DE2810450A1

DE2810450A1 - Abschmelzender thermischer schweissbrenner

Info

Publication number: DE2810450A1
Application number: DE19782810450
Authority: DE
Inventors: Patsie Carmen Campana
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-03-11
Filing date: 1978-03-10
Publication date: 1978-09-14
Also published as: US4114863A; JPS628262B2; CA1077386A; JPS53113247A; GB1600799A

Description

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Die Erfindung betrifft abschmelzende thermische Schweißbrenner oder Lanzen.

Die Erfindung ist insbesondere bei Sauerstofflanzen desjenigen Typs verwendbar, wie er zum Durchbohren, Schneiden, Brennen und dergl. harter Materialien eingesetzt wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Anwendungsfeld begrenzt, sondern kann auch anderweitig eingesetzt werden.

Die Sauerstofflanze und das Sauerstofflanzenverfahren stellen eine der ältesten gewerblichen Verwendungen des Sauerstoffs zum Durchbohren und Schneiden von Löchern in Materialien von harter Konsistenz dar, einschließlieh praktisch aller eisenartigen Metalle und vieler anderer Materialien wie Beton, Schlacke, Felsen und dergl.. Solche Lanzen bestanden ursprünglich einfach aus einem langen Stück eines Schwarzeisenrohres, dessen eines Ende mit einem Sauerstoffschlauch, einem Regler und Zylinder oder Verzweigungsstück verbunden war, so daß reiner Sauerstoff durch das Lanzenrohr strömte. Für den Betrieb und um die thermische Reaktion der Lanze in Gang zu bringen, wird ein Bereich des zu behandelnden Materials auf Entzündungstemperatur vorgeheizt. Das Ende der Lanze wird dann an die erhitzte Stelle gebracht und der Sauerstoffstrom angestellt. Dieser oxydiert das zu behandelnde Material, wobei ausreichende Hitze erzeugt wird, um den Schnitt oder das Loch fortzuführen, wobei nur Sauerstoff zugeführt wird und keine zusätzliche Wärme oder Flammen erforderlich sind, um das Verfahren zu erleichtern. Das Auslaßende der Lanze wird in den Schnitt oder das Loch so hineingehalten, ^ydaß der schneidende Sauer-

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stoffstrom am Punkt des Schneidens oder der Oxydation ausströmt. Dadurch wird das Ende des Rohres erhitzt und verbrannt bzw. abgeschmolzen, so daß bei fortschreitender Arbeit die Lanze sich selbst verbraucht und von Zeit zu Zeit durch ein neues Eisenrohr ersetzt werden muß. Lediglich ein kleiner Teil des verbrauchten Sauerstoffs wird für die Oxydation der Lanze selbst verbraucht, andererseits unterstützt die Hitze der verbrennenden Lanze den Schneidvorgang. Einmal begonnen, schreitet die Reaktion sehr kräftig fort, so daß außerhalb des Auslaßendes der Lanze ein sogenanntes "Verspratzen" des Materials auftritt, das bei diesem Verfahren normalerweise nicht verhindert werden kann.

Bis vor kurzem wurden die ursprünglichen Sauerstofflanzenkonstruktionen und Schneidtechniken praktisch nicht weiterentwickelt sondern blieben im wesentlichen die gleichen wie ursprünglich angewandt. Es wurde jedoch bereits festgestellt, daß die Schneidwirkung durch Verwendung eines Lanzenrohres größerer Wandstärke oder durch Einführen einer oder mehrerer Stahlstangen in das Lanzenrohr verbessert werden konnte. Das dickere Lanzenrohr und die Stangeneinlagen lieferten sowohl zusätzlichen Brennstoff als auch Wärme und die Stangen setzten den wirksamen Austrittsquerschnitt des Lanzenrohres herab, so daß der Sauerstoffstrom mit einer größeren Geschwindigkeit aus der Lanze austrat. Die erudierende Wirkung auf das zu behandelnde Material wurde dadurch gesteigert. Dadurch wurde aber auch das Problem des "Verspratzens" wie auch ein Ausbreiten der Flamme gesteigert, so daß das Schneiden nicht so genau vorgenommen werden konnte, wie es erforderlich ist, um den

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erforderlichen Standard zu erfüllen.

