Sauerstoffkernbrennlanze
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sauerstoffkern brennlanze mit einem metallischen, eine Füllung von im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Schmelz drähten enthaltenden Mantelrohr, welche Lanze unter Zufuhr von Sauerstoff durch das Rohr und zwischen den Drähten hindurch, am vorderen Ende nach und nach abbrennt.
Derartige Brennlanzen dienen unter anderem zur Durch dringung von hartgefügigen Materialien, beispielsweise von natürlichen oder künstlichen Gesteinen und Metallen. Da neben kommen die Sauerstoffkernbrennlanzen zur Lösung von speziellen Oberflächenbearbeitungs- und Verbrennungs problemen zur Anwendung.
Zum Betriebe der Lanze wird diese an ihrem Ende bei spielsweise durch einen Schweissbrenner auf deren Ent zündungstemperatur erhitzt. Anschliessend wird Sauerstoff durch die Lanze hindurchgeblasen und hernach wird diese unter dem Schutze eines Schildes an eine beispielsweise anzubohrende Oberfläche gedrückt. Die unverbrennbaren Stoffe schmelzen dabei infolge der hohen Wärme des im Sauerstoff strom abbrennenden Metalles zu einer dünnflüssigen Silicat
Schlacke nieder (LUEGER, Lexikon der Bautechnik, Band
10, Stuttgart 1966, sub Bohren , I.4).
In diesem Zusammenhang hat sich das Problem gestellt, die Schmelzdrähte im Mantelrohr auf einfache und wirt schaftliche Weise zu fixieren, damit sie nicht beim Abbrennen unter der Wirkung des scharfen, unter hohem Druck stehen den Sauerstoffstrahles aus dem Rohr ausgestossen oder in folge des Anpressdruckes in die Anschlussarmaturen zurück geschoben werden. Die Erfindung bezweckt nun eine Fixie rung zu schaffen, die die genannten Anforderungen erfüllt nd den Sauerstoffstrom nicht ungebührlich behindert.
Das erstrebte Ziel wird erfindungsgemäss dadurch ge löst, dass die Füllung unter der Wirkung wenigstens einer, einen oder mehrere Schmelzdrähte umschliessenden und im der Rohrmündung abgekehrten Endbereich des Mantelrohres angeordneten, kragenartigen Verdickung im Mantelrohr ein gepresst ist.
Im folgenden sind Ausführungsbeispiels des Erfindungs gegenstandes beschrieben, von denen zunächst eines anhand von Zeichnungen näher erläutert wird. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch den hinteren Bereich einer Sauerstoffkernbrennlanze und
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1.
Die in Fig. 1 teilweise dargestellte Sauerstoffkernbrennlanze weist ein aus Stahl bestehendes Mantelrohr 1 auf, an dessen Enden je ein Anschlussgewinde 2 eingeschnitten ist.
Am Innenmantel des Mantelrohres 1 anliegend ist eine kranzartig angeordnete Lage von aus Stahl bestehenden Randdrähten 3 (vgl. auch Fig. 2) vorgesehen, die sich über die ganze Länge desselben erstrecken und im wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Mit Spiel von den Randdrähten umgeben, verläuft im wesentlichen koaxial zur Mantelrohrachse ein aus Stahl bestehender Kerndraht 4. Zwischen den Randdrähten 3 und dem Kerndraht 4 sind je im Bereiche der Anschlussgewinde 2 im Abstand voneinander angeordnete und den Kerndraht 4 umschliessende Stahlwendeldrähte 5, 6 angeordnet, die aus einem härteren Stahl bestehen als die Randdrähte 3 und der Kerndraht 4.
Die Wendeldrähte 5, 6 sitzen einerseits im entsprechenden, im Kerndraht ausgebildeten Wendelnuten 7, 8 und greifen anderseits in in die Randdrähte eingepressten Kerben 10 ein, wobei die Wendeldrähte gegenüber dem Kerndraht 4 einerseits und den Randdrähten 3 anderseits satt anliegen.
