DE19842074B4

DE19842074B4 - Anode für Plasmaauftragsbrenner

Info

Publication number: DE19842074B4
Application number: DE19842074A
Authority: DE
Inventors: Dieter Ohlensehlen; Uwe Dr.-Ing. Szieslo
Original assignee: Castolin SA
Current assignee: ECG Immobilier SA
Priority date: 1998-09-15
Filing date: 1998-09-15
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2018-09-16
Also published as: DE19842074A1; EP0987930A2; EP0987930A3

Abstract

Anode für Plasmaauftragsbrenner zur Bodenbeschichtung enger und tiefer Sacklöcher, bestehend aus einem schlankzylindrischen Anodenkörper (1) mit Anschlußflansch (2), von dem aus um eine die Kathodennadel (3) aufnehmende Zentralbohrung (4) weitere, im wesentlichen axial orientierte Betriebsmittelbohrungen (5) zur Anodenspitze (6) geführt sind, die als separater Spitzenansatz (6') in bohrungsfluchtender Position und mit Radialführung (7) am mit einer entsprechenden Radialführung (7') versehenen Ende (8) des Anodenkörpers (1) angeordnet ist, wobei zwischen dem Ende (8) des Anodenkörpers (1) und dem Spitzenansatz (6') mindestens ein entsprechende Bohrungen (4, 5) aufweisendes Verlängerungsstück (9) angeordnet ist, an einem Ende (9') eine Positivradialführung (10) und am anderen Ende (9'') eine Negativradialführung (10') aufweist und an beiden Enden (9', 9'') Mittel (11) zur bohrungsgerechten Zuordnung des Verlängerungsstückes (9) zum Anodenkörper (1) und des Spitzenansatzes (6') zum Verlängerungsstück (9).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anode für Plasmaauftragsbrenner zur Bodenbeschichtung enger und tiefer Sacklöcher, bestehend aus einem schlank-zylindrischen Anodenkörper mit Anschlußflansch, von dem aus um eine die Kathodennadel aufnehmende Zentralbohrung weitere, im wesentlichen axial orientierte Betriebsmittelbohrungen zur Anodenspitze geführt sind, die als separater Spitzenansatz in bohrungsfluchtender Position und mit Radialführung am mit einer entsprechenden Radialführung versehenen Ende des Anodenkörpers angeordnet ist.

Derartige Anoden für Plasmaauftragsbrenner sind hinlänglich bekannt und in Benutzung, so daß es diesbezüglich an sich keines besonderen druckschriftlichen Nachweises bedarf. Hingewiesen sei jedoch auf die Vergleichsfiguren 7A-7C, die eine Anode der eingangs genannten, also bekannten Art zeigen, und auch bspw. die DE 196 08 554 C1 und die DE 36 42 375 A1 .

Um Auftragsbeschichtungen am Boden auch enger und tiefer Sacklöcher oder an tieferen Rezessen von Bohrungen vornehmen zu können, müssen diese Anoden schlank-zylindrisch ausgebildet sein, d.h., Anoden bekannter Art haben bspw. einen Außendurchmesser von 10 mm und eine maximale Länge von ca. 100 mm, wobei die maximale Länge, die bislang nicht überschritten werden konnte, ihren Grund darin hat, daß die notwendigen Bohrungen für die Betriebsmittel (Schutzgas, Brenngas, Kühlmittel, Auftragspulver) bei größeren Längen des Anodenkörpers selbst mit besonderen Hilfsmitteln und Werkzeugen nicht mehr verlaufsgenau in den Anodenkörper eingebracht werden können. Hohe Verlaufsgenauigkeit ist jedoch nicht nur wegen der notwendigen genauen Bohrungsfluchtung zwischen Ende Anodenkörper und Spitzenansatz erforderlich, sondern auch mit Rücksicht auf den geringen Querschnitt des Anodenkörpers, auf den die Bohrungen verteilt untergebracht werden müssen, wobei zu berücksichtigen ist, daß als Restwandstärken zum Teil nur wenige zehntel Millimeter zur Verfügung stehen, was bedeutet, daß erwartbare Bohrungsverläufe bei Anodenkörperlängen von 100 mm und mehr nicht hingenommen werden können. Die Direktauf bringung verschleißfester Beschichtungen mittels Plasmaauftragsbrennern auf Böden von engen Sacklöchern, wie auch immer diese im einzelnen gestaltet und für welche konstruktiven Zwecke diese bestimmt sein mögen, fand also bislang ihre Grenze in der bzgl. exakter Bohrungsanbringung noch herstellbaren Länge der Anodenkörper von Plasmaauftragsbrennern. Um überhaupt tiefere Sacklöcher am Boden beschichten zu können, mußte deshalb mit das Auftragsmaterial darstellenden, per se entsprechend langen Elektroden gearbeitet werden, wobei aber praktisch der Auftrag "blind" und ohne Schutzgas durchgeführt werden mußte. Unter Berücksichtigung dieser Gesamtproblematik sind die Plasmabrenner nach den genannten DE 196 08 554 C1 und DE 36 42 375 A1 dafür weder geeignet noch konzipiert.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, Anoden der eingangs genannten Art und für den genannten Zweck dahingehend zu verbessern und auszubilden, daß trotz größerer d.h., bisherige Längen überschreitender Längen exakte Bohrungsverläufe im Anodenkörper gewährleistet sind.

