DE1952638A1 - Brenner zum Sauerstoff-Brennschneiden - Google Patents

Brenner zum Sauerstoff-Brennschneiden

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DE1952638A1
DE1952638A1 DE19691952638 DE1952638A DE1952638A1 DE 1952638 A1 DE1952638 A1 DE 1952638A1 DE 19691952638 DE19691952638 DE 19691952638 DE 1952638 A DE1952638 A DE 1952638A DE 1952638 A1 DE1952638 A1 DE 1952638A1
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Germany
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nozzle
cutting
heating
oxygen
head
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Application number
DE19691952638
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English (en)
Inventor
Lotz Horst Karl
Ewald Lueck
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LOTZ KG GASTECHNIK
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LOTZ KG GASTECHNIK
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/38Torches, e.g. for brazing or heating
    • F23D14/42Torches, e.g. for brazing or heating for cutting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gas Burners (AREA)

Description

  • Titel: Brenner zum Sauerstoff-Brennschneiden Die Erfindung betrifft einen Brenner zum Sauerstoff-Brennachneiden von Strängen, Blöcken, Brammen und dergl. mit in den Brennerkopf eingesetzter, aus Düsenkopf und Düsenfuß bestehender SchneiddUse, deren Düsenfuß konzentrisch zu der mittleren Schneidsauerstoffbohrung zwei Kränze von Bohrungen aufweist.
  • Es sind bereits Injektordüsen bzw. Injektor-RinddUsen bekannt, bei denen der austretende Haizsaugrstoff das zur Verfügung stehende Gas mitreißt. Ab Düsenaustritt brennt dieses mehr oder minder gut gemischte Sauerstoff-Gas-Gemisch mit relativ kurzer, heißer Flamme.
  • Brenner mit diesen Düsen lassen sich gut für dünne materialien einsetzen, wo die Gas- bzw. Sauerstoffmengen relativ klein sind, die Heizleistung nur praktisch im oberen materialbereich benötigt wird und folglich gut ausreicht und die Rückbrenngfahr wegen der geringen mengen klein ist.
  • Die ebenfalls bekannten~gas- oder innenmischenden Düsen haben einen Kranz oder mehrere Kränze von Heizbohrungen um die Schneidsauerstoffbohrung herum, aus denen Heizsauerstoff und Gas gemischt-austreten und verbrennen. Jede dieser Heizbohrungen ist ein kleiner Injektorbrenner. Die AuFteilung der in diesem Fall größeren Gas- und Sauerstoffmengen auf viele kleine Injektorbrenner hat die Rückbrennsicherheit wesentlich erhöht und erlaubt beliebige Heizleistungen in Düsennähe je nach Anzahl der Heizbohrungen bzw.
  • Heizkränze Bei den bekannten außenmischenden Düsen schließlich treten Sauerstoff und Gas in getrennten Bohrungen oder Spalten aus und mischen sich hinter der Düse, um mit schwacher oder ianger Flamms zu verbrennen.
  • Die düsennähe Heizleistung dieser Düsen kann durch mehrfache konzentrische oder wechselnde Anordnung von Heizgas- und Heizsauerstoffbohrungen verbessert werden, sie kann bei vergleichbaren Verhältnissen die Heizleistung der gas- und innenmischenden Düsen jedoch nicht erreichen.
  • Um eine optimal arbeitende Schneiddüse zu erhalten, die hohe Schneidgeschwindigkeiten, gute Schnittflächen und sicheres Schneiden ermöglicht, ist eine hohe Sauerstoffreinheit, eine hohe Schneidstrahl-Geschwindigkeit, eine hohe materialtemperatur und eine gleichmäßige Brennerführung erforderlich. Abgesehen von der Anwendung der möglichen schnelleren Schneidgeschwindigkeit gibt es dabei keinen Einfluß auf die Form der Schneidkanten.
