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Verfahren und Vorrichtung zum Schälen von Metallkörpern mittels mehreren aus einer Reihe von Brennern austretenden Oxydationsgasströmen.
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung von Oberflächenschichten an metallischen Körpern mittels Oxydationrgasen.
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niedrig sein, sie beträgt zweckmässig zwischen 60 und 300 m/sec.. j.
Für die einwandfreie Durchführung dieses Schälverfahren ist es wichtig, dass jeder Brenner ununterbrochen oxydierendes Gas liefert. Die starke Wärmeentwicklung. insbesondere bei der Bearbeitung schon heisser Blöcke, kann einen oder mehrere Brenner beschädigen und unwirksam machen, ebenso können Hindernisse auf dem Block. die Brenner in ihrer Wirksamkeit hindern.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein verbessertes Verfahren Und eine hiefür. geeignete
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des Schlackenflusses in der Weise unterstützt, dass durch die Wirkung der nach innen gerichteten.
Komponente der Gasströme die Schlacke von beiden Seiten gegen die Mitte des Arbeitsstückes getrieben und auf diese Weise das seitliche Abfliessen derselben verhindert wird. pie vor den Brennern herfliessende
Schlacke macht die im. nächsten Augenblick von dem Oxydationsgasstrom zu erfassende Oberfläche zündfähig, was in der Hauptsache vermutlich auf die intensive Vorwärmung durch die glühende flüssige
Schlacke neben einer allfälligen Ablösung von Oxydschichten zurückzuführen ist.
Diese und andere Merkmale der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Brennersatzes, Fig. 2 eine Draufsicht, Fig. 3 zeigt die Anordnung von fünf Brennern in Draufsicht, Fig. 4 ist eine sehaubildliohe Darstellung eines Brennersatzes, Fig. 5 ein Teil der Vorderansicht des Brennersatzes nach Fig. 4, Fig. 6 eine Draufsicht auf der Brenner- satz und seine Tfagglieder, Fig. 7 zeigt die Bauart eines Brenners im Längsschnitt nach der Linie IV/IV
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. Rückansicht zweier Brenner in ihrer Arbeitsstellung, die Fig. 10 und 11 sind Seitenansichten von Brennern, die zwei Arten von Befestigungen zeigen.
Diedurchdiethermo-chemischeReaktiondesaufdieMetalloberflächegerichtetenOxydationsstromes zu entfernende. Oberfläche wird zunächst, z. B. mittels einer @auerstoff-Acetylenflamme, auf die Reaktionstemperature.erhitzt, sefern nicht Blöcke oder Knüppel, welche aus einem Walzprozess
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fläehe in dem Masse herfliesst, in dem Brenner und'Werkstück gegeneinander bewegt werden.
Obwohl der Schlackenfluss relativ zäh ist und eine-hohe Oberflächenspannung besitzt, zeigte es sich, dass er die Neigung hat, nach der Seite wegzufliessen, was einen entsprechenden Verlust der in der abfliessenden Schlacke enthaltenen Wärme bedingt, die sonst zur wirksamen Vorwärmung der zu schälenden Teile beiträgt.
Gemäss vorliegender Erfindung werden die durch das seitliehe Ausweichen der Schlacken ent-
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und als einheitliche Masse vor der Reaktionszone hertreiben.
Diese Arbeitsweise wird an Hand der Figuren näher erläutert. In Fig. l stellt B einen Teil des Blockes dar, dessen Oberfläche thermo-ehemiseh mit Hilfe von Oxydationsgasströmen entfernt werden soll, welche aus dem Brenner 10 austreten. Der Brenner 10 besitzt beispielsweise zylindrische
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verbunden sind, durch welche ihnen Oxydationsgas und Heizgas zugeführt werden. Die Wasserkühlung ist mit Rücksieht auf die Übersichtlichkeit der Zeichnung nicht dargestellt. Das Oxydationsgas ist als Strom 13 dargestellt. der in einem stumpfen Winkel von etwa 1550 mit seiner Fortbewegungsrichtung auf die Werkstüekoberfläehe auftrifft und von einer Anzahl von Heizgasströmen 14 umgeben ist.