Diese Aufgabe ist mit einer Anode der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen dem Ende des Anodenkörpers und dem Spitzenansatz mindestens ein entsprechende Bohrungen aufweisendes Verlängerungsstück angeordnet ist, das an einem Ende eine Positivradialführung und am anderen Ende eine Negativradialführung aufweist und an beiden Enden Mittel zur bohrungsgerechten Zuordnung des Verlängerungsstückes zum Anodenkörper und des Spitzenansatzes zum Verlängerungsstück.

Vorteilhafte noch näher zu erläuternde Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Lösung und den damit allerdings etwas größeren Mehraufwand, nämlich Separatherstellung mindestens eines Verlängerungsstückes, können Anoden zur Verfügung gestellt werden, die wesentlich größere Längen haben können als die bislang verfügbaren Anoden für Plasmaauftragsbrenner.

Die erfindungsgemäße Anode wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt
1 einen Längsschnitt durch die Anode mit eingesetzter Kathodennadel;
2 eine Flanschansicht des Anodenkörpers;
3 eine Einzeldarstellung des Verlängerungsstückes im Schnitt;
4 einen Schnitt durch die Kathodennadel längs Linie III-III in 2
5 die Anschlußseite des Spitzenansatzes;
6A,B Schnitte durch den Spitzenansatz längs Linien A – B und A – C und
7A-7C eine Vergleichsdarstellung einer bekannten Anode in Flanschansicht (A) und als Schnitte längs der Linien A – C und B – C.
Unter Verweis auf 7A bis 7C besteht die Anode nach wie vor aus einem schlank-zylindrischen Anodenkörper 1 mit Anschlußflansch 2, von dem aus um eine die Kathodennadel aufnehmende Zentralbohrung 4 weitere, im wesentlichen axial orientierte Betriebsmittelbohrungen 5 zur Anodenspitze 6 geführt sind, die als separater Spitzenansatz 6' in bohrungsfluchtender Position und mit Radialführung 7 am mit einer entsprechenden Radialführung 7' versehenen Ende 8 des Anodenkörpers 1 angeordnet ist.
Für diese Anode ist nun unter Bezug auf 1 wesentlich, daß zwischen dem Ende 8 des Anodenkörpers 1 und dem Spitzenansatz 6' mindestens ein entsprechende Bohrungen 4, 5 aufweisendes Verlängerungsstück 9 angeordnet ist, das an einem Ende 9' eine Positivradialführung 10 und am anderen Ende 9'' eine Negativradialführung 10' aufweist und an beiden Enden 9', 9'' Mittel 11 zur bohrungsgerechten Zuordnung des Verlängerungsstückes 9 zum Anodenkörper 1 und des Spitzenansatzes 6' zum Verlängerungsstück 9.
Das problemlos bezüglich "verlaufsfreier" Bohrungen 4, 5 herstellbare Verlängerungsstück 9 ist in 3 nochmals separat dargestellt, bei dem in bevorzugter Ausführungsform die Mittel 11 zur bohrungsgerechten Zuordnung aus Sackbohrungen 11' und darin angeordneten Stiften 11'' (siehe 1) gebildet sind.
Bevorzugt wird diese Ausführungsform deshalb, weil sie am einfachsten herstellbar ist, denn andere, ohne weiteres vorstellbare "Fluchtungsmittel", bspw. Nut- und Federausbildungen mit Kleinstabmessungen, würden einen wesentlich größeren Aufwand verlangen.
Der eigentliche Anodenkörper 1, den es zu verlängern gilt, ist, wie bisher auch schon, ebenso bzgl. verlaufsfreier Bohrungen problemlos herzustellen, was aber nicht mehr gewährleistet wäre, wenn der Anodenkörper 1 die in 1 dargestellte Gesamtlänge der Anode hätte.
Nach dem Zusammenstecken der Einzelteile, d.h., des Anodenkörpers 1, des Verlängerungsstückes 9 und des Spitzenansatzes 6' mit Hilfe entsprechender Verstiftung der Sackbohrungen 11'. was keiner näheren Erläuterung bedarf, werden diese Teile einem Lötprozeß unterworfen, und die ganze Anode wird überdreht und gegf. überschliffen.
Insbesondere mit Rücksicht auf die damit erreichte relativ große Länge, die besonders leicht dazu führt, daß die Anode bei ihrer Handhabung mit den Bohrungswandungen oder Öffnungsrändern in Berührung kommt, ist vorteilhaft vorgesehen, den Anodenkörper 1 einschließlich seines mindestens einen Verlängerungsstückes 9 und seines Flansches 2 mit einer elektrisch- und wärmeisolierenden Außenbeschichtung 12 auszustatten, wie in 1 strichpunktiert angedeutet. Dafür kommen keramische Legierungen wie Aluminiumoxid, Aluminiumtitanoxid, Zirkonoxid usw. in Frage. Dadurch wird verhindert, daß beim Berühren der Plasmaanode mit dem Werkstück der Plasmalichtbogen erlischt, d.h., der Schweißprozeß kann unbeeinflußt weitergeführt werden.
Durch die per Verlängerungsstück 9 verlängerte Anode muß natürlich auch eine entsprechend lange Kathodennadel 3 vorgesehen bzw. in die Zentralbohrung 4 der Anode eingeführt werden. Derartige in der Regel aus Wolfram bestehende Nadeln sind aufgrund ihres Herstellungsprozesses nicht absolut gerade, werden aber im Brenner geführt und gespannt gehalten, was bei relativ kurzen Anoden auch ausreicht und zu einer weitgehend zentralen Positionierung der Kathodenspitze führt.
Bei den nunmehr wesentlich längeren Anoden besteht nun die Gefahr, daß die Wolframnadelspitze nicht mehr im Zentrum der Plasmaanodenspitze plaziert ist. Der Lichtbogen brennt dann einseitig zwischen Wolframnadel und Plasmaanode und verkürzt damit erheblich die Lebensdauer der Plasmaanode.
Aus diesem Grunde besteht eine vorteilhafte und bevorzugte Weiterbildung unter Verweis auf 1 und 4 darin, daß die in der Zentralbohrung 4 angeordnete Kathodennadel 3 in mindestens einem Teilbereich ihrer Länge mit einer thermisch aufgetragenen, zu Zentrierstützen 13 ausgebildeten Keramikbeschichtung 14 versehen ist. Diese Zentrierstützen 13 entstehen einfach durch entsprechendes Formbeschleifen einer zunächst rundum aufgetragenen Keramikschicht, was wesentlich kostengünstiger zu verwirklichen ist, als paßgerechte, kurze Zentrierhülsen aus Keramik herzustellen und zu verwenden. Die durch das Beschleifen entstehenden Freiräume 13' zwischen den Zentrierstützen 13 sind erforderlich, um das durch die Zentralbohrung 4 zugeführte Plasmagas passieren lassen zu können.
Unter Verweis auf die 5 und 6A, 6B besteht ferner eine Weiterbildung darin, daß im axial verstärkt bemessenen Spitzenansatz 6' ein mit Kühlmittelbohrungen 5' in Verbindung stehender Kühlkanal 15 angeordnet ist.
Bezüglich "axial verstärkt bemessen" wird auf die Vergleichs- 7B bzw. 7C verwiesen, die deutlich machen, daß bislang der Kühlkanal 15 am Ende 8 des Anodenkörpers 1 eingeschnitten und durch eine relativ dünne Scheibe als Spitzenansatz 6' verschlossen war. Demgegenüber ist nunmehr der Spitzenansatz 6' in axialer Erstreckung wesentlich stärker bemessen, so daß nunmehr der Kühlkanal 15 im Spitzenansatz 6' angeordnet werden kann und nicht etwa im Verlängerungsstück 9 angeordnet werden muß, zumal ja zu berücksichtigen ist, daß erforderlichenfalls in einer Anode zwei Verlängerungsstücke 9 vorzusehen sind.

