DE2611874A1 - Einrichtung zum steuern des gasdrucks, insbesondere fuer brennschneidmaschinen - Google Patents

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PATENTANWÄLTE

DipL-lng. P. WIRTH ■ Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK DlpWng. G. DANNENBERG ■ Dr. P. WEINHOLD · Dr. D. GUDEL

281134 6 FRANKFURT/M.

TELEFON (06113 _2870]4 Ga ESCHENHEIMER STR 39

16. März 1976
Da/-mr-

ESAB-KEBE GmbH. Robert-Bosch-Straße 6367 Karben 1

Einrichtung zum Steuern des Gasdrucks, insbesondere /ür Erenr. ε ohne idmä schinen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern das zeitabhängigen Druckanstiegs von gasförmigen Medien in einer Leitung, insbesondere des Schneidsauerstoffes bei Brennschneidmaschinen.

Das Brennschneiden ist typisch für einen Vorgang, bei dem unterschiedliche Gasdrücke zur Anwendung kommen. Es ist hierbei üblich, einer Versorgungsquelle für den Schneidsauerstoff einen Druckminderer bzw. Arbeitsdruckregler nachzuschalten, der den normalen Arbeitsdruck festlegt. Sauerstoff mit diesem Arbeitsdruck wird über eine Hauptleitung denBrennern bzw. den Düsen zugeführt, darf aber dort nicht in allen Fällen sofort mit voller Druckhöhe angewendet werden. So ist beim Lochstechen ein zeitabhängiger Druckanstieg notwendig, während beim Anschnitt an der Blechkante der erforderliche Arbeitsdruck des Schneidsauerstoffs sofort anstehen muß.

Bisher vurden für die zeitabhängige Steuerung des Druckanstiegs motorgesteuerte Kegel- oder Kugelventile verwendet, also Ventile, die allmählich die volle Offenstellung erreichen. Hierzu ist ein Motor mit veränderlicher Drehzahl und Untersetzung erforderlich, der über einen dem Ventil

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vorgeschalteten Nocken dieses allmählich öffnet, und zwar in der durch Drehzahl und Nockenkontur vorgegebenen zeitlichen Folge. Neben dem großen Geräteaufwand ist diese Art der Steuerung jedoch störanfällig. Besonders nachteilig ist weiter, daß für unterschiedliche Blechstärken beim Lochstechen die Motordrehzahl bzw. da.*: Untersetzungsverhältnis jeweils anders eingestellt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, mit vergleichsweise geringem Geräteaufwand den zeitabhängigen Druckanstieg so zu steuern, daß für unterschiedliche Blechstärken und unterschiedliche Düsenanzahl eine Änderung der Einstellung nicht mehr· erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine Hauptleitung mit mindestens zwei Nebenschlußleitungen vergesehen ist, die unter sich und gegenüber der Hauptleitung unterschiedlichen Durchlaß haben, daß jede Leitung ein Absperrventil enthält und daß den Absperrventilen eine gemeinsame Taktsteuerung zgeordnet ist, über welche die jeweilige Gesamtabgabe der Leitungen steuerbar ist.

Die Erfindung geht davon aus, daß ein kontinuierlicher Anstieg des Schneidsauerstoffs nicht erforderlich ist, sondern der Anstieg stufenweise erfolgen kann. Wichtig ist, daß zu Beginn eines Lochstechvorgangs mit geringem Druck gearbeitet wird, um zunächst den Verbrennungsvorgang einzuleiten und gleichzeitig zu spülen. Hierfür ist nur eine relativ geringe Sauerstoffmenge erforderlich, während bei zu starker Sauerstoffzufuhr die Verbrennung zuviel Oxid ergibt, das u.U. zu stark gespült wird und die Oxide an der Düse spritzen und diese verstopfen. Oder der Verbrennungsvorgang wird nicht eingeleitet, da die hohe Sauerstoffmenge zu einer Abkühlung der Schneidstelle führt.

