DE2633719C2

DE2633719C2 - Verfahren zum Betreiben eines Schneidbrenners und Düse zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2633719C2
Application number: DE2633719A
Authority: DE
Inventors: Paul Dr. 4600 Dortmund Hölemann
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1976-07-27
Filing date: 1976-07-27
Publication date: 1986-06-26
Also published as: DE2633719A1; FR2359675B3; SE428890B; JPS5315245A; US4173499A; IT1080649B; SE7708595L; GB1540800A; FR2359675A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Schneidbrenners mit einer Brennschneiddüse mit Sauerstoffschleier, die außer einem Düsenkanal für den Schneidsauerstoff mindestens einen Kanal für den als Schutzgas dienenden, in seiner Menge dosierbaren Schleiersauerstoff und mindestens einen Kanal für die Zuführung von Heizgasen aufweist, wobei am Ende der entsprechenden Kanäle die Strömungsgeschwindigkeit des Schleiersauerstoffs geringer als die des Schneidsauerstoffes ist, sowie eine Düse zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der CH-PS 4 42 939 ist ein Brennschneidverfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bekannt, bei dem ein sauerstoffhaltiger Schneidgasstrom auf einen mittels einer Vorwärmflamme erhitzten, zu durchschneidenden Metallgegenstand gerichtet wird und bei dem der Schneidgasstrom aus Sauerstoff von einem aus einer konzentrischen, ringspaltförmigen Öffnung strömenden, aus Sauerstoff bestehenden Schutzgasstrom, dessen Strömungsgeschwindigkeit geringer als die des Schneidgasstromes ist, umgeben ist. Dabei kann die Vorwärmflamme in einem Winkel zu dem Schneidgasstrom angeordnet sein oder den Schutzgasstrom konzentrisch umschließen.

Mit der Abschirmung des sauerstoffhaltigen Schneidgasstromes durch einen diesen als Schleier umgebenden ebenso aus Sauerstoff bestehenden Schutzgasstrom wird die Schneidleistung von autogenen Schneidbrennern verbessert, da dann der zentrale Schneidstrahl vor Verunreinigungen durch die umgebenden Vorwärmgase bzw. vor dem Zutritt von Luft geschützt w^;rd und somit eine erhöhte Sauerstoffreinheit gewährleistet ist

Außer auf die erzielbare Schneidleistung bei vorgegebener zu schneidender Blechdicke unter Verwendung eines bestimmten Schneidbrenners kommt es aber noch sehr wesentlich auf die Erreichung einer bestimmten

ίο Schnittgüte bei möglichst hoher Schneidleistung an. Bestimmungsfaktoren für die Schnittgüte sind in der Brennschneidtechnik bekanntlich der Riefennachlauf, die Unebenheit, die Riefentiefe und die Anschmelzung an der Blechoberkante. Beim Vergleich von Trennschnitten, die mit einem Schneidbrenner, der eine für die Ausbildung eines Schutzgasschleiers eingerichtete Brennschneiddüse aufweist, und die mit einem Schneidbrenner, der ohne Schutzgasschleier arbeitet, ausgeführt sind, zeigt sich, daß die beiden letzten Kennwerte sowie auch unter geeigneten Bedingungen die Unebenheit durch die Verwendung eines Schneidbrenners mit Schutzgasschleier selbst bei erhöhter Schneidgeschwindigkeit verbessert werden können, daß aber dagegen der Riefennachlauf sehr ungünstig beeinflußt wird. Naturgemäß wirkt sich dieser Effekt bei Kurvenschnitten besonders stark aus.

Für eine Verringerung des Riefennachlaufs besteht die Möglichkeit, den Vordruck für den Schneidsauerstoff zu erhöhen. Dabei ergibt sich jedoch immer eine wesentliche Steigerang der Unebenheit, z. B. durch die Ausbildung einer stärker gewölbten Schnittfläche oder vor allem einer nach unten stärker divergierenden Schnittfuge. Bei einer zu starken Steigerung des Sauerstoffvordruckes am Eingang in die Schneiddüse nimmt im Zusammenhang mit der dann auftretenden starken Fugendivergenz nach unten der Riefenriachlauf sogar wieder erheblich zu. Darüber hinaus weisen derartige Schnitte sehr breite Schnittfugen auf, die bei Formschnitten das zulässige Maß wesentlich überschreiten können.

Durch »Technische Rundschau«, Nr. 12, 28. März 1969, Seiten 17 und 29 ist eine Sauerstoffvorhangdüse bekannt, bei der zwischen dem Schneidsauerstoff- , kanal und den Bohrungen für die Wärmeflämme eine dritte, ringförmige Bohrung vorgesehen ist, durch die der sogenannte Vorhangsauerstoff mit Unterschallgeschwindigkeit ausströmt.

