DE202011052304U1 - Device for scouring material samples - Google Patents

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DE202011052304U1 DE202011052304U DE202011052304U DE202011052304U1 DE 202011052304 U1 DE202011052304 U1 DE 202011052304U1 DE 202011052304 U DE202011052304 U DE 202011052304U DE 202011052304 U DE202011052304 U DE 202011052304U DE 202011052304 U1 DE202011052304 U1 DE 202011052304U1
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
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    • F23D91/02Burners specially adapted for specific applications, not otherwise provided for for use in particular heating operations

Abstract

Einrichtung zum Flämmen von Materialproben mittels hochintensiver Hochtemperaturerhitzung, einschließlich eines Gasbrenners (1) mit einem Ansatzstück, wobei das Ansatzstück mit zahlreichen gleichmäßig angeordneten Düsen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung mit einem Trennschirm (2) aus einem schwerflüssigen Material ausgerüstet ist, wobei die Länge und die Breite des Trennschirmes (2) die entsprechenden Maße der Probe (3) des zu behandelnden Materials um 10–15 mm überschreiten und wobei der Trennschirm (2) so ausgebildet ist, dass er zwischen dem Ansatzstück und der Probe (3) des zu bearbeitenden Materials angeordnet werden kann, und dass die Düsen des Ansatzstücks kegelförmig ausgebildet sind, einen Durchmesser der Austrittsöffnung von 0,8–1,2 mm und einen Öffnungswinkel von 10–20° aufweisen, 1–2 mm hoch sind und in einem Abstand von 3–4 mm zueinander angeordnet sind.Device for flaming material samples by means of high-intensity high-temperature heating, including a gas burner (1) with an extension piece, the extension piece being provided with numerous evenly arranged nozzles, characterized in that the device is equipped with a separating screen (2) made of a heavy material, wherein the length and the width of the separating screen (2) exceed the corresponding dimensions of the sample (3) of the material to be treated by 10-15 mm and the separating screen (2) is designed so that it is between the extension piece and the sample (3) of the material to be processed can be arranged, and that the nozzles of the extension piece are conical, have a diameter of the outlet opening of 0.8-1.2 mm and an opening angle of 10-20 °, are 1-2 mm high and in one A distance of 3–4 mm to each other are arranged.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Flämmen von Materialproben nach dem Oberbegriff des Anspruchs.The invention relates to a device for scarfing material samples according to the preamble of the claim.

Die Erfindung ist für Einrichtungen zum Flämmen von Materialproben mittels hochintensiver Hochtemperaturerhitzung einsetzbar. Die Erfindung kann bei der Durchführung von Festigkeits- und Haltbarkeitsprüfungen bei erhöhten (von über 1.000°C) Temperaturen und bei der Erhitzung der Probestücke mit einer Geschwindigkeit von 30–50 Grad/Sek. angewendet werden, d. h. bei solchen Arbeitsverläufen der Werkstoffe, die ihrer Arbeit unter Realbedingungen nahe sind.The invention can be used for devices for scarfing material samples by means of high-intensity high-temperature heating. The invention can be used to perform strength and durability tests at elevated (above 1000 ° C) temperatures and when the specimens are heated at a rate of 30-50 degrees / sec. be applied, d. H. in such work processes of the materials, which are close to their work under real conditions.

Die zurzeit bestehenden und in den Prüfständen benutzten Anlagen zur Erhitzung von Werkstoffen sind meistens elektrisch. Das sind des Öfteren entweder Muffelöfen oder Einrichtungen mit eingesetzten Halogenlampen. Die Muffelöfen werden für Prüfungen der Dauerstandfestigkeit von Materialproben angewendet. In diesem Fall ist keine hohe Aufheizrate erforderlich. Dabei beträgt die Haltezeit unter hohen Temperaturen mehrere Stunden. Die Halogenlampen (in den Prüfeinrichtungen vom Typ MTS (MTC) oder ZVIG

