WO2013135384A1 - Plasmaelektrode für eine plasma-schneidvorrichtung - Google Patents

Plasmaelektrode für eine plasma-schneidvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2013135384A1
WO2013135384A1 PCT/EP2013/000764 EP2013000764W WO2013135384A1 WO 2013135384 A1 WO2013135384 A1 WO 2013135384A1 EP 2013000764 W EP2013000764 W EP 2013000764W WO 2013135384 A1 WO2013135384 A1 WO 2013135384A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
core holder
electrode
cooling tube
core
interior
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/000764
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Hollberg
Original Assignee
Manfred Hollberg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Manfred Hollberg filed Critical Manfred Hollberg
Publication of WO2013135384A1 publication Critical patent/WO2013135384A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/28—Cooling arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3423—Connecting means, e.g. electrical connecting means or fluid connections
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3436—Hollow cathodes with internal coolant flow

Definitions

  • the invention relates to a plasma electrode for a plasma cutting device according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a plasma electrode has become known, for example, with the subject matter of WO 2009/070 362 A1. This disclosure is intended to be fully within the scope of the present invention description.
  • said document proposes to arrange a cooling tube in the interior of an approximately hollow-cylindrical electrode body, whose front end face is positioned with a spacer which is inserted at the bottom of the electrode body.
  • the cited document also generally discloses a plasma electrode having a hollow cylindrical electrode body, on the front side of which is arranged in the interior of the electrode, arranged on the front side, central core holder for an electrode core is arranged.
  • the electrode core is z. B. formed as a hafnium core and is held in the electrode-side core holder.
  • a disadvantage of the cited document is that a separate from the electrode body part, namely a spacer must be used, which must be placed as a separate part in the interior of the electrode body, which is associated with a high assembly cost.
  • the invention is therefore the object of developing a plasma electrode for a plasma cutting device and arranged in the interior of the plasma electrode cooling tube so that the assembly and mounting of
  • CONFIRMATION COPY Cooling tube is much easier. Furthermore, the cooling of the electrode core should be improved.
  • the invention is characterized by the technical teaching of claim 1 and independent claim 11.
  • An essential feature of the invention is that on a separate part, such. B. on a spacer or the like, is dispensed with and instead the cooling tube is fixed with its front, the electrode core side facing directly on the electrode-side core holder for holding the electrode core.
  • This core holder is intended for holding the electrode core and must be cooled because of the high working temperature of the electrode core.
  • the invention relates to a completely new positioning for holding a cooling tube, since hitherto it was only known to position the cooling tube on rear stops (see FIG. 22 of the cited document) on the electrode body or on spacers arranged on the face side in the electrode body interior. which, however, must be introduced as a separate part. With the given technical teaching, there is thus the advantage that a direct position-secured mounting of the front end of the cooling tube takes place on the core holder receiving the electrode core in the electrode body.
  • the cooling tube at least partially overlaps the electrode-side core holder and, so to speak, is secured in position on the outer circumference of the electrode-side core holder, there is accordingly the advantage that separate holding or layer securing means can be dispensed with.
  • the core holder is designed as a conical body directed into the interior of the electrode body, the conical surfaces of which taper from the bottom of the electrode body in the axial direction to the rear (top).
  • the cooling tube thus centered automatically on the outer circumference of the preferably designed as a cone body core holder.
  • the invention is not limited thereto. It may be provided in a development of the invention that the outer circumference of the cone body forming conical surfaces ring Vietnamese Surprisede centering (or threaded struts) have, so that the end face of the cooling tube rests on such a ring-running step or a circumferential shoulder and receives a defined position assurance.
  • the invention is not limited to cone-shaped core holder for holding the electrode core.
  • the profile of the core holder is initially cylindrical (ie, for example, round cylindrical) and that at least one contact surface for the position-secured holder of the front end side of the cooling tube is produced by a compression deformation.
  • an upset forming tool is placed on the upper end face of the approximately cylindrical core holder, and the previously cylindrical core holder is compressed with a pressing impact in the axial direction, so that at least one of the diameter of the core holder magnifying radially outwardly directed bead results the front end face of the cooling tube is seated and held in position.
  • the invention is concerned only with the front, the position assurance serving holder of the cooling tube to the electrode-side core holder, which also serves to hold the electrode core.
  • cooling tube is detachably connected to the electrode body itself at the rear end is according to a variety of embodiments (Screw, connectors, bayonet and the like) possible.
  • the position assurance of the front end of the cooling tube takes place on the reaching into the interior of the electrode core holder, it must be ensured that the guided in the interior of the cooling tube liquid flow is deflected in the region of the core holder, so in the Area of the position assurance between the front end of the cooling tube and the electrode-side core holder for a leakage of the cooling liquid and a diversion of the cooling liquid must be taken care of.
  • the invention provides according to a further preferred embodiment, that at least one recess leading to the cooling liquid is arranged on the outer circumference of the core holder.
  • the core holder does not sealingly close the front end of the cooling tube, but that in the region of this position assurance one or more, the cooling liquid recesses are present, which are able to forward the guided inside the cooling tube cooling liquid along the core holder and preferably to lead to the annular groove bottom of the electrode body, where the cooling liquid flow is diverted and guided in the interior of the cooling tube cooling liquid is deflected from the interior of the cooling tube in the outer annular gap between the outer surface of the cooling tube and the inner surface of the electrode body.
  • the core holder is not formed as a truncated cone, but as at least one side flattened truncated cone, so that through the flattening thus formed, the coolant flow over the outer periphery of the core holder can reach into the interior of the electrode body.
  • a two-sided flattening which is mirror-symmetrical with respect to the longitudinal center axis of the core holder designed as a truncated cone, is preferred.
  • the invention is not limited to that of the core holder is formed as a flattened truncated cone, which is formed substantially rotationally symmetrical.
  • cooling liquid leading recesses are provided which are able to lead out in the interior of the cooling tube in the axial direction guided coolant in the area of the position assurance of the cooling tube on the core holder from the cooling tube and to introduce into the interior of the electrode body.
  • one or more recesses are arranged parallel to the conical surface of the conical core holder, because this results in particularly favorable flow conditions.
  • the invention is not limited thereto. It can also be used recesses, which are directed at an angle to the conical surface of the conical Kemhalters.
  • the at least one recess arranged in the core holder is designed either as a half-open longitudinal groove or as a half-open bore channel or as a radially outwardly open segment recess.
  • the front end of the cooling tube does not sealingly rests on the outer circumference of the core holder, but that although there is a support, but the cooling tube in this area still radially outwardly directed slots, Has holes or recesses.
  • various exemplary embodiments relating to the mounting of the electrode core in the core holder will be described. Applies to all embodiments that the directed into the interior of the cooling tube and the electrode end face of the core holder is flattened and the rear end side of the electrode core is flush with this end face. In another embodiment applies to all embodiments that the directed in the interior of the cooling tube and the electrode end face of the core holder is also flattened, but the electrode core protrudes with an elongated approach into the interior of the cooling tube.
  • This latter embodiment ensures that the electrode core - the cooling of which is crucial - protrudes into the interior of the cooling tube in contact with the liquid, thus providing even better cooling.
  • the surface cooling of the core holder can be decisively improved by enlarging this surface with grooves or boreholes that are open to the outside.
  • the cooling channels which enlarge the surface of the core holder thereby form, preferably in the axial direction are aligned.
  • these cooling channels can also - to further extend the length of the respective cooling channel - also helically, in the manner of threads increase the outer circumference of the core holder.
  • the core holder can in this case be cylindrical or conical in profile or provided with any other profile.
  • a third embodiment relates to the attachment of a thread on the outer circumference of the core holder, which can be done either by a thread cutting or a compression forming.
