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Düse zum Schweißen, Heizen, Flämmen, Schneiden
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und Verfahren zum Schneiden Die Erfindung betrifft eine Düse zum
Schweißen, Heizen, Flämmen und Schneiden mit oder ohne Schneidsauerstoffkanal und
mit Heizgas- und Heizsauerstoffkanälen für ein Heizsystem mit Innenmischung, ein
Injektorheizsystem oder ein Heizsystem für Nachvermischung.
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Bei derartigen Düsen, die gewöhnlich aus Buntmetall bestehen, wird
für die Bearbeitungsvorgänge Heizgas und Sauerstoff vor dem Brennen gemischt oder
so geführt, daß sie sich nach dem Austritt mischen und eine heiße, möglichst gleichmäßige
Flamme oder mehrere einzelne Flammen entstehen. Bei dem Heizsystem mit Nachmischung
erfolgt die Mischung erst nach dem Austritt aus der Düse, was den Vorteil mit sich
bringt, daß die Düse bei entsprechender Ausbildung rUckschlag- und rückbrennsicher
ist und neben einer wirtschaftlichen Herstellung auch als druckempfindllch gegen
Druckänderungen
gelten kann. Nachteilig ist, daß die Vermischung
nur unvollkomme ist, was zu einem relativ hohen Gasverbrauch führt.
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Bei dem InJektorheizsystem wird das Heizgas von dem Heizsauerstoff
oder umgekehrt durch die injektorartige Ausbildung mitgezogen, wodurch eine bessere
Mischung erreicht wird, aber die Düse nicht als rückschlag- und rückbrennfrei gelten
kann und auch empfindlich gegenüber Druckänderungen reagiert. Bei einem Heizsystem
mit Innenmischung findet eine optimale Ausnutzung des Gases statt und die auch bei
solchen Düsen auftretenden Schwierigkeiten bei Druckschwankungen konnte durch entsprechende
Ausbildungen der Düse mit einem Heizgemischringkanal weitgehend überwunden werden.
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Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, bei den bisher bekannten
Düsen die Flammenqualität und ihre Einwirkung auf das Werkstück zu verbessern und
insbesondere die Wirkung beim Einsatz der Düse zum Schneiden zu erhöhen.
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Demgemäß schlägt die Erfindung bei einer Düse der eingangs genannten
Art vor, daß in der Nähe des Dusenrandes eine Nachbrenngasöffnung vorgesehen ist,
aus der reines Heizgas möglichst unvermischt austritt.
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Wenn die Düse so eingespannt wird, daß die Nachbrenngasöffnung auf
der der Bewegungsrichtung gegenüberliegenden
Seite des Sauerstoffstroms,
also am hinteren Ende der Düse angeordnet ist, entsteht dort eine weiche Flamme,
die eine glättende Wirkung beispielsweise beim Schweißen und Flämmen am Werkstück
hervorbringt.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Düse, insbesondere zum schnellen
Schneiden und Schneiden großer Dicken mit einem mittig angeordneten Schneidsauerstoffkanal
und diesen umgebenden Heizgas- und Heizsauerstoffkanälen für eine Vor-oder Nachvermischung
besteht darin, daß die Düse mindestens einen zusätzlichen, auf der der Bewegungsrichtung
abgekehrten Seite der Düse hinter dem Schneidsauerstoffkanal angeordneten Nachbrenngaskanal
aufweist; aus dem reines Heizgas möglichst unvermischt austritt und so spät wie
möglich sich mit Heiz- und Schneidsauerstoffresten in der Schneidfuge vermischend
verbrennt.
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Es hat sich dabei als zweckmäßig herausgestellt, daß der Nachbrenngaskanal
bzw. die Nachbrenngasöffnung größer ist als die anderen Heizgaskanäle. Dabei ist
es vorteilhaft, daß die Nachbrenngasöffnung einen Durchmesser aufweist, der gleich
oder größer als der halbe Durchmesser der Schneidsauerstofföffnung ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Düse steht
zur
Versorgung des Nachbrenngaskanals dieser mit den Heizgaskanälen in Verbindung.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist ein getrennter
Zuführkanal für die Versorgung des Nachbrenngaskanals aus dem Schneidbrenner vorgesehen.