Figure 00020001
) ermöglichen eine Steigerung der Aufheizrate bis zu 20–30 Grad/Sek. Die höchste Erhitzungstemperatur ist jedoch 1.000°C. Die Temperatur der Proben kann erhöht werden, wenn die elektrische Speisespannung der Lampen erhöht wird. Dadurch wird aber ihre Lebensdauer vermindert. Bei einer Erhitzung der Probestücke bis zu Temperaturen von 1.300–1.400°C muss die Speisespannung ca. 300 V betragen. In diesem Fall verringert sich die Lebensdauer der Halogenlampen auf nur 100–150 Sek. Bei einer weiteren Erhöhung der Speisespannung der Halogenlampen bis z. B. 330–350 V werden diese Lampen praktisch sofort zerstört.The equipment currently used and used in the test rigs to heat materials is mostly electrical. These are often either muffle ovens or equipment with halogen lamps. The muffle furnaces are used for testing the fatigue strength of material samples. In this case, no high heating rate is required. The holding time under high temperatures is several hours. Halogen lamps (in test equipment of type MTS (MTC) or ZVIG
Figure 00020001
) allow an increase in the heating rate up to 20-30 degrees / sec. However, the highest heating temperature is 1,000 ° C. The temperature of the samples may be increased as the electrical supply voltage of the lamps is increased. As a result, but their life is reduced. When the specimens are heated up to temperatures of 1,300-1,400 ° C, the supply voltage must be approx. 300V. In this case, the life of the halogen lamps is reduced to only 100-150 sec. In a further increase in the supply voltage of the halogen lamps to z. B. 330-350 V, these lamps are destroyed almost immediately.

Die Erhitzung der zu prüfenden Proben bis auf Temperaturen von 1.400–1.500°C kann anhand von Gasentladungslampen (Typ DKSTV

Figure 00020002
) vorgenommen werden. Um diese zu starten und zu betreiben, ist eine spezielle Ausrüstung erforderlich. Ihre sichere und lange Funktion setzt die Anwendung einer Außenkühlung mit Hilfe von destilliertem Wasser voraus.The heating of the samples to be tested down to temperatures of 1,400-1,500 ° C can be carried out by means of gas discharge lamps (type DKSTV
Figure 00020002
). To start and operate these special equipment is required. Their safe and long function requires the application of external cooling with the help of distilled water.

Heutzutage wird der Bedarf an Werkstoffprüfungen bei Temperaturen von 1.800–1.900°C immer aktueller. Beim Einsatz einer Lampe DKSTV

Figure 00020003
wird Folgendes festgestellt: Die Materialprobe wird im Abstand von 10 mm zur Lampe angeordnet. Bei einer Speisespannung von 300 V zur Erhitzung der Materialprobe bis auf eine Temperatur von 1.800°C vermindert sich die Lebensdauer der Lampen und beträgt nur 300–400 Sek. Wird die Speisespannung bis 330 V erhöht, so wird die Materialprobe zwar bis 1.800°C erwärmt, die Lebensdauer der Lampe beträgt dabei aber nur noch 150–200 Sek.Today, the need for material testing at temperatures of 1,800-1,900 ° C is becoming more current. When using a lamp DKSTV
Figure 00020003
the following is determined: The material sample is placed at a distance of 10 mm from the lamp. With a supply voltage of 300 V for heating the material sample up to a temperature of 1,800 ° C, the life of the lamps is reduced and is only 300-400 sec. If the supply voltage is increased up to 330 V, the material sample is heated to 1,800 ° C However, the lamp life is only 150-200 sec.

Die Erhitzung der zu prüfenden Materialproben bis auf Temperaturen von 1.800–1.900°C mit Hilfe von Gasentladungslampen ist zwar möglich, aber nur für eine sehr kurze Zeit mit schwer vorhersagbarer Lebensdauer der benutzten Gasentladungslampen.The heating of the material samples to be tested to temperatures of 1,800-1,900 ° C by means of gas discharge lamps is possible, but only for a very short time with difficult predictable lifetime of the used gas discharge lamps.

Aus Druckschrift RU 2215623 (C1, B23K 5/00, 7/06, 10.11.2003) ist eine Einrichtung zum Flämmen von Werkstoffen bekannt, die einen Brenner mit einem Ansatzstück aufweist. Das Ansatzstück ist dabei mit zahlreichen Düsen versehen. Diese Einrichtung gilt als nächst kommender Stand der Technik. Diese Einrichtung ermöglicht eine hochintensive Hochtemperaturerhitzung der Werkstoffe im Laufe einer langen Zeit durchzuführen.From publication RU 2215623 (C1, B23K 5/00, 7/06, 10.11.2003) is a device for scarfing materials is known, which has a burner with an extension. The attachment is provided with numerous nozzles. This device is considered to be the closest state of the art. This device allows high-intensity high-temperature heating of the materials to be carried out over a long period of time.

