DE102010030907A1

DE102010030907A1 - Autogenous processing of a workpiece, useful for improving the heat transfer via burner flame comprises a burner flame generated by a burner, and a mixture of combustion gas comprising helium gas

Info

Publication number: DE102010030907A1
Application number: DE201010030907
Authority: DE
Inventors: Johann Stocker; Thomas Ammann
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2010-07-02
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2012-01-05

Abstract

Autogenous processing of a workpiece comprises a burner flame (4) generated by a burner (250), using combustion gas which contains a gas mixture. Heat via burner flame is transferred to the workpiece, where a helium gas as a part of the gas mixture is used to improve the heat transfer. An independent claim is also included for a device for the autogenous processing of a workpiece.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Autogenverfahren zur thermischen Bearbeitung eines Werkstücks, bei dem durch einen Brenner unter Verwendung eines Brenngas enthaltenden Gasgemischs eine Brennerflamme erzeugt und durch die Brennerflamme Wärme auf das Werkstück übertragen wird, eine entsprechende Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks unter Verwendung des Autogenverfahrens sowie die Verwendung von Helium in einem entsprechenden Autogenverfahren oder einer entsprechenden Vorrichtung.The present invention relates to an oxyhydrogen process for thermally processing a workpiece in which a burner flame is generated by a burner using a gas mixture containing fuel gas and heat is transferred to the workpiece by the burner flame, a corresponding apparatus for machining a workpiece using the oxy-fuel method and the Use of helium in a corresponding oxyhydrogen process or apparatus.

Stand der TechnikState of the art

Wenngleich die vorliegende Erfindung nachfolgend unter Bezugnahme auf bestimmte Materialbearbeitungsverfahren beschrieben wird, sei betont, dass erfindungsgemäße Verfahren, Vorrichtungen und Mischungskomponenten auch in anderen Bereichen der Autogentechnik vorteilhaft zum Einsatz kommen können.Although the present invention will be described below with reference to certain material processing methods, it should be emphasized that methods, devices and mixture components according to the invention can also be used advantageously in other areas of autogenous engineering.

Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung für das Gasschweißen, das Flammlöten oder das Brennschneiden, das Schmelzverbinden, beispielsweise von Flammspritzschichten, die Warmformgebung und das Flammhärten verwendet werden. Hierbei kann es sich auch insbesondere um Verfahren zum Vorwärmen, Nachwärmen, Socken und Warmumformen, beispielsweise im Maschinen-, Stahl- und Behälterbau, handeln. Auch beispielsweise zum Trocknen, insbesondere zum Trocknen vor dem Sandstrahlen, Schweißen oder Signieren, kann die Erfindung verwendet werden.For example, the present invention may be used for gas welding, flame brazing or flame cutting, fusion bonding, for example, flame spray coating, thermoforming and flame hardening. This may also be in particular methods for preheating, reheating, socks and hot forming, for example in mechanical engineering, steel and container construction, act. Also, for example, for drying, especially for drying before sandblasting, welding or signing, the invention can be used.

Beispielsweise handelt es sich beim Flammwärmen gemäß DIN 8522 um ein Verfahren, bei dem ein Werkstück erwärmt wird, um seine Eigenschaften zu ändern, etwa um den Formänderungswiderstand zu beeinflussen.For example, the flame heating is according to DIN 8522 a method in which a workpiece is heated to change its properties, such as to influence the deformation resistance.

Das Flammwärmen wird auch zum Vorwärmen beim Schweißen, Schneiden und bei verwandten Verfahren der Metallbearbeitung angewendet. Beispielsweise werden beim Brennschneiden Bleche von mehr als 30 mm Dicke aus S355-Stahl unmittelbar vor dem Schnitt auf 89 bis 128°C vorgewärmt. Bei Kohlenstoffstählen werden in Schweißverfahren hierzu Temperaturen von bis zu 200°C und bei legierten Stählen Temperaturen zwischen 100 und 400°C verwendet.Flame heating is also used for preheating in welding, cutting and related metalworking processes. For example, in flame cutting, sheets of more than 30 mm thickness made of S355 steel are preheated to 89 to 128 ° C immediately before cutting. For carbon steels, temperatures of up to 200 ° C are used in welding processes and temperatures between 100 and 400 ° C for alloyed steels.

