selbiger/ selbigen

Plasmabrenner, Laserschneidköpfe und Plasma-Laser-Schneidköpfe werden ganz allgemein zur thermischen Bearbeitung elektrisch leitfähiger Materialien, wie Stahl und Nichteisenmetalle, eingesetzt.

Plasmabrenner bestehen üblicherweise aus einem Brennerkörper, einer Elektrode, einer Düse und einer Halterung dafür. Moderne Plasmabrenner verfügen zusätzlich über eine über der Düse angebrachte Düsenschutzkappe. Oft wird eine Düse mittels einer Düsenkappe fixiert.

Die durch den Betrieb des Plasmabrenners infolge der durch den Lichtbogen verursachten hohen thermischen Belastung verschleißenden Bauteile sind je nach Plasmabrennertyp insbesondere die Elektrode, die Düse, die Düsenkappe, die Düsenschutzkappe, die Düsenschutzkappenhalterung und die Plasmagasführungs- und Sekundärgasführungsteile. Diese Bauteile können durch einen Bediener leicht gewechselt werden und somit als Verschleißteile bezeichnet werden.

Die Plasmabrenner sind über Leitungen an eine Stromquelle und eine Gasversorgung angeschlossen, die den Plasmabrenner versorgen. Weiterhin kann der Plasmabrenner an einer Kühleinrichtung für ein Kühlmedium, wie zum Beispiel eine Kühlflüssigkeit, angeschlossen sein. Bei Plasmaschneidbrennern treten hohe thermische Belastungen auf. Das hat seine Ursache in der starken Einschnürung des Plasmastrahls durch die Düsenbohrung. Hier werden kleine Bohrungen verwendet, damit hohe Stromdichten von 50 bis 150 A/mm ² in der Düsenbohrung, hohe Energiedichten von ca. 2x1ο ⁶ W/cm ² und hohe Temperaturen von bis zu 30.000 K erzeugt werden. Weiterhin werden im Plasmaschneidbrenner höhere Gasdrücke, in der Regel bis zu 12 bar, verwendet. Die Kombination aus hoher Temperatur und großer kinetischer Energie des durch die Düsenbohrung strömenden Plasmagases führen zum Aufschmelzen des Werkstücks und zum Austreiben der Schmelze. Es entsteht eine Schnittfuge und das Werkstück wird getrennt. Beim Austritt des Plasmastrahls aus der Düse und/oder aus der Düsenschutzkappe tritt je nach Schneidstrom und Stromdichte in der Düse und verwendeten Gasen eine hohe Lärmbelastung auf. Diese kann über 100 dB(A) betragen. Die für den Menschen wahrnehmbaren Schallfrequenzen liegen im Bereich von ca. 20 Herz bis ca. 20.000 Hertz. Hohe Frequenzen (> 1.000 Hertz) mit großen Amplituden werden nicht nur als unangenehm empfunden, sondern können ohne geeignete Schutzmittel auch gesundheitlich negative Auswirkungen haben. Zeichnet man die Frequenzen des Schalls beim Plasmaschneiden auf, enthält man deutliche Amplituden zwischen 1.000 Hertz und 15.000 Hertz.

Beim Plasmaschneiden werden oft oxidierende Gase eingesetzt, um un- oder niedriglegierte Stähle und nichtoxidierende Gase eingesetzt, um hochlegierte Stähle oder Nichteisenmetalle zu schneiden.

Zwischen der Elektrode und der Düse strömt ein Plasmagas. Das Plasmagas wird durch ein Gasführungsteil, geführt. Dadurch kann das Plasmagas gezielt gerichtet werden. Oftmals ist es durch einen radialen und/oder axialen Versatz der Öffnungen in dem Plasmagasführungsteil in Rotation um die Elektrode versetzt. Das Plasmagas- führungsteil besteht aus elektrisch isolierendem Material, da die Elektrode und die Düse voneinander elektrisch isoliert sein müssen. Dies ist notwendig, da die Elektrode und die Düse unterschiedliche elektrische Potentiale während des Betriebs des Plasmaschneidbrenners haben. Zum Betreiben des Plasmaschneidbrenners wird ein Lichtbogen zwischen der Elektrode und der Düse und/oder dem Werkstück erzeugt, der das Plasmagas ionisiert. Zum Zünden des Lichtbogens kann eine Hochspannung zwischen der Elektrode und Düse angelegt werden, die für eine Vorionisation der Strecke zwischen der Elektrode und Düse und somit für die Ausbildung eines Lichtbogens sorgt. Der zwischen Elektrode und Düse brennende Lichtbogen wird auch als Pilotlichtbogen bezeichnet.

Der Pilotlichtbogen tritt durch die Düsenbohrung aus und trifft auf das Werkstück und ionisiert die Strecke zum Werkstück. Dadurch kann sich der Lichtbogen zwischen Elektrode und Werkstück ausbilden. Dieser Lichtbogen wird auch als Hauptlichtbogen bezeichnet. Während des Hauptlichtbogens kann der Pilotlichtbogen abgeschaltet werden. Er kann aber auch weiterbetrieben werden. Beim Plasmaschneiden wird dieser oft abgeschaltet, um die Düse nicht noch zusätzlich zu belasten.

Insbesondere die Elektrode und die Düse werden thermisch hoch beansprucht und müssen gekühlt werden. Zugleich müssen sie auch den elektrischen Strom, der zur Ausbildung des Lichtbogens benötigt wird, leiten. Deshalb werden dafür gut Wärme und elektrisch gut leitende Werkstoffe, in der Regel Metalle, zum Beispiel Kupfer, Silber, Aluminium, Zinn, Zink, Eisen oder Legierungen, in denen zumindest eines dieser Metalle enthalten ist, verwendet.

Die Elektrode besteht oft aus einem Elektrodenhalter und einem Emissionseinsatz, der aus einem Werkstoff hergestellt ist, der eine hohe Schmelztemperatur (< 2000°C) und eine geringere Elektronenaustrittsarbeit als der Elektrodenhalter aufweist. Als Werkstoffe für den Emissionseinsatz werden beim Einsatz nicht oxidierende Plasmagase, wie bspw. Argon, Wasserstoff, Stickstoff, Helium und Gemische derselben, Wolfram und beim Einsatz oxidierender Gase, wie zum Beispiel Sauerstoff, Luft und Gemische derselben, Stickstoff-Sauerstoff-Gemisch und Gemische mit anderen Gasen, Hafnium oder Zirkonium eingesetzt. Der Hochtemperaturwerkstoff kann in einen Elektrodenhalter, der aus gut Wärme und elektrisch gut leitendem Werkstoff besteht, eingepasst, zum Beispiel mit Form- und/oder Kraftschluss eingepresst werden. Die Kühlung der Elektrode und Düse kann durch Gas, zum Beispiel das Plasmagas oder ein Sekundärgas, das an der Außenseite der Düse entlangströmt, erfolgen. Effektiver ist jedoch die Kühlung mit einer Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser. Dabei werden die Elektrode und/oder die Düse oft direkt mit der Flüssigkeit gekühlt, d.h. die Flüssigkeit befindet sich in direktem Kontakt mit der Elektrode und/oder der Düse. Um die Kühlflüssigkeit um die Düse zu führen, befindet sich um die Düse eine Düsenkappe, deren Innenfläche mit der Außenfläche der Düse einen Kühlmittelraum bildet, in dem das Kühlmittel strömt.

Bei modernen Plasmaschneidbrennern befindet sich zusätzlich außerhalb der Düse und/oder der Düsenkappe zusätzlich eine Düsenschutzkappe. Die Innenfläche der Düsenschutzkappe und die Außenfläche der Düse oder der Düsenkappe bilden einen Raum, durch den ein Sekundär- oder Schutzgas strömt. Das Sekundär- oder Schutzgas tritt aus der Bohrung der Düsenschutzkappe aus und umhüllt den Plasmastrahl und sorgt für eine definierte Atmosphäre um denselben. Zusätzlich schützt das Sekundärgas die Düse und die Düsenschutzkappe vor Lichtbögen, die sich zwischen diesem und dem Werkstück ausbilden können. Diese werden als Doppellichtbögen bezeichnet und können zur Beschädigung der Düse führen. Insbesondere beim Einstechen in das Werkstück werden die Düse und die Düsenschutzkappe durch heißes Hochspritzen von Material stark belastet. Das Sekundärgas, dessen Volumenstrom beim Einstechen gegenüber dem Wert beim Schneiden erhöht sein kann, hält das hochspritzende Material von der Düse und der Düsenschutzkappe fern und schützt so vor Beschädigung.

Die Düsenschutzkappe wird ebenfalls thermisch hoch beansprucht und muss gekühlt werden. Deshalb werden dafür gut Wärme und elektrisch gut leitende Werkstoffe, in der Regel Metalle, zum Beispiel Kupfer, Silber, Aluminium, Zinn, Zink, Eisen oder Legierungen, in denen zumindest eines dieser Metalle enthalten ist, verwendet.

Die Elektrode und die Düse können auch indirekt gekühlt werden. Dabei stehen sie mit einem Bauteil, das aus einem gut Wärme und elektrisch gut leitendem Werkstoff, in der Regel ein Metall, zum Beispiel Kupfer, Silber, Aluminium, Zinn, Zink, Eisen oder Legierungen, in denen zumindest eines dieser Metalle enthalten ist, besteht, durch Berührung in Kontakt. Dieses Bauteil wird wiederum direkt gekühlt, d.h., dass es sich mit dem meist strömenden Kühlmittel direkt in Kontakt befindet. Diese Bauteile können gleichzeitig als Halterung oder Aufnahme für die Elektrode, die Düse, die Düsenkappe oder die Düsenschutzkappe dienen und die Wärme ab- und den Strom zuführen.

Es besteht auch die Möglichkeit, dass nur die Elektrode oder nur die Düse mit Flüssigkeit gekühlt werden.

Die Düsenschutzkappe wird meist nur durch das Sekundärgas gekühlt. Es sind auch Anordnungen bekannt, bei denen die Sekundärgaskappe direkt oder indirekt durch eine Kühlflüssigkeit gekühlt wird.

