DE19934369C2

DE19934369C2 - Brennerkopf eines Lichtbogenschweiß- oder schneidbrenners mit formschlüssig gehaltener Kontaktdüse

Info

Publication number: DE19934369C2
Application number: DE19934369A
Authority: DE
Inventors: Michael Jung; Hubert Metzger
Original assignee: Alexander Binzel GmbH and Co KG
Current assignee: Alexander Binzel GmbH and Co KG
Priority date: 1999-05-31
Filing date: 1999-07-22
Publication date: 2003-06-18
Anticipated expiration: 2019-07-23
Also published as: DE19934369A1; DE50004506D1

Description

Die Erfindung betrifft einen Brennerkopf gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei Kontaktdüsen, welche auch als Stromkontaktdüsen bezeichnet werden, handelt es sich um ein an der Spitze eines Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenners mit beispielsweise abschmelzender Elektrode angebrachtes austauschbares Metallteil. Die Kontaktdüse hat zum einen die Funktion der Führung der Drahtelektrode und zum anderen wird mittels der Kontaktdüse der Schweißstrom auf die Drahtelektrode übertragen und zusätzlich Wärme abgeführt. Die Fixierung der Kontaktdüse am Brennerhals erfolgt kraftschlüssig, entweder über eine Klemmverbindung oder ein Gewinde. Die Klemmverbindung von Kontaktdüse und Spannzange stellt große Übergangsflächen zur Verfügung. Die Klemmverbindung kann aber nicht in jedem Fall eine betriebssichere Verbindung gewährleisten, insbesondere bei Drahtvorschubgeschwindigkeiten von mehr als 40 m/min kann es bei Festbrennern oder allein schon aufgrund der Reibung des Drahtes an der Kontaktdüse zu einem Herausstoßen der Kontaktdüse kommen. Der Einsatz eines Gewindes stellt zwar eine sichere Verbindung dar, die erzielbaren Übergangsflächen für Strom und Wärme sind jedoch bei vertretbarer Gewindelänge und Baugröße oft zu klein.

Aus der CH-PS 472 632 ist bereits ein Brennerhandgriff bekannt, der eine Sauerstoffzuleitung und eine Brenngaszuleitung besitzt. Ferner ist ein Schweißeinsatz mit einer Mischkammer vorgesehen. Handgriff und Schweißeinsatz sind miteinander durch einen Anschlußnippel verschraubt, indem der Injektor und ein Aufsatzstück eingesetzt ist. Letzteres ist beweglich und weist beiderends einen dichtenden Kugelsitz auf.

Aus der DE 41 37 297 A1 ist eine Gasbrennerdüse zur Erzeugung einer Mikroflamme zum Einsatz in der Feinwerk- und Mikrotechnik bekannt. Der Düseneinsatz wird in der Gasbrennerdüse dadurch gehalten, daß nach Einsetzen des Düseneinsatzes in ein Gasröhrchen dieses mittels einer Schleifscheibe abgeschliffen wird. Der beim Schleifen erzeugte Bördelrand legt sich über den Rand des Einsatzes und sorgt somit für eine Halterung des Einsatzes in dem Gasröhrchen.

Aus der DD 294 330 A5 ist ein Schneidkopf mit Sauerstoffzuführung bekannt, wobei die Schneiddüse aus zwei Teilen besteht. Ein zentrales, axiales Teil weist zwei zylindrische Lager auf, die über Preßpassung mit dem äußeren Teil der Schneiddüse in Eingriff stehen.

Die DE 44 10 370 A1 offenbart eine Stromkontaktdüse für Schweißpistolen, bei der eine Kontaktierung von Stromkontaktdüse und Schweißdraht dadurch erreicht wird, daß das Anschlußstück der Stromkontaktdüse über einen Teil seiner Länge ausgespart ist. Die Aussparung reicht dabei bis in die Bohrung für den Schweißdraht. In die Aussparung ist ein ihr angepaßtes Kontaktstück eingesetzt, welches unter Federspannung in die Aussparung gedrückt ist. Die Andruckfläche dieses Kontaktstückes ist der Kontur des Schweißdrahtes angepaßt. Zur sicheren Fixierung ist die Stromkontaktdüse in die Stromkontaktdüsenhalterung eingeschraubt, was wiederum zu den oben beschriebenen Nachteilen bei Schraubverbindungen führt.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktdüse mit den eingangs genannten Merkmalen dahingehend weiterzubilden, daß eine sichere Halterung der Kontaktdüse am Brennerkopf gewährleistet und zum anderen eine große Übergangsfläche zwischen Kontaktdüse und Brennerkopf vorhanden ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch einen Brennerkopf mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Hierdurch ist gewährleistet, daß die Kontaktdüse aufgrund der formschlüssig miteinander korrespondierenden Mittel sicher im Brennerkopf gehaltert ist. Dadurch, daß zur lösbaren Halterung eine Spannzange eingesetzt wird, stehen große Übergangsflächen zur Ableitung der Wärme beziehungsweise der Übertragung des Schweißstroms zur Verfügung. Durch die Erfindung werden die Vorteile einer Klemmverbindung mit der einer Gewindeverbindung vereinigt.

Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die korrespondierenden Mittel als Ringnut/-bund auszubilden.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Kontaktdüse einen rückwärtigen, im wesentlichen zylindrischen Schaft auf, der über seinen Umfang einen oder mehrere ringförmig verteilte Einstiche oder eine umlaufende Ringnut aufweist, der oder die eine entsprechende Erhebung, einen entsprechenden Bund oder einen vorspringenden Ringsteg, der am vorderen Abschnitt der Spannzange vorgesehen ist, aufnehmen. Es versteht sich, daß die Einstiche natürlich auch an der Spannzange vorgesehen sein können, wobei dann an der Kontaktdüse die entsprechenden Erhebungen oder dergleichen angeordnet sind, so daß letztlich auch wieder Erhebungen oder korrespondierende Einstiche zur Halterung der Kontaktdüse am Brennerkopf miteinander in Eingriff stehen.

Von Vorteil weist die Spannzange eine zentrische Bohrung auf, in der der Schaft der Kontaktdüse aufgenommen ist. Auch durch diese Maßnahme wird eine großflächige Verbindung zwischen Spannzange und Kontaktdüse gewährleistet.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Spannzange in einem mittleren Abschnitt eine kegelige oder konische Außenkontur auf, die von einer korrespondierenden Innenkontur, vorzugsweise eine Ausdrehung der Aufnahme des Brennerkopfes aufgenommen ist. Diese korrespondierenden Konturen bilden einerseits eine großflächige Verbindung zwischen Spannzange und Brennerkopf und dienen andererseits dem Schließen und Öffnen der Spannzange.

Zum einfachen Lösen beziehungsweise Festlegen der Kontaktdüse am Brennerkopf weist die Spannzange am rückwärtigen freien Ende ein Außengewinde auf, welches mit einem Innengewinde des Brennerkopfes in Eingriff steht. Durch einfaches Ein- oder Ausdrehen der Spannzange werden aufgrund der korrespondierenden konischen Konturen von Spannzange und Brennerkopf die Backen der Spannzange an den Schaft der Kontaktdüse angepreßt beziehungsweise bei entgegengesetztem Drehsinn gelöst. Somit kann die Kontaktdüse äußerst einfach und schnell ausgewechselt werden.

Weiterhin weist die Kontaktdüse nach einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zwischen dem Schaft und dem vorderen freien Ende eine Ringstufe auf, die sich am vorderen Abschnitt der Spannzange abstützt. Die Ringstufe bildet somit ein Widerlager, welches die Eintauchtiefe des Schaftes der Kontaktdüse in die Spannzange begrenzt. Bei völlig in die Spannzange eingeführtem Schaft der Kontaktdüse stehen die miteinander korrespondierenden Mittel in Eingriff beziehungsweise können durch Spannen der Spannzange miteinander in Eingriff gebracht werden.

Schließlich erweist es sich als äußerst vorteilhaft, daß zwischen der Kontaktdüse, insbesondere dem Schaft der Kontaktdüse und der Spannzange eine großflächige, kraftschlüssige Verbindung besteht.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.

Die einzige Figur zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennerkopfes, teilweise geschnitten.

Der Brennerkopf 9 eines Lichtbogenschweiß- oder -schneidbrenners mit vorzugsweise abschmelzender Drahtelektrode besitzt eine Kontaktdüse 1, welche mittels einer Spannzange 2 lösbar im Brennerkopf 9 gehalten ist. Die Kontaktdüse 1 und Spannzange 2 weisen jeweils miteinander korrespondierende Mittel auf, die bei am Brennerkopf 9 gehalterter Kontaktdüse einen Formschluß zwischen Kontaktdüse 1 und Spannzange 2 bilden. Diese Mittel können ganz allgemein als Nut-/Federmittel beziehungsweise als Ringnut/-bund ausgebildet sein.

Die Kontaktdüse 1 besitzt einen im wesentlichen zylindrischen rückwärtigen Schaft 8, der über seinen Umfang einen oder gegebenenfalls auch mehrere ringförmig verteilte Einstiche 5 aufweist. Dieser Einstich 5 nimmt bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel einen am vorderen Abschnitt 10 der Spannzange 2 gebildeten Bund 4 auf, so daß nach Spannen der Spannzange 2 eine formschlüssige Halterung beziehungsweise Verbindung zwischen Kontaktdüse 1 und Spannzange 2 vorliegt.

Die Spannzange 2 besitzt eine im wesentlichen zentrische Bohrung 11, in der der Schaft 8 der Kontaktdüse 1 aufgenommen ist. In einem mittleren Abschnitt 12 besitzt die Spannzange 2 eine kegelige oder konische Außenkontur 7, die von einer korrespondierenden Innenkontur, beispielsweise einer Ausdrehung 6 der Aufnahme 3 des Brennerkopfes 9 aufgenommen ist. Am rückwärtigen freien Ende 13 der Spannzange 2 ist ein Außengewinde 14 vorgesehen, welches mit einem Innengewinde 15 der Aufnahme 3 des Brennerkopfes 9 in Eingriff steht.

