DE4314097C2

DE4314097C2 - Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner

Info

Publication number: DE4314097C2
Application number: DE4314097A
Authority: DE
Inventors: Hermann Sperling
Original assignee: Binzel Alexander Co KG GmbH
Current assignee: Binzel Alexander Co KG GmbH
Priority date: 1993-04-13
Filing date: 1993-04-29
Publication date: 1996-09-12
Anticipated expiration: 2013-04-30
Also published as: DE4314097A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner mit einem einen Außenkörper mit einer äußeren Isolierung aufweisenden Brennerkörper und einem zwischen Außenkörper und einem Elektrodenhalter für eine schwerschmelzende Elektrode angeordneten Zwischenkörper.

Die wesentlichen Funktionsteile eines flüssigkeits- oder gasgekühlten Lichtbogenschweiß- und -schneidbrenners sind neben der Elektrode der Elektrodenhalter und der Brennerkörper mit dem darin gebildeten Gehäuse zur Aufnahme des Elektrodenhalters. Bei den bekannten Brennern bestehen Brennerkörper mit Gehäuse üblicherweise aus NE-Metallen, vornehmlich Messing oder Kupfer. Der Elektrodenhalter bzw. bei WIG- oder Plasma-Brennern die Spannhülse und die Stromdüse bei MIG/MAG-Brennern werden häufig in Kupfer ausgeführt, mitunter aber ebenfalls aus Messing hergestellt. Nachteilig bei den bekannten Brennern ist, daß aufgrund der hohen Stromstärken und der dadurch entstehenden thermischen Belastungen hohe Volumenströme zur Kühlung des Brenners mit entsprechenden Brenner-Baugrößen erforderlich sind. Insbesondere bei flüssigkeitsgekühlten Brennern sind die thermischen Probleme zum Teil auch dadurch mit bedingt, daß das Kühlmedium im Bereich des Anschlusses des Brennerhalses an den Brennerkörper nicht definiert in den Brennerkörper eingespeist wird. Insgesamt können die auftretenden Wärmeströme zu einer übermäßigen Erhitzung des Brennerkopfes und des Griffstückes führen, so daß der zur Isolierung vorgesehenen Kunststoffüberzug im Bereich des Brennerkopfes anschmelzen kann. Die mitunter extremen thermischen Belastungen führen auch zu einem hohen Verschleiß der Funktionsteile, verbunden mit entsprechend geringen Standzeiten.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß bei konstruktiv einfachem Aufbau und Herstellung die thermischen Belastungen der Brenner erheblich reduziert und eine zu starke Aufheizung von Brennerkopf und Griffstück vermieden ist.

Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner der eingangs genannten Art sind bereits aus der EP 151 100 A2 bekannt. Der Maschinenbrenner dieser Entgegenhaltung besitzt einen Brennerkörper, welcher einen radial äußeren Mantel zur elektrischen Isolierung und eine zentral im Brennerkörper angeordnete Bohrung zum Einsetzen eines Elektrodenhalters aufweist. Innerhalb des Elektrodenhalters ist eine Spannhülse einsetzbar, innerhalb welcher die Elektrode aufgenommen ist. Hierdurch soll bei Maschinenbrennern ein mechanisiertes Auswechseln der Elektrode durch Abziehen des Elektrodenhalters mit Spannhülse und Elektrode aus dem Brennerkörper ermöglicht und zum anderen die Einstellung des Elektrodenabstandes außerhalb des Brennerkörpers erleichtert werden. Der Elektrodenhalter bildet mit der Spannhülse und Elektrode eine austauschbare Einheit. Dabei dient der äußere Mantel aus Isoliermaterial als elektrischer Isolator für den vom Brennerkörper über die Lamellen zum Elektrodenhalter und schließlich zur Elektrode zugeführten Strom. Der Elektrodenhalter, der Zwischenkörper bzw. Zapfen und die Spannhülse sind bei dem bekannten Maschinenbrenner aus Metall hergestellt.

Aus der DE-PS 90 04 855 C2 ist es bekannt, als Fassung für Schweißkohlelektroden eine Stahlseele mit darüber liegendem Kupfermantel vorzusehen, um eine gute Wärmeableitung von der Stahlseele an den Kupfermantel zu erreichen. Von dem Kupfermantel wird die Wärme an die Umgebungsluft abgestrahlt.

