DE2047752A1

DE2047752A1 - Schneidekopf fur thermochemische Be arbeitung von Werkstucken

Info

Publication number: DE2047752A1
Application number: DE19702047752
Authority: DE
Inventors: Jean Ie Auxonne Mourner (Frankreich)
Original assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 1969-10-21
Filing date: 1970-09-29
Publication date: 1971-04-22
Also published as: ZA706221B; CA925010A; NL7015272A; AU2040270A; US3674213A; FR2063525A5; ES194760U; NO128344B; GB1297260A; BE757724A; LU61894A1; ES194760Y

Description

Die Erfindung betrifft Schneidköpfe für die thermochemische Bearbeitung von Werkstücken mittels eines SauerstoffStrahles, sogenanntem Schneidsauerstoffj der Sauerstoffstrahl tritt durch einen axialen Kanal ein und durch eine zentrische Öffnung aus dem Kopf aus, und er ist aufgrund der Verbrennung eines Gemisches aus verbrennbarem und die Verbrennung unterhaltendem Gas von Flammen umgeben. Dieses Gemisch tritt aus dem Schneidkopf durch einen Ringschlitz oder einen Kanalkranz aus, der die zentrische öffnung umgibt. Die in Betracht kommende Bearbeitung besteht zum Beispiel in einer Beschneidung, Zerschneidung, Entzunderung oder Schälung.

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Bei den bekannten Geräten dieser Art ist der zentrische Sauerstoff schneidstrahl von einem zusammenhängenden oder unterbrochenen Flammenmantel umgeben, der dazu dient, das zu bearbeitende Metall auf ausreichende Temperatur zu bringen, damit es rasch in den Sauerstoffstrdi verbrennt. Diese Vorrichtungen besitzen den Mangel, daß die Flammengase den Schneidsauerstoff verdünnen, so daß die Menge des oxidierten Metalls vermindert und die Oberfläche unregelmäßig gemacht wird, die das nicht entfernte Metall begrenzt·

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Mängel zu beheben und einen Sauerstoffvorhang von kleinerer Geschwindigkeit als der Schneidsauerstoff zu erzeugen, der den Schneidsauerstoff von den Heizflammen abtrennt.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Axialkanal auf der Austrittseite des Gases eine Schneidätiee enthält, die den Sauerstoffstrom in einen zentrischen Strahl und einen zusätzlichen Ausgang rings um den zentrischen Strahl unterteilt, wobei keinerlei Verbindung zwischen dem zusätzlichen Austritt und dem Ringspalt oder dem Kanalkranz und auch nicht mit einer Gasspeiseleitung des Ringspaltes oder des Kanalkranzes besteht. Infolgedessen ist der Sauerstoffvorhang während der Heizperiode nicht vorhanden, wodurch eine Abkühlung des Metallbades während dieser Periode ausgeschaltet ist.

Der Bearbeitungskopf nach der Erfindung ist einfach im Aufbau und deshalb billig. Er~>kannidert Kopf eines vorhandenen BearbeitungsSchneidbrenners ersetzen und gegen diesen ausgetauscht

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werden, ohne daß der übrige Schneidbrenner abgeändert werden müßte.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsfonn ist das Ende der Schneiddüse auf der Seite des Gasaustritts durch Verfertigung gegenüber dem Ende des Axialkanales ein wenig, beispielsweise um eine Länge von 0,5 - 1 nun, zurückgesetzt. Diese Vorsichtsmaßnahme verlängert beträchtlich die Lebensdauer des Schneidkopfes, da sich die stärkste Erhitzung am Ende des Axialkanales einstellt, der λ den Schneidsauerstoff zu seiner Austrittsöffnung führt, während der Zeiträume, wo die Heizflammen vorhanden sind, aber die Strömungsmenge des Schneidsauerstoffes 0 ist. Wenn diese Zurücksetzung nicht vorhanden väre, würde das Schneiddüsenende seine Form verändern und die Funktionsweise des Schneidkopfes würde mangelhaft werden.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform eines Schneidkopfes nach der Erfindung schematisch im Längsschnitt als Beispiel dargestellt. Dieser Schneidkopf ist in einem Bearbeitungs- ™

schneidbrennerkörper montiert, der ihn mit Gas in der Weise versorgt, wie dies näher dargelegt werden soll und bei Gasschneidbrennern üblich ist.

