DE3640037A1 - METHOD AND PLASMA TORCH FOR PROCESSING METAL WORKPIECES - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines metallischen Werkstücks mit einem Plasmabrenner, bei dem angrenzend an und rings um eine Elektrode in dem Brenner eine Strömung eines ionisierbaren Gases zur Erzeugung eines Plasmas mit Hilfe eines Lichtbo­ gens erzeugt wird und bei dem das Plasma als Plasma­ strahl hoher Geschwindigkeit durch eine Brennerdüse hindurch gegen das Werkstück gerichtet wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for processing a metal workpiece with a plasma torch, which is adjacent to and around an electrode in the flow of an ionizable gas to the burner to generate a plasma with the help of a Lichtbo gene is generated and in which the plasma as plasma high speed jet through a burner nozzle is directed against the workpiece, and a device for performing the method.

Plasmabrenner bzw. Plasma-Lichtbogenbrenner sind be­ kannt und entwickeln ohne eine Geräuschdämpfung beim Trennschweißen von Flußstahl mit einer Dicke von etwa 1,27 cm bei einer Stromstärke von 400 A beim Arbeiten mit einem Stickstoff-(Lichtbogen-)Plasmastrahl einen Lärmpegel von etwa 110 dbA. Dies ist eindeutig ein hoher Lärmpegel, welcher reduziert werden muß. Bei­ spielsweise fordern die OSHA-Vorschriften in den USA, daß die Geräuschpegel bei einem Arbeitszeit/Pausen- Verhältnis von 50% unter 95 dbA gehalten werden müssen, und viele europäische Länder fordern Lärmpegel unter 85 dbA. Beim Plasma-Lichtbogen-Trennschneiden entstehen ferner Luftverschmutzungen, eine UV-Strahlung und ei­ ne Blendwirkung, und zwar in einem Ausmaß, das im gün­ stigsten Fall nur störend ist, häufig jedoch gesund­ heitsgefährdend.Plasma torches or plasma arc burners are knows and develop without noise reduction at Separation welding of mild steel with a thickness of about 1.27 cm at a current of 400 A when working with a nitrogen (arc) plasma jet Noise level of around 110 dbA. This is clearly a high noise level, which must be reduced. At for example, the OSHA regulations in the United States require that the noise level during a working time / break  Ratio of 50% must be kept below 95 dbA, and many European countries are under-noise levels 85 dbA. With plasma arc cutting also air pollution, UV radiation and egg ne glare, to an extent that in the gün is only annoying in the most extreme case, but often healthy dangerous to health.

Zu den derzeit bekannten Verfahren der Schalldämmung bei Plasmabrennern gehört der Einsatz sogenannter Was­ sertische, bei denen das Werkstück auf einen Tisch ge­ legt wird, auf dem sich Wasser befindet, die Verwendung von langsam fließenden, dickwandigen Wassermänteln bzw. -vorhängen und das Versenken des Werkstücks in Wasser (Unterwasser-Schweißen).On the currently known methods of sound insulation plasma torches include the use of what sert tables where the workpiece is placed on a table on which there is water, the use of slowly flowing, thick-walled water coats or -curtains and submerging the workpiece in water (Underwater welding).

Der Unterwasserbetrieb von Plasmabrennern hat als Ver­ fahren zur Schalldämmung und zur Verringerung der Luft­ verschmutzung, der UV-Strahlung und der Blendwirkung weite Verbreitung gefunden. Obwohl sich hinsichtlich der Umweltbelastung einige deutliche Vorteile des Un­ terwasser-Schweißens ergeben, bringt diese Technik auch zahlreiche Nachteile mit sich. Das Unterwasser- Trennschweißen macht typischerweise eine Erhöhung der Leistung um 10 bis 20% erforderlich, während die Schneid­ geschwindigkeit gleichzeitig um 10 bis 20% abnimmt. Ferner wird die Schnittqualität verringert, während die Zunderbildung an der Schnittstelle zunimmt. Zusätz­ lich wird durch das Wasser das Erfassen von Hindernissen und das Erfassen der anfänglichen Höhe wesentlich er­ schwert, wenn man ein Positioniersystem verwendet, welches auf dem Plasmastrahl-Wirbeldruck basiert, wie dies in der US-PS 42 03 022 beschrieben ist.The underwater operation of plasma torches has as Ver drive to soundproofing and reducing air pollution, UV radiation and glare found widespread. Although regarding the environmental impact some clear advantages of the Un water welding results in this technology also has numerous disadvantages. The underwater Cut-off welding typically makes an increase in Power required by 10 to 20% during the cutting speed decreases by 10 to 20% at the same time. Furthermore, the cut quality is reduced while scale formation at the interface increases. Additional Water detects obstacles  and capturing the initial height is essential sword if you use a positioning system which is based on the plasma jet vortex pressure, like this is described in US-PS 42 03 022.

Derzeit werden beim Unterwasser-Trennschweißen mit Plasmabrennern für die Erzeugung des Plasmas nur inerte Gase, wie z.B. Stickstoff, verwendet. Dies ist teilwei­ se darauf zurückzuführen, daß beim Plasmaschweißen mit reaktionsfähigen Gasen wie Sauerstoff und Luft mit nie­ drigeren Stromstärken gearbeitet wird. Außerdem sind reaktionsfähige Gase anfälliger für den Einfluß von Wasser im Bereich des Plasmastrahls als nicht reaktions­ fähige Gase.At present, underwater separation welding is used Plasma torches only inert for the generation of the plasma Gases such as Nitrogen. This is partly se due to the fact that with plasma welding with reactive gases like oxygen and air with never third currents is worked. Also are reactive gases more susceptible to the influence of Water in the area of the plasma jet as unreactive capable gases.

Weitere Probleme ergeben sich bei den derzeitigen Ver­ fahren des Unterwasser-Schweißens mit Plasmabrennern aufgrund der Tatsache, daß das Wasser kontinuierlich in die Schneidzone fließt, wodurch die Qualität des Schnittes wesentlich verschlechtert wird und wobei sich unter dem Werkstück gasförmige Produkte, wie z.B. Wasserstoff, sammeln. Die Ansammlung von Wasserstoff unter dem Werkstück ist jedoch wegen der Tendenz des Wasserstoffs, gelegentlich und in unkontrollierter Weise zu explodieren, gefährlich.Further problems arise with the current Ver driving underwater welding with plasma torches due to the fact that the water is continuous flows into the cutting zone, which improves the quality of the Cut is significantly deteriorated and being gaseous products such as e.g. Hydrogen, collect. The accumulation of hydrogen under the workpiece, however, because of the tendency of Hydrogen, occasionally and in an uncontrolled manner to explode, dangerous.

Eine andere Methode zur Schalldämpfung beim Überwasser- Schweißen besteht darin, daß das Werkstück auf einen Wassertisch gelegt wird, wie er beispielsweise in der US-PS 37 87 247 beschrieben ist. Das Wasser an der Un­ terseite des Werkstücks und in der Schnittzone selbst führt jedoch zu einer verringerten Qualität des Schnitts. Außerdem sammelt sich unter dem Werkstück wieder Wasser­ stoff, was die oben angesprochenen Gefahren mit sich bringt.Another method of silencing above water Welding is that the workpiece is on a Water table is placed, such as in the  U.S. Patent 37 87 247 is described. The water at the Un bottom of the workpiece and in the cutting zone itself however, leads to a reduced quality of the cut. In addition, water collects under the workpiece again substance, which entails the dangers mentioned above brings.