Zur Lösung der Aufgabe ist es nach der Erfindung vorgesehen, daß der Zwischenkörper als Kühlkörper ausgebildet ist, dessen Werkstoff eine größere Wärmeleitfähigkeit χ_K als der Werkstoff des Elektrodenhalters und der Werkstoff des Außenkörpers aufweist.

Mit der Erfindung ist eine schnelle und effiziente Ableitung der infolge des elektrischen Übergangswiderstandes zwischen Elektrodenhalter und Elektrode auftretenden elektrischen Verlustleistung erreicht. Dies wird ermöglicht durch die besondere Auswahl der Werkstoffe von Kühlkörper, Außenkörper und Elektrodenhalter hinsichtlich ihrer Wärmeleitfähigkeit. Dabei macht sich die Erfindung zunutze, daß die Wärme von einem schlechten Wärmeleiter auf einen guten Wärmeleiter übergeht. Demgemäß wird aufgrund der höheren Wärmeleitfähigkeit des Kühlkörpers die an dem Elektrodenhalter auftretende Wärme unmittelbar auf den Kühlkörper übertragen und von dort durch das Kühlmedium abgeleitet. Dabei wirkt der gegenüber dem Kühlkörper eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweisende Außenkörper gleichzeitig als Wärmeschutzschild, so daß es nicht zu einer Überhitzung des Brennerkörpers kommt. So konnte bei Versuchen die Temperatur am Griffstück weit unter der geforderten Norm gehalten werden, wodurch die Handhabung des Brenners, insbesondere bei längeren Schweißarbeiten wesentlich verbessert ist. Durch die optimierte Wärmeabführung kann die Baugröße der Brenner reduziert werden, so daß bei gleicher Strombelastung wesentlich handlichere Brenner zur Verfügung stehen. Umgekehrt ergibt sich im Vergleich zu dem bekannten Brennern durch die verbesserte Kühlung bei gleichen Stromstärken eine verlängerte Standzeit des Brenners.

Bei flüssigkeitsgekühlten Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrennern ist es nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Werkstoff des Elektrodenhalters eine höhere Wärmeleitfähigkeit als der Werkstoff des Außenkörpers und der Werkstoff des Kühlkörpers eine größere Wärmeleitfähigkeit als der Werkstoff des Elektrodenhalters aufweist. Hierdurch wird die abzuleitende Wärme praktisch auf den Kühlkörper konzentriert, ohne daß eine nennenswerte Wärmeableitung nach außen oder etwa zum Griffstück erfolgt.

Hinsichtlich der Werkstoffwahl bei einem flüssigkeitsgekühlten Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner kann nach der Erfindung der Kühlkörper aus Kupfer, der Elektrodenhalter aus NE-Metall, vorzugsweise Messing, und der Außenkörper aus Edelstahl bestehen.

Bei gasgekühlten Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrennern insbesondere solchen mit hoher Strombelastung empfiehlt es sich nach der Erfindung, daß der Kühlkörper vom Schutzgas um- und/oder durchströmt ist und für die Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffes von Kühlkörper, die Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffes des Außenkörpers und die Wärmeleitfähigkeit des Elektrodenhalters gilt χ_K < χ_A < χ_E. Hierbei wird die am Elektrodenhalter anstehende Wärme unmittelbar auf den Kühlkörper übertragen und nachfolgend durch das den Kühlkörper umströmende Schutzgas nach außen ausgetragen. Infolge der geringeren Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffes des Elektrodenhalters ist es vermieden, daß die Wärme in Richtung des Brennerhinterteils geleitet wird. Die im Vergleich zum Werkstoff des Kühlkörpers geringere Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffes des Außenkörpers stellt sicher, daß es nicht zu einer allzu starken Ableitung der Restwärme nach außen und damit zu einem Anschmelzen des im Bereich des Brennerkopfes vorgesehenen isolierenden Kunststoffüberzuges kommen kann und eine zu starke Erwärmung des Griffstückes vermieden ist.

