DE1927523A1 - Protective gas shielding for torch-cutting - of thick materials - Google Patents
Protective gas shielding for torch-cutting - of thick materialsInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zum Brennschneiden, insbesondere zum Trennen von Materialien größerer Dicken Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Brennschneiden, insbesondere zum Trennen von Materialien größerer Dicken, bei dem zur Stabilisierung des Schneidsauerstoffstrahles zwischen diesem und dem umgebenden Heizgas Strahl ein ringförmiger vorhangartiger Schutzstrahl vorgesehen ist.Method and device for flame cutting, in particular for cutting of materials of greater thickness The invention relates to a method and an apparatus for flame cutting, especially for cutting thick materials to stabilize the cutting oxygen beam between this and the surrounding one Heating gas jet an annular curtain-like protective jet is provided.
Bekanntlich spielt die Sauerstoffreinheit beim Brennschneiden zur Erzielung einer hohen Schneidleistung und einer guten Qualität des Schnitts eine wichtige Rolle. Voraussetzung für ein wirtschaftliches Brennschneiden ist somit, daß dem Schneidbrenner ein Sauerstoff höchstmöglicher Reinheit zugeführt wird und daß diese Reinheit nach dem Verlassen der Schneidsauerstoffdüse möglichst erhalten bleibt. Insbesondere die Schaltung der Reinheit des Sauerstoffs nach dem Verlassen der Düse ist äußerst schwierig und bisher noch nicht in zuiriedenstellender Weise gelöst worden. Zur Lösung des Problems spielen die Gestaltung und die Intensität der Heizgasflamme eine wesentliche Rolle.It is well known that oxygen purity plays a role in flame cutting Achieving a high cutting performance and a good quality of the cut one important role. The prerequisite for economical flame cutting is therefore that the cutting torch an oxygen of the highest possible purity is supplied and that this purity is preserved as possible after leaving the cutting oxygen nozzle remain. In particular, the circuit of the purity of oxygen after leaving the nozzle is extremely difficult and not yet satisfactory been solved. The design and the intensity play a role in solving the problem the heating gas flame plays an essential role.
Aus den vorgenannten Gründen hat man bereits Schneidbrenner derart gestaltet, daß um den Schneidsauerstoffstrahl ein ringförmiger vorhangartiger Schutzstrahl aus Sauerstoff eingeblasen werden kann. Mit dieser Maßnahme soll der Schneidsauerstoffstrahl vor der Vermischung mit den Bestandteilen der umgebenden Heizgase oder der Luft geschützt werden.For the reasons mentioned above, cutting torches of this type are already in use designed that an annular curtain-like protective beam around the cutting oxygen beam can be blown in from oxygen. With this measure, the cutting oxygen jet should before mixing with the components of the surrounding heating gases or the air to be protected.
Ein wesentlicher Nachteil der bisher bekannten Düsensysteme der vorgenannten Schneidbrtnner liegt darin, daß sich der Sauerstoff des Schutzstrahles und die Peripherie des um,-ringten Schneidsauerstoffstrahles sich an der Verbrennung der Heizgase aktiv beteiligen. Der in die Heizflamme eingedrungene Sauerstoff beschleunigt die Verbrennung der Heizgase, wodurch die ifeizflamme wesentlich idirzer wird. Durch die Verkürzung der Heizflamme ist aber die Schutzwirkung derselben für das Erhalten der Sauerstoffreinheit in größerem Abstand von der Mündung der Schneidsauerstoffdüse nicht mehr in dem erforderlichen Maße gegeben und die Schneidleistung wird gemindert.A major disadvantage of the previously known nozzle systems of the aforementioned Cutting edge lies in the fact that the oxygen of the protective beam and the periphery of the cutting oxygen jet, which is encircled, is actively involved in the combustion of the hot gases participate. The oxygen that has penetrated the heating flame accelerates the combustion of the heating gases, which causes the heating flame to become considerably idler. By the However, shortening the heating flame is the protective effect of the same for preservation the oxygen purity at a greater distance from the mouth of the cutting oxygen nozzle is no longer given to the required extent and the cutting performance is reduced.
