DE2136959A1

DE2136959A1 - Safety device on welding or cutting torch against overheating in the event of flashbacks

Info

Publication number: DE2136959A1
Application number: DE19712136959
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-09-30
Filing date: 1971-07-23
Publication date: 1972-04-06
Also published as: GB1353958A; DE2136959C3; BE773232A; SE365040B; FR2131218A5; CH543044A; DE2136959B2

Description

DIpI.-Ing. R. H, DIpI.-Ing. R. H,

Dipl.-Phys. t 3ETZLER DIpHng. W. HERRMANH-TRENTEPOHL,.Dipl.-Phys. t 3ETZLER DIpHng. W. HERRMANH-TRENTEPOHL ,.

Ρι1«η!ΐο«ΪΙΙ· i* η ^ ρ r\ sj Ρι1 «η! Ϊ́ο« ΪΙΙ · i * η ^ ρ r \ sj

1000 München 33. £l«anach*r Stieß· VL 1000 Munich 33. £ 1 anach * r Stieß · VL Π V& ν * <"Π V & ν * <"

Alfred Roth OberengstringenAlfred Roth Oberengstringen

Sicherungseinrichtung an Schweiss- oder.Schneidbrenner gegen üeberhitzung bei Flamraenrückschlägen,Safety device on welding or cutting torch against overheating in the event of flashbacks,

liebliche Schweiss- oder Schneidbrenner besitzen in der Regel eine Injektoreinrichtung, mit welcher durch den Heizsauerstoff das Brenngas, beispielsweise Acetylen, angesaugt wird. Im Mischrohr erfolgt dann die Mischung beider Gase zum Brenngasgemisch, das von dort zur Brennerdüse weitergeleitet wird.Lovely welding or cutting torches usually have an injector device, with which through the heating oxygen the fuel gas, for example acetylene, is sucked in. The two gases are then mixed in the mixing tube to form the fuel gas mixture, which is forwarded from there to the burner nozzle.

Speziell bei Verwendung von Acetylen als Brenngas können aus verschiedenen Gründen unerwünschte Flammenrückschläge auftreten. Statt an der Brennerdüse, wo die Flamme dabei scheinbar erlöscht, brennt diese dann meistens innwendig im Brenner stabil am Austritt der Injektordüse. Wird das hierbei auftretende pfei-Especially when using acetylene as fuel gas, undesirable flashbacks can occur for various reasons. Instead of at the burner nozzle, where the flame appears to be extinguished, it usually burns stably inside the burner at the outlet of the injector nozzle. If the peeping that occurs here

fende Geräusch nicht beachtet und die Zufuhr des Brenngases nicht sofort abgestellt, dann erhitzt sich das Material um den Flammenherd so stark, bis es schmilzt und der Brenner defekt geworden ist.If the noise is ignored and the supply of the fuel gas is not switched off immediately, the material around the hearth will heat up so strong that it melts and the burner has become defective.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, Schweiss- oderThe aim of the present invention is to weld or

209815/0907209815/0907

Schneidbrenner mit einer Sicherung zu versehen, damit diese ■ nicht defekt werden bei einem auftretenden Flammenrückschiag, oder aber, dass sich eine Stabilisierung der Rückschlagflamme an der Injektordüse gar nicht einstellen kann. Die erfindungsgemässe Sicherungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass durch dd.e._ rückgeschlagene Flamme erhitzbare, auf ein Absperrventil in mindestens einer Gaszuleitung wirkende Betätigungsmittel vorgesehen sind, die das Absperrventil bei Erwärmung in seine geschlossene Lage bringen.To provide the cutting torch with a fuse so that it does not ■ become defective in the event of a flashback or that the non-return flame at the injector nozzle cannot stabilize at all. The safety device according to the invention is characterized in that actuating means which can be heated by the dd.e._ flashed-back flame and act on a shut-off valve in at least one gas supply line are provided which bring the shut-off valve into its closed position when heated.

