WO2019053055A1 - WIG-BRENNER ZUM SCHWEIßEN, LÖTEN ODER BESCHICHTEN - Google Patents

WIG-BRENNER ZUM SCHWEIßEN, LÖTEN ODER BESCHICHTEN Download PDF

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WO2019053055A1
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gas nozzle
electrically insulating
electrode
tig
insulating element
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Henning Schuster
Michael Dreher
Michael Schnick
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Kjellberg-Stiftung
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Definitions

  • TIG torch for welding, soldering or coating
  • the invention relates to TIG torch used for welding, soldering and
  • Coating can be used.
  • TIG torches with an additional (internal) gas nozzle between a non-consumable electrode and an external gas nozzle are exposed to the risk of being between the electrode and the inner gas nozzle and / or between at least one of the two gas nozzles and the workpiece during ignition or operation can lead to electrical short circuits or to the establishment of secondary arcs.
  • Damage to the workpiece or the weld also causes considerable damage to the nozzles and in part also to the destruction of the burner.
  • TIG torch abuts a workpiece or object placed in its vicinity during machining.
  • an electrode is radially enclosed by an internal gas nozzle.
  • at least the electrode tip protrudes in the direction of the workpiece surface beyond all parts of the TIG burner.
  • Inner gas nozzle and the outer surface of the electrode a first gas flow is guided in the direction of a workpiece surface.
  • the inner gas nozzle is attached to a sleeve-shaped mecanical , a first gas flow is guided in the direction of a workpiece surface.
  • the inner gas nozzle is attached to a sleeve-shaped mecanical , a first gas flow is guided in the direction of a workpiece surface.
  • the inner gas nozzle is attached to a sleeve-shaped réellegasdüsenlasi or directly to an electrically insulating element.
  • the inner gas nozzle should be radially enclosed at least except for the protruding from the TIG torch electrode tip (6).
  • the inner gas nozzle is also enclosed in the radial direction by an outer gas nozzle, which is attached to an outer gas nozzle carrier in an alternative. Between the radially outer circumferential surface of the inner gas nozzle and the inner circumferential surface of the outer gas nozzle is a second gas flow in Directed the workpiece surface. The second gas stream flows around the first out of the inner gas nozzle flowing first gas stream on the outside of vollgestlich. Between the inner gas nozzle carrier, the inner gas nozzle and / or the
  • Electrode and the outer gas nozzle carrier and / or the foundedgasdüse an electrically insulating member is arranged, with the electrical short circuits or the formation of secondary arcs can be avoided in this area.
  • the internal gas nozzle is connected directly to the electrically insulating element.
  • the electrically insulating element is sleeve-shaped.
  • Gas stream, the second gas stream and / or a cooling medium may be formed.
  • Grooves or channels may be formed within the electrically insulating element but also on its surface.
  • For the supply or discharge of gas or cooling medium holes may be passed through the material of the electrically insulating member to a groove or a channel.
  • Grooves or channels can be oriented parallel or at an obliquely inclined angle not equal to 90 °, so that gas or cooling medium in the direction of the longitudinal axis of the TIG burner or the electrode can flow through the electrically insulating element.
  • Measuring device for monitoring an electric current flow or the electrical voltage potential of the inner gas nozzle and / or the
  • An electrode may be formed with an electrode tip attached to an electrode holder.
  • the electrode holder can with a
  • Electrode cooling tube to be connected or the electrode cooling tube in the
  • An electrode cooling tube is at the opposite side of the electrode tip of the electrode holder
  • a gas distributor which homogenizes the second gas stream in the form of a circular ring can also be arranged on the end face of the sleeve-shaped, electrically insulating element pointing in the direction of the workpiece surface.
  • the second gas stream can be performed with channels, bores or grooves present on the electrically insulating element. There it causes a congestion effect, which in turn advantageously influences the desired homogenization of the second gas stream emerging from the gas distributor.
  • the gas distributor can sieve-shaped, as an open-porous sintered body, as an open-porous foam body, with each other at equal intervals arranged distributed holes with a small free cross-section or in the form of a perforated plate and be connected to a feed for the second gas flow through the sleeve-shaped electrically insulating member therethrough.
  • the gas distributor should be gas-tight at its outer lateral surfaces except for the feed for the second gas stream, preferably connected by means of a press connection with the electrically insulating element. In the gap between the outer surface of the electrode and the inner
  • Mantle surface of the inner gas nozzle may be arranged at least one further electrically insulating element.
  • the further electrically insulating element may also be sleeve-shaped. However, it should be dimensioned so that a free gap for the free passage of the first gas flow has remained.
  • Mantle surface of the inner gas nozzle can also be defined locally formed an electrically insulating coating, so that the first gas stream can flow in the direction of the workpiece surface and at the same time an electrical
  • Short circuit between electrode and inner gas nozzle can be avoided. It can thereby also a concentric alignment of the electrode holder and the inner gas nozzle while maintaining a constant gap of the gap between the outer surface of the electrode holder and the inner surface of the inner gas nozzle over the entire circumference are maintained, so that constant flow conditions of the first gas stream over the entire circumference are achieved can.
  • An electrically insulating coating can be locally defined materially connected to surfaces of the electrode and / or the inner gas nozzle.
  • a polymer can form such coatings. Electrically insulating
  • Coatings may also have been formed by thermal spraying of a ceramic material.
  • a plurality of further electrically insulating ones can be arranged distributed at a distance from each other over the outer circumference of the electrode Be arranged elements.
  • the first gas stream can flow between the further electrically insulating elements.
  • a plurality of further electrically insulating elements arranged and formed in this way can, like spacers, be arranged between the outer jacket surface of the electrode and the inner jacket surface of the internal gas nozzle and bear against the respective mutually facing lateral surfaces of the electrode and the internal gas nozzle.
  • the electrically insulating element may be connected to the electrode, to an electrode tube or electrode holder fixing the electrode and / or to the electrode
  • the outer and / or inner circumferential surface of the electrically insulating element can not be rotationally symmetrical, preferably polygonal, a ls
  • Keyway-groove connection with a toothing or by means of a form-fitting engaging element, in particular a screw or pin are fixed against rotation.
  • Serration can be positively connected to the inner circumferential surface of the electrically insulating element by pressing in a parallel direction to the longitudinal axis of the TIG burner.
  • An electrode holder, an inner gas nozzle, an inner gas nozzle carrier, an outer gas nozzle or an outer gas nozzle carrier can each be formed integrally but also in each case also from a plurality of individual elements that are connected to one another.
  • the electrically insulating element can be formed from a ceramic, polymeric material, a polymer or ceramic fiber composite or a composite metal-ceramic or metal-polymer.
  • the areas formed of metal should be arranged so that no electrically conductive connection between the mecanicgasdüsenovic, the mecanicgasdüse and / or the electrode and the Outside gas nozzle support and / or the outer gas nozzle is present.
  • suitable polymers for example, polyamide-imide, PEEK or polyimide can be used.
  • the outer gas nozzle can be connected to the outer gas nozzle carrier and the inner gas nozzle can be connected to the excellentgasdüsenexcellent by means of screw.
  • the already mentioned holes can flow through the gas or cooling medium can also be formed as blind holes.