Zweck der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, wodurch eine größere Wirtschaftlichkeit, insbesondere durch die Erhöhung der Schneidleistung beim Schneiden von Materialien größerer Dicken erreicht wird.The purpose of the invention is to provide a method and an apparatus create, thereby increasing profitability, in particular by increasing the cutting performance is achieved when cutting materials of greater thickness.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zu entwickeln, bei welchen die Heizflamme auch nach dem Öffnen des Schneidsauerstoffventils und dem Einblasen des Schutzstrahles eine relativ große Länge beibehält. Der Schutzstrahl muß so beschaffen sein, daß sich der Kern des Schneidsauerstoffstrahles auch nicht in größerem Abstand vor der Schneidsauerstoffdüse mit den Heizgasen vermischen kann, so daß die Reinheit des Schneidsauerstoffstrahls in hohem Maße erhalten bleibt.The invention is based on the object of such a method and to develop a corresponding device in which the heating flame also after opening the cutting oxygen valve and blowing in the protective jet maintains a relatively great length. The protective beam must be such that the core of the cutting oxygen jet is also not at a greater distance in front of the cutting oxygen nozzle Can mix with the heating gases, so that the purity of the cutting oxygen jet is preserved to a large extent.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Erhöhung der Stabilisierung des Schneidsauerstoffstrahles als Schutz strahl zwischen Schneidsauerstoffstrahl und Tle iz gas strahl brennbare Gase oder deren Gemische oder Stickstoff oder Preßluft eingeblasen werden. Eine noch bessere Stabilisierung wird dadurch erreicht, daß gegebenenfalls zusätzlich zwischen dem lleizgasstrahl und der ihn umgebenden Luft ein weiterer aus einem der vorgenannten Gase oder Gasgemische bestehender ringförmiger Schutzstrahl eingeblasen wird.According to the invention the object is achieved in that to increase the stabilization of the cutting oxygen beam as a protective beam between the cutting oxygen beam and Tle iz gas jet flammable gases or mixtures thereof or nitrogen or compressed air be blown in. An even better stabilization is achieved in that optionally additionally between the fluid gas jet and the air surrounding it another ring-shaped one consisting of one of the aforementioned gases or gas mixtures Protective beam is blown in.
Für die als Schutzatrahlen dienenden brennbaren Gase werden vorzugsweise Azetylen, Propan, Wasserstoff, Ferngas, Stadtgas oder deren Gemische verwendet.For the flammable gases used as protective radiation, preference is given to Acetylene, propane, hydrogen, long-distance gas, town gas or their mixtures are used.
Die als Schutzstrahlen dienenden brennbaren Gase oder Gasgemische werden zweckmäßigerweise von den Heizgasen vor Eintritt in die Injektorvorrichtung abgezweigt. Falls den Heizgasen Preßluft zugeführt wird, kann diese bei Verwendung von Preßluft als Schutzstrahl auf die gleiche Weise abgezweigt werden.The flammable gases or gas mixtures used as protective rays are expediently provided by the heating gases Entry into the injector device branched off. If compressed air is supplied to the heating gases, this can be used when using be branched off by compressed air as a protective jet in the same way.
Die als Schutzstrahlen dienenden Gase oder Gasgemische können vor, nach oder mit dem Öffnen des Schneidsauerstoffventils eingeblasen werden.The gases or gas mixtures used as protective rays can be blown in after or with the opening of the cutting oxygen valve.
Die Vorrichtung zum Brennschneiden, insbesondere zum Trennen von Materialien größerer Dicken, die bisher aus zentrisch angeordneter Schneidsauerstoffdüse, konzentrisch hierzu angeordneten Ileizgasdüsen und zwischen Schneidsauerstoffdüse und lleizgasdüsen befindlichen Ringspalt bzw. mehreren um die Schneidsauerstoffdüse kreisförmig angeordneten Düsen zur Erzeugung eines Schutzstrahles besteht, ist erfindungsgemäß derart verändert, daß konzentrisch um die Heizgasdüsen ein weiterer Ringspalt oder mehrere auf einem oder mehreren Kreisen liegende Düsen zur Erzeugung eines weiteren Schutzstrahles angeordnet sind.The device for flame cutting, especially for cutting materials greater thicknesses, which previously consisted of a centrally arranged cutting oxygen nozzle, concentrically Ileizgas nozzles arranged for this purpose and between the cutting oxygen nozzle and the Ileizgasdüsen located annular gap or several arranged in a circle around the cutting oxygen nozzle There is nozzles for generating a protective jet, is modified according to the invention in such a way that that concentrically around the heating gas nozzles another annular gap or several on one or nozzles lying in several circles to generate a further protective jet are arranged.
Der durch die Ringspalte bzw. Düsen gebildete Querschnitt für die Schutzstrahlen ist vorteilhafterweise gleichmäßig um die Achse des Schneidsauerstoffstrahles verteilt.The cross-section formed by the annular gaps or nozzles for the Protective radiation is advantageously uniform around the axis of the cutting oxygen jet distributed.