In der Oberflächenzone, auf welche die verschiedenen Oxydationsströme auftreffen, findet die thermo-chemische Reaktion und damit der Abbrand bis zur gewünschten Tiefe, z. B. von 1-2 mm, statt. In der Reaktionszone bildet sich ein Schlackenfluss P, der sich in Form eines wellenartigen Kammes R vor der eigentlichen Reaktionszone herbewegt.
Fig. 2 zeigt eine Anordnung der Brenner, bei der auf den Schlaekenfluss P nach innen gerichtete Kräfte wirken, um ihn zusammenzuhalten. In der Figur ist eine gerade Anzahl von Brennern dargestellt, welche mit 10a, 10b, 10c und 10d bezeichnet sind. Die beiden innersten Brenner lOb und 10c
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Die äusseren Brenner jM-z und O (Isind stärker gegen die Mittellinie, beispielsweise um 10-20 , geneigt. Der Abstand und der Winkel, den die Brenner miteinander bilden, wird beispielsweise durch eine Zahnstange 15 eingehalten.
Um einen Schälvorgang mit der in Fig. 1 und 2 dargestellten Einrichtung durchzuführen, wird zunächst die Stelle, an der die Schälung beginnen soll, vorgeheizt. Sobald diese Stelle Zündtemperatur erreicht hat, werden die Oxydationsgasströme angestellt und Block und Brenner gegeneinander, beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 20 m/min, bewegt. Da nun die Oxydationsgasströme, insbesondere die der äusseren Brenner, ein wenig nach innen gerichtet sind, wird die Oberflächenspannung des Schlackenflusses, welche ihn zusammenzuhalten sucht, durch die kinetische Energie der Gasströme unterstützt und auf diese Weise verhindert, dass Schlacke nach den Seiten abfliesst.
Fig. 3 zeigt eine etwas abweichende Anordnung einer ungeraden Anzahl von Brennern. Von den Ï Brennern 10e-10i ist der mittelste lOg in der Richtung der Mittellinie x-x des Blockes angeordnet. Die beiden inneren Brenner 10f und 10h sind um kleine Winkel gegen die Mittellinie geneigt, während die beiden äusseren Brenner-Me und. Mt um etwas grössere Winkel geneigt sind. Die nach innen gerichteten Komponenten der Gasströme verhindern auch bei dieser Anordnung ein seitliches Abfliessen der Schlacke.
Die zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung geeignete Vorrichtung besteht aus einzelnen Brennern, die zu Gruppen vereinigt sind, um einen einheitlichen Gasstrom, etwa von der Breite der zu schälenden Oberfläche, zu liefern. Jede einzelne Brennereinheit besitzt ein Gehäuse, welches die verschiedenen Zuleitungen für Sauerstoff und Acetylen oder andere erforderliche Gase umschliesst. Das Gehäuse bildet eine Kammer, durch die ein Kühlmittel fliessen kann. Der Brenner und das Gehäuse besitzen zweckmässig rechteckige Querschnitte, um mehrere Brenner leicht dicht beieinander anordnen und zu einer Gruppe vereinigen zu können. Jeder Brenner besitzt ein Verbindungsstück, um die Gas-und Kühlmittelzuleitungen anschliessen zu können.
Die einzelnen Einheiten sind
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so dass jede Brennereinheit für sich entfernt und ersetzt werden kann.
Der Brennersätz einer Schälvorrichtung besteht aus einer Reihe von Brennereinkeiten Bl (Fig. 4),
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werden können. Jede Einheit ist mit dem Träger S zweckmässig durch ein aus-verschiedenen Gliedern bestehendes System von Lenkern L in der'Weise verbunden, dass sie sowohl in senkrechter wie in seitlicher Richtung eingestellt werden kann. Die Platte S kann - was nicht näher dargestellt ist - relativ zu dem Werkstück B nach allen Richtungen verschoben werden, un die Brenner in die geeignete
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Da die verschiedenen Brennereinheiten und ihre Befestigungen an der Platte S gleichartig sind, wird im folgenden nur eine Einheit und ihre Befestigung im einzelnen beschrieben werden.