Hinsichtlich der Materialien eines gasgekühlten Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenners mit hoher Strombelastung ist es nach der Erfindung vorgesehen, daß der Kühlkörper aus Kupfer, der Außenkörper aus NE-Metall, vorzugsweise Messing, und der Elektrodenhalter aus Edelstahl bestehen. Diese Materialauswahl gewährleistet, daß die Wärme am Elektrodenhalter unmittelbar auf den Kühlkörper übertragen wird und eine Rückleitung der Wärme über den Elektrodenhalter zum Brennerkopf hin vermieden ist. Ebenso verhindert die Ausführung des Außenkörpers aus Messing, daß auch vom Außenkörper her keine zu starke Ableitung der Restwärme zum Brennerkopf hin erfolgt.

Für gasgekühlte Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner mit niedrigerer Strombelastung, bspw. bis 200 Ampere, kann nach der Erfindung der Kühlkörper und der Außenkörper einteilig ausgebildet sein, wobei für die Wärmeleitfähigkeit der Werkstoffe von Kühl-/Außenkörper und Elektrodenhalter gilt χ_K/A < χ_E. Bei derartigen niederamperigen Brennern tritt im Vergleich zu den Brennern mit hoher Strombelastung keine so hohe Rückstrahlwärme vom Lichtbogen her auf, so daß in herstellungs- und montagetechnisch einfacher Weise Kühl- und Außenkörper aus einem Teil ausgebildet sein können und die Wärmeableitung demgemäß über den Gesamtkörper erfolgt. Dabei kann der Kühlkörper mit Außenkörper aus NE-Metall, vorzugsweise Messing, und der Elektrodenhalter aus Edelstahl bestehen, wodurch eine effiziente Wärmeableitung von dem Elektrodenhalter auf den Kühlkörper erreicht ist. Ggf. kann der einteilig ausgebildete Kühl- bzw. Brennerkörper, vorzugsweise nach radial außen weisende und/oder axiale Rippen oder Vorsprünge aufweisen, wodurch eine für die Wärmeableitung über den Gesamtkörper günstige Oberflächenvergrößerung erreicht ist. In jedem Fall ist gewährleistet, daß die isolierende Kunststoffbeschichtung des Brennerkopfes vor Überhitzung und Ablösung geschützt ist, ebenso wie auch die Temperaturnorm für das Griffstück eingehalten wird.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann der Kühlkörper an in Längsrichtung des Brenners hintereinander angeordnete Umlaufkanäle für das Kühlmedium angrenzen. Durch die Zwangsführung des Kühlmediums mit verlängertem Strömungsweg wird eine besonders wirksame Wärmeübertragung vom Kühlkörper auf das Kühlmedium erreicht.

Dabei ist es in konstruktiv besonders vorteilhafter Weise nach der Erfindung vorgesehen, daß die Umlaufkanäle zwischen Kühlkörper und Außenkörper gebildet sind. Vorzugseise können die Umlaufkanäle durch radial nach außen vorstehende und an den Außenkörper angrenzende Rippen oder Stege des Kühlkörpers gebildet sein, wodurch zusätzlich eine Vergrößerung der wärmeübertragenden Oberfläche des Kühlkörpers erreicht ist.

Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung stehen die Umlaufkanäle über in Umfangsrichtung versetzt angeordnete Durchbrüche miteinander in Strömungsverbindung, wodurch eine Zwangsführung der Kühlflüssigkeit mit einer Rotation in den Umlaufkanälen und damit eine effiziente Wärmeübertragung auf das Kühlmedium erreicht ist.

Alternativ kann es sich nach der Erfindung, insbesondere für MIG-MAG-Brenner empfehlen, daß sich die Umlaufkanäle spiralförmig längs der Brennerachse erstrecken, was eine einfache Fertigung erlaubt.

Im Falle von flüssigkeitsgekühlten Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrennern ist eine Ausführungsform der Erfindung gekennzeichnet durch eine Einspeisung, vorzugsweise einen Leitkanal, für die vorlaufseitige Zuführung von Kühlflüssigkeit in die Umlaufkanäle im Bereich der Kontaktstelle zwischen Elektrodenhalter und Schweißelektrode und durch eine Rücklaufleitung, die die Kühlflüssigkeit in Richtung des Brennerhinterteils führt. Hierdurch ist eine überaus effektive und kontrollierte Zuführung und Führung der Kühlflüssigkeit erreicht, wogegen es bei den bekannten Brennern immer wieder vorkommen kann, daß sich das Kühlmedium bis zum Erreichen der heißesten Stelle bereits aufgeheizt hat und dort eine Wärmeableitung in dem erforderlichen Maße nicht mehr gegeben ist.

