VERSCHLEISSTEIL UND HALTERUNG

Die Erfindung betrifft ein austauschbares Verschleißteil eines Lichtbogen- Schweißbrenners, das insbesondere zur Anordnung im Bereich des schweißprozeßnahen Endes des Lichtbogen-Schweißbrenners, vorgesehen ist, wobei das Verschleißteil eine vorzugsweise zentrische Ausnehmung, entweder zur Anordnung eines weiteren austauschbaren Verschleißteils und/oder zur Aufnahme einer Elektrode und/oder zur Durchleitung von Schutzgas aufweist, und eine äußere Hüllfläche oder eine Begrenzungswand der Ausnehmung des Verschleißteils mit einem konusförmigen Abschnitt versehen ist, der ein Gewinde aufweist.

Es existiert eine Vielzahl von unterschiedlichen Schweißverfahren. Die vorliegende Erfindung hat besondere Bedeutung für das Lichtbogenschweißen. Dieses basiert auf einer Hitzeentwicklung eines elektrischen Lichtbogens zwischen einer Schweißelektrode und einem Werkstück, an dem eine Schweißung vorgenommen werden soll. Durch die Hitzeentwicklung kann der bzw. können die zu schweißenden Werkstoffe lokal aufgeschmolzen werden. Bei nahezu sämtlichen Lichtbogenschweißverfahren wird dem Bereich des Lichtbogens hierzu ein Schutzgas zugeführt, um einerseits eine widerstandssenkende ionisierte Atmosphäre zwischen der Schweißelektrode und dem Werkstück zu ermöglichen und um andererseits eine Oxidation der Schweißelektrode und des Werkstücks zu verhindern. Anstelle eines hierbei als Schutzgas vorgesehenen Inertgases kann auch ein Aktivgas oder eine Mischform zugeführt werden, das zur Reaktion dient. Ebenso können Elektroden vorgesehen sein, die keine externe Gaszuführung benötigen, da die hierfür erforderlichen Substanzen in den Elektroden integriert sind und beim Abschmelzen der Elektroden freigesetzt werden.

Ein Lichtbogen-Schweißbrenner ist üblicherweise derart ausgelegt, daß ein Benutzer oder ein Roboter einen Metallschweißdraht, der auch als Metallzusatzwerkstoff bezeichnet werden kann, auf eine spezifizierte Fügestelle auf dem Zielmetallstück richten kann. Der Schweißdraht wird durch, den Schweißbrenner geführt und schließlich durch eine Öffnung in der Kontaktdüse am Ende des Schweißbrenners zum Zielmetallstück transportiert. Bei Anlegen einer elektrischen Spannung am Schweißbrennerinnenrohr und beim Kontaktieren des Schweißdrahtes mit dem Zielmetallstück, fließt ein hoher elektrischer Strom von einem Schweißbrennerinnenrohr über einen sogenannten Düsenstock, dann über die Kontaktdüse, über den Schweißdraht und gegebenenfalls einem Lichtbogen zum Zielmetallstück und dann zur Masse. Der hohe Strom und der Lichtbogen verursachen das Schmelzen des Schweißdrahtes in einer Schutzgasatmosphäre, was zur Tropfenbildung des Drahtes und zum Entstehen eines Lichtbogens führt.

Dieser Lichtbogen schmilzt das Metall der Zielmetallstücke und den nachgeführten Schweißdraht. Durch Abfallen der entstanden Tropfen des Schweißdrahtes oder durch Übergabe des Tropfens im Kurzschiuss auf die verflüssigte Stelle der Zielmetallstücke, werden diese miteinander verbunden. Aufgrund des geringen Abstandes von der Kontaktdüse und der Gasdüse zum Lichtbogen bzw. zum aufgeheizten Zielmetallstück werden diese Bauteile stark erwärmt. Durch die hohe thermische Belastung ist vor allem die Kontaktdüse starkem Verschleiß ausgesetzt.

Herkömmliche Brennersysteme bestehen in ihrem Endabschnitt in der Regel im Wesentlichen aus der Kontaktdüse, dem Düsenstock und der äußeren Gasdüse. Diese Bauteile sind am Brennerhals (Außenrohr, Innenrohr) montiert und thermisch bzw. elektrisch über Kontaktflächen, Gewinde miteinander oder mit anderen Bauteilen des Brennerhalses gekoppelt oder auch isoliert. Das Außenrohr muss jedoch von stromführenden anderen Bauteilen elektrisch entkoppelt sein, da dort aus Sicherheitsgründen keine Spannung anliegen darf. Durch die thermische Kopplung der Bauteile wird versucht, die Energie, welche in Form von Wärme in die Kontaktdüse bzw. Gasdüse eingeleitet wird, über das Außenrohr bzw. Innenrohr möglichst wirksam abzuleiten und dadurch die Maximaltemperatur der Kontaktdüse zü senken, um den Verschleiß zu minimieren.

Herkömmliche Kontaktdüsen besitzen eine zumindest im Wesentlichen zylindrische, längliche Form vom vorderen bis hinteren Ende, wobei ein Ende mit einem zylindrischen Außengewinde zur Befestigung an einem Düsenstock ausgebildet ist. Durch die DE-AS 2 334 335 ist eine weitere Kontakt- oder Stromdüse bekannt geworden, die anstelle eines zylindrischen Gewindes einen kegeligen, mit einem Gewinde versehenen, Endabschnitt aufweist, welcher als Teil einer Halteeinrichtung zur Anordnung der Kontaktdüse am Brennerhals dient. Als Kontaktfläche zur Strombzw. Wärmeübertragung dient in erster Linie die stirnseitige ringkreisförmige Kontaktfläche zwischen Kontaktdüse und Düsenstock. Die dort vorgesehenen Flächen und das Gewinde können bei vorbekannten Lösungen aufgrund ihrer geringen Kontaktflächenanteile zur Übertragung nicht entscheidend beitragen.

Der Düsenstock dient im Allgemeinen unter anderem als Halterung für die Kontaktdüse sowie zur Verteilung des Schutzgases. Er ist üblicherweise mittels Gewinde mit dem Innenrohr verbunden. Der Düsenstock kann außerdem mit einem Bund axial am Innenrohr anstehen. Als Kontaktfläche zur Strom bzw. Wärmeübertragung dient sowohl das Gewinde als auch eine stirnseitige ringkreisförmige Kontaktfläche des Bunds.

Standardmäßig wird die Gasdüse mittels Innengewinde am Außenrohr oder an einem zum Außenrohr gehörenden Bauteil des Brenners befestigt und steht axial an diesem an. Als Übertragungsfläche zur Wärmeabfuhr dient das Gewinde als auch die relativ kleine ringkreisförmige Kontaktfläche zwischen Gasdüse und Außenrohr. Zwischen Gasdüse und Düsenstock befindet sich oftmals ein elektrischer Isolator. Das Gewinde der Gasdüse dient hierbei hauptsächlich als Halteeinrichtung zur Befestigung der Gasdüse am Außenrohr.

