DE1545479A1 - Verfahren zum Erhitzen von Gegenstaenden - Google Patents

Description

PATENTANWALT
DIPL-ING.

HELMUT GÖRTZ

6 Frankfurt am Main 70 λα *«

Sehneckenhof str. 27-Tel.617079 · ' * UNION CARBIDE CORPORATION Verfahren zum Erhitzen von Gegenständen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhitzen von Gegenständen unter Verwendung einer Flamme, die durch Verbrennung eines Gemisches von Sauerstoff und Brennstoff entsteht₍ wobei das Gasgemisch größere Mengen von Acetylen enthält«

BSs ist bekannt« daß bei der Verbrennung von Acetylen mit Sauerstoff eine sehr intensive Flamme entsteht, die für zahlreiche Verfahren verwendet werden kann« Beispiele solcher Verfahren sind Schweißen,, Löten und Schneiden von Metallen« Üblicherweise verwendet asan einen Brenner« durch welchen Ströme von Sauerstoff und Acetylen aus ihren entsprechenden Behältern vereinigt und in Form einer verhältnismäßig gut gerichteten und zusammenhängenden Flamme verbrannt werden. Die Richtung und der Zusammenhang der Flamme sind abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit des Sauerstoffs und Acetylene, welche der Flamme ebenfalls ihre Geschwindigkeit übermitteln« In der Regel bringt man die Flamme in Berührung mit dem zu bearbeitenden Werkstück«

Bei manchen Verwendungszwecken kommt die gerichtete und zusammenhängende Flamme aus Sauerstoff und Acetylen in Berührung nur mit einem kleinen Gebiet des Verkstückes, das allein erhitzt wird. Schweißen und Schneiden sind typische Beispiele solcher Verfahren« Hierbei ist es aus wirtschaftlichen Gründen"wichtig, daß die mit der Flamme in Berührung kommenden Gebiet« des Verkstückes so schnell wie möglich erhitzt werden« Bei kontinuierlichen. Verfahren, bei welchen immer wieder neue Gebiete des Werkstückes In Berührung mit der Ramme kommen, ist es ebenfalls erwünsoht.

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ORiGJNAL

daß diese neuen Gebiete so schnell < wie möglich erhitzt werden. Es ist also klar, daß bei solchen Verfahren wirtschaftliche Ersparnisse erzielt werden, wenn das Erhitzen -so schnell wie möglich stattfindet·

Das wesentliche Ziel der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zum schnellen Erhitzen kleiner Gebiete eines Metalles mittels · einer gerichteten und zusammenhängenden Flamme. · =-. _:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhitzen von Gegenstän« den mittels einer auf sie gerichteten Flamme, die bei der Verbren-j nung eines Gemisches von Sauerstoff und Acetylen entsteht. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß dieses Gemisch 7,5 bis 12,5 oder.17*5 bis 22,5 Vol.-S Wasserstoff enthält, bezogen auf das Gesamtvolumen des Brenngases, d.h. Wasserstoff und Acetylen. ,

Die Fig. 1 zeigt graphisch- die ausgezeichnete Heizwirkung von erfindungsgemäßen Zusammensetzungen;

Die Fig· 2 zeigt dieselben Werte in anderer Darstellungο

Das Verhältnis des Sauerstoffes zu dem Brenngas kann im allgemeinen innerhalb der bekannten Grenzen gehalten werden. Wie unten gezeigt wird, ist es vorteilhaft, die«.Sauerstoffmenge etwas zu vergrößern, um optimale Ergebnisse zu erhalten. Die Flamme wird gerichtet und zusammenhängend gemacht in der üblichen Weise, dadurch, daß man dem Wasserstoff, dem Acetylen und dem Sauerstoff die erforderliche Strömungsgeschwindigkeit gibt. Die Wärme der Flamme wird dann auf das Werkstück übertragen, um es schnell zu erhitzen·

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&AD ORIGINAL

Die Fig. 1 zeigt graphisch die überlegenen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Mischungen» Die Ordinate dieser Darstellung ist die Anlaufzeit, d.h. die Zeit, die erfordert Wird, um einen Teil der Oberfläche eines leicht oxydierbaren Metalls auf seine Verbrennungstemperatur zu erhitzen· Die Verbrennungetemperatur ist diejenige Temperatur« bei welcher ein oxydierender Gasstrom beginnt« in die Oberfläche einzuschneiden« Die für die Temperaturerhöhung verwendete Flamme trifft direkt auf/zu durchbohrende Oberfläche auf und ist so eingestellt, daß der innere Kegel der Plaouae da* Werkstück berührtο Die Abszisse der Zeichnung gibt das Verhältnis der Vol.»# Sauerstoff zu den VoI_n-Ji Acetylen und Wasserstoff wiederο Die verwendeten Werkstücke bestanden aus 5 cn dicken weichen Stahlplatten mit einer'Verbrennungstemperatur von etwa ß?0 bis 980⁰C_o Stündlich wurden 0.42 m . Acetylen und Wasserstoff zugeführt» Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases, d.ho die durchgeströmte Menge*geteilt durch den Querschnitt des Ausflusses durch die Öffnungen eines üblichen Schneidbrenners betrug 91Λ m/s. Die Sasgeschwlndlgkeiten wurden in allen Fällen konstant gehalten durch Verwendung von Düsen mit größeren oder' kleineren Austritteöffnungen für die Flamme, welche diejzentrale Austrittsöffnung für den Sauerstoff umgaben« Hierdurch könnten Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit, die aus Änderungen der Wasserstoffmengen entstanden, kompensiert werden· Der Durchmesser des Kreises der Öffnungen für die Flammen wurde in allen Fällen konstant gehaltene Alle Parameter waren also immer die gleichen, ausgenommen Änderungen in der Zusammensetzung der Brenngase und des Verhältnisses von Sauerstoff zu Brenngas· Die .hierbei gesteigt en absoluten Werte treffen natürlich nur bei diesen Voraussetzungen zu und sind unter anderen Umständen andersο Die Flg. 1 zeigt, daß die Anlaufzeit gegenüber der Verwendung von reinem Acetylen für ein gegebenes Verhältnis von Sauerstoff zum Brenngas sehr wesentlich verbessert wurde, wenn das Gasgemisch etwa 10 %