Beim Flammstrahlen wird eine Brennerdüsenanordnung auf eine Werkstückoberfläche gerichtet. Hierdurch lassen sich saubere Blechoberflächen für die Weiterverarbeitung erzielen und Rost, Walzhaut und Zunderschichten einfach und unaufwendig entfernen. Durch Flammstrahlen lassen sich neben Metall auch Beton und Natursteinoberflächen thermisch behandeln, um beispielsweise Anstriche, Beschichtungen, Ölverschmutzungen oder Gummiabrieb zu entfernen und Oberflächen zu gestalten.In flame blasting, a burner nozzle assembly is directed onto a workpiece surface. As a result, clean sheet surfaces for further processing can be achieved and remove rust, mill scale and scale layers easily and inexpensively. In addition to metal, flame spraying can be used to thermally treat concrete and natural stone surfaces in order, for example, to remove paints, coatings, oil spills or rubber abrasion and to create surfaces.

Bei sämtlichen hier vorgestellten Techniken handelt es sich um im Prinzip seit sehr langer Zeit bekannte Autogenverfahren, die darauf beruhen, dass Kohlenwasserstoffe unter Hitzeentwicklung oxidiert (verbrannt) werden. In Autogenverfahren sind keine aufwendigen Laser- oder Lichtbogenanlagen erforderlich. Die Energiequelle (im Idealfall eine einzelne Druckgasflasche) kann ohne Probleme zum Einsatzort befördert werden. Der problemlose Einsatz ist besonders wertvoll beim Schweißen in Zwangslagen, beispielsweise im Rohrleitungsbau, wo andere Schweißverfahren in der Regel entweder nicht in Frage kommen oder unwirtschaftlich sind. Je nach dem erforderlichen Energiegehalt der Flamme wird dieser Sauerstoff oder Druckluft zugeführt, um die notwendige Flammtemperatur und -intensität zu erreichen.All of the techniques presented here are autogenous methods known in principle for a very long time, which are based on the fact that hydrocarbons are oxidized (burned) under heat development. In autogenous processes no expensive laser or arc systems are required. The energy source (ideally a single compressed gas bottle) can be transported to the job site without any problem. The trouble-free use is particularly valuable when welding in predicaments, for example in pipeline construction, where other welding processes are either usually out of the question or uneconomical. Depending on the required energy content of the flame of this oxygen or compressed air is supplied to achieve the necessary flame temperature and intensity.

Im Rahmen der vorgestellten Anwendungen kommen häufig Acetylenbrenner zum Einsatz. Acetylen weist im Vergleich zu anderen Brenngasen eine außerordentlich hohe Flammtemperatur von über 3.000°C auf, die unter anderem auf die positive Bildungsenthalpie des Acetylenmoleküls (C₂H₂) zurückgeführt werden kann. Pro Kilogramm Acetylen werden 8.714 kJ zur thermischen Nutzung frei. Diese Eigenschaften von Acetylen sind bei thermischen Wärmeverfahren deshalb von besonderem Interesse, da hier die Wärme umso schneller aus der Flamme auf das Werkstück übergeht, je höher die Temperatur der Brennflamme ist. Weitere Vorteile des Acetylens beinhalten die hohe Zündgeschwindigkeit. Der thermische Wirkungsgrad ist in dem genannten Verfahren umso besser, je schneller die heißen Verbrennungsprodukte auf das Werkstück auftreffen. Diese Anforderung stellt sich besonders beim Wärmen von metallischen Werkstoffen mit hoher Wärmeableitung, zum Beispiel bei Stahl, Kupfer und Aluminium.Acetylene burners are often used in the applications presented. Compared to other fuel gases, acetylene has an extremely high flame temperature of more than 3,000 ° C., which can be attributed inter alia to the positive formation enthalpy of the acetylene molecule (C ₂ H ₂ ). Per kilogram of acetylene 8,714 kJ are released for thermal utilization. These properties of acetylene are therefore of particular interest in thermal heat processes, since the higher the temperature of the combustion flame, the faster the heat passes from the flame to the workpiece. Other advantages of acetylene include the high ignition speed. The thermal efficiency is better in the said method, the faster the hot combustion products impinge on the workpiece. This requirement arises in particular when heating metallic materials with high heat dissipation, for example in steel, copper and aluminum.

