DE2039928A1 - Brenngas zum Brennschneiden - Google Patents

Description

PATENTÄNWÄLiE	2033328
. Dipi.-chem. Dr. Β» Thomsen Dipi-mg. H- Tiedtke Dipi.-chem. G. Bühüng	MÖNCHEN 2 TAL 33 TEL. 0311/226834 235051 GABLES: THOPATENT TELEX: FOLGT
Dipi.-ing. W„Wefnkauff	FeANKFURT(WIASN)SO. FUCHSHOHL 71 TEL. 0811/514866

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SOOO München 2 !!»August 1970 T '3783 / case H.2211U

Imperial Chemical Industries , Limited London / Großbritannien

Brenngas zum Brennschneiden

Die Erfindung bezieht sich auf Brenngase,die zur Verwendung beim Schweißen oder Brennschneiden 'geeignet sind. .·

Gewöhnlich sind Azetylen und technisches Propan, das einen veränderlichen Anteil an Propylen enthält,- Hauptbrenngase für industrielle Schneidarbeiten. Für viele Zwecke kann entweder Azetylen oder technisches Propan .zufriedenstellend verwendet werden, und die Auswahl des einen oder des anderen richtet sich· im jeweiligen Fall dann mehr nach Berücksichtigung .der χ Kost en, Verfügbarkeit „ der Eignung für die ein-

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richtung und sehr häufig der persönlichen Bevorzugung und Erfahrung des betreffenden Bedienungsmannes. Es liegen jedoch bedeutende Betriebsbereiche vor, bei denen fundamentale Unterschiede in den Brenneigenschaften,einschließlich Flammentemperatur und -Profil, die Verwendung des einen und nicht des anderen Brenngases erfordern; dies ist insbesondere bei Azetylen der Fall, das eine sehr hohe Flammentemperatur erzeugt und wesentlich weniger Sauerstoff als Propan für seine Verbrennung benötigt.

Gegen eine breitere Verwendung von Azetylen sprechen seine hohen Produkt ions- und Vert^iebr.kosten, die teilweise von der Notwendigkeit von SpezialeinrichtuTgenund der Sorgfalt bei der Lagerung und Handhabung eines so gefährlichen Materials herrühren.

Durch die Erfindung wird ein Brenngas geschaffen, das wesentliche Vorteile gegenüber Propen hinsichtlich Flammentemperatur und -Profil ui:d de* Sauei stoff beuarfs auiweist, das jedoch weitestgehend in der Art des technischen Propans sicher gelagert, vertrieben und gehandhabt werden kann, d-.h. | ohne die Notwendigkeit für spezielle gedichtete Zylinder und viele andere komplizierte Sicherheitsmaßnahmen, die beim Gebrauch von Azetylen übliche Maßnahmen sind. Es ist jedoch wichtiß, daß

Kupfer und Phosphorbrcnze und verwandte Legierungen von den Einrichtungen ausgeschlossen sind, in denen das Gas verwendet oder gespeichert wird. Das erfindungsgeir-äße Brenngas ist eine Mischung» die Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Molekulargewicht aufweist, im wesentlichen frei von Kohlenwasserstoffen mit mehr als vier Kohlenstoffatomen iwt ird Anteile von Methylasetylen und/

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oder Allen im Bereich von 5 bis 39 Vol.%, Propylen im Bereich von 30 bis 90 Vol.% und gegebenenfalls Propan von nicht mehr als 30 Vol.% enthält. Vorzugsweise ist keine wesentliche Menge an Cj, - Kohlenwasserstoffen vorhanden. So sollte in wünschenswerter Weise der Anteil an C^-Kohlenwasserstoffen etwa 7% nicht überschreit en.Besonders wichtig sind derart definierte Mischungen₉bei denen der Anteil an Methylazetylen und /oder Allen mindestens 20% und