Während der letzten zehn Jahre wuchs das Interesse hinsichtlich der Verwendung von Sauerstofflanzen wieder, was sich in zahlreichen Verbesserungen an und im Zusammenhang mit dem Aufbau von Sauerstofflanzen niederschlug. Zahlreiche dieser Verbesserungen waren auf die Art und Weise der Anordnung einer oder mehrerer langgestreckter Stangen in dem äußeren Lanzengehäuse gerichtet, weiterhin auf die Befestigung der verschiedenen Teile relativ zueinander, auf spezielle Ausbildungen des Außengehäuses und der inneren Stangen und auf besondere Wechselwirkungen zwischen den inneren Stangen abhängig von ihrer Anordnung im Außengehäuse. Beispiele solcher Ent-Wicklungen sind in den US-Patentschriften Nr. 3 26 0 076, 3 460 223, 3 487 791, 3 500 774, 3 507 230, 3 507 231, 3 570 419, 3 602 620, 3 738 288 und 3 921 542 beschrieben. Keine dieser verschiedenen Verbesserungen liefern jedoch irgendeinen Vorschlag oder Hinweis dafür, wie das Problem des "Verspratzens" gelöst werden kann oder wie ein Auseinandertreten bzw. Verbreiten der Flamme verhindert werden kann, um die gesamtthermische Reaktion zu verbessern.

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine neue und verbesserte Sauerstofflanze und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Lanze geschaffen, mit welchem die zuvor erwähnten Nachteile überwunden werden. Der verbesserte thermische Schweißbrenner oder -lanze und das Verfahren sind einfach im Entwurf, einfach herzustellen, wirtschaftlich zu verwenden, sie konzentrieren und intensivieren die thermische Reaktion und sind ohne weiteres auf die verschiedensten Arbeiten wie Durchbohren, Schneidon, Brennen oder dergl. von harten

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- 10 Materialien in verschiedenster Umgebung anwendbar.

Erfindungsgemäß besteht der Schweißbrenner aus einem langgestreckten hohlen äußeren Gehäuse mit offenen Enden bzw. einem Einlaß- und einem Auslaßende und einem weiteren langgestreckten hohlen inneren Gehäuse mit offenen Enden bzw. ebenfalls mit einem Einlaß- und Auslaßende. Das innere Gehäuse ist in das Außengehäuse eingeschoben und relativ zu diesem formschlüssig festgelegt, so daß die Auslaßenden der zwei Gehäuse im wesentlichen miteinander fluchten. Die Außenabmessung des Querschnitts des Innengehäuses ist kleiner als die Innenabmessung des Querschnitts des Außengehäuses, so daß zwischen den Gehäusen ein Gasströmkanal gebildet wird, der sich über die gesamte Länge der Gehäuse zwischen Einlaß- und Auslaßenden erstreckt. Wenigstens eine lange Brennstange ist in das innere Gehäuse eingeführt und reicht im wesentlichen vom Einlaßende zum Auslaßende. Das Außenmaß des Querschnitts der Stangen oder der einzigen Stange ist kleiner als das Innenmaß des Querschnitts des inneren Gehäuses, so daß wenigstens ein zweiter Gasströmkanal zwischen den Stangen und dem Innengehäuse über deren gesamte Länge gebildet wird. Vorzugsweise liegt die Spaltweite des ersten Gasströmkanals etwa zwischen 0,058 cm und 0,081 cm.

Es ist von Vorteil, wenn wenigstens das innere und äußere Gehäuse relativ zueinander durch mehrere Zähne formschlüssig in ihrer Lage gehalten werden, wobei sich die Zähne vom Außengehäuse nach innen gegen das Innengehäuse erstrecken und mit diesem in Eingriff kommen und die Zähne längs der Gehäuse in bestimmten Abständen angeordnet sind.

