PLASMABRENNER

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Plasmabrenner, der sowohl zum Trockenschneiden als auch Unterwasserschneiden verschiedener metallischer Werkstücke dient und auf eine Anordnung aus einer Düsenkappe und einem Sekundärgasführungsteil für einen Plasmabrenner.

[0002] Beim Plasmaschneiden wird zunächst ein Lichtbogen (Pilotlichtbogen) zwischen einer Kathode (Elektrode) und Anode (Düse) gezündet und danach direkt auf ein Werkstück übertragen, um damit einen Schnitt herzustellen.

[0003] Dieser Lichtbogen erzeugt ein Plasma, das ein thermisch hochaufgeheiztes, elektrisch leitfähiges Gas ist, welches aus positiven und negativen Ionen, Elektronen sowie angeregten und neutralen Atomen und Molekülen besteht.

[0004] Als Plasmagas werden Gase wie Argon, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff oder Luft eingesetzt. Diese Gase werden durch die Energie des Lichtbogens ionisiert und dissoziiert. Der daraus entstehende Plasmastrahl wird zum Schneiden des Werkstücks eingesetzte

[0005] Ein moderner Plasmabrenner entsteht aus Grundbauteilen wie Brennerkörper, Elektrode (Kathode), Düse, eine oder mehrere Schutzkappen, welche die Düse umgeben, sowie die Verbindungen, die zur Versorgung des Brenners mit Strom, Gasen und/oder Flüssigkeiten dienen.

[0006] Die Düse kann aus einem oder mehreren Teilen bestehen. Bei direkt wassergekühlten Brennern wird die Düse von einer Düsenkappe gehalten. Zwischen der Düse und Düsenkappe strömt Kühlwasser. Das Sekundärgas strömt zwischen der Düse und Schutzkappe.

[0007] Bei gasgekühlten Brennern und indirekt wassergekühlten Brennern kann die Düsenkappe entfallen. Dann strömt das Sekundärgas zwischen der Düse und Schutzkappe.

[0008] Die Elektrode und die Düse sind zueinander in einem bestimmten räumlichen Verhältnis angeordnet und begrenzen einen Raum - die Plasmakammer, in der dieser Plasmastrahl erzeugt wird. Der Plasmastrahl kann in seinen Parametern wie z.B. Durchmesser, Temperatur, Energiedichte und Durchflußrate des Plasmagases durch die Gestaltung der Düse und Elektrode stark beeinflußt werden.

[0009] Für die unterschiedlichen Plasmagase werden die Elektroden und Düsen aus unterschiedlichen Materialen und in verschiedenen Formen hergestellt.

[0010] Düsen werden in der Regel aus Kupfer hergestellt und direkt oder indirekt wassergekühlt. Je nach Schneidaufgabe und elektrischer Leistung des Plasmabrenners werden Düsen eingesetzt, die unterschiedliche Innenkonturen und Öffnungen mit unterschiedlichen Durchmessern aufweisen und damit die optimalen Schneidergebnisse liefern.

[0011] Um eine Düse während des Schneidprozesses vor der Wärme und herausspritzendem geschmolzenem Metall des Werkstücks zu schützen, werden Düsen durch Schutzkappen umschlossen. Durch den Zwischenraum zwischen Düse und Schutzkappe strömt ein Sekundärgas. Dieses dient zur Schaffung einer definierten Atmosphäre, zur Einschnürung des Plasmastrahls und den Schutz vor Spritzen beim Einstechen.

[0012] In der Patentanmeldung DE 38 32 630 A1 wird der Plasmastrahl beim Unterwasserschneiden durch einen Gaswirbel geschützt, der mit hoher Geschwindigkeit um den Plasmastrahl rotiert. Auf der Düsenkappe werden fünf bis zwanzig Gasleitführungen in Form eines Stabs symmetrisch angeordnet. Die durch die kegelförmige tangentiale Anordnung der Gasleitführungen und die Brennerkappe gebildeten Gasleitkanäle fließende Sekundärgas umströmt tangential den Plasmastrahl und bildet einen hyperbolischen Wirbel, was den Zutritt des Wassers zum Plasmastrahl verhindert. Dieser Brenner kann aber auch zum Trockenschneiden verwendet werden, wobei das wirbelnde Sekundärgas die Brennerspitze vor dem geschmolzenen Metall des Werkstücks insbesondere beim Einstechen wesentlich schützt.