  • Holes can also be provided with valves, screws with gasket or closed.
  • Grooves may be formed radially partially or completely circumferentially. They can be designed as annular grooves.
  • the electrically insulating element may include an electrode tube (electrode holder or carrier of the electrode) and also the metallic receptacles of the outer and inner gas nozzle
  • Insulate outer gas nozzle carrier and inner gas nozzle holder electrically from each other and avoid electrical short circuits and unwanted secondary arcs. It can be provided with bores, connecting bores or nozzles and circumferential grooves, so that both one or more gases (independent gas feeds, bores) are guided by the electrically insulating element and / or the circuit for a cooling medium between electrode cooling and a heat exchanger is closed. The latter may be necessary and achievable for cooling at least one of the two nozzle carriers.
  • a basic burner body which, in addition to the electrically isolated recording of the electrodes and nozzle holders, can also fulfill at least one further function of a complex gas routing or cooling medium guidance (line, division, etc.), is provided with the simple electrically insulating element.
  • FIG. 1 shows a sectional view through an example of a
  • FIG. 2 shows a perspective sectional illustration of an example of an electrically insulating element that can be used in a TIG torch according to the invention, which is arranged on an electrode tube and between an inner gas nozzle carrier and an outer gas nozzle carrier;
  • Figure 3 is a perspective view of one in the invention
  • Figure 4 is a first sectional view through the example shown in Figure 3;
  • FIG. 5 is a second sectional view through that shown in FIG.
  • FIG. 6 is a third sectional view through that shown in FIG.
  • Example; Figure 7 is a sectional view of an example of an electric
  • Figure 8 is a sectional view of an example in which grooves are formed in an inner circumferential surface of a facedgasdüse
  • Figure 9 is a sectional view of an example in which grooves are formed in an outer circumferential surface of an electrode holder and / or electrode tube;
  • Figure 10 is a sectional view of an example in which grooves in an inner circumferential surface of a solvedgasdüse and in an outer circumferential surface of an electrode holder and / or electrode tube are formed, and 11 shows a sectional illustration of an example in which channels are formed by or in an electrically insulating element.
  • FIG. 1 shows a sectional view of an example of a TIG burner according to the invention. It was dispensed with the presentation of feeds for gases, a cooling medium, a heat exchanger for cooling and other elements actually required for operation. Only the elements that are essential to the realization of the invention are shown.
  • an electrode tube 10 Centrally in the longitudinal axis of the TIG burner, an electrode tube 10 is arranged, which is hollow inside for cooling. In the cavity, a cooling medium into the area where an electrode holder 5 is formed and the tungsten existing electrode tip 6 is fixed, out.
  • the electrode tube 10 with an electrode holder 5 formed on its side facing in the direction of a workpiece surface to be machined side is connected to the positive pole of an electric power supply unit. He could also be connected to the negative terminal.
  • the electrode tube 10 is connected by means of a polygonal connection with the electrically insulating element 1 against rotation.
  • the réellegasdüsenvic 3 is also secured against rotation with the electrically insulating element 1 via a press-toothing.
  • Inner gas nozzle 8 also fastened by means of screw connection. Between the area of the TIG torch pointing in the direction of the workpiece surface, an annular gap is formed between the electrode tube 10 and the inner gas nozzle 8, through which a first gas flow in the direction of the workpiece surface can flow out of the TIG torch.
  • the electrically insulating member 1 is arranged in the form of a sleeve and secured against rotation, as in the general part of the description has already been explained.
  • the electrically insulating element 1 can also be rigidly attached to the TIG burner or the burner housing and additionally attached to the electrode tube 10, the mecanicgasdüsenlic 3 and the outer gas nozzle carrier 2 against rotation.
  • the outer gas nozzle 7 is screwed onto the outer gas nozzle carrier 2 so that an annular gap is present between the inner gas nozzle 8 and the outer gas nozzle 7, through which a second gas stream can flow in the direction of a workpiece surface to be machined.
  • Electrode tube 10 are dimensioned and connected to one another such that the electrode tip 6 is arranged outside, ie in the direction of the workpiece surface, in front of the outer end faces of the inner gas nozzle 8 and the outer gas nozzle 7.
  • a gas distributor 4 is provided, through which the second gas stream can be performed. Behind the gas distributor 4, an annular channel in the form of a radially encircling groove is formed on the electrically insulating element 1, in which the second gas stream can pass through further grooves and channels.
  • the gas distributor 4 is formed in this example as an open-porous sintered body made of ceramic material. It is dimensioned and formed with pore sizes and porosity so that the second gas stream can escape homogeneously over the entire exit surface of the gas distributor 4 and thereby the annular gas emerging second gas stream at each point an equal axial velocity and the same
  • volume flow has. Before the second gas flow enters the gas distributor, a larger pressure of this gas is present because of the dynamic pressure effect of the gas distributor 4.
  • the gas distributor 4 is fixed by means of press fits on the electrically insulating element 1. As a result, a secure hold of the gas distributor 4 on the electrically insulating element 1 can be achieved and leakage currents can be avoided past the second gas streams at the gas distributor 4.
  • the electrically insulating element 1 can be produced as an injection molded part or by a mechanical treatment.
  • a ceramic material for a ceramic
  • Material can also be a production by sintering in a suitable mold, in particular by hot isostatic pressing can be achieved.
  • FIG. 2 also shows how the electrode tube 10 can be connected to the inner gas nozzle carrier 3 in a manner secure against rotation by means of polygonal and serrations.
  • the outer gas nozzle carrier 2 can be fastened analogously to the inner gas nozzle carrier 3.
  • FIG. 3 shows a perspective view of an electrically insulating element 1, in which two bores II for the first gas flow and 12 for the second gas flow are formed on one end face, through which the two gas flows can flow into the electrically insulating element 1.
  • a third bore Ol is formed there, through which a cooling medium can flow into the electrically insulating element 1.
  • the cooling medium can flow through the channel Fl for cooling the outer gas nozzle carrier 2 and the mecanicgasdüsenures 3.
  • the second gas stream can, by at least one channel, not shown here, starting from the bore II into a ring channel formed in the interior of the electrically insulating element 1 in the form of an annular groove and out of this annular groove through the holes F2 in the direction of the workpiece surface to be machined flow out.
  • FIG. 4 By the present in Figure 4 at one end side of an example of an electrically insulating element connection F5 for the second gas stream, which is present at the bore II and formed with the bore II in the interior of the electrically insulating member 1 channel, the second gas stream in parallel to the longitudinal axis of the TIG burner from the bore F4 flow.
  • the bore F4 is formed at the other front end of the electrically insulating element 1.
  • the annular groove is formed radially circumferentially on the outer circumferential surface of the electrically insulating element 1 and communicates with the gas distributor 4, not shown here, so that the second gas stream can flow through the gas distributor 4.
  • the gas distributor 4 can be fitted in the annular groove formed directly on the end face of the electrically insulating element 1, which is open in the direction of the workpiece surface to be machined.
  • FIG. 5 shows a gas connection F6 at the bore 12, through which the first gas flow with the channel F7 can be introduced into the outer jacket of the electrically insulating element 1.
  • a further bore F8 is formed into which the bore 12 opens.