  • the front end face of the cooling tube is either smooth and uninterrupted or provided with lateral slots or holes.
  • FIG. 1 shows schematically a longitudinal section through a first embodiment of a plasma electrode
  • FIG. 2 shows a section through the plasma electrode along the section line shown in FIG
  • FIG. 3 shows schematically a spatial representation of the position assurance of the front end of the cooling tube on a cone-shaped core holder of FIG
  • Electrode body FIG. 4 shows a longitudinal section through an electrode body with another holder of the electrode core
  • FIG. 5 section through the plasma electrode in the height of the drawn section line
  • FIG. 6 longitudinal section through a plasma electrode with a second one
  • FIG. 7 Cross section through the plasma electrode at the level of the section line drawn in FIG
  • FIG. 8 a longitudinal section through a third embodiment of a plasma electrode
  • FIG. 9 cross section through the plasma electrode according to FIG. 8
  • Figure 10 a longitudinal section through a fourth embodiment of a
  • FIG. 11 Cross section through the plasma electrode according to FIG. 10
  • Figure 12 a longitudinal section through a fifth embodiment of a
  • FIG. 13 Cross section through the plasma electrode according to FIG. 12
  • FIG. 14 a longitudinal section through a sixth embodiment of a
  • FIG. 15 Cross section through the plasma electrode according to FIG. 14
  • FIG. 16 a longitudinal section through a seventh embodiment of a
  • FIG. 17 cross section through the plasma electrode according to FIG. 16
  • FIG. 18 a longitudinal section through an eighth embodiment of a
  • FIG. 19 cross section through the plasma electrode according to FIG. 18
  • FIG. 20 a longitudinal section through a ninth embodiment of a
  • FIG. 21 cross section through the plasma electrode according to FIG. 20
  • FIG. 22 a longitudinal section through a tenth embodiment of a
  • FIG. 23 cross section through the plasma electrode according to FIG. 22
  • FIG. 24 shows a longitudinal section through an eleventh embodiment of a plasma electrode
  • FIG. 25 cross section through the plasma electrode according to FIG. 24
  • FIG. 26 longitudinal section through a twelfth embodiment of FIG
  • FIG. 27 shows a cross-section through the plasma electrode according to FIG. 26;
  • FIG. 28 shows a schematic embodiment in section, which shows a compression deformation of the centric core holder with a compression tool.
  • FIG. 29 The core holder according to FIG. 28 after compression deformation
  • Figure 30 Another schematic embodiment with a core holder, on the outer circumference cooling channels are formed in the form of threads.
  • the plasma electrode 1 shown in Figures 1 to 3 consists of a hollow cylindrical electrode body 2 of a metal material, preferably a copper alloy or a silver alloy, in the interior of a hollow cylindrical cooling tube 3 is releasably attached.
  • the cooling tube 3 forms in its interior a coolant liquid-conducting channel 4, which is conveyed in the direction of arrow 19 to the front of the cooling tube 3 under pressure.
  • a core holder 5 is integrally formed on the bottom side, in which a -.
  • Hafnium-based electrode core 9 e.g. is held in a press fit.
  • the electrode core 9 is pin-shaped, round cylindrical and in the front end face of the emission surface is formed for the plasma arc.
  • the part of the electrode body 2 forming core holder 5 is formed as a cone body, that is, this body is preferably round cylindrical, as shown schematically by the circular surfaces 25 in Figure 3. He forms so a flattened truncated cone, wherein the flattened frustoconical surface forms an end face 22.
  • the front end face of the cooling tube 3 is attached to the outer periphery of the core holder 5 designed as a cone body and thus forms an annular stop 10, which is secured against the outer circumference of the core holder 5 and held there.
  • the inside of the cooling tube 3 thus forms the ring stop 10 for resting on the outer surface of the conical surface 7 formed as a lateral surface of the core holder. 5
  • the electrode core 9 is held in a secured position in a frontal bore 8 of the core holder 5.
  • the cooling liquid recesses are provided, wherein in the embodiment of Figures 1 to 5, these, the cooling liquid recesses are formed as mirror-symmetrical to each other opposite flats 15 formed as truncated cone body core holder 5.
  • FIG. It is shown that in itself the surface of the frusto-conical core holder 5 formed as a circular surface 25 is cut off on both sides so as to form the flats 15, which in turn form two mutually opposite annular gaps leading to the cooling liquid. Through these annular gaps, the cooling liquid introduced in the direction of the arrow 19 continues to flow parallel to the conical surface 7 through the flattenings in the direction of the arrow 19 (see FIG. 3), at the annular groove bottom 13 of FIG 2013/000764
  • Electrod body 2 deflected, and then flows in the opposite direction of arrow 23 on the outer circumference of the cooling tube and the inner circumference of the electrode body 2 through the annular gap 18 back.
  • FIG. 3 shows the end face 22 which has been cut out of the circular area 25 on both sides, in which the rear end of the electrode core 9 projects into the cooling liquid as an electrode core attachment 11.
  • FIG. 4 shows that it is also possible for the rear end of the electrode core 9 to be recessed in the material of the core holder 5, so that no electrode core projection 11 protrudes into the cooling liquid in contact with the liquid, as shown in FIG is shown.
  • the embodiment of Figures 2 and 5 can also be seen that instead of two opposing flats 15 of the core holder 5, either only one flattening 15 may be present or more than two flats, which are then preferably evenly distributed around the circumference.
  • Figures 6 and 7 shows that instead of the use of flats in the cone body of the core holder 5 radially outwardly open longitudinal grooves 17 may be formed, through which flows the cooling liquid.
  • the longitudinal grooves 17 are formed as outwardly open wedge-shaped grooves. Instead of such wedge-shaped grooves also open outwardly semicircular, elliptical or otherwise profiled grooves can be used. Also, the number of grooves is not limited. In addition to a single longitudinal groove 17, a plurality of longitudinal grooves 17 distributed uniformly on the circumference of the formed as a truncated cone core holder 5 may be arranged. 764
  • the longitudinal grooves 17 are preferably achieved by a machining with a milling tool or the like.
  • FIG. 15 shows that a multiplicity of drill channels 21 can be distributed uniformly around the circumference
  • FIGS. 16 and 17 show that essential material of the core holder 5 can also be saved by being only one-sided and only on one side the second inner, opposite inner circumference of the cooling tube 3 is secured, while the other, opposite inner circumference of the cooling tube 3 is exposed. This ensures optimal guidance of the coolant, without flow resistance.
  • FIGS. 18 and 19 shows that the flattening can also extend over an angle of 180 degrees so as to result in an annular gap 28 extending over a circle angle of 180 degrees.
  • FIGS. 20 and 21 show that, in addition to the two opposing flattenings 15, also opposing drill channels 21 can be introduced so as to ensure optimum guidance of the cooling liquid.
  • the end face 20 of the cooling tube 3 does not necessarily rest on the inside of the outer circumference of the core holder 5 designed as a truncated cone.
  • this end face on assigned, annular and over the outer circumference of the core holder extending, semi-open annular grooves, so that the entire end face 20 then rests flush in the arranged on the outer circumference of the core holder 5 annular groove.
  • an additional or a plurality of additional bore channels 21 can still be arranged in the one-sided asymmetrical core holder 5.
  • FIGS. 24 and 25 show that two or more drill channels 21 can be arranged in the core holder 5, which is designed asymmetrically on one side.
  • FIGS. 26 and 27 it is shown that three bore channels can be arranged in an asymmetrical core holder, so that they are all one-sided Embodiments of the frustoconical core holder at least one one-sided segment recess 24 is present, which extends over any circumferential angle of z. B. 60, 90, 180 or 270 degrees can extend. Important in all embodiments is that the longitudinal axis 27 of the cooling tube 3 is held decentered in the core holder 5.
  • the core holder 5 can also be formed on one side and asymmetrically, then it can be provided that additional centering means are provided in the opposite, exposed part of the core holder, where there is no contact with the cooling tube.
  • the deformation of a round-cylindrical core holder 5 takes place with a compression tool 29. It is not necessary for the solution that the core holder 5 is formed as a cone body, as was described in the previous embodiments.
  • the upsetting tool 29 is placed so that the compression head 30 engages over the upper end face 22 of the core holder 5.
  • the punch 32 of the swaging head 30 rests on this end face 22.
  • the core holder 5 is compressed and forms a radial, diameter-increasing bead 33 as shown in FIG 29. This bead 33 is the bearing surface for the front end side of the cooling tube. 3
  • the upset head 30 still lateral bevels 31 are formed, which form between them rib-shaped, obliquely outwardly directed grooves.
  • the bevels 31 deform the upper side surfaces of the core holder 5 during upsetting and thus simultaneously form radially and obliquely outwardly directed flats 15 or longitudinal grooves 17.
  • cooling ducts which are opened outwards are designed to guide the cooling medium over the surface of the core holder which is thus enlarged.
  • a thread 34 is cut into the surface of the core holder or molded by a pressing tool. Again, additional cooling channels of great length are formed by the thread cut.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