Eine weitere erfindungsgemäße Möglichkeit der Kühlung bei flüssigkeitsgekühlten Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrennern gekennzeichnet durch einen Stauraum, in den die Kühlflüssigkeit zulaufseitig und von dort in Richtung des Brennervorderteils in einen Kühlraum strömt, welcher mit der Rücklaufleitung verbunden ist. Dabei wird in dem Stauraum ein Fließdruck aufgebaut, wodurch die Kühlflüssigkeit in den Kühlraum beschleunigt und in Richtung der Gasdüse gedrückt wird. Diese Beschleunigung des Kühlmediums bewirkt eine besonders effektive Wärmeabführung.

Bei Brennern mit Gaskühlung ist es erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, daß der Kühlkörper eine konzentrisch zum Elektrodenhalter angeordnete und in Strömungsverbindung mit dem bezüglich der Gasdüse vordersten Umlaufkanal stehende ringförmige Austrittsöffnung für das das Kühlmedium bildende Schutzgas aufweist.

Schließlich kann aufgrund der geringeren Wärmebelastung des Brenners auf eine Lötung seiner Funktionsteile verzichtet werden, so daß nach einem Vorschlag der Erfindung der Außenkörper, der Kühlkörper und/oder der Elektrodenhalter als Preßteile ausgebildet werden können. Derartige Preßteile zeichnet sich durch wesentliche geringere Herstellungskosten und eine optimale Abdichtung aus.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen WIG-Brenners mit Gaskühlung, in einem Längsschnitt,

Fig. 2 eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen WIG-Brenners mit Gaskühlung, in einem Längsschnitt,

Fig. 3 eine wiederum andere Ausführungsform eines WIG- Brenners mit Flüssigkeitskühlung, ebenfalls in einem Längsschnitt und

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen WIG-Brenners mit Flüssigkeitskühlung, in Längsrichtung.

Der gasgekühlte WIG-Brenner gemäß Fig. 1 weist einen Brennerkörper 1 auf, mit einem Außenkörper 5, welcher ein Gehäuse 2 zur Aufnahme eines Kühlkörpers 6 und eines Elektrodenhalters 3 bildet. In dem als Spannhülse ausgebildeten Elektrodenhalter 3 ist die Elektrode 4 eingespannt. Am vorderen Ende des Außenkörpers 5 ist ein Isolator 13 aufgespannt, welcher eine Aufnahme für eine metallische Gasdüse 9 bildet. Zur besseren Verteilung des über die Zuführungsleitung 14 im Brennerhals 15 zugeführten Schutzgases ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 eine Gaslinse 16 eingesetzt. An dem der Gasdüse 9 gegenüberliegenden Ende des Brennerkörpers 1 befindet sich eine Brennerkappe 17, welche die stromführende Elektrode 4 abdeckt. Der Brennerkörper 1, ebenso wie der Brennerhals 15 und die Brennerdüse 17 weisen einen Kunststoffüberzug 18 auf.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Kühlkörper 6 zwischen dem Außenkörper 5 und dem Elektrodenhalter 3 angeordnet und bildet gleichzeitig einen kegelstumpfförmigen Sitz 19 für die mit der Brennerkappe 17 verschraubbare Spannhülse bzw. den Elektrodenhalter 3. Der Kühlkörper 6 weist radial nach außen vorstehende Rippen 11 auf, welche nach radial außen an den Außenkörper 5 angrenzen, um mit diesem in Längsrichtung des Brenners hintereinander angeordnete Umlaufkanäle 7 zu bilden. Die Umlaufkanäle 7 stehen über in Umfangsrichtung versetzt angeordnete Durchbrüche 24 miteinander in Strömungsverbindung. Dabei weist der bezüglich der Gasdüse 9 vorderste Umlaufkanal 7 eine sich in Richtung der Gaslinse 16 erstreckende ringförmige Austrittsöffnung 10 auf. Hierdurch wird das über die Zuführungsleitung 14 im Brennerhals 15 einströmende Schutzgas unter Rotation durch die Umlaufkanäle 7 geführt, um über die Austrittsöffnung 10 in die Gaslinse 16 einzutreten und von dort schließlich über die Gaslinse 9 aus dem Brenner auszutreten.