Diese Einrichtung kann bei einem auftretenden Flaramenrückschlag innert kürzester Zeit, z.B. die Sauerstoffzufuhr sperren, damit die im Innern des Brenners brennende Flamme erlöscht. Das ist der Fall, wenn die Sicherungseinrichtung so ausgelegt wird, dass sie etwas träge arbeitet und sich eine stabile Rückschlagflamme im Innern des Brenners gebildet hat. Wird die Sicherungseinrichtung aber etwas "hart" eingestellt, dann erfolgt eine Drosselung beispielsweise der Sauerstoffzufuhr in noch kürzerer Zeit, so dass sich die Stabilisierung der Rückschlagflamme gar nicht einstellen kann und die Flamme wieder vorn an der Brennerdüse zum Brennen kommt. In jedem Fall kann sich der normale Betriebszustand des Brenners ebenfalls innert kürzester Zeit automatisch wieder einstellen, ohne dass der Brenner mit Wasser oder Pressluft gekühlt werden muss. Schliesslich kann die Sicherung so ausgelegt sein, dass, sie nicht anspricht, wenn der Brenner bei normalem Arbeiten selber eine starke Eigenerwärmung produziert.In the event of a flaram backlash, this device can, for example, shut off the oxygen supply within a very short time. so that the flame burning inside the burner goes out. This is the case if the safety device is designed in such a way that that it works a bit sluggishly and that a stable flashback flame has formed inside the burner. However, if the safety device is set somewhat "hard", then a Throttling, for example, the oxygen supply in an even shorter time Time so that the stabilization of the flashback flame is done can not adjust and the flame again at the front of the burner nozzle comes to burn. In any case, the normal operating state of the burner can also be restored within a very short time automatically adjust again without the burner having to be cooled with water or compressed air. Finally, the backup can be designed in such a way that it does not respond if the burner itself produces a great deal of self-heating during normal work.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, die in ——— ——:—— The invention is explained in more detail below with reference to the drawing explained in ——— ——: ——

209815/0907209815/0907

Fig. 1 einen Längsschnitt durch- den Injektorteil eines üblichen bekannten Schweiss- oder Schneidbrenners zeigt, während1 shows a longitudinal section through the injector part of a conventional known welding or cutting torch, while

Fig. 2 und 3 je einen entsprechenden Längsschnitt durch erfindungsgemässe Ausführungsformen des Injektorteils zeigen.2 and 3 each show a corresponding longitudinal section through embodiments of the injector part according to the invention.

Entsprechende Teile sind in allen Figuren gleich bezeichnet.Corresponding parts are identified identically in all figures.

Der bekannte Brenner nach Fig. 1 weist einen Verschraubungsteil 1 des Ventilblocks des Brennars auf. Dieser ist mittels der Ueberwurfmutter 2 und einer Dichtung 3 mit dem Mischrohr 4 gasdicht verbunden. Die Injektordüse 5 ist im Mischrohr 4 eingeschraubt. Die Abdichtung gegen den Sauerstoffkanal 6 erfolgt durch die Pressflächen bei 7. Der Durchfluss des Sauerstoffstromes erfolgt von 6 durch die Injektordüse 5. Bei 8 wird das durch die Kanäle 9, 10 strömende Brenngas angesaugt. Durch den Mischkanal 11 und die Rohrleitung 12 wird das Brenngasgemisch zu der nicht eingezeichneten Brennerdüse geleitet. Ein Rückschlag der Flamme in das Mischrohr 4 führt rasch zu Ueberhitzungen und Beschädigungen.The known burner according to FIG. 1 has a screw connection part 1 of the valve block of the Brennar. This is connected to the mixing tube 4 by means of the union nut 2 and a seal 3 gas-tight connected. The injector nozzle 5 is screwed into the mixing tube 4. The seal against the oxygen channel 6 takes place through the pressing surfaces at 7. The flow of oxygen takes place from 6 through the injector nozzle 5. At 8 is the fuel gas flowing through the channels 9, 10 is sucked in. Through the mixing channel 11 and the pipeline 12, the fuel gas mixture to the burner nozzle not shown. Flashback of the flame into the mixing tube 4 quickly leads to overheating and damage.

Fig. 2 zeigt die erste erfindungsgemässe Ausführungsform im normalen Betriebszustand oder Ruhezustand. Die Injektordüse besteht in diesem Falle aus zwei Teilen, nämlich dem Düsenkopf 13 und der Düsenspitze 14, welche an der Stelle 15 miteinander verbördelt sind. Die Düsenspitze ist im hinteren Teil dünnwandig ausgeführt, sodass eine relativ weite Bohrung entsteht. In diese ist ein Stapel oder eine Säule von abwechslungsweise umgekehrtFig. 2 shows the first embodiment according to the invention in the normal operating state or idle state. In this case, the injector nozzle consists of two parts, namely the nozzle head 13 and the nozzle tip 14, which are crimped together at point 15. The nozzle tip is thin-walled in the rear part, so that a relatively wide bore is created. In this is a stack or a column of alternately reversed

209815/0907209815/0907

orientierten ringförmigen Bimetallseheiben 16 mit etwas seitlichem Spiel eingeschichtet« Sie tragen eine Ventilnadel 17,-die einem am Austritt der Sauerstoffleitung 6 gebildeten Ventilsitz 18 gegenüberliegt.oriented annular bimetallic washers 16 with something lateral Layered game «You wear a valve needle 17, -die a valve seat formed at the outlet of the oxygen line 6 18 opposite.