Eine entsprechende Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Zuführkanal
für das Nachbrenngas mit Magnetventilen für die Versorgung und mit Rückschlagventilen
zum Schutz gegen falsche Strömungsrichtung ausgestattet ist, die es erlauben, den
Nachbrenngaskanal während des Brennens aus der normalen Heizgasversorgung oder zwischen
den Brennvorgängen für eine gute, sichere Zündflamme mit Nachbrenngas in geeigneter
Menge und Drücken zu beschicken.
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Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Düse
mit einer Ventileinrichtung versehen ist, die es ermöglicht, daß neben dem Brenngas
aus dem Nachbrenngaskanal zusätzlich Heizsauerstoff gegebenenfalls mit reduziertem
Druck ohne Heizgas aus der Düse austritt.
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Die Erfindung macht gleichermaßen ein Verfahren zum schnellen Schneiden
und zum Schneiden großer Dicken verfügbar, bei dem zum Einen Schneidsauerstoffstrom,
Heizgas und Heizsauerstoff vor- oder nachvermischt so zugeführt wird, daß dieses
Gemisch
den Schneidsauerstoffstrom umgibt und zeichnet sich dadurch aus, daß hinter dem
Schneidsauerstoffstrom,also auf der der Bewegungsrichtung gegenüberliegenden Seite
des Schneidsauerstoffstroms ein reiner Heizgasstrom als Nachbrenngasstrom möglichst
unvermischt zugeführt wird, der so spät wie möglich, tief in der Schneidfuge sich
mit Heiz- und Schneidsauerstoffresten vermischend verbrennt.
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Eine Ausführungsart des Verfahrens besteht darin, daß das Nachbrenngas
während des Schneidens zur Nachverbrennung und zwischen den Schneidvorgängen in
für eine gute und sichere Zündflamme geeigneten Mengen und Drücken zugeführt wird.
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Dabei kann es weiter zweckmäßig sein, daß der Nachbrenngasstrom mit
Heizsauerstoff gegebenenfalls mit reduziertem Druck ohne Heizgas zugeführt wird.
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Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert werden. In den Zeichnungen
zeigen: Fig. 1 eine DWse mit Nachbrenngasbohrung in Verbindung mit den Heizgaskanälen
und Fig. 2 eine andere Ausführungsform mit einem getrennten Zuführkanal für die
Versorgung des Nachbrenngaskanals.
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In den Figuren ist eine Düse, bestehend aus einem Düsenkörper 1 dargestellt,
in die am unteren Ende ein Düsenring 2 eingeschraubt ist, der einen Zylinder 3 mit
den Austrittskanälen trägt. Im einzelnen ist die konstruktive Ausgestaltung von
untergeordneter Bedeutung und wird weitgehend von fertigungstechnischen Gesichtspunkten
bestimmt.
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Ein Schneids au erstoffzuführr ohr 4 mündet in einen Schneidsauerstoffkanal
5 ein, der den Düsenkörper 1 und den Zylinderkörper 3 mittig durchzieht. Außerdem
ist ein Heizsauerstoffzufuhrrohr vorgesehen, das an den Heizsauerstoffkanal 7 im
Düsenkörper 1 angeschlossen ist. Der Heizsauerstoffkanal 1 verläuft bis zu einer
Heizsauerstoffringkammer 8, von der eine Verbindung 9 sich zu den einzelnen Kanälen
10 für das Heizgas-Heizsauerstoff-Gemisch erstreckt. Diese Kanäle 10 sind in der
Regel konzentrisch um die mittige Schneidsauerstoffbohrung einreihig oder auch zweireihig,
was in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, angeordnet.
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Ein drittes Heizgaszuführrohr 12 mündet in einen Heizgaskanal ein,
der sich an seinem unteren Ende in eine Heizgasringkammer 13 erstreckt. Eine Verbindung
14 stellt für die einzelnen Kanäle 10 für das Gemisch aus Heizsauerstoff und Heizgas
die Verbindung mit der Ringkammer 13 her.
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Neben den Verbindungen 14 zwischen der Heizgasringkammer 13 und den
Kanälen 10 für das Gemisch aus Heizsauerstoff und Heizgas ist eine zusätzliche Verbindung
15 vorgesehen, die von der Heizgasringkammer 13 in einen Nachbrenngaskanal 16 führt.