Der Lärm kann auch durch die Verwendung einer Schall­ dämpfungsvorrichtung verringert werden, wie sie in der US-PS 38 33 787 beschrieben ist. Gemäß diesem Patent wird rings um den Plasmastrahl ein dickwandiger, zylin­ drischer Wassermantel erzeugt, der mit niedriger Ge­ schwindigkeit fließt. Dabei ergeben sich jedoch wieder ähnliche Probleme wie beim Unterwasser-Schweißen, da die Wasserströmung den Plasmastrahl stört und die Schnittqualität beeinträchtigt. Dieses Problem ist da­ bei besonders gravierend, wenn ein reaktionsfähiges Gas, wie z.B. Sauerstoff oder Luft, verwendet wird. Selbst die Kombination von Wassertisch und Wasserman­ tel hat sich außerdem nicht als ausreichend erwiesen, um den Lärmpegel unter 90 dbA zu drücken.The noise can also be reduced by using a sound damping device can be reduced, as in the US-PS 38 33 787 is described. According to this patent becomes a thick-walled, cylin around the plasma beam generated water jacket, the low Ge speed flows. However, this again results similar problems to underwater welding because the water flow disturbs the plasma jet and the Cut quality affected. This problem is there particularly serious if a reactive Gas, e.g. Oxygen or air. Even the combination of a water table and Wasserman tel has also not proven to be sufficient to keep the noise level below 90 dbA.

Ausgehend vom Stande der Technik und der vorstehend aufgezeigten Problematik liegt der Erfindung die Auf­ gabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Bear­ beiten metallischer Werkstücke mit einem Plasmabren­ ner bzw. einen verbesserten Plasmabrenner anzugeben, bei dem die Umweltbelastung beim Überwasser- und beim Unterwasser-Schweißen ohne Beeinträchtigung der Schneidleistung und/oder der Schnittqualität verringert wird.Based on the state of the art and the above The problem is the invention based on an improved method for bear processing metallic workpieces with a plasma torch to specify ner or an improved plasma torch, where the environmental impact of surface water and Underwater welding without affecting the  Cutting performance and / or cut quality reduced becomes.

Diese Aufgabe wird, was das Verfahren anbelangt, da­ durch gelöst, daß mittels eines unter einem relativ hohen Druck stehenden Gases eine ringförmige Gasströ­ mung erzeugt wird, die den Plasmastrahl von der Bren­ nerdüse bis zu dem Werkstück umschließt, und daß eine ringförmige Flüssigkeitsströmung relativ hoher Geschwin­ digkeit erzeugt wird, die die Gasströmung umgibt.As far as the procedure is concerned, this task will be: solved by means of one under a relative high pressure standing gas an annular gas flow mung is generated, the plasma jet from the Bren nerdüse encloses up to the workpiece, and that one annular liquid flow of relatively high speed generated that surrounds the gas flow.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich ferner ein Plasmabrenner besonders bewährt, der dadurch gekennzeichnet ist, daß Gasströmungserzeugungs­ einrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe eine ringförmige Gasströmung aus einem unter einem relativ hohen Druck stehenden Gas erzeugbar ist, die den Plas­ mastrahl von der Brennerdüse bis zu dem Werkstück um­ schließt, und daß Flüssigkeitsströmungserzeugungsein­ richtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe eine ring­ förmige Flüssigkeitsströmung relativ hoher Geschwin­ digkeit erzeugbar ist, die die Gasströmung umgibt.Has to carry out the method according to the invention a plasma torch has also proven particularly useful is characterized in that gas flow generation facilities are provided, with the help of a annular gas flow from one under one relative high pressure gas can be generated, the Plas mastrahl from the torch nozzle to the workpiece includes and that liquid flow generation directions are provided with the help of a ring shaped liquid flow of relatively high speed Density is generated that surrounds the gas flow.

Es ist ein besonderer Vorteil von Verfahren und Plasma­ brenner gemäß der Erfindung, daß die Geräuschentwicklung, die Luftverschmutzung, die UV-Strahlung und die Blend­ wirkung beim über- und Unterwasser-Schweißen gegenüber dem Stand der Technik verringert werden, was haupt­ sächlich darauf zurückzuführen ist, daß das Wasser von dem Plasmastrahl und den angrenzenden Bereichen der Schweißzone oberhalb und unterhalb des Werkstücks, zumindest weitgehend, ferngehalten wird.It is a particular advantage of procedures and plasma burner according to the invention that the noise, the air pollution, the UV radiation and the blend effect when welding above and underwater the state of the art, what ever is essentially due to the fact that the water  from the plasma jet and the adjacent areas the welding zone above and below the workpiece, at least largely, is kept away.

Weiterhin ist es ein Vorteil von Verfahren und Plasma­ brenner gemäß der Erfindung, daß beim Unterwasser- Schweißen Hindernisse und die Anfangshöhe exakt er­ faßt werden können.It is also an advantage of process and plasma burner according to the invention that when underwater Weld obstacles and start height exactly can be grasped.

Es ist auch ein Vorteil von Verfahren und Brenner ge­ mäß der Erfindung, daß eine verbesserte Schnittquali­ tät erreichbar ist, inbesondere, wenn zur Erzeugung des Plasmastrahls reaktionsfähige Gase verwendet wer­ den.It is also an advantage of the process and burner according to the invention that improved cutting quality is attainable, especially when it comes to generation who use reactive plasma gases the.

Weiterhin ist es ein Vorteil von Verfahren und Plasma­ brenner gemäß der Erfindung, daß sie hervorragend für das Arbeiten auf einem Wassertisch geeignet sind. Im übrigen wird beim Arbeiten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit dem verbesserten Plasmabrenner ge­ mäß der Erfindung die unerwünschte Ansammlung von Was­ serstoff an der Unterseite des Werkstücks verhindert.It is also an advantage of process and plasma burner according to the invention that they are excellent for working on a water table is suitable. in the remaining is when working according to the invention Process or with the improved plasma torch ge according to the invention the undesirable accumulation of what Prevents hydrogen on the underside of the workpiece.

Weiterhin ist es ein Vorteil von Verfahren und Plasma­ brenner gemäß der Erfindung, daß der Brenner relativ einfach und wirtschaftlich hergestellt werden kann und daß außerdem die Möglichkeit besteht, bereits vorhan­ dene Plasmabrenner gemäß der Erfindung nachzurüsten. Plasmabrenner und Verfahren gemäß der Erfindung sind für das Unterwasser-Schweißen und für das Überwasser- Schweißen geeignet, wobei in beiden Fällen die Lärm­ entwicklung und andere Umweltstörungen reduziert wer­ den, da der Plasmastrahl von zwei Fluidströmungen um­ geben ist, wobei jedoch die exakte Schnitterzeugung nicht beeinträchtigt oder verschlechtert wird. Speziell ist der Plasmastrahl von einer ringförmigen Hochdruck- Gasströmung, inbesondere einer Luftströmung, umschlos­ sen, die ihrerseits wieder von einer schnellen, ring­ förmigen Flüssigkeitsströmung, insbesondere einer Was­ serströmung, umgeben ist. Beide Strömungen treten da­ bei aus Düsen bzw. Düsenöffnungen aus, welche die Plasmastrahldüse ringförmig und im Abstand umgeben. Beide Fluidströmungen können eine konische Form haben und besitzen beim bevorzugten Ausführungsbeispiel bei­ de eine konische Form. Die Gasströmung umgibt und sta­ bilisiert den Plasmastrahl, da sie konisch nach innen gerichtet ist, während die Flüssigkeitsströmung die Gasströmung stabilisiert, wobei sie sich konisch nach außen öffnet und im Abstand von dem Plasmastrahl ge­ halten wird.It is also an advantage of process and plasma burner according to the invention that the burner is relative can be produced simply and economically and that there is also the possibility of already existing retrofit their plasma torch according to the invention.  Plasma torches and methods according to the invention are for underwater welding and for surface Welding is suitable, in both cases the noise development and other environmental disruptions because the plasma jet is surrounded by two fluid flows is given, however, the exact cutting generation is not impaired or worsened. Specifically is the plasma jet from an annular high pressure Gas flow, in particular an air flow, enclosed sen, which in turn from a quick, ring shaped liquid flow, especially a what flow, is surrounded. Both currents occur there at out of nozzles or nozzle openings, which the Plasma jet nozzle ring-shaped and surrounded at a distance. Both fluid flows can have a conical shape and have in the preferred embodiment de a conical shape. The gas flow surrounds and sta bilises the plasma jet as it is conical inwards is directed while the liquid flow is the Gas flow stabilized, being conical opens on the outside and at a distance from the plasma jet will hold.

