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Differenzdruckinjektorbrenner Die Erfindung betrifft einen Differenzdruckinjektorbrenner
mit Zuförderkanälen für Brenngas, Sauerstoff, Preßluft od. dgl. und mittels separatem
Injektor zuzuförderndes Pulver, wobei die Pulver- und Gasförderkanäle zur Brennerspitze
geführt sind und alle beteiligten Betriebsmittelkomponenten vor Austritt aus der
Brennerspitze gemischt werden.
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Differenzdruckinjektorbrenner der genannten Art sind allgemein bekannt.
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Brenner, bei denen der Sauerstoff mit höherem Druck als das Brenngas
zugeführt werden, kommen als sogenannte Flammspritzgeräte, aber auch als Schweißschneidgeräte
zum Einsatz, wobei je nach Einsatzart unterschiedliche Pulver benutzt werden.
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Je nach Art des verwendeten Pulvers erfolgt dabei die Pulverauftragsschweißung
durch in der Brennerflamme ganz oder teilweise schmelzflüssig gewordene Pulverteilchen.
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Beim Einsatz eines solchen Brenners als Schneidgerät, wird natürlich
exotherm reagierendes Pulver, bspw. Thermit mit Ferromangan zugeführt.
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So einfach einerseits an sich die prinzipielle Gesamtfunktion eines
solchen Brenners ist, bei dem an bestimmten Stellen die Einzelkomponenten zusammenzuführen
und schließlich im Bereich des Brennerkopfes auszutragen sind, so komplex ist aber
auch andererseits die Problematik an derartigen Brennern, da insbesondere die Rückschlaggefahr
der Flamme in den Pulverbehälter und/oder in den Brenngasbehälter, einwandfreie
Pulverz fuhr und Pulverzumischung, Verschleiß innerhalb der Brennerkanäle durch
das zugemischte Pulver und Handhabung des Brenner bei unterschiedlichen Arbeitsstellungen
in Abhängigkeit von der Lage der Werkstücksfläche zu berücksichtigen sind. Insbesondere
hat sich bei solchen Brennern, bei denen der Pulver- und Gasmischbereich unmittelbar
beieinander liegen, gezeigt, daß gegf. die Flamme zurückschlägt und an der Mischstelle
weiterbrennt, so daß mitunter sogar das betreffende Rohrleitungsstück von innen
heraus abschmelzt oder, sofern ein besonderer Einsatz vorhanden ist, dieser Einsatz
total zerstört wird.
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Es ist demgemäß Zweck der Erfindung, einen Differenzdruckinjektorbrenner
der genannten Art betriebssicherer und vorteilhafter bezüglich seiner Handhabung
zu machen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Differenzdruckinjektorbrenner
zu schaffen, wobei die Anordnung, konstruktive Ausbildung und Verbindung der Einzelteile
so erfolgen sollen, daß eine Rückschlaggefahr, ein inneres Ausbrennen oder Abbrennen
des Brenners und ein Verschleiß der empfindlichen Injektorteile ausgeschlossen sind,
eine einwandfreie Pulverzufuhr in weiten Stellungsgrenzen bei der Haltung des Brenners
gewährleistet ist und der Brenner in Verbindung mit einem an sich bekannten Unterdrucksicherheitsventil
betrieben werden kann.
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Diese Aufgabe ist nach der Erfindung mit einem Differenzdruckinjektorbrenner
durch die Kombination der teilweise bekannten Merkmale gelöst: a) Anordnung eines
Gasmischinjektors im Sauerstoffkanal mit Brenngaszuleitungskanälen zur Injektordüse;
b) Abzweigung eines mit Regulierventil versehenen Sauerstoffkanales in Ausströmrichtung
vor dem Gasmischinjektor; c) Anordnung des Pulvermischinjektors im abgezweigten
Sauerstoffkanal; d) Anordnung des Pulvermischinjektors in einem im Zuge des abgezweigten
Sauerstoffkanales liegenden, in unterschiedlichen Stellungen fixierbaren Kanalzwischenstückes
und
e) Einleitung der Brennergasleitung hinter den Pulver-und Gasmischinjektoren
in die Trägergas-Pulverleitung, wobei der Einleitungsbereich ebenfalls injektorartig
ausgebildet ist.
