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Verfahren zur Feststellung des ~Nichtschneid"-r#standes beim Gas-Schweissen
oder Gas-Schneidbrennen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feststellung des "Nichtschneid"-Zustandes
beim Gas-Schweissen bezw. -Schneidbrennen.
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Beim Arbeiten mit einem brennenden Gasstrom, insbesondere beim Gas-Schweissen
oder -Schneidbrennen, gehen die durch das aus einer Düse austretende Schneidgas
gebildeten Flammen bei normalem Arbeitsablauf direkt durch ein Werkstück (diese
Flammen werden nachsXhend als Flammenstrom A bezeichnet).
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Treten jedoch während des Arbeitsablaufs irgendwelche unerwünschten
Umstände wie z.B. übermäßig hohe Schneidgeschwindigkeit, eine ungewöhnliche Veränderung
des Drucks oder der ausströmenden Menge an Brenngas oder Sauerstoff (nachstehend
vereinfacht als Gas bezeichnet), ein Erlöschen der Flamme oder eine schlechte Flammenführung
auf, so wäre eiB normales Schneidbrennen nicht mehr möglich, da sich nach dem Auftreffen
auf die Oberfläche des Werkstückes an diesem entlang ein unkontrollierter Gasaustritt
in Form einer Flamme (nachstehend als Flammenfehlfluß#C bezeichnet) oder in Form
von
unverbranntem Gas (nachfolgend als Gasfehlfluß D bezeichnet)
ergibt. Diese Erscheinung wird beim Gas-Schweißen bezw.
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-Schneidbrennen im allgemeinen als "Nichtschneid"-Zustand bezeichnet.
Es ist offensichtlich, daß ein geeignetes Verfahren zur Feststeltung des ~Nichtschneid"-Zustandes
zu einer beträchtlichen Steigerung des Wirkungsgrades beim Gas-Schweißen bezw. -Schneidbrennen
führt. Bisher sind jedoch auf diesem Gebiet weder ein geeignetes Verfahren noch
eine passende Vorrichtung bekannt.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, diesem Mangel abzuhelfen, und somit
besteht die Aufgabe der Erfindung im wesentlichen in der Schaffung eines Verfahrens,
daß sich dazu eignet, den 1,Nicht schneid ~-Zustand möglichst einfach und genau
zu ermitteln und Möglichkeiten für eine einfache Anzeige desselben zu schaffen.
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ZurLösung einer solchen Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
daß in der Nähe einer zu einem Schweiß- oder Brei erät gehörenden Düse ein Druckmedium
austritt, daß dessen jeweilige Auftreffdruck als Gegendruck erfaßt wird und daß,
je nachdem, ob das Gas als Flamme oder unverbrannt aus :~der Düse ausströmt, zur
Kennzeichnung dieser "Nichtschneid"-Zustände die unkrschiedlichen, auf das Druckmedium
wirkenden Gegendrücke dienen.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Druck des austretenden Druckmediums vorher
auf einen solchen Gleichgewichtszustand eingestellt wird, daß sich unter normalen
Betriebsbedingungen um den im Bereich der Düse liegenden Austrittspunkt herum keine
Veränderung des atmosphärischen Drucks ergeben. Günstig ist es ferner wenn einer
dieser unterschiedlichen Gegendrücke ein Überdruck und der andere ein Unterdruck
ist.
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Als Druckrnedium ist Druckluft besonders geeignet.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird auch eine Vorrichtung
zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens vorgeschlagen; eine derartige Vorrichtung
ist erfindungsgemäß so aufgebaut, daß in einem Körperelement mit einer Bohrung eine
Detektoröffnung zur Feststellung der Gegendrücke und ein Düsenkopf zum Austritt
des Druckmediums vorgesehen sind und daß die Spitze der Düse in die Bohrung des
Körperelementes eingesetzt ist.
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Man läßt also ein Druckmedium wie z.B. Druckluft aus einem Düsenkopf
austreten, der sich in der Nähe der Spitze einer Düse befindet-, wobei der Druck
der Druckluft vorher auf einen solchen Gleichgewichtszustand eingestellt wurde,
daß im Bereich des Düsenkopfes keine Veränderung des atmosphäre schen Drucks auftritt,
d.h. unter normalen Betriebsbedingungen hier keinerlei Gegendrücke anstehen. Nimmt
man nunmehr an, daß das Gas aus der Düse in einen Flammenfehlfluß C übergegangen
ist; und ein ~Nichtschneid"-Zustand vorliegt, so trifft die aus dem Düsenkopf austretende
Druckluft gegen den Flammenfehlfluß C und den sich in Anbetracht der hohen Temperaturen
desselben aus, um mit dem Flammenfehlfluß C in seitlichen Richtungen entlang der
Werkstoffoberfläche zu strömen, sodaß hieraus resultierend über den Bereich des
Düsenkopfes hinweg ein Unterdruck erzeugt wird. Nimmt man weiter an, daß der Gasstrom
aus der Düse in einen aus-unverbranntem Gas bestehendem Gasfehlfluß D übergegangen
ist, so erzeugt die aus dem Düsenkopf austretende Druckluft mit dem Gasfehlfluß
D eine Wirbelströmung oder Turbulenz, da in diesem Falle keine durch-hohe Temperaturen
bedingten Reaktionen anstehen. Demgemäß steht im Bereich des Düsenlcopfes ein Überdruck
an.