[0013] Um die Oxidation der Schnittflächen durch eine Reaktion mit dem in der Umgebungsluft befindlichen Sauerstoff zu verhindern, spielt die Auswahl des Sekundärgases eine wichtige Rolle. In der früheren Patentanmeldung DE 101 44 516 A1 der vorliegenden Anmelderin wird Stickstoff als Sekundärgas eingesetzt. Der Plasmastrahl wird mit dem Sekundärgas, das zwischen der Düsenkappe und Schutzkappe durch den daraus entstandenen Durchgang geleitet wird und aus der ringförmigen Öffnung in die Richtung des Werkstücks austritt, umströmt. Dadurch wird eine im wesentlichen nicht oxidierende Atmosphäre am Werkstück gewährleistet. Dieser Effekt kann durch das Zumischen von geringen Anteilen Wasserstoff (z. B. 1 bis 20 %) noch verstärkt werden.

[0014] Im Plasmabrenner nach dem Patent EP 0 573 653 B1 wird das durch einen ringförmigen Sekundärgaskanal hindurchtretende Sekundärgas durch einen Isolator zwischen der Düsenkappe und Schutzkappe ausgerichtet. Der Isolator hat kleine Bohrungen, die so geformt sind, daß das Sekundärgas entlang der Axialrichtung des Brennerkörpers austritt und mit ausreichender Menge und Geschwindigkeit den Plasmabogen umgibt. In einem anderen Isolator wird der Sekundärstrom als kreisender Strom erzeugt, in dem der im Isolator gebildete Richtkanal spiralförmig bezüglich des Zentralbereiches des Brenners ausgebildet ist.

[0015] Im Patent EP 0 801 882 B1 lenkt eine Schutzkappe entlang einer kegelförmigen Oberfläche einer Düsenkappe eine Sekundärgasströmung auf den Lichtbogen. Während des Schneidens wird die Geschwindigkeit dieser Strömung so reduziert, daß der Lichtbogen nicht destabilisiert wird. Diese Schutzkappe enthält einige Entlüftungsöffnungen, die das überflüssige Gas weglenken. Die Schutzkappe und Sekundärgasströmung schützen die Düse vor geschmolzenem Metall, das von einem Werkstück auf die Düse spritzen und eine Beschädigung oder eine Parallellichtbogenbildung bewirken kann.

[0016] In den oben genannten Beispielen ergibt sich der Nachteil, daß der Plasmastrahl durch das direkte Anströmen mit dem Sekundärgas, insbesondere bei einem Sekundärgasvolumenstrom, der größer als der Plasmagasvolumenstrom ist, instabil wird. Die Instabilität macht sich vor allem beim Überfahren von technologisch bedingten Schnittfugen und bei Richtungs- und Geschwindigkeitsänderungen, wie z.B. an Ecken und am Schneidbeginn bemerkbar. Beim Überfahren einer Schnittfuge stabilisiert sich der Schneidlichtbogen nur langsam. Es kommt zum Schwingen des Schneidlichtbogens. Dieses Schwingen bildet sich auf der entstehenden Schnittkante ab und führt so zu einer Qualitätsverschlechterung.

[0017] In US 6 207 923 B1 strömt ein Sekundärgas in einem Zwischenraum zwischen einer Düse mit einem verlängerten Düsenmund und einer Schutzkappe. Die Austrittsöffnung der Schutzkappe ist so geformt, daß der Düsenmund sich teilweise zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Austrittsöffnung befindet. Eine solche Anordnung erzeugt eine im wesentlichen säulenförmige Strömung des Sekundärgases um den Plasmastrahl, ohne den Plasmastrahl wesentlich zu stören, und soll die Düse vor hochspritzendem Metall des Werkstücks schützen.

[0018] Nachteil dieses Verfahrens ist, dass der Düsenmund nur unzureichend vor hochspritzendem Metall insbesondere beim Einstechen des Plasmastrahls in das Werkstück geschützt ist. Weiterhin kann das Sekundärgas nicht gezielt in den Plasmastrahl gelenkt werden, um eine gute Schnittqualität zu erreichen.

[0019] Bei bestimmten Gaskombinationen ist die aktive Teilnahme des Sekundärgases am Plasmaprozess gewünscht. Dies gilt z.B. für das Schneiden von Edelstählen mit einem ArH₂-Gemisch als Plasmagas und Stickstoff als Sekundärgas. Hier wirkt das Sekundärgas Stickstoff nicht nur als Schutzgas, um die Schnittflächen von dem oxidierenden Sauerstoff in der Umgebungsluft zu schützen, sondern nimmt auch aktiv am Plasmaprozess teil. Es verringert die Oberflächenspannung der Schmelze, diese wird dünnflüssiger und besser aus der Schnittfuge ausgetrieben. Es entsteht ein bartfreier Schnitt. Mit der in US 6 207 923 B1 beschriebenen Anordnung ist dies nicht möglich. Auch bei der Verwendung von Sauerstoff als Plasmagas für das Schneiden von Baustählen können durch unterschiedliche Zusammensetzung des Sekundärgases, beispielsweise unterschiedliche Stickstoff- und Sauerstoffanteile, unterschiedliche Effekte hinsichtlich der Schnittqualität erzielt werden.