Beim Unterwasser-Schweißen schafft die Gasströmung in der Schneidzone einen unter hohem Druck stehenden, wasserfreien Raum, welcher den Raum zwischen dem Bren­ ner und dem Werkstück, den Raum im Schneidspalt und den an den Schneidspalt angrenzenden Raum unter dem Werkstück umfaßt. Das Wasser wird somit vom Schnitt und von dem Plasmastrahl ferngehalten.When welding underwater, the gas flow creates in the cutting zone is under high pressure, anhydrous space, which is the space between the bren ner and the workpiece, the space in the cutting gap and the space below the cutting gap Workpiece includes. The water is thus cut  and kept away from the plasma jet.

Beim Überwasser-Schweißen sorgt die Kombination von Hochdruck-Gasströmung und schnellströmendem, radial nach außen gerichteten Wassermantel dafür, daß der Plasmastrahl beim Schneiden nicht gestört wird, wäh­ rend der von der Plasmadüse ausgehende Lärm wirksam gedämpft wird. Dabei kann die Erfindung in Verbindung mit einem Wassertisch realisiert werden. Die Gasströ­ mung bewirkt dabei wie bei Unterwasser-Schweißen, daß der Schnitt und der Bereich unterhalb des Werkstücks frei von Wasser gehalten werden und daß die kein Was­ ser in den Bereich des Plasmastrahls gelangt. Weiter­ hin wird das Werkstück beim Überwasser- und beim Unter­ wasser-Schweißen an seiner Unterseite ständig durch die Druckgas- bzw. Druckluftströmung gespült, so daß die Ansammlung von gasförmigem Wasserstoff vermieden wird.When welding above water, the combination of High pressure gas flow and fast flowing, radial outward facing water jacket for that the Plasma beam is not disturbed when cutting, weh effective from the noise from the plasma nozzle is steamed. The invention can be used in conjunction can be realized with a water table. The gas flows mung causes here as with underwater welding that the cut and the area below the workpiece be kept free of water and that the no what water enters the area of the plasma jet. Next the workpiece becomes above and below water welding on its underside constantly the compressed gas or compressed air flow is flushed so that the accumulation of gaseous hydrogen avoided becomes.

Die Erfindung kann in Form einer Zusatzeinrichtung an bereits vorhandenen Plasmabrennern, beispielsweise sol­ chen gemäß US-PS 36 41 308, realisiert werden. Bei dem dort beschriebenen Plasmabrenner wird im Bereich der Brennerdüse eine laminare Flüssigkeitsströmung erzeugt, um den Plasmastrahl einzuschließen. Dabei ist es wich­ tig, zu beachten, daß gemäß der Erfindung eine beson­ dere, schnelle Flüssigkeitsströmung erzeugt wird, um als Schallbarriere und als Druckmantel um eine wasser­ freie Schneidzone zu dienen. Die schnelle Flüssigkeits­ strömung wird dabei durch eine Hochdruck-Gasströmung vom Plasmastrahl ferngehalten. Da der Flüssigkeits­ strom somit nicht in Wechselwirkung mit dem Plasma­ strahl tritt oder diesen begrenzt, unterscheidet er sich von der laminaren Flüssigkeitsströmung gemäß der erwähnten US-PS 36 41 308. Die erfindungsgemäß einge­ setzte Hochdruck-Gasströmung sorgt dafür, eine wasser­ freie Schneidzone zu schaffen und ist damit gleich­ falls völlig verschieden von der Gasströmung, welche angrenzend an die Elektrode erzeugt wird, um ein ioni­ siertes Plasma zu bilden.The invention can take the form of an additional device existing plasma torches, for example sol Chen according to US-PS 36 41 308, can be realized. In which Plasma torch described there is in the area of Burner nozzle creates a laminar flow of liquid to enclose the plasma beam. It is important tig to note that according to the invention a particular rapid fluid flow is generated to as a sound barrier and as a pressure jacket around a water to serve free cutting zone. The quick fluid  Flow is through a high pressure gas flow kept away from the plasma jet. Because of the liquid current therefore does not interact with the plasma beam occurs or limits it, he distinguishes differs from the laminar liquid flow according to the mentioned US-PS 36 41 308. The invented continued high pressure gas flow ensures a water creating a free cutting zone is the same if completely different from the gas flow which adjacent to the electrode is generated to form an ioni formed plasma.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläu­ tert. Es zeigen:Further details and advantages of the invention will be explained below with reference to drawings tert. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine bevor­ zugte Ausführungsform eines erfindungs­ gemäßen Plasmabrenners beim Unterwasser- Schneiden; Fig. 1 shows a longitudinal section through a prior ferred embodiment of a plasma torch according to fiction, when underwater cutting;

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1 und Fig. 2 shows a cross section along the line 2 - 2 in Fig. 1 and

Fig. 3 eine Seitenansicht des Brenners gemäß Fig. 1 beim Einsatz auf einem Wasser­ tisch. Fig. 3 is a side view of the burner of FIG. 1 when used on a water table.

Im einzelnen zeigen Fig. 1 bis 3 die hier interessie­ renden Elemente eines Plasmabrenners 10 mit einem im wesentlichen zylindrischen Grundkörper 12 und einer Düse 14, aus der ein Plasmastrahl 16 mit hoher Geschwin­ digkeit austritt. Dabei ist die Richtung des Plasma­ strahls 16 durch einen Pfeil 17 angedeutet, und der Strahl 16 schneidet durch ein Werkstück 18, wobei ein Schnitt hoher Qualität erzeugt wird. Wie die Zeichnung zeigt, ist der Plasmabrenner 10 im wesentlichen so auf­ gebaut wie ein bekannter, in der US-PS 36 41 308 be­ schriebener Plasmabrenner. Der Plasmabrenner umfaßt in der für solche Brenner typischen Weise eine Elek­ trode, welche mit einer externen Spannungsquelle ver­ bunden ist, so daß zwischen der Elektrode und einem Werkstück ein Lichtbogen erzeugt wird. Eine Strömung eines ionisierbaren Gases wird rings um die Elektrode und angrenzend an diese zugeführt, so daß ein Licht­ bogen-Plasmastrahl erzeugt wird, welcher das Werkstück durchschneidet.In particular, FIG. 1 to 3 show the interessie here in power elements of a plasma torch 10 having a generally cylindrical base body 12 and a nozzle 14 from which a plasma jet 16 at a high speed Geschwin exits. The direction of the plasma beam 16 is indicated by an arrow 17 , and the beam 16 cuts through a workpiece 18 , a cut of high quality being produced. As the drawing shows, the plasma torch 10 is constructed essentially as a known plasma torch described in US Pat. No. 3,641,308. The plasma torch comprises, in the manner typical of such torches, an electrode which is connected to an external voltage source, so that an arc is generated between the electrode and a workpiece. A flow of an ionizable gas is supplied around and adjacent to the electrode so that an arc plasma beam is generated which cuts through the workpiece.