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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung besteht wenigstens eine Stange aus mehreren solcher Stangen, die eng aneinanderliegend im zweiten Gehäuse angeordnet sind und so mehrere zweite Gasströmkanäle bilden. '

Mit der Erfindung wird auch ein Verfahren geschaffen, mit dem die thermische Reaktion am Auslaßende eines thermischen Schweißbrenners zum Durchbohren, Schneiden, Brennen und dergl. verbessert werden kann. Der dabei verwendete Schweißbrenner bzw. die Lanze weist ein erstes langgestrecktes hohles Gehäuse mit Einlaß- und Auslaßenden auf, wobei im Gehäuse wenigstens eine Brennstange angeordnet ist, die längs durch das gesamte Gehäuse läuft und so bemessen ist, daß zwischen der Stange und der Innenwand des Gehäuses ein erster Gasströmkanal gebildet wird. Das Verfahren besteht aus folgenden Schritten:

(a) Bildung eines zweiten Gasströmungskanals um wenigstens einen Teil des ersten Gehäuses herum,

(b) Verbinden des zweiten Gasströmungskanals mit einem Gaseintrittsbereich und einem Gasaustrittsbereich, wobei der Gasaustrittsbereich nahe des Auslaßendes des ersten Gehäuses liegen soll, und

(c) ständiges Einführen von Gas in den Eintrittsbereich, um ein ständiges Austreten aus dem Austrittsbereich während des Betriebes des Schweißbrenners zu erreichen, wodurch um das Auslaßende des Schweißbrenners herum ein Gasmantel gebildet wird, der im wesentlichen axial zum Schweißbrenner abströmt und dabei die thermische Reaktion des Schweißbrenners konzentriert und intensiviert.

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Nachfolgend sind Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 die perspektivische Ansicht, teilweise

im Querschnitt, einer thermischen Lanze oder eines Schweißbrenners gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2

in Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die thermische

Lanze bzw. den Schweißbrenner in Fig. 1, wenn sich dieser in Betrieb befindet, wo

bei die Konzentration der erzeugten Flamme zur Intensivierung der thermischen Reaktion gezeigt ist,

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich Fig. 2, jedoch einer

anderen Ausführungsform, und

Fig. 5 eine gegenüber Fig. 4 nochmals modifizierte Aus führungs form.

In den Figuren ist ein thermischer Schweißbrenner oder eine Lanze dargestellt, die aus einer Außenhülse bzw. -gehäuse A, einer Innenhülse bzw. -gehäuse B und mehreren Brennstangen C besteht.

Das Außengehäuse A ist ein langgestreckter Zylinder, der allgemein mit 10 bezeichnet ist, mit einem Einlaßende 12 und einem Auslaßende 14. Die Seitenwand des Zylinders 10 weist eine Innenfläche 16 und eine Außen-

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fläche 18 auf. Der Zylinder 10 besteht vorzugsweise aus einem gewöhnlichen Schwarzeisenrohr zylindrischer Form, dessen Länge zwischen den beiden Enden 12, 14 etwa 1,83 bis 3,66 m beträgt.
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Das Innengehäuse B besteht aus einem langgestreckten Körper 30 mit einem Einlaßende 32 und einem Auslaßende 34. Die Seitenwand des Körpers 3 0 weist eine Innenfläche 36 und eine Außenfläche 38 auf. Wie auch Zylinder 10 besteht Körper 30 aus einem gewöhnlichen Schwarzeisenrohr von einer Gesamtlänge zwischen 1,83 und 3,66 in.

Wie sich am besten aus den Fig. 1 bis 3 ergibt, sind die Körper 10, 30 so dimensioniert, daß Körper 30 in den Zylinder 10 eingeschoben werden kann, so daß zwischen der Innenfläche 16 des Zylinders 10 und der Außenfläche 38 des Körpers 30 ein Gasströmungskanal a gebildet wird. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform sind die beiden Körper im wesentlichen koaxial zueinander angeordnet, so daß der Gasströmungskanal a einen kreisringförmigen Querschnitt bekommt. Die Spaltweite des Gasströmkanals liegt vorzugsweise im Bereich von 0,058 bis 0,081 cm. Es wurde festgestellt, daß in diesem Größenbereich besonders vorteilhafte Arbeitsergebnisse erzielt werden können, wie nachstehend noch dargelegt werden wird-

Um die Außen- und Innenhülsen bzw. -gehäuse A und B koaxial und zueinander fluchtend anzuordnen, sind längs der Lanze oder des Schweißbrenners mehrere Gruppen von Sperrnasen mit Abstand zueinander angeordnet. Wie sich

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insbesondere aus den Fig. 1 und 2 ergibt, in denen eine dieser Gruppen dargestellt ist, besteht sie aus einzelnen Sperrzähnen 40, 4 2 und 44, die mit gleichem Abstand zueinander rings um die Lanze angeordnet sind. Diese Sperrzähne ragen vom Außengehäuse A nach innen und liegen am Innengehäuse B an. Die Zähne können durch bekannte Metallformtechniken hergestellt werden, so daß die Innenfläche 16 des Zylinders 10 in den Zahnbereichen an die Außenfläche 38 des langgestreckten Körpers 30 anstößt.