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Sieht man den zeitabhängigen Druckanstieg des Schneidsauerstoffs als Kurve, so muß der erste Teil der Kurve also sehr flach verlaufen. Dies ist bei bekannten motorgesteuerten Ventilen mit nachgeschaltetem Nocken bei entsprechender Nockenkontur möglich, aber in jeder Hinsicht aufwendig. Die Erfindung sieht stattdessen Neoenschlnßleitungen zur Hauptleitung mit unterschiedlichen Durchlässen vor sowie mit Absperrventilen, die es in einfacher Weise ermöglichen, zunächst nur die Nebenschlußleitung mit geringstem Durchlaß zu öffnen und damib den Sauerstoff auf die für die erste Periode des Lochstechvorgangs gewünschte geringe henge zu begrenzen. Anschließend werden die zweite und evtl. weitere Febenschlußleitungen und schließlich die Hauptleitung ^öffnet, wodurch sich ein zeitabhängiger, stufenweiser Druckanstieg bis zum Endwert des Arbeitsdmcks ergibt. Das Öffnen der einzelnen Leitungen erfolgt in der Reihenfolge ansteigenden Durchlasses über eine Taktsteuerung.

Bei der Erfindung sind somit aHaählich öffnende Ventile mit drehzahlgesteuertem Antrieb nicht mehr erforderlich, weil die vorgesehenen Absperrventile nur zum Sperren bzw. öffnen der einzelnen Leitungen benötigt werden. Weiter ist von Vorteil, daß für unterschiedliche Blechstärken und unterschiedliche Düsenanzahl mit der gleichen Einstellung für die zeitliche Reihenfolge des Öffnens der einzelnen Leitungen gearbeitet werden kann. Dadurch wird die Bedienung außerordentlich vereinfacht und es werden Fehler vermieden. Es ist dabei praktisch ohne Bedeutung, daß bei sehr dünnen Blechen unter Umständen schon mit dem Sauerstoff aus der Nebenschlußleitung mit geringstem Durchlaß der Durchstich erreicht wird, während erst bei wachsenden Blechstärken der stufenweise Druckanstieg über die weiteren Leitungen bis zur Hauptleitung voll ausgenutzt wird. Wichtig ist vielmehr, daß für alle Blechstärken zunächst nur über die Leitung mit geringstem Durchlaß Sauerstoff zugeführt wird und anschließend ein stufenweiser Anstieg möglich ist.

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Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß in jede der Leitungen ein Magnetventil und in die Heber;schlußMtungen in Reihe mit den Magnetventilen je eine Drossel eingeschaltet ist, wobei die Drosseln unterschiedliche Durchlässe haben. Man kann auch die Magnetventile so auslegen, daß sie als Drossel wirken. Diose Ausführung ergibt eine sehr einfache wirtschaftliche Konstruktion. Als Drosseln dienen Rohre mit unterschiedlichen Bohrungen, die sehr maß-

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genau herstellbar sind und daher vor nilem für den geringsten Durchlaß eine sehr feine Einstellung ermöglichen. Durch diese Drosseln wird der Durchlaß durch die betreffenden Leitungen festgelegt, sodaß lediglich ein volles öffnen oder Schließen der Leitungen über die elektromagnetisch betätigten Absperrventile bzw. Magnetventile die gewünschte zeitabhängige Steuerung des Druckanstiegs in der gesamten Einrichtung ergibt.

Es ist weiterhin besonders vorteilhaft, die erfindungsgemäße Einrichtung so auszubilden, daß das Magnetventil der Leitung mit geringstem Durchlaß seiner Drossel in seiner Schließlage einen Entlüftungskanal öffnet. Da die stromabwärts gelegenen Seiten aller Ventile in Verbindung stehen, wird durch Belüftung dieses einen Ventils das ganze Leitungssystem im Bereich zwischen den Ventilen und den Düsen vom Druck entlastet. Es ist dabei wichtig, daß die Entlüftung dem Ventil mit geringstem Durchlaß zugeordnet ist, weil dieses nur dann geschlossen werden braucht, wenn auch sämtliche anderen Ventile geschlossen sind. Es ist damit gewährleistet, daß der Entlüftungskanal nur dann geöffnet werden kann, wenn sämtliche Ventile geschlossen sind. Dies hat natürlich zur Voraussetzung, daß die Leitungen mit kleinerem Durchlaß stets mitlaufen, also geöffnet sind, solange eine Leitung mit größerem Durchlaß offen ist. Die Leitung mit kleinstem Durchlaß braucht daher erst und nur dann geschlossen werden, wenn die Zufuhr von Schneidsauerstoff insgesamt abgestellt wird.

