekundärgasführungsteil, das mindestens einen Durchlass aufweist, ausbilden.
Ein mit einer erfindungsgemäßen Düsenschutzkappe ausgestatteter
Lichtbogenplasmabrenner kann zum Schneiden von Werkstücken eingesetzt werden. Dabei sind zumindest die Düsenschutzkappe und das jeweilige Werkstück unterhalb einer Wasseroberfläche angeordnet.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
Dabei zeigt: Figur 1 eine Schnittdarstellung durch einen Lichtbogenplasmabrenner mit einer erfindungsgemäßen Düsenschutzkappe.
Fig. 1 zeigt einen Plasmabrenner 1 gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung. Der Plasmabrenner 1 hat einen Brennerkörper 2 mit einer
Elektrode 3 und einer Düse 4, die im Wesentlichen rotationssymmetrisch um die Längsachse L des Plasmabrenners 1 ausgebildet sind. Die Elektrode 3 und die Düse 4 sind im Brennerkörper 2 koaxial angeordnet, befinden sich in einem bestimmten räumlichen Verhältnis und bilden eine Plasmakammer 6, durch die ein Plasmagas PG strömt, das über einen Plasmagaskanal 6a zugeführt wird. Eine Düsenkappe 5 ist koaxial zur Längsachse L des
Plasmabrenners 1 angeordnet, hält und umgibt die Düse 4 schützend.
Zwischen der Düse 4 und der Düsenkappe 5 befindet sich ein Raum 11, durch den Kühlwasser strömt. Das Kühlwasser wird über einen Wasservorlauf WV zugeführt und strömt über einen Wasserrücklauf WR ab.
Ein ringförmiges Sekundärgasführungsteil 8 mit einer Vielzahl von
Durchlässen, insbesondere in Form von Bohrungen, von denen nur eine mit dem Bezugszeichen 8a gekennzeichnet ist, ist so in einem zwischen der Düsenkappe 5 und einer Düsenschutzkappe 7 gebildeten Sekundärgaskanal 9 zwischen einem Sekundärgaseinlass 8b und dem vorderen Ende des
Sekundärgaskanals 9 angeordnet, so dass das durch die Durchlässe 8a strömende Sekundärgas SG auf die äußere Mantelfläche der Düsenkappe 5 trifft. Das Sekundärgas SG wird danach durch den Sekundärgaskanal 9, der durch die Mantelfläche der Düsenkappe 5 und durch die innere Oberfläche 7b der Düsenschutzkappe 7 begrenzt ist, zum vorderen Ende des Plasmabrenners 1 geführt, dann einem Plasmastrahl (nicht gezeigt) zugeführt und tritt durch eine Austrittsöffnung 7a der Düsenschutzkappe 7 aus. Das rotierende
Sekundärgas SG umströmt den Plasmastrahl nach seinem Austritt aus einer Düsenöffnung 4a und schafft zusätzlich eine definierte Atmosphäre um den
Plasmastrahl.
Die Durchlässe 8a des Sekundärgasführungsteils 8 sind so angeordnet, dass eine rotierende Strömung des Sekundärgases SG erreicht wird. Beispielsweise können die Durchlässe 8a im Sekundärgasführungsteil 8a äquidistant über den
Kreisumfang des Sekundärgasführungsteils 8 und sich radial erstreckend oder mit einem Versatz zur Radiale, d.h. auf einen jeweils gegenüber dem tatsächlichen Kreismittelpunkt versetzten Punkt ausgerichtet, angeordnet sein.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass der Brenner keine Düsenkappe 5 aufweist und die Düse 4 beispielsweise in den Brennerkörper 2 eingeschraubt ist. Dann wird der Raum 5, durch den das Sekundärgas SG strömt, durch die Mantelfläche der Düse 4 und durch die innere Oberfläche 7b der
Düsenschutzkappe 7 begrenzt.
Bei diesem Lichtbogenplasmabrenner kann erfindungsgemäß eine
Düsenschutzkappe 7 nach den Ansprüchen 1 bis 8 eingesetzt werden. In einem konkreten Einzelbeispiel kann die Düsenschutzkappe 7 aus einer Legierung, die mit Eisen und zusätzlich 17 % bis 19 % Chrom, 8 % bis 10 % Nickel und 0,15 % bis 0,35 % Schwefel gebildet ist, hergestellt worden sein. Der maximale Kohlenstoffanteil kann bei 0,1 % liegen.
Bezugszeichen:
1 Plasmabrenner
2 Brennerkörper
3 Elektrode
4 Düse
4a Düsenöffnung
5 Düsenkappe
6 Plasmakammer
6a Plasmagaskanal
7 Düsenschutzkappe
7a Austrittsöffnung
7b Innenfläche
8 Sekundärgasführungsteil
8a Durchlass
8b Sekundärgaseinlass
9 Sekundärgaskanal
L Längsachse
PG Plasmagas
SG Sekundärgas
WV Wasservorlauf
WR Wasserrücklauf