Wie weiter oben beschrieben, treten beim Plasmaschneiden durch die hohe Energiedichte und die hohe Strömungsgeschwindigkeit des Plasmas bzw. des Plasmagases hohe Lärmbelastungen mit Schalldruckpegeln von teilweise über 100 dB(A) auf. Die Größe des Schalldruckpegels hängt unter anderem von der elektrischen Leistung mit der das Plasma betrieben wird bzw. vom Schneidstrom, von der Schneidstromdichte in der Düsenöffnung, der Werkstückdicke und damit der Lichtbogenlänge, der Schneidgeschwindigkeit und den verwendeten Plasma- oder Sekundärgasen ab. Mit höherer Leistung, größerem Schneidstrom, größerer Stromdichte, größerer Werkstückdicke und größerer Lichtbogenlänge steigt die Lärmbelastung an. Bei einigen Plasmaschneidtechnologien kommt zusätzlich ein sogenannter Pfeifton hinzu, der vom menschlichen Gehör als besonders unangenehm und laut empfunden wird. Dies tritt besonders dann auf, wenn das Plasmagas beispielsweise durch eine entsprechende Plasmagasführung in eine hohe Rotation versetzt wird.

Laserschneidköpfe bestehen im Wesentlichen aus einem Körper, einem optischen System in dem Körper zur Fokussierung des Laserstrahls, Anschlüssen für die Laserlichtzuführung bzw. den Lichtwellenleiter, Gas (Schneidgas und Sekundärgas) und Kühlmedium und einer Düse mit einer Öffnung, die den Gasstrahl des Schneidgases formt und durch die auch der Laserstrahl aus dem Laserschneidkopf austritt. Der Laserstrahl trifft auf ein Werkstück und wird absorbiert. In Kombination mit dem Schneidgas wird das erhitzte Werkstück aufgeschmolzen und ausgetrieben (Laserschmelzschneiden) oder oxidiert (Laserbrennschneiden).

Es ist beim Laserschneidkopf möglich, dass sich zusätzlich außerhalb der Düse eine Düsenschutzkappe befindet. Die Innenfläche der Düsenschutzkappe und die Außenfläche der Düse oder der Düsenkappe bilden einen Raum, durch den ein Sekundär- oder Schutzgas strömt. Das Sekundär- oder Schutzgas tritt aus der Bohrung der Düsenschutzkappe aus und umhüllt den Laserstrahl und sorgt für eine definierte Atmosphäre um denselben. Zusätzlich schützt das Sekundärgas die Düse. Insbesondere beim Einstechen in das Werkstück wird die Düse durch heißes Hochspritzen von Material stark belastet. Das Sekundärgas, dessen Volumenstrom beim Einstechen gegenüber dem Wert beim Schneiden erhöht sein kann, hält das hochspritzende Material von der Düse fern und schützt so vor Beschädigung.

Beim Austritt des Gasstrahls aus der Düsenöffnung kommt es insbesondere bei großen Volumenströmen des Schneidgases ebenfalls zu hohen Lärmbelastungen. Hohe Volumenströme werden besonders beim Laserschmelzschneiden bspw. von hochlegierten Stählen und Aluminium benötigt.

Bearbeitungsköpfe, in denen sowohl das Plasma- als auch Laserstrahlschneiden gleichzeitig zum Einsatz kommen, sogenannte Plasma-Laser-Schneidköpfe, weisen Merkmale des Plasmbrennerkopfes und des Laserschneidkopfes auf. Hier werden die Merkmale und damit auch die Vorteile beider Schneidverfahren miteinander kombiniert.

Lärm kann Gesundheitsschäden verursachen. Ziel der Erfindung ist es die Lärmbelastung beim Plasma-, beim Laserschneiden (Laserstrahlschneiden) (mit Prozessgas) und beim Plasma-Laser-Schneiden zu reduzieren, nach Möglichkeit ohne die Schneidgeschwindigkeit und Schnittqualität zu verschlechtern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Düse für einen Plasmabrennerkopf, Laserschneidkopf oder Plasma-Laser-Schneidkopf, umfassend einen Körper mit einer Längsachse M, einem vorderen Ende, einem hinteren Ende und einer Düsenöffnung am vorderen Ende, wobei die Düsenöffnung am vorderen Ende, vom vorderen Ende her gesehen, in Längsschnittansicht mindestens folgende Abschnitte umfasst: einen sich entlang der Längsachse M erstreckenden, sich in Richtung des hinteren Endes verjüngenden ersten Abschnitt Ai mit einer Innenfläche und einer Körperkante am vorderen Ende und einen sich entlang der Längsachse M erstreckenden zweiten Abschnitt A3 mit einer Innenfläche und einer Körperkante am Übergang vom ersten Abschnitt Ai zum zweiten Abschnitt A3, wobei entweder sich der erste Abschnitt Ai nicht über seine gesamte Länge linear verjüngt und eine virtuelle Verbindungslinie Vi zwischen der Körperkante der Düsenöffnung am vorderen Ende und der Körperkante am Übergang vom ersten Abschnitt Ai zum zweiten Abschnitt A3 und die Längsachse M einen Winkel ai in einem Bereich von 15 ⁰ bis 40 ⁰ , bevorzugter in einem Bereich von 20 ⁰ bis 38 ⁰ °, noch bevorzugter in einem Bereich von 20 ⁰ bis 35 ⁰ und am bevorzugtesten in einem Bereich von 25 ⁰ bis 35 ⁰ , einschließen und/oder die Innenfläche (211) des ersten Abschnitts Ai und die Längsachse M einen Winkel α in einem Bereich von io° bis 30 ⁰ , bevorzugter in einem Bereich von 12 ⁰ bis 30 ⁰ , noch bevorzugter in einem Bereich von 14° bis 25 ⁰ , noch bevorzugter in einem Bereich von 15 ⁰ bis 20°, und am bevorzugtesten im Bereich von 17 ⁰ bis 20 ⁰ einschließen, und entweder eine virtuelle Verbindungslinie V3 zwischen der Körperkante (203) am Übergang vom ersten Abschnitt Ai zum zweiten Abschnitt A3 und der Körperkante (205) am Übergang vom zweiten Abschnitt A3 zum dritten Abschnitt A5 und die Längsachse M einen Winkel γι in einem Bereich von o° bis 8°, bevorzugt 5 ⁰ , einschließen und sich in Richtung zum hinteren Ende (28) erweitert oder in einem Bereich von 172 ⁰ bis 180 ⁰ , bevorzugt 175 ⁰ , einschließen und sich in Richtung zum hinteren Ende (28) verjüngt oder parallel zur Längsachse M verläuft oder sich die Innenfläche (220) des zweiten Abschnitts A3 unter einem Winkel γ in einem Bereich von o° bis 8°, bevorzugt 5 ⁰ , in Richtung zum hinteren Ende (28) erweitert oder unter einem Winkel in einem Bereich von 172 ⁰ bis 180 ⁰ , bevorzugt 175 ⁰ , in Richtung zum hinteren Ende (28) verjüngt oder parallel zur Längsachse M verläuft .

Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch eine Anordnung aus einer Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 21 und einer Düsenschutzkappe, wobei die Düse und die Düsenschutzkappe zumindest im Bereich des vorderen Endes und der Düsenöffnung voneinander beanstandet angeordnet sind und die Düsenschutzkappe eine Öffnung aufweist, die mit der Düsenöffnung auf der Längsachse M fluchtend liegt.

Darüber hinaus wird diese Aufgabe gelöst durch eine Anordnung aus einer Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 21 und einer Elektrode, die entlang der Längsachse M voneinander beanstandet angeordnet sind.

Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch einen Plasmabrennerkopf, umfassend eine Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 21 und/oder eine Anordnung nach einem der Ansprüche 22 bis 33.

Ferner wird diese Aufgabe gelöst durch einen Plasmabrenner, umfassend einen Plasmabrennerkopf nach Anspruch 34.

Außerdem wird diese Aufgabe gelöst durch einen Laserschneidkopf, umfassend eine Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 21 und/oder eine Anordnung nach einem der Ansprüche 22 bis 27.

Zudem wird diese Aufgabe gelöst durch einen Plasma-Laser-Schneidkopf, umfassend eine Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 21 und/oder eine Anordnung nach einem der Ansprüche 22 bis 33.

Diese Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Plasmaschneiden, wobei ein Plasmabrenner nach Anspruch 35 oder 36 eingesetzt wird. Ferner wird diese Aufgabe auch gelöst durch ein Verfahren zum Laserschneiden, wobei ein Laserschneidkopf nach Anspruch 37 eingesetzt wird.

Schließlich wird diese Aufgabe auch gelöst durch ein Verfahren zum Plasma-Laser- Schneiden, wobei ein Plasma-Laserschneidkopf nach Anspruch 38 eingesetzt wird.

Bei der Düse kann vorgesehen sein, dass sich am Übergang oder vor oder unmittelbar vor dem Übergang vom ersten Abschnitt Ai zum zweiten Abschnitt A3 mindestens eine weitere sich unter einem Winkel ß zur Längsachse M in einem Bereich von 45° bis 120°, bevorzugter in einem Bereich von 6o° bis 110°, noch bevorzugter in einem Bereich von 8o° bis ioo°, noch bevorzugter in einem Bereich von 85° bis 95°, am bevorzugtesten senkrecht erstreckende Innenfläche 213 befindet. Die Innenfläche 213 befindet sich zwischen der Körperkante 203 und der Innenfläche 211, wobei ein Übergang stufig oder stetig erfolgen kann.

Vorteilhafterweise ist, vom vorderen Ende her gesehen, nach dem zweiten Abschnitt A3 ein sich entlang der Längsachse M erstreckender, sich in Richtung des hinteren Endes erweiternden dritter Abschnitt A5 mit einer Innenfläche vorhanden.

Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Innenfläche des dritten Abschnitts A5 zumindest einen sich entlang der Längsachse M in Richtung des hinteren Endes erweiternden Bereich aufweist, dessen Innenfläche und die Längsachse M einen Winkel δ in einem Bereich von 30° bis 90°, bevorzugter in einem Bereich von 40° bis 75° einschließen.

