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Die Erfindung betrifft einen Schweiß- oder Schneidbrenner zum Schweißen oder Schneiden von elektrisch leitfähigen Werkstücken gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bekannte Schweiß- oder Schneidbrenner dieser Art (vgl. z. B.
DE 10 2004 042 135 A1 ,
DE 297 23 355 U1 und
DE 102 02 867 A1 ) weisen eine Einrichtung zur Regelung des Abstands zwischen der Brennerspitze und dem Werkstück auf, die auf eine kapazitive Messmethode zurückgreift. So ist gemäß
DE 297 23 355 U1 an der Brennerspitze diese rings umgebend eine freiliegende Ringelektrode befestigt, die mit einer Auswerteeinheit elektrisch leitend verbunden ist. Die Ringelektrode bildet zusammen mit dem Werkstück eine Kapazität, die abhängig ist von dem gegenseitigen Abstand. Zur Bestimmung des Abstands der Brennerspitze zum Werkstück wird die Kapazität bzw. eine die Kapazität charakterisierende Kenngröße in regelmäßigen zeitlichen Abständen gemessen und aus den erhaltenen Werten wird der Abstand der Ringelektrode zum Werkstück errechnet. Aus diesem Abstand lässt sich dann der Abstand der Brennerspitze zum Werkstück errechnen. Diese Abstandsmessung hat sich in der Praxis seit Jahren bewährt. Allerdings bedingt die Anordnung der Ringelektrode, die außen um die Brennerspitze verläuft, den Nachteil, dass sich ihre Position bezüglich der Brennerspitze in unerwünschter Weise ändern kann, wenn beispielsweise der Brenner gegen ein Hindernis fährt und die Ringelektrode oder ihre Halterung verbogen wird. In diesem Fall ist eine exakte Bestimmung des Abstands zwischen der Brennerspitze und dem Werkstück nicht mehr möglich.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Schweiß- oder Schneidbrenner der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine zuverlässigere Abstandsregelung zum Werkstück möglich ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schweiß- oder Schneidbrenner mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass die Elektrode exakter bezüglich der Brennerspitze positioniert werden kann, wenn sie durch eine die Spitze der Düsenkappe darstellende Metallkappe gebildet wird. Zudem erhält der Brenner ein ansprechendes Design. Die Metallkappe muß gegenüber den weiteren Bauteilen des Brenners elektrisch isoliert sein, was besonders vorteilhaft dadurch erzielt wird, dass die Düsenkappe einen mit der Metallkappe verbundenen Isolierring aus elektrisch nicht leitendem Material aufweist. Der Isolierring besteht zweckmäßig aus Keramik und ist mit den weiteren Bauteilen des Brenners, beispielsweise einem äußeren Mantelrohr, verbindbar.
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Die zur Brennerdüse führenden Zuleitungen werden zweckmäßig durch ein Mantelrohr umschlossen, an dem die Düsenkappe mittels des Isolierrings befestigt ist. Insbesondere um bei der Befestigung der Brennerdüse mit Werkzeugen angreifen zu können, kann es vorteilhaft sein, einen möglichst langen Abschnitt des Brenners von der Brennerspitze ausgehend freizulegen. Dies könnte zwar dadurch erreicht werden, dass die Düsenkappe sich über einen erheblichen Teil der Länge des Brenners erstreckt und lösbar am Mantelrohr befestigt ist. Da die Düsenkappe, insbesondere wenn sie teilweise aus Keramik gefertigt ist, jedoch wesentlich teurer ist als das Mantelrohr aus Metall, wird bevorzugt, dass das Mantelrohr einen ersten Rohrabschnitt und eine am ersten Rohrabschnitt lösbar befestigte, die Düsenkappe tragende Hülse aufweist.
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Zweckmäßig ist in der Düsenkappe ein Kontaktstift aufgenommen, der die Elektrode mit einem im Mantelrohr aufgenommenen Kontaktelement verbindet. Eine aufwendige Verkabelung zum Anschluss der Elektrode ist dann nicht nötig. Vom Kontaktelement führen dann Kabel zu einer Auswerteeinheit, die eine von der Kapazität abhängige Kenngröße auswertet. Dabei wird bevorzugt, dass die Auswerteeinheit einen zur Kapazität parallel geschalteten elektrischen Schwingkreis sowie eine Datenverarbeitungseinheit zur Auswertung der Resonanzfrequenz des Schwingkreises aufweist.
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Die Brennerdüse ragt vorteilhaft mit ihrer Spitze aus der Düsenkappe. Damit kommt die Flamme nicht mit der Düsenkappe in Berührung. Es wird bevorzugt, dass die Düsenkappe im Abstand zur Brennerdüse angeordnet ist, so dass zwischen der Brennerdüse und der Düsenkappe ein Spalt frei bleibt. Damit wird der Tatsache Rechnung getragen, dass sich die aus Metall bestehende Brennerdüse bei Erwärmung stärker ausdehnt als die beispielsweise aus Keramik bestehende Düsenkappe. Würde die Düsenkappe eng an der Brennerdüse anliegen, könnte sie durch deren Wärmeausdehnung gesprengt werden. Zudem wäre die Anordnung einer Isolierschicht zwischen der Düsenkappe und der Brennerdüse erforderlich. Um die Brennerdüse und die Düsenkappe dennoch exakt zueinander positionieren zu können, kann zwischen der Düsenkappe und der Brennerdüse ein an einer Außenfläche der Brennerdüse und an der Düsenkappe anliegender elastischer Ring angeordnet sein. Dieser wird bei einer Wärmeausdehnung der Brennerdüse reversibel verformt und hält die Brennerdüse in der Düsenkappe mittig in ihrer Position.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
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1 einen Abschnitt eines Schweiß- oder Schneidbrenners im Längsschnitt.