[0020] Die US 5 695 662 A offenbart einen Plasmabrenner mit einem Brennerkörper, einer im Brennerkörper angeordneten Elektrode, einer Düse, die eine zentrale Düsenöffnung aufweist und so angeordnet ist, dass sie die Elektrode durch einen Plasmagaskanal getrennt abdeckt, der zwischen diesen gebildet ist, einer Düsenschutzkappe, die eine an ihrer vorderen Endseite angeordnete, der Düsenöffnung gegenüberliegende Austrittsöffnung und einen ringförmigen Sekundärgaskanal innerhalb der Düsenschutzkappe aufweist, der mit der Austrittsöffnung in Verbindung steht, wobei die Düsenschutzkappe bezüglich der Elektrode und der Düse elektrisch isoliert angeordnet ist, eine Düsenkappe, die die Düse mit Ausnahme der Düsenöffnung abdeckt und innerhalb der Düsenschutzkappe angeordnet und von dieser an ihrer vorderen Endseite durch den Sekundärgaskanal getrennt ist, und einem Sekundärgasführungsteil, das mindestens einen Durchlass in Form von Bohrungen aufweist, wobei das Sekundärgasführungsteil im Sekundärgaskanal zwischen einem Sekundärgaseinlass und dem vorderen Ende des Sekundärgaskanals angeordnet ist und der Sekundärgaskanal zwischen dem Sekundärgasführungsteil und seinem vorderen Ende derart ausgebildet ist, dass er das Sekundärgas nach dem Passieren des Sekundärgasführungsteils und eines Sekundargaskanalteils schräg zur Längsachse des Plasmabrenners in Richtung zum vorderen Ende des Plasmabrenners führt und danach unter einem im wesentlichen rechten Winkel zur Längsachse des Plasmabrenners einem Plasmastrahl zuführt.

[0021] Die US 2001/007320 A1 offenbart eine Düse mit einer Düsenschutzkappe und ein Sekundärgasführungsteil. Das Sekundärgasführungsteil ist als ein Ring ausgebildet.

[0022] Aus der US 5 317 126 A ist ein Plasmabrenner mit einer Düsenkappe und einem Sekundärgasführungsteil bekannt.

[0023] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen. Dabei sollen die Funktionen des Sekundärgases, wie Schutz vor hochspritzendem Metall, Schaffung einer definierten Atmosphäre um den Plasmastrahl und die aktive Teilnahme des Sekundärgases am Plasmaprozess gewährleistet sein, ohne den Plasmastrahl in seiner Stabilität zu beeinflussen.

[0024] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Plasmabrenner gemäß Patentanspruch 1 und eine Anordnung gemäß Patentanspruch 10 gelöst.

[0025] Die jeweiligen Unteransprüche betreffen jeweilige vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung.

[0026] Durch die Erfindung wird ein homogener Sekundärgasstrom erzeugt. Dieser homogene Sekundärgasstrom führt zu einer Stabilisierung des Plasmastrahls. Dadurch wird das Schwingen des Schneidlichtbogens in schwer zu beherrschenden technologisch bedingten Schneidsituationen, wie z.B. Überfahren der Schnittfuge und der Ecke sowie Schneidbeginn verhindert. Dadurch entstehen eine wesentliche Verbesserung der Qualität des Schnittes sowie eine höhere Schneidgeschwindigkeit.

[0027] Untersuchungen haben nämlich ergeben, dass die beschriebenen Nachteile durch eine neue Form der Sekundärgaszuführung beseitigt werden können. Hierdurch werden die Vorteile des Sekundärgases, wie Einschnürung des Plasmastrahls, Schutz der Düse vor hochspritzendem Metall beim Einstechen, Schaffung einer definierten Atmosphäre um den Plasmastrahl und die aktive Teilnahme des Sekundärgases am Plasmaprozess weiter genutzt und gleichzeitig die Stabilität des Plasmastrahls gesichert.