Ein wesentliches Merkmal des Brenners gemäß Fig. 1 ist, daß der Werkstoff des Kühlkörpers 6 eine höhere Wärmeleitfähigkeit χ_K als der Werkstoff des Elektrodenhalters 3 und der Werkstoff des Außenkörpers 5 eine höhere Wärmeleitfähigkeit χ_A als derjenige des Elektrodenhalters 3 aufweisen. Insgesamt gilt die Beziehung: χ_K < χ_A < χ_E. Durch die Auswahl der Werkstoffe mit unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten für die Funktionsteile des Brenners ist erreicht, daß die aufgrund des elektrischen Übergangswiderstandes zwischen Elektrodenhalter 3 und Elektrode 4 entstehende Wärme infolge der höheren Wärmeleitfähigkeit χ_K des Werkstoffs des Kühlkörpers 6 unmittelbar vom Elektrodenhalter 3 auf den Kühlkörper 6 abgeleitet wird. Dabei bildet der Außenkörper 5 des Brennerkörpers 1 aufgrund der geringeren Wärmeleitfähigkeit χ_A seines Werkstoffs im Vergleich zu dem Kühlkörper 6 ein Wärmeschutzschild, so daß die auftretende Wärme vom Kühlkörper 6 unmittelbar an das als Kühlmedium dienende Schutzgas abgeleitet und nach außen ausgetragen wird. Hierbei wirkt sich die durch Umlaufkanäle 7 ergebende Verlängerung des Strömungsweges und die damit verbundene Vergrößerung der Kontaktfläche für das Schutzgas in vorteilhafter Weise für die Ableitung der Wärme vom Kühlkörper 6 aus. Ein Anschmelzen des Kunststoffüberzuges 18 am Brennerkörper 1 und dem Brennerhals 15 infolge einer rückströmenden Restwärme ist dadurch vermieden, ebenso wie eine zu starke Erwärmung des Griffstückes selbst.

In Fig. 2 ist ebenfalls ein gasgekühlter WIG-Brenner dargestellt, wobei die dem Brenner gemäß Fig. 1 entsprechenden funktionsgleichen Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, so daß insoweit auf eine Beschreibung im einzelnen verzichtet werden kann. Im Gegensatz zu dem Brenner gemäß Fig. 1 ist derjenige nach Fig. 2 für eine niedrigere Strombelastung, beispielsweise bis etwa 200 Ampere ausgelegt. Aufgrund der niedrigeren Rückstrahlwärme durch den Lichtbogen im Vergleich zu einem hochamperigen Brenner können der Außenkörper 5 und der Kühlkörper 6 einstückig ausgeführt werden, beispielsweise aus Messing, während der Elektrodenhalter 3 bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel aus Edelstahl besteht. Aufgrund der höheren Wärmeleitfähigkeit χ_K/A des Werkstoffes von Kühlkörper 6 mit Außenkörper 5 im Vergleich zur Wärmeleitfähigkeit χ_K/E des Werkstoffs des Elektrodenhalters 3 erfolgt eine Wärmeableitung über den Gesamtkörper und von dort auf das über Führungsschlitze 20 des Elektrodenhalters 3 nach außen strömende Schutzgas. Zusätzlich weist der aus Kühlkörper 6 und Außenkörper 5 gebildete Gesamtkörper radial nach außen weisende Rippen 12 auf, wodurch eine Oberflächenvergrößerung zur Ableitung und Verteilung der Restwärme erzielt ist. Diese Maßnahmen reichen bei derartigen Brennern mit relativ niedriger Strombelastung aus, um die isolierende Kunststoffbeschichtung 18 des Brennerkopfes vor Überhitzung und Ablösung zu schützen und zu vermeiden, daß die Temperatur am Brennerhals 15 und am Griffstück nicht über die vorgegebene Norm ansteigt.