Alternativ kann dabei vorgesehen sein, dass, vom vorderen Ende her gesehen, nach dem dritten Abschnitt A5 ein vierter Abschnitt A7 mit einer Innenfläche vorhanden ist und eine virtuelle Verbindungslinie V4 zwischen der Körperkante am Übergang vom zweiten Abschnitt A3 zum dritten Abschnitt A5 und der Körperinnenkante am Übergang vom dritten Abschnitt A5 zum vierten Abschnitt A7 und die Längsachse M einen Winkel δι in einem Bereich von 30° bis 90°, bevorzugter in einem Bereich von 40° bis 75° einschließen und/ oder die Innenfläche (224) des dritten Abschnitts A5 und die Längsachse M einen Winkel δ in einem Bereich von 30 ⁰ bis 90 ⁰ , bevorzugter in einem Bereich von 40 ⁰ bis 75 ⁰ , einschließen.

Wiederum alternativ kann vorgesehen sein, dass vom vorderen Ende 22 her gesehen, nach dem dritten Abschnitt A5 ein vierter Abschnitt A7 mit einer Innenfläche vorhanden ist, wobei die Innenfläche 227 des vierten Abschnitts A7 zumindest einen Bereich aufweist, der sich unter einem Winkel ε zur Längsachse M in einem Bereich von o° bis 10°, bevorzugt 5 ⁰ , in Richtung zum hinteren Ende 28 erweitert oder unter einem Winkel in einem Bereich von 170 ⁰ bis 180 ⁰ , bevorzugt 175 ⁰ , in Richtung zum hinteren Ende 28 verjüngt oder parallel zur Längsachse M verläuft, oder wobei sich die Innenfläche 227 des vierten Abschnitts A7 unter einem Winkel ε zur Längsachse M in einem Bereich von o° bis 10°, bevorzugt 5 ⁰ , in Richtung zum hinteren Ende 28 erweitert oder unter einem Winkel in einem Bereich von 170 ⁰ bis 180 ⁰ , bevorzugt 175 ⁰ , in Richtung zum hinteren Ende 28 verjüngt oder parallel zur Längsachse M verläuft.

Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass, vom vorderen Ende her gesehen, nach dem dritten Abschnitt A5 ein vierter Abschnitt A7 mit einer Innenfläche vorhanden ist, wobei sich die Innenfläche des vierten Abschnitts A7 unter einem Winkel ε zur Längsachse M in einem Bereich von o° bis 10°, bevorzugt 5 ⁰ , in Richtung zum hinteren Ende erweitert oder unter einem Winkel in einem Bereich von 170 ⁰ bis 180 ⁰ , bevorzugt 175 ⁰ , in Richtung zum hinteren Ende verjüngt oder parallel zur Längsachse M verläuft.

In einer weiteren besonderen Ausführungsform verjüngt sich der erste Abschnitt Ai, vom vorderen Ende her gesehen, konisch, konvex oder konkav und/oder verjüngt oder erweitert sich der zweite Abschnitt A3 konisch, konvex oder konkav und/oder erweitert sich der dritte Abschnitt A5 konisch, konvex oder konkav und/oder verjüngt oder erweitert sich der vierte Abschnitt A7 konisch, konvex oder konkav.

In einer besonderen Ausführungsform verjüngt sich der erste Abschnitt Ai, vom vorderen Ende her gesehen, stetig oder unstetig und/ oder verjüngt oder erweitert sich der zweite Abschnitt A3 stetig oder unstetig und/ oder erweitert sich der dritte Abschnitt A5 stetig oder unstetig und/ oder verjüngt oder erweitert sich der vierte Abschnitt A7 stetig oder unstetig.

In einer weiteren besonderen Ausführungsform verjüngt sich der erste Abschnitt Ai, vom vorderen Ende her gesehen, stufig und/oder verjüngt oder erweitert sich der zweite Abschnitt A3 stufig und/oder senkrecht zur Längsachse M und/oder erweitert sich der dritte Abschnitt A5 stufig und/oder senkrecht zur Längsachse M und/oder verjüngt oder erweitert sich der vierte Abschnitt A7 stufig und/oder senkrecht zur Längsachse M.

Zweckmäßigerweise folgen der erste Ai und der zweite Abschnitt A3 oder der zweite Abschnitt A3 und der dritte Abschnitt A5 oder der dritte Abschnitt A5 und der vierte Abschnitt A7 oder der erste Abschnitt Ai, der zweite Abschnitt A3 und der dritte Abschnitt A5 oder der zweite Abschnitt A3, der dritte Abschnitt A5 und der vierte Abschnitt A7 oder der erste Abschnitt Ai, der zweite Abschnitt A3, der dritte Abschnitt A5 und der vierte Abschnitt A7 unmittelbar aufeinander.

Vorteilhafterweise ist/sind eine größte Querschnittsfläche Aio des ersten Abschnitts Ai und/oder eine größte unmittelbar am vorderen Ende der Düsenöffnung befindliche Querschnittsfläche der Düsenöffnung mindestens 1,7, vorzugsweise 2,1, mal größer und/oder maximal 4,0, vorzugsweise 3,7, mal größer als eine kleinste Querschnittsfläche A30, A31 des zweiten Abschnitts A3 und/oder eine kleinste Querschnittsfläche A30, A31 der Düsenöffnung.

Günstigerweise ist/sind ein größter Durchmesser Di des ersten Abschnitts Ai und/oder ein größter unmittelbar am vorderen Ende der Düsenöffnung befindlicher Durchmesser Di der Düsenöffnung mindestens 1,3, vorzugsweise 1,45, mal größer und/oder maximal 2,1, vorzugsweise 1,9, mal größer als ein kleinster Durchmesser D3 des zweiten Abschnitts A3 und/oder ein kleinster Durchmesser D3 der Düsenöffnung.

Bevorzugt ist/sind ein größter Durchmesser Di des ersten Abschnitts Ai und/oder ein größter unmittelbar am vorderen Ende der Düsenöffnung befindlicher Durchmesser Di der Düsenöffnung mindestens 0,5 mm, vorzugsweise 0,6 mm, größer und/oder maximal 1,2 mm, vorzugsweise 1,0 mm, größer als ein kleinster Durchmesser D3 des zweiten Abschnitts A3 und/ oder ein kleinster Durchmesser D3 der Düsenöffnung. Vorteilhafterweise beträgt der Quotient L1/L3 der sich entlang der Längsachse M erstreckenden Länge Li des ersten Abschnitts Ai und der sich entlang der Längsachse M erstreckenden Länge L3 des zweiten Abschnitts A3 zwischen 0,5 bis 1,2, vorzugsweise zwischen 0,65 und 1.

Vorzugsweise ist der Quotient L5/L1 der sich entlang der Längsachse M erstreckenden Länge L5 des dritten Abschnitts A3 und der sich entlang der Längsachse M erstreckenden Länge Li des ersten Abschnitts Ai kleiner oder gleich 1,5, vorzugsweise kleiner oder gleich 1,25.

Bevorzugt ist der Quotient L5/L3 der sich entlang der Längsachse M erstreckenden Länge L5 des dritten Abschnitts A3 und der sich entlang der Längsachse erstreckenden Länge L3 des zweiten Abschnitts A3 kleiner oder gleich 1,25, vorzugsweise kleiner oder gleich 1.

In einer besonderen Ausführungsform gilt für die Längen der ersten, zweiten, dritten und vierten Abschnitte:

Li < = 2 mm, L3 <= 3 mm, L5 < = 2 mm und L7 <= 3 mm, vorzugsweise Li <= 1 mm, L3 <= 1,5 mm, L5 <= 1,5 mm und L7 <= 2,5 mm.

Vorteilhafterweise beträgt der Quotient L3/D3 der sich entlang der Längsachse M erstreckenden Länge L3 des zweiten Abschnitts A3 und des Durchmessers D3 des zweiten Abschnitts A3 zwischen 0,6 und 1,7, vorzugsweise zwischen 0,65 und 1,55.

Zweckmäßigerweise ist ein größter Durchmesser D7 des vierten Abschnitts A5 mindestens genauso groß und maximal doppelt so groß wie ein bzw. der größte(r) Durchmesser Di des ersten Abschnitts Ai und/oder ein bzw. der größte unmittelbar am vorderen Ende der Düsenöffnung 24 befindliche Durchmesser Di der Düsenöffnung. Vorteilhafterweise ist ein durch die Innenfläche(n) des ersten Abschnitts Ai gebildetes Volumen Vio größer, bevorzugt mindestens 1,3 mal größer und/oder maximal 2,5 mal größer, noch bevorzugter maximal 2,2 mal größer als ein durch die Innenfläche des zweiten Abschnitts A3 gebildetes Volumen V30.

Zweckmäßigerweise ist am Übergang vom ersten Abschnitt Ai zum zweiten Abschnitt A3 der Durchmesser D3 des zweiten Abschnitts A3 mindestens 0,2 mm und/oder maximal 0,6 mm kleiner als der Durchmesser D2 und/oder der kleinste Durchmesser D2 des ersten Abschnitts Ai.

Günstigerweise ist bei der Anordnung nach Anspruch 22 zwischen der Außenfläche 23 der Düse und der Innenfläche 62 der Düsenschutzkappe 6 eine Düsenkappe 5 angeordnet.

Vorteilhafterweise weist die Öffnung 64 der Düsenschutzkappe 6 eine größere Querschnittsfläche A60 als die Querschnittsfläche A10 der Düse 2, vorzugsweise eine Querschnittsfläche A60, die gleich groß oder größer ist als eine durch die verlängerte virtuelle Verbindungslinie Vi projizierte virtuelle Fläche A70 der Düse 2 auf die Düsenschutzkappe 6, auf oder einen größeren Durchmesser D6 als der Durchmesser Di der Düse 2, vorzugsweise einen Durchmesser D6 auf, der gleich groß oder größer ist als der Durchmesser D70 einer durch die verlängerte virtuelle Verbindungslinie Vi projizierten virtuellen Fläche A70 der Düse 2 auf die Düsenschutzkappe 6 ist und/oder weist die Öffnung 64 der Düsenschutzkappe 6 eine größere Querschnittsfläche A60 als die Querschnittsfläche A10 der Düse (2), vorzugsweise eine Querschnittsfläche A60, die gleich groß oder größer ist als eine durch die verlängerte virtuelle Verbindungslinie V2 projizierte virtuelle Fläche A80 der Düse 2 auf die Düsenschutzkappe 6, auf oder einen größeren Durchmesser D6 als der Durchmesser Di der Düse 2, vorzugsweise, einen Durchmesser D6 auf, der gleich groß oder größer ist als der Durchmesser D80 eine durch die verlängerte virtuelle Verbindungslinie V2 projizierten virtuellen Fläche A80 der Düse 2 auf die Düsenschutzkappe 6. Zweckmäßigerweise ist die Länge Li und/oder die Länge L3 und/oder die Summe der Längen Li und L3 der ersten und zweiten Abschnitte Ai und A3 der Düse größer als die Länge des kürzesten Abstandes L61 zwischen der Außenfläche 23 des vorderen Endes der Düse und der Innenfläche 62 der Düsenschutzkappe.

