DE8804235U1 - Plasma torch - Google Patents

Plasma torch

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Description

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MESSER GRIESHEIM GMBH MG 1647KNIVES GRIESHEIM GMBH MG 1647 Kennwort: Air-Muffler EM 1332Password: Air-Muffler EM 1332 Erfinder: Herbener Ordner: viiiInventor: Herbener Folder: viii

Klein
Mawson
StaacksSmall
Mawson
Staacks

PlasmabrennerPlasma torch

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.

Bei der Weiterentwicklung der thermischen Schneidverfah ren und ihrer wirtscheftlichen Nutzung müssen die hierbei euftretenden Umweltbelastungen berücksichtigt werdern. 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 Haschine, Arbeitsplatz und Arbeitsraum erheblich.When developing thermal cutting processes and their economic use, the resulting environmental impacts must be taken into account. Reducing the concentration of foreign substances while observing the applicable regulations improves working conditions and is an important contribution to humanization in the workplace. It also significantly reduces the costs of cleaning and repairing the machine, workplace and work area.

Beim Brenn- und Plasmaschneiden wird der Werkstoff oder sein Oxid in flüssiger oder verdampfter Form aus derDuring flame and plasma cutting, the material or its oxide is removed from the

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MG 164'/ 2 ~ 28.03.88MG 164'/ 2 ~ 28.03.88

Schnittfuge getrieben. Hierbei entsteht auch Rauch mit mehr oder weniger hohem Staubanteil. Die höchste Staubkonzentration entsteht zunächst unter dem Werkstück, da der Werkstoff vom Druck des Gas- bzw. Plasmastrahls nach unten geschleudert wird.This also produces smoke with a greater or lesser proportion of dust. The highest concentration of dust initially occurs under the workpiece, as the material is thrown downwards by the pressure of the gas or plasma jet.

Beim Unterwasserplasmaschneiden wird der Metall- bzw. Oxidstaub praktisch völlig im Wasser gebunden. Beim Schneiden dickerer Werkstücke mit mehreren Brennern bilden sich über dem Wasserbecken leichte DampfSchwaden. 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 Plasmaschneiden 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. In der DE 36 037 Al ist ein Plasmabrenner beschrieben, 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 Gasführungskappe umgeben, die eine nach innen vorspringende umlaufende Kante besitzt und zusammen mit einem in ihr angeordneten zylindrisehen Körper einen Ausströmkanal für das Gas bildet. Das Gas wird zwischen der innen vorspringenden Kante und der Eckkante des zylindrischen Körpers unter einem Winkel auf eine sich waagrecht erstreckende Führungsfläche der Gasführungskappe geleitet und strömt gegen die vorstehende Brennerdüse. Dies führt zum Auftreten von Wirbeln in der Gasströmung, so daß die beabsichtigteDuring underwater plasma cutting, the metal or oxide dust is almost completely bound in the water. When cutting thicker workpieces with several burners, light clouds of steam form above the water basin. When cutting above water, the steam also absorbs fine dust, which condenses in the water basin or on the cutting part when the steam condenses. The intensity of the steam formation depends on the power applied to the workpiece, the volume of water and the cutting time. During plasma cutting with a plasma gas, for example oxygen, and a secondary gas (compressed gas), e.g. compressed air, nitrogen oxides can form underwater due to the effect of the arc. Their concentrations at the burner in the rising water vapor can be considerable under certain circumstances. DE 36 037 Al describes a plasma burner that is intended to reduce the environmental impact of a gas flow surrounding the plasma jet, which in turn is surrounded by a liquid flow. The plasma torch is surrounded by a gas guide cap, which has an inwardly projecting edge and, together with a cylindrical body arranged in it, forms an outflow channel for the gas. The gas is guided between the inwardly projecting edge and the corner edge of the cylindrical body at an angle to a horizontally extending guide surface of the gas guide cap and flows against the protruding torch nozzle. This leads to the occurrence of eddies in the gas flow, so that the intended

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MG 1647 - 3 - 28.03.88MG 1647 - 3 - 28.03.88