Im Rahmen der genannten Verfahren kommen häufig Mehrflammenbrenner zum Einsatz, also Brenneranordnungen, die Brennerdüsen (Einzeldüsen) aufweisen, welche von einer gemeinsamen Brenngasquelle versorgt werden. In den 1A bis 1C sind derartige Mehrflammenbrenner dargestellt. 1A zeigt einen üblichen Handbrenner, in 1B ist ein sogenannter Leistenbrenner und in 1C ein Lanzenbrenner dargestellt. Die abgebildeten Brenner weisen als gemeinsame Merkmale eine Brenngaszuführung 1 auf, über die beispielsweise ein Gasgemisch aus Acetylen und Sauerstoff zugeführt wird. An einer Gasführungs- und Halteeinrichtung bzw. einem Brennergrundkörper 2 sind Brennerdüsen 3 angebracht. Durch Zünden der Brennerdüsen 3 bei ausströmendem Brenngas bilden sich Arbeitsflammen 4 aus. Die Brennerdüsen können Regel- und/oder Verstelleinrichtungen 5 aufweisen.In the context of the methods mentioned, multi-flame burners are frequently used, that is to say burner arrangements which have burner nozzles (individual nozzles) which are supplied by a common fuel gas source. In the 1A to 1C Such multi-flame burners are shown. 1A shows a standard hand torch, in 1B is a so-called ingot burner and in 1C a lance burner shown. The illustrated burners have as common features a fuel gas supply 1 via, for example, a gas mixture of acetylene and oxygen is supplied. At a Gasführungs- and holding device or a burner body 2 are burner nozzles 3 appropriate. By igniting the burner nozzles 3 at outflowing fuel gas form working flames 4 out. The burner nozzles can control and / or adjusting 5 exhibit.

Das Wärmen bzw. die Wärmeübertragung, beispielsweise mit einer entsprechenden Brenngas-/Sauerstoff-Flamme ist in der Regel ein zeitkritischer Vorgang. Deswegen soll das Vorwärmen zur Verringerung der Bearbeitungszeit so schnell wie möglich erfolgen. Da, wie erwähnt, Acetylen unter den bekannten Brenngasen die höchste Flammentemperatur und die höchste Flammenleistung liefert, kommen in entsprechenden Flammwärmverfahren häufig Acetylen-Sauerstoff- oder Acetylen-Druckluft-Flammen zum Einsatz.The heating or the heat transfer, for example, with a corresponding fuel gas / oxygen flame is usually a time-critical process. Therefore, the preheating to reduce the processing time should be as fast as possible. Since, as mentioned above, acetylene provides the highest flame temperature and the highest flame power among the known fuel gases, acetylene-oxygen or acetylene-compressed-air flames are frequently used in corresponding flame heating processes.

Derartige Verfahren werden jedoch immer noch in einigen Fällen als unzureichend hinsichtlich ihrer Wärmeübertragungsleistung empfunden. Es besteht daher ein Bedarf nach Möglichkeiten, den Wärmeübergang bzw. die Wärmeübertragung auf ein Werkstück zur schnelleren Erwärmung des Werkstücks zu verbessern.However, such methods are still perceived as insufficient in their heat transfer performance in some cases. There is therefore a need for ways to improve the heat transfer or the heat transfer to a workpiece for faster heating of the workpiece.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung schlägt vor diesem Hintergrund, jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche, ein Autogenverfahren zur thermischen Bearbeitung eines Werkstücks, eine entsprechende Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks unter Verwendung des Autogenverfahrens, sowie eine Verwendung von Helium in einem entsprechenden Autogenverfahren oder einer entsprechenden Vorrichtung vor.Against this background, the invention proposes, in each case with the features of the independent patent claims, an autogenous method for the thermal processing of a workpiece, a corresponding device for machining a workpiece using the autogenous method, and a use of helium in a corresponding oxy-fuel method or a corresponding device.

Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.Preferred embodiments are the subject of the respective subclaims and the following description.

Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet, zur Verbesserung der Wärmeübertragung auf ein Werkstück bei einem in einem entsprechenden Brenner verwendeten Gasgemisch, welches ein Brenngas, insbesondere Acetylen, aufweist, Helium als Bestandteil des Gasgemisches zu verwenden. Als Brenngase werden für das erfindungsgemäße Verfahren Acetylen, Wasserstoff oder Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Propan, Ethan, Butan, Methylacetylen oder Mischungen aus verschiedenen Kohlenwasserstoffen verwendet. Helium besitzt im Vergleich zu anderen Gasen eine hohe Wärmeleit- und -übertragungsfähigkeit. Daher kann im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens die in der Flamme erzeugte Wärme effektiver und schneller in ein Werkstück übertragen werden.The inventive method includes, to improve the heat transfer to a workpiece in a gas mixture used in a corresponding burner, which has a fuel gas, in particular acetylene, to use helium as a component of the gas mixture. The fuel gases used for the process according to the invention are acetylene, hydrogen or hydrocarbons, for example propane, ethane, butane, methyl acetylene or mixtures of various hydrocarbons. Helium has a high thermal conductivity and transmission capacity compared to other gases. Therefore, in the proposed method, the heat generated in the flame can be transmitted more effectively and faster to a workpiece.

Mit besonderem Vorteil wird im Rahmen des vorgestellten Verfahrens Helium dem Gasgemisch in einem Volumenanteil von 5 bis 50%, bevorzugt von 5 bis 30%, besonders bevorzugt von 10 bis 20% beigemischt. Da in einem Brenner stets nur eine begrenzte Menge an Gasgemisch verbrannt werden kann, wird verstanden werden, dass bei einer Zugabe von Helium zu dem Gasgemisch der Anteil anderer Gase, beispielsweise eines Brenngases und/oder eines die Verbrennung des Brenngases unterstützenden sauerstoffhaltigen Gases (also eines sogenannten Oxidatorgases) entsprechend vermindert wird. In dem zuvor dargestellten Konzentrations- bzw. Volumenanteilsbereich wird jedoch die durch einen reduzierten Brenngasanteil verminderte Wärmeleistung der Flamme durch die verbesserte Wärmeübertragung durch das Helium an das Werkstück überkompensiert, so dass sich insgesamt eine kürzere Bearbeitungszeit ergibt.With particular advantage, helium is added to the gas mixture in a volume fraction of 5 to 50%, preferably from 5 to 30%, particularly preferably from 10 to 20% within the scope of the presented method. Since only a limited amount of gas mixture can always be burned in a burner, it will be understood that when adding helium to the gas mixture, the proportion of other gases, for example a fuel gas and / or an oxygen-containing gas assisting the combustion of the fuel gas (ie so-called Oxidatorgases) is reduced accordingly. In the concentration or volume fraction range shown above, however, the reduced by a reduced proportion of fuel gas heat output of the flame is overcompensated by the improved heat transfer by the helium to the workpiece, so that overall results in a shorter processing time.

Im Rahmen des hier vorgestellten Verfahrens sei unter dem Begriff eines ”Gasgemischs” eine Mischung aus wenigstens zwei gasförmigen Komponenten verstanden. Die gasförmigen Komponenten können ihrerseits aus Einzelkomponenten bzw. Inhaltsstoffen gasförmiger Art zusammengesetzt sein. Ein Gasgemisch kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung vor Ort, d. h. unmittelbar vor oder in einem Brenner in der Nähe der Brennerflamme erzeugt (gemischt) werden, es kann jedoch auch vorgesehen sein, ein Gasgemisch stromaufwärtig der Brennerflamme vorzumischen.In the context of the process presented here, the term "gas mixture" is understood as meaning a mixture of at least two gaseous components. The gaseous components may in turn be composed of individual components or ingredients of a gaseous nature. A gas mixture can in the context of the present invention on the spot, d. H. However, it may also be provided to premix a gas mixture upstream of the burner flame in front of or in a burner in the vicinity of the burner flame.

Vorteilhafterweise wird ferner Sauerstoff in einem Volumenanteil von 25% bis 90%, insbesondere von 30 bis 85% des Gasgemisches verwendet. Insbesondere kann es sich bei dem Anteil von Sauerstoff um eine zur Umsetzung des Brenngases erforderliche stöchiometrische Menge handeln. Vorzugsweise wird dabei entweder reiner Sauerstoff oder Luft oder ein anderes Oxidatorgas verwendet.Advantageously, oxygen is also used in a volume fraction of 25% to 90%, in particular from 30 to 85% of the gas mixture. In particular, the proportion of oxygen may be a stoichiometric amount required for the conversion of the fuel gas. Preferably, either pure oxygen or air or another oxidizer gas is used.