Claims

Patentansprüche
Düsenschutzkappe (7) für einen Lichtbogenplasmabrenner (1), die außenseitig an der Spitze des Lichtbogenplasmabrenners (1), an der ein Plasmastrahl durch düsenförmige Öffnungen (4a, 7a) aus dem Lichtbogenplasmabrenner (1) austritt, angeordnet und dort befestigt ist;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Düsenschutzkappe (7) aus einer Eisenlegierung, in der Schwefel mit einem Anteil von mindestens 0,05 % enthalten ist, hergestellt ist.
Düsenschutzkappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Eisenlegierung Schwefel mit einem Anteil im Bereich 0,05% bis 0,5 %, bevorzugt mit einem Anteil im Bereich 0,1 % bis 0,4 %, besonders bevorzugt im Bereich 0,15 % bis 0,35 % enthalten ist.
Düsenschutzkappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Schwefel mindestens ein weiteres zusätzliches Legierungselement, das ausgewählt ist, aus Chrom, Nickel, Mangan, Molybdän, Niob, Titan, Wolfram und
Vanadium ist.
Düsenschutzkappe nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere zusätzliche
Legierungselement(e) mit einem Anteil von maximal 35 % enthalten ist/sind.
Düsenschutzkappe nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliche Legierungselemente Chrom und Nickel enthalten sind.
Düsenschutzkappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass kein Kohlenstoff oder Kohlenstoff mit einem maximalen Anteil von 2,1 %, bevorzugt mit einem maximalen Anteil von 1,2 %, besonders bevorzugt mit einem Anteil von maximal 0,5 % enthalten ist.
Düsenschutzkappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weniger als 0,1 %, bevorzugt weniger als 0,05 %, besonders bevorzugt kein Kobalt enthalten ist.
Düsenschutzkappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eisenlegierung eine thermische Leitfähigkeit von mindestens 10 W/m*K, eine Härte von mindestens HB 150 aufweist und/oder bei normalen Umgebungs- oder
Einsatzbedingungen oxidations- und korrosionsbeständig ist.
Lichtbogenplasmabrenner (1 ) mit einem Brennerkörper (2 ), einer im Brennerkörper (2 ) angeordneten Elektrode (3 ), einer Düse (4 ), die eine zentrale Düsenöffnung (4a ) aufweist und so angeordnet ist, dass sie die Elektrode (3 ) durch einen Plasmagaskanal (6a ) getrennt abdeckt, der zwischen diesen gebildet ist,
einer Düsenschutzkappe (7 ), die eine an ihrer vorderen Endseite angeordnete, der Düsenöffnung (4a ) gegenüberliegende
Austrittsöffnung (7a ) und einen ringförmigen Sekundärgaskanal (9 ) innerhalb der Düsenschutzkappe (7 ) aufweist, der mit der
Austrittsöffnung (7a ) in Verbindung steht, wobei
die Düsenschutzkappe (7 ) bezüglich der Elektrode (3 ) und der Düse (4) elektrisch isoliert angeordnet ist, und einem
Sekundärgasführungsteil (8 ), das mindestens einen Durchlass (8a ) aufweist,
die Düsenschutzkappe (7) ist lösbar am Lichtbogenplasmabrenner (1) befestigt, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenschutzkappe (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist. Verwendung eines Lichtbogenplasmabrenners nach dem vorhergehenden Anspruch zum Schneiden von Werkstücken, wobe zumindest die Düsenschutzkappe (7) und das jeweilige Werkstück unterhalb einer Wasseroberfläche angeordnet sind.
PCT/EP2017/075482 2016-10-06 2017-10-06 Düsenschutzkappe, lichtbogenplasmabrenner mit dieser düsenschutzkappe sowie eine verwendung des lichtbogenplasmabrenners WO2018065578A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201780075923.5A CN110036697A (zh) 2016-10-06 2017-10-06 喷嘴保护盖、包括该喷嘴保护盖的等离子体弧焰炬及等离子体弧焰炬的用途
EP17783449.6A EP3524038B1 (de) 2016-10-06 2017-10-06 Düsenschutzkappe, lichtbogenplasmabrenner mit dieser düsenschutzkappe sowie eine verwendung des lichtbogenplasmabrenners
JP2019518962A JP7090074B2 (ja) 2016-10-06 2017-10-06 ノズル保護キャップ、ノズル保護キャップを備えたプラズマアークトーチ、及びプラズマアークトーチの用途
US16/340,220 US11178746B2 (en) 2016-10-06 2017-10-06 Protective nozzle cap, plasma arc torch comprising said protective nozzle cap, and use of the plasma arc torch
RU2019110297A RU2741583C2 (ru) 2016-10-06 2017-10-06 Защитный колпачок сопла, дуговая плазменная горелка, содержащая указанный защитный колпачок, и применение дуговой плазменной горелки