Sämtliche vorbekannten Kontaktdüsen, deren Halterungen im Lichtbogen- Schweißbrenner, wie beispielsweise an einem Düsenstock, sowie Gasdüsen, die üblicherweise mittels eines Gewindes austauschbar befestigt werden, weisen den Nachteil auf, daß sie bezüglich der Wärme- und Stromübertragung - soweit sie auch für letzteres vorgesehen sind - auf das jeweils mit ihnen kontaktierte andere Bauteil des Lichtbogen-Schweißbrenners, nicht zufrieden stellen können. Hohe Stromüber- gangswiderstände sowie ungünstige Wärmeübergänge führen zu hohen Temperaturen in den in der Regel als austauschbare Verschleißteile vorgesehenen Bauteilen. Hohe Temperaturen während der Ausführung eines Schweißprozesses sind wiederum Ursache für zu hohe Wechseltemperaturen zwischen dem Einsatz eines Lichtbogen-Schweißbrenners und Nichteinsatzzeiten, was wiederum oftmals zu einem unbeabsichtigten Lösen der genannten Bauteile führen kann. Dies wiederum kann Ursache für qualitativ minderwertig gefertigte Schweißverbindungen und von Funktionsstörungen von Schweißanlagen sein. Ebenso können hohe Temperaturen zu einem erhöhten Verschleiß dieser Bauteile und damit zu ungünstig kurzen Standzeiten führen. Neben höheren Kosten für die Verschleißteile selbst entstehen zudem höhere Kosten durch erhöhte Betriebsausfallzeiten und häufiger anfallenden Wartungsvorgängen für die Lichtbogen-Schweißbrenner und gegebenenfalls Fertigungsautomaten, mit welchen Lichtbogen-Schweißbrenner betrieben werden. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einem Lichtbogen- Schweißbrenner der eingangs genannten Art, bei dem auch lösbar miteinander verbindbare stromführende Bauteile vorgesehen sein können, eine Verbesserung der Wärmeübergangseigenschaften zu erreichen. Soweit solche Bauteile stromführend sind, sollen auch verbesserte Stromübertragungseigenschaften erzielbar sein.

Diese Aufgabe wird bei einem Lichtbogen-Schweißbrenner der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem ersten, das Gewinde aufweisenden, konus- oder kegelförmigen Abschnitt ein zweiter, gewindefreier, aber ebenfalls konus- oder kegelförmiger Abschnitt der Hüllfläche oder der Begrenzungswand, in Richtung einer Längsachse des jeweiligen Verschleißteils nachfolgt, insbesondere - aber nicht zwingend - in Richtung auf das freie Ende des Schweißbrenners hin, an dem die Ausführung von Lichtbogen-Schweißvorgängen vorgesehen ist. Der dem gewindebehafteten ersten konus- bzw. kegelförmigen Abschnitt nachfolgende zweite konus- bzw. kegelförmige Abschnitt kann als besonders wirksamer Wärme- und gegebenenfalls Stromübergang zu einem anderen Bauteil des Lichtbogen- Schweißbrenners hin, vorgesehen und wirksam sein. Anders als bisher übliche, entweder stirnseitige und im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des jeweiligen Verschleißteils ausgebildeten Kontaktflächen, oder aber zylindrische Kontaktflächen, können konische Flächen selbst bei üblichen Fertigungsungenauigkeiten immer noch eine große Kontaktfläche bieten, die tatsächlich mit einer zur konusförmigen Fläche des jeweiligen Verschleißteils kongruenten Fläche eines Kontaktpartners sich in Anlage befinden. Durch die vergrößerte Kontaktfläche und Flächenpressung kann ein verbesserter Strom- und Wärmeübergang zwischen den Bauteilen stattfinden, was zu reduzierten Prozeßtemperaturen im Bereich des jeweiligen Verschleißteils sowie gleichzeitig zu einer Erhöhung von dessen Standzeit und zu einer Erhöhung der Funktionssicherheit des Lichtbogen-Schweißbrenners beiträgt. Die Erfindung eignet sich für Lichtbogen-Schweißbrenner jedes Schweißverfahrens, bei dem mittels eines elektrisch gezündeten und aufrecht erhaltenen Lichtbogens die erforderliche Prozeßtemperatur erzeugt wird und zwar unabhängig davon, ob das Schweißverfahren mit einer abschmelzenden Elektrode oder einer nicht abschmelzenden Elektrode ausgeführt wird. Ebenso ist die Erfindung nicht auf Schweißbrenner beschränkt, mit denen der Schweißstelle ein Schutzgas zugeführt wird. Auch bei Lichtbogen-Schweißverfahren, die ohne Schutzgas arbeiten, kann die vorliegende Erfindung zur Anwendung gelangen. Entsprechend einer nicht abschließenden Aufzählung sind insbesondere MIG, MAG, WIG, Plaßmaschweißen, Plaßmaschneiden, Kaltdraht-, WIG/Heißdraht-, Laser/Heißdraht- und Laser/Kaltdraht- Schweißverfahren, mögliche Einsatzgebiete für die vorliegende Erfindung. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß zwischen dem ersten und dem zweiten konus- bzw. kegelförmigen Abschnitt ein Gewindefreistich mit einem in Bezug auf den gewindefreien konus- bzw. kegelförmigen Abschnitt geringeren Durchmesser vorgesehen ist. Mit einer solchen Lösung kann besonders einfach und auf Drehautomaten in einer Serienfertigung sowohl das Gewinde auf dem ersten konusförmigen Abschnitt als auch der gewindefreie konusförmige zweite Abschnitt von Verschleißteilen gefertigt werden. Verschleißteile mit den erfindungsgemäßen Eigenschaften und Merkmalen lassen sich hierdurch besonders kostengünstig fertigen. Zu einer hohen Formstabilität des jeweiligen Verschleißteils kann - trotz der erfindungsgemäß möglichen hohen Kontaktkräften zwischen einem Verschleißteil und seiner Halterung - eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beitragen, bei der sich ein gewindefreier zylindrischer Abschnitt mit konstantem Durchmesser der Mantelfläche oder der Begrenzungswand, vorzugsweise in Richtung der Längsachse des Verschleißteils, an den konusförmigen gewindefreien Abschnitt der Mantelfläche oder der Begrenzungswand des Verschleißteils anschließt, so daß sich der gewindefreie konusförmige Abschnitt zwischen dem mit dem Gewinde versehenen konusförmigen Abschnitt und dem zylindrischen Abschnitt befindet. Der zylindrische Abschnitt kann hierbei ähnlich wie ein Ringanker, dem Verschleißteil Formstabilität verleihen.

Des Weiteren kann im Zusammenhang mit der Erfindung bevorzugt sein, daß die beiden konus- bzw. kegelförmigen Abschnitte einen gleichen Konus- bzw. Kegelwinkel, insbesondere einen über ihre gesamte Längserstreckung konstant gleichen, Konus- bzw. Kegelwinkel, aufweisen. Eine solche Ausführungsform der Erfindung läßt sich trotz der damit erzielbaren hohen Funktionssicherheit besonders einfach fertigen. In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung können die beiden mit jeweils einem Konus versehenen Abschnitte auch unterschiedliche Konuswinkel aufweisen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, kann zumindest einer der beiden konus- bzw. kegelförmigen Abschnitte des Verschleißteils mit einem Konuswinkel versehen sein, der geeignet ist, mit dem Werkstoff eines Kontakpartnerbauteils eine Selbsthemmung zu erzielen. Geeignete Konuswinkel für den gewindebehafteten und/oder den gewindefreien konusförmigen Abschnitt des Verschleißteils, die unterhalb des Reibwinkels liegen, können zur Erzielung dieser selbsthemmenden Eigenschaft vorzugsweise aus einem Winkelbereich von 5° bis 15°, besonders bevorzugt aus einem Winkelbereich von 8° bis 12°, gewählt sein, wobei die Verschleißteile vorzugsweise aus den Werkstoffen Kupfer oder Kupferlegierungen und/oder unter Einsatz von elektrisch leitenden Beschichtungen hergestellt sein können. Auch die Steigung des Gewindes des ersten konusförmigen Abschnitts kann aus einem Bereich gewählt sein, bei dem in Abhängigkeit der vorgesehenen Werkstoffe des Gewindes und seines Gegengewindes Selbsthemmung im Gewinde eintritt. Geeignete Steigungen der metallischen Gewinde können beispielsweise aus einem Bereich von 5° bis 15°, besonders bevorzugt von 8° bis 12°, gewählt sein. Auch diese Maßnahme kann zu einem festen Sitz des jeweiligen Verschleißteils beitragen, der sich auch bei hohen und häufig auftretenden Temperaturdifferenzen nicht löst.

