DE1529194C

DE1529194C - Welding torch insert

Info

Publication number: DE1529194C
Application number: DE19651529194
Authority: DE
Inventors: Yves Dorp Merendree de Kerchove d'Ousselghem (Belgien)
Original assignee: Indugas S.A., Zuun-Sint-Pieters-Leeuw (Belgien)
Priority date: 1964-10-23
Filing date: 1965-10-22
Publication date: 1974-11-14

Description

Die Erfindung betrifft einen Schweißbrennereinsatz zum Ansetzen an den Handgriff von Schweißbrennern zur Verwendung von gesättigten Kohlenwasserstoffen und Sauerstoff, mit einem Brennerkopf und einem Gehäuse, in dem ein injektor und eine Mischkammer angeordnet sind.The invention relates to a welding torch insert for attachment to the handle of welding torches for the use of saturated hydrocarbons and oxygen, with a burner head and a Housing in which an injector and a mixing chamber are arranged.

Die Verwendung von gesättigten Kohlenwasserstoffen als Brenngas in einem Schweißbrenner bringt den Vorteil mit sich, daß diese Gase billiger als das gebräuchliche Acetylen sind. Bei den bisher bekannten Schweißbrennern läßt sich mit gesättigten Kohlenwasserstoffen jedoch keine so hohe Temperatur und Flammenstabilität erzielen, wie es mit Acetylenbrennera möglich ist. Dies liegt im wesentlichen darin begründet, daß sich die Dichten beispielsweise von Propan und Sauerstoff verhalten wie 2:1. Es ist daher schwer, diese beiden Gase mit derartig verschiedenen Dichten hinreichend homogen zu mischen.The use of saturated hydrocarbons as fuel gas in a welding torch brings about with the advantage that these gases are cheaper than the common acetylene. With the previously known However, welding torches cannot be used with saturated hydrocarbons at such a high temperature and Achieve flame stability as is possible with acetylene burners. This essentially lies The reason for this is that the densities of propane and oxygen, for example, are 2: 1. It is therefore difficult to mix these two gases with such different densities sufficiently homogeneously.

Das Schweißen mit einer Sauerstoff-Acetylen-Flamme, deren Verwendung bei allen Schweiß- und Schneidarbeiten allgemein verbreitet ist, weist einige Nachteile auf: Der Acetylenpreis ist verhältnismäßig hoch, die Handhabung der Acetylenflaschen ist wegen ihres Gewichts schwierig, und die Verwendung des Gases durch ungenügend geschulte Arbeitskräfte stellt eine gewisse Gefahr dar.Welding with an oxygen-acetylene flame, its use in all welding and Cutting work is widespread, has some disadvantages: The price of acetylene is proportionate high, the acetylene bottles are difficult to handle and use because of their weight of the gas from insufficiently trained workers poses a certain risk.

Darum wird manchmal die Verwendung von gesättigten Kohlenwasserstoffen wie Propan vorgezogen. Bei Propan als Brenngas in den bekannten Schweißbrennern ist es jedoch kaum möglich, eine Flammentemperatur von 2370° C zu überschreiten. Dies liegt daran, daß Propan eine-Verbrennungswärme.von.nur 22400 Kalorien pro Kubikmeter besitzt. Ferner weist Propan einen begrenzten Entflammungsbereich auf und ergibt eine zerstreute Flamme, die schwer zu konzentrieren ist.This is why the use of saturated hydrocarbons such as propane is sometimes preferred. With propane as the fuel gas in the known welding torches, however, it is hardly possible to achieve a flame temperature of 2370 ° C. This is because propane has a heat of combustion. Of. Only Has 22400 calories per cubic meter. Propane also has a limited range of flammability and gives a diffused flame that is difficult to concentrate.