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016219350.3A DE102016219350A1 (de) 2016-10-06 2016-10-06 Düsenschutzkappe, Lichtbogenplasmabrenner mit dieser Düsenschutzkappe sowie eine Verwendung des Lichtbogenplasmabrenners
DE102016219350.3 2016-10-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018065578A1 true WO2018065578A1 (de) 2018-04-12

Family

ID=60080786

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2017/075482 WO2018065578A1 (de) 2016-10-06 2017-10-06 Düsenschutzkappe, lichtbogenplasmabrenner mit dieser düsenschutzkappe sowie eine verwendung des lichtbogenplasmabrenners

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11178746B2 (de)
EP (1) EP3524038B1 (de)
JP (1) JP7090074B2 (de)
CN (1) CN110036697A (de)
DE (1) DE102016219350A1 (de)
RU (1) RU2741583C2 (de)
WO (1) WO2018065578A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016219350A1 (de) * 2016-10-06 2018-04-12 Kjellberg-Stiftung Düsenschutzkappe, Lichtbogenplasmabrenner mit dieser Düsenschutzkappe sowie eine Verwendung des Lichtbogenplasmabrenners
DE102019210524A1 (de) * 2019-07-17 2021-01-21 Volkswagen Aktiengesellschaft Elektrodenanordnung für einen Plasmabrenner
TWI759689B (zh) * 2020-02-18 2022-04-01 國立臺灣海洋大學 電化學噴嘴

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0573653B1 (de) 1991-02-28 1998-01-21 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Plasmaschneidebrenner
DE102004049445A1 (de) 2004-10-08 2006-04-20 Kjellberg Finsterwalde Elektroden Und Maschinen Gmbh Plasmabrenner
EP2465334B1 (de) 2009-08-11 2016-06-29 Kjellberg Finsterwalde Plasma und Maschinen GmbH Düsenschutzkappe und düsenschutzkappenhalter sowie lichtbogenplasmabrenner mit derselben und/oder demselben

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5291723A (en) 1976-01-29 1977-08-02 Denki Jiki Zairiyou Kenkiyuush Corrosion resistance fe base alloy and production of it
JPS61174349A (ja) 1985-01-30 1986-08-06 Res Inst Electric Magnetic Alloys 耐摩耗性高透磁率合金およびその製造法ならびに磁気記録再生ヘツド
US5334235A (en) * 1993-01-22 1994-08-02 The Perkin-Elmer Corporation Thermal spray method for coating cylinder bores for internal combustion engines
FR2706489B1 (fr) 1993-06-14 1995-09-01 Ugine Savoie Sa Acier inoxydable martensitique à usinabilité améliorée.
CN1179124A (zh) 1995-02-13 1998-04-15 株式会社小松制作所 等离子切割方法
US6096992A (en) 1999-01-29 2000-08-01 The Esab Group, Inc. Low current water injection nozzle and associated method
JP2007128677A (ja) * 2005-11-01 2007-05-24 Komatsu Engineering Corp プラズマトーチ
EP1887096A1 (de) 2006-08-09 2008-02-13 Rovalma, S.A. Warmarbeitsstahl
CN100503871C (zh) 2007-08-15 2009-06-24 金雹峰 一种铁合金
CN201543958U (zh) 2009-11-27 2010-08-11 徐常在 等离子弧割炬
EP2689640B1 (de) * 2011-02-25 2015-08-12 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Plasmabrenner
CN102628147B (zh) 2012-04-17 2014-06-25 常熟市轧辊厂限公司 高硫合金钢轧辊及生产方法
EP2804450B1 (de) * 2013-05-16 2022-05-04 Kjellberg-Stiftung Mehrteiliges Isolierteil für einen Lichtbogenplasmabrenner, Brenner und zugehörige Anordnungen mit demselben und zugehörigen Verfahren
US9326367B2 (en) * 2013-07-25 2016-04-26 Hypertherm, Inc. Devices for gas cooling plasma arc torches and related systems and methods
BR112015028734B1 (pt) 2013-10-04 2022-03-22 Kjellberg-Stiftung Peça isolante de uma ou mais partes para uma tocha de arco por plasma, em particular, uma tocha de corte por plasma e disposições e tochas de plasma tendo a mesma
CN104505711A (zh) 2014-12-08 2015-04-08 薛亚红 一种火花塞用电极材料
US10149376B2 (en) * 2014-12-11 2018-12-04 Hypertherm, Inc. Water injection and venting of a plasma arc torch
CN105648320A (zh) 2016-01-20 2016-06-08 广西丛欣实业有限公司 高强度铁合金
DE102016219350A1 (de) * 2016-10-06 2018-04-12 Kjellberg-Stiftung Düsenschutzkappe, Lichtbogenplasmabrenner mit dieser Düsenschutzkappe sowie eine Verwendung des Lichtbogenplasmabrenners