Gemäß der Erfindung ist an dem Grundkörper 12 des Bren­ ners 10 ein Düsenkörper 22 mit einer Sicherungskappe 24 befestigt, welcher den Grundkörper 12 umgibt. Das äußere, in der Zeichnung untere Ende der Sicherungs­ kappe 24 besitzt eine nach innen vorspringende, umlau­ fende Kante 26 und eine nach außen vorstehende, umlau­ fende Kante 28. Ein Spalt zwischen dem oberen Teil des Düsenkörpers 22 und dem Grundkörper 12 bildet eine ringförmige Gaskammer 30. Unterhalb der Gaskammer 30 ist in die Sicherungskappe 24 eine Anzahl von axialen Bohrungen 32 gebohrt, die zu der inneren umlaufenden Kante 26 führen. Die Anordnung der axialen Bohrungen 32 wird besonders aus Fig. 2 deutlich. Ein Gaseinlaß 34 verbindet die Gaskammer 30 mit einem externen Druck­ gasvorrat, insbesondere mit einer Druckluftquelle (nicht gezeigt).According to the invention, a nozzle body 22 is fastened to the base body 12 of the burner 10 with a securing cap 24 which surrounds the base body 12 . The outer, in the drawing lower end of the securing cap 24 has an inwardly projecting, umlau fende edge 26 and an outwardly projecting, umlau fende edge 28th A gap between the upper part of the nozzle body 22 and the base body 12 forms an annular gas chamber 30 . Below the gas chamber 30 , a number of axial bores 32 are drilled into the securing cap 24 , which lead to the inner peripheral edge 26 . The arrangement of the axial bores 32 is particularly clear from FIG. 2. A gas inlet 34 connects the gas chamber 30 to an external pressure gas supply, in particular to a compressed air source (not shown).

Das untere Ende des Düsenkörpers 22 ist mit einer ring­ förmigen Flüssigkeitskammer 36 versehen, welche über einen Flüssigkeitseinlaß 38 mit einem Vorrat einer unter Druck stehenden Flüssigkeit, insbesondere mit einer Quelle für unter Druck stehendes Wasser (nicht gezeigt) verbunden ist. Die innere umlaufende Wand der Flüssigkeitskammer 36 wird dabei durch eine Buchse 40 gebildet. Innerhalb der Buchse 40 befindet sich ein Ringraum 42, welcher am unteren Ende offen ist. Eine Anzahl von radialen Öffnungen 44 längs des Umfangs der Buchse 42 ermöglicht das Eintreten von Flüssigkeit bzw. Wasser aus der Flüssigkeitskammer 36 in den Ringraum 42.The lower end of the nozzle body 22 is provided with an annular liquid chamber 36 which is connected via a liquid inlet 38 to a supply of a pressurized liquid, in particular a source of pressurized water (not shown). The inner circumferential wall of the liquid chamber 36 is formed by a bush 40 . An annular space 42 is located within the socket 40 and is open at the lower end. A number of radial openings 44 along the circumference of the sleeve 42 allow liquid or water to enter the annular space 42 from the liquid chamber 36 .

Für den in Fig. 1 gezeigten Unterwasserbetrieb des Plasmabrenners 10 taucht der Hauptteil des Brenners 10 in das Wasser 46 ein, dessen Oberfläche 48 typischer­ weise etwa 7,5 cm über der Oberseite 50 des Werkstücks 18 liegt. Ein Druckgas, vorzugsweise Druckluft, strömt in einer Menge von 0,057 bis 0,566 m³/min (2-20 scfm) in den Gaseinlaß 34. Das Druckgas füllt dann die Gas­ kammer 30 und fließt von dort nach unten durch die axialen Bohrungen 32. Die Luft verläßt die Sicherungs­ kappe 24 in der Nähe der umlaufenden inneren Kante 26 durch eine ringförmige Gasdüsenöffnung 52. Die Druck­ luft strömt als nach innen gerichtete, ringförmige, konische Strömung 54 mit einer radialen Geschwindigkeits­ komponente quer zur Strömungsrichtung 17 gegen den Plas­ mastrahl 16. Die Druckluftströmung 54 stabilisiert den Plasmastrahl 16 und erzeugt an einer Schneidzone 56 einen unter hohem Druck stehenden wasserfreien Raum. Dabei umfasst die Schneidzone 56 nicht nur den Zwischen­ raum zwischen dem Werkstück 18 und dem Brenner 10, son­ dern auch - und dies ist noch wichtiger - den Schnitt 20 selbst sowie die Unterseite des Werkstücks 18 un­ mittelbar unterhalb des Plasmabrenners 10. Auf diese Weise wirkt die Druckluft in dem Schnitt 20 als ein Damm, welcher verhindert, daß Wasser in die Schneid­ zone 56 gelangt. Außerdem hilft die Luftströmung 54, soweit sie durch den Schnitt 20 hindurchgeht, dabei, die Unterseite der Schneidzone 56 einschließlich des an den Schnitt 20 angrenzenden Bereichs der Untersei­ te des Werkstücks 18 frei von Wasser zu halten. Gas­ förmige Produkte, welche bei diesem Trennschweißvor­ gang entstehen, wie z.B. Wasserstoff, und welche sonst die Tendenz haben, sich an der Unterseite des Werk­ stücks 18 zu sammeln, werden ebenfalls von der Druck­ luft weggetrieben. Dabei soll in der vorliegenden An­ meldung unter einem hohen Druck ein Druck verstanden werden, der ausreichend hoch ist, um eine wasserfreie Schneidzone 56 zu schaffen. Wie der Fachmann ohne weiteres erkennt, hängt die Form der Schneidzone 56 im Einzelfall von den Betriebsparametern ab, wie z.B. von der Größe der Düsenöffnung 52 und vom Abstand zwi­ schen der Brennerdüse 14 und dem Werkstück 18.For the case shown in Fig. 1 underwater operation of the plasma torch 10, the main part of the burner 10 immersed in the water 46 a, the surface 48 typically about 7.5 cm above the top surface 50 of the workpiece 18 is located. Compressed gas, preferably compressed air, flows into the gas inlet 34 in an amount of 0.057 to 0.566 m ³ / min (2-20 scfm). The compressed gas then fills the gas chamber 30 and flows from there down through the axial bores 32nd The air leaves the fuse cap 24 near the circumferential inner edge 26 through an annular gas nozzle opening 52nd The compressed air flows as an inwardly directed, annular, conical flow 54 with a radial speed component transverse to the flow direction 17 against the plasma beam 16 . The compressed air flow 54 stabilizes the plasma jet 16 and creates a water-free space under high pressure at a cutting zone 56 . The cutting zone 56 not only includes the space between the workpiece 18 and the torch 10 , but also - and this is even more important - the cut 20 itself and the underside of the workpiece 18 directly below the plasma torch 10 . In this way, the compressed air in the cut 20 acts as a dam, which prevents water from entering the cutting zone 56 . In addition, the air flow 54 , as far as it passes through the cut 20 , helps to keep the underside of the cutting zone 56 including the region of the underside te of the workpiece 18 adjacent to the cut 20 free of water. Gaseous products, which arise in this separation welding operation, such as hydrogen, and which otherwise have the tendency to collect on the underside of the workpiece 18 are also driven away by the compressed air. In the present application, a high pressure should be understood to mean a pressure which is sufficiently high to create a water-free cutting zone 56 . As the person skilled in the art will readily recognize, the shape of the cutting zone 56 depends in individual cases on the operating parameters, such as, for example, on the size of the nozzle opening 52 and on the distance between the torch nozzle 14 and the workpiece 18 .