Plasmaelektrode für eine Plasma-Schneidvorrichtung, die aus einem etwa hohlzylindrischen Elektrodenkörper besteht, an dessen vorderen Seite ein in den Innenraum der Elektrode gerichteter, stirnseitig angeordneter, zentrischer Kernhalter für die Halterung eines emittierenden Elektrodenkerns angeordnet ist, wobei im Innenraum des Elektrodenkörpers ein Kühlrohr angeordnet ist, durch das ein axialer Kühlflüssigkeitsstrom fließt, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr mit seiner vorderen Stirnseite mindestens teilweise auf dem Kernhalter lagengesichert gehalten ist.

Description

EP2013/000764
1
Plasmaelektrode für eine Plasma-Schneidvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Plasmaelektrode für eine Plasma-Schneidvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine solche Plasmaelektrode ist beispielweise mit dem Gegenstand der WO 2009/070 362 A1 bekannt geworden. Diese Offenbarung soll vollinhaltlich vom Umfang der vorliegenden Erfindungsbeschreibung umfasst sein.
Um das Kühlproblem von Plasmaelektroden zu beherrschen, schlägt die genannte Druckschrift vor, im Innenraum eines etwa hohlzylindrischen Elektrodenkörpers ein Kühlröhrchen anzuordnen, dessen vordere Stirnseite mit einem Abstandshalter, der am Grund des Elektrodenkörpers eingelegt ist, positioniert wird.
Die genannte Druckschrift offenbart auch allgemein eine Plasmaelektrode mit einem hohlzylindrischen Elektrodenkörper, an dessen vorderen Seite ein in dem Innenraum der Elektrode gerichtete, stirnseitig angeordneter, zentrischer Kernhalter für einen Elektrodenkern angeordnet ist.
Der Elektrodenkern ist z. B. als Hafnium-Kern ausgebildet und wird in dem elektrodenseitigen Kernhalter gehalten. Nachteilig bei der genannten Druckschrift ist jedoch, dass ein vom Elektrodenkörper getrenntes Teil, nämlich ein Abstandshalter, verwendet werden muss, der als separates Teil in dem Innenraum des Elektrodenkörpers platziert werden muss, was mit einem hohen Montageaufwand verbunden ist. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Plasmaelektrode für eine Plasma-Schneidvorrichtung und einem im Innenraum der Plasmaelektrode angeordneten Kühlrohr so weiterzubilden, dass die Montage und Halterung des
BESTÄTIGUNGSKOPIE Kühlrohrs wesentlich vereinfacht wird. Ferner soll die Kühlung des Elektrodenkerns verbessert werden.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 und des unabhängigen Anspruches 11 gekennzeichnet.
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass auf ein separates Teil, wie z. B. auf einen Abstandshalter oder dergleichen, verzichtet wird und stattdessen das Kühlrohr mit seiner vorderen, dem Elektrodenkern zugewandten Seite direkt auf den elektrodenseitigen Kernhalter für die Halterung des Elektrodenkerns fixiert wird.
Es handelt sich um eine lagengesicherte Halterung der vorderen Stirnseite des Kühlröhrchens direkt auf den Kernhalter des Elektrodenkörpers. Dieser Kernhalter ist für die Halterung des Elektrodenkerns bestimmt und muss wegen der hohen Arbeitstemperatur des Elektrodenkerns gekühlt werden.
Die Erfindung betrifft demnach einen vollständig neue Positionierung für die Halterung eines Kühlrohres, denn bisher war es lediglich bekannt, das Kühlrohr an rückseitigen Anschlägen (s. Figur 22 der genannten Druckschrift) am Elektrodenkörper zu positionieren oder eben an stirnseitig im Elektrodenkörper- Innenraum angeordneten Abstandshaltern, die jedoch als separates Teil eingebracht werden müssen. Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich somit der Vorteil, dass eine unmittelbare lagengesicherte Halterung des vorderen Endes des Kühlrohres auf dem den Elektrodenkern aufnehmenden Kernhalter im Elektrodenkörper erfolgt.
Es war bisher zwar ebenfalls bekannt, im Innenraum des Elektrodenkörpers, in der Nähe des Kernhalters, und zwar radial auswärts des Kernhalters, z. B. an der Innenseite des Elektrodenkörpers, zugeordnete Anschläge anzubringen, die Teil des Elektrodenkörpers waren. Nachteil der Anbringung derartiger Anschläge ist jedoch deren schwierige und aufwendige Herstellung.
Durch die technische Lehre der Erfindung, dass das Kühlrohr mindestens teilweise den elektrodenseitigen Kernhalter übergreift und sozusagen am Außenumfang des elektrodenseitigen Kernhalters lagengesichert gehalten wird, ergibt sich demgemäß der Vorteil, dass auf getrennte Halterungs- oder Lagensicherungsmittel verzichtet werden kann. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass des Kernhalters als in den Innenraum des Elektrodenkörpers gerichteter Konuskörper ausgebildet ist, dessen Konusflächen sich vom Grund des Elektrodenkörpers ausgehend in axialer Richtung nach hinten (oben) verjüngen. Damit besteht der Vorteil, dass eine ausgezeichnete, selbsttätige Zentrierung des Kühlrohres auf dem als Konuskörper ausgebildeten Kernhalter erfolgt, weil das Kühlrohr mit seiner vorderen Stirnseite einfach auf den Konuskörper des Kernhalters aufgesteckt wird, sodass ein Teil des Körpers des Kernhalters in den Innenraum des Kühlrohres hineinreicht.
Das Kühlröhrchen zentriert sich somit selbsttätig am Außenumfang der vorzugsweise als Konuskörper ausgebildeten Kernhalters.
Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Es kann in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die den Außenumfang des Konuskörpers ausbildenden Konusflächen ringsumlaufende Zentrierstufen (oder Gewindestufen) aufweisen, sodass die Stirnseite des Kühlrohres auf einer derartigen ringsumlaufenden Stufe oder einem ringsumlaufenden Absatz aufliegt und eine definierte Lagensicherung erhält.
Die Erfindung ist nicht auf konusförmige Kernhalter zur Halterung des Elektrodenkerns beschränkt. In einer weiteren Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass das Profil des Kernhalters zunächst zylinderförmig (also z.B. rundzylindrisch) ist und dass mindestens eine Anlagefläche für die lagengesicherte Halterung der vorderen Stirnseite des Kühlrohrs durch eine Stauch-Umformung erzeugt wird.
In diesem Fall wird auf die obere Stirnseite des etwa zylinderförmigen Kernhalters ein Stauch-Umformwerkzeug gesetzt, und der vorher zylinderförmige Kernhalter wird mit einem Pressschlag in axialer Richtung gestaucht, sodass sich mindestens ein den Durchmesser des Kernhalters vergrößernder, radial nach außen gerichteter Wulst ergibt, auf den die vordere Stirnseite des Kühlrohrs aufsitzt und lagengesichert gehalten ist.
