DE2046414B2 - Schneidbrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schneidbrenner mit einer inneren Schneiddüse und einem äußeren Düsenmantel, bei dem die Schneiddüsenstirnfläche gegenüber der Stirnfläche des Düsenmantels zurückgesetzt oder in gleicher Ebene angeordnet ist, sowie der Schneidsauerstoffstrahl über die Schneiddüse ucA das Brenngasheizsauerstoffgemisch am Umfang der Schneiddüse zugeführt wird, wobei am Austrittsende des Brenners eine Einsenkung angeordnet ist.

Ein bekannter Schneidbrenner dieser Art (französische Patentschrift 979 274) dient zur Herstellung von Sehrägschnitten, beispielsweise zur Schweißkantenvorbereitung. Der Brenner weist hierzu neben dem zentralen Schneidsauerstoffkanal, der dem Geradschnitt dieni. weitere, im Düsenmantel vorgesehene Bearbeitungssauersioffkanäle auf, die am Brennerende in der gewünschten, dem Schrägschnitt entsprechenden Richtung zum zentralen Schneidsauerstoffkanai ger.cigt sind. Die geneigten Sauerstoffkanäle münden in eine am Brennerende vorgesehene Einsenkung von etwa <»0'^J Kegeluinkel.

Außerdem ist noch eine Heizdüse für Maschinenschneidbrenner zum Hochleisti'ngsbrennschneiden derselben Art bekannt (Patentschrift Nr. 51 010 des Amtes für Erlindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin), bei der am Ende der Düse eine zylindrische Ausnehmung vorgesehen ist, derart, daß die Wärme vor, Zihidflaminen von Sekundärheizsaskanälen möglichst intensiv zur Berührung mit dem dicht um den Schneidsauerstoffstrahl ausströmenden Primärheizgas kommt. Bei einem weiteren bekannten Schneidbrenner dieser Art (deutsche Offenleaungsschrift 1 938 360, Offe;.-legungstag 16. April 1970) wird innerhalb des mit seiner Stirnfläche gegenüber der Schneiddüsenslirnfläche vorgezogenen Düsenmantels ein Strahl brennbaren PuK ers zugeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schneidbrenner der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß im Bereich der am Austrittsende der Schneiddüse angeordneten Einsenkung ein Unterdiruck entsteht, durch den das Brenngas-Heizsauerstoffgemisch in diesen Bereich gesaugt wird und den Sauerstoffstrahl umhüllt.

Diese Aufgabe soll gemäß der Erfindung dadurch gelöst werden, daß die Einsenuung am Mündungsende des SchneidsauerstoTkanals kegelförmig mit einem Kegelwinkel von 90 bis i50 ausgenommen ist. Es ist nun möglich, die Schneidgeschwindigkeit um mehr als 20% ^zu steigern, und trotzdem weist der Schnitt eine optimale Qualität auf.

Auf Grund des mit großer Geschwindigkeit ausströmenden Bearbeitungssauerstoffes entsteht im Bereich der Einsenkung ein Unterdruck, so daß das Brenngas-Heizsauerstoffgemisch, nachfolgend als Gemisch bezeichnet, in diesen Bereich gesaugt wird (Injektorwirkung) und bereits innerhalb des Brenner:- den Sauerstoffstrahl umhüllt und somit dessen Mantel mit brennbaren Gasen anreichert.

Mit dem ausströmenden Bearbeitungssauerstoffstrahl gelangt diese angereicherte Mantelzone aus dem Brenner. Dabei findet während des Ausströmens in dieser Zone eine vollkommenere Verbrennung des brennbaren Gases mit Anteilen des Bearbeitungs-Sauerstoffes statt, und die Mantelzone wird dadurch heißer. Diese heiße Zone erhöht das Wärmeangebot an der Reaktionsstelle. Ferner wird bedingt durch die bei der Verbrennung entstehende Expansion des heißen Gasmantels, die auch in Richtung zum Sauerstoffstrahl wirkt, eine Bündelung bzw. Einschnürung des Sauerstoffstrahls über sein Länge erreicht. Hierdurch bleibt das Sauerstoffangebot pro Flächeneinheit über die Länge des Strahls weitgehend konstant. Von besonderem Vorteil ist die dadurch entstehende Reduzierung des Schnittriefennachlaufs.

Diese heiße Mantelzone erlaubt, wie Versuche zeigten, einen größeren Abstand des Brenners von der Werkstückoberfläche, und der Brenner ist außerdem

unempfindlicher gegen Abstandsänderungen bei gleichbleibender Schniuflächenqualität.

Den U nteransprüchen kommt nur im Zusammenhang mit dem Hauplanspruch Schutz zu.

!in Ausführungsbeispiel der Erfindung für Werkstückdicken bis 100 mm ist in der Zeichnung dargesielli und vird im folgenden näher beschrieben.

hin Schneidbrenner 10 besteht aus einer Scnneiddiise U aus Messing sowie einem darübcrgeschobenen Düsen ma nie I 12 aus Kupfer, wobei ein gemeinsamer Austritt 13 für den Schneidsauersioff und für das (iemisch vorgesehen ist. Die Schneiddüse 11 weist einen /entiisch angeordneten Schneidsauer>tuffkanal 14 auf.

