DE4018423A1 - Plasmatron fuer das brennschneiden von metallen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Plasmatron für das Brennschneiden von Metallen, welches in der Metallbearbeitung und im Maschinenbau für Luft-Plasma-Schneiden eingesetzt werden kann.

Ein bekanntes Plasmatron für das Brennschneiden von Metallen enthält eine Katoden- und eine Anodeneinheit.Die Katodeneinheit besteht aus einem Körper mit radialen Kanälen, in denen ein Luftverteiler angeordnet ist. Im vorderen Teil des Körpers ist eine Kupferelektrode-Katode montiert, in welche ein Einsatz aus warmfestem Metall eingepreßt ist. Die Anodeneinheit besteht aus einem zylindrischen Gehäuse mit radialen Öffnungen für die Luft, an dem eine Kupferdüse-Anode und eine keramischen Schutzdüse montiert sind. Zwischen die Katode und die Düse-Anode ist eine Lichtbogenkammer ausgebildet, in welche über ein System von Kanälen das plasmabildende und Schutzgas gelangt.

Ein Nachteil dieses bekannten Plasmatrons liegt darin, daß für das Erregen der Lichtbogenentladung zwischen der Elektrode- Katode und der Düse-Anode, die streng fixiert sind, eine Funkenentladung bei hoher Spannung (4 bis 12 kV) und hoher Frequenz (höher als 200 kHz) erforderlich ist; dies erfordert einen speziellen Hochfrequenzgenerator und mit ihm verbundene Schutzfilter, Drossel, Kondensator und Widerständen, welche das Speisesystem des Plasmatrons kompliziert und teuer machen. Außerdem erregt der Hochfrequenzgenerator Störungen in den Systemen für automatisches robotisiertes Brennschneiden, wodurch die in den Computersystemen vorgegebenen Programme verstimmt oder zersetzt werden. Das Plasmatron muß mit einer verläßlichen Isolation gegen die hohe Spannung und Frequenz versehen sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Plasmatron für das Brennschneiden von Metallen zu entwickeln, welches durch vereinfachte Konstruktion, erleichterte Selbsterregung des Lichtbogens bei Vermeidung einer Funken-Hochfrequenzerregung und erhöhte Verläßlichkeit gekennzeichnet ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Plasmatron für das Brennschneiden von Metallen gelöst, welches eine Katoden- und eine Anodeneinheit enthält. Die Katodeneinheit besteht aus einem Körper mit radialen Kanälen, in welchem ein Luftverteiler angeordnet ist, und im vorderen Teil des Körpers ist eine Kupferelektrode mit darin eingepreßtem Einsatz aus warmfestem Metall montiert. Die Anodeneinheit enthält ein zylindrisches Gehäuse mit radialen Öffnungen für die Luft an denen eine Kupferdüse-Anode und eine keramische Schutzdüse montiert sind. Die Kupferdüse-Anode ist mit Laufsitz im zylindrischen Gehäuse montiert und wird durch eine an die keramische Schutzdüse abgestützte Feder gegen die Elektrode-Katode angedrückt.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Plasmatrons liegen in der vereinfachten Konstruktion und der erhöhten Verläßlichkeit. Es entfällt die Notwendigkeit eines Hochfrequenzgenerators für das Lichtbogenzünden und der damit verbundenen Schutzeinrichtungen gegen Störungen der elektronischen Steuersysteme.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Plasmatron für das Brennschneiden von Metallen.