[0028] Erfindungsgemäß wird das Sekundärgas über ein Sekundärgasführungsteil in den Sekundärgaskanal geführt derart, dass die Sekundärgasströmung zunächst auf eine nahezu zylindrische erste Mantelfläche der Düsenkappe, die parallel zur Längsachse des Plasmabrenners gerichtet ist, trifft. Danach wird das Sekundärgas über den Sekundärgaskanalteil, der durch nahezu kegelförmige Mantel- bzw. Innenflächen der Düse beziehungsweise der Düsenkappe und Düsenschutzkappe begrenzt ist, zum vorderen Ende des Plasmabrenners geführt und dann in einem Winkel von nahezu 90° zur Längsachse des Plasmabrenners einem Plasmastrahl zugeführt. Es wird angenommen, dass die besonders gute Homogenität des Sekundärgases, d.h. die besonders gute Verteilung um einen Plasmastrahl, dadurch erreicht wird, dass die Sekundärgasströmung das Sekundärgasströmung zunächst einmal in einer sich im wesentlichen im rechten Winkel zur Längsachse des Plasmabrenners erstreckenden Ebene auf die Mantelfläche der Düsenkappe trifft und dass vom vorderen Ende des Plasmabrenners weiter zurückgesetzt ist und somit das Sekundärgas zusätzlich mehr Zeit hat, um sich zu verteilen.

[0029] Vorteilhaft ist es auch, das Sekundärgas durch eine geeignete Ausführung des Sekundärgasführungsteils, z.B. durch Versatz der Durchlässe rotieren zu lassen. Dann erfolgt die Zufuhr des Sekundärgases zum Plasmastrahl nicht radial, sondern tangential. Der Plasmastrahl wird bei dieser Anordnung durch die große Homogenität der Sekundärgasströmung nicht instabil, sondern behält auch in Übergangsphasen seine Stabilität.

[0030] Verstärkt wird dieser Effekt noch, wenn nach Passieren des Sekundärgasführungsteils das Sekundärgas zunächst nicht nur auf die nahezu zylindrische erste Mantelfläche der Düsenkappe trifft, sondern gleichzeitig in eine Entspannungsraumerweiterung strömt, die eine größere Entspannung des Sekundärgases zulässt, bevor das Sekundärgas dann über die kegelförmigen Mantel- bzw. Innenflächen dem Plasmastrahl radial oder tangential zugeführt wird. In diesem Falle verfügt dieser Bereich der Düsenkappe mit Entspannungsraumerweiterung über einen geringeren Durchmesser als der Beginn des nachfolgenden kegelförmigen Abschnitts.

[0031] Wird ein gasgekühlter oder indirekt wassergekühlter Plasmabrenner verwendet, entfällt oftmals die Düsenkappe. Dann übernimmt die Düse die raumbegrenzende Aufgabe der Düsenkappe. Die Düse ist in diesem Fall geometrisch so wie die Düsenkappe ausgebildet. Damit werden die Vorteile der Erfindung auch in dieser Plasmabrennervariante garantiert.

[0032] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachstehenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:

Figur 1

eine Teilschnittdarstellung des vorderen Bereiches eines Plasmabrenners gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung;

Figur 1.1 bis 1.12

Details von Fig.1 mit Varianten der Gestaltung des Sekundärgaskanals;

Fig. 2.1

eine Ausführungsform eines Sekundärgasführungsteils in Draufsicht von oben teilweise im Schnitt; und

Fig. 2.2

eine weitere Ausführungsform eines Sekundärgasführungsteils in Draufsicht von oben teilweise im Schnitt.

[0033] Figur 1 zeigt einen Plasmabrenner 1 gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung. Der Plasmabrenner 1 hat einen Brennerkörper 2 mit einer Elektrode 3 und einer Düse 4, der eine Längsachse L des Plasmabrenners 1 definiert. Die Elektrode 3 und die Düse 4 sind im Brennerkörper 2 koaxial angeordnet, befinden sich in einem bestimmten räumlichen Verhältnis und bilden eine Plasmakammer 6, durch die ein Plasmagas PG strömt, das über einen Plasmagaskanal 6a zugeführt wird. Eine Düsenkappe 5 ist koaxial zur Längsachse L des Plasmabrenners 1 angeordnet und hält die Düse 4. Zwischen der Düse 4 und der Düsenkappe 5 befindet sich ein Raum 11, durch den Kühlwasser strömt. Das Kühlwasser wird über einen Wasservorlauf WV zugeführt und strömt über einen Wasserrücklauf WR ab.