  • the bore F8 extends through the entire jacket of the electrically insulating element 1, so that the second gas stream can flow to the Inngasdüse 8 through the mecanicgasdüsenvic 3 not shown here.
  • an internal thread F9 is formed, which serves for fastening a locking screw (not shown).
  • Sectional view has been taken at a rotated by a few degrees with respect to Figure 4 position.
  • the cooling medium passes through a hole F10 in the parallel to
  • FIG. 7 shows an example of an electrically insulating element 1 which, between an electrode holder 5 and the inner gas nozzle 8, is a further electrically insulating element 11, which in this example is formed from a plurality of segments arranged at a distance from one another.
  • Segments lie with their inner circumferential surface on the outer lateral surface of the electrode holder 5 and with their outer lateral surfaces on the inner
  • channels are formed between the segments through which the first gas flow can flow in the direction of the respective workpiece surface.
  • the segments should each be formed at equal angular distances from one another, in each case aligned and / or dimensioned the same, in order to obtain uniform flow conditions over the circumference of the
  • FIG. 8 shows an example of a further electrically insulating element 11.
  • 8 channels in the form of longitudinal grooves 12 are formed in the inner circumferential surface of the inner gas nozzle, which are formed parallel to the longitudinal axis of the TIG burner. Through the channels 12, the first gas flow can flow in the direction of the workpiece surface.
  • FIG. 9 shows an example in which channels in the form of longitudinal grooves 13 in FIG the outer circumferential surface of the electrode holder 5 are formed, through which the first gas flow can flow in the direction of the workpiece surface.
  • the longitudinal grooves 13 are formed parallel to the longitudinal axis of the TIG burner.
  • the example shown in FIG. 10 is intended to illustrate that
  • Longitudinal grooves 14 and 15 also formed on the inner circumferential surface and / or the outer circumferential surface of the further electrically insulating member 11 and can be used to guide the first gas stream.
  • the longitudinal grooves 12, 13, 14 and 15 should also each have the same geometrical design, dimensioned and arranged at equal angular distances from each other and aligned parallel to each other and possibly also parallel to the central longitudinal axis of the TIG burner.
  • channels 16 for guiding the first gas flow are formed through the further electrically insulating element 11.
  • the channels 16 should be the same geometrically designed, dimensioned and arranged at equal angular intervals to each other and aligned parallel to each other and possibly also parallel to the central longitudinal axis of the TIG burner.
  • Burner can escape.
  • Inner gas nozzle 8 and electrode holder 5 may be present. It should preferably be formed on the outer circumferential surface of the electrode holder 5.
  • a further insulating element 12, 13, 14, 15 or an electrically insulating coating can also be applied to one
  • Electrode tube 10 alone or in addition to the electrode holder 5 or be present.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen WIG-Brenner zum Schweißen, Löten oder Beschichten, bei dem eine Elektrode (5, 6) von einer Innengasdüse (8) zumindest bis auf die aus dem WIG-Brenner herausragende Elektrodenspitze (6) radial umschlossen ist und durch mindestens einen Spalt zwischen der inneren Mantelfläche der Innengasdüse (8) und der äußeren Mantelfläche der Elektrode (5, 6) ein erster Gasstrom in Richtung einer Werkstückoberfläche geführt. Die Innengasdüse (8) ist an einem hülsenförmigen Innengasdüsenträger (3) befestigt und von einer Außengasdüse (7), die an einem Außengasdüsenträger (2) oder direkt an einer Außengasdüse (7) befestigt ist, in radialer Richtung umschlossen. Zwischen der radial äußeren Mantelfläche der Innengasdüse (8) und der inneren Mantelfläche der Außengasdüse (2) ist ein zweiter Gasstrom in Richtung der Werkstückoberfläche geführt. Zwischen dem Innengasdüsenträger (3), der Innengasdüse (8) und/oder der Elektrode (5, 6) und dem Außengasdüsenträger (2) und/oder der Außengasdüse (7) ist ein elektrisch isolierendes Element (1) angeordnet.

Description

WIG-Brenner zum Schweißen, Löten oder Beschichten
Die Erfindung betrifft WIG-Brenner, die zum Schweißen, Löten und
Beschichten eingesetzt werden können.
WIG-Brenner mit einer zusätzlichen (Innen-) Gasdüse zwischen einer nicht- abschmelzenden Elektrode und einer Außengasdüse sind beim Zünden oder beim Betrieb der Gefahr ausgesetzt, dass es zwischen Elektrode und der inneren Gasdüse und/oder zwischen mindestens einer der beiden Gasdüsen und dem Werkstück zu elektrischen Kurzschlüssen oder zur Etablierung von Nebenlichtbögen kommen kann. Diese führen in der Regel neben
Beschädigungen am Werkstück oder der Schweißnaht (Ausschuss oder Nacharbeit) auch zu erheblichen Schäden an den Düsen und zum Teil auch zur Zerstörung des Brenners.
Dieses Problem kann dadurch gefördert werden, dass einmal eine
Fehlausrichtung also eine unsymmetrische Anordnung von Elementen eines solchen Brenners im Bereich elektrisch leitender und betriebener Elemente, insbesondere an der Elektrode, einem Elektrodenhalter bzw. anderen elektrisch leitenden und mit der Elektrode elektrisch leitend verbundenen Elementen aufgetreten ist. Zum anderen können zusätzliche Nebenlichtbögen gezündet oder elektrische Kurzschlüsse ausgelöst werden, wenn der jeweilige
WIG-Brenner während der Bearbeitung an ein Werkstück oder einen in dessen Umgebung angeordneten Gegenstand anstößt.
Insbesondere wegen der zwei getrennt voneinander zu führenden Gasströme kann es auch zu thermischen und strömungstechnischen Problemen beim
Betrieb eines solchen Brenners, insbesondere wegen thermischer Probleme oder einer nicht optimalen Gasführung kommen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten zur Erhöhung der
Betriebssicherheit für WIG-Brenner anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem WIG-Brenner, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen WIG-Brenner ist eine Elektrode von einer Innengasdüse radial umschlossen. Dabei ragt zumindest die Elektrodenspitze in Richtung Werkstückoberfläche über alle Teile des WIG-Brenners hinaus. Durch mindestens einen Spalt zwischen der inneren Mantelfläche der
Innengasdüse und der äußeren Mantelfläche der Elektrode ist ein erster Gasstrom in Richtung einer Werkstückoberfläche geführt. Die Innengasdüse ist an einem hülsenförmigen Innengasdüsenträger oder direkt aneinem elektrisch isolierenden Element befestigt. Die Innengasdüse sollte zumindest bis auf die aus dem WIG-Brenner herausragende Elektrodenspitze (6) radial umschlossen sein.
Die Innengasdüse ist außerdem von einer Außengasdüse, die in einer Alternative an einem Außengasdüsenträger befestigt ist, in radialer Richtung umschlossen. Zwischen der radial äußeren Mantelfläche der Innengasdüse und der inneren Mantelfläche der Außengasdüse ist ein zweiter Gasstrom in Richtung der Werkstückoberfläche geführt. Der zweite Gasstrom umströmt den ersten aus der Innengasdüse ausströmenden ersten Gasstrom an dessen Außenseite vollumfanglich. Zwischen dem Innengasdüsenträger, der Innengasdüse und/oder der
Elektrode und dem Außengasdüsenträger und/oder der Außengasdüse ist ein elektrisch isolierendes Element angeordnet, mit dem elektrische Kurzschlüsse oder die Ausbildung von Nebenlichtbögen in diesem Bereich vermieden werden können. In einer anderen Alternative ist die Innengasdüse direkt mit dem elektrisch isolierenden Element verbunden.