Der besondere Vorteil einer solchen Stauch-Umformung liegt darin, dass im gleichen Umformvorgang, in dem die axiale Stauchung des Kernhalters vorgenommen wird, auch gleichzeitig axiale (vorzugsweise gleichmäßig am Umfang verteilte) Rippen oder Nuten in die Oberfläche des Kernhalters eingeformt werden können. Es bedarf dann keiner spanabhebenden Bearbeitung mehr. Es wird noch darauf hingewiesen, dass die vordere Seite des Kühlrohres auf dem Kernhalter eine Lagensicherung darstellt und das Kühlrohr selbst mit einer bevorzugt als Schraub- oder Steckverbindung ausgebildeten Verbindung bevorzugt am hinteren Ende des Elektrodenkörpers mit diesem lösbar verbunden ist.
Die Erfindung beschäftigt sich jedoch lediglich mit der vorderen, der Lagensicherung dienenden Halterung des Kühlrohres an dem elektrodenseitigen Kernhalter, der gleichzeitig der Halterung des Elektrodenkerns dient.
Wie das Kühlrohr mit dem Elektrodenkörper selbst am hinteren Ende lösbar verbunden ist, ist nach einer Vielzahl von Ausführungsformen (Schraubverbindungen, Steckverbindungen, Bajonettfassungen und dergleichen) möglich.
Wenn - nach der technischen Lehre des Anspruches 1 - die Lagensicherung des vorderen Endes des Kühlrohres auf dem in den Innenraum der Elektrode hineinreichenden Kernhalter erfolgt, muss dafür gesorgt werden, dass der im Innenraum des Kühlrohres geführte Flüssigkeitsstrom im Bereich des Kernhalters umgelenkt wird, sodass im Bereich der Lagensicherung zwischen dem vorderen Ende des Kühlrohrs und der elektrodenseitigen Kernhalter für einen Austritt der Kühlflüssigkeit und für eine Umlenkung der Kühlflüssigkeit gesorgt werden muss.
Deshalb sieht die Erfindung nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel vor, dass am Außenumfang des Kernhalters mindestens eine die Kühlflüssigkeit führende Ausnehmung angeordnet ist.
Dies bedeutet, dass der Kernhalter nicht das vordere Ende des Kühlrohres abdichtend verschließt, sondern dass im Bereich dieser Lagensicherung ein oder mehrere, die Kühlflüssigkeit führende Ausnehmungen vorhanden sind, die in der Lage sind, die im Innenraum des Kühlrohrs geführte Kühlflüssigkeit entlang des Kernhalters weiterzuleiten und bevorzugt bis zum Ringnutgrund des Elektrodenkörpers zu führen, wo der Kühlflüssigkeitsstrom umgeleitet wird und die im Innenraum des Kühlrohrs geführte Kühlflüssigkeit aus dem Innenraum des Kühlrohrs in den äußeren Ringspalt zwischen der Außenfläche des Kühlrohrs und der Innenfläche des Elektrodenkörpers umgelenkt wird.
Für die Ausbildung derartiger die Kühlflüssigkeit führender, in der Ausnehmung des Elektrodenkörpers selbst angeordneter Ausnehmungen gibt es eine Vielzahl von unterschiedlichen Ausführungsformen. Ein besonderer Vorteil dieser Ausnehmungen liegt darin, dass die gekühlte Oberfläche des Kernhalters im ein Vielfaches im Vergleich zu einer glatten Oberfläche vergrößert wird und damit eine wesentlich bessere Kühlung bei Vervielfachung des in den Kernhalter eingesetzten Elektrodenkerns gegeben ist.
Deshalb wird für diese besondere Ausbildung des Kernhalters mit seiner vergrößerten Oberfläche gesonderter Schutzbeansprucht, unabhängig davon, ob als Halterung und Zentrierung für ein Kühlrohr ausgebildet ist.
In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Kernhalter nicht als Kegelstumpf ausgebildet ist, sondern als mindestens einseitig abgeflachter Kegelstumpf, sodass durch die so gebildete Abflachung der Kühlmittelstrom über den Außenumfang des Kernhalters in den Innenraum des Elektrodenkörpers gelangen kann.
Bevorzugt wird hierbei jedoch eine zweiseitige Abflachung, die spiegelsymmetrisch bezüglich der Längsmittenachse des als Kegelstumpf ausgebildeten Kernhalters ausgebildet ist.
Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, dass der Kernhalter als abgeflachter Kegelstumpf ausgebildet ist, der im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
Es können sämtliche anderen Ausführungsformen verwendet werden, die beinhalten, dass im Bereich des Kernhalters Kühlflüssigkeit führende Ausnehmungen vorhanden sind, die in der Lage sind, die im Innenraum des Kühlrohrs in axialer Richtung geführte Kühlflüssigkeit im Bereich der Lagensicherung des Kühlrohrs am Kernhalter aus dem Kühlrohr herauszuleiten und in den Innenraum des Elektrodenkörpers einzubringen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es deshalb vorgesehen, dass die im Kernhalter angeordneten ein oder mehreren Ausnehmungen parallel zur Konusfläche des konischen Kernhalters angeordnet sind, weil sich hierdurch besonders günstige Strömungsverhältnisse ergeben. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Es können auch Ausnehmungen verwendet werden, die im Winkel zur Konusfläche des konischen Kemhalters gerichtet sind.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es im Übrigen vorgesehen, dass die im Kernhalter angeordnete, mindestens eine Ausnehmung entweder als halboffene Längsnut oder als halboffener Bohrkanal oder als radial nach außen offene Segmentaussparung ausgebildet ist.
Es wird jedoch bevorzugt, wenn mehr als eine Ausnehmung den Außenumfang des Kernhalters durchsetzt, um einen möglichst günstigen und vollflächigen Kühlflüssigkeitsstrom über den gesamten Umfang des Kernhalters zu erreichen. Hierbei wird es dann bevorzugt, dass bei mehreren, die Kühlflüssigkeit führenden Ausnehmungen diese gleichmäßig verteilt am Umfang des Kemhalters angeordnet sind.
Selbstverständlich kann es auch in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die vordere Stirnseite des Kühlröhrchens nicht abdichtend auf dem Außenumfang des Kernhalters aufliegt, sondern dass zwar dort eine Auflage gegeben ist, aber das Kühlröhrchen in diesem Bereich noch radial nach außen gerichtete Schlitze, Bohrungen oder Ausnehmungen aufweist. In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen werden verschiedene Ausführungsbeispiele bezüglich der Halterung des Elektrodenkerns im Kernhalter beschrieben. Für alle Ausführungsbeispiele gilt, dass die in den Innenraum des Kühlrohrs und der Elektrode gerichtete Stirnseite des Kernhalters abgeflacht ist und die hintere Stirnseite des Elektrodenkerns flächenbündig mit dieser Stirnseite ist. In einer anderen Ausgestaltung gilt für sämtliche Ausführungsformen, dass die in dem Innenraum des Kühlrohrs und der Elektrode gerichtete Stirnseite des Kernhalters ebenfalls abgeflacht ist, aber der Elektrodenkern mit einem verlängerten Ansatz in den Innenraum des Kühlrohrs hineinragt.
