DE3810620C1 - Plasma burner - Google Patents

Abstract

In the case of a plasma burner having an electrode which is arranged in the base body of said plasma burner and has a flow generating device for a gas (which can be ionised and flows adjacent to and all round the electrode) for generating a plasma, with a burner nozzle for generating a plasma jet which is directed against a workpiece, and having a gas flow generating device in order to produce a gas flow using a pressurised gas, which gas flow encloses the plasma jet from the burner nozzle to the workpiece (18), the gas flow generating device consisting of a guide cap (19), which is connected to the plasma burner (10), and of a gas nozzle (18) surrounding said guide cap (19), and the lower section of the guide cap (19) being constructed with a conical surface (22) and virtually completely surrounding the burner nozzle (20), and the gas nozzle (18) having an opening (23) which runs parallel to the conical surface (22) of the guide cap and forms an outlet duct (14) with said conical surface (22), a concentration of extraneous material at the workplace is prevented by the cross-section of the outlet duct (14) being adjustable on the basis of an axial displacement of the gas nozzle (18), for a specific gas flow. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Plasmabrenner nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a plasma torch according to the Preamble of claim 1.

Mit diesem Oberbegriff wird auf einen Plasmabrenner bezug genommen, wie er aus der DD-PS 83 890 oder GB-PS 13 15 145 bekannt geworden ist, wobei durch einen Schutzgasbecher eine den Plasmastrahl umgebende Schutzgasströmung erzeugt wird, wobei aus diesen Schriften nicht zu entnehmen ist, wozu diese Schutzgas­ strömung dienen soll. In der GB-PS 13 15 145 ist der Schutzgasbecher durch eine Schraub­ verbindung befestigt.With this generic term is a plasma torch referred to, as known from DD-PS 83 890 or GB-PS 13 15 145 has become, with a protective gas cup generated protective gas flow surrounding the plasma jet being, from these writings it is not clear what this protective gas is for flow should serve. In GB-PS 13 15 145 is the Protective gas cup by a screw connection attached.

Ferner ist aus der DE 26 42 649 A1 ein Plasma­ brenner bekannt, bei dem eine Gas- oder Wasserströmug den Plasmastrahl umgibt. Dieser Plasmabrenner kann somit auch in großen Wassertiefen eingesetzt werden.Furthermore, DE 26 42 649 A1 is a plasma known burner in which a gas or water flow carried the plasma jet surrounds. This plasma torch can thus also in great water depths be used.

Bei der Weiterentwicklung der thermischen Schneidver­ fahren und ihrer wirtschaftlichen Nutzung müssen die hierbei auftretenden Umweltbelastungen berücksichtigt werden. Eine Verminderung der Fremdstoffkonzentration unter Beachten der geltenden Vorschriften verbessert die Arbeitsbedingungen und ist ein wichtiger Beitrag zur Humanisierung am Arbeitsplatz. Sie senkt aber auch die Kosten für das Reinigen und Instandsetzen von Maschine, Arbeitsplatz und Arbeitsraum erheblich.In the further development of thermal cutting ver drive and their economic use must environmental pollution occurring here is taken into account will. A decrease in the concentration of foreign substances improved in compliance with the applicable regulations the working conditions and is an important contribution for humanization in the workplace. But it also lowers the cost of cleaning and repairing Machine, workplace and work space considerably.

Beim Brenn- und Plasmaschneiden wird der Werkstoff oder sein Oxid in flüssiger oder verdampfter Form aus der Schnittfuge getrieben. Hierbei entsteht auch Rauch mit mehr oder weniger hohem Staubanteil. Die höchste Staubkonzentration entsteht zunächst unter dem Werk­ stück, da der Werkstoff vom Druck des Gas- bzw. Plasma­ strahls nach unten geschleudert wird.The material is used for flame and plasma cutting or its oxide in liquid or vaporized form the kerf driven. This also creates smoke with more or less high dust content. The highest Dust concentration initially arises under the factory piece, because the material depends on the pressure of the gas or plasma is thrown downwards.