Besonders vorteilhaft ist das elektrisch isolierende Element hülsenförmig ausgebildet.
Es sollte mit dem Außengasdüsenträger und dem Innengasdüsenträger verdrehsicher und rotationssymmetrisch, in Bezug zur mittleren Längsachse der Elektrode ausgerichtet, verbunden sein. Auf Möglichkeiten zur Erreichung dieses Zieles soll später näher eingegangen werden.
Vorteilhaft können im und/oder am hülsenförmigen elektrisch isolierenden Element Nuten, Kanäle und/oder Bohrungen zur Führung des ersten
Gasstromes, des zweiten Gasstromes und/oder eines Kühlmediums ausgebildet sein. Nuten oder Kanäle können dazu innerhalb des elektrisch isolierenden Elementes aber auch an dessen Oberfläche ausgebildet sein. Für die Zu- oder Abführung von Gas oder Kühlmedium können Bohrungen durch den Werkstoff des elektrisch isolierenden Elements bis zu einer Nut oder einem Kanal geführt sein.
Nuten oder Kanäle können dabei parallel bzw. in einem schräg geneigten Winkel ungleich 90 ° ausgerichtet sein, so dass Gas oder Kühlmedium in Richtung der Längsachse des WIG-Brenners bzw. der Elektrode durch das elektrisch isolierende Element strömen kann.
Mit Nuten oder Bohrungen, die senkrecht in Bezug zur Längsachse des WIG- Brenners bzw. der Elektrode ausgerichtet und die an einer äußeren
Oberfläche des elektrisch isolierenden Elements ausgebildet sind, kann Gas oder Kühlmedium ebenfalls an eine bestimmt Position zum Ein- oder
Ausströmen oder auch zu Kühlzwecken geführt werden.
In einer vorteilhaften Ausführung kann zwischen der Elektrode und der Innengasdüse und/oder der Innengasdüse und der Außengasdüse ein
Messgerät zur Überwachung eines elektrischen Stromflusses oder des elektrischen Spannungspotentials der Innengasdüse und/oder der
Außengasdüse angeordnet oder angeschlossen sein und mit einer Auswerte- und/oder Abschalteinheit für den Lichtbogen am WIG-Brenner verbunden sein. Damit lassen sich elektrische Kurzschlüsse oder die Ausbildung eines unerwünschten Nebenlichtbogens erkennen und durch eine zeitnahe
Abschaltung des Hauptlichtbogens zwischen Elektrodenspitze und Werkstück, also der vollständigen Abschaltung des WIG-Brenners unerwünschte
Beschädigungen vermeiden. Bei der Messung eines elektrischen Stromes oder eines elektrischen Spannungspotentials sollte bevorzugt ein elektrischer
Widerstand zwischen geschaltet sein.
Eine Elektrode kann mit einer Elektrodenspitze, die an einem Elektrodenhalter befestigt ist gebildet sein. Der Elektrodenhalter kann mit einem
Elektrodenkühlrohr verbunden sein oder das Elektrodenkühlrohr in den
Elektrodenhalter übergehen. Ein Elektrodenkühlrohr ist dabei an der der Elektrodenspitze gegenüberliegenden Seite des Elektrodenhalters
angeordnet. Es sollte innen hohl zur Führung eines Kühlmediums bis zumindest nahe an die Elektrodenspitze heran ausgebildet sein.
Vorteilhaft kann auch an der in Richtung der Werkstückoberfläche weisenden Stirnseite des hülsenförmigen elektrisch isolierenden Elements ein den zweiten Gasstrom kreisringförmig homogenisierender Gasverteiler angeordnet sein. Zu diesem Gasverteiler kann der zweite Gasstrom mit am elektrisch isolierenden Element vorhandenen Kanälen, Bohrungen oder Nuten geführt werden. Dort bewirkt er einen Staueffekt, der wiederum die gewünschte Homogenisierung des aus dem Gasverteiler austretenden zweiten Gasstromes vorteilhaft beeinflusst.
Der Gasverteiler kann siebförmig, als offenporöser Sinterkörper, als offenporöser Schaumkörper, mit in gleichmäßigen Abständen zueinander verteilt angeordneten Bohrungen mit kleinem freien Querschnitt oder in Form eines Lochbleches ausgebildet und mit einer Zuführung für den zweiten Gasstrom durch das hülsenförmige elektrisch isolierende Element hindurch verbunden sein.
Der Gasverteiler sollte an seinen äußeren Mantelflächen bis auf die Zuführung für den zweiten Gasstrom gasdicht, bevorzugt mittels einer Pressverbindung mit dem elektrisch isolierenden Element verbunden sein. Im Spalt zwischen der äußeren Mantelfläche der Elektrode und der inneren
Mantelfläche der Innengasdüse kann mindestens ein weiteres elektrisch isolierendes Element angeordnet sein. Das weitere elektrisch isolierende Element kann ebenfalls hülsenförmig ausgebildet sein. Es sollte dabei aber so dimensioniert sein, dass ein freier Spalt für den freien Durchlass des ersten Gasstromes verblieben ist.
Auf der äußeren Mantelfläche der Elektrode und/oder der inneren
Mantelfläche der Innengasdüse kann aber auch lokal definiert eine elektrisch isolierende Beschichtung ausgebildet sein, so dass der erste Gasstrom in Richtung Werkstückoberfläche strömen kann und gleichzeitig ein elektrischer
Kurzschluss zwischen Elektrode und Innengasdüse vermieden werden kann. Es kann dadurch auch eine konzentrische Ausrichtung von Elektrodenhalter und Innengasdüse mit Einhaltung eines konstanten Spaltmaßes des Spaltes zwischen der äußeren Mantelfläche des Elektrodenhalters und der inneren Mantelfläche der Innengasdüse über den gesamten Umfang eingehalten werden, so dass konstante Strömungsverhältnisse des ersten Gasstromes über den gesamten Umfang erreicht werden können.
Eine elektrisch isolierende Beschichtung kann lokal definiert stoffschlüssig auf Oberflächen der Elektrode und/oder der Innengasdüse verbunden sein. Ein Polymer kann solche Beschichtungen bilden. Elektrisch isolierende
Beschichtungen können auch durch thermisches Spritzen eines keramischen Werkstoffs ausgebildet worden sein.
Es können auch mehrere in einem Abstand zueinander über den äußeren Umfang der Elektrode verteilt angeordnete weitere elektrisch isolierende Elemente angeordnet sein. Dabei kann der erste Gasstrom zwischen den weiteren elektrisch isolierenden Elementen hindurch strömen. Mehrere so angeordnete und ausgebildete weitere elektrisch isolierende Elemente können, wie Abstandshalter zwischen der äußeren Mantelfläche der Elektrode und der inneren Mantelfläche der Innengasdüse angeordnet sein und an den jeweiligen aufeinander zu weisenden Mantelflächen der Elektrode und der Innengasdüse anliegen.