Zusätzlich zu der Gasströmung 54 besteht ein weiteres, wichtiges, damit verknüpftes Merkmal der Erfindung da­ rin, daß eine konische Flüssigkeitsströmung 58 mit ho­ her Geschwindigkeit erzeugt wird. Eine Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, tritt unter Druck mit einem Durch­ satz von etwa 76 l/min aus dem Flüssigkeitseinlaß 38 in die Flüssigkeitskammer 36 ein. Die Flüssigkeit strömt zunächst durch die radialen Öffnungen 44 und dann in­ nerhalb der Ringkammer 42 zu der äußeren umlaufenden Kante 28. Die Flüssigkeit (das Wasser) verläßt die Sicherungskappe 24 an einer ringförmigen Düsenöffnung 60. Die Flüssigkeit (das Wasser) fließt als nach außen gerichtete, ringförmige, konische Wasserströmung um den oberen Teil der Schneidzone 56, wobei die Strömung 58 eine radiale Geschwindigkeitskomponente quer zur Richtung 17 des Plasmastrahls 16 hat. Durch die Wasser­ strömung 58 wird eine Luft/Wasser-Grenzschicht hoher Geschwindigkeit geschaffen, welche dem Eindringen von Wasser in die Schneidzone 56 Widerstand leistet und dabei hilft, Luftblasen, die sich an der Oberseite 50 des Werkstücks 18 sammeln, nach außen zu treiben. Die ringförmige Wasserströmung 58, welche aus der Düsen­ öffnung 60 austritt und dann radial bzw. konisch nach außen strömt, hat an allen Punkten ihres Strömungs­ weges einen Abstand von dem Plasmastrahl 16 und ist damit völlig verschieden von den bekannten Wasserströ­ mungen zum Umschließen und Begrenzen des Plasmastrahls (vgl. US-PS 36 41 308).In addition to the gas flow 54, there is another important feature associated with the invention that a conical liquid flow 58 is generated at high speed. A liquid, preferably water, enters under pressure at a rate of about 76 l / min from the liquid inlet 38 into the liquid chamber 36 . The liquid first flows through the radial openings 44 and then within the annular chamber 42 to the outer circumferential edge 28 . The liquid (water) leaves the safety cap 24 at an annular nozzle opening 60 . The liquid (water) flows as an outward, annular, conical flow of water around the upper part of the cutting zone 56 , the flow 58 having a radial velocity component transverse to the direction 17 of the plasma jet 16 . The water flow 58 creates an air / water interface of high speed, which resists the penetration of water into the cutting zone 56 and helps to drive air bubbles that collect on the top 50 of the workpiece 18 to the outside. The annular water flow 58 , which emerges from the nozzle opening 60 and then flows radially or conically outwards, has a distance from the plasma jet 16 at all points of its flow path and is therefore completely different from the known water flows for enclosing and limiting the Plasma jets (see US Pat. No. 3,641,308).

Dadurch, daß man das Wasser aus der Schneidzone 56 heraushält, wird die Qualität des Schnittes 20 stark verbessert, und es wird in der Praxis möglich, zur Erzeugung des Plasmastrahls reaktionsfähige Gase, wie z.B. Sauerstoff und Luft, zu verwenden. Mit einem Sauerstoff-Plasmastrahl gelingt es beispielsweise, bei einer Eintauchtiefe von etwa 7,5 cm in Flußstahl mit einer Stärke von etwa 2,5 cm durch Trennschweißen ei­ nen zunderfreien, rechteckigen Schnitt zuverlässig her­ zustellen. Bei Flußstahl mit einer Dicke von etwa 1,25 cm sind die Werte für den Strom, die Spannung und die Schneidgeschwindigkeit dieselben wie beim Trennschweißen außerhalb von Wasser. Bei Flußstahl mit einer Stärke von etwa 2,5 cm sind die Werte für den Strom und die Spannung dieselben wie beim Schweißen außerhalb des Wassers, und die Schneidgeschwindigkeit wird ledig­ lich um 10 bis 20% verringert. Die Lärmpegel, die beim Unterwasser-Trennschweißen erzeugt wurden, wurden gemessen und lagen unter 85 dbA, und zwar sowohl bei Sauerstoff-Plasma wie auch bei Stickstoff-Plasma und bei Maximalwerten des Lichtbogenstroms von 260 bis 400 A. Das Trennschweißen wurde in einer Tiefe von etwa 7,5 cm durchgeführt, und die Schallmessungen wur­ den in einem Abstand von etwa 1,8 m von dem Brenner durchgeführt. By keeping the water out of the cutting zone 56 , the quality of the cut 20 is greatly improved and in practice it becomes possible to use reactive gases such as oxygen and air to generate the plasma jet. With an oxygen plasma jet it is possible, for example, to reliably produce a scale-free, rectangular cut at a depth of about 7.5 cm in mild steel with a thickness of about 2.5 cm by means of separation welding. For mild steel with a thickness of approximately 1.25 cm, the values for the current, the voltage and the cutting speed are the same as for the separation welding outside of water. For mild steel with a thickness of about 2.5 cm, the values for the current and the voltage are the same as for welding outside the water, and the cutting speed is only reduced by 10 to 20%. The noise levels generated during underwater separation welding were measured and were below 85 dbA, both with oxygen plasma and with nitrogen plasma and with maximum values of the arc current of 260 to 400 A. The separation welding was carried out at a depth of about 7.5 cm, and the sound measurements were made at a distance of about 1.8 m from the burner.

Zur Schalldämpfung des Brenners beim Schweißen außer­ halb des Wassers wird der Brenner ähnlich betrieben wie dies für das Unterwasser-Schweißen beschrieben wurde. Wie Fig. 3 zeigt, besteht der Hauptunterschied natürlich darin, daß der Brenner nicht in Wasser ein­ taucht. Bei dieser Betriebsart wirkt die den Plasma­ strahl umgebende Wasserströmung als Schalldämpfer und als Abschirmung für ultraviolette Strahlung und unter­ stützt einen Druckaufbau in der Schneidzone. Beim ty­ pischen Überwasserbetrieb tritt das Wasser unter Druck und mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 76 l/min über den Flüssigkeitseinlaß 38 in den Düsenkörper 22 ein. Das Wasser strömt wie beim Unterwasserbetrieb durch den Düsenkörper 22 und verläßt diesen durch die ringförmige Düsenöffnung 60, an der es durch die umlaufende äußere Kante 28 der Rückhaltekappe 24 nach außen gelenkt wird, so daß sich eine konische, radial nach außen gerichtete Wasserströmung 58 mit hoher Ge­ schwindigkeit ergibt. Diese Wasserströmung 58 hoher Geschwindigkeit schließt den Lichtbogen bzw. den Plasmastrahl vollständig ein und reicht vom unteren Ende des Plasmabrenners 10 zur Oberseite 50 des Werk­ stücks 18, so daß sich eine wirksame Dämpfungsein­ richtung ergibt, da die beim Brennschweißen entstehen­ den Schallwellen innerhalb des umschlossenen Raums ein­ gefangen werden. Durch die konische bzw. glockenför­ mige Gestalt der ringförmigen Wasserströmung 58 wird das Wasser dabei von der Schneidzone 56 weggelenkt, wodurch sich die Möglichkeit einer Störung des Plasma­ schneidprozesses durch das Wasser verringert. Dies ist besonders dann wichtig, wenn für das Trennschweißen ein reaktionsfähiges Gas, wie z.B. Sauerstoff oder Luft zur Bildung des Plasmastrahls verwendet werden.To reduce the noise of the torch when welding outside of the water, the torch is operated in a similar way to that described for underwater welding. As Fig. 3 shows, the main difference is, of course, that the burner does not immersed in water. In this operating mode, the water flow surrounding the plasma jet acts as a silencer and as a shield for ultraviolet radiation and supports pressure build-up in the cutting zone. In typical overwater operation, the water enters under pressure and at a flow rate of about 76 l / min via the liquid inlet 38 into the nozzle body 22 . The water flows through the nozzle body 22 as in underwater operation and leaves it through the annular nozzle opening 60 , at which it is directed outwards by the circumferential outer edge 28 of the retaining cap 24 , so that a conical, radially outwardly directed water flow 58 with high Ge speed results. This water flow 58 high speed includes the arc or the plasma jet completely and extends from the lower end of the plasma torch 10 to the top 50 of the workpiece 18 , so that there is an effective Dämpfungsein direction, since the flame waves generated during the welding, the sound waves within the enclosed space to be caught. Due to the conical or glockenför shaped shape of the annular water flow 58 , the water is deflected away from the cutting zone 56 , thereby reducing the possibility of interference with the plasma cutting process by the water. This is particularly important if a reactive gas, such as oxygen or air, is used for the separation welding to form the plasma jet.