[0034] Ein ringförmiges Sekundärgasführungsteil 8 mit einer Vielzahl von Durchlässen in Form von Bohrungen, von denen nur einer mit dem Bezugszeichen 8a gekennzeichnet ist, ist so in einem zwischen der Düsenkappe 5 und einer Düsenschutzkappe 7 gebildeten Sekundärgaskanal 9 zwischen einem Sekundärgaseinlaß 8b und dem vorderen Ende des Sekundärgaskanals 9 angeordnet, daß das durch den Durchlaß 8a strömende Sekundärgas SG auf eine nahezu zylindrische erste Mantelfläche der Düsenkappe 5, die einen ersten zylindrischen Abschnitt 5a der Düsenkappe 5 ergibt, trifft. Das Sekundärgas SG wird danach durch den Sekundärgaskanal 9, der durch eine nahezu kegelförmige zweite Mantelfläche der Düsenkappe 5 in einem unteren Abschnitt 5b und eine entsprechende kegelförmigen Innenfläche 7b der Düsenschutzkappe 7 begrenzt ist, zum vorderen Ende des Plasmabrenners 1 geführt, dann in einem Winkel von nahezu 90° zur Längsachse L des Plasmabrenners 1 einem Plasmastrahl (nicht gezeigt) zugeführt und tritt durch eine Austrittsöffnung 7a der Düsenschutzkappe 7 aus. Das rotierende Sekundärgas SG umströmt den Plasmastrahl nach seinem Austritt aus einer Düsenöffnung 4a und schafft zusätzlich eine definierte Atmosphäre um den Plasmastrahl.

[0035] Die Durchlässe 8a des Sekundärgasführungsteils 8 sind so angeordnet, daß eine rotierende Strömung des Sekundärgases SG entsteht. Beispielsweise können die Durchlässe im Sekundärgasführungsteil 8a, äquidistant über den Kreisumfang des Sekundärgasführungsteils 8 und sich radial erstreckend (Figur 2.1) oder mit einem Versatz zur Radiale (Figur 2.2), d.h. auf einen jeweils gegenüber dem tatsächlichen Kreismittelpunkt versetzten Punkt ausgerichtet, angeordnet sein.

[0036] Die Neigung der nahezu zylindrischen ersten Mantelfläche der Düsenkappe 5 kann bis ±15° (Figuren 1.1, 1.2, und 1.3) gegenüber der Längsachse L des Plasmabrenners 1 betragen. Bei einer Neigung von W3= -15° (Figur 1.3) wird der Effekt der Homogenität ähnlich wie bei Raumvergrößerung durch zylindrische Flächen erreicht und eine besonders gute Homogenität erreicht.

[0037] Die Übergänge zwischen den ersten und zweiten Mantelflächen der Düsenkappe 5 und entsprechenden ersten und zweiten Innenflächen der Düsenschutzkappe 7 können scharfkantig (Figuren 1.1 - 1.3), mit Fasen (Figuren 1.4 - 1.6) oder Radien (Figuren 1.7 - 1.9) versehen sein. Dabei besteht auch die Möglichkeit der Kombinationen von Radien und Fasen bei den Übergängen.

[0038] Figuren 1.10 -1.12 zeigen Ausführungsformen mit einer Entspannungsraumerweiterung 10, in welche das Sekundärgas SG aus den Durchlässen 8a des Sekundärgasführungsteils 8 strömt, um die Stabilität des Plasmastrahls weiter zu verbessern. Diese Entspannungsraumerweiterung 10 kann beispielsweise eine runde (Figur 1.10), eine rechteckige (Figur 1.11) oder eine mehrfasige (Figur 1.12) Form haben.

[0039] Die in der vorangehenden Beschreibung, in den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Offenbarung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Offenbarung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die folgenden Ansprüche definieren und begrenzen die vorliegende Erfindung.

Ansprüche

1. Plasmabrenner (1) mit:

- einem Brennerkörper (2),

- einer im Brennerkörper (2) angeordneten Elektrode (3),

- einer Düse (4), die eine zentrale Düsenöffnung (4a) aufweist und so angeordnet ist, dass sie die Elektrode (3) durch einen Plasmagaskanal (6a) getrennt abdeckt, der zwischen diesen gebildet ist,

- einer Düsenschutzkappe (7), die eine an ihrer vorderen Endseite angeordnete, der Düsenöffnung (4a) gegenüberliegende Austrittsöffnung (7a) und einen ringförmigen Sekundärgaskanal (9) innerhalb der Düsenschutzkappe (7) aufweist, der mit der Austrittsöffnung (7a) in Verbindung steht, wobei die Düsenschutzkappe (7) bezüglich der Elektrode (3) und der Düse (4) elektrisch isoliert angeordnet ist,

- einer Düsenkappe (5), die die Düse (4) mit Ausnahme zumindest der Düsenöffnung (4a) abdeckt und innerhalb der Düsenschutzkappe (7) angeordnet und von dieser an ihrer vorderen Endseite durch den Sekundärgaskanal (9) getrennt ist,