Der dargestellte Schneidkopf besitzt von außen nach innen betrachtet einen Heizmantel 2, eine Heizdüse k mit Axialkanal 6 und eine Schneiddüse 46, die in einem Teil des Kanals 6 liegt, der auf der S_eite des Gasaustritts endete Die Schneiddüse besteht aus einem sehr gut wärmeleitenden Material, wie beispielsweise Rotkupfer. Eine Bohrung 11 erstreckt sich über

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die ganze Länge der Düse k6.

Der Mantel 2 und die Düse k besitzen auf der Gaseintrittsseite, d. h. in der Zeichnung auf der linken Seite, drei konische Lagerflächen, an denen man einen nicht dargestellten Brnnerkörper verriegelt, durch den die Gase getrennt dem Schneidkopf zugeleitet werden. Zwischen dem Mantel 2 und der Düse k befinden sich Längskammern 12, Diese Kammern sind durch Kanäle Ik und 16 mit einer Außenkehle 18 verbunden, die durch den Schneidbrennerkörper mit Acetylen gespeist werden. Andere Kanäle 20 und 22 verbinden ebenfalls die Kammern 12 mit einer Außenkehle 2k, die durch den Schneidbrennerkörper mit Heizsauerstoff gespe'ist wird. Die durch die Kanäle Ik, 16, 20 und 22 zutretenden Gase vermischen sich in den Kammern 12 und treten durch Kanäle 26 und 28 aus. Am Ausgang entflammt das Gemisch und bildet die Heizflammen.

Der Schneidsauerstoff wird vom Brennerkörper in den Axialkanal 6 eingeführt. Dr geht durch die Bohrung 11 und tritt durch die zentrische Schneiddüsenöffnung 48 aus. Ein Teil dieses Sauerstoffs wird durch Bohrungen 32 und "}k abgezweigt, die in der Wand der Schneiddüse ausgearbeitet sind. Diese Bohrungen münden in einen Ringraum J6 zwischen der Schneiddüse und der Heizdüse k. Von hier tritt ein Sauerstoffschleier aus, der einen Schutzvorhang bildet und die Heizflammen vom Schneidsnuerstoff abtrennt. Statt den Schutzsauerstoff durch einen Ringschlitz austreten zu lassen, kann man ihn auch durch Kanäle ausströmen lassen. Ebenso kann die Gesamtheit der Kanäle 26 und 28 durch einen Ringschlitz ersetzt werden.

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Die Schneiddüse 46 ist in der Heizdüse durch Einpressung oder noch etwas besser Einwalzung ihres Teiles stromaufwärts von den Kanälen 33 und 34 befestigt, um einen sehr guten Wärmekontakt sicherzustellen. Die Einwalzung oder Einpressung kann auch durch eine Schweißung ersetzt werden. Das Ende 48 der Schneiddüse ist gegenüber dem Ende 30 der Heizdüse etwas zurückgesetzt. Die Versetzung liegt in der Größenordnung von einem Millimeter^ und die besten Ergebnisse werdenAm allgemeinen mit einer Zurücksetzung Zwischen 0,5 und 1 mm erreicht. g

Beispielshalber kann man mit einem Schneidkopf der dargestellten Art mit einem Durchmesser von 1,3 nun für die Austrittsöffnung der Bohrung 11 ein Stahlblech von 15 nun Dicke mit einer Geschwindigkeit von 45 m/h statt 30 m/h ohne Schutzvorhang schneiden. Die Drücke der Gasspeisung eindj Schneidsauerstoff 5 bar, Heizsauerstoff 1,5 bar, Acetylen 0,i60 bar.