Claims

Anode für Plasmaauftragsbrenner zur Bodenbeschichtung enger und tiefer Sacklöcher, bestehend aus einem schlankzylindrischen Anodenkörper (1) mit Anschlußflansch (2), von dem aus um eine die Kathodennadel (3) aufnehmende Zentralbohrung (4) weitere, im wesentlichen axial orientierte Betriebsmittelbohrungen (5) zur Anodenspitze (6) geführt sind, die als separater Spitzenansatz (6') in bohrungsfluchtender Position und mit Radialführung (7) am mit einer entsprechenden Radialführung (7') versehenen Ende (8) des Anodenkörpers (1) angeordnet ist, wobei zwischen dem Ende (8) des Anodenkörpers (1) und dem Spitzenansatz (6') mindestens ein entsprechende Bohrungen (4, 5) aufweisendes Verlängerungsstück (9) angeordnet ist, an einem Ende (9') eine Positivradialführung (10) und am anderen Ende (9'') eine Negativradialführung (10') aufweist und an beiden Enden (9', 9'') Mittel (11) zur bohrungsgerechten Zuordnung des Verlängerungsstückes (9) zum Anodenkörper (1) und des Spitzenansatzes (6') zum Verlängerungsstück (9).
Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenkörper (1) einschließlich seines mindestens einen Verlängerungstückes (9) und seines Flansches (2) mit einer elektrisch- und wärmeisolierenden Außenbeschichtung (12) versehen ist.
Anode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Zentralbohrung (4) angeordnete Kathodennadel (3) in mindestens einem Teilbereich ihrer Länge mit einer thermisch aufgetragenen, zu Zentrierstüt zen (13) ausgebildeten Keramikbeschichtung versehen ist. 4, Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (11) zur bohrungsgerechten Zuordnung aus Sackbohrungen (11') und darin angeordneten Stiften (11'') gebildet sind.
Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im axial verstärkt bemessenen Spitzenansatz (6') ein mit Kühlmittelbohrungen (5') in Verbindung stehender Kühlkanal (15) angeordnet ist.