Bei Unterwasserplasmaschneiden wird der Metall- bzw. Oxidstaub praktisch völlig im Wasser gebunden. Beim Schneiden dickerer Werkstücke mit mehreren Brennern bilden sich über dem Wasserbecken leichte Dampf­ schwaden. Beim Schneiden über Wasser nimmt der Dampf auch Feinstaub auf, der sich bei Kondensation des Dampfes im Wasserbecken bzw. auf dem Schneidteil niederschlägt. Die Intensität der Dampfbildung hängt von der in das Werkstück eingebrachten Leistung, dem Wasservolumen und der Schneidzeit ab. Beim Plasmaschnei­ den mit einem Plasmagas, beispielsweise Sauerstoff, und einem Sekundärgas (Druckgas), z. B. Preßluft, können unter Wasser durch Einwirkung des Lichtbogens Stickstoffoxide entstehen. Deren Konzentrationen am Brenner sind im aufsteigenden Wasserdampf unter Umständen erheblich.With underwater plasma cutting, the metal or  Oxide dust almost completely bound in water. At the Cutting thicker workpieces with multiple torches slight steam forms over the water basin swath. When cutting over water, the steam takes off also fine dust on the condensation of the Steam in the water basin or on the cutting part precipitates. The intensity of the vapor formation depends of the power brought into the workpiece, the Water volume and cutting time. With plasma snow with a plasma gas, for example oxygen, and a secondary gas (compressed gas), e.g. B. compressed air, can be submerged by the action of the arc Nitrogen oxides are created. Their concentrations on Burners are in the rising water vapor Circumstances significantly.

Diese Probleme sollen anhand der DE 36 40 037 A1 näher erläutert werden. Dort ist ein Plasmabrenner beschrie­ ben, mit dem die Umweltbelastungen durch eine den Plasmastrahl umgebende Gasströmung, welche ihrerseits von einer Flüssigkeitsströmung umgeben ist, verbessert werden soll. Der Plasmabrenner ist hierzu von einer am Brenner festgeschraubten Sicherungskappe umgeben, die eine nach innen vor­ springende umlaufende Kante besitzt und zusammen mit einer in ihr angeordneten Führungskappe einen Aus­ strömkanal für das Gas bildet. Das Gas wird zwischen der innen vorspringenden Kante und der Eckkante des zylindrischen Körpers unter einem Winkel auf eine sich waagerecht erstreckende Führungsfläche der Gasführungs­ kappe geleitet und strömt gegen die vorstehende Brennerdüse. Dies führt zum Auftreten von Wirbeln in der Gasströmung, so daß die beabsichtigte Wirkung nur bei den genannten hohen Druckgasmengen und einer sie umgebenden Flüssigkeitsströmung erzielbar sind. Es entstehen jedoch aufgrund der hohen Druckgasmengen erhebliche Mengen an Stickstoffmonoxid, die an der Unterseite der Werkstücke "entlangwandern" und unter anderem in Arbeitsplatznähe aufsteigen. Stickstoff­ monoxid wandelt sich in der Raumluft in das weit gefährlichere Stickstoffdioxid um. In schlecht belüf­ teten Räumen kann die zulässige Konzentration am Arbeitsplatz nach etwa 30 min um 30 bis 40% über­ schritten werden. Eine Erfassung und großflächige Absaugung dieser Oxide ist daher erforderlich, um die Vorschriften über die Fremdstoffkonzentrationen am Arbeitsplatz einhalten zu können.These problems are to be explained in more detail using DE 36 40 037 A1. There is described as a plasma torch with which the environmental pollution caused by a Plasma jet surrounding gas flow, which in turn surrounded by a liquid flow, improved shall be. For this purpose, the plasma torch is screwed onto the torch Surround safety cap, one in front jumping peripheral edge and together with an out in a guide cap arranged in it flow channel for the gas forms. The gas is between the inside protruding edge and the corner edge of the cylindrical body at an angle on itself horizontally extending guide surface of the gas guide cap and flows against the above Burner nozzle. This leads to the appearance of eddies in the gas flow so that the intended effect only at the high pressure gas quantities mentioned and one of them surrounding liquid flow can be achieved. It  arise however due to the high amounts of compressed gas significant amounts of nitric oxide at the "Walk along" underneath the workpieces and below ascend near the workplace. Nitrogen monoxide changes into the far in the air more dangerous nitrogen dioxide around. In poorly ventilated the permissible concentration on Workplace after 30 minutes by 30 to 40% be paced. A capture and large area Suction of these oxides is therefore required to Regulations on foreign substance concentrations on To be able to keep work.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Plasmabrenner zu schaffen, der es ermöglicht, die Fremdstoffkonzentrationen am Arbeitsplatz soweit zu verringern, daß auf eine großflächige Absaugung ver­ zichtet werden kann. Dabei soll der Plasmabrenner bei unterschiedlichen Bearbeitungsaufgaben leicht einstell­ bar sein.The invention is therefore based on the object To create plasma torch that enables the Foreign substance concentrations at the workplace so far reduce that ver on a large suction can be waived. The plasma torch should easily adjust different machining tasks be cash.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Plasma­ brenner durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruches 1 gelöst.This task is carried out with a generic plasma burner by the characteristic features of the An Proverb 1 solved.