- einem Sekundärgasführungsteil (8), das mindestens einen Durchlass (8a) in Form von Bohrungen aufweist, wobei das Sekundärgasführungsteil (8) im Sekundärgaskanal (9) zwischen einem Sekundärgaseinlass (8b) und dem vorderen Ende des Sekundärgaskanals (9) angeordnet ist und der Sekundärgaskanal (9) zwischen dem Sekundärgasführungsteil (8) und seinem vorderen Ende derart ausgebildet ist, dass er das Sekundärgas SG nach dem Passieren des Sekundärgasführungsteils (8) und eines zur Längsachse L des Plasmabrenners (1) im wesentlichen parallelen Sekundärgaskanalteils (9a) schräg zur Längsachse L des Plasmabrenners (1) in Richtung zum vorderen Ende des Plasmabrenners (1) führt und danach unter einem im wesentlichen rechten Winkel zur Längsachse L des Plasmabrenners (1) einem Plasmastrahl zuführt, und die Düsenkappe (5), die die Düse (4) mit Ausnahme zumindest der Düsenöffnung (4a) abdeckt und innerhalb der Düsenschutzkappe (7) angeordnet und von dieser an ihrer vorderen Endseite durch den Sekundärgaskanal (9) getrennt ist, im Bereich des Sekundärgasführungsteils (8) eine erste Mantelfläche, die unter einem Winkel im Bereich von 0 ± 15° zur Längsachse L des Plasmabrenners (1) geneigt ist, aufweist und sich in Richtung zum vorderen Ende des Plasmabrenners (1) eine sich in Richtung zum vorderen Ende des Plasmabrenners (1) im wesentlichen kegelförmig verjüngende zweite Mantelfläche der Düsenkappe (5) anschließt.

2. Plasmabrenner (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen den ersten und zweiten Mantelflächen abgerundet, gefast oder scharfkantig ist.

3. Plasmabrenner (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mantelfläche eine im wesentlichen zylindrische Mantelfläche mit einer Ausnehmung ist, auf die das Sekundärgas nach Passieren des Sekundärgasführungsteils (8) trifft.

4. Plasmabrenner (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung rund oder mehreckig ist.

5. Plasmabrenner (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärgasführungsteil (8) ein Ring ist, in dem über seinen Kreisumfang mindestens zwei Durchlässe (8a) äquidistant angeordnet sind.

6. Plasmabrenner (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Durchlässe (8a) radial erstrecken.

7. Plasmabrenner (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlässe (8a) einen Versatz zur Radialen aufweisen.

8. Plasmabrenner (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz im Bereich von 0,5 bis 4 Millimeter liegt.

9. Plasmabrenner (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlässe (8a) einen Durchmesser im Bereich von 0,2 bis 1,0 Millimeter aufweisen.

10. Anordnung aus einer Düsenkappe (5) und einem Sekundargasführungsteil (8) für einen Plasmabrenner (1), wobei die Düsenkappe (5) eine Mantelfläche aufweist, die, ausgehend von einem vorderen Ende der Düsenkappe (5), aufeinanderfolgend:

- einen sich zum vorderen Ende der Düsenkappe (5) im Wesentlichen kegelförmig verjüngenden zweiten Abschnitt (5b),

- einen im Wesentlichen zylindrischen ersten Abschnitt (5a) mit einer Neigung im Bereich von 0 ± 15° zur Längsachse der Düsenkappe (5) und

- einen zu einer Längsachse der Düsenkappe (5) radialen Absatz aufweist, wobei das Sekundargasführungsteil (8) auf dem Absatz angeordnet ist, ringförmig ausgeführt ist und eine Vielzahl von Durchlässen (8a) in Form von Bohrungen aufweist, die sich radial zur Längsachse der Düsenkappe (5) erstrecken oder einen Versatz zur Radialen aufweisen.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen den ersten und zweiten Abschnitten der Mantelflächen abgerundet, gefast oder scharfkantig ist.

12. Anordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt der Mantelfläche eine im Wesentlichen zylindrische Mantelfläche mit einer Ausnehmung ist, auf die das Sekundärgas nach Passieren des Sekundärgasführungsteils (8) trifft.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung rund oder mehreckig ist.