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. Stickstoffmonoxid wandelt sich in der Raumluft in das weit gefährlichere Stickstoffdioxid um. In schlecht belüfteten Räumen kann die zulässige Konzentration am Arbeitsplatz nach etwa 30 min um 30 bis 40 % überschritten werden. Eine Erfassung und großflächige Absaugung dieser Oxide ist daher erforderlich, um die Vorschriften über die Fremdstoffkonzentrationen am Arbeitsplatz einhalten zu können.The effect can only be achieved with the high amounts of compressed gas mentioned and a surrounding liquid flow. However, due to the high amounts of compressed gas, considerable amounts of nitrogen monoxide are created, which "wander along" the underside of the workpieces and rise up near the workplace, among other places. Nitrogen monoxide is converted into the far more dangerous nitrogen dioxide in the room air. In poorly ventilated rooms, the permissible concentration in the workplace can be exceeded by 30 to 40 % after around 30 minutes. It is therefore necessary to capture and extract these oxides over a large area in order to be able to comply with the regulations on the concentration of foreign substances in the workplace.

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 verzichtet werden kann. Dabei soll der Plasmabrenner bei unterschiedlichen Bearbeitungsaufgaben leicht einstellbar sein.The invention is therefore based on the object of creating a plasma torch that makes it possible to reduce the concentration of foreign substances in the workplace to such an extent that large-scale extraction is no longer necessary. The plasma torch should be easily adjustable for different processing tasks.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Plasmabrenner durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. This object is achieved in a generic plasma torch by the characterizing features of claim 1.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß durch das Zusammenwirken einer bis in den unteren Abschnitt der Brennerdüse geführten Führungskappe und einer diese umgebenden axial verstellbaren Gasdüse eine nahezu kegelige, turbulenzfreie Gasströmung erzielt werden kann. Durch eine Veränderung der Breite des Ausströmkanals kann die Gasströmung in einfacher Weise an unterschiedliche Bearbeitungsr/aran»«rter, beim Unterwasserplasmaschneiden beispielsweise an den hydrostatischen Druck, angepasst werden. Ober die gleichmäßige Zuführung desThe invention is based on the knowledge that an almost conical, turbulence-free gas flow can be achieved through the interaction of a guide cap that extends into the lower section of the burner nozzle and an axially adjustable gas nozzle that surrounds it. By changing the width of the outflow channel, the gas flow can be easily adapted to different processing conditions, for example to the hydrostatic pressure in underwater plasma cutting. The uniform supply of the gas

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Gases zu dem Ausströmkanal und einen mit Zentriermitteln genau einstellbaren Ausströmspalt wird eine gleichen mäßig den Plasmastrahl umgebende Gasströmung er-Gas to the outflow channel and an outflow gap that can be precisely adjusted using centering devices, a uniform gas flow is achieved that surrounds the plasma jet.

reicht. In der Praxis kann hierdurch der Plasmabrenner ,". bei gleicher Schneidqualität mit einer geringeren GasmengeIn practice, this means that the plasma torch can be used with the same cutting quality and a smaller amount of gas.

pro Minute als bei dem vorbekannten Brenner betrieben werden. Eine Flüssigkeitsströmung ist nicht erforderlich.per minute than with the previously known burner. A liquid flow is not required.

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

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. 15An example of an embodiment is shown in the drawing and is described in more detail below. 15

: Bei dem in der Zeichnung dargestellten Plasmabrenner: The plasma torch shown in the drawing

tritt das Gas, beispielsweise Preßluft, durch den Gasanschluß 11 in den ringförmigen Einströmraum 12 ein und strömt über ringförmig nebeneinander angeordnete Bohrungen 13 in einen mit dem Ausströmkanal 14 verbundenen 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 16the gas, for example compressed air, enters the annular inflow chamber 12 through the gas connection 11 and flows through holes 13 arranged in a ring next to one another into an outflow chamber 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 in a gas-tight manner to the burner tube 17. The base body 16

:; 25 ist eine GasdüF" 18 so gasdicht angeschlossen, daß eine f. axiale Bewegung der Gasdüse 18 möglich ist.: ; 25 a gas diffuser" 18 is connected so gas-tight that a f. axial movement of the gas nozzle 18 is possible.