Damit die Entlüftung rasch erfolgt, ist es weiter von Vorteil, die Drosseln in den einzelnen Leitungen stromaufwärts von den Absperrventilen anzuordnen, damit die Entlüftung nicht durch die engen Durchläße der Drosseln behindert oder verzögert wird.

Die Erfindung ist nachstehend in einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung ist der von einer Versorgungsquelle kommende Schneidsauerstoff durch den Pfeil A angedeutet. Ein Druck-

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minderer 2 dient der Einstellung des Arbeitsdrucks in der anschließenden Leitung 4. Dieser Arbeitsdruck wird über eine allgemein mit 5 bezeichnete Einrichtung gemäß der Erfindung, welche den zeitabhängigen Druckanstieg des SchneidSauerstoffe steuert, über ein Ausgangsleitung 6 dieser im Umriß gestrichelt angedeuteten Einrichtung 5 einer Anzahl von Brennern 8 einer Brennschneidmaschine zugeführt.

Die Einrichtung 5 weist eine Hauptleitung 14, welche an die den Arbeitsdruck führende Leitung 4 anschließt, auf, sowie zwei Nebenschlußleitungen 10 und 12 zur Hauptleitung 14. In jeder der Leitungen 10, 12 und 14 ist ein Magnetventil 20 bzw. 22 bzw. 24 eingeschaltet. Die Magnetventile dienen als Absperrventile für die Leitungen 10,12 und 14. Sie werden elektromagnetisch von einer Taktsteuerung 34 betätigt, welche über Leitungen 32 mit den einzelnen Ventilen zugeordneten Magneten 30 verbunden ist.

In Reihe mit dem Magnetventil 20 ist stroreaufv/ärts von diesem eine Drossel 26 eingeschaltet und entsprechend in Reihe mit dem Magnetventil 22 stromaufwärts von diesem eine Drossel 28. Durch die Drosseln werden die Gasmengen und Drücke in den Nebenschlußleitungen 10 und 12 bei geöffneten Magnetventilen auf ein vorbestimmtes Maß begrenzt. Die Bohrungen bzw. Durchlässe der Drosseln 26 und 28 sind unterschiedlich bemessen, und zwar derart, daß durch die Nebenschlußleitung 10 mit geringem Durchlaß nur soviel Schneidsauerstoff hindurchströmen kann, wie £ür den einleitenden Lochstechvorgang erforderlich, ist.

über die Taktsteuerung 34 werden die Magnetventile in vorgegebenen zeitlichen Abständen in der Reihenfolge 20, 22, 24 geöffnet. Durch die Ausgangsleitung 6 der Einrichtung 5> welche die drei Leitungen 10, 12, 14 auf der stromabwärts gelegenen Seite der Magnetventile verbindet, wird den Brennern 8 daher zunächst nach Öffnen des Magnetventils 20 nur Sauerstoff von der Nebenschlußleitung 10 und zwar begrenzt durch die Drossel 26 zugeführt. Nach dieser ersten Stufe des Lochstechvorgangs

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kommt beim öffnen des Ventils 22 Sauerstoff über die Nebenschlußleitung 12 hinzu, bis schließlich nach Öffnen des Magnetventils 24 in der Ausgangsleitung %_{er vo}lle Arbeitsdruck aus der Leitung 4 an den Brennern 8 ansteht. Es sind also in diesem Fall alle drei Leitungen 10, 12 und 14 gleichzeitig geöffnet.

Die Anordnung und Schaltung hat den Vorteil, daß die gleiche Einrichtung,, einsphließlich der Taktsteuerung 34, für unter-

und unterschiedliche Düsenanzahl

schiedliche Blechstärken/ohne Änderung der Einstellung verwendbar ist. Bei dicken Blechen ergibt sich dann ein stufenweises Lochstechen mit anfänglich geringer Sauerstoffmenge Über die Nebenschlußleitung 10 und jeweils wachsendem Druckanstieg, wenn nacheinander der Sauerstoff aus den Leitungsn 12 und 14 hinzukommt. Bei dünnen Blechen wird unter Umständen schon mit Öffnen des Magnetventils 20 der Durchstich erreicht. Es ist jedoch unschädlich, we*in anschließend auch die anderen Ventile 22 und 24 in der durch die Taksteuerung 34 vorgegebenen Zeitfolge sich öffnen. Eine solche Anlage hat sich für Bleche bis 100 mm Stärke/bewährt, reicht aber auch für 150 mm