Da die Zähne jeder Gruppe, beispielsweise die Zähne 40, 42 und 44 in gleichen Abständen um die Lanze oder den Schweißbrenner herum verteilt sind, kommen die Innen- und Außenhülse koaxial zu liegen. Längs des Schweißbrenners bzw. der Lanze sind zusätzliche Zahngruppen abhängig von der Gesamtlänge und Größe der Hülsen A und B in geeigneten axialen Abständen zueinander angeordnet. Es ist erforderlich, eine ausreichende Anzahl von Zahngruppen vorzusehen, so daß die Innen- und Außenhülsen auch dann ihre Lage zueinander beibehalten, wenn · sich die Lanze während ihres Einsatzes verbraucht. Es ist selbstverständlich auch möglich, andere Kombinationen von Sperrzähnen und/oder andere Einrichtungen anzuwenden, um die Innen- und Außenhülse miteinander zu verbinden.

Mehrere massive Brennstangen 50, 52 und 54 sind eng aneinanderliegend in das Innengehäuse B eingeschoben und so angeordnet, daß sie sich im wesentlichen über die gleiche Länge wie das Innengehäuse erstrecken. Obwohl in den Fig. 1 bis 3 solche Stangen dargestellt sind, kann die Zahl der Stangen auch größer oder kleiner sein. Die Stangen 50, 52 und 54 bestehen vorzugsweise aus Weicheisen und haben solche Abmessungen, daß, wenn alle drei Stangen in die Innenhülse bzw. das Innengehäuse eingeschoben sind, sie einerseits miteinander und andererseits mit

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der Innenfläche 36 des langgestreckten Körpers 30 in Berührung stehen. Für den Fall, daß die Stangen anders ausgebildet sind oder für den Fall, daß sie in der Innenhülse B mit Spiel eingeführt sind, können Einrichtungen ähnlich den Sperrnasen vorgesehen werden, um die Stangen in ihrer Lage zu fixieren. Wenn die Stangen 50, 52 und 54 in die Innenhülse B eingeschoben sind, werden einerseits zwischen der Innenfläche 36 und den Stangen und andererseits zwischen den Stangen selbst mehrere sekundäre Ga^Strömungskanäle b gebildet.

Bezugnehmend auf Fig. 3 wird nachfolgend die Arbeitsweise des thermischen Schweißbrenners oder der thermischen Lanze beschrieben. Während des Betriebes wird das V. Lnlaßende des Schweißbrenners, d.h. die Enden 12 und 32 der Hülsen A und B durch geeignete Einrichtungen (nicht gezeigt) mit einem Sauerstoffvorrat (nicht gezeigt) verbunden, wie dies im Stand der Technik bekannt ist. Eine solche Einrichtung besteht üblicherweise aus einer Ventilanordnung, die mit einem Sauerstoffschlauch verbunden ist, einem Regler und Zylinder oder Verzweigungsstück, so daß die Kanäle a und b mit Sauerstoff durchströmt werden. Da das spezifische Leitungsschema bekannt ist und weiter keinen Teil der Erfindung darstellt, wird hier auf eine nähere Beschreibung verzichtet.