Durch diese letztgenannte Ausführung wird gewährleistet, dass der Elektrodenkern - dessen Kühlung entscheidend ist - flüssigkeitsberührt in den Innenraum des Kühlröhrchens hineinragt, und damit eine noch bessere Kühlung gegeben ist.
Nach dem Gegenstand des unabhängigen Anspruches 11 wurde erkannt, dass die Oberflächenkühlung des Kernhalters entscheidend dadurch verbessert werden kann, dass diese Oberfläche mit nach außen offenen Nuten oder Bohrungen vergrößert wird, Es bilden sich dadurch die Oberfläche des Kernhalters vergrößernde Kühlkanäle, die bevorzugt in axialer Richtung ausgerichtet sind. Diese Kühlkanäle können jedoch auch - zu weiteren Verlängerung der Länge des jeweiligen Kühlkanals - auch schraubenförmig, in der Art von Gewindegängen den Außenumfang des Kernhalters vergrößern. Der Kernhalter kann hierbei im Profil zylindrisch oder konisch oder mit jedem anderen Profil versehen sein. Auch kommt es bei der Idee der Vergrößerung der Kühlfläche des Kernhalters nicht darauf an, ob das Kühlrohr lagengesichert auf einer Auflagefläche des Kernhalters aufliegt oder nur unter Bildung eines Ringspaltes der Kernhalter übergreift. Beide Ausführungen werden als erfindungswesentlich beansprucht.
Um eine derartig vergrößerte Oberfläche zu erhalten, wurde erkannt, dass es zweckmässig ist, solche halboffenen Nuten oder halboffenen Bohrungen entweder durch eine spanabhebende Bearbeitung oder durch eine Stauch- Umformung zu schaffen. Eine dritte Ausführung betrifft die Anbringung eines Gewindes auf dem Außenumfang des Kernhalters, was entweder durch ein Gewindeschneiden oder eine Stauch-Umformung erfolgen kann. Bei allen Ausführungsformen nach sämtlichen Patentansprüchen wird im Übrigen beansprucht, dass die vordere Stirnseite des Kühlrohrs entweder glatt und undurchbrochen ist oder mit seitlichen Schlitzen oder Bohrungen versehen ist.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor. Es zeigen:
Figur 1 : schematisiert einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Plasmaelektrode Figur 2: Schnitt durch die Plasmaelektrode entlang der in Figur 1 dargestellten Schnittlinie
Figur 3: schematisiert eine räumliche Darstellung der Lagensicherung des vorderen Endes des Kühlrohres auf einer konusförmigen Kernhalter des
Elektroden körpers Figur 4: einen Längsschnitt durch einen Elektrodenkörper mit einer anderen Halterung des Elektrodenkerns
Figur 5: Schnitt durch die Plasmaelektrode in Höhe der eingezeichneten Schnittlinie
Figur 6: Längsschnitt durch eine Plasmaelektrode mit einer zweiten
Ausführungsform des Kernhalters Figur 7: Querschnitt durch die Plasmaelektrode in Höhe der in Figur 6 eingezeichneten Schnittlinie
Figur 8: Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform einer Plasmaelektrode Figur 9: Querschnitt durch die Plasmaelektrode nach Figur 8
Figur 10: Längsschnitt durch eine vierte Ausführungsform einer
Plasmaelektrode Figur 11 : Querschnitt durch die Plasmaelektrode nach Figur 10
Figur 12: Längsschnitt durch eine fünfte Ausführungsform einer
Plasmaelektrode Figur 13: Querschnitt durch die Plasmaelektrode nach Figur 12
Figur 14: Längsschnitt durch eine sechste Ausführungsform einer
Plasmaelektrode Figur 15: Querschnitt durch die Plasmaelektrode nach Figur 14 Figur 16: Längsschnitt durch eine siebte Ausführungsform einer
Plasmaelektrode
Figur 17: Querschnitt durch die Plasmaelektrode nach Figur 16
Figur 18: Längsschnitt durch eine achte Ausführungsform einer
Plasmaelektrode
Figur 19: Querschnitt durch die Plasmaelektrode nach Figur 18
Figur 20: Längsschnitt durch eine neunte Ausführungsform einer
Plasmaelektrode
Figur 21 : Querschnitt durch die Plasmaelektrode nach Figur 20
Figur 22: Längsschnitt durch eine zehnte Ausführungsform einer
Plasmaelektrode
Figur 23: Querschnitt durch die Plasmaelektrode nach Figur 22
Figur 24: Längsschnitt durch eine elfte Ausführungsform einer Plasmaelektrode
Figur 25: Querschnitt durch die Plasmaelektrode nach Figur 24 Figur 26: Längsschnitt durch eine zwölfte Ausführungsform einer
Plasmaelektrode
Figur 27: Querschnitt durch die Plasmaelektrode nach Figur 26 Figur 28: Ein schematisiertes Ausführungsbeispiel im Schnitt, das eine Stauch- Umformung der zentrischen Kernhalter mit einem Stauchwerkzeug zeigt. Figur 29: Der Kernhalter nach Figur 28 nach der Stauchumformung
Figur 30: Ein weiteres schematisiertes Ausführungsbeispiel mit einer Kernhalter, an deren Außenumfang Kühlkanäle in Form von Gewindegängen angeformt sind.
Das in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Prinzip der Führung der Kühlflüssigkeit gilt für sämtliche anderen Ausführungsformen nach den Figuren 4 bis 30, weil diese lediglich Abwandlungen des Prinzips nach Figuren 1 bis 3 sind. Deshalb gelten für die gleichen Teile auch die gleichen Erläuterungen.
Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Plasmaelektrode 1 besteht aus einem hohlzylindrischen Elektrodenkörper 2 aus einem Metallmaterial, bevorzugt einer Kupfer-Legierung oder einer Silber-Legierung, in dessen Innenraum ein hohlzylindrisches Kühlrohr 3 lösbar befestigt ist.
Das Kühlrohr 3 bildet in seinem Innenraum einen die Kühlflüssigkeit führenden Flüssigkeitskanal 4, welche in Pfeilrichtung 19 zur Vorderseite des Kühlrohrs 3 unter Druck befördert wird.
An der vorderen Innenseite des Elektrodenkörpers 2 ist bodenseitig ein Kernhalter 5 angeformt, in dem ein - z. B. aus Hafnium bestehender - Elektrodenkern 9 z.B. im Presssitz gehalten ist. Der Elektrodenkern 9 ist stiftförmig, rundzylindrisch und in dessen vorderer Stirnseite ist die Emissionsfläche für den Plasma-Lichtbogen ausgebildet.
Wichtig bei der Erfindung ist nun, dass in einer bevorzugten Ausgestaltung der Teil des Elektrodenkörpers 2 bildende Kernhalter 5 als Konuskörper ausgebildet ist, das heißt, dieser Körper ist bevorzugt rundzylindrisch ausgebildet, wie dies durch die Kreisflächen 25 in Figur 3 schematisiert dargestellt ist. Er bildet also einen abgeflachten Kegelstumpf, wobei die abgeflachte Kegelstumpffläche eine Stirnseite 22 bildet.