Günstigerweise ist die Düse oder die Düsenkappe von der Düsenschutzkappe durch eine Gasführung, die Öffnungen enthält, voneinander elektrisch isoliert angeordnet.

Vorteilhafterweise sind die Öffnungen der Gasführung radial zur Längsachse M zur Längsachse M oder zur Radialen der Längsachse M versetzt oder geneigt oder parallel zur Längsachse M oder geneigt zur Längsachse M angeordnet.

In einer besonderen Ausführungsform der Anordnung nach Anspruch 28 umfasst diese eine Elektrode, wobei die Elektrode einen Elektrodenhalter und einen Emissionseinsatz am vorderen Ende der Elektrode umfasst, sich der Emissionseinsatz s entlang der Längsachse M mit der Düsenöffnung fluchtend erstreckt, das vordere Ende der Elektrode im Innenraum der Düse angeordnet ist, wobei der Abstand L13 zwischen der Außenfläche des vorderen Endes der Elektrode und dem Abschnitt A3 der Düsenöffnung mindestens 1,5 mal größer ist als die Länge Li des ersten Abschnitts Ai und/oder als die Länge L3 des zweiten Abschnitts A3 und/oder die Summe der Längen Li und L3 der ersten und zweiten Abschnitte Ai und A3 der Düse ist.

Vorteilhafterweise sind die Düse und die Elektrode durch eine Gasführung, die Öffnungen enthält, voneinander elektrisch isoliert beabstandet angeordnet.

Insbesondere kann die Gasführung Öffnungen enthalten.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Öffnungen radial zur Längsachse M zur Längsachse M oder zur Radialen der Längsachse M versetzt oder geneigt oder parallel zur Längsachse M oder geneigt zur Längsachse M angeordnet sind. Vorteilhafterweise umfasst die Elektrode einen Elektrodenhalter und einen Emissionseinsatz, wobei der Emissionseinsatz am vorderen Ende der Elektrode nicht aus dem Elektrodenhalter herausragt.

Bei dem Verfahren kann vorgesehen sein, dass ein oxidierendes, ein nichtoxidierendes und/oder ein reduzierendes Gas oder Gasgemisch als Plasmagas und/oder als Sekundärgas eingesetzt wird/werden.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass die neue Geometrie der Düse im relevanten Frequenzbereich die beste Reduzierung des Schalldrucks (und zwar in der Größenordnung von bis zu 15 dB(A), also beispielsweise von 105-110 dB(A) auf bis zu 90-95 dB(A) bringen. Ursächlich dafür scheint nach bisherigen Erkenntnissen die Verschiebung der lärmerzeugenden Geometrie der Düse (Strömungs-Abrisskante am Düsenkanalausgang) zu sein. Der Lärm wird vermutlich durch die kontinuierliche Expansion des Lichtbogens und/oder des Gases bei Austritt aus der Düse erzeugt und die dabei entstehenden Frequenzen sind stark von der Austrittsgeschwindigkeit an der Körperkante (203) der Düse abhängig, welche dabei als Abrisskante für den Plasmalichtbogen fungiert. Da Körperkante jetzt innerhalb der Düse angeordnet ist, werden die durch die Expansion des Plasmabogens und/oder des Gasstrahls entstehenden Schallwellen zum einen gebrochen und auch durch das weiterhin anliegende Plasma gedämpft. Auch die Austrittsgeschwindigkeit des Plasmastrahls kann durch die beanspruchte Geometrie, wie z. B. spezielle Senkung, am vorderen Ende der Düse so verändert worden sein, dass es deutlich weniger Lärm gibt und das bei nahezu gleichbleibender Schnittqualität. Gleichzeitig wird überraschenderweise eine Verlängerung der Lebensdauer der Düse erreicht. Es wird vermutet, dass dies durch die Verlegung der Abrisskante vom Düsenkanalausgang in die Düsenöffnung hinein und die damit verbundene Verkürzung des Abschnittes mit dem kleinsten Düsenkanaldurchmesser bzw. Düsenöffnungsdurchmesser erreicht wird. So ist der heiße Plasmastahl nur über einen kürzeren Abschnitt mit der Innenfläche der Düsenöffnung in Kontakt. Außerdem ist die sogenannt Abrisskante vor Beschädigung durch äußere Einflüsse, beispielsweise vor Metallspritzern beim Einstechen in das zu schneidende Material, besser geschützt. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der schematischen Zeichnungen. Dabei zeigt:

Figur l eine Schnittansicht und eine geschnittene Detailansicht (oben) des vorderen Endes einer Düse gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung;

Figur 2 eine geschnittene Detailansicht des vorderen Endes einer Düse gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung (Winkel ß=i20°);

Figur 3 eine geschnittene Detailansicht des vorderen Endes einer Düse gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung (Winkel ß=6o°);

Figur 4 eine geschnittene Detailansicht des vorderen Endes einer Düse gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung (Abschnitt Ai konkav verjüngend, cu=32°);

Figur 5 eine geschnittene Detailansicht des vorderen Endes einer Düse gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung (Abschnitt Ai konvex verjüngend, cu=32°);

Figur 5.1 eine geschnittene Detailansicht des vorderen Endes einer Düse gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung (Abschnitt Ai konvex verjüngend, 0:1=32°);

Figur 6 eine geschnittene Detailansicht des vorderen Endes einer Düse gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung (Abschnitt Ai stufig verjüngend, αι= 32 ⁰ ); Figur 7 eine geschnittene Detailansicht des vorderen Endes einer Düse gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung (Abschnitt A3 konisch erweiternd γ=5°);

Figur 7.1 eine geschnittene Detailansicht des vorderen Endes einer Düse gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung (Abschnitt A3 konkav erweiternd γι=5°);

Figur 7.2 eine geschnittene Detailansicht des vorderen Endes einer Düse gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung (Abschnitt A3 konvex erweiternd γι=5°);

Figur 8 eine geschnittene Detailansicht des vorderen Endes einer Düse gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung (Abschnitt A3 konisch verjüngend Y=175°);

Figur 8.1 eine geschnittene Detailansicht des vorderen Endes einer Düse gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung (Abschnitt A3 konvex verjüngend

Y ⁱ = ⁱ 75°);

Figur 8.2 eine geschnittene Detailansicht des vorderen Endes einer Düse gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung (Abschnitt A3 konkav verjüngend

Y ⁱ = ⁱ 75°);

Figur 9 eine geschnittene Detailansicht des vorderen Endes einer Düse gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung (Abschnitt A5 konisch erweiternd δ=8θ°);

Figur 9.1 eine geschnittene Detailansicht des vorderen Endes einer Düse gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung (Abschnitt A5 konkav erweiternd 81=45°);

Figur 9.2 eine geschnittene Detailansicht des vorderen Endes einer Düse gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung (Abschnitt A5 konvex erweiternd 81=45°); Figur 9.3 eine geschnittene Detailansicht des vorderen Endes einer Düse gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung (Abschnitt A5 konkav erweiternd δι=45°);

Figur 10 eine geschnittene Detailansicht des vorderen Endes einer Düse gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung (Abschnitt A7, konisch erweiternd 8=5°);

Figur 11 eine geschnittene Detailansicht des vorderen Endes einer Düse gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung (Abschnitt A7, konisch verjüngend ε = 175°);

Figur 12 beispielhaft eine geschnittene Detailansicht und eine vergrößerte geschnittene Detailansicht (unten) des vorderen Endes einer Düse gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung zur Verdeutlichung der Flächen A10 und A20.

Figur 13 und Figur 13a beispielhaft zwei vergrößerte geschnittene Detailansichten des vorderen Endes einer Düse gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung zur Verdeutlichung der Flächen A30 und A31.

Figur 14 beispielhaft eine vergrößerte geschnittene Detailansicht des vorderen Endes einer Düse gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung zur Verdeutlichung des Volumens V10.

Figur 15 beispielhaft eine vergrößerte geschnittene Detailansicht des vorderen Endes 22 der zur Verdeutlichung des Volumens V30.