In einem vorteilhaften Verfahren wird das Brenngas in einem Volumenanteil von 10% bis 80%, insbesondere von 15 bis 70% des Gasgemisches verwendet. Die Brenngasmenge ist dabei ausreichend hoch zu wählen, dass eine adäquate Energiemenge durch die Flamme bereitstellbar ist.In an advantageous method, the fuel gas is used in a volume fraction of 10% to 80%, in particular from 15 to 70% of the gas mixture. The amount of fuel gas is sufficiently high to choose that an adequate amount of energy can be provided by the flame.

Vorteilhafterweise wird, wie erwähnt, das Gasgemisch unter Verwendung von wenigstens zwei Mischungskomponenten gebildet. Durch die Bildung dieser Mischungskomponenten am Verwendungsort (d. h. in einem entsprechenden Brenner oder in einem dem Brenner vorgeschaltetem Mischer) werden etwa hinsichtlich einer gemeinsamen Lagerung inkompatible Mischungskomponenten nicht miteinander reagieren können, so dass eine sichere, verbesserte Handhabung eines entsprechenden Verfahrens gewährleistet ist. Eine Mischung aus Einzelgasen kann besonders vorteilhaft sein, wenn ein Autogenverfahren flexibel an bestimmte Aufgaben angepasst werden soll.Advantageously, as mentioned, the gas mixture is formed using at least two mixture components. The formation of these mixture components at the place of use (ie in a corresponding burner or in a mixer upstream of the burner) means that incompatible mixture components can not react with one another, for example, so that reliable, improved handling of a corresponding method is ensured. A mixture of individual gases can be particularly advantageous if an autogenous method is to be adapted flexibly to specific tasks.

Jede einzelne der Mischungskomponenten, die anschließend zur Herstellung des Gasgemisches verwendet werden, kann in einem Druckgasspeicher gespeichert werden, wobei Helium einer der in dem Druckgas gespeicherten Mischungskomponente zugegeben werden kann. Each of the mixture components that are subsequently used to make the gas mixture may be stored in a compressed gas storage, wherein helium may be added to one of the mixture components stored in the compressed gas.

Auch kann, wie erwähnt, wenigstens eine der Mischungskomponenten aus Einzelkomponenten vorgemischt werden, so dass eine gezielte Anpassung von Mischungsverhältnissen an jeweilige Wärm- bzw. Bearbeitungsaufgaben erfolgen kann. So kann beispielsweise ein Sauerstoffbehälter bzw. -speicher zur Erzeugung eines Oxidatorgases vorgesehen sein, wobei dem in dem Sauerstoffspeicher gespeicherten Sauerstoff vor der Verwendung eine entsprechende Menge an Helium zugegeben wird. Eine Vormischung kann vorteilhaft sein, wenn entsprechende Autogenverfahren mobil einsetzbar sein sollen oder in einem Brenner keine ausreichende Möglichkeit einer exakten Zudosierung besteht.Also, as mentioned, at least one of the mixture components can be premixed from individual components, so that a targeted adaptation of mixing ratios to respective heat or machining tasks can take place. Thus, for example, an oxygen container or storage for generating an oxidizing gas may be provided, wherein the oxygen stored in the oxygen storage before use, a corresponding amount of helium is added. A premix may be advantageous if corresponding oxyfuel processes should be mobile or in a burner there is no sufficient possibility of an exact metering.

Helium kann also als Bestandteil einer ersten, Sauerstoff enthaltenden Mischungskomponente (also einer Oxidatorkomponente) verwendet werden. In der Regel sind Helium-/Sauerstoff- bzw. Helium-/Druckluft-Mischungen unkritisch hinsichtlich einer Lagerung in entsprechenden Druckgasspeichern, so dass keine zusätzlichen Maßnahmen getroffen werden müssen.Helium can therefore be used as part of a first, oxygen-containing mixture component (ie, an oxidant component). As a rule, helium / oxygen or helium / compressed air mixtures are not critical with regard to storage in corresponding compressed gas stores, so that no additional measures must be taken.

