DE2515069B1 - Verfahren zur herstellung von kanaelen in duesenkoerpern fuer autogenbrenner - Google Patents

Description

• Gemäß dem vorstehend genannten Erfindungsvorschlag wird also in ein Gußstück (Düsenkörper unter Zuhilfenahme eines Kernes) der oder die Diisenkanäle gegossen. welche gegebenenfalls zur Erzielung einer bestimmten Endform noch nachgearbeitet werden.
• Gemäß einem weiteren Erfindungsvorschlag ist es jedoch auch möglich. daß ein der späteren Form des Düsenkanales entsprechendes Rohr vorgeformt wird, daß dann dieses Rohr als Kern in die Gießform eingesetzt wird. und daß anschließend dieses vorgeformte Rohr zur Bildung des Düsenkörpers umgossen wird.
• Diese Art der Düsenkörperherstellung. insbesondere der Düsenkanalfertiglmg. hat den Vorteil, daß der Düsenkanal als ein separates rohrförmiges Bauteil leicht hergestellt werden kann, so daß die gewünschte Kanalform mit äußerst genauen Dimensionen ohne Schwierigkeiten erhalten werden kann, wobei auch gleichzeitig eine glatte. riefenfreie Kanalinnenfläche erzielt wird.
• Schließlich ist es noch vorteilhaft, wenn zur Herstellung des Düsenkanales und des Düsenkörpers unterschiedliche Werkstoffe verwendet werden. So wird beispielsweise für den Düsenkörper Kupfer und für den Düsenkanal ein Cr-Ni-Stahl oder eine Ni-Legierung verwendet.
• In der nachstehenden Beschreibung wird das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.
• In der Zeichnung ist schematisch dargestellt, in F i g. I ein Düsenkörper mit Düsenkanal und Kern, F i g. 2 eine nachfolgende Bearbeitungsstufe des Düsenkörpers, F i g. 3 ein vorgeformter Düsenkanal und Fig.4 der vorgeformte Düsenkanal aus Fig.3 in einem Düsenkörper.
• In F i g. list ein Düsenkörper 10 dargestellt. Dieser Düsenkörper - meist aus Kupfer - kann ein Drehteil sein oder auch ein Gußstück. Zentrisch in diesem Düsenkörper 10 ist ein Bohrung 12 vorgesehen. Diese Bohrung dient zur Aufnahme eines zylindrischen Kernes 13 (z. B. aus Graphit), welcher seinerseits unter Bildung eines Ringraumes zentrisch in der Bohrung angeordnet wird. Nach dem gegenseitigen Ausrichten und Befestigen von Düsenkörper 10 und Kern 13 in einer Gußform, wird der Ringraum ausgegossen und auf diese erfinderische Weise der Düsenkanal 14 hergestellt.
• Als Gußwerkstoff kann Cr-Ni-Stahl oder eine Ni-Legierung verwendet werden.
• Aufgrund der glatten Kernoberfläche ist es in der Regel nicht mehr notwendig, den Düsenkanal noch zusätzlich zu bearbeiten, wie z. B. Glätten, Honen, Räumen etc. Durch das erfindungsgemäße Gießen des Düsenkanales 14 können ohne Schwierigkeiten lange zylindrische Durchgänge im Düsenkörper erhalten werden. die über ihre gesamte Strecke hinweg zentrisch verlaufen und somit nicht mehr die Gefahr gegeben ist, daß der Düsenkanal »verläuft«, wie dies oft nachteiligerweise der Fall gewesen ist, wenn ein langer Düsenkanal durch Bohren hergestellt wurde.
• Oft reicht aus strömungstechnischen Gründen ein zylindrischer Düsenkanal 14 im Düsenkörper 10 eines Autogenbrenners nicht aus, sondern es ist erforderlich, insbesondere den Sauerstoff führenden Kanal mit unterschiedlichen Querschnittsabmessungen herzustel- len. Eine solche mögliche Düsenkanalform zeigt F i g. 2.
• Nach der Herstellung eines zylindrischen Düsenkanales 14 (gemäß Fig. 1). wird nun durch spanabhebende Verformung (Fräsen, Ausdrehen etc.) ein Teil des gegossenen Düsenkanales 14 sowie des Düsenkörpers 10 so entfernt. daß an den beiden Stirnseiten des Düsenkörpers 14 kegelige Abschnitte 16 entstehen. Auf diese Weise wird, insbesondere bei langen Bohrungen mit kleinem Durchmesser vermieden, daß der Bohrer verläuft. Außerdem weist der zylindrische Teil der Bohrung die erwünschte glatte und riefenfreie Oberfläche auf.
• Derart einfache Düsenkanalformen lassen sich ohne Schwierigkeiten in der zuvor beschriebenen Weise durch Gießen und Nachbearbeitung erhalten.
• Andere Düsenkanäle (z. B. Schneidsauerstoffkanäle) hingegen, besitzen einen komplizierten Aufbau, so daß eine Kanalherstellung im Düsenkörper selbst oft nicht einfach ist. Um aber auch Düsenkanäle dieser Art auf einfache Weise herstellen zu können, wird erfindungsgemäß der Düsenkanal vorgefertigt.
• In Fig. 3 ist ein solcher Düsenkanal dargestellt, der sich - von links beginnend - aus einem ersten zylindrischen Abschnitt, einem sich daran anschließenden konischen Bereich, einem zweiten zylindrischen Abschnitt geringeren Durchmessers jedoch, einem sich konisch erweiternden Zwischenstück, einem dritten zylindrischen Abschnitt und aus einer sich daran anschließenden zylindrischen Erweiterung zusammensetzt. Ein derart kompliziert aufgebauter Düsenkanal, dessen einzelne Dimensionen äußerst exakt sein müssen, wird in vorteilhafter Weise ebenfalls durch Gießen, z. B. nach dem sog. Wachsausschmelzverfahren hergestellt, welches sich besonders gut für das Fein-oder Präzisionsgußverfahren eignet.
• Dieses Wachsausschmelzverfahren ermöglicht die Herstellung maßgerechter Teile mit kleinsten Toleranzen auch aus schwer gießbaren Werkstoffen. Von dem zu gießenden Gegenstand (Düsenkanal) wird in einer Form ein Modell aus Wachs hergestellt und mit einem feinen keramischen Überzug überspritzt. Die so vorbehandelten Abgüsse werden traubenförmig zusammengesetzt und in eine feuerfeste Formmasse eingeformt und dann getrocknet, wobei das Wachs ausschmilzt. Der keramische Überzug brennt dabei in die Form ein. Nach dem Abkühlen erfolgt der eigentliche Gießvorgang, meist nach dem Schleudergußverfahren. Durch diese Verfahren werden saubere, nahtlose Werkstücke, im vorliegenden Falle Düsenkanäle, mit hoher Maßgenauigkeit erhalten. so daß eine Nachbearbeitung nicht erforderlich ist.
• Ein auf solche Weise hergestellter rohrförmiger Düsenkanal 14 kann nun als »Kern« in eine Gießform eingesetzt werden und durch den nun folgenden Gießvorgang umgossen werden, so daß dadurch nun der Düsenkörper entsteht.
• Mit Hilfe des vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens ist es also möglich, Düsenkanäle in Düsenkörpern auf einfache und wirtschaftliche Weise durch Gießen herzustellen, wobei auch sichergestellt ist, daß durch diese Verfahrensweise Düsenkanäle erhalten werden, die in Form und Maßgenauigkeit den gestellten Anforderungen vollauf genügen.