Wie beim Unterwasserbetrieb kann die Qualität des Schnittes 20 durch Verwendung einer Hochdruck-Gas­ strömung beim Überwasserbetrieb verbessert werden. Da­ bei wird dem Gaseinlaß 34 des Düsenkörpers 22 wieder Druckluft in einer Menge von etwa 0,283 m³/min (10 scfm) zugeführt. Versuche mit einem Prototyp des erfindungs­ gemäßen Plasmabrenners zeigten, daß eine Luftströmung von mehr als etwa 0,028 bis 0,283 m³/min (1-10 scfm) die Wasserströmung stört und die schalldämpfende Wir­ kung verringert. Die Luft strömt durch den Düsenkörper 22 zu der ringförmigen Düsenöffnung 52 und wird von dort als radial nach innen gerichtete, ringförmige, konische Luftströmung 51 gegen einen Punkt 61 unter­ halb der Brennerdüse 14 gelenkt. Besonders günstig ist es, wenn der Winkel der inneren umlaufenden Kante 26 so gewählt ist, daß die Luftströmung 54 zu einem Punkt 61 gelenkt wird, der sich dort befindet, wo der Schnitt 20 an der Oberseite 50 des Werkstücks 18 beginnt. Auf diese Weise dient die Luftströmung 54 dazu, die Mög­ lichkeit, daß der Plasmastrahl durch die Wasserströmung 58 beeinträchtigt wird, noch weiter zu reduzieren, wo­ bei die Qualität des Schnittes 20 verbessert wird, ins­ besondere,wenn ein reaktionsfähiges Gas zur Erzeugung des Plasmastrahls verwendet wird. As with the underwater operation, the quality of the cut 20 can be improved by using a high-pressure gas flow in the overwater operation. Since the gas inlet 34 of the nozzle body 22 is again supplied with compressed air in an amount of about 0.283 m ³ / min (10 scfm). Experiments with a prototype of the plasma torch according to the invention showed that an air flow of more than about 0.028 to 0.283 m ³ / min (1-10 scfm) interferes with the water flow and reduces the sound-damping effect. The air flows through the nozzle body 22 to the annular nozzle opening 52 and is directed from there as a radially inwardly directed, annular, conical air flow 51 against a point 61 below half of the burner nozzle 14 . It is particularly favorable if the angle of the inner circumferential edge 26 is selected such that the air flow 54 is directed to a point 61 which is located where the cut 20 begins at the top 50 of the workpiece 18 . In this way, the air flow 54 serves to further reduce the possibility that the plasma jet is adversely affected by the water flow 58 , where the quality of the cut 20 is improved, particularly when a reactive gas is used to generate the plasma jet becomes.

Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Plasmabrenners in diesem schalldämpfenden Überwasserbetrieb wird die Reduzierung der Schallpegel gegenüber der bekannten Dämpfungseinrichtung gemäß US-PS 38 33 787 erheblich verbessert. Bei dieser bekannten Einrichtung wird rings um den Plasmastrahl eine dickwandige, langsame, nahezu stagnierende, fallende Wasserabschirmung ver­ wendet, die von der schnellen, konischen Hochdruck­ strömung gemäß der Erfindung völlig verschieden ist. Die Geschwindigkeit der radial nach außen gerichteten, ringförmigen, konischen Wasserströmung 58 beträgt ty­ pischerweise etwa 6,6 m/s, wobei die Dicke der strö­ menden Wasserschicht typischerweise 1,1 mm beträgt. Dagegen besitzt der fließende Wassermantel gemäß der vorstehend angesprochenen Patentschrift eine Geschwin­ digkeit von etwa 2,6 m/s und eine Dicke von etwa 3,2 mm. Die Bezeichnung Hochgeschwindigkeitsströmung wird in der vorliegenden Anmeldung für Strömungen verwendet, deren Strömungsgeschwindigkeit mindestens 50% höher ist als die Strömungsgeschwindigkeit gemäß dem ge­ nannten Stand der Technik bzw. eine Strömungsgeschwin­ digkeit von mindestens etwa 3,7 m/s, und zwar sowohl für den Unterwasserbetrieb als auch für den Überwasser­ betrieb. Die Wandstärke des Wasserfilms ist nicht kri­ tisch; größere Wandstärken führen jedoch zu verbes­ serten Schallisolationseigenschaften. Die Stärke einer strömenden Wasserwand liegt beim Arbeiten mit dem er­ findungsgemäßen Plasmabrenner typischerweise bei etwa 1 bis 2 mm. Bei einer größeren Stärke des Wasserfilms werden die Anforderungen an die Pumpeinrichtungen für die Praxis zu hoch, wenn man eine hohe Wassergeschwin­ digkeit aufrechterhalten möchte. Die Schallpegel wurden beim Trennschweißen gemessen und lagen in allen Fällen unter 90 dbA, wenn mit einem Stickstoff-Plasma bei einer maximalen Stromstärke von 400 A gearbeitet wurde. Beim Trennschweißen mit einem Sauerstoff-Plasma und bei einer maximalen Stromstärke von 260 A lagen die Schallpegel unter 86 dbA. Dabei wurden die Messungen sämtlich in einem Abstand von etwa 1,8 m von dem Bren­ ner und beim Schneiden von Flußstahl mit einer Stärke von etwa 1,2 mm durchgeführt.By using the plasma torch according to the invention in this sound-absorbing surface water operation, the reduction of the sound level compared to the known damping device according to US-PS 38 33 787 is significantly improved. In this known device, a thick-walled, slow, almost stagnant, falling water shield is used around the plasma jet, which flow is completely different from the fast, conical high pressure flow according to the invention. The speed of the radially outward, annular, conical water flow 58 is typically about 6.6 m / s, the thickness of the flowing water layer typically being 1.1 mm. In contrast, the flowing water jacket according to the patent mentioned above has a speed of about 2.6 m / s and a thickness of about 3.2 mm. The term high-speed flow is used in the present application for flows whose flow rate is at least 50% higher than the flow rate according to the prior art or a flow rate of at least about 3.7 m / s, both for underwater operation as well as for the above water operation. The wall thickness of the water film is not critical; however, larger wall thicknesses lead to improved sound insulation properties. The strength of a flowing water wall is typically about 1 to 2 mm when working with the plasma torch according to the invention. With a greater thickness of the water film, the requirements placed on the pumping devices are too high for practice if one wishes to maintain a high water speed. The noise levels were measured during separation welding and were in all cases below 90 dbA when working with a nitrogen plasma at a maximum current of 400 A. When welding with an oxygen plasma and at a maximum current of 260 A, the sound levels were below 86 dbA. The measurements were all carried out at a distance of about 1.8 m from the burner and when cutting mild steel with a thickness of about 1.2 mm.