Die US-PS 33 64 570 bezieht sich auf eine Brennschneiddüse, bei der konzentrisch um einen zentralen Schneidgassauerstoffkanal ein Heizgaskanal und konzentrisch um diesen ein zusätzlicher Sauerstoffkanal angeordnet ist. Das Schneidgas ist somit nicht durch einen Sauerstoffschleier vom Heizgas getrennt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vcrfahren zum Betreiben eines Schneidbrenners mit einer Brennschneiddüse mit Sauerstoffschleier zu entwickeln, mit dem ohne besonderen technischen Aufwand sowohl eine hohe Schnittleistung als auch eine optimale Schnittgüte erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Schleiersauerstoffkanal 5 bis 25% der dem Schneidsauerstoffkanal zugeführten Sauerstoffmenge eingeleitet werden.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß dann.

wenn die dem Schleiersauerstoffkanai zugeführte Sauerstoffmenge nur einen verhältnismäßig geringen Anteil des Schneidsauerstoffes ausmacht, bei Betrachtung aller Kennwerte eine hohe Schnittgüte auch bei höheren

Schneidleistungen erreicht werden kann. So wird das Anschmelzen der Schnittoberkante und die Ausbildung zu tiefer Riefen bei höheren Schneidgeschwindigkeiten vermieden und der Riefennachlauf noch nicht ungünstig beeinflußt, so daß bei verhältnismäßig wenig gesteigertem Schneidsauerstoffvordruck optimale Gütewerte für den Riefennachlauf und die Unebenheit zu erzielen sind und die Fugenbreite in tragbaren Grenzen bleibt.

Als besonders vorteilhaft hat sich dabei herausgestellt, in den Schieiersauerstoffkanal 5 bis 15% der dem Schneidsauerstoffkanal zugeführten Sauerstoffmenge einzuleiten.

Bei einer für das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft einzusetzenden Düse mit einem zentralen Schneidsauerstoffkanal, mit mindestens einem Schleiersauerstoffkanal und mit mindestens einem Heizgaskanal ist der Schleiersauerstoffkanal ringspaltförmig ausgebildet und am Düsenende der Ringspalt des Schleiersauerstoffkanals möglichst dicht um den Schneidsauerstoffkanal sowie der Heizgaskanal möglichst dicht neben dem Schieiersauerstoffkanal angeordnet Die Wandstärke zwischen Schneidsauerstoffkanal und Sehleiersauerstoffkanal an der Düsenfront beträgt zweckmäßigerweise nicht mehr als 0,5 mm. Damit wird gewährleistet, daß die Wärmeleistung der Vorwärmflamme hohen Schnittgeschwindigkeiten angepaßt werden kann, da die auf diese Weise auf die Schneidstelle möglichst eng konzentrierte Vorwärmflamme eine wesentlich kürzere Vorwärmzeit erfordert

Wird wie bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Düse die Breite des Ringspaltes des Schlciersauerstoffkanals nicht größer als 0,3 mm gewählt, erhält auch der Schleiersauerstoff eine genügende Austrittsgeschwindigkeit, um den Schneidsauerstoffstrahl auf seiner ganzen Länge sicher zu umhüllen. Auch kann dann zusätzlich zu der Abschirmung des Schneidsauerstoffstrahles gegen Verunreinigungen durch die umgebenden Vorwärmgase die Düsenfront des Schneidsauerstoffkanals der Brennschneiddüse während des ΓchneidVorganges vor Schlackenspritzern sicher geschützt werden, so daß die Schneidleistung des Schneidbrenners nicht durch die Störung des Schneidsauerstoffstrahles aufgrund von Schlackenspritzern, die sich sonst an der Düsenfront festsetzen, beeinträchtigt werden kann.

Die Zufuh-, des Sauerstoffs in den r.ngspaltförmigen Schleiersauerstoffkanal kann bei einer solchen Düse mit Vorteil getrennt von der Schneidsauerstoffzuführung erfolgen, wobei die Dosierung der Sauerstoffmenge über eine entsprechende Di uckeinstellung in der Sauer-Stoffzuführungsleitung möglich ist. Eine solche Konstruktion ist uann besonders zweckmäßig, wenn mit den Düsen nicht nur Schnitte ausgeführt, sondern auch Löchergestochen werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den Fi g. 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben, wobei in den einzelnen Figuren für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet sind. Es zeigt

F i g. I eine Düse in einem Querschnitt parallel zur Längsachse des Düsenkanals,

F i g. 2 die Düse in einem Querschnitt zur Längsachse.