Das elektrisch isolierende Element kann an der Elektrode, einem die Elektrode fixierenden Elektrodenrohr oder Elektrodenhalter und/oder dem
Außengasdüsenträger stoffschlüssig, formschlüssig und/oder kraftschlüssig in Form einer Verdrehsicherung befestigt werden.
Dazu kann/können die äußere und/oder innere Mantelfläche des elektrisch isolierenden Elements nicht rotationssymmetrisch, bevorzugt mehreckig, a ls
Passfeder-Nut-Verbindung, mit einer Verzahnung oder mittels eines formschlüssig eingreifenden Elements, insbesondere einer Schraube oder einem Stift verdrehsicher fixiert werden.
Vorteilhaft kann mit einer an der äußeren Mantelfläche des
Innengasdüsenträgers eine Kerberzahnung ausgebildet sein. Die
Kerbverzahnung kann dabei mit der inneren Mantelfläche des elektrisch isolierenden Elements durch Einpressen in paralleler Richtung zur Längsachse des WIG-Brenners formschlüssig verbunden werden.
Ein Elektrodenhalter, eine Innengasdüse, ein Innengasdüsenträger, eine Außengasdüse oder ein Außengasdüsenträger kann jeweils einteilig aber jeweils auch aus mehreren einzelnen Elementen, die miteinander verbunden sind, gebildet sein.
Das elektrisch isolierende Element kann aus einem keramischen, polymeren Werkstoff, einem Polymer- oder Keramikfaserverbundwerkstoff oder einem Verbundwerkstoff Metall-Keramik oder Metall-Polymer gebildet sein. Bei einem Verbund sollten die Bereiche, die aus Metall gebildet sind, so angeordnet sein, dass keine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Innengasdüsenträger, der Innengasdüse und/oder der Elektrode und dem Außengasdüsenträger und/oder der Außengasdüse vorhanden ist. Als geeignete Polymere können beispielsweise Polyamidimid, PEEK oder Polyimid eingesetzt werden. Die Außengasdüse kann mit dem Außengasdüsenträger und die Innengasdüse kann mit dem Innengasdüsenträger mittels Schraubverbindung verbunden werden.
Die bereits angesprochenen Bohrungen durch die Gas oder Kühlmedium strömen können, können auch als Sacklochbohrungen ausgebildet sein.
Bohrungen können auch mit Ventilen, Schrauben mit Dichtung versehen bzw. verschlossen sein. Nuten können radial teilweise oder vollständig umlaufend ausgebildet sein. Sie können so als Ringnuten ausgebildet sein.
Mit der Erfindung und insbesondere mit dem elektrisch isolierenden Element kann das Problem gelöst werden. Das elektrisch isolierende Element kann ein Elektrodenrohr (Elektrodenhalter bzw. Träger der Elektrode) und auch die metallischen Aufnahmen der Außen- und Innengasdüse mit
Außengasdüsenträger und Innengasdüsenträger elektrisch voneinander isolieren und elektrische Kurzschlüsse sowie unerwünschte Nebenlichtbögen vermeiden. Es kann mit Bohrungen, Anschlussbohrungen oder -Stutzen und umlaufenden Nutenversehen sein, so dass durch das elektrisch isolierende Element sowohl ein oder mehrere Gase (unabhängige Gaszuführungen, - Bohrungen) geführt und/oder der Kreislauf für ein Kühlmedium zwischen Elektrodenkühlung und einem Wärmetauscher geschlossen werden. Letzteres kann zur Kühlung mindestens eines der beiden Düsenträger notwendig und erreichbar sein.
Erfindungsgemäß wird mit dem einfachen elektrisch isolierenden Element ein Brennergrundkörper, der neben der potentialgetrennten Aufnahme der Elektroden und Düsenhalter auch mindestens eine weitere Funktion einer komplexen Gasführung oder Kühlmediumführung (Leitung, Aufteilung etc.) erfüllen kann, zur Verfügung gestellt.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden. Einzelne in den Figuren gezeigte Merkmale können dabei unabhängig vom jeweiligen Beispiel oder der jeweiligen Figur miteinander kombiniert werden.
Es zeigen: Figur 1 eine Schnittdarstellung durch ein Beispiel eines
erfindungsgemäßen WIG-Brenners;
Figur 2 eine perspektivische Schnittdarstellung eines Beispiels eines bei einem erfindungsgemäßen WIG-Brenner einsetzbaren elektrisch isolierenden Elements, das an einem Elektrodenrohr und zwischen einem Innengasdüsenträger und einem Außengasdüsenträger angeordnet ist;
Figur 3 eine perspektivische Darstellung eines bei der Erfindung
einsetzbaren Beispiels eines elektrisch isolierenden Elements;
Figur 4 eine erste Schnittdarstellung durch das in Figur 3 gezeigte Beispiel;
Figur 5 eine zweite Schnittdarstellung durch das in Figur 3 gezeigte
Beispiel;
Figur 6 eine dritte Schnittdarstellung durch das in Figur 3 gezeigte
Beispiel; Figur 7 in einer Schnittdarstellung ein Beispiel eines elektrisch
isolierenden Elements;
Figur 8 in einer Schnittdarstellung ein Beispiel bei dem Nuten in einer inneren Mantelfläche einer Außengasdüse ausgebildet sind;
Figur 9 in einer Schnittdarstellung ein Beispiel bei dem Nuten in einer äußeren Mantelfläche eines Elektrodenhalters und/oder Elektrodenrohres ausgebildet sind; Figur 10 in einer Schnittdarstellung ein Beispiel bei dem Nuten in einer inneren Mantelfläche einer Außengasdüse und in einer äußeren Mantelfläche eines Elektrodenhalters und/oder Elektrodenrohres ausgebildet sind und Figur 11 in einer Schnittdarstellung ein Beispiel bei dem durch bzw. in einem elektrisch isolierenden Element Kanäle ausgebildet sind.
In Figur 1 ist ein Beispiel eines erfindungsgemäßen WIG-Brenners in einer Schnittdarstellung gezeigt. Dabei wurde auf die Darstellung von Zuführungen für Gase, ein Kühlmedium, einen Wärmetauscher zur Kühlung und andere eigentlich für den Betrieb erforderliche Elemente verzichtet. Es sind lediglich die Elemente gezeigt, die für die Realisierung der Erfindung wesentlich sind.
Zentrisch in der Längsachse des WIG-Brenners ist ein Elektrodenrohr 10 angeordnet, das zur Kühlung innen hohl ausgebildet ist. In den Hohlraum wird ein Kühlmedium bis in den Bereich, an dem ein Elektrodenhalter 5 ausgebildet und die aus Wolfram bestehende Elektrodenspitze 6 befestigt ist, geführt. Das Elektrodenrohr 10 mit einem an seiner in Richtung einer zu bearbeitenden Werkstückoberfläche weisenden Seite ausgebildeten Elektrodenhalter 5 ist an den Pluspol einer elektrischen Stromversorgungseinheit angeschlossen. Er könnte aber auch an den Minuspol angeschlossen sein.
