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Maschine zum thermochemischen Schälen von Metalloberflächen Die Erfindung
betrifft eine Maschine zum thermochemischen Schälen von Metalloberflächen, bei der
ein aus einer Düse austretender Wasserstrahl zum Entfernen der anfallenden Schlacke
dient.
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Die von Stahlwerken erzeugten Metallprofile weisen für gewöhnlich
Oberflächenfehler auf, deren Beseitigung wünschenswert ist. Letztere wird meist
mittels eines thermochemischen Schälverfahrens verwirklicht, das darin besteht,
auf solche Oberflächen einen reichlich bemessenen Sauerstoffstrahl zu richten, der
von brennendem Sauerstoff-Brenngas-Gemisch begleitet ist, um die Oberfläche in eine
teilweise oxydierte, geschmolzene Schlacke zu verwandeln. Die Schlacke muß dann
entfernt werden, damit sich eine saubere Oberfläche ergibt. Ein übliches Mittel
zum Entfernen der Schlacke sind Hochdruckwasserstrahlen. Werden Strahlen genügend
hohen Drucks verwendet, wird die Schlacke granuliert und weggewaschen.
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In den letzten Jahren wurden Schälmaschinen entwickelt, mit denen
sich Brammen stark unterschiedlicher Abmessungen und Querschnitte behandeln lassen.
Es ergab sich hierbei aber, daß die üblichen Wasserdüsen nicht in der Lage waren,
die Schlacke bei allen Brammenabmessungen fortzuspülen. Während des Schälens kann
die Düse des horizontalen Wasserstrahls mehr als etwa 1 m von der nahen Kante der
Bramme entfernt sein. Die bisher verwendeten Wasserdüsen erzeugen Strahlen, die
nicht in der Lage sind, die Bramme aus einer solchen Entfernung wirksam abzuschlacken,
da die Divergenz des Strahles nicht nur die verfügbare Kraft desselben an der Oberfläche
der Bramme vermindert, sondern auch, weil Wasser gegen die Kante der Bramme schlägt,
und sogenannte »schwarze Flecken« durch ungleichmäßige Abkühlung erzeugt. Der divergierende
Strom verursacht außerdem auch, daß das mit Schlacke vermischte Wasser die Schälmaschine
bespritzt und in die Reaktionszone spritzt, wodurch mechanische und elektrische
Schwierigkeiten in der Maschine selbst hervorgerufen werden.
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Das Hauptziel der Erfindung ist daher die Schaffung einer Düse, die
einen Wasserstrahl mit praktisch konstantem Durchmesser über eine Strecke von mindestens
250 cm ausstoßen kann.
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Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß der Wasserstrahl
hohl ist. Bei Düsen mit einem in der Düsenmündung angeordneten Konus, der durch
eine Mehrzahl von stromlinienförmigen Flossen in der Mündungshülse befestigt und
dessen Spitze entgegen der Fließrichtung in der Düse zeigt, die zum Erzeugen eines
geschlossenen Pulverstroms verwendet worden sind, wird die Düse erfindungsgemäß
so ausgebildet, daß die Länge der Hülse mindestens das Vierfache ihres lichten Durchmessers
beträgt und die Flossen des die Hülsenlänge nicht überragenden Konus einen Mantelbereich
an der Grundfläche des Konus freilassen, der mindestens 40°/o der Hülsenmündung
ausmacht.
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Durch diese Ausbildung wird neben einem hohlen Wasserstrahl von bestimmt
umgrenztem Umriß und im wesentlichen gleichem Durchmesser wie der innere Durchmesser
der Hülse die in dem Wasserstrom herrschende Turbulenz verringert und dabei dessen
Geschwindigkeit gesteigert.
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In der Praxis liegt die Länge des inneren Durchmessers gewöhnlich
zwischen 0,5 und 10 cm, was einer Hülsenlänge zwischen 10 und 40 cm entspricht.
Der innere Konus erstreckt sich normalerweise vom Eimaß der Hülse bis zu einem Punkt
innerhalb von 1,3 cm von ihrem Auslaß.
