DE2334027C2 - Düse für Autogen-Brenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Düse für Autogen-Brenner mit Kanälen für Brenngas und Sauerstoff, die mit dem oder den Brennerrohren verbunden ist. Die bekannten Düsen für Autogen-Brenner (Schweiß-, Schneid-, Anwärmbrenner usw.) werden während ihres Betriebes generell thermisch sehr hoch belastet. Auf Grund dieser hohen Wärmebelastung und weiterhin bedingt auch durch chemische Vorgänge sind diese Düsen, insbesondere die sogenannten Hochleistungsdüsen (erhöhte Schneidgeschwindigkett) einem alsbaldigen Verschleiß ausgesetzt. Diese Düsen müssen somit, da die Gasaustrittsbohrungen sehr schnell ausgeweitet oder such durch ^DEs' wurde weiterhin auch schon vorgeschlagen fOTOS 1956 934), die Düse (Brennermundstuck) iweiteili· auszubilden, und zwar in ein Mischerteil und Te η Hammenendteil. Gemäß diesem Vorsch ag m e" daher nur noch nötig, das verschleißanfallige Flammenendteil auszutauschen. Da jedoch Flammenendteil und Mischerteil in Form einer Steckverbindung (Paßverbindung) zur Bildung der Düse zusammengesetzt sind, besteht weiterh.n d.e Gefahr daß be, einem Wechsel das »neue« Flammenendteil keine sichere Paßverbindung mit dem verbleibenden Mischertei! auf Grund unterschiedlicher Toleranzen, bildet und eine zusätzliche Nachbearbeitung der Paßflächen erforderlich ist.

Aufaabc der vorliegenden Erfindung ist es ausgehend von dem zuvor erläuterten Stand der Technik, eine Düse für Autogen-Brenner zu schaffen, die im Vereleich zu den bisher bekannten Düsen, eine wesentlich längere Lebensdauer - auch bei extremer Belastuim — aufweist.

Zur lösung der genannten Aufgabe wird gemäß der' Irfindung vorgeschlagen, daß das Düsenende durch eine auswechselbare Düscnscheibe mit entsprechenden Amtrittsöffnungen für das oder d.e Gase gebildet und an der Düse gasdicht und losbar

befestiet ist. ,, _t

Hierbei ist es dann von ganz besonderem Vorteil, wenn die Düsenscheibe von einer Überwurfmutter gasdicht an der Düse gehalten ist. Die erfindungsgemäße Düsenscherbe bildet somit

die Austrittszonc. aus welcher die Gase aus der Düse ausstiiimcn. Die Düsenscheibe ist, da sie ja den chemotheimischen Belastungen während des Betriebes ausgesetzt ist. natürlich dem Verschleiß unterworfen. Bringt aoer die Düse nicht mehr die erforderlichen

Schweiß- oder Schneidqualitäten, so ist es lediglich erforderlich, die erfindungsgemäße Düsenscheibe und nicht mehr die Düse insgesamt oder ein Teil von ihr (z B sogenannte Flammenendteil gemäß DT-OS 1 956 934) "auszutauschen. Der noch notwendige

Austausch beschränkt sich also nur auf die »Verschleiß?one«, welche in diesem Falle einzig und allein durch die Düsenscheibe gebildet wird. Der eigentliche bisher dem Austausch unterworfene Düsenkörper muß also — wie erwähnt — nicht mehr ausgetauscht werden. Auf diese Weise wird vorteilhaft die Wirtschaftlichkeit um ein Vielfaches erhöht. Gleichzeitig bringt auch die Düse mit der erfindungsgemäßen Düsenscheibe bei unverändertem Gasverbrauch eine verbesserte Heizleistung gegenüber den bekannten Düsen, wobei weiterhin auch, wie dies später noch genauer erläutert werden wird, eine wesentliche Verbesserung der Rückzündsicherheit erhalten wird.