Gemäß Figur 3 ist auf den Außenumfang des als Konuskörper ausgebildeten Kernhalters 5 die vordere Stirnseite des Kühlrohrs 3 aufgesteckt und bildet so einen Ringanschlag 10, der sich lagengesichert am Außenumfang des Kernhalters 5 anlegt und dort gehalten wird.
Die Innenseite des Kühlrohrs 3 bildet somit den Ringanschlag 10 zur Anlage auf der Außenfläche der als Konusfläche 7 ausgebildeten Mantelfläche des Kernhalters 5.
Es wird noch darauf hingewiesen, dass der Elektrodenkern 9 in einer stirnseitigen Bohrung 8 des Kernhalter 5 lagengesichert gehalten ist.
Wichtig ist nun, dass auf jeden Fall verhindert werden muss, dass das vordere Ende des Kühlrohrs 3 abdichtend auf dem Kernhalter 5 aufliegt. Zu diesem Zweck sind ein oder mehrere, die Kühlflüssigkeit führende Ausnehmungen vorgesehen, wobei im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 5 diese, die Kühlflüssigkeit führenden Ausnehmungen als spiegelsymmetrisch zueinander gegenüberliegenden Abflachungen 15 des als abgestumpfter Kegelkörper ausgebildeten Kernhalters 5 ausgebildet sind.
Dies ist in Figur 3 zeichnerisch dargestellt. Es ist gezeigt, dass an und für sich die als Kreisfläche 25 ausgebildete Oberfläche des kegelstumpfförmigen Kernhalters 5 beidseitig abgeschnitten ist, um so die Abflachungen 15 zu bilden, die nun ihrerseits zwei einander gegenüberliegende, die Kühlflüssigkeit führende Ringspalte bilden. Durch diese Ringspalte fließt die in Pfeilrichtung 19 herangeführte Kühlflüssigkeit parallel zur Konusfläche 7 durch die Abflachungen in Pfeilrichtung 19 weiter (s. Figur 3), wird am Ringnutgrund 13 des 2013/000764
14
Elektrodenkörpers 2 umgelenkt, und fließt dann in entgegengesetzter Pfeilrichtung 23 am Außenumfang des Kühlrohrs und am Innenumfang des Elektrodenkörpers 2 durch den Ringspalt 18 zurück. Die Figur 3 zeigt hierbei die aus der Kreisfläche 25 beidseitig herausgeschnittene Stirnseite 22, in der das hintere Ende des Elektrodenkerns 9 als Elektrodenkern-Ansatz 11 in die Kühlflüssigkeit hineinragt.
In Abweichung zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 zeigt die Figur 4, dass es auch möglich ist, das hintere Ende des Elektrodenkerns 9 im Material des Kernhalters 5 versenkt anzubringen, sodass kein Elektrodenkern-Ansatz 11 flüssigkeitsberührt in die Kühlflüssigkeit hineinragt, wie dies in Figur 1 dargestellt ist. Aus dem Ausführungsbeispiel der Figuren 2 und 5 kann auch entnommen werden, dass anstatt von zwei einander gegenüberliegenden Abflachungen 15 des Kernhalters 5 auch entweder nur eine Abflachung 15 vorhanden sein kann oder auch mehr als zwei Abflachungen, die dann bevorzugt gleichmäßig verteilt am Umfang angeordnet sind.
Hier zeigt das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 6 und 7, dass statt der Verwendung von Abflachungen im Konuskörper des Kernhalters 5 radial nach außen offene Längsnuten 17 eingeformt sein können, durch welche die Kühlflüssigkeit hindurchfließt.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Längsnuten 17 als nach außen geöffnete keilförmige Nuten ausgebildet. Statt solcher keilförmiger Nuten können auch nach außen geöffnete halbrunde, elliptische oder anders profilierte Nuten verwendet werden. Auch ist die Anzahl der Nuten nicht beschränkt. Neben einer einzigen Längsnut 17 kann eine Vielzahl von Längsnuten 17 gleichmäßig verteilt am Umfang der als Kegelstumpfkörper ausgebildeten Kernhalters 5 angeordnet sein. 764
15
Dies zeigen als weitere Abwandlung des Erfindungsprinzips die Figuren 8 und 9, wo der Kernhalter 5 sternförmig ausgebildet ist, was bedeutet, dass die Längsnuten 17 einen relativ großen Materialbereich des Kernhalters 5 aussparen und hierdurch sich ein besonders großer, die Kühlflüssigkeit führender Ringspalt 16 ergibt.
Dies zeigt auch das Ausführungsbeispiel nach Figuren 10 und 11 , wo gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Figuren 8 und 9 noch eine weitere Materialeinsparung bezüglich des Materials des Kernhalters 5 erfolgt und statt einer Vier-Stern-Anordnung nach Figur 9 nun eine Fünf-Stern-Anordnung nach Figur 1 vorgesehen ist. Damit ergibt sich eine stark vergrößerte Außenfläche des Kernhalters und optimale Kühleigenschaften. Er ist sozusagen als „Kühlkörper" ausgebildet. Solche Kühlkörper waren bisher nur zur konvektiven Luft-Kühlung von Halbleiter-Bauelementen bekannt. Die Erfindung schlägt jedoch einen flüssigkeitsgekühlten Kernhalter mit optimal vergrößerter Oberfläche vor.
Es sind also fünf gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnete Längsnuten 17 vorhanden, welche geeignet sind, die aus dem Innenraum des Kühlrohrs 3 entströmende Kühlflüssigkeit gleichmäßig über den Außenumfang des Kernhalters 5 zu verteilen und in den Innenraum des Elektrodenkörpers 2 bis zum Ringnutgrund 13 zu leiten und dort in entgegengesetzter Richtung (Pfeilrichtung 23) wieder herauszuführen.
Je größer die Materialeinsparung im Material des Kernhalters 5 ist, und je geringer der Materialquerschnitt des Kernhalters 5 ist, desto besser ist die Kühlwirkung. Dies bedeutet, dass der Kernhalter 5 aufgrund der stark vergrößerten, radial nach außen gerichteten Oberfläche - bedingt durch die Vielzahl der eingebrachten Längsnuten 17 - eine sehr große gekühlte Oberfläche aufweist, sodass eine dergestalt hergestellte Plasmaelektrode eine wesentlich höhere Standzeit wegen der verbesserten Kühlung des Elektrode nkerns 9 hat, als vergleichsweise andere, konkurrierende Produkte. Nach den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 11 werden die Längsnuten 17 bevorzugt durch eine spanabhebende Bearbeitung mit einem Fräswerkzeug oder dergleichen erreicht.
Bei den folgenden Ausführungsbeispielen, z. B. dem Ausführungsbeispiel nach Figuren 12 und 13, ist es vorgesehen, dass anstatt der Längsnuten 17 nun Bohrkanäle 21 mit einem geeigneten Bohrwerkzeug eingebracht werden. Auch hier zeigt die Figur 13, dass insgesamt vier einander gegenüberliegende und gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnete Bohrkanäle 21 zu einer entscheidenden Oberflächenvergrößerung des Außenumfangs des Kernhalters 5 führen, sodass der Kernhalter in optimaler Weise gekühlt wird.