Auf die Eigenschaften eines erfindungsgemäßen Verschleißteils kann sich auch besonders vorteilhaft auswirken, wenn das Gewinde des gewindebehafteten ersten Abschnitts als Trapezgewinde ausgebildet ist. Der trapezförmige Querschnitt eines solchen Gewindes führt aufgrund der flächig und nicht nur linien- oder punktförmig in Kontakt stehenden Flächen des Gewinde und seines Gegengewindes, zu einer besonders wirksamen Wärme- und Stromübertragung, sofern über das Gewinde auch Strom übertragen werden soll. Hierdurch können die im jeweiligen Verschleißteil auftretenden Temperaturen und Temperaturunterschiede möglichst gering gehalten werden, was sich günstig auf das Verschleißverhalten und die erzielbaren Standzeiten auswirkt. Mit Trapezgewinden lassen sich im Zusammenhang mit der Erfindung sowohl Vorteile bezüglich des Verschleißverhaltens als auch Vorteile hinsichtlich einer sicheren Stromübertragung und Wärmeübertragung und damit der Gewährleistung einer hohen Prozeßsicherheit erzielen.

Die Aufgabe wird zudem durch eine Halterung nach Anspruch 13 und durch ein Halterungssystem nach Anspruch 15 gelöst. Bei einem solchen Halterungssystem, das ein Verschleißteil des Lichtbogen-Schweißbrenners sowie ein weiteres Bauteil des Lichtbogen-Schweißbrenners umfassen sollte, welches als Halterung zur Aufnahme und Anordnung des Verschleißteils im bzw. am Lichtbogen- Schweißbrenner vorgesehen ist, sollte gemäß dieses Aspektes der Erfindung vorgesehen sein, daß das Gewinde der Halterung mit einem Gewinde des Verschleißteils zur Erzeugung einer Schraubverbindung zwischen der Halterung und dem Verschleißteil ebenso korrespondiert, wie die konischen bzw. kegelförmigen gewindefreien Abschnitte des Verschleißteils und der Halterung, zur Erzeugung einer flächigen Anlage, miteinander korrespondieren sollten. Durch die flächige Anlage von zwei zueinander kongruenten konischen bzw. kegelförmigen gewindefreien Flächen, kann ein besonders großflächiger Kontaktbereich zwischen den Bauteilen bei gleichzeitiger Selbstzentrierung des gehaltenen Verschleißteils gegenüber der Halterung im oder am Lichtbogen-Schweißbrenner erreicht werden. Dies trägt zu einer besonders günstigen Wärmeabtragung vom Verschleißteil zur Halterung und damit zu einer Ableitung der Wärme von der Schweißprozeßstelle weg, bei. Sofern es sich beim Verschleißteil auch um ein stromführendes Bauteil des Schweißbrenners handelt, kann der großflächige Kontakt auch zu einer besonders effektiven Stromübertragung bei möglichst geringem elektrischen Widerstand beitragen. Ein möglichst geringer elektrischer Widerstand führt wiederum zu einer vorteilhaften geringeren Wärmeentwicklung aufgrund der Stromübertragung. Zu einem besonders festen Sitz des Verschleißteils, der sich auch bei hohen und häufigen Wechseltemperaturen und Vibrationen möglichst nicht löst, kann auch beitragen, daß das bei der Montage des Verschleißteils an seiner Halterung erforderliche Anzugsmoment, zu einer hohen Flächenpressung zwischen den gewindefreien aneinander anliegenden konischen Flächen führt. Die in der Schrauben- bzw. Gewindeverbindung durch das Anzugsmoment wirkende Schraubenzugkraft führt aufgrund der konisch ausgeführten Kontaktflächen zu einer erhöhten Flächenpressung zwischen den Kontaktflächen, wodurch das jeweilige Verschleißteil und seine Halterung besonders günstig miteinander verspannt werden und ein unbeabsichtigtes Lösen der Verbindung besser als bei vorbekannten Lichtbogen-Schweißbrennern verhindert werden kann.

Ein solches Halterungssystem kann in besonders vorteilhafter Weise zwischen der Kontaktdüse, die auch als Stromdüse bezeichnet werden kann, als Verschleißteil und dem mit dem Innenrohr verbundenen Düsenstock vorgesehen sein, welcher in diesem Fall die Funktion der Halterung für die Kontaktdüse übernimmt. Die Kontaktdüse weist hierbei vorzugsweise ein auf einem Konus bzw. Kegel angeordnetes Außengewinde auf, das korrespondierend zu dem mit ihm verschraubbaren Innengewinde des Düsenstocks ausgebildet und angeordnet ist, um zwischen den beiden Gewinden eine Schraubverbindüng zu erzielen. Alternativ können an den Bauteilen Innen- und Außengewinde auch vertauscht sein. Zudem ist das als Kontaktdüse ausgebildete Verschleißteil mit einem - in Längsrichtung der Kontaktdüse gesehen - vorzugsweise möglichst geringem Abstand zum Gewinde angeordneten zweiten kegelförmigen Abschnitt versehen, der gewindefrei ist und zur flächigen Anlage gegen eine bezüglich Form und Größe korrespondiere Kegelform des Düsenstocks vorgesehen ist. Vorzugsweise kann das Gewinde am kegelförmigen Abschnitt mit den geringeren Durchmessern ausgebildet sein, während die gewindefreie Kegelform am Abschnitt ausgebildet ist, welcher die im Vergleich zum gewindebehafteten Abschnitt größeren Durchmesser aufweist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Düsenstock selbst als erfindungsgemäßes Verschleißteil gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet sein. Neben der Funktion einer Halterung für die Kontaktdüse und der damit vorgesehenen beiden konisch- bzw. kegelförmigen Abschnitten, kann der Düsenstock im Bereich seines innenrohrseitigen Endes einen weiteren ersten gewindebehafteten und zweiten gewindefreien, jeweils kegelförmigen, Abschnitt, insbesondere an einer äußeren Mantel- oder Hüllfläche aufweisen. Diese beiden Abschnitte sollten mit einem kegelförmigen gewindebehafteten und einem kegelförmigen nicht gewindebehafteten Abschnitt des Endes bzw. Endstücks des Innenrohrs korrespondieren, so daß der Düsenstock mittels seines Gewindes am als Halterung dienenden Innenrohr befestigt und mittels der Kegel- bzw. Konusform selbstzentrierend positioniert werden kann. Als Gewinde der beiden aneinander lösbar angeordneten Bauteile kann wiederum vorzugsweise jeweils ein Trapezgewinde, vorzugsweise ein flaches Trapezgewinde, vorgesehen sein. Auch bei dieser Lösung können somit die Vorteile einer besonders vorteilhaften Wärme- und Stromübertragung bei gleichzeitiger Erhöhung der Standzeiten des Düsenstocks erzielt werden.

Schließlich ist die Erfindung auch im Zusammenhang mit der am Brennerhals außenliegenden und mit dem Außenrohr verbindbaren Gasdüse anwendbar, indem auch hier die Verbindung durch jeweils ein konisches Gewinde, vorzugsweise ein Trapezgewinde, realisiert wird, die zueinander korrespondieren und somit miteinander verschraubbar sind. Ferner sollte auch die Gasdüse mit zumindest einem kegelförmigen gewindefreien Abschnitt versehen sein, der in einer Gebrauchsposition am Brennerhals, zur Anlage gegen eine zu ihm korrespondieren kegelförmigen Abschnitt einer Halterung des Außenrohrs bringbar ist. Ebenso wie bei den anderen Verschleißteilen können auch hier wahlweise das Innen- oder das Außengewinde - und folglich auch die gewindefreie konische Innen- oder Außenfläche - entweder in das Verschleißteil oder aber in dessen Halterung gelegt sein.