])er verschnitt der Ringspalte bzw. Düsen auf der Gaseintrittsseite ist wesentlich größer als auf der Gasaustrittsseite.]) he cut the annular gap or nozzle on the gas inlet side is much larger than on the gas outlet side.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die entsprechend ausLebildete Vorrichtung wird ein dichter vorhangartiger Schutzstrahl sowohl um den Schneidsauerstoffstrahl als auch um uen Heizgasstrahl erzeugt. dadurch wird mit Sicherheit eir direkter Kontakt zwischen dem Schneidsauerstoffstrahl und der Heizflamme bzw. zwischen der ileizflamme und der sie umgebenden Luft vermieden, so daß die Heizflamme ihre tirsprüngliche Länge auch nach dem Öffnen des Schneidsau£-rstoffventils beibehält. Im Falle, daß Stickstoff für den Schutzstrahl verwendet wird, dient dieser als isolierende Schicht und bei Verwendung von Preßluft wird die Heizflamme nur in geringem Maße von dem in der Preßluft enthaltenen Sauerstoff beeinflußt.By the method according to the invention and the appropriately trained Device creates a dense curtain-like protective beam around both the cutting oxygen beam as well as around uen heating gas jet is generated. this will certainly make it more direct Contact between the cutting oxygen beam and the heating flame or between the ileizflamme and the surrounding air avoided, so that the heating flame its original Maintains length even after opening the cutting suction valve. In case that Nitrogen is used for the protective beam, this serves as an insulating layer and when using compressed air, the heating flame only in a small way Dimensions influenced by the oxygen contained in the compressed air.
Bei Verwendung von Brenngasen als Schutzstrahlen ist ebenfalls ein sehr guter Schutz der Heizflamme vor dem Eindringen des Schneidsauerstoffes gewährleistet, da die aus der Peripherie des Schneidsauerstoffstrahles ausgeschiedenen Sauerstoffpartikelchen sofort für die Verbrennung der Brenngase des Schutzstrahles verbraucht werden und dadurch nicht in die He'zflamme gelangen können. Die vorgenannten Tatsachen sind die Ursachen dafür, daß die Heizflamme in wesent-Ich größeren Abständen von der Düsenmündung immer noch aktiv brennt und eine relativ gleichmäßig ausgeprägte Expansion der Gase in der gesamten Länge der Beizflamme erfolgt.When using fuel gases as protective rays, a very good protection of the heating flame from the penetration of cutting oxygen guaranteed, because the oxygen particles excreted from the periphery of the cutting oxygen jet are consumed immediately for the combustion of the combustion gases of the protective beam and as a result, cannot get into the flame. The aforementioned facts are the reasons for the fact that the heating flame is at significantly greater distances from the The nozzle orifice is still actively burning and a relatively evenly pronounced expansion of the gases takes place along the entire length of the pickling flame.
Während der allseitige Gasdruck in axialer Richtung verhältnisinäßig schnell abgebaut wird, wirkt der Gasdruck gleichbleibend auf den inneren Schutzstrahl und weiter auf die Peripherie des Schneidsauerstoffstrahles, der dadurch wie in einem Rohr £effihrt ist und auf der gesamten Länge der aktiven Verbrennung der Heizflamme gebündelt bleibt. Durch den eventuell zusätzlich erzeugten die Heizflamme umgebenden Schutzstrahl wird die vorgenannte Wirkung noch weiter erhöht.During the all-round gas pressure in the axial direction relatively is rapidly reduced, the gas pressure has a constant effect on the inner protective jet and further on to the periphery of the cutting oxygen jet, which is thereby as in a pipe and over the entire length of the active combustion of the heating flame remains bundled. By the possibly additionally generated surrounding the heating flame Protective beam, the aforementioned effect is increased even further.
Der wesentliche Vorteil, der mit Hilfe des inneren und gegebenenfalls des äußeren Schutzstrahles durch die besondere Gestaltung der Heizflamme und damit durch die Stabilisierung und Reinheit des Schneidsauerstoffkernes erzielt wird, liegt darin, daß bei gleichem Schneidsauerstoff-, Heizgas- und Heizsauerstoffdurchsatz eine wesen t 1 i che Steigerung der Schneidleistung und damit eine höhere Wirtschaftlichkeit gegenüber den bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Schneidbrennen, insbesondere zum Trennen von islaterialien größerer Dicken errcicht wird.The main advantage of using the internal and possibly the outer protective beam due to the special design of the heating flame and thus is achieved through the stabilization and purity of the cutting oxygen core, lies in the fact that with the same cutting oxygen, heating gas and heating oxygen throughput a substantial increase in cutting performance and thus greater profitability compared to the previously known methods and devices for flame cutting, in particular for separating insulating materials with greater thicknesses.
Die L'riindung soll Ilachstehend an einem Ausführungsbeis;i.el näher erläutert werden: In der dazugehörigen Zeichnung zeigen Fig. 1 : die Vorderansicht eines Schneidbrenners im Schnitt, Fig, 2 : einen Teil der Draufsicht des Schneidbrenners im Schnitt nach Fig. 1.The connection is to be found in more detail below in an exemplary embodiment explained: In the accompanying drawing, Fig. 1 shows: the front view of a cutting torch in section, FIG. 2: a part of the plan view of the cutting torch in section according to FIG. 1.