Selbstverständlich ist es möglich, Bohrkanäle 21 mit Längsnuten 17 untereinander zu kombinieren. Die Figur 15 zeigt, dass eine Vielzahl von Bohrkanälen 21 gleichmäßig verteilt am Umfang eingebracht werden können, und die Figuren 16 und 17 zeigen, dass auch wesentliches Material des Kernhalters 5 dadurch eingespart werden kann, indem diese nur einseitig ausgebildet ist und nur an einer Seite den radialen Innenumfang des Kühlrohrs 3 lagensichert, während der andere, gegenüberliegende Innenumfang des Kühlrohrs 3 freiliegt. Dadurch wird eine optimale Führung der Kühlflüssigkeit, ohne Strömungswiderstand, gewährleistet.
Die vorher in Figur 2 dargestellte beidseitige Abflachung erstreckt sich nun sozusagen über einen Winkel von 270 Grad gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Figur 17. 000764
17
Demgegenüber zeigt das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 18 und 19, dass sich die Abflachung auch über einen Winkel von 180 Grad erstrecken kann, um so einen sich über einen Kreiswinkel von 180 Grad erstreckenden Ringspalt 28 zu ergeben.
Die Figuren 20 und 21 zeigen in Abweichung zum Ausführungsbeispiel nach Figur 2, dass zusätzlich neben den beiden einander gegenüberliegenden Abflachungen 15 auch noch einander gegenüberliegende Bohrkanäle 21 eingebracht werden können, um so für eine optimale Führung der Kühlflüssigkeit zu sorgen.
Die Stirnseite 20 des Kühlrohrs 3 (s. Figur 1) muss jedoch nicht unbedingt innenseitig am Außenumfang des als Kegelstumpf ausgebildeten Kernhalters 5 aufliegen.
In einer anderen Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass diese Stirnseite an zugeordneten, ringförmigen und sich über den Außenumfang des Kernhalters erstreckende, halboffene Ringnuten anlegen, sodass die gesamte Stirnseite 20 dann bündig in der am Außenumfang des Kernhalters 5 angeordneten Ringnut anliegt.
Im Ausführungsbeispiel nach Figur 22 ist in Kombination des Ausführungsbeispieles nach Figur 17 noch dargestellt, dass im einseitig asymmetrisch ausgebildeten Kernhalter 5 noch ein zusätzlicher oder mehrere zusätzliche Bohrkanäle 21 angeordnet sein können.
Die Figuren 24 und 25 zeigen, dass in dem einseitig asymmetrisch ausgebildeten Kernhalter 5 zwei oder mehrere Bohrkanäle 21 angeordnet sein können.
In Figuren 26 und 27 ist dargestellt, dass in eine asymmetrischen Kernhalter auch drei Bohrkanäle angeordnet sein können, sodass bei allen einseitigen Ausführungsformen der kegelstumpfförmigen Kernhalter mindestens eine einseitige Segmentaussparung 24 vorhanden ist, die sich über einen beliebigen Umfangswinkel von z. B. 60, 90, 180 oder 270 Grad erstrecken kann. Wichtig bei allen Ausführungsformen ist, dass die Längsachse 27 des Kühlrohres 3 dezentriert in des Kernhalters 5 gehalten ist.
Wenn bei den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, dass der Kernhalter 5 auch einseitig und asymmetrisch ausgebildet sein kann, so kann es vorgesehen werden, dass im gegenüberliegenden, freiliegenden Teil des Kernhalters, an der keine Anlage des Kühlrohres erfolgt, noch zusätzliche Zentriermittel vorhanden sind.
Im Ausführungsbeispiel nach Figur 28 ist dargestellt, dass die Umformung eines rundzylindrischen Kernhalters 5 mit einem Stauchwerkzeug 29 erfolgt. Es ist nicht lösungsnotwendig, dass der Kernhalter 5 als Konuskörper ausgebildet ist, wie dies in den vorherigen Ausführungsbeispielen beschrieben war. Auf die Stirnseite des zylinderförmigen Kernhalters 5 wird das Stauchwerkzeug 29 aufgesetzt, sodass der Stauchkopf 30 die obere Stirnseite 22 des Kernhalters 5 übergreift. Der Stempel 32 des Stauchkopfs 30 liegt auf diese Stirnseite 22 auf. Durch einen Pressschlag in Pfeilrichtung 35 wird der Kernhalter 5 gestaucht und bildet einen radialen, den Durchmesser vergrößernden Wulst 33 gemäß Figur 29 aus. Dieser Wulst 33 ist die Auflagefläche für die vordere Stirnseite des Kühlrohrs 3.
Von Vorteil ist, wenn am Stauchkopf 30 noch seitliche Schrägen 31 angeformt sind, die zwischen sich rippenförmige, schräg nach außen gerichtete Nuten ausbilden. Die Schrägen 31 verformen die oberen Seitenflächen des Kernhalters 5 während der Stauchumformung und formen so gleichzeitig radial und schräg nach außen gerichtete Abflachungen 15 oder Längsnuten 17 hinein. Durch die so während der Stauchumformung eingeformten Abflachungen 15 oder Längsnuten 17 werden nach außen geöffnete Kühlkanäle zur Führung des Kühlmediums über die so vergrößerte Oberfläche des Kernhalters ausgebildet. Statt der Anbringung der Abflachungen 15 oder der Längsnuten 17 durch eine Stauch-Umformung ist es in einer Weiterbildung vorgesehen, dass ein Gewinde 34 in die Oberfläche des Kernhalters eingeschnitten oder durch ein Presswerkzeug eingeformt wird. Auch hier werden durch den Gewindeschnitt zusätzliche Kühlkanäle großer Länge gebildet.
Damit beansprucht die Erfindung nach dem Gegenstand des unabhängigen Anspruches 11 eine Vergrößerung der Oberfläche des Kernhalters 5 durch Abflachungen 15, Längsnuten 17 und Gewinde 34 unabhängig davon, ob die Vorderseite des Kühlrohrs 3 berührend auf dem Kernhalter 5 aufsitzt oder den Kernhalter unter Bildung eines Ringspaltes 16 berührungslos übergreift.
Durch die Vergrößerung der Oberfläche des Kernhalters 5 wird eine wesentlich verbesserte Kühlung des Kernhalters in direkter Nähe zum annähernd auf 1000 bis 2000 Celsius Grad aufgeheizten Elektrodenkern 9 erreicht. Die Standzeit des Elektrodenkerns 9 konnte so entscheidend verbessert werden.
Diese technische Lehre der vergrößerten Kühlfläche des Kernhalters wird sowohl in Kombination mit den Merkmalen aller anderen Patentansprüche, als auch in Alleinstellung als erfindungswesentlich beansprucht.
Zeichnunqsleqende
1. Plasmaelektrode
2. Elektrodenkörper
3. Kühlrohr
4. Flüssigkeitskanal
5. Kernhalter
6.
7. Konusfläche
8. Bohrung
9. Elektrodenkern
10. Ringanschlag
11. Elektrodenkern-Ansatz
12.
13. Ringnutgrund von 18
14.
15. Abflachung
16. Ringspalt
17. Längsnut
18. Ringspalt
19. Pfeilrichtung
20. Stirnseite
21. Bohrkanal
22. Stirnseite von 5
23. Pfeilrichtung
24. Segmentaussparung
25. Kreisfläche
26. Stirnfläche von 3
27. Längsachse (Anschlag)
28. Ringspalt
29. Stauchwerkzeug 30. Stauchkopf
31. Schräge
32. Stempel
33. Wulst 34. Gewinde
35. Pfeilrichtung