Jedoch stellt diese bekannte Einrichtung bei einer Festigkeits- und Haltbarkeitsprüfung der Werkstoffe mit einer Erhitzung der Probestücke bis auf Temperaturen von 1.800–2.000°C unter einer hohen Erhitzungsrate bis zu 80 Grad/Sek. während einer langen Zeit (dies wird durch die Kenndaten des Gasdurchflusses und eines Behälter mit Gasbestandteilen eingeschränkt) keine gleichmäßige Erwärmung der Probe sicher. Das bedingt eine vorzeitige Rissbildung in den Proben und spiegelt damit keine tatsächlichen Funktionsbedingungen der Werkstoffe wieder.However, this known device provides a strength and durability test of the materials with heating of the specimens up to temperatures of 1,800-2,000 ° C under a high heating rate up to 80 degrees / sec. for a long time (this is limited by the characteristics of the gas flow and a container with gas components) no uniform heating of the sample sure. This causes premature cracking in the samples and thus does not reflect any actual functional conditions of the materials.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gleichmäßige Erwärmung sicherzustellen und eine Einwirkung der Verbrennungsprodukte des für den Gasbrenner verwendeten Kraftstoffes auf die Probe zu vermeiden.It is an object of the invention to ensure a uniform heating and to avoid an impact of the combustion products of the fuel used for the gas burner on the sample.

Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs gelöst.The stated object is solved by the features of the claim.

Die Einrichtung zum Flämmen von Materialproben mittels Erhitzung weist einen Gasbrenner mit einem Ansatzstück auf. Das Ansatzstück ist mit zahlreichen Düsen versehen. Diese Einrichtung ist erfindungsgemäß mit einem Trennschirm (Trennplatte) aus einem schwerflüssigen Material ausgestattet. Die Länge und die Breite des Trennschirmes überschreiten die Maße der zu bearbeitenden Probe um 10–15 mm.The means for scavenging material samples by heating comprises a gas burner with a nosepiece. The attachment is provided with numerous nozzles. This device is equipped according to the invention with a separation screen (partition plate) made of a heavy liquid material. The length and the width of the separating screen exceed the dimensions of the sample to be processed by 10-15 mm.

Der Trennschirm ist so ausgebildet, dass er zwischen dem Gasbrenner und der Probe angeordnet ist. Die Düsen des Ansatzstückes sind kegelförmig ausgebildet, wobei der Durchmesser der Austrittsöffnung 0,8–1,2 mm, die Höhe 1–2 mm und der Öffnungswinkel 10–20° betragen. Dabei sind die Düsen im Abstand von 3–4 mm zueinander angeordnet.The separation screen is configured to be disposed between the gas burner and the sample. The nozzles of the extension piece are conical, with the diameter of the outlet opening 0.8-1.2 mm, the height 1-2 mm and the opening angle 10-20 °. The nozzles are arranged at a distance of 3-4 mm from each other.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawings. Show it:

1 eine Einrichtung zum Flämmen im Schnitt und 1 a device for scarfing on average and

2 die Einrichtung im Betriebszustand. 2 the device in operating condition.

Die Einrichtung weist einen Gasbrenner 1 mit einem Ansatzstück auf. Im Ansatzstück 4 sind zahlreiche Düsen eingebaut. Der Gasbrenner 1 Ist mit Gaskomponenten betrieben. Als Oxydans ist gasförmiger Sauerstoff und als Treibstoff Propan, Methan oder Äthin verwendet. Die Düsen im Ansatzstück des Brenners 1 haben einen Durchmesser von 0,8–1,2 mm und sind in einem Abstand von 3–4 mm zueinander angeordnet, um eine Überlappung der Flammen des brennenden Gases aller Düsen sicherzustellen. Dies ist erforderlich, um eine gleichmäßige Erhitzung der Materialprobe zu erreichen. Jede Düse ist an ihrem Austritt als ein 1–2 mm hoher Kegel mit einem Öffnungswinkel von 10–20° ausgebildet. Je nach Aufgabe der Prüfung ist zwischen dem Brenner 1 und der Probe 3 ein Trennschirm 2 in Form einer Platte 2 (2) angeordnet. Dies ist erforderlich, um einen Masseaustrag aus der zu prüfenden Materialprobe zu verhindern und um eine gleichmäßige Erhitzung der Probe 3 zu verbessern. Der Trennschirm 2 ist aus einem schwerflüssigen Material (Niob, Molybdän, Wolfram oder Keramik) gefertigt. Die Wärme von der Platte wird an die Probe 3 übertragen. Dies erfolgt entweder dank der Wärmeleitfähigkeit des Probematerials, wenn die Probe 3 dicht an die Platte angeordnet ist, oder dank dem Strahlungswärmefluss, wenn die Probe 3 von der erwärmten Platte absteht. Während einer hochintensiven Erhitzung der Probe 3 sind der Brenner 1 und die Platte in einem solchem Abstand zur Probe 3 angeordnet, dass die Heißgase des Brenners 1 die Probe 3 nicht treffen und nicht berühren. Sobald die Platte bis zur erforderlichen vorgegebenen Temperatur erwärmt ist, wird die Platte zusammen mit dem Brenner 1 in einen Verweilbereich der zu prüfenden Materialprobe verschoben. Danach beginnt eine intensive Erhitzung der Probe 3. Die konstante Temperatur der Probe 3 wird dadurch aufrechterhalten, dass ein Abstand von der Probe 3 bis zum Brenner 1 oder bis zu der durch den Brenner 1 erwärmbaren Platte gewählt wird. Dieser Abstand ist im Voraus während der Prüfungen an Modellproben gewählt.The device has a gas burner 1 with an extension on. In the attachment 4 There are many nozzles installed. The gas burner 1 Is operated with gas components. As Oxydans is gaseous oxygen and used as fuel propane, methane or ethane. The nozzles in the attachment of the burner 1 have a diameter of 0.8-1.2 mm and are arranged at a distance of 3-4 mm from each other to ensure an overlap of the flames of the burning gas of all nozzles. This is necessary to achieve a uniform heating of the material sample. Each nozzle is formed at its exit as a 1-2 mm high cone with an opening angle of 10-20 °. Depending on the task of the test is between the burner 1 and the sample 3 a separating screen 2 in the form of a plate 2 ( 2 ) arranged. This is necessary to prevent mass leakage from the material sample to be tested and uniform heating of the sample 3 to improve. The separating screen 2 is made of a heavy liquid material (niobium, molybdenum, tungsten or ceramic). The heat from the plate is sent to the sample 3 transfer. This is done either thanks to the thermal conductivity of the sample material when the sample 3 is located close to the plate, or thanks to the radiant heat flux when the sample 3 protrudes from the heated plate. During a high intensity heating of the sample 3 are the burner 1 and the plate at such a distance from the sample 3 arranged that the hot gases of the burner 1 the sample 3 do not hit and do not touch. Once the plate is heated to the required predetermined temperature, the plate is joined to the burner 1 shifted into a dwell of the material sample to be tested. Thereafter, an intense heating of the sample begins 3 , The constant temperature of the sample 3 is maintained by keeping a distance from the sample 3 to the burner 1 or up to that through the burner 1 heatable plate is selected. This distance is chosen in advance during tests on model samples.