Das Elektrodenrohr 10 ist mittels einer Polygonverbindung mit dem elektrisch isolierenden Element 1 verdrehsicher verbunden. Der Innengasdüsenträger 3 ist über eine Pressverzahnung ebenfalls verdrehsicher mit dem elektrisch isolierenden Element 1 verbunden.
An der äußeren Mantelfläche des Innengasdüsenträgers 3 ist die
Innengasdüse 8 ebenfalls mittels Schraubverbindung befestigt. Zwischen dem in Richtung Werkstückoberfläche weisenden Bereich des WIG-Brenners ist zwischen dem Elektrodenrohr 10 und der Innengasdüse 8 ein Ringspalt ausgebildet durch den ein erster Gasstrom in Richtung Werkstückoberfläche aus dem WIG-Brenner herausströmen kann.
Zwischen der äußeren Mantelfläche von Innengasdüsenträger 3, ggf. dem Elektrodenhalter 5, dem Elektrodenrohr 10 und dem Außengasdüsenträger 2, der ebenfalls hülsenförmig ausgebildet ist, ist das elektrisch isolierende Element 1 in Form einer Hülse angeordnet und verdrehsicher befestigt, wie dies im allgemeinen Teil der Beschreibung bereits erläutert worden ist. Das elektrisch isolierende Element 1 kann aber auch starr am WIG-Brenner oder dem Brennergehäuse befestigt und zusätzlich am Elektrodenrohr 10, dem Innengasdüsenträger 3 sowie dem Außengasdüsenträger 2 verdrehsicher angebracht sein.
Auf den Außengasdüsenträger 2 ist die Außengasdüse 7 aufgeschraubt, so dass zwischen Innengasdüse 8 und Außengasdüse 7 ein Ringspalt vorhanden ist, durch den ein zweiter Gasstrom in Richtung einer zu bearbeitenden Werkstückoberfläche strömen kann.
Innengasdüse 8, Außengasdüse 7 und der Elektrodenhalter 5 mit dem
Elektrodenrohr 10 sind so dimensioniert und miteinander verbunden, dass die Elektrodenspitze 6 außerhalb, also in Richtung Werkstückoberfläche vor den äußeren Stirnflächen von Innengasdüse 8 und Außengasdüse 7 angeordnet ist.
Zwischen der inneren Mantelfläche des Außengasdüsenträgers 2 und der äußeren Mantelfläche des elektrisch isolierenden Elements 1 ist ein in einer Nut fixierter Dichtring 9 angeordnet, mit dem ein Durchtreten von Gas und/oder Kühlmedium vermieden werden kann.
Mit der Darstellung in Figur 2 wird deutlich, dass an der in Richtung der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche angeordneten Stirnseite des elektrisch isolierenden Elements 1 ein Gasverteiler 4 vorhanden ist, durch den der zweite Gasstrom geführt werden kann. Hinter dem Gasverteiler 4 ist am elektrisch isolierenden Element 1 ein Ringkanal in Form einer radial umlaufenden Nut ausgebildet, in den der zweite Gasstrom durch weitere Nuten und Kanäle gelangen kann. Der Gasverteiler 4 ist bei diesem Beispiel als offenporöser Sinterkörper aus keramischem Werkstoff ausgebildet. Er ist so dimensioniert und mit Porengrößen und Porosität so ausgebildet, dass der zweite Gasstrom homogen über die gesamte Austrittfläche des Gasverteilers 4 austreten kann und dabei der kreisringförmig austretende zweite Gasstrom an jeder Stelle eine gleiche Axialgeschwindigkeit und einen gleichen
Volumenstrom aufweist. Vor dem Eintritt des zweiten Gasstromes in den Gasverteiler ist ein größerer Druck dieses Gases wegen der Staudruckwirkung des Gasverteilers 4 vorhanden. Der Gasverteiler 4 ist mittels Presspassungen am elektrisch isolierenden Element 1 befestigt. Dadurch kann ein sicherer Halt des Gasverteilers 4 am elektrisch isolierenden Element 1 erreicht und es können Leckströme das zweiten Gasströme am Gasverteiler 4 vorbei vermieden werden.
Das elektrisch isolierende Element 1 kann als Spritzgussteil oder durch eine mechanische Bearbeitung hergestellt werden. Bei einem keramischen
Werkstoff kann auch eine Herstellung durch Sinterung in einem geeigneten Formwerkzeug, insbesondere durch Heiß-Isostatisches Pressen erreicht werden.
Mit Figur 2 ist auch erkennbar, wie das Elektrodenrohr 10 mittels Polygon- und Kerbverzahnungen mit dem Innengasdüsenträger 3 verdrehsicher verbunden sein kann.
Auf der äußeren Mantelfläche des elektrisch isolierenden Elements 1 kann der Außengasdüsenträger 2 analog zum Innengasdüsenträger 3 befestigt sein.
In Figur 3 ist eine perspektivische Darstellung eines elektrisch isolierenden Elements 1 gezeigt, bei dem an einer Stirnseite zwei Bohrungen II für den ersten Gasstrom und 12 für den zweiten Gasstrom ausgebildet sind, durch die die beiden Gasströme in das elektrisch isolierende Element 1 einströmen können. Zusätzlich ist eine dritte Bohrung Ol dort ausgebildet, durch die ein Kühlmedium in das elektrisch isolierende Element 1 ausströmen kann. Das Kühlmedium kann durch den Kanal Fl zur Kühlung des Außengasdüsenträgers 2 und des Innengasdüsenträgers 3 strömen.
An der gegenüberliegenden Stirnseite des elektrisch isolierenden Elements 1 sind bei dem hier gezeigten Beispiel Bohrungen F2 mit sehr kleinem
Innendurchmesser über den Umfang gleichmäßig verteilt ausgebildet, die die Funktion des Gasverteilers 4 erfüllen können. Der zweite Gasstrom kann durch mindestens einen hier nicht gezeigten Kanal von der Bohrung II ausgehend in eine einen im Inneren des elektrisch isolierenden Element 1 ausgebildeten Ringkanal in Form einer Ringnut und aus dieser Ringnut durch die Bohrungen F2 in Richtung der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche ausströmen.
Durch den im in Figur 4 an einer Stirnseite eines Beispiels eines elektrisch isolierenden Elements vorhanden Anschluss F5 für den zweiten Gasstrom, der an der Bohrung II vorhanden ist und den mit der Bohrung II im Inneren des elektrisch isolierenden Elements 1 ausgebildeten Kanal kann der zweite Gasstrom parallel zur Längsachse des WIG-Brenners aus der Bohrung F4 strömen. Die Bohrung F4 ist am anderen stirnseitigen Ende des elektrisch isolierenden Elements 1 ausgebildet. Die Ringnut ist radial umlaufend an der äußeren Mantelfläche des elektrisch isolierenden Elements 1 ausgebildet und kommuniziert mit dem hier nicht dargestellten Gasverteiler 4, so dass der zweite Gasstrom durch den Gasverteiler 4 ausströmen kann.
Der Gasverteiler 4 kann in die direkt an der Stirnfläche des elektrisch isolierenden Elements 1 ausgebildete Ringnut eingepasst werden, die in Richtung der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche offen ist.