Es ist ein Schneidbrennereinsatz für Acetylengas bekannt, bei dem das Brenngas mit dem Sauerstoff in zwei hintereinander angeordneten Venturidüsen gemischt wird. Die erste dieser beiden Düsen dient dabei gleichzeitig zum Ansaugen des Brenngases.A cutting torch insert for acetylene gas is known in which the fuel gas is mixed with the oxygen is mixed in two venturi nozzles arranged one behind the other. The first of these two nozzles is used while simultaneously sucking in the fuel gas.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schweißbrennereinsatz der eingangs genannten Gattung derart auszugestalten, daß er für gesättigte Kohlenwasserstoffe als Brenngas geeignet ist. Dabei soll eine hohe Flammenstabilität und auch eine hohe Verbrennungstemperatur gewährleistet sein.The invention is based on the object of a welding torch insert of the type mentioned at the beginning to be designed in such a way that it is suitable as a fuel gas for saturated hydrocarbons. Included a high flame stability and also a high combustion temperature should be guaranteed.

Diese Aufgabe soll gemäß der Erfindung dadurch gelöst werden, daß das Brenngas im Injektor zentral und der Sauerstoff über Randnuten am Injektor zugeführt wird und daß daran anschließend stromabwärts ein Diffusor als Mischkammer angeordnet ist, dem eine Reihe von engen Durchströmkanälen für das Brenngas-Sauerstoff-Gemisch folgen, die in den Brennerkopf münden, der einen Düsenkern für den Flammenkern mit ihn umgebenden Längsnuten für eine Flammenkrone aufweist. Die Brenngasader ist also zu Anfang vollständig von Sauerstoff umgeben, worauf die beiden Gase in dem Diffusor gemischt werden. Die nachgeschalteten engen Durchströmkanäle sorgen für eine besonders gute Durchmischung des Brenngas-Sauerstoff-Gemisches, während die vorgeschlagene Ausführung des Brennerkopfes eine stabile, konzentrierte Flamme mit hoher Temperatur gewährleistet. Die genannten Merkmale für sich sind auf dem Gebiet der Schweißbrenner bereits bekannt.According to the invention, this object is to be achieved in that the fuel gas is centrally located in the injector and the oxygen is supplied via edge grooves on the injector and that then downstream a diffuser is arranged as a mixing chamber, which has a series of narrow flow channels for the fuel gas-oxygen mixture follow, which open into the burner head, which has a nozzle core for the Has flame core with surrounding longitudinal grooves for a flame crown. The fuel gas vein is so at the beginning completely surrounded by oxygen, whereupon the two gases mixed in the diffuser will. The downstream narrow flow channels ensure particularly good mixing of the fuel gas-oxygen mixture, while the proposed design of the burner head a stable, concentrated flame with high temperature guaranteed. The features mentioned are in themselves already known in the field of welding torches.

Der Schweißbrennereinsatz nach der Erfindung ist besonders einfach herzustellen, wenn das Gehäuse zwei Hülsen aufweist, von denen die dem Handgriff zugeordnete Hülse eine zentrale Bohrung besitzt, die an ihrem dem Handgriff benachbarten Ende den Injektor aufnimmt und deren anderes Ende als sich in Strömungsrichtung erweiternde Kammer ausgebildet ist, wobei die Bohrung der zweiten Hülse in der Nähe der Verbindungsstelle der beiden Hülsen als Sitz zur Aufnahme eines Mischers mit den Durchströmkanälen ausgebildet ist.The welding torch insert according to the invention is particularly easy to manufacture if the housing has two sleeves, of which the sleeve assigned to the handle has a central bore which at its end adjacent to the handle receives the injector and the other end than itself in the flow direction expanding chamber is formed, wherein the bore of the second sleeve in the vicinity of the junction of the two sleeves as a seat to accommodate a mixer with the flow channels is trained.

ίο In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und nachstehend näher erläutert. Es zeigtίο In the drawing is an embodiment of the Invention shown and explained in more detail below. It shows

Fig. 1 einen Injektor, teilweise im Schnitt,
F i g. 2 einen Mischer.1 shows an injector, partly in section,
F i g. 2 a mixer.