Die Kontaktdüse besitzt zwischen dem Schaft 8 und dem freien Abschnitt 16 eine Ringstufe 17, die sich am vorderen Abschnitt 10 der Spannzange 2 abstützt. Dabei ist die Anordnung der Ringstufe in Bezug auf den vorderen Abschnitt 10 der Spannzange 2 derart getroffen, daß bei einem Abstützen der Ringstufe 17 auf dem Abschnitt 10 der Spannzange 2 die miteinander korrespondierenden Formschlußmittel miteinander in Eingriff stehen.

Aufgrund der besonderen Ausbildung des Schaftes 8, der Spannzange 2 sowie der Aufnahme 3 des Brennerkopfes 9 ist für eine großflächige, kraftschlüssige Verbindung zwischen der Kontaktdüse 1 und dem Brennerkopf 9 gesorgt.

Wird die Kontaktdüse 1 in die Spannzange 2 eingesteckt, so rastet der am vorderen Ende der Spannzange 2 gebildete Bund 4 in den Einstich 5 der Kontaktdüse 1 ein und bildet eine formschlüssige Verbindung beziehungsweise Halterung zwischen Kontaktdüse 1 und Spannzange 2.

Anschließend wird die Spannzange 2 in die Aufnahme 3 des Brennerkopfes 9 eingeschraubt. Mittels der konischen Ausdrehung 6 in der Aufnahme 3 wird die Spannzange 2 mit entsprechend ausgebildeter konischer Außenkontur 7 zusammengedrückt, wobei sich der Schaft 8 der Kontaktdüse 1 an der Ausdrehung 6 großflächig anlegt. Durch diese Maßnahme wird eine großflächige kraftschlüssige Verbindung zwischen Kontaktdüse 1 und Spannzange 2 realisiert. Zusätzlich ist diese Verbindung formschlüssig mittels der korrespondierenden Mittel verriegelt, so daß verhindert wird, daß die Kontaktdüse 1 beim Festbrennen oder wegen nicht ausreichenden Kraftschlusses, beispielsweise bedingt durch Fertigungs- und Handhabungsfehler, während des Betriebes des Schweißbrenners aus der Spannzange 2 ausgetrieben wird. Die Prozeßsicherheit ist durch diese Maßnahme wesentlich erhöht.

Bezugszeichenliste

1

Kontaktdüse

2

Spannzange

3

Aufnahme

4

Bund

5

Einstich

6

Ausdrehung

7

Außenkontur

8

Schaft

9

Brennerkopf

10

vorderer Abschnitt

11

Bohrung

12

mittlerer Abschnitt

13

freies Ende

14

Außengewinde

15

Innengewinde

16

freier Abschnitt

17

Ringstufe

Claims

1. Brennerkopf (9) eines Lichtbogenschweiß- oder - schneidbrenners mit abschmelzender Elektrode und mit einer Kontaktdüse (1), wobei der Brennerkopf (9) eine Einspannvorrichtung mit einer Aufnahme (3) zur lösbaren Halterung der Kontaktdüse (1) im Brennerkopf (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannvorrichtung eine Spannzange (2) ist und daß die Kontaktdüse (1) und die Spannzange (2) korrespondierende Nut-/Federmittel aufweisen, die bei im Brennerkopf (9) gehalterter Kontaktdüse (1) einen Formschluß zwischen Kontaktdüse (1) und Spannzange (2) bilden.

2. Brennerkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel als Ringnut/-bund ausgebildet sind.

3. Brennerkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktdüse (1) einen im wesentlichen zylindrischen rückwärtigen Schaft (8) aufweist, der über seinen Umfang einen oder mehrere ringförmig verteilte Einstiche (5) oder eine umlaufende Ringnut aufweist, der oder die eine entsprechende Erhebung, einen entsprechenden Bund (4) oder einen vorspringenden Ringsteg, welche bevorzugt an dem vorderen Abschnitt (10) der Spannzange (2) angeordnet sind, aufnehmen.

4. Brennerkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannzange (2) eine zentrische Bohrung (11) aufweist, in der der Schaft (8) der Kontaktdüse (1) aufgenommen ist.

5. Brennerkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannzange (2) in einem mittleren Abschnitt (12) eine kegelige oder konische Außenkontur (7) aufweist, die von einer korrespondierenden Innenkontur, vorzugsweise eine Ausdrehung (6) der Aufnahme (3) des Brennerkopfes (9), aufgenommen ist.

6. Brennerkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannzange (2) am rückwärtigen freien Ende (13) ein Außengewinde (14) aufweist, welches mit einem Innengewinde (15) der Aufnahme (3) des Brennerkopfes (9) in Eingriff steht.

7. Brennerkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktdüse (1) zwischen dem Schaft (8) und dem freien Abschnitt (16) eine Ringstufe (17) aufweist, die sich am vorderen Abschnitt (10) der Spannzange (2) abstützt.

8. Brennerkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kontaktdüse (1), insbesondere dem Schaft (8) der Kontaktdüse (1) und der Spannzange (2) eine großflächige, kraftschlüssige Verbindung besteht.