Zwischen der Gasdöse 18 und der Brennerdüse 20 ist eine Führungskappe 19 an dem Plasmabrenner 10 befestigt. Die Führungskappe 19 umgibt die Brennerdüse 20 nahezuA guide cap 19 is attached to the plasma torch 10 between the gas nozzle 18 and the torch nozzle 20. The guide cap 19 surrounds the torch nozzle 20 almost

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vollständig und ist in ihrem unteren Abschnitt 21 an der Oberfläche 22 konisch ausgebildet. Parallel zu dieser konischen Oberfläche 22 verläuft die Öffnung der Gasdüse. Die Öffnung 23 und die Oberfische 22 bilden den Ausströmkanal 14. Die Gasdüse 18 ist über eine Gewindeverbindung 24 mit der Führungskappe 19 verbunden und in ihrer Lage verstellbar. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, führt eine Verstellung (Drehung) der Gasdüse 18 zu einer Vergrößerung oder Verkleinerung des \ completely and is conical in its lower section 21 on the surface 22. The opening of the gas nozzle runs parallel to this conical surface 22. The opening 23 and the upper section 22 form the outflow channel 14. The gas nozzle 18 is connected to the guide cap 19 via a threaded connection 24 and is adjustable in its position. As can be seen from the drawing, an adjustment (rotation) of the gas nozzle 18 leads to an increase or decrease in the \

Ausströmkanals 14. Dabei verlaufen die Öffnung 23 und \ Outlet channel 14. The opening 23 and \

die Oberfläche 22 unter einen Gasführungswinkel 25, der i the surface 22 under a gas guide angle 25, which i

ein Auftreffen der Gasströmung 26 auf der Brennerdüse jan impact of the gas flow 26 on the burner nozzle j

20 ausschließt. Es ist offensichtlich und bedarf keiner näheren Erläuterung, daß dieser Winkel 25 in Abhängigkeit von der Ausbildung der Brennerdüse 20 unterschiedliche Werte aufweisen kann. Über die nach dem Ausströmkanal 14 bis nahezu an die Abschlußkante der Brennerdüse 20 weiter verlaufende konische Oberfläche 22 der Führungskappe 19 wild die Gasströmung 26 auch nach dem Austritt aus dem Ausströmkanal 14 weitergeführt. An die konische Oberfläche 23 der Führungskappe 19 schließt sich ein zylindrischer Abschnitt 28 an, der nit einer den Ausströmraum 15 umgebenden zylindrischen Führungefläche 29 der Gasdüse die konische Oberfläche 22 zur Öffnung 23 ausrichtet. Über eine in die Gasdüse 18 eingeschraubte und mit ihrer Stirnseite 30 an die Führungekappe 18 angeklemmte Schraube 27 wird eine Verdrehung der Gesdüee 18 verhindert.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. The gas flow 26 is also guided after exiting the outflow channel 14 via the conical surface 22 of the guide cap 19, which continues after the outflow channel 14 up to almost the end edge of the burner nozzle 20. The conical surface 23 of the guide cap 19 is followed by a cylindrical section 28, which, together with a cylindrical guide surface 29 of the gas nozzle surrounding the outflow space 15, aligns the conical surface 22 with the opening 23. A screw 27 screwed into the gas nozzle 18 and clamped with its front side 30 to the guide cap 18 prevents the nozzle 18 from twisting.

An der Außenseite der Gesdüee 18 ist eine Ansetzflache 31 für ein Verstellwerk2eug vorgesehen.On the outside of the die 18 there is an attachment surface 31 for an adjustment tool.

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Claims (1)