Die Aufgabe wird zudem durch ein Düsenstock-Kontaktdüsensystem nach Anspruch 21 sowie durch einen Lichtbogen-Schweißbrenner gemäß den Ansprüchen 22 und 23 gelöst.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die Erfindung wird anhand von in den Figuren rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische explosionsartige Darstellung eines erfindungsgemäßen Lichtbogen-Schweißbrenners;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Endbereich des Lichtbogen-

Schweißbrenners aus Fig. 1 ;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine in einem Düsenstock montierte

Kontaktdüse aus Fig. 1 und 2;

Fig. 4 einen Längsdurchschnitt durch einen Endbereich eines Innenrohrs, in dem der Düsenstock angeordnet ist;

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung des Endbereichs des Lichtbogen-

Schweißbrenners aus Fig. 2;

Fig. 6 eine Schnittdarstellung im Bereich eines Gewindes eines der

Verschleißsteile und seiner Halterung im Lichtbogen-Schweißbrenner;

In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lichtbogen- Schweißbrenners 1 dargestellt. Der Lichtbogen-Schweißbrenner 1 ist zur Verwendung in einem Schweißautomaten, wie beispielsweise einem Schweißroboter, vorgesehen. Der Lichtbogen-Schweißbrenner 1 ist hierbei an einem nicht näher dargestellten Endmanipulator angeordnet, der in verschiedenen Raumrichtungen, vorzugsweise in sämtlichen Raumrichtungen auf beliebigen Vorschubwegen bewegbar ist. Der Endmanipulator kann hierdurch den Lichtbogen-Schweißbrenner auf seinem Vorschubweg mitführen und der Lichtbogen-Schweißbrenner an Werkstücken Schweißnähte ausführen. Der Lichtbogen-Schweißbrenner kann hierbei vorzugsweise in prinzipiell gleicher Weise ausgebildet sein, wie der in der WO 2005/049259 A1 offenbarte Lichtbogen-Schweißbrenner, wobei Unterschiede hinsichtlich des Endbereichs des Lichtbogen-Schweißbrenners aus Fig. 1 vorhanden sind, auf die nachfolgend eingegangen wird. Durch die nicht zwingend notwendige, jedoch besonders bevorzugte Ausführungsform des Lichtbogen-Schweißbrenners, wonach dieser einen außenliegenden Statorteil und einen innenliegenden Rotorteil aufweist und eine Zuführung und Versorgung der Schweißstelle mit Schweißmedien zumindest im wesentlichen entlang einer und koaxial zu einer Rotationslängsächse des Schweißbrenners und des Endmanipulators erfolgt, kann eine Endlosrotationsmöglichkeit des Schweißbrenners erreicht und eine Verdrillung eines Schweißkabels bei Rotationsbewegungen vermieden werden.

Beim dargestellten Lichtbogen-Schweißbrenner 1 handelt es sich um einen nach dem Metall-Schutzgas Schweißverfahren arbeiteten Schweißbrenner 1. Bei diesem wird ein beim Schweißprozeß abschmelzender Schweißdraht 7 der vorgesehenen Schweißstelle zu- und aufgrund des Verbrauchs des Schweißdrahts 7 während eines Schweißprozesses kontinuierlich nachgeführt. Der Schweißdraht 7 wird hierbei in der Regel zusammen mit seiner Seele 8a und einer Isolierung 8b durch das Innere des Schweißbrenners 1 , meistens durch ein Innenrohr 2, zugeführt. Zusätzlich wird ein Schutzgas der Schweißstelle zugeführt, in der Regel ebenfalls durch das Innenrohr 2. Im Ausführungsbeispiel ist das Schutzgas ein Inertgas, in anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen kann als Schutzgas auch ein Aktivgas - oder eine Mischform von beiden - zugeführt werden. Im Ausführungsbeispiel wird zudem zur Schweiß- bzw. Prozeßstelle am freien Ende 1a des Lichtbogen- Schweißbrenners Strom geleitet, der dazu genutzt wird, an der Schweißstelle einen Lichtbogen zu zünden und für den Schweißvorgang aufrecht zu erhalten. Der Lichtbogen-Schweißbrenner 1 ist deshalb in seinem Einsatz mit einer nicht dargestellten Schweißstromquelle und einem nicht dargestellten Drahtvorschub verbunden. In bevorzugten Ausführungsbeispielen können sowohl der Schweißdraht, als auch das Schutzgas und der Strom über ein an sich bekanntes Schweißkabel, insbesondere ein Koaxialschweißkabel, dem Lichtbogen-Schweißbrenner 1 an seiner Stromanschlußstelle 3 zugeführt werden. An der Anschlußstelle 3 des Lichtbogen- Schweißbrenners 1 wird dann das Schutzgas in eine Durchleitung des Schweißbrenners 1 in dessen Inneres zur Durchführung des Schutzgases von der Anschlußstelle 3 zum freien Ende 1a an die Schweißstelle, eingeleitet. Der Strom wird ebenso vom Schweißkabel durch den Schweißbrenner 1 zur Schweiß- bzw. Prozeßstelle geleitet. Auch der Strom wird im Inneren des Schweißbrenners zur Prozeßstelle geleitet, so daß eine Außenseite des Lichtbogen-Schweißbrenners 1 stromfrei ist.

Der Lichtbogen-Schweißbrenner 1 weist somit einen Brennerhals 5 auf, der mit einem Außenrohr 6 sowie mit dem im Außenrohr 6 und mit Abstand zu diesem koaxial angeordneten Innenrohr 2 versehen ist. Das Außenrohr 6 ist gegenüber dem Innenrohr 2 elektrisch isoliert, so dass zwischen dem Außenrohr 6 und dem Innenrohr 2 keine elektrisch leitende Verbindung besteht. Das Außenrohr 6 und das Innenrohr 2 verlaufen vom einen Ende des Lichtbogen-Schweißbrenners bis in etwa zu dessen anderen Ende 1a. Im Bereich des Endes 1a sind mehrere austauschbare Verschleißteile angeordnet, auf die nachfolgend näher eingegangen wird.

In den Darstellungen von Fig. 1 , 2 und 5 ist der Bereich des freien Endes 1a des Lichtbogen-Schweißbrenners in einer Explosions- und in Schnittdarstellungen gezeigt. Diesen Darstellungen ist zu entnehmen, daß - vor allem aufgrund der hohen Prozeßtemperaturen - der Bereich des freien Endes 1 a des Schweißbrenners 1 mit austauschbaren Bauteilen versehen ist, die mit dem Außenrohr 6 oder dem Innenrohr 2 direkt oder indirekt verbunden sind. Diese schweißbrennerendseitigen Bauteile unterliegen einem hohen Verschleiß und müssen deshalb regelmässig ausgetauscht werden, wozu zwischen den Bauteilen lösbare Verbindungen vorgesehen sind. Es handelt sich hierbei insbesondere um einen sogenannten Düsenstock 9, um eine Kontaktdüse 10 sowie um eine Gasdüse 11 , die alle als Verschleißteile bezeichnet werden können. Der Düsenstock 9 ist hierbei mit einem seiner Enden 9a im Bereich des Endes 2a des Innenrohrs 2 befestigt. In einer Endlage des Düsenstocks 9 am Innenrohr 2 ist die Stirnseite des Endes 9a des Düsenstocks 9 mit Abstand zu einer innenliegenden stirnseitigen Begrenzungswand des Endstücks 2d des Innenrohrs 2 angeordnet. Hierdurch ist gewährleistet, daß der gewindefreie und der gewindebehaftete Abschnitt mit seiner jeweiligen Gegenfläche stets in Anlage bringbar ist. Mit seinem anderen Ende 9b ist der Düsenstock 9 mit einem der Enden 10a, 10b der Kontaktdüse 10 lösbar verbunden, wobei das andere Ende 10a, 10b der Kontaktdüse ein innenseitiges Ende des Schweißbrenners 1 bzw. des Brennerhalses 5 darstellt. Die hohlzylindrische Gasdüse 1 ist koaxial zur Kontakdüse 10 und zum Düsenstock 9 und mit radialem Abstand zu diesen angeordnet, so daß sich zwischen einer Innenseite 1c der Gasdüse 11 und der Außenfläche 9d des Düsenstocks 9 und der Kontaktdüse 10 ein im Querschnitt ringförmiger Gasauslaß 12 ergibt, der aus dem Brennerhals 5 mündet. Innerhalb des Brennerhalses 5 ist der Gasauslass 12 durch einen Flansch 13 des Düsenstocks 9 begrenzt. Wie unter anderem Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, ist der Düsenstock 9 mit einer Durchgangsausnehmung 16 versehen, die sich von seinem innenrohrseitigen Ende 9a bis zum seinem kontaktdüsenseitigen Ende 9b erstreckt. Im Bereich des innenrohrseitigen Endes 9a ist ein Einlaß 17 der Durchgangsausnehmung 16 trichterförmig ausgebildet, die sich dann mit einer zylindrischen Form mit konstantem Durchmesser fortsetzt. Zwischen dem innenrohrseitigen Ende 9a und dem kontaktdüsenseitigen Ende 9b ist eine Wand des Düsenstock 9 mit mehreren radial am Umfang der Wand verteilten und radial von der Durchgangsausnehmung 16 durch die Wand verlaufende Auslassausnehmungen 18 versehen, die dazu vorgesehen sind, durch das Innenrohr 2 strömendes Schutzgas in den ringförmigen Gasauslaß 12 und von dort aus dem Ende 1 a des Brennerhalses 5 zuzuführen.