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Der aus der Düse austretende Wasserstrahl hat eine Geschwindigkeit
von 2300 bis 4500 cm/sec (75 und 150 Fuß je Sekunde). Die Geschwindigkeit
des in die Düse eintretenden Wassers beträgt 0,06 oder weniger der Ausgangsgeschwindigkeit.
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Die erwähnte bekannte Düse dient dazu, die Geschwindigkeit eines Feuerlöschpulverstroms
herabzusetzen und dabei dessen Turbulenz zu steigern,
um eine dichte,
langsam wandernde Pulverwolke zu erzeugen, die eine große Fläche bedeckt. Infolgedessen
läuft dort die Außenfläche 4, obwohl sie zylindrisch sein kann, vorzugsweise
auseinander, da es erwünscht ist, daß die Auslaßstelle dieser Außenfläche viel weiter
als die Einlaßstelle »ungefähr 25mal weiter« ist. Der Fuß des Konus 17 versperrt
nur 20 bis 400/, der Querschnittsfläche der Düse.. Die Spitze des Konus ist nicht
bis zum Einlaß der Düse vorgezogen. Dieser Einlaß ist mit einem besonderen Nippel
versehen, was bei dem Einlaß der äußeren Hülse der Düse nach der Erfindung nicht
der Fall ist.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist der folgenden
Beschreibung und Darstellung zu entnehmen. Es zeigt Fig. 1 schematisch und perspektivisch
eine Düse gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine Seitenansicht dieser Düse, Fig. 3 einen
Längsschnitt durch diese Düse mit der Darstellung des inneren Aufbaues und der Art,
in welcher der Wasserstrahl gebildet wird, Fig.4 bis 6 Querschnitte gemäß den Linien
4-4, 5-5 und 6-6 der Fig. 3, und Fig. 7 eine perspektivische Darstellung des Kernes
und einer Flosse.
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Aus Fig. 3 geht hervor, daß die Düse gemäß der Erfindung im wesentlichen
eine Hülse 4 und einen inneren Konus 6 besitzt, der durch eine Mehrzahl
von radialen Flossen 8 in festgelegter Stellung gehalten ist.
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Die Spitze des Konus 6 zeigt entgegen der Eintrittsrichtung
der Strömung. Die Flossen 8 sind sowohl an den Enden in Strömungsrichtung als auch
an denen gegen die Strömungsrichtung hin verjüngt, um eine Wirbelung des Stromflusses
möglichst zu vermindern. Das in Stromrichtung liegende Ende der Öffnung
14 der Hülse 4 ragt etwas über die Grundfläche des Konus
6 heraus, wodurch sich besonders gute Ergebnisse erzielen lassen. Diese Gestaltung
liefert einen hohlen Strom 10, der anfangs nach Austritt aus der Düse etwas konvergiert,
um eine eingeschnürte Ader 12 zu bilden, und dann auf einen gleichförmigen
Durchmesser, praktisch denjenigen der Düse, expandiert (Fig.2). Der Abstand zwischen
der Öffnung 14 und der eingeschnürten Ader 12 ändert sich im Verhältnis
zum Abstand, um den die äußere Hülse 4 über den inneren Konus 6
übersteht.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die äußere Hülse 4 aus einem
Rohr von etwa 5 cm innerem Durchmesser mit einer Länge von etwa 301,5 mm gebildet.
Der Konus 6 ist 288 mm lang mit einem maximalen Durchmesser von 41,3 mm und wird
durch drei unter gleichem Winkel zueinander angeordnete Stützflossen 8 abgestützt,
um höchste Stabilität mit geringstem Flußwiderstand und Turbulenz zu vereinigen.
Der Abstand zwischen der Grundfläche des Konus 6 und dem in Stromrichtung liegenden
Ende der Hülse 4 beträgt 13 mm. Bei diesen Abmessungen und bei einem Einlaßdruck
von etwa 7 kg/cm' tritt die eingeschnürte Ader 61 cm von der Düse entfernt auf.
Dieser Strahl besitzt keine merkliche »Ausfächerung« über eine Strecke von mindestens
250 cm von der Düse entfernt. Ferner erzeugt die Düse einen Strahl hoher Geschwindigkeit,
der eine ausgezeichnete Granulierung und Beseitigung der Schlacke bewirkt.