Vor dem Zusammenstellen der Brennlanze sind zunächst die Kerndraht- und die Randdrahtdurchmesser so zu wählen, dass die Summe aus doppeltem Randdrahtdurchmesser und aus dem Kerndrahtdurchmesser etwas kleiner ist als der Rohrmantelinnendurchmesser. Nun werden gemäss der Fig. 1 und 2 sieben Randdrähte des betreffenden Durchmessers und ein Kerndraht des betreffenden Durchmessers auf eine Länge zugeschnitten, die im wesentlichen der Länge des Mantelrohres entspricht. Auf dem Kerndraht 4 werden nun am einen Ende im Abstand voneinander die Wendeldrähte 5 und 6 aufgesetzt, wobei keine weiteren Massnahmen zu deren Auflage getroffen werden.
Nach der Zusammenstellung des aus dem Kerndraht 4 und den Randdrähten 3 bestehenden Schmelzdrahtbündels wird dieser mit dem den Wendeldrähten abgekehrten Ende beim einen Anschlussgewinde 2 ins Mantelrohr eingesetzt, wobei die aufgezeigte Wahl des Schmelzdrahtdurchmessers zunächst ein leichtes Einschieben der Schmelzdrähte 3, 4 ermöglicht. Im Bereiche der Drahtwendel 5, 6 bewirken diese eine Vergrösserung des Bündeldurchmessers, so dass sich dieses nicht mehr widerstandslos ins Mantelrohr einführen lässt. Mit einer geeigneten Pressvorrichtung wird nun anschliessend der aus dem Mantelrohr vorstehende Rest des Schmelzdrahtbündels in dieses eingepresst, wobei sich einerseits das Mantelrohr 1 im betreffenden Bereiche radial elastisch dehnt und anderseits die Wendeldrähte 5 und 6 die Wendelnuten 7 und 8 in den Kerndraht und in den Randdrähten 3 die Kerben 10 einpressen.
Das Schmelzdrahtbündel wird so weit ins Mantelrohr 1 eingeschoben, bis die Schmelzdrähte am anderen Rohrende vorstehen. Anschliessend werden in der aufgezeigten Weise zwei Drahtwendel im vorstehenden Endbereich des Kerndrahtes aufgesetzt und das Bündel so weit mit der Pressvorrichtung zurückgeschoben, dass es vollständig im Mantelrohr untergebracht ist. Auf diese Weise wird auch das andere Rohrende radial elastisch gedehnt, während gleichzeitig die Wendeldrähte, Wendelnuten und Kerben in die betreffenden Schmelzdrähte einpressen. Dadurch werden die Randdrähte an beiden Endbereichen des Mantelrohres 1 an dessen Innenmantel gepresst, so dass sie durch die aufgebauten Reibungskräfte im Mantelrohr fixiert sind.
Der Kerndraht dagegen wird über die Wendeldrähte, die in die ausgebildeten Wendelnuten sowie in die Randdrahtkerben eingerastet sind, gegen über den Randdrähten dreimal verkeilt, so dass das Schmelzdrahtbündel unverrückbar im Mantelrohr 1 sitzt.
Nun ist die Sauerstoffbrennlanze zum Betriebe bereit und braucht nur noch über eines der Anschlussgewinde 2 an einer Sauerstoffversorgungsanlage angeschlossen und hernach auf die genannte Weise gezündet zu werden.
Eine andere Ausführungsform einer Sauerstoffkernbrennlanze weist am Kerndraht nur zwei Wendeldrähte auf, die je im Bereiche der Anschlussgewinde vorgesehen sind; bei einer weiteren Ausführungsform sind eine Reihe von im Abstand voneinander angeordneten Wendeldrähten vorgesehen, die über die ganze Länge des Kerndrahtes äquidistant verteilt sind, wobei die letztgenannte Lösung eine kontinuierliche Fixation des Schmelzdrahtbündels im Mantelrohr gewährleistet.
Der Gedanke, das Schmelzdrahtbündel mit wenigstens einer kragenartigen Verdickung, wie sie beispielsweise die Wendeldrähte bilden, im Mantelrohr zu verkeilen, lässt sich auf die verschiedensten Arten und im Zusammenhang mit den verschiedensten Ausführungsformen der Schmelzdrahffüllung konkretisieren.
So kann die Füllung auch aus einem Kerndraht und mehreren konzentrischen Lagen von Schmelzdrähten bestehen, wobei am Kerndraht ein Paar, zwei Paare oder eine ganze Reihe über die Länge desselben verteilte kragenartige Verdickung vorgesehen sein können.