Jede Brennereinheit Bl besteht aus einem Grundblock T, einem Düsenblock M, in welchem eine Düse N eingesetzt ist, und aus einem langgestreckten Gehäuse, welches den Körper 12 der Brenner-
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hat jede Einheit einen rechteckigen Querschnitt, wobei eine Seite des Rechtecks beträchtlich kleiner als die andere ist. Solche schmale Einheiten können mit ihren breiten Seiten dicht beieinander angeordnet werden. Der Düsenbloek N hat eine Düsenhülse 110, in der die Düse N befestigt ist. Die Kon-
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Wärmekontakt, mit der Düse N kommt. Die Düsen N befinden sich zwischen den Ebenen der Längsseiten der Brennereinheit. Die Brenner liefern einen zentralen Schneid-oder Sehälsauerstoffstrahl, der von einer Reihe von Vorwärmflammen, z. B. Sauerstcff-Acetylenflammen, umgeben ist.
Wenn die Brennereinheit B ! mit ihrer Längsachse senkrecht über der waagrechten Oberfläche des zu schälenden Blockes steht, dann sind die aus ihnen austretenden Gasstrahlen unter einem stumpfen Winkel auf die Werkstückoberfläche gerichtet.
Die Leitung für den Schneid- oder Schälsauerstoff 112 ist mit der Schneidsauerstoffzuführung 111 im Grundbloek T verbunden und erstreckt sich von dort durch die Kammer A zur Düsenhülse 110, wo sie sich in einer Leitung 113 fortsetzt, welche zum Schneidsauerstoffdurchlass in der Düse N führt.
Die Leitung 112 ist in der Kammer A möglichst wenig gekrümmt, um dem Schneidsauerstoff einen geringen Strömungswiderstand zu bieten.
Der Grundblock T hat auch eine Leitung 114 für den Sauerstoff der Vorheizflammen, welche zum hinteren Ende eines in den Grundblock eingebauten Injektors 115 führt und eine Luftzufuhr 16, welche von der Rückseite des Grundblocks zur Saugkammer 17 des Injektors 115 führt. Ein Misch-
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er Luft aus der Saugkammer 17 in das Mischrohr 18 mit. Das Ende des Mischrohres 18 mündet in die Leitung 19. Diese erstreckt sich in sanften Krümmungen durch die Kammer A bis zur Stirnwand der Brennereinheit und wieder zurück zum Grundblock T und geht hierauf in einen Durchlass 20 desselben über, der in das hintere Ende eines ebenfalls in den Grundblock T eingebauten Injektors und Mischers 2j ! mündet. Die Länge der Leitung 19 für die Gasmischung bietet einen Schutz gegen Rückzündungen.
Eine Leitung 22 für Acetylen oder ein anderes Brenngas führt von der Rückwand des Grundblocks T zur S : mgkammer 23 des Injektors 21, welcher selbst in ein Rohr 24 ausläuft, das in ein Mischund Expansionsrohr 25 mündet. Dieses Rohr ist durch ein Verbindungsstück 26 mit der Mischgas- leitung 27 verbunden, dessen vorderes Ende mit der Düsenhülse 110 in Verbindung steht. Eine Leitung 28 in der Düsenhülse 110 verbindet die Mündung der Leitung 27 mit dem hinteren Ende der in der Düse N befindlichen Durchlässe für das Mischgas.
Das Gemisch von Sauerstoff und Luft saugt mittels des Injektors 21, Acetylen aus der Saugkammer 23 in das Rohr 24, mischt sich dort in dem Misch-und Expansionsrohr 25 und strömt dann durch Leitungen 27 und 28 in die Bohrungen für das Mischgas in der Düse N.
Eine Kühlwasserleitung 30 erstreckt sich durch die Kammer A von einem Kühlwasserzuführungsrohr 29 in der Platte T bis zu einem Auslass in der Nähe der Düsenhülse 110, wo der Brenner die stärkste Wärmezufuhr erfährt. Auf diese Weise kann das Kühlwasser unmittelbar dem Block ill und der Düse N zugeführt werden., Die Anzahl der Glsrohre, die notwendigerweise in der Nähe der Düsenhülse 110 angeordnet werden müssen, kann, wie in Fig, 7 dargestellt ist, eine Veränderung des Querschnittes des Zuführungsendes 31 der Leitung 30 erforderlich machen. Das Kühlmittel wird in der Nähe des Düsenkopfes zugeführt und kann dann frei durch die Kammer 4 abströmen.