Fig. 3 und 4 die beiden Teile eines zweiteiligen Gehäuses,3 and 4 the two parts of a two-part housing,

F i g. 5 den aus den Teilen der F i g. 1 bis 4 zusammengesetzten Schweißbrennereinsatz,F i g. 5 from the parts of FIG. 1 to 4 assembled welding torch insert,

F i g. 6 einen zusammengesetzten Brennerkopf,F i g. 6 an assembled burner head,

F i ξ. 7 dessen Kernteil,F i ξ. 7 its core part,

Fig. 8 dessen Mantelteil und
F i g. 9 eine Vorderansicht des Brennerkopfs.
Der in F i g. 1 dargestellte Injektor ist mit einem zentralen Kanal 1 zur Zufuhr von Brenngas und an seinem Umfang mit einer Anzahl, z. B. sechs Nuten 2 zur Zuführung von Sauerstoff versehen. Gemäß F i g. 2 besteht der Mischer aus einem sich verjüngenden, vorzugsweise konischen, im wesentlichen massiven Körper, der an seinem Umfang eine Anzahl.Fig. 8 the shell part and
F i g. 9 is a front view of the burner head.
The in F i g. 1 injector is shown with a central channel 1 for the supply of fuel gas and on its periphery with a number, z. B. provided six grooves 2 for the supply of oxygen. According to FIG. 2, the mixer consists of a tapering, preferably conical, essentially solid body, which on its periphery has a number.

30..i, B. .zwölf Durchstrcmkanäle 5 mit kleinen Querschnittsabmessungen, beispielsweise von 1 bis etwa 3 mm Tiefe und einigen zehntel Millimeter Breite aufweist. Zur Aufnahme sowohl des Injektors als auch des Mischers dient ein Gehäuse, das aus zwei miteinander verbindbaren Hülsen 9 bzw. 10 (F i g. 5) besteht. Die eine dieser Hülsen 9 (Fig. 3) ist mit einer mittig angeordneten Bohrung versehen, die aus drei Abschnitten besteht. Der eine Endabschnitt ist als Sitz 6 zur Aufnahme des Injektors, der mittlere Abschnitt ist zylindrisch und der andere Endabschnitt als ein Diffusor 7 ausgebildet. Die andere Hülse 10 (F i g. 4) dient zur Aufnahme des Mischers, der in einem Bohrungsabschnitt 8 mit seinem Umriß angepaßter Formgebung untergebracht ist, welcher von dem einen Hülsenende ausgeht. F i g. 5 läßt das zusammengesetzte Gehäuse erkennen. Die beiden Hülsen 9 und 10 sind mit jenen Enden verbunden, z. B. verschraubt, an denen die divergente Kammer 7 ausmündet bzw. der Sitzabschnitt des Mischers ausgeht, und Injektor und Mischer sind eingesetzt.30 .. i, B. .. having twelve throughflow channels 5 with small cross-sectional dimensions, for example from 1 to about 3 mm deep and a few tenths of a millimeter wide. A housing which consists of two sleeves 9 and 10 (FIG. 5) that can be connected to one another is used to accommodate both the injector and the mixer. One of these sleeves 9 (Fig. 3) is provided with a centrally arranged bore which consists of three sections. One end section is designed as a seat 6 for receiving the injector, the middle section is cylindrical and the other end section is designed as a diffuser 7. The other sleeve 10 (FIG. 4) serves to receive the mixer, which is accommodated in a bore section 8 with a shape adapted to its outline, which extends from one end of the sleeve. F i g. 5 shows the assembled housing. The two sleeves 9 and 10 are connected to those ends, e.g. B. screwed, at which the divergent chamber 7 opens or the seat section of the mixer comes out, and the injector and mixer are inserted.