Dieser Nachbrenngaskanal 16 besitzt eine Nachbrenngasaustrittsöffnung 17, die wesentlich
größer als die Austrittsöffnung des Kanals 10 für das Gemisch aus Heizgas und Heizsauerstoff
ist, aber kleiner als die Austrittsöffnung des Schneidsauerstoffkanals 5. Sind die
Kanäle für das Gemisch aus Heizsauerstoff und Heizgas zu einem Ring zusammengefasst,
so ist die radiale lichte Weite der Nachbrenngasaustrittsöffnung 17 wesentlich größer
als die eines aus den Kanälen 10 gebildeten Ringkanals.
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Der Nachbrenngaskanal 16 und damit die Nachbrenngasaustrittsöffnung
17 sind hinter der Austrittsöffnung 18 des Schneidsauerstoffkanals 5 angeordnet,
d.h. also, auf der der Bewegungsrichtung der Düse, die mit dem Pfeil 19 dargestellt
ist, gegenüberliegenden Seite des Schneidsauerstoffstroms.
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Fig. 2 zeigt eine Düse, die im wesentlichen der Darstellung nach Fig.
1 entspricht und in Fig. 2 haben die Bezugszeichen die gleiche Bedeutung wie in
Fig. 1.
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Die Ausführungsform nach Fig. 2 hat die Besonderheit, daß ein Nachbrenngaszuführrohr
20 vorgesehen ist, das in einen
gesonderten Nachbrenngaskanal 21
einmündet. Der von der Nachbrenngaskammer 22 ausgehende Verbindungskanal 23 führt
zu dem Nachbrenngaskanal 16, der beispielsweise eine gegenüber dem Nachbrenngaskanal
16 verbreiterte Nachbrenngasaustrittsöffnung 24 aufweisen kann.
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Bei dieser Ausführungsform mit einer getrennten Nachbrenngaszuflihrung
20 ist es möglich, daß der Zuführkanal 21 für das Nachbrenngas mit nicht dargestellten
Magnetventilen für die Versorgung und mit nicht dargestellten Rückschlagventilen
zum Schutz gegen falsche Strömungsrichtung ausgestattet ist, die es erlauben, den
Nachbrenngaskanal 16 während des Brennens aus der normalen Heizgasversorgung 11
oder zwischen den Brennvorgängen für eine gute, sichere Zündflamme mit Nachbrenngas
in geeigneten Mengen und Drücken zu beschicken.
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Außerdem wird die Möglichkeit eröffnet, eine ebenfalls nicht dargestellte
Ventileinrichtung vorzusehen, die es ermöglicht, daß neben dem Nachbrenngas aus
dem Nachbrenngaskanal 16 Heizsauerstoff gegebenenfalls mit reduziertem Druck ohne
Heizgas aus den Kanälen 10 der Düse austritt.
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Durch die gesonderte Nachbrenngaszufuhr am hinteren Ende der Düse
wird eine weiche Flamme erzeugt, die bei den verschiedensten Bearbeitungsvorgängen
eine Glättung beispielsweise beim Schweißen und Flämmen herbeiführt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die Düse Anwendung findet,
ermöglicht insbesondere eine wesentliche Verbesserung des Schneidvorganges. Durch
die Zuführung von Nachbrenngas hinter dem Schneidsauerstoff strom wird nIcht nur
ein schnelles Schneiden ermöglicht, sondern vor allen Dingen auch ein Schneiden
von Werkstücken mit großer Dicke, was bisher zu außerordentlichen Schwierigkeiten
führte. Indem das Brenngas zunächst unvermischt austritt und sich mit den Heiz-
und Schneidsauerstoffresten der Schneidfuge vermischend verbrennt, werden tiefe
Schneidfugen bei Werkstücken von großer Dicke in sauberer Ausführung ermöglicht.
Die Oberfläche erscheint verhältnismäßig gut geglättet und ein schlackenbart-armes
Schneiden findet statt. Nicht nur durch die erhöhte Schneidgeschwindigkeit, sondern
auch durch die weitgehend vollständige Verbrennung und damit Ausnutzung der Brenngase
wird ein sehr wirtschaftlicher Schneidvorgang erzielt.