der Anteil an Propylen mindestens 50% beträgt, wobei der Rest vorzugsweise im wesentlichen Propan oder Propan mit nicht mehr als 5% an C. - Kohlenwasserstoffen ist. So besteht eine vorteilhafte Mischung im wesentlichen aus 20 bis 25% Methylazethylen/Allen, 50 bis 60% Propylen und 15 bis 20% Propan.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Schneiden, Zusammenlaschen und Löten Von Metallblättern, -Platten, -Stücken oder -Abschnitten, bei dem als Brenngas anstelle von beispielsweise technischem Propan eine Mischung Λ verwendet wird, die Methylazetylen und /oder Allen, Propylen und wahlweise Propan wie vorstehend beschrieben umfaßt. Die Mischung ist nicht geeignet, für Schweißmaterialien,, die eine reduzierende Atmosphäre erfordern. Grundsätzlich sind Verfahren ins Auge gefaßt, bei denen bisher technisches Propan verwendet wurde«, obgleich die Verwendung dieser Mischung als Ersatz für Azetylen bei vielen anderen Arbeiten als Schweißen, bei dem ζ.Zt.Azetylen verwendet wird,jbeabsichtigt ist» So umfassen andere Anwendungen der Mischung Löten, Flammenhärten, Flammensprühen und Entzundern.

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Beispiel 1 . "

Es wurde eine Schneidgasmischung (Gemisch 1) gebildet, die 22% Methylazetylen/Allen, 58% Propylen, 18% Propan und 2% (^-Kohlenwasserstoffe enthält.

Beispiel -2

Es wurde eine Schneidgasmischung (Gemisch 2) erzeugt, die 15% Methylazetylen/Allen, 70% Propylen und 15% Propan enthält .

,Beispiel 3

Es wurde eine Schneidgasmischung (Gemisch 3) erzeugt, die 10% Methylazetylen/Allen, 85% Propylen und 5% Propan enthält.

Die Gase wurden auf Flammentemperatureigenschaften und beim Metallschneiden durch industrielle Standardtechniken getestet, und ihre Funktionsfähigkeit wurdemit technischem Propan mit einem Propangehalt von 95% und mit Azetylen verglichen. Bei Azetylen und Propan hatte die verwendete Einrichtung eine optimierte Standardform für diese Gase. Im Fall der vorliegenden Mischungen war die geeignete Einrichtung natürlich für die Mischungen unter Berücksichtigung deren besonderer Sauerstofferfordernisse und Brenneigenschaften eingerichtet.

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Die folgenden Ergebnisse wurden bei anfänglichen Versuchen erhalten:

Gemisch 1

Gemisch 2

Gemisch 3

technisches
Propan

Azetylen

Länge des Schnittes pro Minute für Flußstahlplatten.mit der

Stärke:

1,27cm(l/2engl.Zoll)

8 7, 6cm(3U, 5engl. Zoll) 8 6, 4cm( 34 ,Oengl. ZoIL) 85,lcm(33,5engl. Zoll) 8 3,8cm(30,Oengl.ZoID 89,7cm(35,3erigl.Z0LL)

2,5Hemd engl.Zoll)

62,2cmC24₁5engl.Zoll) 61,5cm(24,2engl.Zoll) 60,2cm(23,7engl.Zoll) 52,3cm(20,6engl.Zoll) 63,5cm(25,Oengl.Zoll)

5,O8cm(2 engl.Zoll)

46,2cm(18,2engl.Zol 45,2cm(17,8engl.Zoll 43,7cm(17,2engl.Zoll 1,lcm(16,2engl.Zoll 7,0cm(18,5engl.Zoll

Die Qualität des Schnittes war in jedem Fall für die Gemische 1,2 und 3 ausgezeichnet.

In anschließenden Betriebsversuchen durch Personal·, «das ■mit, d«Uv vorliegendem Mischungen, vertraut« geworden war·,- wurde eine hervorragende^Funktio^&fähigkeit-.erreicht. So..wurde mit einer Mischung der vorteilhaften Zusammeniietzung (wie sie durch die in Beispiel 1 verwendete Mischung gebildet wird) eine 2,Sf4cm(lengl.Zoll) starke Flußstahlplatte in einem Maß von 21,336 m/std.(70 engl.Fuß pro Stunde) geschnitten, und der Oberflächenzustand wurde als extrem gut erachtet.

So wurde mit einer Feile, die längs der Fläche und

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der Unterkante gestrichen vmrde, ein vollständig reines Material erhalten.

Weitere Beispiele bedeutender Zeitersparnis und Wirtschaftlichkeit, die durch Verwendung dieser Mischung ermöglicht wurden, bestehen in der Schweißungs-Zubereitungszeit von StahlröhrenCz.B. 30,18cm (12engl.Zoll) Durchmesser, O,838cm(O,33 engl. Zoll) Stärke) und in der stark erhöhten Lebensdauer von mit Wolframcarbid bestückten Schneidwerkzeugen, wobei die Tiefe der Härteeindringung typischerweise O,O965cm(O,O38 engl.Zoll) bei 140 Brinell beträgt (Oxy-Azetylen ergibt vergleichsweise eine Härteeindringung von 0,264cm (0,104 engl.. Zoll) bei 360 Brinell).