  • Wie durch Versuche festgestellt wurde, ergibt eine hohe Leistung der Heizflamme der Düse höhere Schneidgeschwindigkeiten und genauere Anschnitte, aber abgerundete Schnittkanten. Eine schwache Heizflammenleistung der Düse ergibt dagegen geringere Schneidgeschwindigkeiten, ungenaue Anschnitte und rauhe Schnittflächen, aber scharfe Schnittkanten. Ferner wurde festgestellt, daß bei höherer Heizleistung und wärmerem, dünnerem material die Schlacke leichter abtropft als bei geringerer Heizleistung und dickerem oder kühlerem material. Aus diesen Versuchsergebnissen wurde gefolgert, daß zur Erzielung einer höheren Schneidgeschwindigkeit, einer höheren Anschnitt- und Schnittsicherheit bei gegebenen Bedingungen für das material und den Schneidsauerstoffstrahl eine hohe Heizleistung der Düse notwendig ist. Das gilt ganz besonders im oberen Bereich der Schneiddicke des materials. Um zu einem weniger trägen Abtropfen der die Schnittgeschwindigkeit offensichtlich beeinflussenden Schneidschlacke zu sorgen, ist eine größere Wärmemenge in der Schnittfuge selbst erforderlich, was zur Forderung nach höherer Heizleistung der Düse im Schneidspalt führt.
  • AuFgabe der Erfindung ist es daher, unter Auswertung der gewonnenen Versuchsergebnisse einen optimal arbeitenden Schneidbrenner zu schaffen, der den bekannten Brennern gegenüber höhere Schneidgeschwindigkeiten, bessere Schnittflächen und besseres Anschneiden ermöglicht. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe auf einfache und vorteilhafte Weise dadurch gelöst, daß der innere Kranz der Schneiddüsenbohrungen nur an die Heizgasleitung angeschlossen ist, um eine Außenmischung von Schneidsauerstoff und Heizgas zu ermöglichen, während der äußere Kranz sowohl mit der Heizgasleitung als auch mit der Heizsauerstoffleitung derart in Verbindung steht, daß im Düsenkopf eine Innenmischung zwischen Heizgas und Heizsauerstoff zur Erzeugung der Vorwärmflammen an den Austrittsenden der DUsenbohrungen stattfindet.
  • Der erfindungsgemäße Brenner entwickelt bei gegebenem Schneidstrahl eine hohe Heizleistung an der materialoberflächs bzw. im oberen Teil der Dicke des materials, wodurch sich genaue und saubere Anschnitte sowie hohe Anschneid- und Schneidgeschwindigkeiten erzielen lassen. Andererseits erzeugt der Brenner aber auch im Inneren des Schneidepaltes eine noch relativ große Heizleistung, so daß sich die Schneidschlacke gut abführen läßt, wobei jedoch eine zu hohe Heizleistung an der Oberfläche, die zu einer Abrundung der Schneidkanten führt, vermieden wird.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung empfiehlt es sich, zwischen Brennerkopf und Düsenkopf zwei Ringkanäle vorzusehen, in welche die Heizgas- bzw.
  • die Heizsauerstoffleitung mündet, und von denen der Heizgaskanal Usrbindungsbohrungen sowohl zu dem inneren als auch zu dem äußeren Bohrungskranz des Schneiddüsenfußes besitzt, während der Heizsauerstoffkanal nur Verbindung sbohrungen zu dem äußeren Bohrungskranz hat. Die Schneidsauerstoffbohrung wird zwec.kmäßigerweise durch die mitte des Brennerkopfes, des mit einer konischen Dichtfläche versehenen Düsenkopfes und des an diesem befestigten Düsenfußes geführt.
  • Die Schneiddüse kann mittels eines Gewindestutzens im Brennerkopf lösbar gehalten sein. Die zylinderförmige Schneiddüse kann an ihrem dem Werkstück zugekehrten Ende eben ausgebildet sein, um eine Nachbearbeitung (Abdrehen, Abstechen, Abfeilen) des Düsenfußes bei beschädigter Düse, insbesondere ausgowascheneqoder verbrannten Bohrungsenden, zu ermöglichen.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeisplel gemäß der Erfindung in schemagtischer und vereinfachter Form dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 einen Draufblick auf den Düsenfuß und Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Brennerkopf mit eingesetzter Düse.
  • Der in der Zeichnung dargestellte Brennerkopf 1 nimmt die aus Düsenkopf 2 und Düsenfuß 3 bestehende Düse auf und ist am Schaftrohr 21 befestigt. Zum Halten der Düse 2, 3 im Brennerkopf 1 dient ein Gewindestutzen 4, der zur leichteren Handhabung einen Sechskant 5 besitzt.
  • Düsenkopf 2 und Düsenfuß 3 sind fest miteinander verbunden, beispielsweise durch Löten oder Kleben.