Es kann sich in bestimmten Anwendungsfällen auch als vorteilhaft erweisen, Helium einer Mischungskomponente zuzugeben, die das in einem entsprechenden Brenner zu verbrennende Brenngas aufweist. Sollten dabei Problem hinsichtlich einer Entmischung oder eines Zerfalls auftreten, können eine oder mehrere weitere Hilfskomponenten zur Verhinderung der Entmischung und/oder zur Verhinderung des Zerfalls zugegeben werden. Druckluft kann am Verwendungsort, beispielsweise durch einen Kompressor, als Oxidatorgas bereitgestellt werden.It may also prove advantageous in certain applications to add helium to a mixture component which has the combustion gas to be combusted in a corresponding burner. Should there be a problem of segregation or decomposition, one or more other auxiliary components may be added to prevent segregation and / or to prevent decomposition. Compressed air may be provided at the point of use, for example by a compressor, as the oxidant gas.

Mit besonderem Vorteil kann das erfindungsgemäße Verfahren im Rahmen eines Gasschweiß-, Flammlöt-, Brennschneide-, Fugenhobel-, Flammwärm-, Flammstrahl-, Flammricht-, Flammhärte-, Flammspritz-, Schmelzverbindungs-, Warmformgebungs-, Vorwärm-, Nachwärm-, Soak- und/oder Warmumformschritts verwendet werden bzw. einen entsprechenden Schritt beinhalten. Derartige Verfahren sind in der Regel zeitkritisch hinsichtlich der Wärmeübertragung, so dass sie in besonderem Maße von der verbesserten Wärmeübertragung profitieren.With particular advantage, the inventive method in the context of a gas welding, Flammlöt-, flame cutting, Fugenhobel-, Flammwärm-, Flammstrahl-, Flammricht-, Flammhärte-, Flammspritz-, Schmelzverbindungs-, hot forming, preheating, Nachwärm-, Soak and / or hot forming step may be used or include a corresponding step. Such processes are generally time-critical in terms of heat transfer, so that they benefit in particular from the improved heat transfer.

Hinsichtlich der erfindungsgemäß ebenfalls vorgesehenen Vorrichtung sei auf die zuvor erläuterten und nachfolgend noch ausgeführten Merkmale und Ausgestaltungen ausdrücklich verwiesen. Letztere sollen aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nicht nochmals lediglich im Zusammenhang mit der Vorrichtung wiedergegeben werden.With regard to the device also provided according to the invention, reference is expressly made to the features and configurations explained above and below. For the sake of clarity, the latter should not be reproduced here again only in connection with the device.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically with reference to an embodiment in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawing.

Figurenbeschreibungfigure description

1 zeigt Flammenbrenner gemäß dem Stand der Technik, die im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden können. 1 shows flame burners according to the prior art, which can be used in the context of a method according to the invention.

2 zeigt eine Anlage, die zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform eingerichtet ist in schematischer Ansicht. 2 shows a system that is set up for carrying out a method according to a particularly preferred embodiment in a schematic view.

Die 1A bis 1C zeigen, wie zuvor erläutert, Flammenbrenner gemäß dem Stand der Technik.The 1A to 1C show, as explained above, flame burners according to the prior art.

2 zeigt, insgesamt 200 bezeichnet, eine Anlage zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform in schematischer Darstellung. 2 shows, in total 200 denotes a plant for carrying out a method according to the invention according to a particularly preferred embodiment in a schematic representation.

In 2 sind insgesamt fünf Speichereinrichtungen 210, 220, 230 für Druckgas dargestellt. Bei der Druckgasspeichereinrichtung 210 handelt es sich beispielsweise um einen Sauerstofftank, der zur Speicherung und Bereitstellung großer Sauerstoffmengen aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Sauerstoffspeicher 210 verfügt über einen Druckminderer 215 und ist über eine Druckleitung 216 mit einer Gasmischeinrichtung 217, beispielsweise einem Zwei-Komponenten-Mischer mit einem Pufferbehälter, verbunden.In 2 are a total of five storage devices 210 . 220 . 230 shown for compressed gas. In the compressed gas storage device 210 For example, it is an oxygen tank known in the art for storing and providing large amounts of oxygen. The oxygen storage 210 has a pressure reducer 215 and is via a pressure line 216 with a gas mixing device 217 , For example, a two-component mixer with a buffer tank connected.