Die Schalldämpfung und die Kontrolle der Umweltver­ schmutzung kann beim Überwasserbetrieb dadurch noch weiter verbessert werden, daß man einen Wassertisch verwendet, wie er in der US-PS 37 87 247 beschrieben ist. Gemäß dieser Patentschrift wird auf einen Schneid­ tisch (nicht gezeigt) eine gewisse Wassermenge ge­ schüttet, derart, daß sich die Wasseroberfläche in Kontakt mit der Unterseite des Werkstücks oder in ge­ ringem Abstand von derselben befindet. Bei dieser Ar­ beitsweise erzeugt die ringförmige, konische Druckluft­ strömung eine wasserfreie Schneidzone, welche den Schnitt und die angrenzenden Bereiche der Unterseite des Werkstücks unterhalb des Plasmabrenners umfasst. Wie beim Unterwasserbetrieb stabilisiert die Luftströ­ mung den Plasmastrahl, und die wasserfreie Schneid­ zone wirkt wie ein Damm, der das Wasser am Einströmen in den Schnitt hindert, während gasförmige Produkte, die beim Trennschweißen entstehen, wie z.B. Wasser­ stoff, von der Unterseite des Werkstücks weggetrieben werden. Dadurch, daß man das Wasser von dem Schnitt fern hält, wird dessen Qualität verbessert. Wenn mit dem erfindungsgemäßen Plasmabrenner im Überwasserbe­ trieb gearbeitet wird, wenn sowohl eine Luftströmung wie auch eine Wasserströmung erzeugt werden, und wenn das Werkstück auf einem Wassertisch liegt, werden die Schallpegel beim Trennschweißen von Flußstahl mit ei­ ner Stärke von etwa 12 mm und bei einer maximalen Strom­ stärke von 400 A auf Pegel unter 90 dbA verringert. Beim Schneiden mit einem Sauerstoff-Plasma und bei maximalen Stromstärken von 260 A sinkt der Schallpe­ gel sogar unter 60 dbA. Die genannten Werte gelten da­ bei wieder für Schallmessungen in einem Abstand von etwa 1,8 m von dem Brenner.Soundproofing and control of environmental ver Soiling can still occur when operating above water be further improved that a water table used as described in US Patent 37 87 247 is. According to this patent, a cutting table (not shown) a certain amount of water pours in such a way that the water surface Contact with the bottom of the workpiece or in ge a short distance from the same. With this ar the ring-shaped, conical compressed air generates flow a water-free cutting zone, which the Cut and the adjacent areas of the bottom of the workpiece below the plasma torch. As with underwater operation, the air flows stabilize the plasma jet, and the water-free cutting  zone acts like a dam that allows water to flow in in the cut, while gaseous products, that occur during separation welding, e.g. Water fabric, driven away from the underside of the workpiece will. By cutting the water from the cut keeps away, its quality is improved. If with the plasma torch according to the invention in the surface water tank is driven when both an air flow how to generate a water flow and if the workpiece lies on a water table, the Sound level when welding mild steel with an egg ner thickness of about 12 mm and at a maximum current strength reduced from 400 A to levels below 90 dbA. When cutting with an oxygen plasma and at the maximum current of 260 A, the sound decreases gel even below 60 dbA. The values mentioned apply there at again for sound measurements at a distance of about 1.8 m from the burner.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst wird und daß weitere vorteilhafte Ergebnisse erzielt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. der erfindungsge­ mäße Plasmabrenner ermöglichen insbesondere beim Un­ terwasserschneiden einen verringerten Leistungsbedarf und eine erhöhte Schneidgeschwindigkeit. Beim Überwas­ serbetrieb erfolgt eine wirksame Dämpfung des Schalls, ein Zurückhalten der beim Schweißen entstehenden Dämpfe und Partikel, eine Dämpfung der Blendwirkung und eine Dämpfung der schädlichen (UV-)Strahlung. Ferner wird das Erfassen von Hindernissen und die Einstellung der Ausgangshöhe erleichtert. Außerdem wird beim Unter­ wasserbetrieb die Verwendung reaktionsfähiger Gase er­ möglicht. Außerdem wird die Schnittqualität beim Plas­ mastrahl-Schneiden unter Wasser und auf einem Wasser­ tisch verbessert. Weiterhin wird eine Störung des Plas­ mastrahls vermieden, und außerdem wird Wasserstoff von der Unterseite des Werkstücks weggetrieben. Weiterhin ist der erfindungsgemäße Brenner einfach und wirtschaft­ lich aufgebaut, und es besteht die Möglichkeit der Nach­ rüstung von vorhandenen Brennern mit erfindungsgemäß ausgebildeten Zusatzeinrichtungen.From the above description it is clear that the object underlying the invention is achieved and that further advantageous results are achieved. The inventive method and the fiction Moderate plasma torches make it possible especially at the Un water cutting a reduced power requirement and increased cutting speed. With what the sound is effectively damped, retention of the fumes generated during welding and particles, a dampening of the glare and a  Attenuation of harmful (UV) radiation. Furthermore, the detection of obstacles and the setting of the Starting height easier. In addition, the sub water operation the use of reactive gases possible. In addition, the cutting quality of the plas mast beam cutting under water and on water table improved. Furthermore, a malfunction of the plasma mastrahls avoided, and also hydrogen from driven off the underside of the workpiece. Farther the burner according to the invention is simple and economical Lich built, and there is a possibility of after armor of existing burners with the invention trained additional equipment.

Während Fig. 1 bis 3 einen erfindungsgemäßen Brenner aus einem konventionellen Brenner mit Zusatzeinrich­ tungen zeigen, versteht es sich, daß die erfindungsge­ mäßen Einrichtungen von vornherein konstruktiv in ei­ nen Plasmabrenner integriert werden können.While Fig. 1 shows obligations a burner according to the invention from a conventional burner with Zusatzeinrich to 3, it is understood that the erfindungsge MAESSEN means can be constructionally integrated from the outset in egg nen plasma torch.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß dem Fachmann zahlreiche Möglichkeiten für Änderungen und Ergänzungen zu Gebote stehen, ohne daß er dabei den Grundgedanken der Erfindung verlassen müsste. Ins­ besondere wurde die Erfindung vorstehend in Verbindung mit der bevorzugten Einsatzmöglichkeit, nämlich dem Trennschweißen erläutert. Die Vorteile der Erfindung werden aber auch beim Verschweißen von Werkstücken im Unterwasserbetrieb wirksam.From the above description it is clear that the expert has numerous possibilities for changes and additions to commandments are available without him would have to leave the basic idea of the invention. Ins In particular, the invention has been described above with the preferred application, namely the Separation welding explained. The advantages of the invention but are also used when welding workpieces in Effective underwater operation.

Claims (20)