Durch die axial verstellbare Gasdüse kann eine kegelige, turbulenzfreie Gasströmung in einfacher Weise an unterschiedliche Bearbeitungsparameter beim Unterwasserplasmaschneiden, beispielsweise an den hydrostatischen Druck, eingestellt bzw. angepaßt werden. Über die gleichmäßige Zuführung des Gases zu dem Ausströmkanal und einen mit Zentriermitteln genau einstellbaren Ausströmspalt wird eine gleich­ mäßig den Plasmastrahl umgebende Gasströmung er­ reicht. In der Praxis kann hierdurch der Plasmabrenner bei gleicher Schneidqualität mit einer geringeren Gasmenge pro Minute als bei dem vorbekannten Brenner betrieben werden. Eine Flüssigkeitsströmung ist nicht erforderlich.Due to the axially adjustable gas nozzle, a conical, turbulence-free gas flow in simple Way to different processing parameters when Underwater plasma cutting, for example on the hydrostatic pressure, adjusted or adjusted will. About the even feeding of the  Gases to the outflow and one with centering precisely adjustable outflow gap becomes the same moderate gas flow surrounding the plasma jet enough. In practice, the plasma torch can do this with the same cutting quality with a lower gas volume per minute than operated with the known burner will. A flow of liquid is not necessary.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are in the Subclaims specified.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dar­ gestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment is shown in the drawing and is described in more detail below.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Plasmabrenner 10 tritt das Gas, beispielsweise Preßluft, durch den Gas­ anschluß 11 in den ringförmigen Einströmraum 12 ein und strömt über ringförmig nebeneinander angeordnete Bohrungen 13 in einen mit dem Ausströmkanal 14 verbunden­ en Ausströmraum 15. Hierzu ist der Plasmabrenner 10, insbesondere ein Sauerstoff-Plasma-Schneidbrenner, von einem Grundkörper 16 umgeben, der gasdicht an dem Brennerrohr 17 befestigt ist. An den Grundkörper 16 ist eine Gasdüse 18 so gasdicht angeschlossen, daß eine axiale Bewegung der Gasdüse 18 ermöglicht ist.In the plasma torch 10 shown in the drawing, the gas, for example compressed air, enters through the gas connection 11 into the annular inflow space 12 and flows through holes 13 arranged next to one another in a ring in an outflow space 15 connected to the outflow channel 14 . For this purpose, the plasma torch 10 , in particular an oxygen-plasma cutting torch, is surrounded by a base body 16 which is attached to the torch tube 17 in a gas-tight manner. A gas nozzle 18 is connected to the base body 16 in such a gas-tight manner that an axial movement of the gas nozzle 18 is made possible.