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Die Benutzung des Injektorprinzips bei derartigen im weitesten Sinne
ist selbstverständlich bekannt und zwar sowohl für die Pulverzumischung in einem
Fördergasstrom, als auch für die Brenngasmischung.
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Als Brenn- bzw. Heizgas können bspw. Acytelen, Wasserstoff oder Propangas
in Kombination mit Sauerstoff oder Preßluft verwendet werden in Abhängigkeit vom
jeweils zu spritzenden Pulver.
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Bei mit Pulver betriebenen Brennern wird die Injektorbeimischung nur
für das Pulver selbst benutzt oder nur mit injektorähnlicher Ausbildung für das
Brenngas (siehe DT-PS 825 197). Außerdem werden hierbei Brenngas und Pulver außerhalb
vor dem Brennerkopf zusammengemischt.
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Eine Injektoranordnung bspw. nach der DT-PS 585 801 ist nur für die
Mischung von Brenngas und Sauerstoff vorgesehen und zwar bei einem Gerät, das nur
zum Brennen oder Schneiden ohne Pulver bestimmt ist. Bei einem Brenner nach der
US-PS 2 786 779 rieselt das Pulver in einer injektorartigen Mischkammer in das bereits
fertige Brenngas-Sauerstoffgemisch, wobei ohne weiteres und wie erwähnt, der Brenner
vom inneren heraus durchbrennen kann.
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Es hat sich gezeigt, daß demgegenüber nur die erfindungsgemäße Kombination
für einen mit Pulver betriebenen Differenzdruckbrenner geeignet ist die gestellte
Aufgabe zufriedenstellend zu lösen, da damit einerseits die Rückschlaggefahr, die
gegf. zur Explosion sogar der Gasflaschen führen kann, mit Sicherheit vermeidbar
ist und daß andererseits mit dem erfindungsgemäßen Brenner, bei dem die Mischung
von Brenngas einerseits und Pulver und Sauerstoff andererseits bereits innerhalb
des Brenners erfolgt, die Arbeitsstellungen in weiten Grenzen möglich sind, was
ja neben den Sicherheitserfordernissen ebenfalls ein notwendiges Erfordernis für
einen solchen Brenner ist, wenn er der komplexen Problematik genügen soll.
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Insbesondere kann aber ein Abbrennen bzw. Ab schmelzen des Brenners
selbst im Pulver-Gasmischbereich nicht mehr auf treten.
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Sollte die Brennerflamme zurückschlagen, so kann sie an dieser Stelle
nicht weiterbrennen, da dem Pulver mit dem Trägergas injektorartig der Brenngasstrom
zugemischt wird, d.
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h. eine bis dahin gelangte Flammfront erlischt bereits an dieser Stelle
Der erfindungsgemäße Differenzdruckinjektorbrenner wird nachfolgend an Hand der
zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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In dieser Darstellung zeigt Fig. 1 im Schnitt das Mittelstück des
Brenners mit den beiden Injektoren; Fig. 2 teilweise im Schnitt das Brennervorderteil;
Fig. 3 teilweise in Schnitt und Ansicht das griffartig ausgebildte Brennerende;
Fig. 4 einen Schnitt durch den Brenner längs Linie A - B in Fig, 1 und Fig. 5 einen
Schnitt durch den Einleitungsbereich des Brenners für das Brenngasgemisch.
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Der Brenner ist nur aus Darstellungsgründen in drei Abschnitten verdeutlicht,
wobei sich an das Mittelstück nach vorn der Abschnitt gemäß Fig. 2 und nach hinten
der Abschnitt gemäß Fig. 3 anschließt.