Zusätzlich ergaben sich hohe Abzugsgeschwindigkeiten aas Behältern ohne zusätzliche Verdampfer als möglich, und es wurde nicht festgestellt, daß sich das abgezogene Gas in seiner Zusammansetzung in irgend einem feststellbaren Maß beim Gebrauch des Behälters ändert. Es trat keine Polymerbildung auf, und daher blieben Regulatoren und Werkzeugspitzen unverstopft. Die außerordentliche Leistungsfähigkeit der vorteilhaften erfindungsgemäßen Mischungen wurde durch Durchschneiden eines Stahlbarrens mit einer Stärke von 1,5240m (5 engl.Fuß) und mit einem Gewicht von 1016,047Kg (100 engl.Tonnen) demonstriert. Im allgemeinen ergab sich ebenfallSjdaß das Löten genauso schnell oder schneller als mit Azetylen bei Flußstahl, galvanisiertem Stahl, Kupfer, Messing und Aluminium durchgeführt werden konnte. Im folgenden werden

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typische physikalische und chemische Eigenschaften für eine vorteilhafte erfindungsgemäße Mischung angegeben:

Flüssigkeitsdichtes 15,OKg bis 15.,SKg pro 0,02 8 3m³

(33 bis 35 engl.Pfund/engl.Fuß³)

spezifisches Gasvo-* lumen ■ t

resultierende Verbrennungswärme :

Vol.-Verhältnis von 0„/Brennstoff bei vollständiger Verbrennung.

Entfiamrabarkeitsgrenzenin Luft

Flammentemperatur

bei 15,56° C (60° F)

0,2547 bis 0,283m³ pro 0,454Kg (9.bis 10 engl.Fuß³/engl.Pfund) bei 15,56° C (60° F)

504,2 bis 630,2Kcal(2000 bis 25QOBTU/engl.Pf und) bei 15_S56°C (B0° F)

4 bis 4,5

2,2% bis 11%

etwa 3038° C(5.5OO° F)

Der Arbeitsdruck des Brenngases und Sauerstoffes ändert sich natürlich mit der durchzuführenden Arbeit₉ jedoch ist für viele Arbeiten ein Brenngasdruck im Bereich von.- .· 0,21 bis 0,7OKg/cm Manometerdruck (3 bis· 10 engl.Pfund pro Qua^rat2Dll g) und ein entsprebhender Sauerstoffdruck in dem Be» reich von 2,46 bis 6,33Kg/cm Manometerdruck (35 bis 90 engl» Pfund pro Quadratzoll) geeignet.

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Claims (3)

Pantentansprüche

1. Brenngas, dadurch gekennzeichnet, daß es Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Molekulargewicht aufweist, in wesentlichen frei von Kohlenwasserstoff en «αχ ^ahr air vier Kohlenstoffatomen ist und Anteile von Methylazetylen und /oder Allen

im Bereich von 5 bis 39 Vol.%,Propylen im Bereich von 30 bis fe 90 Vol.% und gegebenenfalls Propan von nicht mehr als 30 Vol.% enthält und ciaß es sich gegebenenfalls in verflüssigter Form in einem Behälter befindet.

2. Brenngas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Methylazetylen und /oder Allen mindestens 20 Vol.% und der Anteil an Propylen mindestens 50 Vol.% beträgt, wobei der Rest vorzugsweise in wesentlichen Propan oder Propan mit nicht mehr als 5 Vol.% an (!^--Kohlenwasserstoffen ist.

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3. Brenngas nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Methylazetylen/Allengehalt 20 bis 25 Vol.%, der Propylengehalt 50 bis 60 Vol.% und der Propangehalt 15 bis 20VoI.% beträgt.

H. Verwendung des Brenngases gemäß einem der* vorhergehenden Ansprüche bei einem Verfahren zum Schneiden, Zusammenlaschen und Löten von Metallblättern, -Platten, -Stücken oder -Abschnitten, bei dem die Arbeitsflamme durch Verbrennung des Brenngases mit Sauerstoff erzeugt wird.

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