  • Der stufenförmige Düsenkopf 2 besitzt eine konische Dichtfläche 6 und eine mittlere Bohrung 7 für den Schneidsauerstoff aus der Schneidsauerstoffleitung 19.
  • Düsenkopf 2 und Brennerkopf 1 enthalten an der Dichtfläche 6 Ringkanäle 8 und 9, in welche die Heizgasleitung 10 bzw. die Heizsauerstoffleitung ii münden.
  • Im Düsenfuß 3 befinden sich konzentrisch zu der Schneidsauerstoffbohrung 12 zwei Bohrungskränze 13 und 14, deren Bohrungen zweckmäßig versetzt zueinander angeordnet sind. Die Bohrungen 13 stehen über Verbindungsbohrungen 15 mit dem Heizgaskanal 8 und die Bohrungen 14 über Verbindungsbohrungen 16 und 17 sowohl mit dem Heizgaskanal 8 als auch mit dem Heizsauerstoffkanal 9 in Verbindung. Da die Bohrungen 13 im Düsentopf 2 in Sacklochern 18 auslaufen, kann in diese Bohrungen kein Heizsauerstoff aus dem Ringkanal 9 eintreten.
  • Der Schneidsauerstoff fließt von der Zuleitung 19 durch die Schneidbohrungen 7 und 12 im Düsenkopf 2 und Düsenfuß 3 und tritt unten aus. Im Düsenkopf 2-strömt der Heizsauerstoff aus der Zuleitung 11 in den oberen Ringkanal 9 durch entsprechend viele kleine Heizsauerstoff-Dosierbohrungen 20, die sich im Düsenkopf konisch erweitern und im angelöteten Düsenfuß 3 als zylindrische Bohrungen 14 bis zum Austritt weiterlaufen. Aus dem darunter liegenden Ringkanal 8 strömt das Heizgas durch Dosierbohrungen 16, die schräg auf den konischen Teil der Heizsauerstoff-Bohrungen 20 treffen und sich nach dem Injektorprinzip mischen und am Düsenfuß mit starker Heizflamme austreten.
  • Diese Art im Kreis angeordneter Bohrungen ergibt einen gasmischenden Heizkranz.
  • Aus dem inneren Heizkranz 13 tritt nur Heizgas aus, so daß eine Außenmischung mit dem Schneidsauerstoffstrahl außerhalb des Düsenfußes 3 stattfindet. Die beste Wirkung zeigt diese neue kombinierte Heizart, wenn der außenmischende Heizflammenkranz 13 innerhalb des stärker heizenden, gasmischenden Heizflammenkranzes 14 angeordnet ist, und zwar aus folgenden Gründen: Der außen liegende, stärkere Heizflammenkranz heizt das zu schneidende material auf relativ großem Umfang im oberen dicken Bereich gut vor und sorgt dafür, daß von der sigentlichen Brennetelle am Schneidsauerstoffstrahl wenig Wärme abfließen kann, ohne daß die Wärme zu konzentriert in der Nähe der Schnittfuge wirkt und die Kanten anschmilzt. Der dann kommende innere Heizgaskranz wird auf der Außenseite durch die starke Heizung des äußeren Heizkranzes vorgewärmt und berührt auf seiner Innenseite den Schneidsauerstoffstrafil. Von diesem wird er mit in die Schneidfuge gesogen, um dann über die ganze Schnittdicke verteilt in der Fuge zu verbrennen.
  • mit einem erfindungsgemäßen Brenner ergab sich beim Schneiden von 200 mm dickem material mit einer Temperatur von etwa 8500 C eine- sichere Schneidgeschwindigkeit von etwa 380 mm/min bei glatter Schnittfläche und scharfen Kanten. Dagegen wurde bei Verwendung einer typischen gasmischenden Düse mit 2 Bohrungskränzen nur etwa 250 mm/min bei guter Schnittfläche, aber abgerundeten Schneidkanten und nur 300 mm/min bei Verwendung einer gasmischenden Düse mit einem Bohrungskranz bei guter Schnittfläche und scharfer Kante erreicht. Rein außenmischende Düsen ähnlicher Bauart ohne Heizsauerstoffzufuhr ergeben zu niedrige Schneidgeschwindigkeiten, ein ungenaues Anschneiden und rauhe Schnittflächen.
  • In der Zeichnung und der zugehörigen Beschreibung ist lediglich eine Ausführungsmögllchkeit der Erfindung dargeste-llt und beschrieben: Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung keineswegs auf diese Ausführungsform beschränkt ist. Vielmehr gibt es mannigfaltige Abwandlungsmöglichkeiten im Aufbau des Brenners und in der Ausbildung und Anordnung der Einzelteile, ohne daß dabei der durch die Erfindung abgesteekte Rahmen verlassen wird.