Der Schneidsauersloffkanal 14 ist am Mündungsende 15 mit einer Einsenkung 16 versehen, deren Kegelwinkel 17 etwa 90 bis 150\ vorzugsweise l20\ bc-Auf die

iiuingsrichtung des Sauerstoffs gesehen eine zylindrische Ausnehmung 18 an. Die Li^!.ige 19 der Ausnehmung 18 beträgt 0,1 bis lmm. vorzugsweise 0.3 mm. Die Ausnehmung 18 weist einen Durchmesser von etwa 2,5 mm auf. Entgegen der Strömungsrichtung ist hinter der Einsenkung 16 ein Bereich 20 des Schneidsauerstoffkanals 14 konisch sich verengend ausgebildet, wobei der Konuswinkel 21 etwa 6" beträgt. Dieser konische Bereich 20 geht in einen zylindrischen bereich 22 über, der den engsten Querschnitt des Schneidsauerstoffkanals J4 dTrstellt. Der zylindrische Bereich 22 ist wiederum über einen konisch erweiterten Zwischenbereich 23 mit einem einen größeren Durchmesser aufweisenden Zuleitungskanal 24 verbunden, durch den der Sauerstoff mit einem Druck von etwa 6 bis 8 atü der engsten Stelle das ist dem zylindrischen Bereich 22 des Schneidkanals 14 zugeführt wird. Es sind auch Schnitte mit guter Qualität bei Drücken bis herab zu 1,5 atü erreichbar, wobei dann die Schneidgeschwindigkeit, allerdings geringer als in der Tabelle angegeben ist. Der Endbereich 25 der Schneiddüse 11 weist eine konische Außenform auf, wobei der Konuswinkel 26 CtV.'S 25 bis 30° be'¹"³"» ΠίρςρΓ Fnrlhprpirh 25 liest in einer Kegelbohrung 27 des Düsenmantels 12 mit gleichem Konuswinkel an. Der Düsenmantel 12 ist in Strömungsrichtung hinter der Kegelbohrung 27 sich konisch verengend ausgebildet, wobei der Konuswinkel 28 etwa 120 beträgt.

In der Außenwand des Endbereichs 25 der Schneiddüse sind Schlitze 29 vorgesehen, die vom Düsenmantel 12 abgedeckt sind. Die Schlitze 29 weisen eine Tiefe 30 von etwa 1,3 mm auf. Die Schlitzbreile betrügt 0,2 bis 0,4 mm, vorzugsweise 0,3 mm. im Endbereich 31 der Schlitze 29 weist die Schneiddüse 11 eine Anfasung 32 von etwa 120' auf. wobei die Anfasung am

ίο Umfang des Fußkreises 33 der Schlitze 29 endei.

Der Durchmesser des Fußkreises 33 heträgi etwa 2.8 mm. Diese Dimensionierung der Schlitze ist bis zu Schneiddicken von etwa 100 mm für alle Brenngase gleich.

Die Schneiddüse 11 ist gegenüber dem Düsenmantel 12 etwas zurückgesetzt angeordnet, so daß innerhalb de Schneidbrenners!!.¹ von Schneiddüse 11 und Düsenmantel 12 ein Ring.. ;nal 34 gebildet wird.

Bei dem so ausgebildete.! Brenner strömt das Gemisch durch die Zuführung 35 und die Schlitze 29 in den Ringkanal 34 und durch eiren Ringspalt 36 innerhalb des Brenners zum Schneidsauerstoffstrahl hin sowie in den Bereich 37 der Einsenkung 16.

Beim Ausführungsbeispiel ist der Austritt 13 im Düsenmantel 12 für ein Azetylen-Heizsauerstoffgemisch ausgelegt und weis¹, im Hinblick auf eine günstige Zuführung der Heizgase zum Schneidsauerstoffstrahl, einen Durchmesser von etwa 3,6 mm auf. Der Schneidbrenner ist auch mit anderen Brenngasen, vorzugsweise mit Propan, Erdgas, Leuchtgas. Methan, betreibbar, aber auch mit anderen bekannten Brenngasen, und zwar ohne Veränderung der Schneiddüse und bei konstanter Dimensionierung des Mischungssystems. Hierzu ist es im Hinblick auf die Vorwärmleistung des Brenners zweckmäßig, an Stelle des bei Azetylen üblichen Düsenmaniels einen Düsenmantel 12 mit einem größeren Austritt 13 (z. B. etwa 5 mm) zu verwenden. Der Austritt 13 ist vorzugsweise zylindrisch ausgebildet. Die Länge des Austritts 13 ist bei langsam verbrennenden Gasen, beispielsweise Propan, größer als bei Gasen mii großer Verbrennungsgeschwindigkeit wie Azetylen. Die Schneiddüse 11 ist für alle Brenngase vorteilhaft und bleibt unverändert.