HG 1647 - 1 - 28.03.88HG 1647 - 1 - 28.03.88 SprücheSayings 1. Plasmabrenner mit einer in seinem Grundkörper angeordneten Elektrode mit Strömungserzeugungseinrichtungen zum Erzeugen einer Strömung eines isonisierbaren Gases angrenzend an und rings um die Elektrode zur Erzeugung eines Plasmas, mit einer Brennerdüse zum Erzeugen eines gegen ein Werkstück gerichteten Plasmastrahls, und Gasströmungserzeugungseinrichtungen, mit deren Hilfe eine Gasströmung aus einem unter Druck stehenden Gas erzeughar ist, die den Plasmastrahl von der Brennerdüse bis zu dem Werkstück (18) umschließt, dadurch gekennzeichnet,1. Plasma torch with an electrode arranged in its base body with flow generation devices for generating a flow of an isonizable gas adjacent to and around the electrode for generating a plasma, with a burner nozzle for generating a plasma jet directed against a workpiece, and gas flow generation devices with the aid of which a gas flow can be generated from a gas under pressure, which encloses the plasma jet from the burner nozzle to the workpiece (18), characterized in that daß /*ie Gasströmungserzeugungseinrichtungen aus einer mit dem Plasmabrenner (10) verbundenen Führungskappe (19) und einer iiese umgebenden Gasdüse (18) bestehen, daß die Führungskappe (19) die Brennerdüse (20) nahezu vollständig umschließt und in ihrem unteren Abschnitt an der Oberfläche (22) konisch ausgebildet ist
undthat /*the gas flow generation devices consist of a guide cap (19) connected to the plasma torch (10) and a gas nozzle (18) surrounding it, that the guide cap (19) almost completely encloses the torch nozzle (20) and is conical in its lower section on the surface (22)
and daß die Gasdüse (18) eine parallel zu der konischen Oberfläche (22) verlaufende öffnung (23) aufweist, welche mit der konischen Oberfläche (22) einen Ausströmkanal (14) bildet, der über eine axiale Verstellung der Gasdüse (18) in einem Querschnitt veränderbar ist.that the gas nozzle (18) has an opening (23) running parallel to the conical surface (22), which, together with the conical surface (22), forms an outflow channel (14) whose cross-section can be changed via an axial adjustment of the gas nozzle (18). 2. Plasmabrenner nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,2. Plasma torch according to claim 1,
characterized, daß die konische Oberfläche (22) und die öffnung (23) unter einem Gasführungswinkel (25) verlaufen, der ein Auftreffen der Gasströmung auf die Brennerdüse (20) ausschließt.that the conical surface (22) and the opening (23) extend at a gas guide angle (25) which prevents the gas flow from hitting the burner nozzle (20). t I Il 11I)IlIlt I Il 11I)IlIl I I Il IlI I I I III ft ItIIIII ft ItII IHH I · IIHH I · I MG 1647MG1647 15.03.8815.03.88 1010 Plasmabrenner nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,Plasma torch according to claim 1 or claim 2, characterized in daß die Gasdüse (18) mit einem den Gasanschluß (11) tragenden Grundkörper (16) gasdicht verbunden ist, daß zwischen dem Grundkörper (16) und dem Plasmabrenner (10) ein ringförmiger Einströmraum (12) für das Gas ausgebildet ist und daß dieser ringförmige Einströmraum (12) über einen ringförmigen Gasspalt oder über ringförmig nebeneinander angeordente Bohrungen (13) mit einem vor dem Ausströmkanal (14) ausgebildeten ringförmigen Ausströmraum (15) der Gasdüse (18) verbunden ist.that the gas nozzle (18) is connected in a gas-tight manner to a base body (16) carrying the gas connection (11), that an annular inflow space (12) for the gas is formed between the base body (16) and the plasma torch (10) and that this annular inflow space (12) is connected via an annular gas gap or via bores (13) arranged next to one another in a ring to an annular outflow space (15) of the gas nozzle (18) formed in front of the outflow channel (14). 4. Plasmabrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,4. Plasma torch according to one of claims 1 to 3, characterized in daß die Gasdüse (18) Mittel (29) für das An- oder Einlegen von Verstellwerkzeugen aufweist.that the gas nozzle (18) has means (29) for attaching or inserting adjustment tools. 5. Plasmabrenner nach einem de:- Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,5. Plasma torch according to one of claims 1 to 4, characterized in that daß der Gasdüse (18) und/oder der Führungskappe &iacgr;19) Mittel (28, 29) zum Ausrichten der Öffnung (23) zur konischen Oberfläche (22) zugeordnet sind.that the gas nozzle (18) and/or the guide cap (19) are associated with means (28, 29) for aligning the opening (23) with the conical surface (22). 30 3530 35 ti Il * I tit &Lgr; 4 * t* ti Il * I tit &Lgr; 4 * t*
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