_aus und bis zu sechs angeschlossenen Düsen

Andererseits kann es bei der Verwendung moderner Hochdruckdüsen, bei denen schon der Arbeitsdruck am Druckminderer 2 hoch eingestellt ist, zweckmäßig sein, zusätzlich zu den Nebenschlußleitungen 10, 12 mindestens eine weitere vorzusehen, um trotz des hohen Eingangsdrucks die Sauerstoffabgabe über die erste Nebenschlußleitung mit geringstem Durchlaß hinreichend klein zu halten und mehr Stufen für den Anstieg bis zum Arbeitsdruck zur Verfügung zu haben.

Beim Ausführungsbeispiel ist das Magnetventil 20 derart ausgebildet; daß es in seiner Schließstellung auf seiner stromabwärts gelegenen Seite die Verbindung zu einem Entlüftungskanal 36 freigibt. Wie ersichtlich, ist dann bei Schließstellung sämtlicher Magnetventile das Leitungssystem stromabwärts der Ventile bis zu den Brennern 8 vom Gasdruck entlastet.

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Die Erfindung ermöglicht es also, mit konstanter Zeiteinstellung an der Taktsteuerung 3¹* einen Lo£hstechvor.gang an verschieden

und unterscniealicner DusenanzanP

starken Blechen/vorzunehmen. Der fest eingestellte Druckanstieg des Schneidsauerstoffs für alle Materialstärken ergibt eine wesentlich vereinfachte Bedienung. Der Nebenschluß mit engstem Durchlaß leitet praktisch die Verbrennung beim Schneidvorgang ein und damit kann der nachfolgende Druckanstieg relativ rasch erfolgen. Daraus resultieren kurze Durchstechstrecken. Zum Anschneiden der Blechkante wird mit allen drei Leitungen gleichzeitig gearbeitet, wodurch man einen schlagartigen Druckanstieg erhält. _

Der Geräteaufwand ist außerordentlich gering, weil keine komplizierten, allmählich öffnenden Ventile mit aufwendiger Steuerung erforderlich sind, sondern einfach Drosseln mit- einfachen Ventilen unmittelbar von der Schließstellung in die Offenstellung gehen und umgekehrt.

Die Erfindung ist natürlich nicht an Einzelheiten des Ausführungsbeispiels gebunden. Wie bereits erwähnt, kann es zweckmäßig sein, mehr als zwei Nebenschlüsse vorzusehen. Auch ist es leicht möglich, gewünschtenfalls einzelne Leitungen abzuschalten.

Patent- bzw. Schutzansprüche

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Claims (4)

16. I4ärz 1976 23ΑΒ-ΕΞΒΞ GmbH. Patentansprüche

1. Einrichtung zum Steuern des zeitabhängigen Druckanstiegs von gasförmigen Medien in einer Leitung, insbesondere der Schneidsauerstoffleitung bei Brennschneidmaschinen,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Hauptleitung (14) mit mindestens zwei Nebenschlußleitungen (io,12) vorgesehen ist, die unter sich und gegenüber der Hauptleitung unterschiedlichen Durchlaß haben, daß jede Leitung ein Absperrventil (2o, 22, 24) enthält und daß den Absperrventilen eine gemeinsame Taktsteuerung (34) zugeordnet ist, über welche die jeweilige Gesamtabgabe der Leitungen (1o, 12, 14) steuerbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in jede der Leitungen (io, 12, 14) ein Magnetventil (2o, 22, 24) und in die Nebenschlußleitungen (10, 12) in Reihe mit den Magnetventilen (2o, 22) je eine Drossel (26, 28) eingeschaltet ist, wobei die Drosseln unterschiedliche Durchlässe haben.

3. Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (20) der Leitung mit geringstem

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Durchlaß seiner Drossel (26) in seiner Schließlage einen Entlüftungskanal (36) öffnet.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseln (26, 28) den Magnetventilen (20,22) vorgeschaltet sind.

Patentanwalt:

Darmenberg /

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