Claims (6)

1. Patentanspniche: 1. Verfahren zur Herstellung von Kanälen in Düsenkörpern für Autogenbrenner. d a d u r c h gekennzeichnet. daß der oder die Kanäle in den Düsenkörper eingegossen werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet. daß vor dem Gießen in den Düsenkörper ein den Düsenkanal formenden nichtmetallischer Kern eingesetzt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch I und/oder 2, dadurch gekennzeichnet. daß der durch Gießen hergestellte Düsenkanal nachbearbeitet wird.
4. 4. Verfahren, insbesondere nach Anspruch dadurch gekennzeichnet. daß ein der späteren Form des Düsenkanales entsprechendes Rohr vorgeformt wird. daß dann dieses Rohr als Kern in die Gießform eingesetzt wird. und daß anschließend dieses vorgeformte Rohr zur Bildung des Düsenkörpens umgossen wird.
5. 5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche. dadurch gekennzeichnet. daß zur Herstellung des Düsenkanales und des Düsenkörpeis unterschiedliche Werkstoffe verwendet werden.
6. 6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche. dadurch gekennzeichnet. daß der Düsenkanal und/oder der Düsenkörper nach dem an sich bekannten Wachsausschmelzverfahren hergestellt werden.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kanälen in Düsenkörpern für Autogenbrenner.

   Derartige Kanäle werden oft in Schneiddüsenkörpern von Schneidbrennerdüsen vorgesehen. In der Regel findet hierbei oft für den Schneidsauerstoff eine lavalförmige Düsenbohrung Verwendung. Eine solche Bohrung oder Kanal mit Lavalform weist innerhalb des Düsenkörpers unterschiedliche Querschnittsabmessungen auf. Bisher wurden diese Schneidsauerstoffkanäle wie folgt hergestellt: Der Düsenkörper wird entlang seiner Längsachse von der einen Seite her zum Teil vorgebohrt. In diese Vorbohrung wird dann ein Formstück eingesetzt.

   dessen Außenkante der Endform des gewünschten Schneidsauerstoffkanales entspricht. Dann wird durch Bearbeitung (Hämmern) des Düsenkörpers die Vorbohrung auf die Kanten des Formstückes getrieben. Nach diesem Arbeitsvorgang wird dann von der anderen Seite des Düsenkörpers die bisher nur zum Teil vorhandene Bohrung durchgehend gebohrt.