Die Einrichtung ermöglicht, Materialproben bis auf Temperaturen von 1.800–2.000°C mit einer hohen Erhitzungsrate bis zu 80 Grad/Sek. und während einer langen Zeit zu erwärmen. Dies ist durch solche Kenndaten wie Gasdurchfluss und Kapazität eines Behälters mit Gaskomponenten eingeschränkt.The device allows material samples up to temperatures of 1,800-2,000 ° C with a high heating rate up to 80 degrees / sec. and to warm for a long time. This is limited by such characteristics as gas flow and capacity of a container with gas components.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • RU 2215623 [0007] RU 2215623 [0007]

Claims (1)

Einrichtung zum Flämmen von Materialproben mittels hochintensiver Hochtemperaturerhitzung, einschließlich eines Gasbrenners (1) mit einem Ansatzstück, wobei das Ansatzstück mit zahlreichen gleichmäßig angeordneten Düsen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung mit einem Trennschirm (2) aus einem schwerflüssigen Material ausgerüstet ist, wobei die Länge und die Breite des Trennschirmes (2) die entsprechenden Maße der Probe (3) des zu behandelnden Materials um 10–15 mm überschreiten und wobei der Trennschirm (2) so ausgebildet ist, dass er zwischen dem Ansatzstück und der Probe (3) des zu bearbeitenden Materials angeordnet werden kann, und dass die Düsen des Ansatzstücks kegelförmig ausgebildet sind, einen Durchmesser der Austrittsöffnung von 0,8–1,2 mm und einen Öffnungswinkel von 10–20° aufweisen, 1–2 mm hoch sind und in einem Abstand von 3–4 mm zueinander angeordnet sind.Device for scavenging material samples by means of high-intensity high-temperature heating, including a gas burner ( 1 ) with an attachment piece, the attachment piece being provided with numerous uniformly arranged nozzles, characterized in that the device is provided with a separation screen ( 2 ) is made of a heavy liquid material, the length and the width of the separating screen ( 2 ) the corresponding dimensions of the sample ( 3 ) of the material to be treated exceed 10-15 mm and wherein the separation screen ( 2 ) is designed so that it is between the end piece and the sample ( 3 ) of the material to be processed can be arranged, and that the nozzles of the end piece are conical, have a diameter of the outlet opening of 0.8-1.2 mm and an opening angle of 10-20 °, 1-2 mm high and in a distance of 3-4 mm from each other are arranged.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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RU2215623C1 (en) 2002-09-09 2003-11-10 ООО "Компания "КОРД" Changeable nozzle to apparatus for gas-flame treatment of metals

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RU2215623C1 (en) 2002-09-09 2003-11-10 ООО "Компания "КОРД" Changeable nozzle to apparatus for gas-flame treatment of metals

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