Zwischen der Gasdüse 18 und der Brennerdüse 20 ist eine Führungskappe 19 an dem Plasmabrenner 10 befestigt. Die Führungskappe 19 umgibt die Brennerdüse 20 nahezu vollständig und ist in ihrem unteren Abschnitt 21 an der Oberfläche 22 konisch ausgebildet. Parallel zu dieser konischen Oberfläche 22 verläuft die Öffnung 23 der Gasdüse. Die Öffnung 23 und die Oberfläche 22 bilden den Ausströmkanal 14. Die Gasdüse 18 ist über eine Ge­ windeverbindung 24 mit der Führungskappe 19 verbunden und in ihrer Lage verstellbar. Wie aus der Zeichnung er­ sichtlich, führt eine Verstellung (Drehung) der Gas­ düse 18 zu einer Vergrößerung oder Verkleinerung des Ausströmkanals 14. Dabei verlaufen die Öffnung 23 und die Oberfläche 22 unter einem Gasführungswinkel 25, der ein Auftreffen der Gasströmung 26 auf der Brennerdüse 20 ausschließt. Es ist offensichtlich und bedarf keiner näheren Erläuterung, daß dieser Winkel 25 in Abhängig­ keit von der Ausbildung der Brennerdüse 20 unterschied­ liche Werte aufweisen kann. Über die nach dem Aus­ strömkanal 14 bis nahezu an die Anschlußkante der Brennerdüse 20 weiter verlaufende konische Oberflächen 22 der Führungskappe 19 wird die Gasströmung 26 auch nach dem Austritt aus dem Ausströmkanal 14 weiter­ geführt. An die konische Oberfläche 23 der Führungs­ kappe 19 schließt sich ein zylindrischer Abschnitt 28 an, der mit einer den Ausströmraum 15 umgebenden zylind­ rischen Führungsfläche 29 der Gasdüse die konische Ober­ fläche 22 zur Öffnung 23 ausrichtet. Über eine in die Gasdüse 18 eingeschraubte und mit ihrer Stirnseite 30 an die Führungskappe 19 angeklemmte Schraube 27 wird eine Verdrehung der Gasdüse 18 verhindert.A guide cap 19 is fastened to the plasma torch 10 between the gas nozzle 18 and the burner nozzle 20 . The guide cap 19 surrounds the burner nozzle 20 almost completely and is conical in its lower section 21 on the surface 22 . The opening 23 of the gas nozzle runs parallel to this conical surface 22 . The opening 23 and the surface 22 form the outflow channel 14 . The gas nozzle 18 is connected via a threaded connection 24 to the guide cap 19 and is adjustable in position. As can be seen from the drawing, an adjustment (rotation) of the gas nozzle 18 leads to an enlargement or reduction of the outflow channel 14 . In this case, the opening 23 and the surface 22 run at a gas guiding angle 25 , which prevents the gas flow 26 from striking the burner nozzle 20 . It is obvious and requires no further explanation that this angle 25 can have different values depending on the design of the burner nozzle 20 . About the after the flow channel 14 from almost to the connecting edge of the burner nozzle 20 extending conical surfaces 22 of the guide cap 19 , the gas flow 26 is continued even after exiting the outflow channel 14 . At the conical surface 23 of the guide cap 19 is followed by a cylindrical portion 28 which aligns the conical upper surface 22 to the opening 23 with a surrounding the outflow chamber 15 cylindrical guide surface 29 of the gas nozzle. A rotation of the gas nozzle 18 is prevented by means of a screw 27 screwed into the gas nozzle 18 and clamped with its end face 30 to the guide cap 19 .

An der Außenseite der Gasdüse 18 ist eine Ansatzfläche 31 für ein Verstellwerkzeug vorgesehen.On the outside of the gas nozzle 18 , an attachment surface 31 is provided for an adjustment tool.

Claims (5)