Claims (4)

  1. Patentansprüche
    Brenner zum Sauerstoff-Brennschneiden von Strängen, Blöcken, Brammen und dergl. mit in den Brennerkopf eingesetzter, aus Düsenkopf und Düsenfuß bestehender Schneiddüse, deren Düsenfuß konzentrisch zu der mittleren Schneidsauerstoffbohrung zwei Kränze von Bohrungen aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der innere Kranz (13) der Schneiddflsenbohrungen nur an die Heizgasleitung (-10) angeschlossen ist, um eine Außenmischung von Schneidsauerstoff und Heizgas zu ermöglichen, während der äußere Kranz (14) sowohl mit der Heizgasleitung (10) als auch mit der Heizsauerstoffleitung (11) derart in Verbindung steht, daß im Düsenkopf (3) eine Innenmischung zwischen Heizgas und Heizsauerstoff zur Erzeugung der Uorwärmflammen an den Austrittsenden der Düsenbohrungen~(14) stattfindet.
  2. 2. Brenner nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß zwischen Brennerkopf (1) und Düsenkopf (2) zwei Ringkanäle (8, 9) angeordnet sind, in welch2 die Heizgas- (10) bzw. die Heizsauerstoffleitung (11) münden, und von denen der Heizgaskanal (8) Verbindungsbohrungen (15, 16) sowohl zu dem inneren (13) al-s auch zu dem äußeren Bohrungskranz (14-) des Schneiddüsenfußes (3) besitzt, während der Heizsauerstoffkanal (9) nur Uerbindungsbohrungen (17) zu dem äußeren Bohrungskranz (14) hat.
  3. 3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Schneidsauerstoffbohrung (7, 12) durch die mitte des Brennerkopfes (2), des mit einer konischen Dichtfläche (6) versehenen Düsenkopfes (2) und des an diesem befestigten Düsenfußes (3) geführt ist.
  4. 4. Brenner nach Anspruch 1 - 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t ,, daß die Schneiddüse (2, 3) mittels eines Gewindestutzens (4, 5) im Brennerkopf lösbar gehalte n ist.
    50 Brenner nach Anspruch 1 - 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die zylinderförmige Schneiddüse (2, 3) an ihrem dem Werkstück zugekehrten Ende eben ausgebildet ist, um eine Nachbearbeitung (Abdrehen, Abstechen, Abfeilen) des Düsenfußes (3) bei beschädigter Düse, insbesondere ausgewaschenen oder verbrannten Bohrungsenden, zu ermöglichenv
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3624504C1 (en) * 1986-07-19 1988-02-11 Messer Griesheim Gmbh Cutting torch with a nozzle, in particular block cutting nozzle
US6241431B1 (en) 1999-02-17 2001-06-05 Unaxis Balzers Aktiengsellschaft Process for the protective coating of machining tools and tool sets
AT513372A1 (de) * 2012-09-06 2014-03-15 Framag Industrieanlagenbau Gmbh Schneiddüse und Schneidbrenner aufweisend diese Düse

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AT513372B1 (de) * 2012-09-06 2023-01-15 Framag Ind Gmbh Schneiddüse und Schneidbrenner aufweisend diese Düse

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