I /

Um eine durch Verschleiß unbrauchbar gewordene Verwirbelung als ein äußerst homogenes Brenngas-

nüsenscheibe gegen eine neue Scheibe schnell und Heizsauerstoff-Gemisch durch die Bohrungen aer

mühelos auswechseln zu können, wird die Überwurf- Düsenscheibe ins Freie gelangen. Auf diese Weise wiru

mutter von der Düse gelöst und die Düsenscheibe dir Heizleistung der Düse in gunstiger Weise nocn

entfernt. Das Auswechseln der DÄsenscheiben kann 5 mehr gesteigert, ohne daß eine Erhöhung des uas-

somit in kürzester Zeit vorgenommen werden, wobei Verbrauches notwendig wird _WP;_terhin

noch nicht einmal darauf geachtet werden muß, ob Die erfindungsgemäße Düse zeichnet sich weiterinn

die Bohrungen, aus denen das Brenngasgemisch aus- durch eine — im Vergleich zu Rannten Düsen

Sn mit den entsprechenden Bohrungen im Düsen- erhöhte Rückzündsicherheit aus. Dies ergibt sich, dar-

SroeTmiteinande? fluchten. xo aus, daß die Betriebstemperatur auch b? J"*"¹*⁵^

Alternativ ist es natürlich auch möglich und liegt leistung und langer Betriebsdauer niedriger ist als bei

im Rahmen der Erfindung, am Außenumfang der den bekannten Düsen .,„«miPten

Düsenscheibe e.nen Bund mit Gewinde vorzusehen. Die nachstehende Beschreioung einer ^oBUgten

Kelle mittels einer überwurfmutter kann also die Ausführungsform der Erfindung dient .mZ —

Düsenscheibe direkt auf den Düsenkörper aufgc- .5 hang mit der Zeichnung der weiteren Erläuterung, in

schraubt werden. Dies bietet sich vorzugsweise bei der Zeichnung ist dargestellt; in

»scheiben für Düsen größerer Barart an. Fig. 1 in Halbschnittdarstellung e.ne Düse ein

Zur Erzielung eines ordnungsgemäßen Sitzes der schließlich der Erfindung, „

erfindungsgemäßen Düsenscheibe ist es von Vorteil, Fi g. 2 eine Schn.ttansicht der erfindu

wenn au diese ein K^gel zur Zentrierung gegenüber ao Scheibe und

_mLe„ Kana, N, den Bearbei.u^uo^f, ver- ,₅ S

i _K„„i-ch_e Anordnung », «cucrhin Kanal .«für ,fen

se ^sää^ -

daß die Düsenscheibe eine konkav-konvexe Wölbung Wie aus F ig. 1 ^e™™\' _{14 ei}*_{en inner}en

aufweist, wobei die konvexe Wölbung auf der der 35 seitige Ende ^{24 d}" JJ⁵^¹^ „ _auf Der innere Düse ,„geordneten Seite der Düsenscheibe vorgesc- und -^-^^VerränSrungdes Schneidsauer-

Durch diese vorwuiuw.g m s.«..»..^.,^!.^ «..„

beim Festschrauben der Düsenscheibe am Düsenkör- Ringbunden 26 und 28 bestehenden kreisnngi«Jumper zuerst der Kegel in die zugeordnete konische Er- 40 gen Pufferraum 30 die Kanäle 18 für das Brenngasweiterung des Sauerstoffkanals gepreßt und dann erst Heizsauerstoff-Gemisch einmünden. Zu erwähnen ist der Außenbund der Düsenscheibe zur Anlage am noch, daß die Stirnflächen der beiden Ringbunde in Düsenkörper gelangt. Diese Vorspannung bringt den einer Ebene liegen.

weiteren Vorteil, daß bei der betriebsbedingten Er- Dem gasaustrittsseitigen Ende 24 des Düsenkör-

wärmung und der damit verbundenen Wärmeausdeh- 45 pers ist — wie aus der Zeichnung ersichtlich — eine nung die Düsenscheibe sich bevorzugt nach der kon- Düsenscheibe 32 zugeordnet, die von der Uberwurfvexen Seite hin ausdehnt und dabei den Kegel noch mutter 22 in der Einbauposition gasdicht gegen den fester in den Kanal für den Bearbeitungssauerstoff Düsenkörper 14 gepreßt ist. Die Düsenscheibe 32 ist drängt. Ein Undichtwerden der Düsenscheibe, her- als Einzelteil noch einmal in den F i g. 2 und 3 darvorgerufen durch Wärmeverzug, ist somit nicht mög- 50 gestellt.

lieh. Die Düsenscheibe 32 weist an ihrem Außenrand

Um zu erreichen, daß die Heizflammen den einen Bund 34 auf, der in Einbaustellung durch die Schneidsauersioffstrahl — insbesondere in der Überwurfmutter 22 am äußeren Ringbund des Dü-Schneidzone — ummanteln, ist gemäß einem weite- senkörpers 14 gehalten ist. Im Zentrum der Düsenren Erfindungsvorschlag vorgesehen, daß die Aus- 55 scheibe ist eine kegelförmige Erhebung 36 vorgesehen, trittsbohrungen für das Brenngasgemisch in Richtung welche auf der gleichen Scheibenseite wie der Bund zur zentrischen Durchgangsbohrung der Düsen- 34 angeordnet ist. Dieser Kegel wird von einer Durchscheibc geneigt sind, vorzugsweise in einem Winkel gangsbohrung 38 durchdrungen, deren Mittelachse von 10° ± 2°. mit der Drehachse der Düsenscheibe zusammenfällt.