Erwähnenswert ist eine Füllung, die aus einem Kerndraht und zwei Lagen von um den Kerndraht herum angeordneten Schmelzdrähten besteht, wobei die innere Lage und/oder der Kerndraht mit einer oder mehreren kragenartigen Verdickungen versehen wird, wobei vorzugsweise je im Bereiche der Mantelrohrenden wenigstens eine kragenartige Verdikkung vorgesehen ist. Sofern der Kerndraht keine kragenartige Verdickung trägt, so werden die beiden Lagen gegeneinander durch zwischenliegende oder äussere kragenartige Verdikkungen verriegelt, während infolge der Einpressung des Bündels im Mantelrohr der Kerndraht und das ganze Bündel in diesem gehalten sind.
Eine andere Ausführungsform der Mantelrohrfüllung ist derart ausgebildet, dass beliebig angeordnete, konzentrisch zueinander stehende Bündel und Lagen von Schmelzdrähten vorgesehen sind, wobei in diesem Falle ein eigentlicher Kerndraht fehlt und das innere Bündel vorzugsweise im Bereiche der beiden Mantelrohrenden von je einer kragenartigen Ver dickung oder je zwei kragenartigen Verdickungen umschlossen ist. Ebenso können eine ganze Anzahl von kragenartigen Verdickungen vorgesehen sein, die über die ganze Länge der bertreffenden Schmelzdrahtlage im wesentlichen äquidistant verteilt sind.
Schliesslich lässt sich diese Mantelrohrfüllung aus einer ganzen Anzahl konzentrisch zueinander angeordneten Schmelzdrähten ausführen, wobei ein zentraler Kerndraht vorgesehen sein kann. Dabei werden in den Endbereichen des Mantelrohres einzelne Lagen und/oder, sofern vorhanden, der Kerndraht mit wenigstens je einer kragenartigen Verdikkung versehen. Anderseits können auch in dieser Ausführungsform in den Endbereichen zwei im Abstand voneinander liegende kragenartige Verdickungen vorgesehen oder es können über die ganze Länge des Rohres äquidistant verteilte kragenartige Verdickungen angeordnet sein.
Bei all diesen Ausführungsformen lässt sich die kragenartige Verdickung auch auf die äusserste Lage der Schmelzdrähte aufziehen, wodurch eine elastische, radiale Rohrdeformation und eine entsprechende Klemmwirkung auf die innern Schmelzdrahtlagen ausgeübt werden.
Neben der Ausführung der einzelnen kragenartigen Verdickungen als Drahtwendel, dessen Material härter ist als dasjenige des Mantelrohres und der Schmelzdrähte und der auf den Kerndraht und/oder auf ganze Lagen von Schmelzdrähten aufgezogen werden kann, können die verschiedensten Ausführungsformen zur Anwendung gelangen.
So lässt sich eine um den Kerndraht angeordnete kragenartige Verdickung als Ringwulst ausbilden, der mechanisch oder thermisch aufgestaucht oder als separate Klemmhülse montiert ist. Bei diesen Ausführungsformen ist das Material der kragenartigen Verdickung in der Regel nicht härter als das Schmelzdrahtmaterial. Deshalb erfolgt beim Einpressen des Schmelzdrahtbündels einerseits eine leichte, gegenseitige plastische Deformation des Ringwulstes und der Schmelzdrähte der betreffenden Lage, anderseits aber wiederum eine elastische Radialdeformation der betreffenden Rohrpartien und des Ringwulstes, wodurch wiederum eine sichere Fixation der Mantelrohrfüllung gewährleistet ist.
Eine andere Ausführungsform lässt sich durch einen Metallgewebeschlauch, der einen oder mehrere Schmelzdrähte satt umschliesst oder durch ein Drahtgeflecht, das um einen oder mehrere Schmelzdrähte gelegt ist, ausbilden. Dabei kann die Wahl der Materialien derart erfolgen, dass dasjenige des Geflechtes härter ist als dasjenige der Schmelzdrähte, wodurch in analoger Weise wie beim Wendeldraht erreicht wird, dass sich die einzelnen Gewebedrähte in die betreffenden Oberflächen einpressen und eine gegenseitige Verriegelung erfolgt.