Figur 16 eine Schnittdarstellung eines Plasmabrennerkopfes gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung; Figur 17 eine Schnittdarstellung einer Anordnung aus einer Düse, einer Düsenkappe, einer Düsenschutzkappe und einer Gasführung gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung;

Figur 17a eine vergrößerte Detailansicht der Anordnung aus einer Düse und einer Düsenschutzkappe zur Verdeutlichung der projizierten Kreisfläche A70

Figur 18 eine Schnittdarstellung einer Anordnung aus einer Düse, einer Düsenschutzkappe und einer Gasführung gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung;

Figur 18a eine vergrößerte Detailansicht der Anordnung aus einer Düse und einer Düsenschutzkappe zur Verdeutlichung der projizierten Kreisfläche A80

Figur 20 beispielhaft eine Gasführung für Sekundärgas;

Figur 19 eine Schnittdarstellung einer Anordnung aus einer Düse, einer Elektrode und einer Gasführung gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung;

Figur 21 beispielhaft eine Gasführung für Plasmagas

Die in Figur 1 in Schnittansicht (oben) und geschnittener Detailansicht (unten) gezeigte Düse 2 für einen Plasmalichtbogenbrenner umfasst einen Körper 20 mit einer Gesamtlänge L20, der sich entlang einer Längsachse M erstreckt, einer Innenfläche 21 und einer Außenfläche 23, einem vorderen Ende 22 und einem hinteren Ende 28 und einer Düsenöffnung 24 am vorderen Ende 22. Zudem weist der Körper 20 an seinem vorderen Ende 22 eine Nut 238 auf. In der Nut 238 befindet sich, wenn die Düse 2 in den Plasmalichtbogenbrenner eingebaut ist, ein Rundring 240 (siehe Figur 16) zur Abdichtung des Raumes zwischen Düse 2 und Düsenkappe 5 (siehe Figur 16). Die Innenfläche 21 des Körpers 20 der Düse 2 weist vom vorderen Ende 22 (Düsenöffnung 24) her einen sich entlang der Längsachse M erstreckenden ersten Abschnitt Ai auf, der sich zunächst konisch mit einem Winkel α zwischen seiner Innenfläche 211 und der Längsachse M, hier beispielhaft ca. 19 ⁰ , über eine Länge Li, beispielhaft 1,0 mm, verjüngt, und dann einen Vorsprung in Richtung der Längsachse M, der zwischen seiner Innenfläche 213 und der Längsachse M einen Winkel ß bildet, hier beispielhaft 90 ⁰ , auf. Die Düsenöffnung 24 hat unmittelbar an vorderen Ende 22 einen Durchmesser Di, hier beispielhaft 1,9 mm und am Ende des konischen Bereiches der Innenfläche 211 des ersten Abschnitts Ai einen Durchmesser D2, hier beispielhaft 1,2 mm. Durch den Vorsprung, hier beispielhaft 0,1 mm, verringert sich der Durchmesser der Düsenöffnung 24 dann auf D3, hier beispielhaft 1,0 mm.

Unmittelbar daran schließt sich der zweite Abschnitt A3 mit dem Durchmesser D3 und einer Länge L3, beispielhaft 1,0 mm, an, der eine zylindrische Innenfläche 220 aufweist. An diesen Abschnitt schließt sich der dritte Abschnitt A5 an, dessen Innenfläche 224 sich konisch mit einem Winkel δ zwischen seiner Innenfläche 224 und der Längsachse M, hier beispielhaft 45 ⁰ , vom Durchmesser D3 auf den Durchmesser D7, hier beispielhaft 2,8 mm, erweitert. Dieser Abschnitt erstreckt sich entlang der Längsachse M über die Länge L5, hier beispielhaft 0,9 mm. Daran schließt sich der der vierte Abschnitt A7 mit dem Durchmesser D7 an, der eine zylindrische Innenfläche 227 mit einer Länge L7, beispielhaft 1,2 mm aufweist. Danach schließt sich ein weiterer Bereich an, der sich konisch erweitert.

Mit Di = 1,9 mm und D3 = 1,0 mm beträgt Di das 1,9-fache des Durchmessers D3. Der Durchmesser Di ist 0,9 mm größer als der Durchmesser D3.

Die durch den Durchmesser Di des ersten Abschnitts Ai unmittelbar am vorderen Ende 22 der Düsenöffnung 24 senkrecht zur Längsachse M gebildete Fläche A10, die in Figur 12 dargestellt ist, beträgt ca. 2,8 mm ² , ermittelt nach

[A10 = 3,141 / 4 ^* Di ² ]. Die durch den kleinsten Durchmessers D3 des zweiten Abschnitts A3 der Düsenöffnung 24 senkrecht zur Längsachse M gebildete Fläche A30, die in Figur 13 dargestellt ist, beträgt ca. 0,8 mm ² , ermittelt nach

[A30 = 3,141 / 4 ^* D3 ² ]- Die Fläche A10 beträgt damit das ca. 3,6-fache der Fläche A30.

Die Länge Li = 1,0 mm des ersten Abschnitts Ai und die Länge L3 = 1,0 mm A3 des zweiten Abschnitts ergeben ein Verhältnis von L1/L3 = 1. Der Quotient der Länge L3 und des Durchmessers D3 des zweiten Abschnitts A3 beträgt ebenfalls 1. Weiterhin ist der Durchmesser Di = 1,9 mm kleiner als der Durchmesser D7 = 2,8 mm.

Figur 1 zeigt weiterhin eine virtuelle Verbindungslinie Vi, die sich zwischen der Körperkante 201 der Düsenöffnung 24 mit dem Durchmesser Di am vorderen Ende 22 und der Körperkante 203 am Übergang vom ersten Abschnitt Ai zum zweiten Abschnitt A3 der Düsenöffnung 24 mit dem Durchmesser D3 erstreckt. Der durch die Verbindungslinie Vi und die Längsachse M eingeschlossene Winkel ai beträgt ca. 24 ⁰ .

Das durch die Innenflächen 211 und 213 gebildete Volumen V10 der Düsenöffnung 24 des ersten Abschnitts Ai beträgt ca. 1,9 mm ³ , errechnet nach

[V10 = 3,141 * L1/3 *((Dl/2) ² + (Dl/2*D2/2) + (D2/2) ² ].

Das durch die Innenfläche 220 gebildete Volumen V30 der Düsenöffnung 24 des zweiten Abschnitts A3 beträgt ca. 0,8 mm ³ , errechnet nach [V30 = 3,141 * (D3/2) ² * L3]. Damit ist Volumen V10 ca. 1,9-mal größer als Volumen V30. Figur 2 zeigt die Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Düse 2 ähnlich der Figur l. Sie unterscheidet sich von der in Figur l dadurch, dass der Vorsprung in Richtung der Längsachse M, der zwischen seiner Innenfläche 213 und der Längsachse M einen Winkel ß = 100 ⁰ bildet.

Figur 3 zeigt die Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Düse 2 ähnlich der Figur 1. Sie unterscheidet sich von der in Figur 1 dadurch, dass der Vorsprung in Richtung der Längsachse M, der zwischen seiner Innenfläche 213 und der Längsachse M einen Winkel ß = 6o° bildet.

Figur 4 zeigt die Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Düse 2 ähnlich der Figur 1. Sie unterscheidet sich von der in Figur 1 dadurch, dass der erste Abschnitt Ai vom vorderen Ende her eine sich konkav verjüngende Innenfläche 211 aufweist. Die virtuelle Verbindungslinie Vi, die sich zwischen der Körperkante 201 der Düsenöffnung 24 mit dem Durchmesser Di am vorderen Ende 22 und der Körperkante 203 am Übergang vom ersten Abschnitt Ai zum zweiten Abschnitt A3 der Düsenöffnung 24 mit dem Durchmesser D3 erstreckt, schließt mit der Längsachse M beispielhaft einen Winkel ai von ca. 32 ⁰ ein. Der Durchmesser Di beträgt hier beispielhaft 2,4 mm, der Durchmesser D3 = 1,4 mm, damit beträgt der Durchmesser Di das ca. 1,7-fache des Durchmessers D3.

Die durch den Durchmesser Di des ersten Abschnitts Ai unmittelbar am vorderen Ende 22 der Düsenöffnung 24 senkrecht zur Längsachse M gebildete Fläche A10, die in Figur 12 dargestellt ist, beträgt ca. 4,5 mm ² , ermittelt nach

[A10 = 3,141 / 4 ^* Di ² ].

Die durch den kleinsten Durchmessers D3 des zweiten Abschnitts A3 der Düsenöffnung 24 senkrecht zur Längsachse M gebildete Fläche A30, die in Figur 13 dargestellt ist, beträgt ca. 1,5 mm ² , ermittelt nach [A30 = 3,141 / 4 ^* D3 ² ]-

Die Fläche A10 beträgt damit das ca. 2,9-fache der Fläche A30.

Die Länge Li beträgt beispielhaft 0,8 mm, die Länge L3 beispielhaft 1,2 mm, damit beträgt die Länge Li das 0,67-fache der Länge L3.

Der Quotient der Länge L3 = 1,2 mm und des Durchmessers D3 = 1,4 mm des zweiten Abschnitts A3 beträgt 0,86. Weiterhin ist der Durchmesser Di = 2,4 mm kleiner als der Durchmesser D7 = 3,0 mm.

Das durch die Innenfläche 211 gebildete Volumen V10 der Düsenöffnung 24 des ersten Abschnitts Ai beträgt ca. 2,3 mm ³ . Das durch die Innenfläche 220 gebildete Volumen V30 der Düsenöffnung 24 des zweiten Abschnitts A3 beträgt ca. 1,8 mm ³ . Damit ist Volumen V10 ca. 1,3-mal größer als Volumen V30.

Figur 5 zeigt die Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Düse 2 ähnlich der Figur 4. Sie unterscheidet sich von der in Figur 1 dadurch, dass der erste Abschnitt Ai vom vorderen Ende her eine sich konvex verjüngende Innenfläche 211 aufweist. Die virtuelle Verbindungslinie Vi, die sich zwischen der Körperkante 201 der Düsenöffnung 24 mit dem Durchmesser Di am vorderen Ende 22 und der Körperkante 203 am Übergang vom ersten Abschnitt Ai zum zweiten Abschnitt A3 der Düsenöffnung 24 mit dem Durchmesser D3 erstreckt, schließt mit der Längsachse M beispielhaft einen Winkel ai von ca. 32 ⁰ ein. Der Durchmesser Di beträgt hier beispielhaft 2,4 mm, der Durchmesser D3 1,4 mm, damit beträgt der Durchmesser Di ca. das 1,7-fache des Durchmessers D3. Die Länge Li beträgt beispielhaft 0,8 mm, die Länge L3 beispielhaft 1,2 mm, damit beträgt die Länge Li ca. das 0,67-fache der Länge L3. Der Quotient der Länge L3 = 1,2 mm und des Durchmessers D3 = 1,4 mm des zweiten Abschnitts A3 beträgt ca. 0,86. Weiterhin ist der Durchmesser Di = 2,4 mm kleiner als der Durchmesser D7 = 3,0 mm.

Für die Flächen A10 und A30 gelten die beispielhaften Angaben aus Figur 4, gleiches gilt für die Angaben der Volumina V10 und V30.