In Fig. 3 ist ein wassergekühlter Brenner dargestellt, welcher ähnlich dem Brenner gemäß Fig. 1 einen mit stufenförmig verlaufenden Umlaufkanälen 7 versehenen Kühlkörper 6 aufweist. Die über die Vorlaufleitung 21 zugeführte Kühlflüssigkeit wird über einen geschlossenen Umlaufkanal 7a und nachfolgend über eine Leitkanal 25 im Bereich der Kontaktstelle zwischen Elektrodenhalter 3 und Elektrode 4 in den bezüglich der Gasdüse 9 vordersten Umlaufkanal 7b eingespeist. Danach durchströmt die Kühlflüssigkeit die mit Durchbrüchen 24 miteinander verbundenen stufenförmigen Umlaufkanäle 7 in Richtung des Brennerhinterteils und wird schließlich über die Rücklaufleitung 8 abgeführt. Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel besteht der Außenkörper 5 aus Edelstahl, der Kühlkörper 6 aus Kupfer und der Elektrodenhalter 3 aus Messing. Durch die unterschiedliche Wahl der Werkstoffe und der damit verbundenen unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten der Funktionsteile des Brennerkörpers 1 wird die an der Spitze des Elektrodenhalters 3 anstehende Wärme unmittelbar auf den Kühlkörper 6 übertragen, welcher seinerseits die Wärme an die in den Umlaufkanälen 7 in Richtung des Brennerhinterteils strömende Kühlflüssigkeit abgibt. Dabei wirkt der eine geringe Wärmeleitfähigkeit χ_A aufweisende Werkstoff des Außenkörpers 5 gleichsam als Wärmeschutzschild, so daß die abzuführende Wärme auf den Kühlkörper 6 konzentriert bleibt und durch die zwangsweise Führung des Kühlmediums in den Umlaufkanälen 7 mit der durch die Rippen 11 vergrößerten Kontaktoberfläche des Kühlkörpers 6 ohne größere Aufheizung des Brennerkörpers 1 und des Brennerhalses 15 mit Griffstück abgeführt wird.

Auch bei dem wassergekühlten WIG-Brenner gemäß Fig. 4 sind die dem Brenner gemäß Fig. 1 und 3 entsprechenden Funktionsteile mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß insoweit ebenfalls auf eine Beschreibung im einzelnen verzichtet werden kann. Wesentliches Unterscheidungsmerkmal dieses flüssigkeitsgekühlten WIG-Brenners gemäß Fig. 4 ist die Ausbildung des Kühlkörpers 6 mit zwei Kühlkammern. Dabei wird die Flüssigkeit über die Vorlaufleitung 21 in einen Stauraum 22 eingeleitet. Aufgrund des sich im Stauraum 22 ergebenden Fließdruckes wird die Kühlflüssigkeit in den Kühlraum 23 beschleunigt und in Richtung der Gasdüse 9 gedrückt, um von dort in die Rücklaufleitung 8 abgeleitet zu werden. Durch die Beschleunigung dem Kühlmediums in den Kühlraum 23 erfolgt eine besonders effektive Wärmeabführung. Der Kühlkörper 6 besteht bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 aus Messing, der Außenkörper 5 aus Edelstahl und der Elektrodenhalter 3 aus Messing, wobei jedoch die Messinglegierung des Elektrodenhalters 3 eine geringere Wärmeleitfähigkeit χ_E als der Werkstoff des Kühlkörpers 6 aufweist.

Die Auswahl der Werkstoffe mit unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten der einzelnen Komponenten des Brenners 1 ist nicht nur auf WIG-Brenner beschränkt, sondern läßt sich mit Vorteil auch für Plasma- und ebenso für MIG/MAG-Schweiß- und -schneidbrenner anwenden.

Die verbesserte Kühlung des Brenners 1 erlaubt es auch, die einzelnen Funktionsteile des Brenners 1, beispielsweise Kühlkörper 6 und Außenkörper 5 als Preßteile auszuführen, ohne daß diese bei der Montage miteinander verlötet werden müssen.

Bezugszeichenliste

1 Brennerkörper
2 Gehäuse
3 Elektrodenhalter
4 Elektrode
5 Außenkörper
6 Kühlkörper
7 Umlaufkanal
7a Umlaufkanal
7b Umlaufkanal
8 Rücklaufleitung
9 Gasdüse
10 Austrittsöffnung
11 Rippe
12 Rippe
13 Isolator
14 Zuführungsleitung
15 Brennerhals
16 Gaslinse
17 Brennerkappe
18 Kunststoffüberzug
19 Sitz
20 Führungsschlitz
21 Vorlaufleitung
22 Stauraum
23 Kühlraum
24 Durchbruch
25 Leitkanal
χ_K Wärmeleitfähigkeit des Kühlkörpers
χ_E Wärmeleitfähigkeit des Elektrodenhalters
χ_A Wärmeleitfähigkeit des Außenkörpers
χ_K/A Wärmeleitfähigkeit des Außenkörpers mit Kühlkörper

Claims

1. Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner mit einem einen Außenkörper (5) mit einer äußeren Isolierung (18) aufweisenden Brennerkörper (1) und einem zwischen Außenkörper (5) und einem Elektrodenhalter (3) für eine schwerschmelzende Elektrode (4) angeordneten Zwischenkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkörper als Kühlkörper (6) ausgebildet ist, dessen Werkstoff eine größere Wärmeleitfähigkeit χ_K als der Werkstoff des Elektrodenhalters (3) und der Werkstoff des Außenkörpers (5) aufweist.

2. Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner eine Flüssigkeitskühlung aufweist und daß für die Wärmeleitfähigkeit χ_K des Werkstoffs des Kühlkörpers (6), die Wärmeleitfähigkeit χ_E des Werkstoffes des Elektrodenhalters (3) und die Wärmeleitfähigkeit χ_A des Werkstoffs des Außenkörpers (5) gilt χ_K < χ_E < χ_A.

3. Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (6) aus Kupfer, der Elektrodenhalter (3) aus NE-Metall, vorzugsweise Messing, und der Außenkörper (5) aus Edelstahl bestehen.

4. Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner eine Gaskühlung aufweist und der Kühlkörper (6) vom Schutzgas durch und/oder umströmt ist und daß für die Wärmeleitfähigkeit χ_K des Werkstoffs des Kühlkörpers (6), die Wärmeleitfähigkeit χ_A des Werkstoffs des Außenkörpers (5) und die Wärmeleitfähigkeit χ_E des Werkstoffs des Elektrodenhalters (3) gilt χ_K < χ_A < χ_E.

5. Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (6) aus Kupfer, der Außenkörper (5) aus NE-Metall, vorzugsweise Messing, und der Elektrodenhalter (3) aus Edelstahl bestehen.

6. Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner eine Gaskühlung aufweist und der Kühlkörper (6) und der Außenkörper (5) einteilig ausgebildet sind und daß für die Wärmeleitfähigkeit χ_K/A des Werkstoffs von Kühl- und Außenkörper (5, 6) und die Wärmeleitfähigkeit χ_E des Werkstoffs des Elektrodenhalters (3) gilt χ_K/A < χ_E.

7. Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlkörper (6) und Außenkörper (5) aus NE-Metall, vorzugsweise Messing, und der Elektrodenhalter aus Edelstahl bestehen.

8. Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (5) vorzugsweise nach radial außen weisende und/oder axiale Rippen (12) oder Vorsprünge aufweist.

9. Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (6) an in Längsrichtung des Brenners hintereinander angeordnete Umlaufkanäle (7) für das Kühlmedium angrenzt.

10. Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufkanäle (7) zwischen Kühlkörper (6) und Außenkörper (5), vorzugsweise mittels radial nach außen vorstehenden und an den Außenkörper (5) angrenzenden Rippen (11) oder Stegen gebildet sind.

11. Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufkanäle (7) über in Umfangsrichtung versetzt angeordnete Durchbrüche (24) miteinander in Strömungsverbindung stehen.

12. Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Umlaufkanäle (7) spiralförmig längs der Brennerachse erstrecken.

13. Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner nach einem der Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet durch eine Einspeisung, vorzugsweise einen Leitkanal (25), für die vorlaufseitige Zuführung von Kühlflüssigkeit in die Umlaufkanäle (7) im Bereich der Kontaktstelle zwischen Elektrodenhalter (3) und Schweißelektrode (4) und durch eine Rücklaufleitung (8), die die Kühlflüssigkeit in Richtung des Brennerhinterteils führt.

14. Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 8, gekennzeichnet durch einen Stauraum (22), in den die Kühlflüssigkeit zulaufseitig und von dort in Richtung des Brennervorderteils in einen Kühlraum (23) strömt, welcher mit der Rücklaufleitung (8) verbunden ist.

15. Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der gasgekühlte Kühlkörper (6) eine konzentrisch zum Elektrodenhalter (3) angeordnete und in Strömungsverbindung mit dem bezüglich der Gasdüse (9) vordersten Umlaufkanal (7) stehende ringförmige Austrittsöffnung (10) für das Schutzgas aufweist.

16. Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkörper (5), der Kühlkörper (6) und/oder der Elektrodenhalter (3) als Preßteile ausgebildet sind.