Das Plasmatron besteht aus einer Katodeneinheit 1, die einen Stutzen 2 für die Zuführung von (-) Strom und Luft enthält, und einen Körper mit radialen Öffnungen 3, in welchem ein Luftverteiler 4 und eine Kupferelektrode 5 mit eingepreßtem Einsatz 6 aus warmfestem Metall montiert sind und aus einer Anodeneinheit 7, welche ein zylindrisches Gehäuse mit radialen Öffnungen für die Luft 8 enthält, an denen mit Laufsitz die Kupferdüse-Anode 9 und die Schutzdüse 10 montiert sind. In der Oberfläche der Kupferdüse-Anode 9 ist ein Kanal vorgesehen, in welchem der Stift 11 eindringt, der ihre axiale Verschiebung begrenzt. Die Kupferdüse-Anode 9 wird durch eine an die Schützdüse 10 gestützte Feder 12 gegen die Elektrode-Katode 5 angedrückt. Die Katodeneinheit 1 und die Anodeneinheit 7 sind durch die Buchse 13 elektrisch isoliert.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Plasmatrons für das Brennschneiden von Metallen ist wie folgt:

In Ausgangsposition ist die Kupferdüse-Anode 9 durch die Feder 12 an die Kupferelektrode-Katode 5 angedrückt, so daß zwischen ihnen ein elektrischer Kontakt besteht. Zu dem Stutzen 2 wird elektrischer (-) Strom zugeführt und zu dem Gehäuse 8 (+) Strom. Durch den Stutzen 2 wird Druckluft zugeführt, die durch den Luftverteiler 4 hindurchströmt, die Kupferelektrode-Katode 5 kühlt und durch die radialen Öffnungen 3 des des Körpers ausströmt. Der Luftstrom wird geteilt, wobei ein Teil (a) in die Lichtbogenkammer, ausgebildet zwischen die Kupferelektrode-Katode 5 und die Düse-Anode 9, gelangt, während der anderen Teil (b) durch die radialen Öffnungen 8 des zylindrischen Gehäuses hindurchströmt und als äußere fokussierende Strömung, ausgebildet durch die Schutzdüse 10, ausströmt. Der Luftstrom (a) strömt aus durch die Öffnung D und übt auf die Düse-Anode 9 einen Druck aus, der den Druck der Feder 12 überwindet und die Düse-Anode 9 bis zum Anschlag an Stift 11 verschiebt. Dabei wird der elektrische Kontakt zwischen der Kupferelektrode-Katode 5 und der Düse-Anode 9 unterbrochen, wobei eine Lichtbogenentladung entsteht. Der Luftstrom (a) wird im Lichtbogen ionisiert und es wird eine Plasmafackel erzeugt, die durch die Öffnung D ausströmt. Diese Plasmafackel kann auf das bearbeitete Metall übertragen werden und es erfolgt ein thermisches Luft-Plasma-Brennschneiden.

Die im Plasmatron durch Stutzen 2 unter Druck zugeführte Luft dient als plasmabildendes und kühlendes Gas.

Das Generieren der Plasmafackel durch das Plasmatron wird unterbrochen durch Ausschalten des elektrischen Stroms, der zu der Katodeneinheit 1 und der Anodeneinheit 7 zugeführt wird. Die Luftzufuhr wird 30 bis 60 Sekunden später gestoppt zur Kühlung der Elektroden und des Plasmatrons als ganzes.

Nach Stoppen der Luft wird unter der Wirkung der Feder 12 die Düse-Anode 9 wieder an die Kupferelektrode-Katode 5 angedrückt, und es wird erneut ein elektrischer Kontakt zwischen ihnen erzeugt. Das Plasmatron ist wieder in Ausgangsposition und in Bereitschaft für neues Anlassen bei Zuführung von Spannung und elektrischem Strom und Druckluft.

Claims (1)

1. Plasmatron für das Brennschneiden von Metallen, bestehend aus einer Katodeneinheit, die einen Körper mit radialen Kanälen enthält, in welchem ein Luftverteiler angeordnet ist, und im vorderen Teil des Körpers ist eine Kupferelektrode mit eingepreßtem Einsatz aus warmfestem Metall montiert, und aus einer Anodeneinheit, die ein zylindrisches Gehäuse mit radialen Öffnungen für die Luft enthält, an welchem eine Kupferdüse-Anode und eine keramische Schutzdüse montiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferdüse-Anode (9) mit Laufsitz im zylindrischen Gehäuse (8) montiert ist und durch die an die keramische Schutzdüse (10) abgestützte Feder (12) an die Elektrode-Katode (5) angedrückt wird.