In jedem Fall wird der durch die Gasströmkanäle a und b zu den Auslaßenden 14, 34 der Hülsen A und B des Schweißbrenners oder der Lanze strömende Sauerstoff durch bekannte Einrichtungen entzündet. Einmal entzündet setzt sich die Verbrennung durch die weitere Sauerstoffzufuhr von selbst fort, so daß axial aus dem Auslaßende des Schweißbrenners oder der Lanze eine Flamme F austritt,

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die auf das zu schneidende oder anderweitig zu behandelnde Material gerichtet ist. Mit der Flamme kann geeignetes Material durchbohrt, geschnitten, verbrannt und auf ähnliche Weise behandelt werden. Der Schweißbrenner bzw. die Lanze verbraucht sich während des Betriebes langsam vom Auslaßende zum Einlaßende hin. Nach dem erfindungsgemäßen Konzept liefert der durch die GasStrömkanäle b des Körpers 30 mit den Stangen 50, 52, 54 strömende Sauerstoff eine primärthermische Reaktion für das erwünschte Durchbohren, Schneiden, Brennen und dergl.. Da die primärthermische Reaktion an diesem Punkt konzentriert ist, werden sich insbesondere diese Bauteile mit einer etwas schnelleren Geschwindigkeit verbrauchen (Fig. 3), als das Außengehäuse A, das durch den langgestreckten Zylinder 10 gebildet wird. Der durch den Gassi römkanal a aus dem Auslaßende des Schweißbrenners austretende Sauerstoffstrom bildet um die primärthermische Reaktion einen Gasmantel. Die Wirkung dieses Mantels wird noch durch die Tatsache verstärkt, daß das Außengehäuse A nicht so schnell verbraucht wird, wie die inneren Baukomponenten, so daß der Gasvorhang an der Stelle der primärthermischen Reaktion noch vorhanden ist und sich nicht vom Schweißbrenner bzw. Lanze weg nach außen verbreitert. Der Gasvorhang begrenzt die Flamme F und erteilt ihr eine geschoßähnliche Form, die thermische Reaktion wird konzentriert, so daß das von bekannten thermischen Schweißbrennern oder Lanzen bekannte "Verspratzen" im wesentlichen verhindert wird.

Es wurde festgestellt, daß die beste und wirksamste thermische Reaktion bei einem Sauerstoffdruck von etwa 6,33 kg/cm² bis 7,03 kg/cm² am Einlaßende der Gasströmkanäle a, b des Schweißbrenners erzielt werden

kann. Die sich am Auslaßende des Schweißbrenners dabei entwickelnden Drucke liegen etwa zwischen 8,7 kg/cm² und 9,84 kg/cm².

Diese Drucke werden als optimal angesehen, wenn sie mit der verbrauchten Metallmenge kombiniert werden, so daß die Verbrennung stetig und extrem wirksam ist.

Die vorstehend angeführten spezifischen Drucke ermögliehen es, daß der Schweißbrenner in freier Luft ohne Unterstützung brennen kann, daß tiefe und enge Schneidnähte sehr schnell erzeugt werden können und daß die Lanze den besten Geschoß-Effekt aufweist. Die Arbeit kann schneller durchgeführt werden, da der thermische Schweißbrenner das Werkstück schneller und genauer schmilzt und das geschmolzene Metall aus dem Arbeitsbereich leichter ausbläst, da der Druck am Auslaßende die genannte Höhe hat. Bei einem Druck von 6,3 3 kg/cm² reicht die Verbrennung im Mittelbereich der Lanze, der von dem langgestreckten Körper 30 und den Stangen 50, 52 und 54 definiert ist, etwa 1,27 cm vom Außengehäuse A, das durch den langgestreckten Zylinder 10 definiert ist, zurück. Bei einem Druck von 7,03 kg/cm² reicht die Verbrennung etwa 1,90 bis 2,54 cm zurück. An diesen Stellen ist der innere Bereich der Lanze, der den Metallstrom speist, durch den Sauerstoffmantel abgeschirmt und direkt zentral in den Arbeitsbereich gerichtet. Wenn der innere Bereich der Lanze nicht weit genug nach rückwärts reicht, verliert der Schweißbrenner an Wirksamkeit, da außerhalb der Seitenwände ein "Verspratzen" der Flamme stattfindet. Falls andererseits der Sauerstoffdruck zu hoch ist, wird der Mittel-

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bereich zu weit rückwärts brennen und die Strömung wird weniger wirksam sein. Der Sauerstoffvorhang ist für die Gesamtarbeitsweise der Erfindung sehr wichtig. Es wurde festgestellt, daß er am wirksamsten ist, wenn die Spaltweite des Gasströmungskanals a etwa zwischen 0,058 cm und 0,081 cm liegt.

