-
Injektorausbildung, insbesondere für Flammspritzbrenner Die Erfindung
betrifft eine Injektorausbildung, insbesondere für Flammspritzdifferenzdruckinjektörbrenner
mit Zuförderkanälen für Brenngas, Sauerstoff, Preßluft od. dgl.
-
und mittels separatem Injektor zuzuförderndes Pulver, wobei alle beteiligten
Betriebsmittelkomponenten vor Austritt aus der Brennerspitze gemischt werden.
-
Differenzdruckinjektorbrenner der genannten Art sind allgemein bekannt.
-
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.
-
Je nach Art des verwendeten Pulvers erfoigt dabei die Pulverauftragsschweißung
durch in der Brennerflamme ganz oder teilweise schelzflüssig gewordene Pulverteilchen.
-
Beim Einsatz eines solchen Brenners als Schneidgerät, wird natürlich
exotherm reagierendes Pulver, beispielsweise Thermtmit Ferromangan zugeführt.
-
So einfach einerseits an sich die prinzipielle Gesamtfunktion eines
solchen Brenners ist, bei dem an bestimmten Stellen die Elnzelkomponenten zusammenzuführenund
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, aber auch einwandfreie
Pulverzufuhr und Pulverzumischung und Verschleiß innerhalb der Brennerkanäle durch
das zugemischte Pulver zu berücksichtigen sind.
-
Insbesondere hat sich bei solchen Brennern, bei denen der Pulver-
und Gasmischbereich unmittelbar beieinanderliegen, gezeigt, daß ggE. 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.
-
Bezüglich der Rückschlaggefahr ist der Einleitungsbereich
des
Brenngases in den Sauerstoff- bzw. Luft-Pulverstrom besonders kritisch, d.h., hier
muß dafür gesorgt werden, daß ein möglichst hoher Unterdruck in Bezug auf die Brenngaszuströmung
erzeugt werden kann, damit die Rückschlaggefahr in die Brenngasbehälter mit Sicherheit
vermieden wird.
-
Bei bekannten Brennern sind für die Brenngaseinleitung in den Sauerstoff-Pulverstrom
zwei oder drei kleine Bohrungen vorgesehen, die in den Pulverströmungskanal mehr
oder weniger in Strömungsrichtung geneigt einmünden, wobei im Einmündungsbereich
gegf. auch KanalerweSerungen vorgesehen werden können.
-
Untersuchungen haben ergeben, daß auf diese Weise nur relativ niedrige
Unterdrücke erzeugt werden können, die in der Größenordnung von etwa 0,01 bis 0,05
kp/cm2 liegen, was keineswegs den Sicherheitserfordernissen genügt, d.
-
h., ein Rückschlagen ist bei diesen Druckverhältnissen nicht auszuschließen.
-
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde eine Injektorausbildung
für den Bereich der Brenngaszufuhr zu schaffen, die die Erzeugung eines höheren
Unterdruckes für die Brenngasansaugung gewährleistet, der überhaupt Voraussetzung
für das Ansprechen von den Brenngasbehältern vorgeschalteten, an sich bekannten
Unterdrucksicherheitsventilen ist.
-
Diese Aufgabe ist mit einer InjektQrausbildung nach der Erfindung
dadurch gelöst, daß das den Pulvermischkanal enthaltende, in das Brennergehäuse
einsetzbare Teil an seinem vorderen Ende konisch zulaufend an den Innenkonus eines
Anschlußstückes unter Ausbildung eines konischen Ringspaltes angepaßt und an seinem
anderen Ende mit einem Distanzbund versehen ist, wobei am oder in Strömungsrichtung
vor dem Bund Zuströmbohrungen für das Brenngas vorgeseheh sind.
-
Mit dieser Ausbildung hat sich überraschenderweise gezeigt, daß dadurch
ein wesentlich höherer Unterdruck erzeugt werden kann und zwar beim gleichen Fließdruck
des Sauerstoffes von ca. 3,5 atü etwa in der Größenordnung von 0,52 kp/cm2 Wieso
bei dieser Injektorausbildung diese wesentliche Unterdruckerhöhung entsteht, kann
eigentlich nur dadurch, allerdings nicht mit Sicherheit, erklärt werden, daß mit
dieser Injektorausbildung eine schlauciörmige Brenngaszuströmung erzeugt wird, die
gleichmäßig die Mündung des Pulvermischkanales umgibt, im Gegensatz zu bekannten
Ausbildungen, bei denen das Brenngas gewissermaßen in Einzelströmen auf die Sauerstoffpulverströmung
triftt.
-
Wenn bei diesem vergleichbar hohen Unterdruck ein Druckabfall auftritt,
sprechen, wie sich gezeigt hat,
Unterdrucksicherheitsventile ohne
weiteres an.
-
Das weitere Merkmal der Anordnung eines Distanzbundes ist zur Gewährleistung
der richtigen Ringspaltgröße erfindungswesentlich. Sofern nämlich bisher die Zuströmkanäle
für das Brenngas nicht durch Einzelbohrungen dargestellt wurden, hat man in entsprechenden
Düseneinsatzteilen auf deren Oberfläche Nuten eingestochen, die dann beim Einsatz
in ein entsprechendes Aufnahmeteil zu in sich geschlossenen Einzelströmungskanälen
wurden, d.