Schließlich ist noch vorteilhaft, wenn zwischen ε·> Die Durchgangsbohrung 38 bildet die Verlängerung Düsenscheibe und dem Ende der Düse ein Puffer- des Schneidsauerstoffkanals 16 nach außen, raum vorgesehen ist. In diesem Pufferraum erfolgt Zur sicheren gasdichten Anlage des Kegels 36 ist

noch einmal eine intensive Vermischung von Heiz- der Ringbund 26 auf seiner Innenfläche konisch gesauerstoff und Brenngas, da die aus den Kanälen des formt. In dem dem Pufferraum zugeordneten Bereich Düsenkörpers ausströmenden Gemischkomponenten 65 der Düsenscheibe 32 sind mehrere, gleichmäßig auf zunächst gegen die Düsenscheibe (konvexe Seite) einem zum Kegel 36 konzentrischen Kreis angeordprallen und dadurch in dem dort vorhandenen Puf- nete Austrittsbohrungen 4· vorgesehen, aus welchen ferraum erst nach intensiver, unter Druck erfolgender das von den Kanälen IS in den Pufferraum 30 ge-

langende Gasgemisch zur Bildung der Vorheizflamme ausströmt.

Wie insbesondere aus F i g. 2 zu entnehmen ist, sind die Austrittsbohrungen 40 in Richtung zur zentralen Durchgangsbohrung 38 hin geneigt, und zwar vorzugsweise in einem Winkel von 10° ± 2°.

Dies bewirkt, daß sich die Vorheizflammen in Form eines Mantels um den Schneidsauerstoffstrahl legen und damit eine Stabilisierung des Schneidstrahls ermöglichen.

Wie F i g. 2 weiterhin zeigt, ist die erfindungsgemäße Düsenscheibe 32 konkav-konvex gekrümmt, wobei die konvexe Seite in Einbaulage der Scheibe dem Düsenkörper (also auf der Kegelseite) zugeordnet ist. Diese Wölbung der Düsenscheibe hut den Vorteil, daß, da sie ja in Einbaustellung etwas vorgespannt und darüber hinaus auch weiterhin noch zum Düsenkörper hin gewölbt ist, bei Erwärmung kein Undichtwerden der Anlageflächen, insbesondere zwischen Kegel 36 und Ringbund 26 zu befürchten ist, wie dies auch eingangs erwähnt wurde.

In der Einbauposition der Düsenscheibe 32 ist es nicht unbedingt erforderlich, daß deren Austrittsbohrungen 40 mit den Kanälen 18 fluchten. Eine gegenseitige Versetzung kann sogar von Vorteil sein, da in diesem Falle dann das aus den Kanälen 18 ausströmende Gasgemisch zunächst gegen die innere (konvexe) Scheibenfläche prallt und dadurch die einzelnen Gaskomponenten im Pufferraum 30 eine zusätzliche Verwirbelung erfahren und das Gasgemisch erst nach dieser »Zusatzmischung« aus den Austrittsbohrungen 40 der Düsenscheibe mit erhöhter Heizleistung austritt.

Eine mit der erfindungsgemäßen Düsenscheibe ausgestattete Düse ist weiterhin im Vergleich zu bekannten Düsen wirtschaftlicher, wie die nachstehend aufgeführten Versuchsergebnisse zeigen:

Schneiddicke 3 mm

Erfindungsgemäße Düse bekannte Düse

Schneidsauerstoff druck 1,5 atü 2,0 atü

Heizsauerstoff druck 1,0 atü 2,0 atü

Azetylendruck 0,3 atü 0,2 atü

Schneidgeschwindigkeit 900 mm/min 740 mm/min

Schneiddicke 4 mm

Erfindungsgemäße Düse bekannte Düse

Schneidsauerstoffdruck 1,5 atü 2,3 atü

Heizsauerstoffdruck 1,0 atü 2,0 atü

Azetylendruck 0,3 atü 0,2 atü

Schneidgeschwindigkeit 800 mm/min 700 mm/min

Schneiddicke 60 mm

Erfindungsgemäßc Düse bekannte Düse

Schneidsauerstoff druck 3,0 atü 5,0 atü

Heizsauerstoff druck 1,5 atü 2,5 atü

Azetylendruck 0,3 atü 0,2 atü

Schneidgeschwindigkeit 350 mm/min 300 mm/min

Die vorstehenden Versuchsergebnisse zeigen eindeutig, daß mit einem wesentlich niedrigerem Sauerstoffdruck gearbeitet werden kann, wobei aber gleichzeitig die Schneidgeschwindigkeit bei zumindest gleieher Schnittqualitäl, oft jedoch sogar bei besserer Schnittqualität, höher ausfällt als bei den bekannten Düsen.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform bezieht sich auf eine Schneiddüse. Es ist selbstverständlieh möglich und liegt in vorteilhafter Weise ebenfalls im Rahmen der Erfindung, die Düsenscheibe nach entsprechender Anpassung auch an Schweiß-, Anwärm-, Härte- oder Flämmbrenner vorzusehen, um die gleichen zuvor erläuterten Vorteile zu erlangen.

Die erfindungsgemäße Düsenscheibe läßt sich selbstverständlich sowohl bei gasemischenden Düsen als auch bei Düsen, die nach dem Injektor- und nach dem Druckgasprinzip arbeiten, anwenden.

Bei der Anwendung der Erfindung an einem Flämmbrenner, insbesondere bei einem Breitflämmbrenner, ist es selbstverständlich erforderlich, die Düsenscheibe in eine der Rechteckgestalt des Flamm· brenners (im Austrittsbereich der Gase) angepaßte Form zu bringen.

Es liegt somit also ebenfalls in vorteilhafter Weise im Rahmen der Erfindung, die Düsenscheibe, wie zu vor dargelegt, rund oder in polygonaler Form auszu bilden, um auch an speziell gestalteten Brennen (Sonderbauarten) als Verschleißteil angeordnet wer den zu können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

2 027 J Patentansprüche: hochspritzende Schlacke beschädigt oder gar zuge-S werden, oft bereits nach wen.gen Stunden durch

1. Düse für Autogen-Brenner mit Kanälen füi Brenngas und Sauerstoff, die mit dem oder den Brennerrohren verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenende (24) durch eine auswechselbare Düsenscheibe (32) mit entsprechenden Austrittsöffnungen (38, 40) für" das oder die Gase gebildet und an der Düse (10. xo 14) gasdicht und lösbar befestigt ist.

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenscheibe (32) von einer Überwurfmutter (22) gasdicht an der Düse (14) gehalten ist. »5

3. Düse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang der Düsenscheibe (32) ein Bund (34) mit Gewinde vorgesehen ist.

4. Düse nach einem der voranstehenden An- «> sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Düsenscheibe (32) ein Kegel (36) zur Zentrierung gegenüber der Düse (14) vorgesehen ist.

5. Düse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zentrierkegel (36) eine Durchgangsbohrung (38) zugeordnet ist, die mit einem Zentrierkegel (36) aufnehmenden Kanal (16) für den Bearbeitungssauerstoff verbunden ist.

6. Düse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenscheibe (32) eine konkav-konvexe Wölbung aufweist, wobei die konvexe Wölbung auf der der Düse (14) zugeordneten Seite der Düsenscheibe (32) vorgesehen ist.

7. Düse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsbohrungen (40) für das Brenngasgemisch in Richtung zur zentrischen Durchgangsbohrung (38) der Düsenscheibe (32) geneigt sind, vorzugsweise in einem Winkel von 10" _» 2^C.

8. Düse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Düsenscheibe (32) und dem Ende der Düse (14) ein Pufferraum (30) vorgesehen ist.

9. Düse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenscheibe (32) eine polygonale Form aufweist.

^SrSTSerScbsel ist nachteiligenveise ie nach Art und Größe der Düse unter Umstanden kostSielig. Es wurde daher bereits auch schon voroescWagei im Falle einer Schne.dduse deren Ende eben auszubilden, um eine NachbearbeHung (Abdreht Abfräsen od. dgl.) des beschädigten Dusenendes ^ Sen (DT-OS 1952 638). Eine derartige NacSbeS ngSt sich jedoch nur wenige Male durchführen und erfordert nach e.ner gewissen Betriebsdauer letztlich doch das Erneuern der gesamten