Zur Befestigung des Düsenstocks 9 am Innenrohr 2 weist Letzteres ein Endstück 2d der Innenwand 2b seiner zentrischen Durchgangsausnehmung 2c auf, das sich konisch bzw. kegelförmig erweitert. Die Durchgangsausnehmung 2c ist zur Aufnahme des Schweißdrahts innerhalb einer Seele und zur Schutzgaszuführung vorgesehen. Dieses konische Endstück 2d der Innenwand 2b ist wiederum mit zwei Abschnitten 20, 21 versehen, wobei ein erster konischer bzw. kegelförmiger Abschnitt 20 mit einem Innengewinde 22 versehen ist. Ein sich in Richtung des stirnseitigen Endes des Innenrohrs anschließender zweiter konischer Abschnitt 21 ist im Gegensatz zu seinem ersten konischen Abschnitt 20 gewindefrei und mit einer im wesentlichen glatten Oberfläche 23 versehen. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel weisen beide Abschnitte 20, 21 den gleichen Konus- bzw. Kegelwinkel auf, wobei der gewindebehaftete Abschnitt 20 mit den kleineren und der gewindefreie Abschnitt 21 im Vergleich dazu mit den größeren Durchmessern versehen ist.

Als Gewindetyp für das Innengewinde 22 des Innenrohrs 2 kann vorzugsweise ein Trapezgewinde vorgesehen sein, wie es beispielsweise in Fig. 6 gezeigt ist. Wie insbesondere in Fig. 5 zu erkennen ist, geht die zylindrische Durchgangsausnehmung 2c des Innenrohrs 2 mit einem Absatz 24 in das Innengewinde 22 über. Hierdurch ist bereits beim ersten Gewindegang der Gewindegrund des Innengewindes 22 mit einem größeren Durchmesser versehen, als der Durchmesser der zylindrischen Durchgangsausnehmung 2c. Aufgrund der auf die zylindrische Form der Durchgangsausnehmung folgende konische bzw. kegelstumpfförmige Form des ersten Abschnitts 20, nehmen die Durchmesser des Gewindegrunds, in axialer Richtung, hin zum zweiten konischen Abschnitt 21 gesehen, zu.

Das bezüglich seines Querschnitts symmetrische trapezförmige Innengewinde 22, weist geradlinige Flankenflächen 27, 28. Vorzugsweise ist für das Innengewinde 22 ein flaches Trapezgewinde vorgesehen. Die Flankenflächen 27, 28 liegen idealerweise flächig gegen die jeweils mit dem gleichen Flankenwinkel versehenen Flankenflächen 27a, 28a des Außengewindes des Düsenstocks 9 an. Außerdem kann vorzugsweise eine Steigung des Außen- und des Innengewindes 22 vorgesehen sein, deren Größe derart bestimmt ist, daß sich mit dem Werkstoff des als Gewindepartner zum Innengewinde vorgesehen Außengewinde Selbsthemmung ergibt. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, daß der Steigungswinkel der Gewindeflanke kleiner ist als der Arcustangens der Gleitreibzahl der Werkstoffpaarung des Außen- und des Innengewindes. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, daß sowohl aufgrund des Konus- bzw. Kegelwinkels im Bereich des ersten Abschnitts 20 als auch aufgrund der Steigung des Trapezgewindes 22 Selbsthemmung eintritt, jeweils unter Berücksichtigung der eingesetzten Werkstoffpaarungen. Die nachfolgend erörterten weiteren Gewinde können vorzugsweise in prinzipiell gleicher Weise ausgebildet sein, gegebenenfalls können auch Außen- und Innengewinde vertauscht sein.

Der am Innenrohr 2 lösbar befestigte Düsenstock 9 weist eine entlang seiner Längsachse 30 verlaufende Längserstreckung auf. Im am Innenrohr 2 angeordneten Zustand fluchtet die Längsachse 30 des Düsenstocks 9 mit der Längsachse 2e des Innenrohrs 2 und dessen Durchgangsausnehmung 2c. Auch der Düsenstock 9 weist eine Durchgangsausnehmung 16 auf, für welche die Längsachse des Düsenstocks 9 eine Symmetrieachse darstellt. Im Bereich des innenrohrseitigen Endes 9a des Düsenstocks 9 und dessen Stirnseite ist die Durchgangsausnehmung 16 trichterförmig gestaltet, wobei ein Durchmesser von deren Öffnung zunächst den gleichen oder einen größeren Durchmesser als die Durchgangsausnehmung 2c des Innenrohrs 2 aufweist und sich dann zu einem kleineren Durchmesser verjüngt.

In Bezug auf die Längsachse 30 etwa in der Mitte des Düsenstocks 9 sind die mehreren am Umfang des Düsenstocks 9 verteilten und radial von der Durchgangsausnehmung 16 nach außen durch die Wand des Düsenstocks 9 verlaufenden Auslaßausnehmungen 18 angeordnet. Im weiteren axialen Verlauf der Durchgangsausnehmung 16 des Düsenstocks 9 verjüngt sich die Durchgangsausnehmung 16 und weist dann zunächst wieder einen Abschnitt mit konstantem Durchmesser auf. An diesen schließt sich ein sich konisch erweiterndes Endstück an, das sich nahezu bis zum kontaktdüsenseitigen Auslaß bzw. Ende 9b der Durchgangsausnehmung 16 erstreckt. Durch die konische Form und den kreisförmigen Querschnitt ergibt sich eine Grundform dieses Endstücks, die auch als kegelförmig bezeichnet werden kann. Details zur Ausgestaltung der die Durchgangsausnehmung 16 im Bereich des Endes 9b begrenzende Innenfläche werden nachfolgend noch erörtert.

