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Verfahren und Vorrichtung zum Schneiden von Metall mit Hilfe des elektrischen
Stromes.
Die Aufgabe, Metall mit Hilfe des elektrischen Stromes zu schneiden, ist bisher noch nicht in zufriedenstellender Weise möglich gewesen.
Durch Versuche ist nun festgestellt worden, dass das Schneiden vonMetall mit Hilfe des elektrischen Stromes nur dann einen wirtschaftlichen Erfolg haben kann, wenn ein so kräftiger elektrischer Lichtbogen auf das Metall zur Einwirkung gebracht wird, dass dieser das Metall an der zu schneidenden Linie entlang zur Verbrennung bringt. Nach der Erfindung wird dies in der Weise erreicht, dass der elektrische Strom mit Hilfe einer gezahnten Scheibe, deren Umfangsgeschwindigkeit etwa 120 m pro Sekunde und darüber beträgt, dem zu schneidenden Metall zugefügt wird. Dadurch wird ein elektrischer Lichtbogen erzeugt, der infolge der Verzahnung der Scheibe in grosser Häufigkeit schwankt und demzufolge einen so hohen Wärmegrad annimmt, dass das Metall zur Verbrennung gelangt.
Die Verzahnung der Scheibewird zweckmässig nicht allein an der Umfläche der Scheibe vorgenommen, sondern derart ausgeführt, dass die Zähne radial oder annähernd radial auf eine gewisse Entfernung vom Rande an den ebenen Seitenflächen der Scheibe fortgesetzt sind. Diese seitlichen Zähne werden zweckmässig nicht in die Scheibe eingeschnitten, sondern aufgesetzt, so dass sie vor den Seitenflächen vorragen.
Sie dienen dazu, die beim Verbrennen des Metalles sich ergebenden Schlacken fortzuschleudern.
Die Scheibe kann, u. zw. am vorteilhaftesten diametral gegenüber der Schnittstelle, durch Aufspritzen einer Flüssigkeit gekühlt werden. Man bedient sich am vorteilhaftesten hier einer sauerstoffabgebenden Flüssigkeit, wie z. B. einer Sodalösung oder Pottaschelösung. Für besonders schwere Metallgegenstände mit starkem Querschnitt, wie Panzerplatten, empfiehlt es sich, zur Kühlung flüssige Kohlensäure unter Druck zu verwenden.
Es ist besonders hervorzuheben, dass zur Erzielung des Lichtbogens nur ein Schwachstrom zur Verwendung kommen muss, etwa beginnend mit 0'2 Volt. Zweckmässig wird eine Spannung innerhalb der Grenzen von 0'5 bis 10 Volt zu wählen sein, wobei das Spannungsverhältnis, d. h. das Verhältnis der Voltzahl zur Amperezahl etwa 1 : 10 bis 1 : 400 und mehr betragen kann, je nach der Stärke und Härte des zu schneidenden Metalles. So würde z. B. zum Schneiden einer Platte von 18 mm Dicke 1 Volt und 200 Ampere erforderlich sein. Sind an einem Profil mehrere Punkte gleichzeitig zu schneiden, so würde die Amperezahl entsprechend zu multiplizieren sein.
Wenn oben gesagt worden ist, dass das Verhältnis der Voltzahl zur Amperezahl etwa 1 : 10 bis 1 : 400 und mehr betragen soll, so ist damit zunächst an die zur Zeit wirtschaftlich am vorteilhaftesten Verhältnisse gedacht. Die Verhältniszahl kann aber noch eine ganz erheblich höhere sein. So hat es sich z. B. gezeigt, dass, selbst wenn das Verhältnis von 1 : 10. 000 gewählt ist, ausgezeichnete Ergebnisse gezeitigt werden.
Die mit obigen Hilfsmitteln erzielte Temperatur bewegt sich nachgewiesenermassen zwischen 2000 und 6000 C, so dass es einleuchtet, dass eine volle Verbrennung eintritt und die Scheibe selbst nicht schneidet, sondern nur den elektrischen Strom zur Erzielung des elektrischen Lichtbogens zuführt.
In der Zeichnung sind Einrichtungen zur Darstellung gebracht, wie sie zur Ausführung der Erfindung verwendet werden können. Fig. 1 der Zeichnung zeigt eine gezahnte Scheibe mit zylindrischer Umfläche, deren Zähne auch bis auf eine gewisse Entfernung vom Rande auf den Seitenflächen der Scheibe fortgesetzt sind. Fig. 2 zeigt einen Schnitt dieser Scheibe. Fig. 3 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1 in abgeänderter Ausführungsform. Die Fig. 4,5 und 6 zeigen Schnitte dreier verschiedener Ausführungs-
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formen der Scheibe. Fig. 7 zeigt eine Scheibe in Ansicht mit besonderen Hilfsmitteln zur Erhöhung der Wirkung des Verfahrens.
Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform besitzt die Scheibe a einen zylindrischen Umfang b. Die an dem Rande vorgesehenen Zähne c besitzen zweckmässig seitliche Verlängerungen d, die bis auf eine gewisse Entfernung vom Rande sich an den Seitenflächen der Scheibe erstrecken. Diese Zähne werden zweckmässig nicht in das Material der Scheibe eingeschnitten, sondern sind aufgesetzt, etwa derart, dass die Zahnlücken ungefähr mit der Ebene der Seitenflächen der Scheibe abschneiden, jedoch ist es nur wichtig, dass die Zähne von den Seitenflächen vorragen.
Die in dieser Weise angeordneten Zähne haben nicht nur den Vorteil, dass sie den elektrischen Strom und somit den elektrischen Bogen zwingen, in grosser Häufigkeit zu schwingen oder zu schwanken, sondern auch die an den Verbrennungsflächen sich bildenden Schlacken mit grösserer Sicherheit abzuschleudern und somit die Schnittfläche blank zu halten.
Die Wirkungsweise wird durch die Zähne in zweifacher Richtung gebessert. Anstatt der Scheibe einen zylindrischen Randumfang zu geben, wie in Fig. 2 dargestellt ist, kann die Scheibe auch am Rande abgerundet oder von beiden Seiten abgeschrägt sein, wie in den Fig. 4-6 zur Darstellung gebracht ist. So ist bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform der Rand dachartig abgeschrägt, während bei der in Fig. 5 gezeigten Form die Randseiten-abgerundet sind unter Beibehaltung der Randzuschärfung und in Fig. 6 der Rand selbst angerundet ist. In allen Fällen sind die Zähne der Form der Kanten entsprechend gestaltet. Es mag noch hervorgehoben werden, dass die Scheiben mit zugeschärftem Rande besonders wirkungsvoll sind.
Zur Erzielung grösserer Schwankungen des Lichtbogens durch Unterbrechungen des Stromes in vorgeschriebenen Zeitabschnitten kann die Scheibe an einer oder mehreren Stellen am Umfange mit einem Ausschnitt f versehen sein, der mit einem steilen Absatz f'beginnt und nach seinem anderen Ende f2 derart verläuft, dass er allmählich in den Umfang der Scheibe übergeht. Wenn auch die durch diese Ausschnitte erzielten Stromunterbrechungen infolge der hohen Geschwindigkeit, mit der die Scheibe sich dreht, schnell aufeinander folgen, so müssen sie gegenüber den. durch die Verzahnung erzielten geringen Schwankungen von grosser Häufigkeit als solche von geringer Häufigkeit betrachtet werden.
Diese Unterbrechungen des elektrischen Stromes begünstigen die Bildung eines elektrischen Lichtbogens, der das glatte und wirkungsvolle Durchschneiden oder richtiger Auftrennen des Werkstückes bewirkt, während die eigenartige Verzahnung das Abschleudern der sich beim Abbrennen des Metalles bildenden
Schlackenteile sichert.
Wie bereits oben hervorgehoben, kann es zweckmässig sein, die Scheibe besonders zu kühlen, u. zw. durch Aufspritzen von Wasser oder einer Sauerstoff abgebenden Flüssigkeit, wie z. B. Soda-oder Pottaschelösung. Dieses Aufspritzen kann mit Hilfe der Rohre g bewirkt werden. Der bei derartiger Flüssigkeit frei werdende Sauerstoff kann durch entsprechende Richtung des Aufspritzrohres mit Leichtigkeit seinen Weg zu der Schnittstelle finden, um gleichfalls zur leichteren Verbrennung des Metalles beizutragen. Es können auch Sauerstoff abgebende trockene, z. B. pulverförmige Stoffe der Schnittstelle zugeführt werden, um eine ähnliche Wirkung zu erzielen.
Gewünschtenfalls kann neben der Scheibe auch ein Magnetgebläse h derart angebracht werden, dass der erzeugte Lichtbogen über die zu schneidende Linie hinweg ausgezogen wird. An Stelle des Magnetgebläses kann auch, oder ausser ihr, ein Luft-oder Sauerstoffgebläse in Anwendung gebracht werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Schneiden von Metall mit Hilfe eines elektrischen Stromes, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine gezahnte, mit einer Umfangsgeschwindigkeit von etwa 120 m pro Sekunde und darüber sich drehende Scheibe ein elektrischer Strom geschickt wird, der infolge der Zahnung einen in grosser Häufigkeit schwankenden Lichtbogen auf das zu schneidende Metall zur Erzielung einer linearen Verbrennung fortschreitend zur Einwirkung bringt.