Ein Auslass, 32 ist an der Rückseite der Grundplatte T angeordnet. Es ist zweckmässig eine Versteifung 33 vorzusehen,
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das Anschlussstück H fest gegen die Grundplatte T anpressen, wodurch mit Hilfe der Dichtungsscheibe 49 eine dichte Verbindung der verschiedenen Leitungen mit den Gaszuführungen erreicht wird.
Das Lenkersystem L, welches jede Brennereinheit B trägt, besteht aus einem senkrecht angeordneten Träger 58 mit einer senkrechten, mit einem Gawinde versehenen Bohrung 59 an seinem oberen Ende und einem sieh nach vorn erstreckenden Fuss 60 mit einer senkrechten Bjhrun ? M. Die Arme 56 und 57, die an der rückseitigen Wand des Gehäuses 12 obeu und unten befestigt sind, besitzen Vorrichtungen, die mit dem Träger 58 so zusammenwirken, dass die Einheit Bllcicht herausgenommen
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und verbindet den unteren Teil der Einheit Elmit dem TL äger 58. Der Bolzen 6.
2 und der Zapfen 64 besitzen verschiedene Achsen, so dass die Brennereinheit starr an dem Träger 58 befestigt ist, wenn BJlzen und Zapfen eingesetzt sind. Die Brennereinheit kann dadurch schnell von dem Träger 5X (und damit von dem Tragsystem L) gelöst werden, dass der Bolzen 62 herausgesehraubt und die Einheit so weit gehoben wird, bis der Zapfen 64 das Lech 61 verlässt, Ein Ersatzbrenner kann ebenso schnell wieder eingesetzt werden, indem die Arme 56 und 57 in die richtige Stellung gebracht werden und der Bolzen 62 eingeschraubt wird.
Der Träger 58 ist oben und unten an einem zweiten senkrecht stehenden Träger 65 durch horizontal bewegliche Glieder 66 und 67 verbunden, welche an ihren Enden um senkrecht stehende Zapfen-
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Die in einer horizontalen Ebene beweglichen Glieder 66 und 67 sind von gleicher Länge.ibre vorderen und hinteren Enden sind, wie Fig. 4 zeigt, koaxial gelagert, so dass die Einheit Bl in horizontaler Richtung in jede gewünschte Stellung entweder parallel zu ihrer Ausgangsstellung oder in einem Winkel hiezu gebracht werden kann. Da die Glieder 70 und 71 parallel und gleich lang sind. kann die Brennereinheit nach oben und unten in bezug auf die Platte S verstellt werden.
Um die Vorderseiten der Brenner in bestimmten Abständen voneinander zu halten, ist z. B.
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werden jedoch die Brenner durch die Vorrichtung. in festen Abständen voneinander gehalten.
Die Brenner sind so angeordnet, dass der Winkpi, den die Düsen in senkrechter Richtung mit dem Werkstück bildet, nach Bedarf geändert werden kann. Zu diesem Zweck kann das obere oder
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verlängert werden. Bei dieser Bauart braucht der Träger 58 in keiner Weise verändert zu werden, sondern es genügt, in den horizontalen Verbindungsgliedern Schlitze vorzusehen, damit die Bolzen
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Die Verteilerköpfe D, E,'F und ss, die Acetylen, Heizsauerstoff, Sehneidsauerstoff und Kühlwasser zuführen, können an demselben Gerüst befestigt werden,
das die Platte S trägt. Die Gase und das Kühlmittel werden mittels Schlauchverbindungen von diesen Verteilungsstücken zur Brennereinheit übergeführt. Da diese Schlauchverbindungen für alle Brennereinheiten gleich sind. sollen sie nur für den äussersten Brenner, der in Fig. 4 dargestellt ist, beschrieben werden. Die Schläuche 76, 77, 78 und 79 leiten Acetylen, Heizsauerstoff, Schheidsauerstoff und Kühlwasser von den entsprechenden
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kann, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist, ein Schlauch verbunden werden, um das Kühlwasser nach einer gewünschten Stelle abzuleiten.
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