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Der Sauerstoff gelangt vom Anschluß 9 zum Sauerstoffkanal 2 und das
Brenngas vom Anschluß 10 über die Leitung 11 zu den Brenngaszuleitungskanälen 3
am Gasmischinjektor 1, aus dessen zentraler Öffnung 12 der Sauerstoff, der mit einem
Druck von etwa 1 - 5 atü angeliefert wird, austritt und das mit etwa 0,5 - 0,8 atü
angelieferte Brenngas ansaugt, wobei eine Vermischung der beiden Gaskomponenten
stattfindet. Dieses Brenngasgemisch strömt dann durch die Leitung 13 zum Brennerkopf
14 und tritt zusammen mit dem Pulver und dessen Trägergas aus der Austrittsöffnung
aus.
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In Rücksicht auf das an sich einen starken Verschleiß bewirkende Trägergaspulvergemisch
in den ohne Abknikkung verlaufenden Trägergas-Pulverleitung 19 eingeleitet, wobei
der Einleitungsbereich 16 wiederum als injektor ausgebildet ist.
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Vor dem Gasmischinjektor 1 (in Strömungsrichtung gesehen) ist der
Sauerstoffkanal 5 abgezweigt, dessen freier Durchtrittsquerschnitt mit einem Regulierventil
17 eingestellt werden kann und der zum Pulvermischinjektor 6 geführt ist.
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Dieser Injektor 6 sitzt in einem in unterschiedlichen Stellungen fixierbaren
Kanalzwischenstück 7, das je nach Arbeitsstellung des Brenners im Verhältnis zur
zu bearbeitenden Fläche entsprechend axial verdreht werden kann, so daß der Pulverbehälter
(nicht dargestellt) oder der von einem Pulverbehälter zum Anschlußstück 18 führende
Verbindungsschlauch (nicht dargestellt) in einer für das ungestörte Ausrieseln des
Pulvers in den Injektor 6 günstigen Lage verbleibt In Rücksicht auf sonst im Bereich
hinter dem Injektor häufig zu beobachtenden Verschleiß ist der Bereich hinter der
Düsenöffnung 8 frei von in der Sauerstoffpulverströmung liegenden Kanten ausgebildet,
d.h. hinter der Düsenöffnung 8 ist der Anschlußkanal erweitert und die sich aus
der normalerweise zweiteiligen Konstruktion dieses Injektors sich ergebenden Kanten
sind soweit zurückgestellt,
daß sie nicht in die Strömung ragen.
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Der Sauerstoff - Pulver - Strom gelangt dann durch die knickungs-
oder krümmungsfreie Leitung 19 zum Einleitungsbereich 16 und vermischt sich dort
mit dem Brenngasstrom.
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Dieser Differenzdruckinj ektorbrenner ist zwar insbesondere für den
Betrieb mit Pulverförderung bestimmt. Selbstverständlich könnte er aber auch bei
geschlossenem Ventil 20 ohne Pulver gefahren werden, wobei natürlich die Möglichkeit
bestünde, die Elemente 6,7,8,18,20 durch ein einfaches Leitungsstück zu ersetzen.
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Durch die konsequente Ausbildung aller Einleitungsbereiche für die
beteiligten und zusammenzumischenden Komponenten in Form von Injektoren ist einerseits
die Rückschlagsgefahr weitgehend reduziert, der Brenner genügt aber auch den Anforderungen,
die sich durch Anordnung einer Unterdrucksicherung unmittelbar an den Brenngasflaschen,
die Gas nur austreten läßt, wenn vermittels des Injektors 1 bei strömendem Sauerstoff
ein ausreichender Unterdruck erzeugt wird.
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Vorteilhaft kann der Brenner auch derart ausgebildet sein, daß am
abgezweigten Sauerstoffkanal zwischen dem Pulvermischinjektor und dem Regulierventil
ein verschließbarer Anschluß für die Zuleitung von Trägergas, wie Preßluft, Inertgas,Aktivgas
od. dgl. vorgesehen ist. Dieser Anschluß ist nicht besonders dargestellt. Der Anschluß
würde in den Kanal 5 hinter dem Regulierventil 17
münden und könnte
ein seitlich angesetztes, mit einer Kappe abschließbares Winkelstück sein, so daß
der Zufuhrschlauch im Zuge der Brennerlängsachse an das Anschlußstück herangeführt
werden könnte.