Material: St 37; Brenngas : Azetylen (Klammerwcrte gelten für Propan, Leuchtgas, Erdgas):

Temperatur: Raumtemperatur.

Blech- dicke	Schneid geschwindigkeit	11	Schneid- düscnbohiung mm	Il	Schneid- sauerstofT- Vordruck atü	U	Brenngas- Vordruck atü	Brenner-Absland vom Werkstück mm	Il	Heiz- sauerstoft'- druck atü	Schnitt- qualität DIN 2310
mm	1	600	1	0,95	I	3,0	I Il	I		1 Il	I Il
10	750	(550)	0,9	(0,95)	6 bis 8	(3,0)
	1660)	450	(0,9)	1.1	(6 bis 8)	3,5
20	SSO	(440)	1.0	0,1)	6 bis 8	(3,5)
	(530)	380	(1,0)	1,15	(6 bis 8)	4,5
30	460	(370)	1,0	(1,15)	6 bis 8	(4,5)
	(450)	340	(1,0)	1,4	(6 bis 8)	4,0			3 bis 7
40	420	(34Oi	1,15	(U4)	6 bis 8	(4,0)	0,02 bis 1,5	10 bis 25	(3 bis 7)	L bis 5	Güte 1
	(420)	320	(1,15)	1,4	(6 bis 8)	4,5	(0.1 bis 1,5)	(10 bis 25)		(1 bis 5)	(Güte I)
50	390	(320)	1,15	(1,4)	6 bis 8	(4,5)
	(390)	280	(1,15)	1,8	(6 bis 8)	5,5
80	340	(280)	1.4	(1.8)	6 bis 8	(5,5)
	(340)	260	(1,4)	1,8	(6 bis 8)	6,0
100	310	(260)	1,4	0.8)	6 bis 8	(6,0)
	(310)	(1.4)	(6 bis 8)

Mit dem so ausgebildeten Brenner sind größere Schnitlgeschwindigkciten erreichbar bei gleichbleibender SchniltfUichcnqunlitiit. Der Brenner ist für einen großen Wcrkstoffdickcnbercich cinsetzbar, beispielsweise für Werkstoffdicken von 3 bis 100 mm.

Das Ausführungsbeispiel wurde beschrieben für die Anwendung eines dem Bearbeitungssauerstoffstrahl zugeführten Brcnngas-Hcizsauerstoffgemisches. Es ist aber auch eine getrennte Zufuh^r von Brenngas und Heizsauerstoff zum Bearbeitungssauerstoffstrahl möglich.

In der vorstehenden Tabelle werden einige Schneiddaten, die mit dem beschriebenen Brenner erreicht wurden, veranschaulicht (Spalte I). Ferner sind in der Tabelle die mit einem bekannten, leistungsstarker Brenner erzielten Schneiddaten angegeben (Spalte II)

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schneidbrenner mit einer inneren Schneiddüse und einem äußeren Düsenmantel, bei dem die Schneiddüsenstirnfläche gegenüber der Stirnfläche dt\s Düsenmantels zurückgesetzt oder in gleicher Ebene angeordnet ist sowie der SchneidsauerstoII-strahl über die Schneiddüse und das Brenngasheizsauerstoffgemisch am Umfang der Schneiddüse zugeführt wird, wobei am Austrittsende des Brenners eine Einsenkung angeordnet ist, d adurch gekennzeichnet, daß die Einsenkimg (16) am Mündungsende (15) des Schneidsaiierstoffkanals (14) kegelförmig mit einem Kegelwinkel (17) von 90 bis 150 ausgenommen ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

die Ei

ep.k

winkel von 120 aufweist.

3. Brenner nach Anspruch 1 cder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsenkung (16) in Strömungsrichtung gesehen, in einer zylindrischen Ausnehmung endet, wobei die Länge (19) der zylindrischen Ausnehmung (18) etwa 0,1 bis 1 mm, beträgt.

4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (19) der Ausnehmung (18) 0,3 mm betrag:.

5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnung (36) für das Brenngas-Heizsau rstolfgemisch ein Ringspalt (36) eines Ringkanals (34) ist, welcher mit Kanälen (29, 34) für das Gemisch in Verbindung steht.

6. Brenner nach Anspruch 5. bestehend aus einer Schneiddüse und einem darübergeschobenen Düsenmantel, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung des Ringkanals (34) durch die Schneiddüse (11) und den Düsenmantel (12) gebildet wird und daß die Innenbohrung des Düsenmantels (12) im Bereich des Ringkanals (34) konisch verengend ausgebildet ist, wobei der Konuswinkel (28) etwa 120= beträgt.

7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Ringkanal (34) in Verbindung stehenden Kanäle für das Gemisch durch Schlitze (29) in u«.r Außenwand der Schneiddüse (11) gebildet werden, wobei die Schlitze (29) von dem Düsenmantel (12) abgedeckt werden.

8. Brenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schütze (29) eine Tiefe (30) von etwa 1,3 mm aufweisen und die Schlitzbreite 0,2 bis 0,4 mm, vorzugsweise 0,3 mm beträgt.