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0573653B1 (de) 1991-02-28 1998-01-21 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Plasmaschneidebrenner
DE102004049445A1 (de) 2004-10-08 2006-04-20 Kjellberg Finsterwalde Elektroden Und Maschinen Gmbh Plasmabrenner
EP2465334B1 (de) 2009-08-11 2016-06-29 Kjellberg Finsterwalde Plasma und Maschinen GmbH Düsenschutzkappe und düsenschutzkappenhalter sowie lichtbogenplasmabrenner mit derselben und/oder demselben

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016219350A1 (de) 2018-04-12
JP2019535109A (ja) 2019-12-05
EP3524038A1 (de) 2019-08-14
RU2019110297A3 (de) 2020-11-25
US11178746B2 (en) 2021-11-16
RU2741583C2 (ru) 2021-01-27
CN110036697A (zh) 2019-07-19
EP3524038B1 (de) 2023-06-07
JP7090074B2 (ja) 2022-06-23
RU2019110297A (ru) 2020-11-06
US20200045804A1 (en) 2020-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1797747B1 (de) Plasmabrenner
DE102008018530B4 (de) Düse für einen flüssigkeitsgekühlten Plasmabrenner, Anordnung aus derselben und einer Düsenkappe sowie flüssigkeitsgekühlter Plasmabrenner mit einer derartigen Anordnung
EP2465334B1 (de) Düsenschutzkappe und düsenschutzkappenhalter sowie lichtbogenplasmabrenner mit derselben und/oder demselben
DE102011088433A1 (de) Verfahren und Plasmalichtbogenbrennersystem zum Markieren und Schneiden von Werkstücken mit dem selben Satz an Hilfsstoffen
DE69233071T2 (de) Lichtbogen-Plasmaschneidvorrichtung
DE4310762C2 (de) Plasmabrennerdüse
EP3524038B1 (de) Düsenschutzkappe, lichtbogenplasmabrenner mit dieser düsenschutzkappe sowie eine verwendung des lichtbogenplasmabrenners
DE2912843A1 (de) Plasmabrenner, plasmabrenneranordnung und verfahren zur plasmaerzeugung
DE202008011356U1 (de) Wolfram- Inertgas- Schweißbrenner
EP2804450A2 (de) Ein- oder mehrteiliges Isolierteil für einen Plasmabrenner, insbesondere einen Plasmaschneidbrenner, sowie Anordnungen und Plasmabrenner mit demselben
DE1255834B (de) Plasmabrenner
DE2429924A1 (de) Einrichtung zur plasmabearbeitung stromleitender werkstoffe und deren betriebsverfahren
EP2667689B1 (de) Elektrode für Plasmaschneidbrenner sowie deren Verwendung
EP2457681B1 (de) Brenner für das Wolfram-Inertgas-Schweißen sowie Elektrode zur Verwendung bei einem solchen Brenner
EP1570938B1 (de) Unterpulver-Schweissverfahren
DE102007041329A1 (de) Plasmabrenner mit axialer Pulvereindüsung
DE2033072C (de) Lichtbogen-Plasmabrenner mit einer gekühlten Kathode und gekühlten Anode
DE1243798B (de) Elektrothermische Strahlduese
EP4029356A2 (de) VERSCHLEIßTEIL FÜR EINEN LICHTBOGENBRENNER UND PLASMABRENNER SOWIE LICHTBOGENBRENNER UND PLASMABRENNER MIT DEMSELBEN UND VERFAHREN ZUM PLASMASCHNEIDEN SOWIE VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER ELEKTRODE FÜR EINEN LICHTBOGENBRENNER UND PLASMABRENNER
WO2022028648A1 (de) Elektrode für einen plasmaschneidbrenner, anordnung mit derselben, plasmaschneidbrenner mit derselben sowie verfahren zum plasmaschneiden
DE2426669A1 (de) Nicht abschmelzende elektrode zur lichtbogenbearbeitung in sauerstoffatmosphaere
DE202009012491U1 (de) Düse für einen flüssigkeitsgekühlten Plasmabrenner sowie Plasmabrennerkopf mit derselben
DE2033072A1 (de) Plasmabrenner

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17783449

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019518962

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017783449

Country of ref document: EP

Effective date: 20190506