Ebenfalls mit der Mischeinrichtung 217 sind (zwei) Helium-Druckgasbehälter 220 über eine Druckgasleitung 226 verbunden. Die Helium-Druckgasbehälter 220 können unabhängig voneinander von der Druckgasleitung 226 getrennt und wieder mit dieser verbunden werden, wofür eine Gaswechseleinrichtung 225 vorgesehen ist.Also with the mixing device 217 are (two) helium gas cylinders 220 via a compressed gas line 226 connected. The helium gas cylinders 220 can independently of each other from the compressed gas line 226 be disconnected and reconnected to this, for which a gas exchange device 225 is provided.

Mit dem Ausgang der Gasmischeinrichtung 217 ist eine weitere Druckgasleitung 218 verbunden, die in einem Brenner 250 der zuvor vorgestellten Art zur Bearbeitung eines Werkstücks mündet. Ebenfalls in den Brenner 250 mündet eine Acetylen-Druckgasleitung 236, die ihrerseits, analog zu der zuvor vorgestellten Helium-Druckgasleitung mit Acetylen-Druckgasbehältern 230 über eine weitere Gaswechseleinrichtung 235 verbunden ist. Die Druckgasleitung 236 kann jedoch auch Wasserstoff oder einen Kohlenwasserstoff oder eine geeigente Brenngasmischung aus den Druckgasbehältern 230 zum Brenner 250 führen. With the outlet of the gas mixing device 217 is another compressed gas line 218 connected in a burner 250 the previously presented type for processing a workpiece opens. Also in the burner 250 opens an acetylene gas line 236 , in turn, analogous to the previously presented helium compressed gas line with acetylene pressure gas tanks 230 via another gas exchange device 235 connected is. The compressed gas line 236 However, hydrogen or a hydrocarbon or a suitable fuel gas mixture from the compressed gas containers can also be used 230 to the burner 250 to lead.

Durch einen entsprechenden Betrieb der in der 2 vorgestellten Anlage 200 kann ein Mischungsverhältnis eines Gasgemischs in dem Brenner 250 eingestellt werden, wobei vorzugsweise ein bestimmter Anteil von Helium verwendet wird, der eine Wärmeübertragung an ein Werkstück in vorteilhafter Weise verbessert.By a corresponding operation of the in the 2 featured facility 200 may be a mixing ratio of a gas mixture in the burner 250 can be adjusted, wherein preferably a certain proportion of helium is used, which improves a heat transfer to a workpiece in an advantageous manner.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN 8522 [0004]

Claims

Autogenous method for machining a workpiece, in which by a burner ( 250 ) using a fuel gas mixture containing a burner flame ( 4 ) and by the burner flame ( 4 ) Heat is transferred to the workpiece, characterized in that is used to improve the heat transfer helium as part of the gas mixture.

A method according to claim 1, characterized in that the helium is used in a volume fraction of 5% to 50%, preferably from 5 to 30% of the gas mixture.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that further oxygen in a volume fraction of 25% to 90% of the gas mixture is used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel gas is used in a volume fraction of 10% to 80% of the gas mixture.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that is used as the fuel gas acetylene, hydrogen or a hydrocarbon or a mixture of hydrocarbons.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the helium is used as part of a first mixture component containing oxygen or as part of a second mixture component containing the fuel gas.

A method according to any one of the preceding claims including at least one gas welding, flame brazing, flame cutting, gouging, flame heating, flame jet, flame straightening, flame hardening, flame spraying, fusion bonding, thermoforming, preheating, reheating, soaking and / or hot forming step.

Contraption ( 200 ) for machining a workpiece adapted to carry out an oxyfuel process according to any one of the preceding claims.

Apparatus according to claim 8, which comprises at least one compressed gas reservoir ( 217 ) for storing a helium-containing mixture component.

Use of helium for producing a gas mixture for the production of a burner flame in an autogenous method according to one of claims 1 to 7 or a device according to claim 8 or 9 for improving the heat transfer in the autogenous method.