   Von Nachteil bei diesem bekannten Arbeitsverfahren ist. daß die Achsen der beiden Bohrungen (von den beiden Endseiten des Düsenkörpers her) oft nicht miteinander fluchten und sich somit im Übergangsbereich der beiden Bohrungen im Innern des Düsenkörpers ein Versatz (Stufe) bildet. Dadurch erhält der durch die Gesamtbohrung (Kanal) mit Überschall strömende Schneidsauerstoff einen unruhigen, turbulenten Strömungsverlauf, der sich dann nachteilig auf die Schneidqualität der Schneiddüse auswirkt.

   Um eine solche Düse aber doch noch einigermaßen ordnungsgemäß verwenden zu können, bedarf es einer zeitraubenden und vor allem kostspieligen Nachbearbeitung. Oft aber und dies ist meist die Regel, sind diese Diisen mit versetzten Bohrungen nur noch Aussehtill und daher nicht mehr zu verenden.

   Es ist weiterhin bereits bekannt. zur Herstellung eines Düsenkanales in einer Schweißbrennerdüse eine hülsenförmige Auskleidung in der Düsenbohrung vorzusehen (DT-AS 1265683). Wie diese DT-AS zeigt. sind in einzelnen Düsenbohrungen Rohre aus rostfreiem Stahl eingesetzt. wobei in letztere Hartstahldrähte eingeführt werden und durch das sich anschließende Schmieden der Außenfläche des Rohlings. auf diese Weise die Kanäle im Innern des Rohlings in ihrer Form erhalten werden. Nach dem Schmieden werden dann die Hartstahldrähte entfernt. wobei eine Hochglanzpolitur auf dem Innern der Rohre verbleibt und durch den Durchmesser der Drähte genau die Größe des fertigen Kanales erhalten wurde.

   In der DT-OS 2211 110 ist die Herstellung einer mehrteiligen Schneiddüse beschrieben. Bei dieser Schneiddiise ist u. a. ein rohrförmiges zylindrisches Dreh- oder Preßteil mit dem eigentlichen Einsatzrohr vorgesehen. in dessen Innern eine Mittelbohrung für den Schneidsauerstoff eingearbeitet ist. Für die Führung des Schneidsauerstoffes in der Schneiddüse wird ein Dreh- oder Preßteil verwendet, in den ein Längskanal gebohrt wurde. Weiterhin offenbart diese DT-OS den Mangel, daß es unerwünscht und zeitraubend ist. die langen. im wesentlichen axialen Bohrungen für den Gasefluß in einen langgestreckten axialen Körper einzubringen. da derartige Bohrungen äußerst genau gearbeitet sein müssen.

   In der GB-PS 13 52 748 wird vorgeschlagen. die Schneidsauerstoffdüse aus zwei ineinandergeschobenen Rohren herzustellen und diese Rohrkombination dann zur Bildung des Schneidsauerstoffkanales zu schmieden.

   Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

   ausgehend von dem zuvor geschilderten Stand der Technik, ein Verfahren zu schaffen, gemäß dem die Kanäle in Düsenkörpern auf einfache. wirtschaftliche Weise hergestellt werden können.

   Zur Lösung der genannten Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß der oder die Kanäle in den Düsenkörper eingegossen werden. Durch das Eingießen wird eine optimale Bindung von Düsenkanal und Düsenkörper erhalten. wodurch ein guter Wärmeübergang erzielt wird.

   Hierbei ist es von Vorteil, wenn vor dem Gießen in den Düsenkörper ein den Düsenkanal formender.

   nichtmetallischer Kern eingesetzt wird. Als Kernwerkstoff eignet sich hierfür vorzugsweise Graphit.

   Der vor dem Gießen einzubringende Kern kann vorzugsweise bereits die Endform für den herzustellenden Düsenkanal aufweisen, wobei gleichzeitig auch die Kernoberfläche schon so gestaltet ist, daß eine zusätzliche Bearbeitung, z. B. Glätten, des gegossenen Düsenkanales nicht mehr erforderlich ist.

   Dies tritt oft dann ein, wenn der gegossene Düsenkanal zylindrisch ist. Oft aber besitzt der Düsenkanal unterschiedliche Durchmesser, beispielsweise schließen sich an einen zylindrischen Teil beiderseits kegelförmige Abschnitte an, so daß es gemäß einem weiteren Erfindungsvorschlag erforderlich ist, daß der durch Gießen hergestellte Düsenkanal nachbearbeitet wird. Durch eine solche Nachbearbeitung (z. B. Bohren, Senken, Reiben etc.) erhält ein ursprünglich zylindrischer Düsenkanal seine gewünschte Endform.