Claims

1. Plasma torch (1) having:

- a torch body (2),

- an electrode (3) arranged in the torch body (2),

- a nozzle (4) which has a central nozzle opening (4a) and is arranged such that it covers the electrode (3) separately by a plasma gas channel (6a) formed therebetween,

- a nozzle protection cap (7) which has an outlet opening (7a) that is arranged on its front end side and is opposite the nozzle opening (4a), and has an annular secondary gas channel (9) within the nozzle protection cap (7), which channel is connected to the outlet opening (7a), wherein the nozzle protection cap (7) is arranged electrically insulated from the electrode (3) and the nozzle (4),

- a nozzle cap (5) which covers the nozzle (4) with the exception of at least the nozzle opening (4a), is arranged inside the nozzle protection cap (7) and is separated from the latter at its front end side by the secondary gas channel (9),

- a secondary gas guiding part (8) that has at least one opening (8a) in the form of bores, wherein the secondary gas guiding part (8) is arranged in the secondary gas channel (9) between a secondary gas inlet (8b) and the front end of the secondary gas channel (9), and the secondary gas channel (9) is formed between the secondary gas guiding part (8) and its front end such that it guides the secondary gas SG, after passage through the secondary gas guiding part (8) and a secondary gas channel part (9a) that is essentially parallel to the longitudinal axis L of the plasma torch (1), at an angle to the longitudinal axis L of the plasma torch (1) in the direction of the front end of the plasma torch (1) and afterwards essentially at right angles to the longitudinal axis L of the plasma torch (1) to a plasma beam, and the nozzle cap (5), which covers the nozzle (4) with the exception of at least the nozzle opening (4a) and is arranged inside the nozzle protection cap (7) and is separated from the latter at its front end side by the secondary gas channel (9), has in the region of the secondary gas guiding part (8) a first jacket surface, which is inclined at an angle in the range from 0 ± 15° with respect to the longitudinal axis L of the plasma torch (1), and a second jacket surface of the nozzle cap (5), which tapers essentially conically in the direction of the front end of the plasma torch (1), adjoins in the direction of the front end of the plasma torch (1).

2. Plasma torch (1) according to Claim 1, characterized in that the transition between the first and second jacket surfaces is rounded, chamfered or sharp.

3. Plasma torch (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first jacket surface is an essentially cylindrical jacket surface with a depression which receives the secondary gas that has passed through the secondary gas guiding part (8).

4. Plasma torch (1) according to Claim 3, characterized in that the depression is round or polygonal.

5. Plasma torch (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the secondary gas guiding part (8) is a ring in which there are arranged, equidistant over its circumference, at least two openings (8a).

6. Plasma torch (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the openings (8a) extend radially.

7. Plasma torch (1) according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the openings (8a) have an offset with respect to the radial.

8. Plasma torch (1) according to Claim 7, characterized in that the offset is in the range between 0.5 and 4 millimetres.

9. Plasma torch (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the openings (8a) have a diameter in the range from 0.2 to 1.0 millimetres.

10. Arrangement of a nozzle cap (5) and a secondary gas guiding part (8) for a plasma torch (1), wherein the nozzle cap (5) has a jacket surface which has, in sequence proceeding from a front end of the nozzle cap (5):

- a second section (5b) which tapers essentially conically in the direction of the front end of the nozzle cap (5),

- an essentially cylindrical first section (5a) with an inclination in the range 0 ± 15° with respect to the longitudinal axis of the nozzle cap (5) and

- a setback which is radial with respect to a longitudinal axis of the nozzle cap (5), wherein the secondary gas guiding part (8) is arranged on the setback, is of annular design and has a multiplicity of openings (8a) in the form of bores which extend radially with respect to the longitudinal axis of the nozzle cap (5) or have an offset with respect to the radial.

11. Arrangement according to Claim 10, characterized in that the transition between the first and second sections of the jacket surfaces is rounded, chamfered or sharp.

12. Arrangement according to Claim 10 or 11, characterized in that the first section of the jacket surface is an essentially cylindrical jacket surface with a depression which receives the secondary gas that has passed through the secondary gas guiding part (8).

13. Arrangement according to Claim 12, characterized in that the depression is round or polygonal.

Revendications

1. Chalumeau à plasma (1) comprenant :

- un corps de chalumeau (2),

- une électrode (3) disposée dans le corps de chalumeau (2),

- une buse (4) qui possède une ouverture de buse centrale (4a) et qui est disposée de telle sorte qu'elle recouvre l'électrode (3) séparément par un canal à plasma (6a) qui est formé entre celles-ci,

- un capuchon de protection de buse (7) qui possède une ouverture de sortie (7a), disposée au niveau de son côté d'extrémité avant à l'opposé de l'ouverture de buse (4a), et un canal à gaz secondaire (9) en forme de bague à l'intérieur du capuchon de protection de buse (7), lequel est en liaison avec l'ouverture de sortie (7a), le capuchon de protection de buse (7) étant monté électriquement isolé par rapport à l'électrode (3) et à la buse (4),