Wenn die Körperkante 201 nicht als solche eindeutig erkennbar ist, weil beispielsweise die konvexe Innenfläche 211 kontinuierlich oder„fließend" in die Fläche 230 übergeht, dann ist der Bereich der Innenfläche(n) mit Körperkante gemeint, wenn vom hinteren Ende 28 der Düse 2 her gesehen zwischen einer an die Innenfläche 211 angelegten Tangente T und der Längsachse M ein Winkel a2 von 65 ⁰ überschritten wird. Die virtuelle Verbindungslinie Vi erstreckt sich dann zwischen diesem Bereich und Körperkante 203. Dies ist in Figur 5.1 gezeigt.

Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Düse 2 ähnlich der Figur 4. Sie unterscheidet sich von der in Figur 4 dadurch, dass der erste Abschnitt Ai vom vorderen Ende her eine sich stufig verjüngende Innenfläche 211 aufweist. Die virtuelle Verbindungslinie Vi, die sich zwischen der Körperkante 201 der Düsenöffnung 24 mit dem Durchmesser Di am vorderen Ende 22 und der Körperkante 203 am Übergang vom ersten Abschnitt Ai zum zweiten Abschnitt A3 der Düsenöffnung 24 mit dem Durchmesser D3 erstreckt, schließt mit der Längsachse M beispielhaft einen Winkel ai von ca. 32 ⁰ ein. Der Durchmesser Di beträgt hier beispielhaft 2,4 mm, der Durchmesser D3 = 1,4 mm, damit beträgt der Durchmesser Di das 1,7-fache des Durchmessers D3. Die Länge Li = 0,8 mm des ersten Abschnitts Ai und die Länge L3 = 1,2 mm A3 des zweiten Abschnitts ergeben ein Verhältnis von L1/L3 = 0,67. Der Quotient der Länge L3 und des Durchmessers D3 des zweiten Abschnitts A3 beträgt ca. 0,86. Der Durchmesser D7 beträgt beispielhaft 3,0 mm. Damit ist der Durchmesser Di = 2,4 mm kleiner als der Durchmesser D7 = 3,0 mm. Für die Flächen Aio und A30 gelten die beispielhaften Angaben aus Figur 4, gleiches gilt für die Angaben der Volumina V10 und V30.

Figur 7 zeigt die Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Düse 2 ähnlich der Figur 1. Die Maße sind mit denen aus Figur 1 identisch. Lediglich der zweite Abschnitt A3 ist so gestaltet, dass sich vom vorderen Ende 22 der Düse 2 her gesehen seine Innenfläche 220 in einem Winkel γ zur Längsachse M von beispielhaft 5 ⁰ erweitert. Die Erweiterung erfolgt hier konisch. Damit ist der Durchmesser D31 des Abschnitts A3 am Übergang zum Abschnitt A5 größer als der Durchmesser D3 am Übergang vom ersten Abschnitt Ai zum zweiten Abschnitt A3 der Düsenöffnung 24.

Figur 7.1 zeigt die Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Düse 2 ähnlich der Figur 7. Die Maße sind mit denen aus Figur 7 identisch. Lediglich der zweite Abschnitt A3 ist so gestaltet, dass sich vom vorderen Ende 22 der Düse 2 her gesehen seine Innenfläche 220 konkav erweitert. Die virtuelle Verbindungslinie V3, die sich zwischen der Körperkante 203 am Übergang vom ersten Abschnitt Ai zum zweiten Abschnitt A3 und der Körperkante 205 am Übergang vom zweiten Abschnitt A3 zum dritten Abschnitt A5 erstreckt, schließt mit der Längsachse M beispielhaft einen Winkel γι von ca. 5 ⁰ ein. Damit ist in diesem Beispiel der Durchmesser D31 des Abschnitts A3 am Übergang zum Abschnitt A5 größer als der Durchmesser D3 am Übergang vom ersten Abschnitt Ai zum zweiten Abschnitt A3 der Düsenöffnung 24.

Figur 7.2 zeigt die Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Düse 2 ähnlich der Figur 7.1. Die Maße sind mit denen aus Figur 7.1 identisch. Lediglich der zweite Abschnitt A3 ist so gestaltet, dass sich vom vorderen Ende 22 der Düse 2 her gesehen seine Innenfläche 220 nicht konkav, sondern konvex erweitert.

Figur 8 zeigt die Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Düse 2 ähnlich der Figur 1. Der zweite Abschnitt A3 ist so gestaltet, dass sich vom vorderen Ende 22 der Düse 2 her gesehen seine Innenfläche 220 in einem Winkel γ zur Längsachse M von beispielhaft 175 ⁰ verjüngt. Die Verjüngung erfolgt hier konisch. Damit ist der Durchmesser D32 = 1,17 mm des zweiten Abschnitts A3 am Übergang vom ersten Abschnitt Ai zu zweiten Abschnitt A3 größer als der Durchmesser D3 = 1 mm am Übergang vom zweiten Abschnitt A3 zum dritten Abschnitt A der Düsenöffnung 24. Der Durchmesser D2 beträgt 1,4 mm und der Durchmesser Di = 2,1 mm. Der Winkel α beträgt 19 ⁰ und der Winkel ai beträgt 21 ⁰ .

Figur 8.1 zeigt die Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Düse 2 ähnlich der Figur 8. Der zweite Abschnitt A3 ist jedoch so gestaltet, dass sich vom vorderen Ende 22 der Düse 2 her gesehen seine Innenfläche 220 konvex verjüngt. Die virtuelle Verbindungslinie V3, die sich zwischen der Körperkante 203 am Übergang vom ersten Abschnitt Ai zum zweiten Abschnitt A3 und der Körperkante 205 am Übergang vom zweiten Abschnitt A3 zum dritten Abschnitt A5 erstreckt, schließt mit der Längsachse M beispielhaft einen Winkel γι von ca. 175 ⁰ ein. Damit ist der Durchmesser D32 = 1,17 mm des zweiten Abschnitts A3 am Übergang vom ersten Abschnitt Ai zum zweiten Abschnitt A3 größer als der Durchmesser D3 = 1 mm am Übergang vom zweiten Abschnitt A3 zum dritten Abschnitt A der Düsenöffnung 24. Der Durchmesser D2 beträgt 1,4 mm und der Durchmesser Di = 2,1 mm. Der Winkel α beträgt in diesem Beispiel 19 ⁰ und der Winkel ai beträgt in diesem Beispiel 21 ⁰ .

Figur 8.2 zeigt die Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Düse 2 ähnlich der Figur 8.1. Der zweite Abschnitt A3 ist jedoch so gestaltet, dass sich vom vorderen Ende 22 der Düse 2 her gesehen seine Innenfläche 220 nicht konvex, sondern konkav verjüngt.

Figur 9 zeigt die Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Düse 2 ähnlich der Figur 1. Die Maße sind mit denen aus Figur 1 identisch. Der dritte Abschnitt A5 weist zwischen seiner inneren Oberfläche 224 und der Längsachse M beispielhaft einen Winkel δ von 8o° auf und erweitert sich. Allerdings handelt es sich um eine Düse, deren Außenkontur sich von den anderen Ausführungsbeispielen unterscheidet. Diese ist beispielsweise für den Einsatz in Plasmabrennern, Laserköpfen oder Plasma-Laser-Köpfen ohne Flüssigkeitskühlung für die Düse geeignet. In diesem Beispiel hat sie keine Nut 238 zur Aufnahme eines Rundrings. Eine entsprechende Anordnung ist in Figur 18 gezeigt.

Figur 9.1 zeigt die Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Düse 2 ähnlich der Figur 9. Die Maße sind mit denen aus Figur 9 identisch. Lediglich der dritte Abschnitt A5 ist so gestaltet, dass sich vom vorderen Ende 22 der Düse 2 her gesehen seine Innenfläche 224 konkav erweitert. Die virtuelle Verbindungslinie V4, die sich zwischen der Körperkante 205 (, die in diesem Fall auch als „Innenecke" oder „Körperinnenkante" bezeichnet werden kann,) am Übergang vom zweiten Abschnitt A3 zum dritten Abschnitt A5 und der Körperkante 206 (, die in diesem Fall auch als „Innenecke" oder„Körperinnenkante" bezeichnet werden kann,) am Übergang vom dritten Abschnitt A5 zum vierten Abschnitt A7 erstreckt, schließt mit der Längsachse M beispielhaft einen Winkel γι von ca. 45 ⁰ ein.

Wenn die Körperkante 206 nicht als solche eindeutig erkennbar ist, weil beispielsweise die konkave Innenfläche kontinuierlich oder „fließend" in die Innenfläche 227 übergeht, dann ist der Bereich 206 der Innenfläche(n) gemeint, wenn vom vorderen Ende 22 der Düse her gesehen zwischen einer an die Innenfläche 224 angelegte Tangente T und der Längsachse M ein Winkel 02 von 20 ⁰ unterschritten wird. Dies ist in Figur 9.3 gezeigt.

Figur 9.2 zeigt die Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Düse 2 ähnlich der Figur 9. Die Maße sind mit denen aus Figur 9 identisch. Lediglich der dritte Abschnitt A5 ist so gestaltet, dass sich vom vorderen Ende 22 der Düse 2 her gesehen seine Innenfläche 224 konvex erweitert. Die virtuelle Verbindungslinie V4, die sich zwischen der Körperkante 205 am Übergang vom zweiten Abschnitt A3 zum dritten Abschnitt A5 und der Körperkante 206 am Übergang vom dritten Abschnitt A5 zum vierten Abschnitt A7 erstreckt, schließt mit der Längsachse M beispielhaft einen Winkel γι von ca. 45 ⁰ ein. Wenn die Körperkante 206 nicht als solche eindeutig erkennbar ist, weil beispielsweise die konkave Innenfläche 224 kontinuierlich oder„fließend" in die Fläche 227 übergeht, dann ist der Bereich der Innenfläche(n) mit Körperkante 206 gemeint, wenn vom vorderen Ende 22 der Düse 2 her gesehen zwischen einer an die Innenfläche 224 angelegten Tangente T und der Längsachse M ein Winkel 02 von 20 ⁰ unterschritten wird. Die virtuelle Verbindungslinie V4 erstreckt sich dann zwischen diesem Bereich 206 und Körperkante 205. Dies ist in Figur 9.3 gezeigt, die einen sich konkav erweiternden dritten Abschnitt A5 zeigt.