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oder etwa 20 % Wässerstoff Im Acetylen enthielte Diese Verbesserung war bei Wasserstoff gehalt en von etwa 7*5 bis etwa 12 «5 und v6ii etwa 17*!>_bie etwa 22,5 VoI«-Ji im Acetylen zu beobachten« Die Figo 1 zeigt ferner, daß die Zugabe von etwa 15 % Wasserstoff die Anlaufzeit nicht wesentlich verkürzt« Weiter unten wird versucht, eine Begründung für diese unerwartete Erscheinung zu geben«

Die Fig. 2 zeigt dasselbe in anderer Darstellungsform« Die Ordinate ist wieder die Anlaufzeit, die Abszisse gibt die Gehalte an Wasserstoff in Acetylen wieder. Man sieht, daß das Verhalten wesentlich verbessert wird, wenn das Acetylen etwa 10 oder etwa 20 VoX._e»% Wasserstoff enthält, und daß das Verhalten wieder schlechter wird, wenn die Gehalte an Wasserstoff in Acetylen etwa 15 % und über etwa 25 % betragen«

Die Zeichnungen zeigen auch, daß die Anlaufzeit abhängig ist von dea Verhältnis des Sauerstoffes zu den Brenngas. Man sieht, daß optimale Anlaufzeiten für alle Gemische von Wasserstoff mit Acetylen etwa dieselben Sauerstoff«engen erfordern, daß aber die optimale Sauerstoffringe für die Gemische von Wasserstoff und Acetylen höher liegt_t eis die für reines Acetylen benötigte Sauerstoffmenge. Die Figuren zeigen, daß innerhalb eines Bereiches von 7,5 zu 12,5 VoI₀-Ji Wasserstoff Im Acetylen ein Verhältnis von Sauerstoff zu Brenngas von etwa l,%sl bis 1,9*1 vorzuziehen ist. Für den Bereich von 17,5 bis etwa 22,5 Vol.-Ji Wasserstoff im Acetylen wird ein Verhältnis von Sauerstoff xu Brenngas innerhalb UBB Bereiches von etwa 1,4s1 zu etwa 2,0:1 benötigt»

Zur Erklärung dieser Überraschenden Erscheinung kann eine allerdings nicht begründete Theorie gegeben werden« Der Wärmegehalt

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eine» Gemisches iron Wasserstoff und Acetylen ist geringer als der tfärmegohalt eines entsprechenden Volumens von Acetylen· Das konnte festgestellt werden, «renn man die gesaute, auf den zu erhitzenden Gegenstand übertragene Wärmemenge maß und nicht die von eine« . begrenzten Gebiet aufgenommene« Hierbei wurden keine Unterschiede Es ist also möglich, daß das bessere Verhalten

ist auf eine bessere Wärmeübertragung »wischen der und daa Werkstück« Vielleicht entstehen innerhalb der «rfindungsg-esäßen Bereiche größere Mengen von freien Wasserstoffradikalen in der Flamme, welche die Warmeuttertraguitge eigenschaft en des Gases 'jsrbeesarrio Natürlich nuß aan auch andere Umstände berücksichtigen, um asu einer optimalen Anlaufzeit zu gelangen· Zu diesen anderen gutbekannten Umständen gehört das Verhältnis ; der Gase zueinander, der Abstand zwischen der Düse, aus welcher di© Flaume entsteht _r ttßd den Werkstück, der Strömungsgeschwindigkeit' der Gase durc'ti die Öffnungen des Brenners und die Intensität der Platanse« ' ■ . - ' ■ '

Vorzugsweise nischt man das Acetylen und den Wasserstoff, bevor man das Gemisch aait de» Sauerstoff zusammengibt₀ Man kann aber auch z'.narir; usn Saucretoff mit dem Wasserstoff mischen und dann das Acetyl«n zugeben, oder alle drei Bestandteile gleichzeitig

mischenβ ~ -

Die Brfii'-Φϊg.t; ist oben in Bosug auf einen Schneidbrenner mit uehreren Mundstücken für die Flamme beschrieben· Zum Schweißen hat die Dü3o aber in der Regel nur ein Mundstück, aus welchem das verbreunbare Gemisch von Wasserstoff, Acetylen und Sauerstoff austritt und die Verbrennungszone erreicht«

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Zusaätzlieh zn der Verringerung der Anlaufzeit bringt die Erfindung noch den Vorteil mit sieh, daß die Flamme β ehr stabil ist und eine große Sicherheit gegen Rückschlag hat«

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BAD ORIGINAL

Claims (1)

1. Patentanspruch·

   Verfahren su» Erhitz·» von Gegenständen altteis einer durch Verbrennung von Sauerstoff und Acetylen entstandenen Flawee, dadurch gekennzeichnet, daß das Brenngas 7,5 bis 12,5 oder 17«5 bis 22,5 VoIο-54 Wasserstoff enthält, besogen auf die gesaut· Menge des Brenngases_o

   2« Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekenn« zeichnet, daß das Verhältnis von Sauerstoff anus Brenngas in ύ·τ FlasM· zwischen 1,4t1 und 1,9:1 gehalten wird·

   3ο Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch' gekennzeichnet, daß nan den Sauerstoff eines Gemisch von Wasserstoff und Acetylen zuführt„

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