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In Verbindung mit einem Verfahren und/oder einer Vorrichtang nach
der Erfindung finden vorteilhaft Einrichtungen
zur Erzeugung elektrischer
Signale Verwendung, die durch die Unter- oder Überdrücke betätigt werden, wenn diese
durch Leitungsverbindungen zu einer neben der Düse befindlichen Detektoröffnung
den betreffenden Einrichtungen zugeleitet werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer
Zeichnung beschrieben; im einzelnen zeigen: Fig. 1 die schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßeflAusführungsform, aus der ein "Nichtschneid"-Zustand erkennbar
ist, Fig. 2 eine der Darstellung nach Fig. 1 ähnliche schematische Darstellung,
jedoch bei normalem Betriebszustand, Fig. 5 eine im vergrößerten Maßstab und teilweise
im Schnitt gezeichnete Ansicht entsprechend der Fig. 2, jedoch unter Darstellung
eines "Nichtschneid"-Zustandes.
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In eine Bohrung 4 eines Körpereiementes 3 ist eine Düse 1 fest eingesetzt,
wobei die Düse 1 durch eine Schraube 5 mit dem Körperelement 3 verbunden ist. Am
Umfang der Spitze der Düse 1 befindet sich eine Detektoröffnung 6, an der der Gegendruck
festgestellt wird, der im "Nichtschneid"-Zustand im Bereich der Düse 1 durch Austritt
von Druckluft aus einem Düsenkopf 2 erzeugt wird, dessen Öffnung sich neben der
Detektoröffnung 6 befindet. Die Zuführung von Druckluft zu dem Düsenkopf 2 erfolgt
durch einen Strömungspfad 7. Über eine Leitung 8 ist die Detektoröffnung 6 mit Drucksohaltern
9 und lo verbunden, wobei diese Schalter möglichst als tasimetrische Schalter ausgebildet
sind. Die
Leitung 8 überträgt den jeweiligen Gegendruck als Unter-oder
Überdruck von der Detektoröffnung 6 zu den Druckschaltern 9 bezw. lo. Der Druckschalter
9 spricht nur durch den Unterdruck und der Druckschalter lo nur lurch den Überdruck
an der Detektoröffnung 6.an.
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Werden unter diesen Bedingungen normalerweise Schneidbrennarbeiten
ausgeführt, während die Druckluftzufuhr aus dem Strömungspfad 7 zur Austrittsöffnung
des Düsenkopfes 2 erfolgt, so entspricht der Zustand des Flammenstromes A der Darstellung
nach Fig. 2, ohne daß die Druckschalter 9 oder lo betätigt werden, da der Druck
an der Detektoröffnung 6 gleich dem atmesphärischen Druck ist, wie dies im Vorstehenden
erläutert wurde. Nimmt man an, daß der Betriebsablauf anormal ist und der Flammenstrom
A zu einem Flammenfehlfluß C entsprechend dem Zustand - nach Fig. 5 verändert wird,
so trifft die aus dem Düsenkopf 2 austretende Druckluft gegen den Flammenfehlfluß
C und wird durch die hohe Temperatur desselben erhitzt, wobei die Druckluft sich
schnell ausdehnt und sich ein unkontrollierter Gasuastritt von hoher Geschwindigkeit
mit dem Flammenfehlfluß C seitlich der Düse 1 entlang der Oberfläche ..eines Werkstückes
ergibt; hierdurch wird an der Detektoröffnung 6 ein Unterdruck erzeugt, durch den
die Betätigung des Druckschalters 9 über die Leitung 8 erfolgt. Liegt ein Erlöschen
der Flamme oder ein aus unverbranntem Gas bestehender Gasfehlfluß D vor, so erzeugt
die aus dem Düsenkopf 2 austretende Druckluft mit dem Gasfehlfluß D eine Wirbelströmung
bezw. Turbulenz, und es entsteht an der Detektoröffnung 6 ein Überdruck, da die
Druckluft nicht die durch hohe Temperatur bedingte Reaktion wie im vorhergehenden
Fall zeigt. Durch diesen Überdruck wird über die Leitung 8 der Druckschalter lo
betätigt. Demgemäß sind der "Nichtschneid"- und der Normalzustand des Betriebsablaufes
leicht zu erkennen, indem diese
Schalter auf der Grundlage dEr
Eingangsgegendrücke die entsprechenden Ausgangssignale erzeugen.
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Nachstehend seien einige konkrete numerische Werte der an der Detektoröffnung
6 einer Vorrichtung nach der Erfindung herrschenden Gegendrücke aufgeführt: 1. Bei
Austritt des Gases im Flammenfehlfluß C... -50 mm QS 2. Bei Austritt des Gases im
Gasfehlfluß D .... + loo mm QS.
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In diesem Falle wurde Druckluft von 5,5 kg/cm² verwendet.
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Wie im Vorstehenden erwähnt, bietet die vorliegende Erfindung insofern
einen großen Vorteil, als verschiedene Gegendrücke erzeugt werden je nach dem, ob
das aus einer Düse oder einem Gerät ausströmende Gas einenFlammenfehlfluß C oder
einen Gasfehlfluß D aufweist, sodaß der "Nichtschneid"-Zustand durch die analysierten
beiden GegendrUcke festgestel't werden kann. Werden also geeignete Steuerungen durch
sie elektrischen Signale z.B. durch die genannten Druckschalter betätigt, so bewirken
diese einen normalen Betriebsablauf beim Gasschweißen bezw. -schneidbrennen oder
verschiedenen anderen ähnlichen Arbeiten.