Figur 10 zeigt die Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Düse 2 ähnlich der Figur 1. Die Maße sind mit denen aus Figur 1 identisch. Der vierte Abschnitt A7 weist zwischen seiner inneren Oberfläche 227 und der Längsachse M beispielhaft einen Winkel ε von 5 ⁰ auf und erweitert sich.

Figur 11 zeigt die Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Düse 2 ähnlich der Figur 1. Die Maße sind mit denen aus Figur 1 identisch. Der vierte Abschnitt A7 weist zwischen seiner inneren Oberfläche 227 und der Längsachse M beispielhaft einen Winkel ε von 175 ⁰ auf und verjüngt sich.

Zwischen den jeweiligen Abschnitten Ai, A3, A4, A5 und A7 können an den Übergängen Radien angeordnet sein, beispielsweise in der Größe von 0,1 mm.

Figur 12, Figur 13 und Figur 13a zeigen die durch die Durchmesser Di, D2 und D3 senkrecht zur Längsachse M gebildeten Flächen A10, A20, A30 und A31 der Düsenöffnung 24. In den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 11 ist die Fläche A10 mindestens 1,7-mal größer, vorteilhafterweise mindestens 2,1-mal größer, als die Fläche A30. Weiterhin ist sie maximal 4 größer, vorteilhafterweise maximal 3,7-mal größer, als die Fläche A30.

Figur 14 zeigt das durch die Innenflächen 211 und 213 eingeschlossene Volumen V10 der Düsenöffnung 24 des ersten Abschnitts Ai und Figur 15 das durch die Innenfläche 220 eingeschlossene Volumen V30 der Düsenöffnung 24 des zweiten Abschnitts A3. In den Ausführungsbeispielen ist das Volumen V10 größer, vorteilhafterweise mindestens 1,3 mal größer, und/oder maximal 2,5 mal größer, vorteilhafterweise maximal 2,2 mal größer, als das Volumen V30.

Figur 16 zeigt das Schnittbild eines Plasmabrennerkopfes 1, der Bestandteil eines Plasmabrenners sein kann.

Der Plasmabrennerkopf 1 weist einen Brennerkörper 8, eine Elektrode 3, eine erfindungsgemäße Düse 2, eine Düsenkappe 5, eine Düsenhalterung 81, die die Düse 2 aufnimmt, und eine Düsenschutzkappe 6 auf, die die Düse 2 in der Düsenhalterung 81 fixiert.

In dieser Figur ist beispielhaft die Düse 2 aus Figur 1 eingesetzt.

Das vordere Ende 33 der Elektrode 3 ragt in den Innenraum der Düse 2 hinein. Weiterhin befindet sich zwischen der Elektrode 3 und der Düse 2 eine Gasführung 4 für das Plasmagas oder Prozessgas PG. Die Gasführung 4 hat Öffnungen 41, die das Plasmagas oder Prozessgas durchleiten und hier beispielhaft radial in den Innenraum zwischen Elektrode 3 und Düse 2 führen. Durch einen Versatz zur Radialen kann das Plasmagas oder Prozessgas PG in Rotation versetzt werden. Die Gasführung 4 isoliert die Elektrode 3 und Düse 2 elektrisch voreinander. Die Elektrode 3 kann im Inneren flüssigkeitsgekühlt sein, dies ist hier nicht dargestellt. Das Kühlmedium (WV - Vorlauf, WR - Rücklauf) strömt im Raum 51 zwischen der Düse 2 und der Düsenkappe 5 und kühlt diese.

Das vordere Ende der Düse 22 wird von der Düsenschutzkappe 6 zumindest teilweise abgedeckt. Die Düsenschutzkappe 6 hat eine Öffnung 64, die mit der Düsenöffnung 24 auf der Längsachse M in Flucht liegt. Zwischen der Düsenkappe 5, dem vorderen Ende 22 der Düse 2 und der Düsenschutzkappe 6 befindet sich eine Gasführung 7 für das Sekundärgas SG. Die Gasführung 7 hat Öffnungen 71, die das Sekundärgas SG durchleiten und hier beispielhaft radial in den Innenraum 61 zwischen Düsenkappe 5, dem vorderen Ende 22 der Düse 2 und der Düsenschutzkappe 6 führen. Durch einen Versatz zur Radialen kann das Plasmagas oder Prozessgas PG in Rotation versetzt werden. Die Gasführung 7 isoliert die Düsenkappe 5 und die Düsenschutzkappe 6 elektrisch voreinander.

Das Plasmagas oder Prozessgas PG wird beim Plasmaschneiden durch einen Lichtbogen ionisiert und strömt letztlich aus der Düsenöffnung 24 und der Öffnung der Düsenschutzkappe 64.

In Figur 17 und Figur 17a ist jeweils eine geschnittene Detailansicht einer Anordnung gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, die Bestandteil des Plasmabrennerkopfes aus Figur 16 ist, gezeigt. Diese Anordnung kann aber ebenso Bestandteil eines Laserschneidkopfes oder eine Plasma-Laser-Schneidkopfes sein. Die beanspruchte Anordnung umfasst die Düse 2 und die Düsenschutzkappe 6. Ferner sind die Düsenkappe 5 und die Gasführung 7 gezeigt.

Das vordere Ende der Düse 2 wird von der Düsenschutzkappe 6 zumindest teilweise abgedeckt. Die Düsenschutzkappe 6 hat eine Öffnung 64, die mit der Düsenöffnung 24 auf der Längsachse M in Flucht liegt. Zwischen der Düsenkappe 5, dem vorderen Ende 22 der Düse 2 und der Düsenschutzkappe 6 befindet sich eine Gasführung 7 für Sekundärgas SG. Die Gasführung 7 hat Öffnungen 71, die das Sekundärgas SG durchleiten und hier beispielhaft radial in den Innenraum 61 zwischen Düsenkappe 5, dem vorderen Ende 22 der Düse 2 und der Düsenschutzkappe 6 führen. Durch einen Versatz zur Radialen kann das Plasmagas oder Prozessgas PG in Rotation versetzt werden. Die Gasführung 7 isoliert die Düsenkappe 5 und die Düsenschutzkappe 6 elektrisch voreinander.

Die Düse 2 hat beispielsweise gemäß Figur 1 einen Durchmesser Di = 1,9 mm und D3 = 1,0 mm. Die Düsenschutzkappe 6 hat eine Öffnung 64 mit einem kleinsten Durchmesser D6 von 3,0 mm. Der Durchmesser D6 ist größer als die Durchmesser Di und D3. Die durch den Durchmesser D6 senkrecht zur Längsachse gebildete Fläche A60 ist größer als die durch den Durchmesser Di gebildete Fläche Aio und die durch den Durchmesser D3 gebildete Fläche A30.

Der Winkel α der Düse 2 beträgt in diesem Beispiel 19 ⁰ und der Winkel αι der Düse 2 beträgt in diesem Beispiel 24°. Verlängert man virtuell die von vorn gesehenen sich konisch verjüngende Innenflächen 211 in Richtung des vorderen Endes 22 der Düse, also aus der Düse 2 heraus, so bildet diese die virtuelle Linie V2. Diese berührt nicht die durch die Öffnung 64 mit dem Durchmesser D6 gebildete Körperkante 65 der Düsenschutzkappe 6. Gleiches gilt für die verlängerte virtuelle Verbindungslinie Vi zwischen der Körperkante 201 der Düsenöffnung 24 am vorderen Ende 22 und der Körperkante 203 am Übergang vom ersten Abschnitt Ai zum zweiten Abschnitt A3.

Die Fläche A60 und der Durchmesser D6 der Öffnung 64 der Düsenschutzkappe 6 sind größer als die durch die verlängerten virtuellen Verbindungslinien Vi und V2 projizierten virtuellen Flächen A70 und A80 oder Durchmesser der Düse 2 auf die Düsenschutzkappe 6.

Weiterhin ist die Länge L61 des kürzesten Abstandes zwischen der Außenfläche des vorderen Endes 22 der Düse 2 und der Innenfläche der Düsenschutzkappe 6 beispielhaft 0,7 mm und ist damit kleiner als die Länge Li= 1,0 mm des ersten Abschnitts Ai und die Länge L3 = 1,0 mm des zweiten Abschnitts A3 der Düse 2 und auch kleiner als die Summe Li und L3, die 2 mm beträgt.

In Figur 18 und Figur 18a ist eine geschnittene Detailansicht einer Anordnung gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Die beanspruchte Anordnung umfassend die Düse 2 aus Figur 9 und eine Düsenschutzkappe 6. Zudem ist eine Gasführung 7 gezeigt. Diese Anordnung kann Bestandteil eines Plasmabrennerskopfes, eines Laserschneidkopfes oder eine Plasma-Laser- Schneidkopfes sein. Im Gegensatz zu Figur 17 wird die Düse 2 nicht durch eine Düsenkappe umschlossen. Die Düse 2 hat einen Durchmesser Di = 1,9 mm und D3 = 1,0 mm. Die Düsenschutzkappe 6 hat eine Öffnung 64 mit einen kleinsten Durchmesser D6 von 3,0 mm. Der Durchmesser D6 ist größer als der Durchmesser Di und D3 der Düse 2. Die durch den Durchmesser D6 senkrecht zur Längsachse gebildete Fläche A60 ist größer als die durch den Durchmesser Di gebildete Fläche A10 und die durch den Durchmesser D3 gebildete Fläche A30.

Das vordere Ende der Düse 22 wird von der Düsenschutzkappe 6 zumindest teilweise abgedeckt. Die Düsenschutzkappe 6 hat eine Öffnung 64, die mit der Düsenöffnung 24 auf der Längsachse M in Flucht liegt. Zwischen der Düse 2 und der Düsenschutzkappe 6 befindet sich eine Gasführung 7 für das Sekundärgas SG. Die Gasführung 7 hat Öffnungen 71, die das Sekundärgas SG durchleiten und hier beispielhaft radial in den Innenraum 61 zwischen der Düse 2 und der Düsenschutzkappe 6 führt. Durch einen Versatz zur Radialen kann das Plasmagas PG in Rotation versetzt werden (siehe Figur 21). Die Gasführung 7 isoliert die Düse 2 und die Düsenschutzkappe 6 elektrisch voreinander.