Schlägt bei diesem Brenner die Flamme an die Injektordüse bzw. ins Mischrohr zurück, so tritt eine sehr rasche Erwärmung auch des Stapels von Bimetallscheiben 16 ein, (Fig. 3), die nun eine Säule von Tellerfedern bildet. Die hier verwendeten Bimetallrondellen sind in kaltem Zustand theoretisch plan und erst mit der Erwärmung nehmen sie die Form und ¥irkung von Tellerfedern an. Diese Rondellen könnte man auch kalt schon etwas vorbiegenj aus Platzgründea wurde jedoch im vorliegenden Er— findungsbeispiel verzichtet»If the flame hits the injector nozzle or the mixing tube in this burner, the stack of bimetallic disks 16 also heats up very quickly (FIG. 3), which now forms a column of disc springs. The bimetallic discs used here are theoretically flat when cold and only when they are heated do they take on the shape and effect of disc springs. These rondelles could also be pre-bend a little when cold. For reasons of space, however, in the present example of the invention they were dispensed with.

Die aus Ventilnadel 17 und Bimetall-Tellerfederelement bestehende Sicherheitseinrichtung ist sp in die Injektordüse des Breaners eingebaut, dass das Element sich in dem vom Brenngasstrom umgebenen Teil der Injektordüse befindet. Die Ventilnadel wird so placiert; dass sie, in kaltem Zustand der Sicherung, sehr wenig Spiel aufweist gegenüber der Mündung des Sauerstoffkanals 6 und diesen nur geringfügig offen lässt, gerade soviel, als für ein zuverlässiges Funktionieren des Brenners erforderlich ist. Dabei ist es vorteilhaft, dass der Querschnitt dieses Sauerstoffkanals 6 etwas grosser ist als der Austrittskanal der Injektordüse. The safety device consisting of valve needle 17 and bimetal disc spring element is built into the injector nozzle of the Breaner so that the element is located in the part of the injector nozzle surrounded by the flow of fuel gas. The valve needle is placed like this; that, in the cold state of the fuse, it has very little play with respect to the mouth of the oxygen channel 6 and leaves it only slightly open, just as much as is necessary for the burner to function reliably. It is advantageous that the cross section of this oxygen channel 6 is somewhat larger than the outlet channel of the injector nozzle.

• ·■ :··• · ■: ··

209816/0907209816/0907

Bei der Erwärmung bildet sich in der Bimetall-Tellerfedersäule eine Kraft _} die zunehmend dem Sauerstoffstrom ent== gegsm-rirkts "Die Arsahl der Bimetallscheiben und deren Dirnen= sioiiieruag müssen so bestimmt ssin₅ dass der Andruck der Nadel an. die Mündung des Sauerstoffkanals gegenüber dem Sauerstoffdruck einen Gleichgewichtszustand ergeben soll; wenn eine bestimmte Temperatur erreicht ist«. In diesem Gleichgewichtszustand ist die Sauerstoffabsperrung so weit fortgeschritten;, dass das stark gestörte Mischungsverhältnis der Gase schon zum Erlöschen der Bückschlagflamme führt« Ist dies geschehen? so führt der die Injektordüse umfliessende Gasstrom dazu, dass sich das Bimetall-Tellerfederlement etwas abkühlt* Der bestehende Gleichgewichtssustand verschiebt sich dabei rasch zu Gunsten des Sauerstoffstromes j der unmittelbar wieder zu fliessen beginnt und eine noch weitergehende Kühlung besorgt» Die Bimetall~Teller=- federsäule wird dabei ihrem Ruhezustand zustrebend zusammengedrückt durch den wieder normal fliessenden Sauerstoff. Damit ist der Brenner sofort wieder betriebsbereit.Sioiiieruag during heating, a force is formed in the bi-metal disc spring _stack} increasingly the oxygen stream ent == gegsm-rirkts "The Arsahl the bimetallic discs and their prostitutes = must then the mouth of the oxygen channel determined ssin ₅ that the pressure of the needle in. Opposite the oxygen pressure should produce a state of equilibrium when a certain temperature has been reached. "In this state of equilibrium, the oxygen shut-off has progressed so far that the strongly disturbed mixing ratio of the gases already leads to the extinguishing of the backlash flame." Has this happened? Gas flow so that the bimetal disc spring element cools down a little * The existing state of equilibrium shifts rapidly in favor of the oxygen stream j which immediately begins to flow again and provides even more cooling by the normal flow of oxygen again. This means that the burner is immediately ready for operation again.