Claims

Patentansprüche . Plasmaelektrode (1) für eine Plasma-Schneidvorrichtung, die aus einem etwa hohlzylindrischen Elektrodenkörper (2) besteht, an dessen vorderen Seite ein in den Innenraum der Elektrode gerichteter, stirnseitig angeordneter, zentrischer Kernhalter (5) für die Halterung eines emittierenden
Elektrodenkerns (8) angeordnet ist, wobei im Innenraum des Elektrodenkörpers (2) ein Kühlrohr (3) angeordnet ist, durch das ein axialer Kühlflüssigkeitsstrom fließt, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr (3) mit seiner vorderen Stirnseite (20) mindestens teilweise auf dem Kernhalter (5) lagengesichert gehalten ist.
2. Plasmaelektrode nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kernhalter (5) als in den Innenraum des Elektrodenkörpers gerichteter
Konuskörper ausgebildet ist, dessen Konusflächen (7) sich vom Grund des Elektrodenkörpers (2) ausgehend in axialer Richtung verjüngen.
3. Plasmaelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Kernhalter (5) mindestens eine die Kühlflüssigkeit führende Ausnehmung (16, 17, 21 , 24) angeordnet ist.
4. Plasmaelektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die im Kernhalter (5) angeordnete Ausnehmung (16, 17, 21 , 24) die im Innenraum des Kühlrohrs (3) geführte Kühlflüssigkeit aus dem Innenraum des Kühlrohrs (3) in den äußeren Ringspalt (18) zwischen der Außenfläche des Kühlrohrs und der Innenfläche des Elektrodenkörpers (2) umlenkt.
5. Plasmaelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die im Kernhalter (5) angeordnete Ausnehmung als mindestens einseitige, axial gerichtete flüssigkeitsführende Abflachung (15) ausgebildet ist.
6. Plasmaelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die im Kernhalter (5) angeordnete Ausnehmung (16, 17, 21 , 24) parallel zur Konusfläche (7) des konischen Kernhalters (5) angeordnet ist.
7. Plasmaelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass die im Kernhalter (5) angeordnete Ausnehmung (16, 17, 21 , 24) als halboffene Längsnut (17) oder als halboffener Bohrkanal (18) oder radial nach außen offene Segmentaussparung (24) ausgebildet ist.
8. Plasmaelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass bei mehreren, die Kühlflüssigkeit führende
Ausnehmungen (16, 17, 21 , 24) gleichmäßig verteilt am Umfang des
Kernhalters (5) angeordnet sind.
9. Plasmaelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die in den Innenraum des Kühlrohres gerichtete
Stirnseite (22) des Kernhalters (5) abgeflacht ist und die hintere Stirnseite des Elektrodenkerns (9) flächenbündig mit dieser Stirnseite (22) ist.
10. Plasmaelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die in den Innenraum des Kühlrohres gerichtete
Stirnseite (22) des Kernhalters (5) abgeflacht ist und der Elektrodenkern (9) mit einem verlängerten Ansatz (11) in den Innenraum des Kühlrohrs (3) hinein ragt.
11. Plasmaelektrode (1) für eine Plasma-Schneidvorrichtung, die aus einem etwa hohlzylindrischen Elektrodenkörper (2) besteht, an dessen vorderen Seite eine in den Innenraum der Elektrode gerichteter, stirnseitig angeordneter, zentrischer Kernhalter (5) für einen Elektroden kern (8) angeordnet ist, wobei im Innenraum des Elektrodenkörpers (2) ein Kühlrohr (3) angeordnet ist, durch das ein axialer Kühlflüssigkeitsstrom fließt, , dadurch gekennzeichnet, dass in der Oberfläche des Kernhalters (5) Rippen oder Nuten oder Bohrungen oder Gewindegänge eingeformt sind, welche die gekühlte Oberfläche des
Kernhalters (5) vergrößern.
12. Plasmaelektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kernhalter (5) als in den Innenraum des Elektrodenkörpers gerichteter Zylinderkörper ausgebildet ist, in dessen
Oberfläche Rippen oder Bohrungen oder Nuten oder Gewindegänge eingeformt sind.
13. Plasmaelektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der als Zylinderkörper ausgebildete Kernhalter (5) durch eine Stauch-Umformung mindestens einen den Durchmesser des Kernhalters (5) vergrößernden Wulst aufweist, auf dem die Stirnseite des Kühlrohrs (3) aufsitzt.
14. Plasmaelektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr an seiner vorderen, des
Kernhalters (5) zugewandten Seite seitliche Schlitze oder seitliche Bohrungen aufweist.
PCT/EP2013/000764 2012-03-15 2013-03-14 Plasmaelektrode für eine plasma-schneidvorrichtung WO2013135384A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12001761.1A EP2640167B1 (de) 2012-03-15 2012-03-15 Plasmaelektrode für eine Plasma-Schneidvorrichtung
EP12001761.1 2012-03-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013135384A1 true WO2013135384A1 (de) 2013-09-19

Family

ID=48049933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/000764 WO2013135384A1 (de) 2012-03-15 2013-03-14 Plasmaelektrode für eine plasma-schneidvorrichtung

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2640167B1 (de)
WO (1) WO2013135384A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU176854U1 (ru) * 2016-04-11 2018-01-31 Гипертерм, Инк. Система для плазменно-дуговой резки, включающая трубки для охладителя и другие расходные компоненты

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5416296A (en) * 1994-03-11 1995-05-16 American Torch Tip Company Electrode for plasma arc torch
US6362450B1 (en) * 2001-01-30 2002-03-26 The Esab Group, Inc. Gas flow for plasma arc torch
US20040200810A1 (en) * 2003-04-11 2004-10-14 Hypertherm, Inc. Method and apparatus for alignment of components of a plasma arc torch
US20080093346A1 (en) * 2006-10-18 2008-04-24 Komatsu Ltd. Plasma cutting device, plasma torch, and cooling device for plasma torch
US20080116179A1 (en) * 2003-04-11 2008-05-22 Hypertherm, Inc. Method and apparatus for alignment of components of a plasma arc torch
EP1933607A1 (de) * 2006-12-13 2008-06-18 L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Plasma-Schneidbrenner mit Kühlkreislauf und adaptativem Steigrohr
DE102009059108A1 (de) * 2009-12-18 2011-06-22 Holma Ag Elektrode mit Kühlrohr für eine Plasmaschneidvorrichtung
WO2012074591A1 (en) * 2010-12-01 2012-06-07 The Esab Group, Inc. Electrode for plasma torch with novel assembly method and enhanced heat transfer

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5416296A (en) * 1994-03-11 1995-05-16 American Torch Tip Company Electrode for plasma arc torch
US6362450B1 (en) * 2001-01-30 2002-03-26 The Esab Group, Inc. Gas flow for plasma arc torch
US20040200810A1 (en) * 2003-04-11 2004-10-14 Hypertherm, Inc. Method and apparatus for alignment of components of a plasma arc torch
US20080116179A1 (en) * 2003-04-11 2008-05-22 Hypertherm, Inc. Method and apparatus for alignment of components of a plasma arc torch
US20080093346A1 (en) * 2006-10-18 2008-04-24 Komatsu Ltd. Plasma cutting device, plasma torch, and cooling device for plasma torch
EP1933607A1 (de) * 2006-12-13 2008-06-18 L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Plasma-Schneidbrenner mit Kühlkreislauf und adaptativem Steigrohr
WO2009070362A1 (en) 2007-11-27 2009-06-04 Hypertherm, Inc. Method and apparatus for alignment of components of a plasma arc torch
DE102009059108A1 (de) * 2009-12-18 2011-06-22 Holma Ag Elektrode mit Kühlrohr für eine Plasmaschneidvorrichtung
WO2012074591A1 (en) * 2010-12-01 2012-06-07 The Esab Group, Inc. Electrode for plasma torch with novel assembly method and enhanced heat transfer

Also Published As

Publication number Publication date
EP2640167B1 (de) 2018-02-14
EP2640167A1 (de) 2013-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012212146B4 (de) Kupplungsstelle für ein modulares Rotationswerkzeug sowie Werkzeugkopf und Träger für ein solches modulares Rotationswerkzeug
EP1222984B1 (de) Spannfutter zum Spannen von Werkzeugen durch Schrumpfsitz
EP2999565B1 (de) Werkzeugaufnahme
EP3760351A1 (de) Schrumpffutter mit werkzeugkühlung
DE102011101096A1 (de) Bolzen und Spannsystem mit Bolzen
EP3608045A1 (de) Hydrodehnspannfutter
DE102011013789B3 (de) Schneidkluppe
EP3484645B1 (de) Stufenbohrer
DE4440323A1 (de) Düse für einen Brennerkopf eines Plasmaspritzgeräts
DE102008036562A1 (de) Werkzeug für spanende Bearbeitung eines Werkstücks
DE202012100361U1 (de) Expansionskopf für Aufweitwerkzeuge und diesen umfassendes Expansionswerkzeug
DE102018111749A1 (de) Abgedichtete spannzange
DE102008060374A1 (de) Dämpfungshülse
DE10112966A1 (de) Verbindungsstelle
EP2992978B1 (de) Matrizenmodulsatz für presswerkzeuge zum herstellen von schrauben
WO2015166065A1 (de) Mittels eines lasersinterverfahrens hergestellter bohrer
DE102015118757B3 (de) Hydraulische Dehnspanneinrichtung
EP2640167B1 (de) Plasmaelektrode für eine Plasma-Schneidvorrichtung
WO2013167244A2 (de) Kühlrohr für einen plasma-lichtbogenbrenner und abstandshalter
DE102012206015B4 (de) Schwingungsisolator und Verfahren zu dessen Herstellung
DE3315294A1 (de) Schneidwerkzeug
DE202013101539U1 (de) Abstandsjustierelement
DE102010046044A1 (de) Reibahle
DE102018128882A1 (de) Dehnhülsen und zugehörige Spannfutter
EP2642831A1 (de) Plasma-Elektrode für einen Plasma-Lichtbogenbrenner und Verfahren zur Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13714547

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13714547

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1