1. Verfahren zum Bearbeiten eines metallischen Werk­ stücks mit einem Plasmabrenner, bei dem angrenzend an und rings um eine Elektrode in dem Brenner eine Strömung eines ionisierbaren Gases zur Erzeugung eines Plasmas mit Hilfe eines Lichtbogens erzeugt wird und bei dem das Plasma als Plasmastrahl hoher Geschwindigkeit durch eine Brennerdüse hindurch gegen das Werkstück gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines unter einem relativ hohen Druck stehenden Gases eine ringförmige Gasströmung er­ zeugt wird, die den Plasmastrahl von der Brenner­ düse bis zu dem Werkstück umschließt, und daß eine ringförmige Flüssigkeitsströmung relativ hoher Ge­ schwindigkeit erzeugt wird, die die Gasströmung umgibt.1. A method for processing a metallic workpiece with a plasma torch, in which adjacent to and around an electrode in the burner, a flow of an ionizable gas for generating a plasma is generated by means of an arc and in which the plasma as a plasma jet at high speed a burner nozzle is directed against the workpiece, characterized in that by means of a gas under a relatively high pressure an annular gas flow is generated, which encloses the plasma jet from the burner nozzle to the workpiece, and in that an annular liquid flow of relatively high Ge speed is generated that surrounds the gas flow. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasströmung und die Flüssigkeitsströmung jeweils mit Hilfe einer Düse erzeugt werden, wel­ che im Abstand von der Brennerdüse angeordnet ist und diese umgibt. 2. The method according to claim 1, characterized in that that the gas flow and the liquid flow are each generated with the help of a nozzle, wel che is arranged at a distance from the burner nozzle and surrounds it.   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Strömungen derart erzeugt wird, daß sie eine konische Form annimmt.3. The method according to claim 1, characterized in that at least one of the currents is generated in this way will take on a conical shape. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasströmung in der Weise erzeugt wird, daß sie an der Oberseite des Werkstücks gegen den Plas­ mastrahl fließt.4. The method according to claim 1, characterized in that the gas flow is generated in such a way that them at the top of the workpiece against the plas mast beam flows. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsströmung eine Geschwindigkeit von mindestens 3,6 m/s hat.5. The method according to claim 1, characterized in that the fluid flow is a velocity of at least 3.6 m / s. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die strömende Flüssigkeit der Flüssigkeits­ strömung eine Dicke von weniger als 3,18 mm besitzt.6. The method according to claim 5, characterized in that the flowing liquid is the liquid flow has a thickness of less than 3.18 mm. 7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasströmung radial nach innen gelenkt wird und daß die Flüssigkeitsströmung radial nach außen gelenkt wird.7. The method according to claim 3, characterized in that the gas flow is directed radially inwards and that the liquid flow radially outward is directed. 8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Werkstück unter Wasser angeord­ net wird.8. The method according to claim 1 or 7, characterized records that the workpiece is arranged under water is not. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man das Plasma aus einem reaktionsfähigen Gas erzeugt. 9. The method according to claim 8, characterized in that you get the plasma from a reactive gas generated.   10. Plasmabrenner zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einer in seinem Grundkörper angeordneten Elektrode, mit Strömungserzeugungseinrichtungen zum Erzeugen einer Strömung eines ionisierbaren Gases angren­ zend an und rings um die Elektrode zur Erzeugung eines Plasmas und mit einer Brennerdüse zum Er­ zeugen eines gegen ein Werkstück gerichteten Plasmastrahls, dadurch gekennzeichnet, daß Gas­ strömungserzeugungseinrichtungen (22, 24, 26, 30, 32, 34, 52) vorgesehen sind, mit deren Hilfe eine ring­ förmige Gasströmung (54) aus einem unter einem relativ hohen Druck stehenden Gas erzeugbar ist, die den Plasmastrahl (16) von der Brennerdüse (14) bis zu dem Werkstück (18) umschließt, und daß Flüssigkeitsströmungserzeugungseinrichtungen (22, 24, 28, 40, 42, 60) vorgesehen sind, mit deren Hilfe eine ringförmige Flüssigkeitsströmung (58) relativ hoher Geschwindigkeit erzeugbar ist, die die Gasströmung (54) umgibt.10. Plasma torch for carrying out the method according to one of claims 1 to 9 with an electrode arranged in its base body, with flow generating devices for generating a flow of an ionizable gas adjacent to and around the electrode for generating a plasma and with a burner nozzle for generating it a plasma jet directed against a workpiece, characterized in that gas flow generating devices ( 22 , 24 , 26 , 30 , 32 , 34 , 52 ) are provided, with the aid of which an annular gas flow ( 54 ) from a gas under a relatively high pressure that surrounds the plasma jet ( 16 ) from the torch nozzle ( 14 ) to the workpiece ( 18 ), and that liquid flow generating devices ( 22 , 24 , 28 , 40 , 42 , 60 ) are provided, with the aid of which an annular liquid flow ( 58 ) can be generated at a relatively high speed, which surrounds the gas flow ( 54 ). 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Strömungserzeugungseinrichtungen (22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 40, 42, 52, 60) jeweils eine ringförmige Düsenöffnung (60, 2) umfassen, welche die Brennerdüse (14) im Abstand umgibt.11. The device according to claim 10, characterized in that the flow generating devices ( 22 , 24 , 26 , 28 , 30 , 32 , 34 , 36 , 40 , 42 , 52 , 60 ) each comprise an annular nozzle opening ( 60 , 2 ), which surrounds the burner nozzle ( 14 ) at a distance. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß den Düsenöffnungen (60, 52) Leiteinrich­ tungen (26, 28) zugeordnet sind, mit deren Hilfe eine konische Form der Strömungen (54, 58) erzeug­ bar ist.12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the nozzle openings ( 60 , 52 ) Leiteinrich lines ( 26 , 28 ) are assigned, by means of which a conical shape of the flows ( 54 , 58 ) can be generated bar. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Leiteinrichtungen (26) für die Gas­ strömung (54) derart ausgebildet sind, daß sich eine konische Gasströmung (54) ergibt, die an der Oberseite des Werkstücks (18) auf den Plasmastrahl (16) zu gerichtet ist.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the guide means ( 26 ) for the gas flow ( 54 ) are designed such that there is a conical gas flow ( 54 ) which on the top of the workpiece ( 18 ) on the plasma jet ( 16 ) is too directed. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Leiteinrichtungen (28) für die Flüs­ sigkeitsströmung (58) derart ausgebildet sind, daß die Flüssigkeitsströmung (58) eine Geschwindigkeit von mindestens etwa 3,6 m/s besitzt.14. The apparatus according to claim 12, characterized in that the guide devices ( 28 ) for the liquid flow ( 58 ) are designed such that the liquid flow ( 58 ) has a speed of at least about 3.6 m / s. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß die Düsenöffnung (60) und die Leitein­ richtungen (28) für die Flüssigkeitsströmung (58) derart ausgebildet sind, daß die Flüssigkeits­ schicht der Flüssigkeitsströmung (58) eine Dicke von weniger als 3,18 mm aufweist.15. The apparatus according to claim 14, characterized in that the nozzle opening ( 60 ) and the Leitein directions ( 28 ) for the liquid flow ( 58 ) are designed such that the liquid layer of the liquid flow ( 58 ) has a thickness of less than 3, 18 mm. 16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Düsenöffnungen (60, 52) und ihre zuge­ hörigen Leiteinrichtungen (26, 28) derart ausgebil­ det sind, daß eine radial nach innen gerichtete konische Gasströmung (54) und eine radial nach außen gerichtete konische Flüssigkeitsströmung (58) erzeugbar sind. 16. The apparatus according to claim 12, characterized in that the nozzle openings ( 60 , 52 ) and their associated guide devices ( 26 , 28 ) are ausgebil det such that a radially inward conical gas flow ( 54 ) and a radially outward directed conical liquid flow ( 58 ) can be generated. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß die Leiteinrichtungen für die Gasströmung (54) eine radial nach innen vorspringende, umlau­ fende Kante (26) umfassen, und daß die Leiteinrich­ tungen für die Flüssigkeitsströmung (58) eine ra­ dial nach außen vorspringende, umlaufende Kante (28) umfassen.17. The apparatus according to claim 16, characterized in that the guide devices for the gas flow ( 54 ) comprise a radially inwardly projecting, umlau fende edge ( 26 ), and that the Leiteinrich lines for the liquid flow ( 58 ) a ra dial to the outside projecting, circumferential edge ( 28 ). 18. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Strömungserzeugungseinrichtungen (22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 40, 42, 60) am Grundkörper (12) des Plasmabrenners befestigt sind.18. The apparatus according to claim 10, characterized in that the flow generating devices ( 22 , 24 , 26 , 28 , 30 , 32 , 34 , 36 , 40 , 42 , 60 ) are attached to the base body ( 12 ) of the plasma torch. 19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich­ net, daß die ringförmigen Düsenöffnungen (60, 52) für die Flüssigkeitsströmung (58) bzw. die Gasströ­ mung (54) durch einen Kragen (22, 24, 40) definiert sind, welcher am unteren Ende des Grundkörpers (12) des Plasmabrenners befestigt ist.19. The apparatus according to claim 18, characterized in that the annular nozzle openings ( 60 , 52 ) for the liquid flow ( 58 ) or the gas flow ( 54 ) are defined by a collar ( 22 , 24 , 40 ), which at the bottom End of the base body ( 12 ) of the plasma torch is attached. 20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kragen eine ringförmige, den Grundkör­ per (12) des Brenners umgebende Gaskammer (30) und mehrere axiale Bohrungen (32) aufweist, welche die Gaskammer (30) mit der Düsenöffnung (52) verbinden, und daß der Kragen (22, 24, 40) eine Flüssigkeits- Ringraum (36) aufweist, welcher die Gaskammer (30) umgibt, sowie einen Ringspalt (42), welcher die axialen Bohrungen (32) umgibt und in Verbindung mit der Düsenöffnung (60) für die Flüssigkeits­ strömung (58) steht, und daß mehrere radiale Öffnungen (44) vorgesehen sind, über die der Ring­ raum (36) für die Flüssigkeit mit dem Ringspalt (42) in Verbindung steht.20. The apparatus according to claim 19, characterized in that the collar has an annular, the Grundkör by ( 12 ) of the burner surrounding gas chamber ( 30 ) and a plurality of axial bores ( 32 ) which the gas chamber ( 30 ) with the nozzle opening ( 52 ) connect, and that the collar ( 22 , 24 , 40 ) has a liquid annular space ( 36 ) which surrounds the gas chamber ( 30 ), and an annular gap ( 42 ) which surrounds the axial bores ( 32 ) and in connection with the nozzle opening ( 60 ) for the liquid flow ( 58 ), and that several radial openings ( 44 ) are provided, through which the annular space ( 36 ) for the liquid with the annular gap ( 42 ) is in communication.