DE1220356B - Verfahren zur UEberwachung und Regelung von Flammen vorzugsweise gasfoermiger oder fluessiger Brennstoffe oder deren Wirkung - Google Patents

Description

• Verfahren zur Überwachung und Regelung von Flammen vorzugsweise gasförmiger oder flüssiger Brennstoffe oder deren Wirkung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung und Regelung von Flammen vorzugsweise gasförmiger oder flüssiger Brennstoffe oder deren Wirkung, insbesondere beim Schweißen, Schneiden und Flämmen.
• Zum Beispiel ist es beim Brennschneiden von Werkstücken erforderlich, daß der Schneidsauerstoff erst eingeschaltet wird, wenn,die Heizflamme an :der Anschnittstelledas Material auf Zündtemperatur @erwärmt hat. Dies erfolgte bisher durch öffnen eines Ventils oder Magnetventils von Hand, über einen Anschlag oder auf photoelektrischem Wege. Inersterem Fall muß der Bedienungsmann ein weiteres Bauelement beobachten, in den beiden anderen Fällen wirken sich Störsignale oder schneller Verschleiß durch Wärme nachteilig aus.
• Weiterhin .ist es beim Brennschneiden .erforderlich, den Brenner höhenverstellbar auszubilden, damit auch Werkstücke mit gewölbter Oberfläche oder mit Absätzen kontinuierlich geschnitten werden können. Die Höhenverstellung erfolgt bisher von Hand oder auch mittels eines Fühlerschuhes, der gegen die Sahneiddüse elektrisch isoliert ist und eine Elektrode eines elektrischen Kondensators bildet; das geerdete Werkstück ist die zweite Elektrode; die Luft zwischen eben beiden Elektroden ist das Dielektrikum. Die Handverstellung erfordert einen zusätzlichen Arbeitsaufwand und eine ständige Beobachtung des Arbeitsablaufes durch den Bedienungsmann. Bei Verwendung des Fühlerschuhes, der konzentrisch zur Brenndüse angeordnet ist, ist es nicht möglich, schräge Kanten, größere Absätze und schlecht zugängliche Ecken .einwandfrei zu schneiden.
• Die Einregulierung der Flamme bei Brennvorgängen, z. B. beim Schweißen, Schneiden und Flämmen oder auch in öfen, erfolgte bisher im allgemeinen nach Gefühl und nach dem Aussehen der Flamme. Hierbei bemühte man sich, das Verhalten ,des Gasgemisches derart aufeinander .abzustimmen, daß eine Flamme maximaler Leistung erreicht wird. Diese Art der Einregulierung ist aber abhängig von den persönlichem Fähigkeiten des Einregulierenden und wird mangels genügender Kontrollmöglichkeit nie den an sich möglichen Maximalwert erreichen.
• Die Erfindung geht nunmehr davon aus, d;aß sich zwischen den verschiedenen Zonen der Flamme und auch zwischen der Flamme und ihr benachbarten Körpern elektrische Potentialdifferenzen ausbilden. Mit geeigneten Meßgeräten können Spannungen von 1 mV bis zum Vielfachen festgestellt werden. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, mit Hilfe dieser Potentialdifferenz der Flamme zwischen Brennstoffaustrittsdüse .und Werkstück oder zwischen in der Flamme angeordneten Sondenelektroden oder zwischen Sondenelektrode und Werkstück oder Austrittsdüse die Flammen oder deren Wirkung zu beeinflussten. Zweckmäßigerweise erfolgt die Überwachung und Regelung über eine Transistorenverstärkung.
• Die Vorteile .der Erfindung bestechen vor .allem in folgenden Möglchkeiben: 1. Feststellbarkeit der Temperaturen der Flamme in ihren verschiedenen Zonen auf einfache Weise, 2. genaue Einstellbarkeit der maximalen Flammentemperatur :des jeweiligen Gasgemisches, 3. Kontrollierbarkeit einer nicht im Blickbereich liegende Flamme durch die jeweilige Meßspannung.
• Beispiel 1 Beim Brennschneiden wird der Brenner mit eingeschalteter Heizflamme gegen das zu schneidende Werkstück bewegt. Sobald der Flammenschleier das Werkstück berührt, entsteht eine Potentialdifferenz von z. B. 70 mV, die über einen Verstärker das Öffnen des Schneidsauerstoffventils bewirkt oder einen anderen Steuer- oder Regelvorgang einleitet.
• Beispiel 2 Beim Schneiden eines kalottenartigen Bleches ändert sich die Potentialdifferenz in Abhängigkeit des Abstandes der Düse vom Werkstück. So beträgt z. B. bei einem Düsenabstand vom Blech von 4,5 mm die Spannung 75 mV und bei 8 mm Abstand 150 mV. Sobald die Spannung über ein bestimmtes Maß ansteigt oder abfällt, wird durch geeignete Verstärker der Hubmotor für die Brennerhöhenverstellung eingeschaltet. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme entstehen bereits bei sehr geringen Abstandsänderungen Spannungsänderungen, die einen brauchbaren Regelwert ergeben.
• Beispiel 3 Bei Flammen aus Gasgemischen, z. B. Azetylen-Sauerstoff, wie sie insbesondere zum Schweißen, Schneiden und Flämmen verwendet werden, wird eine Einstellung auf maximale-Leistung dadurch erreicht, daß man bei einer bestimmten Menge des einen Gases bei bestimmtem Abstand der Düse vom Werkstück den Anteil desanderen Gases erhöht. Hierdurch steigt die Potentialdifferenz an bis zu einem maximalen Wert, bei dem das beste Mischungsverhältnis,erreicht ist und beidem die Flamme ihre maximale Leistung hat. Ist der Gasüberschuß zu groß, wird die Potentialdifferenz wieder kleiner. Das mit dem Auftreten optimaler Gasverhältnisse gekoppelte elektrische Spannungsmaximum kann digital oder analog zur Steuerung des Gasmischungsverhältnisses benutzt werden.
• Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich selbstverständlich mit gleich vorteilhaftigem Ergebnis auch dann anwenden, wenn Flammen überwacht und geregelt werden sollen, die mit Hilfe von festen Brennstoffen erzeugt worden sind.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Verfahren zur überwachung und Regelung von Flammen vorzugsweise gasförmiger oder flüssiger Brennstoffe oder deren Wirkung, insbesondere beim Schweißen, Schneiden und Flämmen, gekennzeichnet durch die Verwendung der elektrischen Potentialdifferenz der Flamme zwischen Brennstoffaustrittsdüse und Werkstück oder zwischen in der Flamme angeordneten Sondenelektroden oder zwischen Sondenelektrode und Werkstück oder Austrittsdüse zwecks Beeinflussung -der Flamme oder deren Wirkung.