Hinsichtlich der äußeren Mantel- oder Hüllfläche des Düsenstocks 9 ist im bevorzugten Ausführungsbeispiel ein erster Abschnitt 32 - und zwar jener, mit einem Bereich kleinerer Durchmesser - mit einem Außengewinde 34 versehen. Dieses Außengewinde 34 ist als Gewindepartner für das Innengewinde 22 des Innenrohrs 2 vorgesehen. Das Außengewinde 34 weist daher die gleiche Querschnittsform und die gleiche Steigung wie das Innengewinde 22 des Innenrohrs 2 auf. Im Ausführungsbeispiel ist somit auch für das Außengewinde 34 ein Trapezgewinde mit einer Steigung vorgesehen, die der Steigung des Innengewindes 22 entspricht und derart gewählt ist, daß sich aufgrund der Werkstoffpaarung und der Steigung Selbsthemmung einstellt. Ebenso ist der bezüglich seines Querschnitts kreisrunde Konus bzw. Kegel des ersten Abschnitts 32 mit dem gleichen Konus- bzw. Kegelwinkel wie der erste Abschnitt 20 des Endstücks der konisch ausgeführten Bohrungswand des Innenrohrs 2 versehen. Gleiches gilt auch für den gewindefreien zweiten Abschnitt 33 der Mantel- oder Hüllfläche des Düsenstocks 9 und des zweiten konischen und gewindefreien Abschnitts 21 der Innenfläche des Innenrohrs 2. Auch diese beiden gewindefreien Flächenabschnitte sind bezüglich der vorgesehenen Werkstoffpaarung und dem Konus- bzw Kegelwinkel derart ausgelegt, daß die übereinstimmenden Konuswinkel kleiner sind als der Reibwinkel und somit Selbsthemmung gegeben ist.

An der äußeren Mantel- oder Hüllfläche des Düsenstocks 9 schließt sich an den gewindefreien konischen zweiten Abschnitt 33 ein zylindrischer Abschnitt und an diesen der flanschartige Ring 13 an, der einstückig mit dem Düsenstock 9 verbunden ist und zur Anlage gegen die Stirnseite des Innenrohrs 2 sowie zur Anlage gegen ein hülsenförmiges Isolierelement 35 vorgesehen ist. Das hülsenförmige Isolierelement 35 ist auf das Innenrohr 2 aufgeschoben. Mit der Umfangsfläche des Flansches 13 liegt diese einem zweiten hülsenförmigen Isolierelement 36 gegenüber, das wiederum in eine Hinterschneidung der Innenfläche 1 1c der Gasdüse 1 1 eingesetzt ist. Mit einer seiner Stirnseiten liegt das zweite hülsenförmige Isolierelement 36 gegen eine Stirnseite des Außenrohrs 6 an. Der Flansch 13 verschließt somit den ringförmigen Gasauslaß 12 rückseitig, wodurch ein Gasrückfluß entgegen der vorgesehen Strömungsrichtung des Schutzgases vermieden werden kann. Im Ausführungsbeispiel wird somit der Gasauslaß durch den Düsenstock 9 und seinen Flansch 13, die Kontaktdüse 10, das zweite hülsenförmige Isolierelement 36 sowie die Gasdüse 1 1 gebildet. An den Flansch 13 wiederum schließt sich beispielsweise ein zylindrischer Abschnitt 37 der Mantel- oder Hüllfläche des Düsenstocks 9 an, der dann in einen sich konisch bzw. kegelförmig verjüngenden Endbereich der Mantel- oder Hüllfläche übergeht.

Das sich konisch bzw. kegelförmig erweiternde schweißbrennnerendseitige Endstück 39 der Bohrungswand des Düsenstocks 9 weist wiederum zumindest zwei Abschnitte 40, 41 auf und ist prinzipiell gleich aufgebaut, wie das düsenstockseitige Endstück der Durchgangsausnehmung 2c des Innenrohrs 2. Ein erster Abschnitt des Endstücks 39 ist wiederum mit einem Innengewinde 42 versehen. Im Ausführungsbeispiel ist dieses Innengewinde 42 als eingängiges Trapezgewinde ausgebildet, dessen Steigung und Querschnittsform mit einem Trapezaußengewinde der Kontaktdüse 10 als Gewindepartner korrespondiert. Das Trapezinnengewinde weist vorzugsweise eine Steigung auf, die unter Berücksichtigung der Werkstoffe der beiden Gewindepartner eine Selbsthemmung des Gewindes bewirken. Im Ausführungsbeispiel weist der Werkstoff des Trapezinnengewindes Kupfer, eine Kupferlegierung oder eine elektrisch leitende Beschichtung auf und die Steigung des Trapezinnengewindes ist kleiner als der Reibwinkel.

Auf den gewindebehafteten konusförmigen ersten Abschnitt 40 folgt in Richtung zum kontaktdüsenseltigen Ende des Düsenstocks 9 ein weiterer konus- oder kegelförmiger Abschnitt 41 der Innenfläche, der jedoch gewindefrei ist und im Wesentlichen eine glatte Oberfläche hat. Im Ausführungsbeispiel entspricht der Konuswinkel des gewindebehafteten ersten Abschnitts 40 dem Konuswinkel des gewindefreien zweiten konusförmigen Abschnitts 41 des Endstücks 39. In anderen Ausführungsbeispielen könnten für die Koni bzw. Kegelformen der beiden Abschnitte 40, 41 auch unterschiedliche Winkel vorgesehen sein.

Im insgesamt kegelförmigen Endstück 39 der Innenfläche des Düsenstocks 9 ist ein Bereich eines stirnseitigen Endes der Kontaktdüse 10 angeordnet. Ebenso wie der Düsenstock 9 ist auch die Kontaktdüse 10 als längserstrecktes Bauteil gestaltet, das - bis auf bestimmte Details an der Kontaktdüse 10 - rotationssymmetrisch bezüglich einer Längsachse 43 ausgebildet ist, wobei diese Symmetrieachse gleichzeitig Längsund Symmetrieachse einer Durchgangsbohrung 44 an beiden Stirnseiten der Kontaktdüse 10 ist. An der düsenstockseitigen Stirnseite der Durchgangsbohrung 44 bzw. -ausnehmung ist diese trichterförmig mit sich stetig verkleinertem Durchmesser ausgestaltet. Dieser Trichter dient als Einführhilfe des Schweißdrahts - und gegebenenfalls als Zentrierhilfe für eine Seele - bei einer in den Schweißbrenner neu eingesetzten Kontaktdüse 10 oder eines neu in den Schweißbrenner eingeführten Schweißdrahts. Hinter dem Trichter weist die Durchgangsbohrung 44 dann einen konstanten Durchmesser auf, der auf die Größe der zur Benutzung vorgesehenen Schweißdrähte abgestimmt ist. Innenrohr 2, Düsenstock 9 und Kontaktdüse 10 bilden somit zusammen eine zentrisch im Schweißbrenner 1 vorhandene Durchführung für den Schweißdraht, wobei sich vom Innenrohr 2 zum Düsenstock 9 und dann zur Kontaktdüse 10 der Durchmesser dieser Durchführung jeweils verkleinert.

Eine Mantel- oder Hüllfläche 46 der Kontaktdüse 10 weist im Bereich ihres düsenstockseitigen Endes ein Endstück 47 dieser Fläche auf, das in zwei Abschnitte 48, 49 unterteilbar ist. Ein endseitiger erster konus- oder kegelstumpfförmiger Abschnitt 48, mit kleineren Durchmessern, erstreckt sich vom düsenstockseitigen Ende der Kontaktdüse 10 in Richtung auf das andere Ende der Kontaktdüse 10, wobei die Größe der Durchmesser des ersten Abschnitts in dieser Richtung gesehen, ansteigen. Der erste Abschnitt 48 ist über seine gesamte Länge mit einem Außengewinde 50 versehen, im bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Trapezaußengewinde, das bezüglich seiner Geometrie, insbesondere seiner Querschnittsform und Steigung, mit dem kontaktdüsenseitigen Innengewinde 42 des Düsenstocks 9 korrespondiert. Ebenso entspricht der Konus- bzw. Kegelwinkel des ersten Abschnitts 48 dem Konus- bzw. Kegelwinkel des ersten Abschnitts 40 des Endstücks des Düsenstocks 9. Dem ersten konischen Abschnitt 48 der Kontaktdüse 10 folgt in Richtung auf das freie Ende des Brennerhalses 5 ein zweiter konusförmiger Abschnitt 49 des Endstücks 47 nach. Dieser zweite konus- bzw. kegelstumpfförmige Abschnitt 49 ist gewindefrei und mit einer zumindest im wesentlichen glatten Oberfläche versehen. Die Konus- bzw. Kegelwinkel der beiden Abschnitte 48, 49 der Kontaktdüse 10 sind vorzugsweise identisch. Sie entsprechen zudem den Konus- bzw. Kegelwinkeln der beiden Abschnitte 40, 41 der Innenfläche des Düsenstocks 9.