Der Winkel α der Düse 2 beträgt in diesem Beispiel 19 ⁰ und der Winkel αι der Düse 2 beträgt in diesem Beispiel 24 ⁰ . Verlängert man virtuell die von vorne gesehene sich konisch verjüngende Innenfläche in Richtung des vorderen Endes 22 der Düse 2, also aus der Düse 2 heraus, so bildet diese die virtuelle Linie V2. Diese berührt nicht die durch die Öffnung 64 mit dem Durchmesser D6 gebildeten Körperkanten 65 der Düsenschutzkappe 6. Gleiches gilt für die verlängerte virtuelle Verbindungslinie Vi zwischen der Körperkante 201 der Düsenöffnung 24 am vorderen Ende 22 und der Körperkante 203 am Übergang vom ersten Abschnitt Ai zum zweiten Abschnitt A3.

Die Fläche A60 und der Durchmesser D6 der Öffnung 64 der Düsenschutzkappe 6 sind größer als die durch die verlängerten virtuellen Verbindungslinien Vi und V2 projizierten virtuellen Flächen A70 und A80 oder Durchmesser der Düse 2 auf die Düsenschutzkappe 6. Weiterhin ist die Länge L61 des kürzesten Abstandes zwischen der Außenfläche des vorderen Endes 22 der Düse 2 und der Innenfläche der Düsenschutzkappe 6 beispielhaft 0,7 mm und ist damit kleiner als die Länge Li= 1,0 mm des ersten Abschnitts Ai und die Länge L3 = 1,0 mm des zweiten Abschnitts A3 der Düse 2 und auch kleiner als die Summe Li und L3, die 2 mm beträgt.

In Figur 19 ist eine geschnittene Detailansicht einer Anordnung gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, die Bestandteil des Plasmabrennerkopfes aus Figur 16 ist, gezeigt. Die beanspruchte Anordnung umfasst eine Düse 2 gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung und eine Elektrode 3. Zudem ist eine Gasführung 4 gezeigt.

Das vordere Ende 33 der Elektrode 3 ragt in den Innenraum der Düse 2 hinein. Weiterhin befindet sich zwischen der Elektrode 3 und der Düse 2 eine Gasführung 4 für das Plasmagas PG. Die Gasführung 4 hat Öffnungen 41, die das Plasmagas durchleiten und hier beispielhaft radial in den Innenraum zwischen Elektrode 3 und Düse 2 führen. Durch einen Versatz zur Radialen kann das Plasmagas PG in Rotation versetzt werden. Die Gasführung 4 isoliert die Elektrode 3 und Düse 2 elektrisch voreinander. Der Abstand L13 zwischen dem vorderen Endes 33 der Elektrode 3 und dem Übergang vom dritten Abschnitts A5 zum zweiten Abschnitt A3 der Düsenöffnung 24 der Düse 2 ist 6 mm lang, die Länge Li des ersten Abschnitts Ai und die Länge L3 des zweiten Abschnitts A3 betragen jeweils 1 mm. Die Summe der Längen Li und L3 betragen dann 2 mm. Somit sind sowohl Li, L2 als auch die Summe beider kürzer als die Länge des Abstandes L13.

In Figur 20 ist beispielhaft die Gasführung 7 für das Sekundärgas SG gezeigt. Aus der mittleren geschnittenen Darstellung geht hervor, dass die Öffnungen 71 zur Radialen zur Längsachse M versetzt angeordnet sind. Das durch die Öffnungen 71 strömende Gas wird so in Rotation versetzt. Die Rotation kann aber auch durch eine andere räumliche Ausrichtung der Öffnungen, beispielsweise eine Neigung zur Längsachse M erfolgen. In Figur 21 ist beispielhaft die Gasführung 4 für das Plasmagas oder Prozessgas gezeigt. Aus der mittleren geschnittenen Darstellung geht hervor, dass die Öffnungen 41 zur Radialen zur Längsachse M versetzt angeordnet sind. Das durch die Öffnungen 41 strömende Gas wird so in Rotation versetzt. Die Rotation kann aber auch durch eine andere räumliche Ausrichtung der Öffnungen, beispielsweise eine Neigung zur Längsachse M erfolgen.

In der vorangehenden Beschreibung wurde auf eine Düse für Plasmaschneiden bzw. für einen Plasmabrennerkopf abgestellt. Bei dem Plasmabrennerkopf kann es sich um einen Plasmabrennerschneidkopf handeln. Die Beschreibung soll aber in analoger Weise auch für eine Düse zum Laserschneiden bzw. für einen Laserschneidkopf und zum Plasma-Laser-Schneiden bzw. für einen Plasma-Laser-Schneidkopf gelten.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in den beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

Plasmabrenner, Plasmabrennerkopf, Plasmabrennerschneidkopf, Plasma- Laser-Schneidkopf Düse Elektrode Gasführung Plasmagas; Prozessgas Düsenkappe Düsenschutzkappe Gasführung Sekundärgas Brennerkörper Körper Innenfläche vorderes Ende Außenfläche Düsenöffnung Innenraum der Düse hinteres Ende Emissionseinsatz der Elektrode 3 Elektrodenhalter vorderes Ende der Elektrode Außenfläche der Elektrode Öffnungen in der Gasführung 4 für das Plasmagas Raum zwischen Düse 2 und Düsenkappes Düsenschutzkappenhalterung Innenraum zwischen Düsenschutzkappe 6 und Düsenkappe 5 und Düse 2 Innenfläche der Düsenschutzkappe Öffnung der Düsenschutzkappe Körperkante der Öffnung der Düsenschutzkappe Öffnungen in der Gasführung 7 für das Sekundärgas Düsenhalter Körperkante der Düsenöffnung am vordere Ende 22 der Düsenöffnung 24 Körperkante der Düsenöffnung am vorderen Ende 22 der Düsenöffnung 24 am Übergang des Abschnittes Ai zu A3 Körperkante zwischen Innenflächen 211 und 213 Körperkante zwischen Innenflächen 220 und 224 Körperkante zwischen Innenflächen 224 und 227

Innenfläche im des ersten Abschnitts Ai weitere Innenfläche des ersten Abschnitts Ai Innenfläche des zweiten Abschnitts A3 Innenfläche des dritten Abschnitts A5 Innenfläche des vierten Abschnitts A7 230 Fläche am vorderen Ende 22 der Düse

238 Nut

240 Rundring

Ai erster Abschnitt

A3 zweiter Abschnitt

A5 dritter Abschnitt

A7 vierter Abschnitt

A10 Fläche der Düsenöffnung am vorderen Ende 22 bei Di

A20 weitere Fläche der Düsenöffnung im ersten Abschnitt bei D2

A30 Fläche der kleinsten Düsenöffnung im zweiten Abschnitt A3 bei D3

A31 Fläche der Düsenöffnung im zweiten Abschnitt

A60 Fläche der Öffnung 64 der Düsenschutzkappe

A70 projizierte virtuelle Fläche von der Verbindungslinie Vi auf die Ebene der

Fläche A60

A80 projizierte virtuelle Fläche von der Verbindungslinie V2 auf die Ebene der

Fläche A60

Di Durchmesser der Düsenöffnung im ersten Abschnitt Ai am vorderen Ende

D2 weiterer Durchmesser der Düsenöffnung im ersten Abschnitt Ai

D3 Durchmesser der Düsenöffnung im zweiten Abschnitt (y = 0° bzw. 180 ⁰ )

D31 weiterer Durchmesser der Düsenöffnung im zweiten Abschnitt (y >o° bis 8°)

D32 weiterer Durchmesser der Düsenöffnung im zweiten Abschnitt (y <i8o bis 172 ⁰ )

D6 Durchmesser der Öffnung 64 der Düsenschutzkappe O Durchmesser im Abschnitt A7

D70 Durchmesser der projizierten virtuellen Fläche A70

D80 Durchmesser der projizierten virtuellen Fläche A80

Li Länge des ersten Abschnitts Ai

L3 Länge des zweiten Abschnitts A3

L5 Länge des dritten Abschnitts A5

L7 Länge des vierten Abschnitts A7

L13 Abstand zwischen dem vorderen Ende 33 der Elektrode 3

L61 Abstand zwischen Außenfläche des vorderen Endes 22 der Düse 2 und der Innenfläche 62 der Düsenschutzkappe 6

L20 Gesamtlänge der Düse

M Längsachse

PG Plasmagas oder Prozessgas

SG Sekundärgas

T Tangente

Vi virtuelle Verbindungslinie zwischen der Körperkante 201 und 203

V2 virtuelle Verbindungslinie zwischen der Körperkante 201 und 204

V3 virtuelle Verbindungslinie zwischen der Körperkante 203 und 205

V4 virtuelle Verbindungslinie zwischen der Körperkante 205 und 206

V10 Volumen des ersten Abschnitts Ai der Düsenöffnung 24

V30 Volumen des zweiten Abschnitts A3 der Düsenöffnung 24 WR Kühlmittelrücklauf WV Kühlmittelvorlauf α Winkel zwischen Längsachse M und der virtuellen Verbindungslinie V2 oder der Innenfläche 211 des ersten Abschnitts Ai αι Winkel zwischen der Längsachse M und der virtuellen Verbindungslinie Vi des ersten Abschnitts Ai a2 Winkel zwischen der Längsachse M und der Tangente T ß Winkel zwischen Längsachse M und Innenfläche 213 des ersten Abschnitts Ai γ Winkel zwischen Längsachse M und Innenfläche 220 des zweiten Abschnitts A3 γι Winkel zwischen Längsachse M und der virtuellen Verbindungslinie V3 des zweiten Abschnitts A3 δ Winkel zwischen Längsachse M und Innenfläche 224 der dritten Abschnitts A5 δι Winkel zwischen Längsachse M und der virtuellen Verbindungslinie V4 des dritten Abschnitts A5 ε Winkel zwischen Längsachse M und Innenfläche 227 der vierten Abschnitts A7