Fig» 3 zeigt eine Ausführung, die sich von derjenigen nach Fig. 2 dadurch unterscheidet, dass die Injektordüsenspitze 14 auf einen Fortsatz des Düsenkopfes 13 satt aufgepresst ist. Eine solche Verbindung genügt durchaus sur Aufnahme der auftretenden Kräfte. Fig. 3 seigt ferner die Sieherungsoinriehtung in wirksamem Zustande Der Stapel von Bisaetallsoheibea hat seine grbsste Erwärmung und Ausdehnung erreicht und die Yentilaadel 17 sehliesst dis Sauerstoffzufuhr praktisch ab βFIG. 3 shows an embodiment which differs from that according to FIG. 2 in that the injector nozzle tip 14 is pressed tightly onto an extension of the nozzle head 13. Such a connection is definitely sufficient to absorb the forces that occur. Fig. 3 also seigt the Sieherungsoinriehtung in operative condition of the stack of Bisaetallsoheibea has reached its grbsste heating and expansion and the Yentilaadel 17 sehliesst dis oxygen supply from virtually β

299815/299815 /

Es sind verschiedene Ausführungsvarianten möglich. Die Teile 13 und 14 können auch miteinander verschraubt sein. Die Bimetallscheiben können bereits im kalten Zustand leicht vorgewölbt sein» Um die Durchleitung des Sauerstoffes zur Injektor-' düse trotz Anwesenheit des Bimetallscheibenstapels und das in denselben eingesetzten Zapfens der Ventilnadel stets sicherzustellen, könnten besondere Durchlasskanäle entweder in der Düsennadel oder an der ¥andung und am Boden der Bohrung der Düsenspitze 14 vorgesehen sein. Anstelle des dargestellten Stapels von Bimetallscheiben könnten ein oder mehrere andere Bimetallelemente oder andere, z.B. gus- oder flüssigkeitsgefüllte Ausdehnungskörper vorgesehen sein, die das Absperrventil betätigen. Anstelle oder mit der Sauerstoffzufuhr könnte¹ gegebenenfalls auch die Brenngaszufuhr auf ähnliche Weise beim Flammenrückschlag abgesperrt werden.. Es ist auch möglich anstelle der Sauerstoffleitung 6 die Injektordüse abzusperren.Different versions are possible. The parts 13 and 14 can also be screwed together. The bimetallic disks can already be slightly protruding when they are cold. In order to always ensure the passage of oxygen to the injector nozzle despite the presence of the bimetallic disk stack and the pin of the valve needle inserted in it, special passage channels could be installed either in the nozzle needle or on the other side and on the The bottom of the bore of the nozzle tip 14 may be provided. Instead of the illustrated stack of bimetal disks, one or more other bimetal elements or other expansion bodies, for example cast or liquid-filled, could be provided which actuate the shut-off valve. Instead of or with the oxygen supply ¹ , the fuel gas supply could optionally also be shut off in a similar manner in the event of a flashback. It is also possible to shut off the injector nozzle instead of the oxygen line 6.

209815/0907209815/0907

Claims

Claims s? 1 3 6 9

1) Safety device on a welding or cutting torch against overheating in the event of flashbacks in the mixing tube, characterized in that heated by the flashed back flame on a shut-off valve (17, 18) in at least one Actuating means (16) acting on the gas supply line (6) are provided, which move the shut-off valve into its closed position when heated bring.

2) Device according to claim \, characterized in that the shut-off valve (17, 18) is in the oxygen supply line (16).

3) Device according to claim 2, characterized in that the shut-off valve (17, 18) and the actuating means (16) for the same in the injector nozzle (14) of the burner.

4) Device according to one of claims 1-3, characterized in that the actuating means iron a column of bimetallic disks (16) layered on v / afot-yechsalterweise in opposite orientation.

5) Device according to Claims 3 and 4, characterized in that the column of bimetallic disks (16) in the bore the tip of the injector nozzle (14) and a valve needle at its end (17) which faces a valve seat (18) at the outlet of the oxygen line (16) from the head (13) of the injector nozzle.

6) Device according to claim 5 ^ characterized in that the bimetal disks (16) are located in the part of the injector nozzle (14) around which the fuel gas flows.

7) device according to claims 3, "5 or S ₀ thereby-marked-

209815/0907

shows that the injector nozzle is designed in two parts, the tip (14) being crimped or screwed to the head (13) or is pressed full on the same.

209815/0907209815/0907