-
h., die erforderlichen Querschnittsgrößen der Zuströmkanäle entsprachen
den-Nutquerschnitten, und besondere Maßnahmen zur Einhaltung dieser Querschnittsgrößen
waren nicht erforderlich.
-
Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung sorgt demgegenüber der Distanzbund
durch Anlage an eine entsprechende Gehäusefläche dafür, daß das konisch zulauf ende
Ende überhaupt nicht mit dem in Strömungsrichtung vorgeschalteten Brenner teil in
Kontakt kommen kann, so daß dadurch die richtige Spaltbreite eingehalten wird.
-
Die Zuleitung des Brenngases zum Ringspalt erfolgt durch Zuströmbohrungen
am Distanzbund oder aber am umgebenden Gehäuseteil, vorzugsweise sind die zuströmbohrungen
jedoch als Durchgangsbohrungen am Distanzbund vorgesehen, der für die Fertigung
am einfachsten zugänglich ist.
-
Außerdem können dabei in einfacher Weise diese Bohrungen windschief
zur Achse des Pulvermischkanales verlaufend angeordnet werden, so daß sich der dahinter
ausbildende Strömungsschlauch noch einen gewissen Drall erhält.
-
Ein solcher Drall läßt sich auch erreichen, wenn man in der Oberfläche
des konisch zulaufenden Endes windschief zur Achse des Pulvermischkanales etwa windschief
verlaufende Nuten vorsieht, die natürlich nicht zu tief eingestochen werden dürfen,
um nicht wieder Einzelströme entstehen zu lassen.
-
Wenn das zuzuführende Brenngas in Form von Einzelgaskomponenten zugeleitet
wird, bspw. C2 H2 und 02, so ist es vorteilhaft, die Injektorausbildung derart vorzusehen,
daß die Oberfläche des einsetzbaren Teiles im Bereich zwischen konisch zulaufendem
Ende und Distanzbund mit mindestens einer Ringnut versehen ist, die dann im Sinne
einer Gasverwirbelung wirkt.
-
Die erfindungsgemäße Injektordusbildung wird nachfolgend an Hand der
zeichnerischen Darstellung von AusPiirungsbeispielen näher erläutert, vorbei auf
die Darstellung des ganzen Brenners verzichtet ist.
-
In dieser Darstellung zeigt schernatisch Fig. 1 im Schnitt den Brennerbereich,
in dem die Mischung aller beteiligten
Betriebsmittelkomponenten
erfolgt; Fig. 2 in Ansicht das hintere Ende des in das Brenner gehäuse einsetzbaren
Teiles und Fig. 3 in Ansicht das vordere Ende des in das Brennergehäuse einsetzbaren
Teiles.
-
In den Figuren sind bezeichnet mit 1 der Pulvermischkanal, mit 2 das
Brennergehäuse, mit 3 der in das Gehäuse 2 einsetzbare Teil, dessen vorderes Ende
4 unter Ausbildung eines Ringspaltes 7 in Anpassung an den Innenkonus 5 des Anschlußstückes
6 konisch zulaufend ausgebildet ist, mit 8 das den Distanzbund 9 aufweisende Ende
des Teiles 3, mit 10 Durchgangsbohrungen für das durch Kanäle 13 im Gehäuse 2 zugeleitete
Brenngas, mit 11 windschief zur Achse des Pulvermischkanales verlauPende Nuten auf
der Oberfläche des vorderen Endes 4 und mit 12 eine Ringnut am Teil 3. Das auf zutragende
Pulver (bspw. Metallpulver) rieselt aus einem nicht dargestellten Behälter durch
den Kanal 14 in den Bereich des Pulvermischinjektors, in den durch den Kanal 15
Sauerstoff einströmt. In Rücksicht auf den Verschleiß ist das Teil 3 aus verschleißfestem
Werkstoff (bspw. X 210 Cr 12 oder X 210 Cr W 12, gehärtet auf 65 CR) hergestellt.
Das Gehäuse 2 besteht, wie erkennbar, aus zwei Teilen, wobei das das Teil 3 im wesentlichen
umfassende Gehäuseteil bspw.
-
mit einer Uberwurfmutter 16 unter Festlegung des Teiles 3-am anderen
Gehäuseteil mit dem
PulVerzufuhrkanal 14 gehalten wird.
-
Der Ringspalt 7 entsteht durch Aufsetzen des Anschlußstückes 6 mittels
einer weiteren Überwurfmutter 17, wobei sich die richtige Spaltbreite durch entsprechende
Anpassung des- Distanzbundes 9 und der Länge des das Teil 3 umfassenden Gehäuseteiles
2 ergibt.
-
Die in Fig. 1 dargestellte Brenngasführung ist natürlich nicht zwingend,
d.h., der Brenngaskanal 13 könnte, ohne den Distanzbund 9 überhaupt zu kreuzen auch
direkt in den Gasmischraum 18 münden.