Der in den Fig. 6 bis 8 gezeigte Brennerkopf besteht aus zwei Teilen, einem Mantel 11 mit Muttergewinde und einer konischen Bohrung und aus einem in diese eingesetzten, durchbohrten Kern 12, der an seiner kegeligen Begrenzungsfläche mit einer Anzahl Längsnuten 13 versehen ist. Aus den F i g. 6, 7 und 9, von denen die letzte die über den Umfang gleichmäßige Nutenausteilung erkennen läßt, geht hervor, daß der Kern an seinem Kopfende eine zylindrische, mittige Ausnehmung aufweist, von der in Winkelabständen von 90° vier Radialbohrungen ausgehen. Diese münden in einen Ringkanal aus, der bei zusammengesetztem Mundstück von dem Kern und einer Ausdrehung des Mantels begrenzt ist und in welchen die mittels der Nuten des Kernes geschaffenen Strömungswege ausmünden.The burner head shown in FIGS. 6 to 8 consists from two parts, a jacket 11 with nut thread and a conical bore and from one in this inserted, pierced core 12, which on its conical boundary surface with a number Longitudinal grooves 13 is provided. From the F i g. 6, 7 and 9, the last of which is the one that is uniform over the circumference Shows that the core has a cylindrical, has central recess from which four radial bores extend at angular intervals of 90 °. These open out into an annular channel which, when the mouthpiece is assembled, is made up of the core and a turning of the shell is limited and in which the created by means of the grooves of the core Flow paths open out.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wirkt in folgender Weise: Das Brenngas, z. B. Propan, wird in denThe device according to the invention works in the following way: The fuel gas, e.g. B. propane, is in the

Kanal unter verhältnismäßig hohem Druck von 0,8 bis 1,5 atü, der Sauerstoff den umfänglich angeordneten Kanälen 2 unter verhältnismäßig niedrigem Druck zwischen 0,5 und 0,6 atü zugeführt. Am Ausgang der Randnuten bei 3 (Fig. 5) tritt eine erste Durchmischung ein.Channel under relatively high pressure of 0.8 to 1.5 atmospheres, the oxygen the circumferentially arranged Channels 2 fed under relatively low pressure between 0.5 and 0.6 atü. At the exit the edge grooves at 3 (Fig. 5) a first intermixing occurs.

Es sei darauf hingewiesen, daß die beiden Gaszuführungen gegenüber dem Sauerstoff-Acetylen-Brenner vertauscht angeordnet sind. Dies gestattet die Anwendung von sehr niedrigen Sauerstoff-Speise-Drükken, was besonders vorteilhaft für den Schutz des Schweißbades ist und die Gefahren einer Sauerstoffabsorption durch das geschmolzene Metall und nachträglicher Bildung von Eisenoxydeinschlüssen auf ein Minimum beschränkt, die immer für die mechanischen Eigenschaften der Schweißzone sehr schädlich sind.It should be noted that the two gas inlets opposite the oxygen-acetylene burner are arranged reversed. This allows the use of very low oxygen feed pressures, which is particularly beneficial for the protection of the weld pool and the dangers of oxygen absorption due to the molten metal and subsequent formation of iron oxide inclusions Minimum, which is always very detrimental to the mechanical properties of the welding zone are.

Das Gemisch gelangt daraufhin in den Diffusor 7 (F i g. 3), wo die Entspannung seine Homogenität verbessert, und tritt in den bei 8 angeordneten Mischer 4 ein. Dort wird es mittels der zu diesem Zweck angeordneten Längsnuten in eine dieser Zahl entsprechende Anzahl von Teilströmen kleinen Querschnittes aufgespalten, wodurch eine gründliche Durchmischung und Homogenisierung bewirkt wird, so daß beim Verlassen des Mischers die zur Herstellung einer guten Schweißnaht erforderliche Homogenität erreicht ist.The mixture then reaches the diffuser 7 (Fig. 3), where the expansion improves its homogeneity, and enters the mixer 4 located at 8. There it is arranged for this purpose by means of the Longitudinal grooves in a number corresponding to this number of partial flows of small cross-section split up, causing thorough mixing and homogenization, so that when leaving the mixer the homogeneity required to produce a good weld seam is reached.