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Ein Schneidbrenner 10, dessen vorderer Abschnitt in der Zeichnung dargestellt ist, weist eine an der Brennerspitze 12 angeordnete Brennerdüse 14 für den Austritt der Schneidflamme auf. Die Brennerdüse 14 wird über Zuleitungen 16 mit einem Gasgemisch versorgt, welche in einem Mantelrohr 18 aufgenommen sind. Das Mantelrohr 18 weist einen ersten Rohrabschnitt 20 sowie eine sich in Richtung zur Brennerspitze 12 an den ersten Rohrabschnitt 20 anschließende, mit diesem mittels eines Schnellverschlusses lösbar verbundene Hülse 22 auf. An der Hülse 22 ist eine Düsenkappe 24 befestigt, die die Brennerdüse 14 rings umschließt. Zur Brennerspitze 12 ist die Düsenkappe 24 offen und die Spitze 26 der Brennerdüse 14 ragt ein Stück weit aus ihr heraus.
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Die Düsenkappe 24 weist im wesentlichen zwei fest miteinander verbundene Bauteile auf: zum einen eine zur Brennerspitze 12 offene, die Brennerdüse 14 rings umschließende Metallkappe 28, zum anderen einen im Abstand zur Brennerspitze 12 angeordneten, ebenfalls rings um die Brennerdüse 14 umlaufenden Isolierring 29 aus Keramik. Des Weiteren ist in der Düsenkappe 24 ein Kontaktstift 30 aufgenommen, der fest mit der Metallkappe 28 verbunden ist und diese elektrisch leitend mit einem in der Hülse 22 aufgenommenen Kontaktelement 32 verbindet. Vom Kontaktelement 32 führen dann in der Zeichnung nicht dargestellte, zwischen den Gaszuleitungen 16 und dem Mantelrohr 18 verlaufende, an einer im Abstand zur Brennerspitze 12 angeordneten Kabelführung 33 durch das Mantelrohr 18 durchgeführte Kabel zu einer Auswerteeinheit, die eine Kenngröße misst und auswertet, welche von der durch die Metallkappe 28 und ein Werkstück gebildeten Kapazität abhängt. Die Kapazität und damit die Kenngröße ist abhängig vom Abstand der Ringelektrode 28 zum Werkstück, so dass der Abstand der Brennerspitze 12 zum Werkstück zuverlässig ermittelt werden kann.
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Die Brennerdüse 14 und die Düsenkappe 24 sind im Abstand zueinander angeordnet, so dass zwischen ihnen ein Spalt 34 frei bleibt. Im Spalt 34 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein elastischer O-Ring 36 angeordnet, der an einer Außenfläche 38 der Brennerdüse 14 und sich vom Isolierring 29 in Richtung zur Brennerspitze 12 erstreckenden, fest mit dem Isolierring 29 verbundenen Halteelementen 40 anliegt und sich bei einer thermischen Ausdehnung der Brennerdüse 14 elastisch verformt. Der O-Ring 36 trägt dazu bei, dass die Brennerdüse 14 mittig durch die Öffnung in der Düsenkappe 24 durchgeführt ist, so dass sich die Position der Metallkappe 28 bezüglich der Brennerspitze 12 auch bei einer thermischen Ausdehnung der Brennerdüse 14 kaum ändert. Bei den meisten Anwendungsfällen können jedoch der O-Ring 36 und die Halteelemente 40 weggelassen werden Die Düsenkappe 24 ist auf die Hülse 22 aufgesteckt. Hierzu weist die Hülse 22 an ihrer Außenseite eine rings umlaufende Kerbe 42 auf, in der eine Haltefeder 44 aufgenommen ist. Die Haltefeder 44 drückt mit ihrer Federkraft das vordere, der Brennerspitze 12 zugewandte Ende der Hülse 22 zusammen und klemmt den Isolierring 29 ein. Zum Austausch der Düsenkappe 24 wird die Haltefeder 44 entfernt, so dass der Isolierring 29 leicht aus der Hülse 22 herausgezogen werden kann.
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Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft einen Schweiß- oder Schneidbrenner 10 zum Schweißen oder Schneiden von elektrisch leitfähigen Werkstücken mit einer an der Brennerspitze 12 angeordneten Brennerdüse 14 für den Austritt der Flamme, mit einer die Brennerdüse 14 wenigstens teilweise umschließenden, zur Brennerspitze 12 offenen Düsenkappe 24 und mit einer mit dem Werkstück eine Kapazität bildenden Elektrode 28. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Düsenkappe 24 eine zur Brennerspitze 12 offene, gegenüber den weiteren Bauteilen des Brenners elektrisch isolierte, die Elektrode bildende Metallkappe 28 aufweist.