Der Darstellung von Figur 5 kann man einen Gasanschluss F6 an der Bohrung 12 entnehmen, durch die der erste Gasstrom mit dem Kanal F7 in den äußeren Mantel des elektrisch isolierenden Elements 1 eingeführt werden kann.
Senkrecht dazu ist eine weitere Bohrung F8 ausgebildet in die die Bohrung 12 mündet. Die Bohrung F8 reicht durch den gesamten Mantel des elektrisch isolierenden Elements 1, so dass der zweite Gasstrom durch den hier nicht gezeigten Innengasdüsenträger 3 zur Inngasdüse 8 strömen kann. An der Bohrung F8 ist ein Innengewinde F9 ausgebildet, das zur Befestigung einer Verschlussschraube (nicht dargestellt) dient. Die in Figur 5 gezeigte
Schnittdarstellung ist bei einem um einige Grad in Bezug zu Figur 4 gedrehter Stellung aufgenommen worden.
Bei dem in Figur 6 gezeigten und um einen anderen Winkel in Bezug zu den Figuren 4 und 5 gedrehten Schnittdarstellung elektrisch isolierenden Element 1 sind Möglichkeiten zur Verteilung von durch das elektrisch isolierende Element 1 geführtem Kühlmedium aufgezeigt.
Das Kühlmedium gelangt durch eine Bohrung F10 in den parallel zur
Längsachse des WIG-Brenners ausgebildeten Kanal Fll und danach durch die Bohrung F12 in eine Ringnut F13 und von dort über die Bohrung F14 in den parallel zur Längsachse des WIG-Brenners ausgerichteten Kanal F15. Von dort tritt es über die Öffnung F16 aus dem elektrisch isolierenden Element 1 aus und kann zu einem Wärmetauscher (nicht dargestellt) geführt werden.
Es kann so festgehalten werden, dass ein Kühlmedium sowohl im Kreislauf, wie auch im Gegenstrom durch ein elektrisch isolierendes Element geführt werden kann. Figur 7 zeigt ein Beispiel eines elektrisch isolierenden Elements 1, das zwischen einem Elektrodenhalter 5 und der Innengasdüse 8 ein weiteres elektrisch isolierendes Element 11, das bei diesem Beispiel aus mehreren in einem Abstand zueinander angeordneten Segmenten gebildet ist. Die
Segmente liegen mit ihrer inneren Mantelfläche an der äußeren Mantelfläche des Elektrodenhalters 5 und mit ihren äußeren Mantelflächen an der inneren
Mantelfläche der Innengasdüse 8 an.
Dies ist auch bei den einteilig ausgebildeten weiteren elektrisch isolierenden Elementen 11, wie sie in den Figuren 8 bis 11 gezeigt sind der Fall.
Beim Beispiel nach Figur 7 sind zwischen den Segmenten Kanäle ausgebildete durch die der erste Gasstrom in Richtung der jeweiligen Werkstückoberfläche strömen kann. Dazu sollten die Segmente in jeweils gleichen Winkelabständen zueinander ausgebildet, jeweils gleich ausgerichtet und/oder dimensioniert sein, um gleichmäßige Strömungsverhältnisse über den Umfang des
Elektrodenhalters 5 einhalten zu können, bei diesem Beispiel sind drei Segmente vorhanden. Es können aber auch mindestens zwei oder mehr als drei Segmente genutzt werden. In Figur 8 ist ein Beispiel eines weiteren elektrisch isolierenden Elements 11 gezeigt. Dabei sind in der inneren Mantelfläche der Innengasdüse 8 Kanäle in Form von Längsnuten 12 ausgebildet, die parallel zur Längsachse des WIG- Brenners ausgebildet sind. Durch die Kanäle 12 kann der erste Gasstrom in Richtung Werkstückoberfläche strömen.
In Figur 9 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem Kanäle in Form von Längsnuten 13 in der äußeren Mantelfläche des Elektrodenhalters 5 ausgebildet sind, durch die der erste Gasstrom in Richtung Werkstückoberfläche strömen kann. Auch die Längsnuten 13 sind parallel zur Längsachse des WIG-Brenners ausgebildet. Mit dem in Figur 10 gezeigten Beispiel soll verdeutlicht werden, dass
Längsnuten 14 und 15 auch an der inneren Mantelfläche und/oder der äußeren Mantelfläche des weiteren elektrisch isolierenden Elements 11 ausgebildet und zur Führung des ersten Gasstromes genutzt werden können.
Die Längsnuten 12, 13 , 14 und 15 sollten jeweils ebenfalls gleich geometrisch gestaltet, dimensioniert und mit jeweils gleichen Winkelabständen zueinander angeordnet sowie parallel zueinander und möglichst auch parallel zur mittleren Längsachse des WIG-Brenners ausgerichtet sein.
Bei dem in Figur 11 gezeigten Beispiel sind Kanäle 16 zur Führung des ersten Gasstromes durch das weitere elektrisch isolierende Element 11 hindurch ausgebildet. Auch die Kanäle 16 sollten gleich geometrisch gestaltet, dimensioniert und mit jeweils gleichen Winkelabständen zueinander angeordnet sowie parallel zueinander und möglichst auch parallel zur mittleren Längsachse des WIG-Brenners ausgerichtet sein.
Mit einem so ausgebildeten und entsprechend angeordneten weiteren elektrisch isolierenden Element 11 kann vorteilhaft gesichert werden, dass die Innengasdüse 8 und der Elektrodenhalter 5 konzentrisch zueinander ausgerichtet sind, so dass eine homogener erster Gasstrom radial um den Elektrodenhalter 5 herum in Richtung Werkstückoberfläche aus dem WIG-
Brenner austreten kann.
In analoger Form zu einem weiteren elektrisch isolierenden Element 12, 13, 14 oder 15 kann auch elektrisch isolierende Beschichtungen zwischen
Innengasdüse 8 und Elektrodenhalter 5 vorhanden sein. Sie sollte bevorzugt auf der äußeren Mantelfläche des Elektrodenhalters 5 ausgebildet sein.
Bei den in den Figuren 7 bis 11 kann ein weiteres isolierendes Element 12, 13, 14, 15 oder eine elektrisch isolierende Beschichtung auch an einem
Elektrodenrohr 10 allein oder zusätzlich zum Elektrodenhalter 5 angeordnet oder vorhanden sein.

Claims

Patentansprüche
WIG-Brenner zum Schweißen, Löten oder Beschichten, bei dem eine Elektrode (5, 6) von einer Innengasdüse (8) radial umschlossen ist und durch mindestens einen Spalt zwischen der inneren Mantelfläche der Innengasdüse (8) und der äußeren Mantelfläche der Elektrode (5, 6) ein erster Gasstrom in Richtung einer Werkstückoberfläche geführt und die Innengasdüse (8) an einem hülsenförmigen
Innengasdüsenträger (3) befestigt ist, und
die Innengasdüse (8) von einer Außengasdüse (7), die an einem Außengasdüsenträger (2) oder direkt an einer Außengasdüse (7) befestigt ist, in radialer Richtung umschlossen ist und zwischen der radial äußeren Mantelfläche der Innengasdüse (8) und der inneren Mantelfläche der Außengasdüse (2) ein zweiter Gasstrom in Richtung der Werkstückoberfläche geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Innengasdüsenträger (3), der Innengasdüse (8) und/oder der Elektrode (5, 6) und dem Außengasdüsenträger (2) und/oder der Außengasdüse (7) ein elektrisch isolierendes Element (1) angeordnet ist.