Der dargestellt Kopf kann in seinen Abmessungen und seinen Formen verändert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu ver- " lassen. Beispielsweise kann der Kopf 2, 4, 46 aus ein oder zwei Metallblöcken gefertigt werden, worin die erforderlichen Kanäle ausgebohrt sind. Als Brenngase kann man andere G_ase als Acetylen, beispielsweise Propan »Natrugasjgemisch auf *,i>*e Grundlage von Methylacetylen usw. verwenden. Diese Köpfe können zur Bearbeitung von Metallen durch Materialabnähme auf thermochemischem Wege entsprechend verschiedenen Modalitäten dienen, wie Schneiden von Stücken, Entzunderung oder Schälung von Halbzeug usw. Die Bohrungen 32 und 34, durch welche der Ringraum 36 mit Sauerstoff versorgt wird, können durch andere

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Durchgänge ersetzt werden, die in der Bohrung 11 oder im Kanal 6 aufstromseitig von der Schneiddüse abgehen. Beispielswelse kann man ein oder mehrere Rillen auf der Oberfläche der Düse k oder der Düse US ausarbeiten. Die Rillen 12 können durch eine einzige Ringkammer ersetzt werden.

Der Schneidkopf nach der Erfindung kann mit Heizgasen gespeist werden, die vor ihrem Eintritt in den Kopf vermischt werden.

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Claims

Patentansprüche

(ΐ ·) Schneidkopf für die thermochemische Bearbeitung von Werkstücken mit einem durch einen Axialkanal zutretenden Sauerstoff strahl, der durch eine zentrische öffnung des Kopfes austritt und von Flammen umgeben ist, die durch Verbrennung eines Gemisches von brennbarem und die Verbrennung unterhaltendem Gas gebildet werden, mit einem die zentrische Öffnung umgebenden Ringschlitz oder Kanalkranz für den Austritt des Gasgemisches, dadurch gekennzeichnet, daß ™ der Axialkanal auf der Gasaustrittsseite eine Schneiddüse enthält, die den Sauerstoffstrahl in einen zentrischen Strahl und einen zusätzlichen Austritt ringe um den zentrischen Strahl unterteilt und keine Verbindung zwischen dem zusätzlichen Austritt und dem Ringkanal bzw. Kanalkranz und auch nicht mit einer Gasspeiseleitung für den Ringschlitz oder den Kanalkranz besitzt.

2. Schneidkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ä das Schneiddüsenende auf der Gasaustriifcsseite durch Verfertigung gegenüber dem Ende des Axialkanals zurückgesetzt ist.

3· Schneidkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenende um eine Länge in der Größenordnung von Ί Millimeter zurückgesetzt ist.

k. Schneidkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialkanal auf einem an der Gasaustrittsseite endenden

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Teil seiner Länge eine Schneiddüse aufweist, deren axiale Leitung eich mindestens über einen Abschnitt dieses Längenteile erstreckt und auf dieser Seite in der zentrischen öffnung endet und deren Außendurchmeeeer auf einer bestimmten Länge dieser Seite beträchtlich kleiner als der Innendurchmesser des Axialkanals an dieser Stelle ist, wobei das* Ende des Raumes zwisohen den beiden Durchmessern den zusätzlichen Austritt darstellt) und gekennzeichnet durch ein oder mehrere Verbindungsdurchlässe zwischen diesem Raum und dem Axialkanal·

5· Schneidkopf nach Anspruch h_t dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe aus Bohrungen in der Wand der Schneiddüee bestehen.

6. Sohneidkopf naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiddüse an der Wand des Axialkanals in solcher Weise, duA ein «ehr guter Wärmekontakt sichergestellt 1st, beispielsweise durch Schweißung oder Klemmverbindung bzw, durch Einwalzen eines Teiles dieses Rohres befestigt ist, das nicht von dem Raum umgeben 1st, dessen linde den zusätzlichen Austritt darstellt.

7· Schneidkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse aus einem sehr gut wärmeleitenden Material, z. B. Kupfer, mindestens auf einem wesentlichen Teil ihrer Länge von der Austrittsseite der Gase aus besteht.

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