Der Schneidbrenner besteht im wesentlichen aus einer zentral gelegenen Schneidsauerstoffdüse 1, einer Schutzstrahldüse 2, die zur Erzeugung eines Schutzstrahles die Schneidsauerstoffdüse 1 umgibt, einem die Schutzstrahldüse 2 umgebenden Heizdüsenzylinder 3 und einer weiteren den Heizdüsenzylinder 3 umfassenden äußeren Schutzstrahldüse 4.The cutting torch essentially consists of a centrally located one Cutting oxygen nozzle 1, a protective jet nozzle 2, which is used to generate a protective jet the cutting oxygen nozzle 1 surrounds a heating nozzle cylinder surrounding the protective jet nozzle 2 3 and another outer protective jet nozzle encompassing the heating nozzle cylinder 3 4th
Die Schneidsauerstoffdüse 1 weist eine Düsenbohrung 5 mit einem erweiterten Gaszuführungskanal A und die Schutzstrahldüse 2, einen Ringspalt 6 mit einem Gaszuführungskanal A auf. Der IIeizdüsenzylinder 3 ist mit Heizgasdüsenbohrungen 7, die erweiterte Gaszuführungskanäle C aufweisen und die äußere Schutzstrahldüse 4 ist mit einem Ringspalt 8 und ebenfalls erweitertem Gaszuführungskanal D versehen.The cutting oxygen nozzle 1 has a nozzle bore 5 with an enlarged one Gas supply channel A and the protective jet nozzle 2, an annular gap 6 with a gas supply channel A on. The Ieizdüsenzylinder 3 is with Heizgasdüsenbohrungen 7, the expanded Have gas supply channels C and the outer protective jet nozzle 4 is with a Annular gap 8 and also expanded gas supply channel D provided.
Das Verfahren läuft unter Verwendung des vorher beschriebenen Schneidbrenners wie folgt ab iiach dem Öffnen eines nicht gezeigten Ventils tritt der Schneidsauerstoff durch den Gaszuführungskanal A in die Düsenbohrung 5. Vor, nach oder mit dem öffnen des Ventils für den Schneid sauerstoff wird über den Gaszuführungskanal B ein brennbares Gas oder Stickstoff oder Preßluft dem Ringspalt 6 zugeführt. Die aus dem Ringspalt 6 strömenden Gase bilden um den aus der Düsenbohrung 5 austretenden Schneidsauerstoffstrahl einen ringförmigen Schutzstrahl, so daß sich die Bestandteile der über den Zuführungskanal C zugeführten Heizgase beim Ausströmen aus den lieizdüsen 7 nicht mit dem Sauerstoff des Schneidsauerstoffstrahles vermischen können.The method runs using the cutting torch previously described After opening a valve, not shown, the cutting oxygen occurs as follows through the gas supply channel A into the nozzle bore 5. Before, after or with the open of the valve for the cutting oxygen becomes a combustible one via the gas supply channel B. Gas or nitrogen or compressed air is supplied to the annular gap 6. The one from the annular gap 6 flowing gases form around the cutting oxygen jet emerging from the nozzle bore 5 an annular protective beam, so that the components of the feed channel C supplied heating gases when flowing out of the Lieizdüsen 7 not with the oxygen of the cutting oxygen jet can mix.
I)ie }heizgase, einschließlich des gleichzeitig zugeführten ijeizsauerstoffes, die ringförmig aus den lleizdiisen rk austreten, werden vorteilhafterweise ebenfalls von brennbaren Gasen, Stickstoff oder Preßluft umschlossen, die nach Zuführung über den Zuführungskanll D aus dem Ringspalt 8 strömen. Wenn auch bereits durch die vorgesehene Schutzstrahldüse 2 eine zu kurze Heizflamme und eine Verunreinigung des Schneidsauerstoffstrahles weitgehend verhindert wird, so ist durch die Anordnung der äußeren Schutzstrahldüse eine noch bessere Stabilisierung und Reinhaltung des Schneidsauerstoffstrahles möglich.I) ie} heating gases, including the simultaneously supplied ijeiz oxygen, which emerge in the form of a ring from the litzdiisen rk are also advantageously of flammable Gases, nitrogen or compressed air enclosed that after supply via the supply duct D flow out of the annular gap 8. If also already through the protective jet nozzle 2 provided, a heating flame that is too short and one Contamination of the cutting oxygen jet is largely prevented, so is the arrangement of the outer protective jet nozzle provides even better stabilization and keeping the cutting oxygen jet clean is possible.
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