WIG-Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innengasdüse (8) direkt mit dem elektrisch isolierenden Element (1) verbunden ist.
WIG-Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch isolierende Element (1) hülsenförmig ausgebildet ist und/oder
mit dem Außengasdüsenträger (8), dem Innengasdüsenträger (7) sowie dem Elektrodenhalter (5) verdrehsicher und
rotationssymmetrisch, in Bezug zur mittleren Längsachse der
Elektrode, die mit einem Elektrodenhalter (5) und einer
Elektrodenspitze (6) gebildet ist, ausgerichtet, verbunden ist.
WIG-Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innengasdüse (8) zumindest bis auf die aus dem WIG-Brenner herausragende Elektrodenspitze (6) radial umschlossen ist.
WIG-Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im und/oder am hülsenförmigen elektrisch isolierenden Element Nuten (Fl, F4, F8, F12, F13, F14), Kanäle und/oder Bohrungen (II, 12, Ol, Fl, F2, F3, F5, F6, F7, F9, F10, Fll, F15, F16) zur Führung des ersten Gasstromes, des zweiten Gasstromes und/oder eines Kühlmediums ausgebildet sind.
WIG-Brenner nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Längsachse der Elektrode (5) ausgerichtete Kanäle oder Nuten (Fl, F3, F7, Fll, F15) und/oder radial an der inneren oder äußeren Mantelfläche des hülsenförmigen elektrisch isolierenden Elements (1) ausgebildet Nuten (F4, F8, F12, F13, F14) für die Führung eines der Gasströme oder des Kühlmediums am hülsenförmigen elektrisch isolierenden Elements vorhanden sind.
WIG-Brenner nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuführung für Kühlmedium zur Außengasdüse (8) und/oder den Außengasdüsenträger (2) durch das elektrisch isolierende Element (1) hindurch geführt ist.
WIG-Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Elektrode (5, 6) und der
Innengasdüse (7) und/oder
der Innengasdüse (7) und der Außengasdüse (8) ein Messgerät zur Überwachung eines elektrischen Stromflusses oder des elektrischen Spannungspotentials, bevorzugt unter Zwischenschaltung eines elektrischen Widerstandes, der Innengasdüse (7) und/oder der Außengasdüse (8) angeordnet oder angeschlossen und mit einer Auswerte- und/oder Abschalteinheit für den Lichtbogen am WIG- Brenner verbunden ist.
9. WIG-Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Mantelfläche des Innengasdüsenträgers (3) eine Kerbverzahnung ausgebildet ist, die mit der Mantelfläche des elektrisch isolierenden Elements (1) durch Einpressen in paralleler Richtung zur Längsachse des WIG-Brenners formschlüssig verbunden ist.
10. WIG-Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenhalter (5), die Innengasdüse (8), der Innengasdüsenträger (3), die Außengasdüse (7), das elektrisch isolierende Element (1) und/oder der Außengasdüsenträger (2) jeweils aus mehreren einzelnen Elementen, die miteinander verbunden sind, gebildet ist.
11. WIG-Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprühe, dadurch gekennzeichnet, dass an der in Richtung der Werkstückoberfläche weisenden Stirnseite des hülsenförmigen elektrisch isolierenden Elements (1) ein den zweiten Gasstrom kreisringförmig
homogenisierender Gasverteiler (4) angeordnet ist.
12. WIG-Brenner nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, dass der Gasverteiler (4) siebförmig, als offenporöser Sinterkörper, als offenporöser Schaumkörper, mit in gleichmäßigen Abständen zueinander verteilt angeordneten Bohrungen mit kleinem freien Querschnitt oder in Form eines Lochbleches ausgebildet und mit einer Zuführung für den zweiten Gasstrom durch das hülsenförmige elektrisch isolierende Element (1) hindurch verbunden ist.
13. WIG-Brenner nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Gasverteiler (4) an seinen äußeren Mantelflächen bis auf die Zuführung für den zweiten Gasstrom gasdicht, bevorzugt mittels einer Pressverbindung mit dem elektrisch isolierenden Element (1) verbunden ist.
14. WIG-Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Spalt zwischen der äußeren Mantelfläche des Elektrodenhalters (5) und der inneren Mantelfläche der Innengasdüse (7) mindestens ein weiteres elektrisch isolierendes Element (11) angeordnet
oder
auf der äußeren Mantelfläche des Elektrodenhalters (5) und/oder der inneren Mantelfläche der Innengasdüse (7) lokal definiert eine elektrisch isolierende Beschichtung ausgebildet ist, so dass
der erste Gasstrom in Richtung Werkstückoberfläche strömen kann und gleichzeitig ein elektrischer Kurzschluss zwischen Elektrodenhalter (5) und Innengasdüse (7) vermieden wird und eine konzentrische Ausrichtung von Elektrodenhalter (5) und Innengasdüse (7) mit Einhaltung eines konstanten Spaltmaßes des Spaltes zwischen der äußeren Mantelfläche des Elektrodenhalters (5) und der inneren Mantelfläche der Innengasdüse (7) über den gesamten Umfang erreichbar ist.
15. WIG-Brenner nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, dass ein weiteres elektrisch isolierendes Element (11) hülsenförmig ausgebildet ist und zwischen Innengasdüse (7),
Innengasdüsenträger (2), Elektrodenrohr (10) und Elektrodenhalter (5) ein Spalt ausgebildet ist, durch den der erste Gasstrom in Richtung Werkstückoberfläche strömt
oder
mehrere in einem Abstand zueinander über den äußeren Umfang der Elektrode verteilt angeordnete zweite elektrisch isolierende Elemente angeordnet sind
oder
mehrere elektrisch isolierende Beschichtungen über den Umfang verteilt an der äußeren Mantelfläche der Elektrode (5) und/oder der inneren Mantelfläche der Innengasdüse (7) in Abständen zueinander ausgebildet sind.
16. WIG-Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch isolierende Element (1) an der Elektrode (5), einem die Elektrode fixierenden Elektrodenrohr (10) oder Elektrodenhalter und/oder dem Außengasdüsenträger (2) stoffschlüssig, formschlüssig und/oder kraftschlüssig in Form einer Verdrehsicherung befestigt ist.
17. WIG-Brenner nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, dass die äußere und/oder innere Mantelfläche des elektrisch isolierenden Elements (1) nicht rotationssymmetrisch, bevorzugt mehreckig, als Passfeder-Nut-Verbindung, mit einer Verzahnung oder mittels eines formschlüssig eingreifenden Elements, insbesondere einer Schraube oder einem Stift verdrehsicher fixierbar ist.
18. WIG-Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch isolierende Element (1) aus einem keramischen, polymeren Werkstoff, einem Polymer- oder
Keramikfaserverbundwerkstoff oder einem Verbundwerkstoff Metall- Keramik oder Metall-Polymer gebildet ist.
19. WIG-Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außengasdüse (8) mit dem
Außengasdüsenträger (2) und die Innengasdüse (7) mit dem
Innengasdüsenträger (3) mittels Schraubverbindung verbindbar sind.
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