Ist dagegen das Material des Drahtgeflechtes gleich hart wie dasjenige der Schmelzdrähte, so wird infolge der Reibung zwischen den Schmelzdrähten einerseits und zwischen der äussersten Lage der Schmelzdrähte und der Innenwandung des Mantelrohres anderseits aufgrund der elastischen, radialen Rohrdehnung eine Haftwirkung erreicht. Derselbe Effekt wird im wesentlichen auch erreicht, wenn das Drahtgeflecht aus weicherem Material besteht als die Schmelzdrähte. Ist das Geflecht um den Kerndraht gelegt, so kann allenfalls eine entsprechende Ringnut vorgesehen werden.
In diesem Zusammenhang sei noch erwähnt, dass derartige kragenartige Verdickungen aus Drahtgewebe als einziges Stück über die ganze Länge des Mantelrohres angeordnet werden können, wodurch das Schmelzdrahtbündel über seine ganzeLängeim Rohrfixiertist. Als andereAusführungsformen kommen Klemmringe oder Klemmhulsen in Frage, deren Mantellinien aufgeschnitten sind. Die Klemmhülsen bzw.
die Klemmringe sind in der Regel unter Vorspannung um den Kerndraht oder um eine Lage von Schmelzdrähten aufge zogen. Sofern solche Elemente auf dem Kerndraht sitzen, können sie aber auch spannungsfrei in entsprechend im
Kerndraht ausgebildeten Ringnuten angeordnet werden. Bei dieser Ausführungsform kann die Härte ihres Materials im wesentlichen der Härte des Schmelzmaterials entsprechen, so dass das Mantelrohr beim Einpressen des Schmelzdrahtbün dels elastisch verformt wird und dadurch wiederum die
Fixation des Schmelzdrahtbündels im Mantelrohr gewähr leistet ist.
Wie schon aufgezeigt wurde, werden die kragenartigen
Verdickungen bevorzugterweise in den Endbereichen des
Mantelrohres angeordnet. Dabei können verschiedene Paare von Verdickungen vorgesehen werden, wobei ihre Durch messer paarweise gleich sind. Die einzelnen Paare sind kon zentrisch zueinander angeordnet und umschliessen somit ver schiedene Lagen von Schmelzdrähten. Die konzentrische
Anordnung ist insbesondere dann angezeigt, wenn mehr als zwei Schmelzdrahtlagen im Mantelrohr vorgesehen sind und verschiedene Klemm- bzw. Verriegelungsorgane nötig sind, um die Mantelrohrfüllung sicher zu fixieren. In analoger
Weise lassen sich auch in verschiedenen Durchmessern ganze Sätze von äquidistanten Verdickungen über die ganze
Länge des Mantelrohres verteilen.
Im Hinblick auf die Halterung der Fixierelemente vor und während des Einsetzens des Schmelzdrahtbündels eignen sich ausgezeichnet in Längsrichtung profilierte Drähte. Neben den üblichen Rund- und Mehrkant-Drähten lassen sich deshalb im vorliegenden Zusammenhang auch Drähte verwenden, die über den Umfang verteilt und in Längsrichtung im wesentlichen äquidistant angeordnete Längsnocken aufweisen, die eine axiale Halterung der Fixierelemente bewirken.
Schliesslich sei noch erwähnt, dass das Mantelrohrprofil frei wählbar und keineswegs auf ein Kreisprofil beschränkt ist.
In all den angeführten Ausführungsformen bewirken die kragenartigen Verdickungen, die in der aufgezeigten Weise oder jeweils unter Konbination verschiedener Arten angeordnet sind, dass aufgrund von plastischen und/oder elastischen Deformationen das Schmelzdrahtbündel unverrückbar im Mantelrohr festsitzt. Trotz des hohen Druckes, der von der Sauerstoffversorgungsanlage her auf die Schmelzdrähte beim Abbrennen der Schmelzlanze wirkt, haften die Schmelzdrähte im Rohr, bis dieses praktisch völlig abgebrannt ist, da in jedem Falle wenigstens eine kragenartige Verdickung am hinteren Ende der Lanze vorgesehen ist, die während des ganzen Prozesses die genannte Verankerung gewährleistet.
Dabei liegt ein besonderer Vorteil im Umstand, dass diese Fixierung äusserst billig und einfach herzustellen ist, dass sie absolut sicher ist und dass die Gasströmung im Mantelrohr durch geeignete Wahl der kragenartigen Verdickung gen und deren Anordnung gesteuert werden kann.