1. Plasmabrenner mit einer in seinem Grundkörper ange­ ordneten Elektrode mit einer Strömungserzeugungsein­ richtung für ein angrenzend an und rings um die Elektrode strömendes und ionisierbares Gas zur Erzeugung eines Plasmas, mit einer Brennerdüse zum Erzeugen eines gegen ein Werkstück gerichteten Plasmastrahls und einer Gasströmungserzeugungseinrichtung, um mit einem unter Druck stehenden Gas eine Gasströ­ mung zu erzeugen, die den Plasmastrahl von der Brennerdüse bis zu dem Werkstück (18) umschließt, wobei die Gasströmungserzeugungseinrichtung aus einer mit dem Plasmabrenner (10) verbundenen Führungskappe (19) und einer diese umgebenden Gasdüse (18) besteht, und die Führungskappe (19) in ihrem unteren Abschnitt an der Oberfläche (22) konisch ausgebildet ist und die Brennerdüse (20) nahezu vollständig umschließt und wobei die Gas­ düse (18) eine parallel zu der konischen Oberfläche (22) der Führungskappe verlaufende Öffnung (23) aufweist, welche mit der konischen Oberfläche (22) einen Ausströmkanal (14) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß für eine bestimmte Gasströmung der Ausström­ kanal (14) aufgrund einer axialen Verstellung der Gasdüse (18) in seinem Querschnitt einstellbar ist. 1. Plasma torch with an electrode arranged in its base body with a flow generating device for an adjacent and around the electrode flowing and ionizable gas for generating a plasma, with a burner nozzle for generating a plasma jet directed against a workpiece and a gas flow generating device to with to generate a gas flow to a pressurized gas which surrounds the plasma jet from the torch nozzle to the workpiece ( 18 ), the gas flow generating device comprising a guide cap ( 19 ) connected to the plasma torch ( 10 ) and a gas nozzle ( 18 ) surrounding it there is, and the guide cap ( 19 ) is conical in its lower portion on the surface ( 22 ) and almost completely surrounds the burner nozzle ( 20 ) and wherein the gas nozzle ( 18 ) is parallel to the conical surface ( 22 ) of the guide cap Has opening ( 23 ) which with the conical top rfläche (22) forms a discharge channel (14), characterized in that is adjustable in its cross-section for a given gas flow to the outflow channel (14) due to an axial displacement of the gas nozzle (18). 2. Plasmabrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Oberfläche (22) und die Öffnung (23) unter einem Gasführungswinkel (25) verlaufen, der ein Auftreffen der Gasströmung auf die Brennerdüse (20) ausschließt. 2. Plasma torch according to claim 1, characterized in that the conical surface ( 22 ) and the opening ( 23 ) extend at a gas guiding angle ( 25 ) which excludes the gas flow from impinging on the burner nozzle ( 20 ). 3. Plasmabrenner nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gasdüse (18) mit einem den Gasanschluß (11) tragenden Grundkörper (16) gasdicht verbunden ist,
daß zwischen dem Grundkörper (16) und dem Plasma­ brenner (10) ein ringförmiger Einströmraum (12) für das Gas ausgebildet ist und
daß dieser ringförmige Einströmraum (12) über einen ringförmigen Gasspalt oder über ringförmig nebenein­ ander angeordnete Bohrungen (13) mit einem vor dem Ausströmkanal (14) ausgebildeten ringförmigen Aus­ strömraum (15) der Gasdüse (18) verbunden ist.3. Plasma torch according to claim 1 or claim 2, characterized in
that the gas nozzle ( 18 ) is gas-tightly connected to a base body ( 16 ) carrying the gas connection ( 11 ),
that between the base body ( 16 ) and the plasma burner ( 10 ) an annular inflow space ( 12 ) is formed for the gas and
that this annular inflow space ( 12 ) via an annular gas gap or annularly next to each other arranged bores ( 13 ) with a before the outflow channel ( 14 ) formed from the outflow space ( 15 ) of the gas nozzle ( 18 ) is connected. 4. Plasmabrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüse (18) Mittel (29) für das An- oder Einlegen von Verstellwerkzeugen aufweist.4. Plasma torch according to one of claims 1 to 3, characterized in that the gas nozzle ( 18 ) has means ( 29 ) for the application or insertion of adjustment tools. 5. Plasmabrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdüse (18) und/oder der Führungskappe (19) Mittel (28, 29) zum Ausrichten der Öffnung (23) zur konischen Oberfläche (22) zugeordnet sind.5. Plasma torch according to one of claims 1 to 4, characterized in that the gas nozzle ( 18 ) and / or the guide cap ( 19 ) are assigned means ( 28, 29 ) for aligning the opening ( 23 ) to the conical surface ( 22 ).