Zwischen dem ersten und dem zweiten konus- bzw. kegelförmigen Abschnitt 48, 49 der äußeren Mantelfläche 46 der Kontaktdüse 10 ist im dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel ein - in Richtung der Längsachse 43 gesehen - kurzer Freistich 52. Dieser Freistich 52 weist einen kleineren Durchmesser auf, als der angrenzende Beginn des zweiten Abschnitts 49. Vorzugsweise ist der Durchmesser des Freistichs 52 kleiner als der größte Durchmesser des ersten und des kleinsten Durchmessers des zweiten Abschnitts 48, 49. Am Ende des zweiten Abschnitts 49, an dem dieser seinen größten Durchmesser hat, geht die Mantel- bzw. Hüllfläche 46 in einen zylindrischen Abschnitt 53 der Mantelfläche 46 über. Im Bereich des freien Endes 10b der Kontaktdüse 10 ist der zylindrische Abschnitt 53 der Mantelfläche 46 mit Schlüsselflächen 54 versehen, also Flächen, die einen formschlüssigen Angriff und ein Erfassen der Kontaktdüse 10 mittels eines geeigneten Werkzeugs erlauben. Im Ausführungsbeispiel sind die Schlüsselfächen 54 zwei Abflachungen der zylindrischen Mantelfläche 46, die sich - in Längsrichtung gesehen - über einen Teil des zylindrischen Abschnitts 53 erstrecken. Die beiden Abflachungen bzw. Schlüsselflächen 54 sind somit im bevorzugten Ausführungsbeispiel zwei zumindest im wesentlichen sich gegenüberliegende, d.h. am Umfang um 180° versetzte, parallel zueinander ausgerichtete ebene rechteckförmige Flächen. In anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung können solche Schlüsselflächen auch jede andere Anzahl und Form aufweisen, die einen formschlüssgen Kontakt mit einem Werkzeug und eine Übertragung eines Drehmoments auf die Kontaktdüse 10 erlauben. Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, weist auch der Düsenstock 9 derartige Schlüsselflächen 55 zum Eingriff eines geeigneten Werkzeugs auf.

Ein Endabschnitt des Innenrohrs 2, die Kontaktdüse 10 und der Düsenstück 9 sind von der Gasdüse 11 umgeben. Die Gasdüse 11 besitzt, wie in Fig. 2 gezeigt ist, ebenfalls eine längliche Form und hat ein erstes stirnseitiges Ende 11a und ein gegenüberliegendes angeordnetes zweites stirnseitiges Ende 11b. Eine Gasdüsenlängsachse 56 verläuft durch das erste und das zweite Ende 11a, 11b und fluchtet mit der Längsachse des Schweißbrenners 1 bzw. Brennerhalses 5 und damit mit den Längsachsen 43 der Kontaktdüse 10 und des Düsenstocks 9. Am ersten Ende 11a besitzt die Gasdüse eine konische Form und wird zylindrisch in Richtung zum zweiten, dem außenrohrseitigen, Ende 11 b. Eine äußere Mantelfläche 11d sowie eine innere Begrenzungswand 11c der Gasdüse 11 verlaufen hierbei im zumindest wesentlichen parallel zueinander.

Im Bereich des ersten, des freien, Endes 11a, weist die Gasdüse 11 eine innere Ausdrehung auf, durch die sich eine konische Form ergibt. Anschließend wird in Richtung auf das zweite, das außenrohrseitige Ende 11b, aus der konischen Ausdrehung eine zylindrische Form bzw. Bohrung, die mit einer Hinterschneidung 14 versehen ist, bevor ein konisches Endstück 58 folgt, das zwei Abschnitte 59, 60 aufweist. Diese geometrische Ausbildung ist nur beispielhaft. Es sind auch andere Formenfolgen denkbar. Der zylindrischen Bohrung folgt als erster Abschnitt 59 ein mit einem Innengewinde 61 versehener kegeliger bzw. konischer Abschnitt 59, wobei das hier vorgesehene Innengewinde 61 als Trapezgewinde ausgebildet ist. Sowohl die Steigung des Gewindes 61 als auch der Konus- bzw. Kegelwinkel sind vorzugsweise derart gewählt, daß sie jeweils kleiner als der Reibwinkel bzw. kleiner als der Arcustangens des Reibbeiwerts der beteiligten Werkstoffe sind. Angrenzend daran folgt als zweiter Abschnitt 60 ein gewindefreier Kegelabschnitt. Der Kegelwinkel des zweiten Abschnitts entspricht vorzugsweise dem Kegelwinkel des ersten Abschnitts 59 und liegt damit ebenfalls unterhalb des Reibwinkels zwischen den mit in Kontakt stehenden Werkstoffen. Das zweite Ende der Gasdüse 11b endet mit einem kurzen Zylinderabschnitt, in welchen der zweite Abschnitt 60 übergeht. Das Ende des Außenrohrs 6 ist mit einem zum Endstück 58 der Innenfläche der Gasdüse 11 korresponierenden Endstück 63 seiner Außen- oder Mantelfläche versehen. Vom freien Ende des Außenrohrs 6 ausgehend, weist das Endstück 63 der Außenfläche einen gewindebehafteten ersten Abschnitt 64 auf. Das Außengewinde 66 ist ein Trapezgewinde, das bezüglich seiner Geometrie mit dem Trapezinnengewinde 61 korrespondiert. Gleiches gilt für den Kegel- bzw. Konuswinkel des ersten Abschnitts 64 des Außenrohrs 6, auch dieser entspricht dem Konus- bzw. Kegelwinkel des gewindebehafteten ersten Abschnitts 59 des Endstücks der Innenfläche der Gasdüse 11. Der zweite Abschnitt 65 des Endstücks des Außenrohrs 6 ist wiederum gewindefrei und als zumindest glatte Fläche ausgebildet. Auch deren Kegel- bzw. Konuswinkel entspricht dem Kegel- bzw. Konuswinkel des zweiten Abschnitts 60 des Endstücks der Gasdüse 11. An den gewindefreien kegelförmigen Abschnitt 65 schließt sich der kurze stirnendseitige zylindrische Abschnitt an, dessen Innenwand den gleichen Radius aufweist, wie das an ihn angrenzende Ende des gewindefreien kegelförmigen Abschnitts.

Der Endabschnitt des Brennersystems, welcher an dem luft- bzw. wassergekühlten Brennerhals 5 lösbar montiert ist, besteht somit hauptsächlich aus den Verschleißteilen Düsenstock 9, Kontaktdüse 10, sowie der Gasdüse 11. Wie vorstehend erläutert ist, sind im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sämtliche Verschleißteile, also zumindest der Düsenstock 9, die Kontaktdüse 10 sowie die Gasdüse 11 , über Kontaktflächen miteinander verbunden, welche bezüglich ihres prinzipiellen Aufbaus gleich gestaltet sind. Diese Kontaktflächen befinden sich jeweils an einem Endstück 31 , 39, 63, von einer der äußeren Mantelflächen oder einer eine Ausnehmung begrenzenden Innenwand des jeweiligen Verschleißteils. Für eine Verbindung mit einem anderen Verschleißteil oder einem fest installierten Bauteil des Lichtbogenschweißbrenners, weist das jeweilige Verschleißteil zumindest einen ersten kegelförmigen Abschnitt und einen zweiten kegelförmigen Abschnitt auf, die vorzugsweise möglichst nahe zueinander angeordnet sind. In jedem der Fälle ist eine der beiden Abschnitte mit einem Gewinde versehen, das zusammen mit einem Gewindepartner eines anderen Bauteils eine Gewindeverbindung für das jeweilige Verschleißteil ergeben. Sämtliche Gewinde sind vorzugsweise als Trapezgewinde, besonders bevorzugt als flache Trapezgewinde ausgebildet, deren Steigungen vorzugsweise im Selbsthemmungsbereich liegen.

