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Schneidbrennerdüse Die Erfindung betrifft eine Schneidbrennerdüse.
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Herkömmliche Düsen für Schneidbrenner zum Schneiden von Stahlplatten
umfassen einen axial verlaufenden ersten Kanal für Hochdruck-Schneidsauerstoff,
und einen um den ersten Kanal herum angeordneten zweiten, ringförmigen Kanal für
Vorheizgas. Wie bei dieser Düsenart üblich, wird der Druck des Schneidsauerstoffs
oder des Vorheizgases erhöht, um den Schneidvorgang zu verkürzen. Diese Verkürzung
ist jedoch technisch begrenzt.
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Außerdem wäre es vorteilhaft, zwei oder mehr einander überlagernde
Stahlplattenlagen gleichzeitig zu schneiden. Die Versuche hierzu waren jedoch bisher
trotz der hohen Erfordernis ohne Erfolg.
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Die Hauptschwierigkeit beim Brennschneiden besteht darin, daß die
Flamme aus der Düse geradlinig austritt. Dabei wird sie leicht dispergiert oder
sie breitet sich strahlenförmig aus, wenn sie auf einen Widerstand wie die Stahlplatte
trifft, so daß die Energie ungenutzt bleibt. Bei einem Metall- bzw.
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Feststoff-Schneidwerkzeug zum Bohren, Fräsen oder dergleichen führt
dies nicht sofort zu einem Verlust an Werkzeugleistung, obwohl das Werkzeug durch
die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück in gewissem Umfang abgenutzt wird.
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Bei einem Flüssigwerkzeug, wie einem Schneidbrenner, dispergiert die
Flamme jedoch leicht beim Auftreffen auf ein Werkstück. Das Flüssigwerkzeug hat
daher den Nachteil, daß es viel leichter an Leistung verliert als ein Feststoffwerkzeug.
Dieser Nachteil ist nur schwer zu überwinden, wie stark der Gasdruck auch erhöht
werden mag. Der Schneidvorgang ist daher nur begrenzt verkürzbar.
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Wie vorstehend ausgeführt, beruht der Nachteil, daß durch die Dispersion
die Flamme beim Auftreffen auf ein Werkstück die Schneidenergie verringert wird,
darauf, daß die Flamme geradlinig ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese Nachteile
zu vermeiden und eine verbesserte Düse zu schaffen, bei der die Flamme eine Wirbelbewegung
ausführt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen ringförmigen
Kanal für ein Vorheizgas, der in vorbestimmtem Abstand den Innenkanal in radialer
Richtung umgibt und eine spiralförmige Nut aufweist, durch welche das hindurchströmende
Gas eine Wirbelbewegung ausführt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Seitenaufriß
der erfindungsgemäßen Düse teilweise im Schnitt, mit aufgesetztem Brennerkopf; Fig.
2 eine vergrößerte perspektivische Darstellung der Düse, teilweise im Schnitt;
Fig.
3 den Längsschnitt einer anderen Ausführungsform der Düse; Fig. 4 eine schematische
Darstellung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Düse.
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Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Brennerkopf 1 weist an seinem Ende
eine Düse 10 auf. Außerdem besitzt er eine Zuführleitung 2 für Hochdruck-Schneidsauerstoff,
und eine Zuführleitung 3 für Vorheizgas, z.B. mit Sauerstoff vermischtes Azetylengas.
Der Zuführleitung 2 steht mit einem sich durch die Mitte der Düse 10 erstreckenden
Kanal 11 in Verbindung, während die Zuführleitung 3 mit einem sich um den inneren
Kanal 11 herum erstreckenden ringförmigen Kanal 12 in Verbindung steht. Der äußere
ringförmige Kanal 12 wird durch eine Hülse 14 begrenzt, die in einem vorbestimmten
Abstand um ein die lnnendurchführung 11 bildendes rohrförmiges Teil 13 herum angeordnet
ist.
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Der Innenumfang des ringförmigen Teils 13 weist eine spiralförmige
Nut 15 auf, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Auch der Außenumfang des rohrförmigen
Teils 13 weist am äußeren Ende eine spiralförmige Nut 16 auf. Die Nuten 15 und 16
bringen die Flüssigkeit zum Wirbeln, während diese mit hoher Geschwindigkeit durch
die Kanäle 11 und 12 strömt. Die spiralförmigen Nuten ermöglichen auch eine Verstärkung
des Flüssigkeitsstroms.
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Wie in Fig. 3 dargestellt, kann statt der spiralförmigen Rt 15 ein
Stab 17 mit einer spiralförmigen Nut 18 in den Kanal 11 eingepaßt werden, um die
Flüssigkeit zum Wirbeln zu bringen.
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Auch kann auf dem Innenumfang der Hülse 14 eine spiralförmige Nut
19 angeordnet sein.
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Nach Wunsch kann die Nut 15 bzw. die Stange 17 im Kanal 11 weggelassen
werden.
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Die Arbeitsweise der Düse 10 wird nachfolgend anhand von Fig. 4 erläutert.
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Das vom äußeren ringförmigen Kanal 12 ausströmende Vorheizgas erhitzt
eine Stahlplatte A in Form einer Vorheizflamme 20 auf hohe Temperatur, während der
Hochdruck-Schneidsauerstoff durch den Kanal 11 gegen den erhitzten Teil gesprüht
wird, damit die Stahlplatte A brennt (oxydiert), und bläst gleichzeitig die Oxydationsschlacke
21 weg, wobei die Stahlplatte A geschnitten wird. Da der Vorheizgaskanal 12 die
spiralförmige Nut 16 und/oder 19 aufweist, wird bei dem Verfahren das Gas zum Wirbeln
gebracht, während es den Kanal 12 durchströmt. Infolgedessen dreht sich die Vorheizflamme
20 ebenfalls, so daß die Dispersion der Flamme und der Verlust an Heizenergie, anders
als bei einer geradlinigen Flamme, auf ein Minimum reduziert wird. Gleichzeitig
erhält der Schneidsauerstoff durch die spiralförmige Nut 15 oder 18 eine ähnliche
Wirbelbewegung, um die Dispersion des gegen die Stahlplatte A strömenden Sauerstoffs
auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Die erfindungsgemäße Düse ermöglicht somit hochwirksame
Heiz- und Schneidvorgänge.
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Wie vorstehend beschrieben, ist die erfindungsgemäße Düse geeignet,
eine Wirbelbewegung der Vorheizflamme hervorzurufen, wodurch der Energieverlust
auf ein Minimum verringert wird. Die Düse verkürzt daher sehr wirksam den Schneidvorgang
und istgeeignet für das gleichzeitige Schneiden sich überlappender Stahlplatten.