In den F i g. 1 und 2 ist eine zylindrische Düse I für einen Schneidbrenner verkürzt und ohne die übliche Befestigung mittels eines Gewinderinges an dem Schneidbrenner dargestellt. Eine zentrale Längsbohrung, die beispielsweise aif zylindrische Bohrung oder auch, wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, gemäß einer Lavaldüse oder wenigstens am Ausgang mit einer konischen Erweiterung ausgeführt sein kann, ist als Schneidsauerstoffk&.nal 2 vorgesehen. Die Ausführung des Schneidsauerstoffkanals 2 richtet sich dabei nach dem Einsatz des Schneidbrenners. Kommt es nur auf Schnitte hoher Güte an und wird weniger Wert auf besonders hohe Schneidieistung gelegt so genügt es, den Schneidsauerstoffkanal als einfache zylindrische Bohrung zu gestalten, die nur genügend geglättet und deren Durchmesser der zu schneidenden Blechdicke angepaßt sein muß. Dagegen ist für hohe Schnittgeschwindigkeiten und für die Erreichung einer möglichst optimalen Schnittgüte ein Schneidsauerstoffkanal gemäß einer Lavaldüse oder wenigstens mit einer konischen Erweiterung am Ausgang besser geeignet

Um den Schneidsauerstoffkanal 2 ist auf der ganzen Länge der Düse 1 ein ringspaltförmiger Kanal als Schleiersauerstoffkanal 3 angeordnet Dabei beträgt die Wandstärke a zwischen Schneidsauerstoffkanal 2 und Schleiersauerstoffkanal 3 am Düsenende höchstens 0.5 mm. Die Breite b des Ringspaltes ucs Schleiersauerstoffkanals 3 ist nicht größer als O_nJ mm.

Die Zuführung des Sauerstoffs in den Schleiersauerstoffkanal 3 kann in zwei verschiedenen Ausführungsformen erfolgen. Zum einen, wie bereits erwähnt, über eine gesonderte Zuleitung im Schneidbrenner oder zum anderen über feine Bohrungen geeigneter Größe zwischen dem Schneidsauerstoffkanal 2 und dem Ringspalt des Schleiersauerstoffkanals 3. Bei der zweiten Ausführung ergibt sich der Vorteil, daß bei Steigerung der Schneidgeschwindigkeit, die eine entsprechende Erhöhung des Vordruckes für den Schneidsauerstoff bedingt, um den Riefennachlauf in tragbaren Grenzen zu halten, auch eine angepaßte Erhöhung der zugegebenen Menge an Sauerstoff in den Scliieiersauerstoffkanal 3 erfolgt

Für die Zuführung von Heizgasen weist die Düse 1 auf einem möglichst nahe um den ringspaltförmigen Schleiersauerstoffkanal 3 gedachten Kreis mehrere Bohrungen als Heizgaskanäle 4 auf, so daß am Düsenende a-ch der Abstand zwischen dem Ringspalt des Schleiersauerstoffkanals 3 und einem Heizgaskanal 4 gering ist. Zur Erzielung der erforderlichen Wärmekonzentration kann als Heizgas beispielsweise Acetylen besonders günstig eingesetzt werden.

Statt einzelner Heizgaskanäle 4 ist es auch möglich, einen einzigen ebenso ringspaltförmig den Schleiersauerstoffkanal 3 umschließenden Heizgaskanal anzuordnen oder anstelle eines einzigen ringspaltförmigen Schleiersauerstoffkanals mehrere auf einem Kreis liegende Bohrungen als einzelne Schleiersauerstoffkanäle vorzusehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betreiben eines Schneidbrenners mit einer Brennschneiddiise mit Sauerstoffschleier, die außer -einem Düsenkanal für den Schneidsauerstoff mindestens einen Kanal für den als Schutzgas dienenden, in seiner Menge dosierbaren Schleiersauerstoff und mindestens einen Kanal für die Zuführung von Heizgasen aufweist, wobei am Ende der entsprechenden Kanäle die Strömungsgeschwindigkeit des Schleiersauerstoffes geringer als die des Schneidsauerstoffes ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schleiersauerstoffkanal 5 bis 25% der dem Schneidsauerstoffkanal zugeführten Sauerstoffmenge eingeleitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schleiersauerstoffkanal 5 bis 15% der dem Schneidsauerstoffkanal zugeführten Sauerstoffmpsge eingeleitet werden.

3. Düse für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einem zentralen Schneidsauerstoffkanal, mit einem ringspaltförmig um den Schneidsauerstoffkanal angeordneten Schleiersauerstoffkanal, mit mindestens einem Heizgaskanal und mit einer Einrichtung zur Einstellung der Sauerstoffzufuhrmengen zu den einzelnen Kanälen, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Einstellung der Sauerstoffzufuhrmengen so ausgebildet ist, daß die dem Schleiersauerstoffkanal (3) zugeführte Sauersujffmenge 5 bis 25% der dem Schneidsauerstoffkanal (2) zuf-eführten Sauerstoffmenge entspricht und daß am D-Isenende die Wandstärke zwischen Schneidsauerstoffkana¹ (2) und Schleiersauerstoffkanal (3) höchstens 0,5 mm beträgt und die Breite des Ringspaiies des Schieiersauerstoffkanais (3) nicht größer als 0,3 mm ist.