Das jeweilige kegelförmige Endstück geht vorzugsweise in einen zylindrischen gewindefreien Abschnitt des jeweiligen Verschleißteils über. Der dem jeweiligen Endstück nachfolgende und mit ihm einstückig verbundene zylindrische Abschnitt kann vorzugsweise wie ein Ringanker wirken und somit dem jeweiligen Bauteil trotz hoher Andruckkräfte gegen seinen Kontaktpartner und hoher Anzugsmomente in der Gewindeverbindung, Formstabilität verleihen. Vorzugsweise weist hierbei der nachfolgende zylindrische Abschnitt mit konstantem Durchmesser einen größeren Durchmesser auf, als zumindest einer der beiden Abschnitte des jeweiligen Endstücks. Der ähnlich einem Ringanker wirkende zylindrische Abschnitt weist vorzugsweise zumindest den gleichen oder einen größeren Durchmesser als der größte Durchmesser der jeweiligen beiden Abschnitte auf, denen der zylindrische Abschnitt möglichst unmittelbar nachfolgt. Besonders günstige Ergebnisse können erzielt werden, wenn der erste Abschnitt eines Endstücks mit den kleinsten Durchmessern versehen ist und das Gewinde des jeweiligen Endstücks trägt. Der zweite Abschnitt kann dann im Vergleich zum ersten Abschnitt größere Durchmesser aufweisen und sollte gewindefrei sein. Der sich vorzugsweise unmittelbar an den zweiten Abschnitt anschließende zylindrische Abschnitt kann wiederum einen Durchmesser aufweisen, der zumindest gleich oder größer ist, als der größte Durchmesser des zweiten Abschnitts. Dieser größte Durchmesser des zweiten Abschnitts grenzt vorzugsweise direkt an den zylindrischen Abschnitt an. Dieser Aufbau kann sowohl bei äußeren Mantelflächen als auch bei Begrenzungswänden von Ausnehmungen von Verschleißteilen oder Halterungen des Lichtbogen- Schweißbrenners vorgesehen sein, die am Lichtbogen-Schweißnbrenner zur austauschbaren Aufnahme eines anderen Bauteils vorgesehen sind.

Jedes der Verschleißteile kann für die Bereitstellung einer Verbindung, außer dem gewindebehafteten ersten Abschnitt eine gewindefreie Kegel- oder Konusfläche als zweiten Abschnitt aufweisen, der für eine flächige Anlage gegen eine zu ihr korrespondierende Kegel- oder Konusfläche eines Kontaktpartners vorgesehen ist. Gewinde- und gewindefreier Abschnitt eines der Verschleißteile sind somit vorzugsweise einstückig im gleichen Bauteil realisiert.-Aufgrund der Konusform der Übertragungsflächen wird die jeweilige Fläche gegenüber der zylindrischen Form, bei gleichbleibender Axiallänge vergrößert. Wegen der Keilwirkung der Konen wird die Flächenpressung stark erhöht, dadurch wird sowohl die Wärmeübertragung als auch die Stromübertragung verbessert. Durch das konische Trapezgewinde und bei Einhaltung einer Steigung, die im Selbsthemmungsbereich liegt, wird die Gefahr eines aufgrund von Prozeßumständen erfolgenden selbsttätigen Lösens der Gewindeverbindung stark reduziert. Dies wirkt sich positiv auf den Festsitz der Verbindung aus. Die Klemmung im Konus wird dadurch noch verstärkt. Außerdem trägt auch ein geeigneter Konuswinkel, jeweils für den gewindebehafteten ersten Abschnitt und/oder auch für den gewindefreien zweiten Abschnitt, der jeweils kleiner als der Reibwinkel der Werkstoffpaarungen ist, zu einer Selbsthemmung und damit zu einem Festsitz des jeweiligen Verschleißteils bei.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß insbesondere die gegeneinander anliegenden gewindefreien Konusflächen eine bezüglich der Längsachse des Innenrohrs 2 zentrische Ausrichtung der Bauteile des Endabschnittes des Brennerhalses bewirken. Aufgrund des jeweiligen zylindrischen Abschnittes, welcher in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung an allen innenliegenden Kegelabschnitte, vorzugsweise den gewindefreien Abschnitten, angrenzt, wird die Belastung der Bauteile mit Innengewinde beim Einschrauben des Gegenstückes minimiert. Die Zentrierung der Bauteile trägt zudem in besonders vorteilhafter Weise zu einem hohen Anteil tatsächlich miteinander in Kontakt stehender Flächenanteile der aneinander befestigten Bau- bzw. Verschleißteile und damit zu einer über die Kontaktflächen gleichmässig verteilte hohe Flächenpressung bei. Dies wiederum führt zu einer günstigen Wärme- - und soweit, auch - Stromübertragung und damit zu einer' Verringerung der aus der Prozeßwärme sowie aus der Stromübertragung resultierenden thermischen Belastung des jeweiligen Verschleißteils. Neben einer Gewährleistung einer hohen Prozeßsicherheit kann hierdurch auch die Standzeit des jeweiligen Verschleißteils länger als bei vorbekannten Lösungen ausfallen.

Obwohl die erfindungsgemäße Maßnahme, nämlich zumindest zwei konische Abschnitte vorzusehen, von denen einer ein Gewinde trägt und der andere eine im wesentlichen glatte Oberfläche aufweist, für sämtliche im Endbereich eines Lichtbogen-Schweißbrenners sich befindende Bauteile von Vorteil ist, hat diese Maßnahme für die sogenannte Kontaktdüse 10 besondere Bedeutung. Die Kontaktdüse, durch welche bei den MIG/MAG-Schweißverfahren der Schweißdraht geführt und der Schweißstelle zugeführt wird, unterliegt besonderen thermischen Belastungen und daher auch potentiell einem hohen Verschleiß und einer erhöhten Gefahr von verschleißbedingten Funktionsstörungen, im Vergleich zu den anderen Bauteilen im Endbereich des Brennerhalses.

Bezugszeichenliste

Lichtbogen-Schweißbrenner 18 Auslaßausnehmung

a freies Ende 20 erster Abschnitt

Innenrohr 21 zweiter Abschnitt

a Ende 22 Innengewinde

c Durchgangsausnehmung 23 glatte Oberfläche

b Innenwand 24 Absatz

d Endstück 27 Flankenfläche

e Längsachse 27a Flankenfläche

Stromanschlußstelle 28 Flankenfläche

Brennerhals 28a Flankenfläche

Außenrohr 29 Gewindegrund

Schweißdraht 30 Längsachse

a Seele 31 Endstück

b Isolierung 32 erster Abschnitt mit Außen¬

Düsenstock gewinde

a Ende 33 zweiter Abschnitt

b Ende 34 Außengewinde

d Außenfläche 35 Isolierelement

0 Kontaktdüse 36 Isolierelement

0a Ende 37 zylindrischer Abschnitt

0b Ende 39 Endstück

1 Gasdüse 40 erster Abschnitt

1a Ende 41 zweiter Abschnitt

1 b Ende 42 Innengewinde

1c Innenseite 43 Längsachse

1d Außenfläche 44 Durchgangsbohrung Kontakt¬2 Gasauslaß düse

3 Flansch 46 Mantelfläche

4 Hinterschneidung 47 Endstück

6 Durchgangsausnehmung 48 erster Abschnitt

7 Einlaß 49 zweiter Abschnitt Außengewinde 64 erster Abschnitt Freistich 65 zweiter Abschnitt zylindrischer Abschnitt 66 Außengewinde Schlüsselfläche 67

Schlüsselfläche

Längsachse Gasdüse

Endstück

erster Abschnitt

zweiter Abschnitt

Innengewinde Endstück