Das homogene Gemisch gelangt daraufhin über ein Mischrohr in den in Fig. 6 dargestellten Brennerkopf, der aus dem in F i g. 7 dargestellten Kern 12 mit nicht gezeichneter Mittelbohrung und vierzehn Längsnuten, die jenen des Mischers entsprechen, und dem Außenteil 11 (F i g. 8) besteht. Dieser Brennerkopf wurde zur Erfüllung einer Doppelfunktion geschaffen, und zwar, um in erster Linie die Homogenität des Gemisches durch dessen Umschichtung ein letztes Mal zu vervollständigen und anschließend eine Flamme, die aus einer Reihe peripherischer Stichflammen besteht, deren Zahl jener der Rillen entspricht, sowie eine mittlere Stichflamme (F i g. 9) zu erzeugen. Auf diese Weise dienen die einzelnen Stichflammen gleichzeitig als Leitflamme und als Kalorienzufuhr zur Schweißzone. Der Durchmesser der Mittelbohrung ist so berechnet, daß ein zum Schmelzen des für die Herstellung der Schweißraupe erforderlichen Auftragsmetalls ausreichender Durchsatz erzielt wird.The homogeneous mixture then reaches the burner head shown in Fig. 6 via a mixing tube, from the in F i g. 7 shown core 12 with not shown central bore and fourteen Longitudinal grooves, which correspond to those of the mixer, and the outer part 11 (FIG. 8) consists. This burner head was created to fulfill a double function, primarily to ensure homogeneity to complete the mixture by rearranging it one last time and then a flame consisting of a series of peripheral flashes, the number of which is that of the grooves corresponds to, and to generate a medium jet flame (Fig. 9). In this way each serve Jet flames at the same time as a guide flame and as a calorie supply to the welding zone. The diameter the central hole is calculated so that one is used to melt the for the manufacture of the weld bead required application metal sufficient throughput is achieved.

Auf diese Weise läßt sich eine sehr heiße und sehr konzentrierte mittlere Stichflamme erzielen.In this way a very hot and very concentrated central jet flame can be achieved.

Die Konzentration der mit Hilfe des erfindungsgemäßen Schweißbrenners erzielbaren Flamme entspricht nicht der Konzentration einer beim Sauerstoff-Acetylen-Schweißen erhaltenen Stichflamme, ist jedoch bedeutend höher als bei den üblichen gesättigten Kohlenwasserstoffen, deren starke Streuung ihre Anwendung bei vielen Arbeiten einschränkt.The concentration corresponds to the flame that can be achieved with the aid of the welding torch according to the invention is not the concentration of a jet flame obtained during oxygen-acetylene welding however, significantly higher than the usual saturated hydrocarbons, which are widely scattered Restricts use in many jobs.

Claims

Patent claims:

1. Welding torch insert for attachment to the handle of welding torches for the use of saturated hydrocarbons and oxygen, with a burner head and a housing in which an injector and a mixing chamber are arranged, characterized in that the fuel gas in the injector (1) is central and the oxygen is supplied via edge grooves (3) on the injector (1) and that then downstream a diffuser (7) is arranged as a mixing chamber, which is followed by a series of narrow flow channels (5) for the Brermgas-oxygen- / _, mixture, which in open the burner head,

"the one nozzle core (12) for the flame core with longitudinal grooves (13) surrounding it for a Has crown of flames.

2. Welding torch insert according to claim 1, characterized in that the housing has two Sleeves (9, 10), of which the sleeve (9) assigned to the handle has a central one Has bore which receives the injector (1) at its end adjacent to the handle and the other end of which is designed as a chamber which widens in the direction of flow, and that the bore of the second sleeve (10) in the vicinity of the junction of the two sleeves is designed as a seat for receiving a mixer with the flow channels (5).

For this purpose 2 sheets of drawings