- un capuchon de buse (5) qui recouvre la buse (4) à l'exception d'au moins l'ouverture de buse (4a) et qui est disposé à l'intérieur du capuchon de protection de buse (7) et est séparé de celui-ci par le canal à gaz secondaire (9) au niveau de son côté d'extrémité avant,

- une partie de conduite de gaz secondaire (8), laquelle possède au moins un passage (8a) sous la forme de perçages, la partie de conduite de gaz secondaire (8) étant disposée dans le canal à gaz secondaire (9) entre une entrée de gaz secondaire (8b) et l'extrémité avant du canal à gaz secondaire (9) et le canal à gaz secondaire (9) entre la partie de conduite de gaz secondaire (8) et son extrémité avant étant configuré de telle sorte qu'il guide le gaz secondaire SG, après son passage dans la partie de conduite de gaz secondaire (8) et une partie de canal à gaz secondaire (9a) sensiblement parallèle à l'axe longitudinal L du chalumeau à plasma (1), en biais par rapport à l'axe longitudinal L du chalumeau à plasma (1) en direction de l'extrémité avant du chalumeau à plasma (1) et l'achemine ensuite à un jet de plasma sous un angle sensiblement droit par rapport à l'axe longitudinal L du chalumeau à plasma (1), et le capuchon de buse (5), qui recouvre la buse (4) à l'exception d'au moins l'ouverture de buse (4a) et qui est disposé à l'intérieur du capuchon de protection de buse (7) et est séparé de celui-ci par le canal à gaz secondaire (9) au niveau de son côté d'extrémité avant, possédant dans la zone de la partie de conduite de gaz secondaire (8) une première surface d'enveloppe, laquelle est inclinée selon un angle dans la plage de 0 ± 15° par rapport à l'axe longitudinal L du chalumeau à plasma (1), et une deuxième surface d'enveloppe du capuchon de buse (5), qui se rétrécit sensiblement en forme de cône en direction de l'extrémité avant du chalumeau à plasma (1) se trouvant dans le prolongement en direction de l'extrémité avant du chalumeau à plasma (1).

2. Chalumeau à plasma (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la transition entre les première et deuxième surfaces d'enveloppe est arrondie, chanfreinée ou à arête vive.

3. Chalumeau à plasma (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première surface d'enveloppe est une surface d'enveloppe sensiblement cylindrique pourvue d'une cavité sur laquelle vient frapper le gaz secondaire après être passé par la partie de conduite de gaz secondaire (8).

4. Chalumeau à plasma (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cavité est ronde ou polygonale.

5. Chalumeau à plasma (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie de conduite de gaz secondaire (8) est une bague dans laquelle au moins deux passages (8a) sont disposés de manière équidistante sur sa circonférence.

6. Chalumeau à plasma (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les passages (8a) s'étendent dans le sens radial.

7. Chalumeau à plasma (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les passages (8a) possèdent un décalage par rapport aux radiales.

8. Chalumeau à plasma (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le décalage se trouve dans la plage de 0,5 à 4 millimètres.

9. Chalumeau à plasma (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les passages (8a) présentent un diamètre dans la plage de 0,2 à 1,0 millimètre.

10. Arrangement composé d'un capuchon de buse (5) et d'une partie de conduite de gaz secondaire (8) pour un chalumeau à plasma (1), le capuchon de buse (5) possédant une surface d'enveloppe qui, à partir d'une extrémité avant du capuchon de buse (5), possède successivement :

- une deuxième portion (5b) qui se rétrécit sensiblement en forme de cône en direction de l'extrémité avant du capuchon de buse (5),

- une première portion (5a) sensiblement cylindrique avec une inclinaison dans la plage de 0 ± 15° par rapport à l'axe longitudinal du capuchon de buse (5), et

- un talon radial par rapport à l'axe longitudinal du capuchon de buse (5), la partie de conduite de gaz secondaire (8) étant disposée sur le talon, étant réalisée en forme de bague et possédant une pluralité de passages (8a) sous la forme de perçages qui s'étendent dans le sens radial par rapport à l'axe longitudinal du capuchon de buse (5) ou possèdent un décalage par rapport aux radiales.

11. Arrangement selon la revendication 10, caractérisé en ce que la transition entre les première et deuxième portions des surfaces d'enveloppe est arrondie, chanfreinée ou à arête vive.

12. Arrangement selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que la première portion de la surface d'enveloppe est une surface d'enveloppe sensiblement cylindrique pourvue d'une cavité sur laquelle vient frapper le gaz secondaire après être passé par la partie de conduite de gaz secondaire (8).

13. Arrangement selon la revendication 12, caractérisé en ce que la cavité est ronde ou polygonale.

Zeichnung