In Fig. 4 ist eine gegenüber der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 leicht abgeänderte Ausführungsform gezeigt. Für ein leichteres Verständnis des Aufbaus dieser Ausführungsform wurden für gleiche Bauteile die gleichen Bezugsziffern mit jeweils einem Beistrich verwendet. Neue Bauteile wurden mit anderen Bezugszeichen gekennzeichnet. Der einzige Unterschied der Ausführungsform nach Fig. 4 und der nach Fig. 2 besteht in der relativen Lage der Außen- und Innengehäuse, die durch die langgestreckten Körper 10' und 30" definiert sind. In Fig. 4 sind die langgestreckten Körper 10', 30' nicht koaxial zueinander angeordnet, sondern so gelagert, daß die Außenfläche 38' des Körpers 30' mit der Innenfläche 16' des langgestreckten Körpers 10' über die gesamte Länge der Körper miteinander in Linienberührung steht. Um die beiden Gehäuse in dieser speziellen Lage zu halten, sind rings um das Außengehäuse mehrere Zähne 60 mit axialem Abstand zueinander angeordnet. Da an einer bestimmten axialen Länge nur jeweils ein Zahn vorhanden ist, besteht dessen natürliche Wirkung darin, das Innengehäuse in eine Linienberührung mit der Innenfläche des Außengehäuses an der dem Zahn gegenüberliegenden Stelle zu drücken. Die Zähne 60 können durch bekannte Metallbearbeitungstechniken ähnlich den Sperrzähnen 40, 42 und 44 her-

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gestellt werden, wie dies vorstehend im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 3 beschrieben wurde.

Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform wird insofern als vorteilhaft angesehen, als sie den Zusammenbau des Schweißbrenners bzw. der Lanze erleichtert. Obwohl der Gasströmkanal a' im wesentlichen sichelförmigen Querschnitt aufweist und daher den Bereich der primärthermischen Reaktion nicht vollständig umgibt, wurde festgestellt, daß nichts desto weniger ein ausreichender Bereich umgeben wird, so daß gegenüber der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform keine Minderung der Brennleistung festzustellen ist. Da auch die relativen Größen der Außen- und Innengehäuse A, B die gleichen sind, wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3, liegt auch hier die durchschnittliche Spaltweite des Gasströmkanals a¹ im Bereich von 0,058 cm bis 0,081 cm.

In Fig. 5 ist eine Ausführungsform gezeigt, die im we-" sentlichen der im Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebenen Ausführungsform entspricht, außer daß die Anordnung und Zahl der inneren Stangen geändert ist. Für ein leichteres Verständnis wurden wiederum gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugsziffern jedoch mit zwei Beistrichen gekennzeichnet, neue Bauteile erhielten neue Bezugszeichen .

In Fig. 5 wurden die Stangen 50, 52 und 54 durch mehrere kleinere Brennstangen, allgemein mit 70 bezeichnet, ersetzt. Neun solche Stangen 70 sind dargestellt, wobei die in der Mitte liegende Stange etwas größer als die anderen acht Stangen ist. Selbstverständlich können

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alle Stangen auch den gleichen Durchmesser aufweisen und/oder eine größere oder kleinere Zahl von Stangen verwendet werden.

In einigen Fällen wurde sogar festgestellt, daß eine einzige innere Stange ausreichend ist. In diesem Falle kann die Stange in den langgestreckten Körpern 30, 30' oder 30" durch Sperrzähne gehalten werden, die ähnlich denen ausgebildet sind, die zwischen den Körpern bzw. Zylindern 10 und 30, 10' und 30* oder 10" und 30" angeordnet sind.

Es ist ebenfalls möglich, für die Körper bzw. Zylinder andere Materialien als das genannte Schwarzeisenrohr zu verwenden und die Querschnittsform der Gehäuse A und B und der Stangen C zum Halten der verschiedenen Teile in einer gewünschten Lage relativ zueinander abzuändern ·

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Claims

K 12 168/7S PATSIE CARMEN CAMPANA 2614 Sherwood Drive Lorain, Ohio 444053 / USA Abschmelzender thermischer Schweißbrenner Patentansprüche

1. Abschmelzender thermischer Schweißbrenner zum Durchbohren, Schneiden, Brennen und dergl. harter Materialien, dadurch gekennzeichnet , daß er ein langgestrecktes hohles Außengehäuse A mit einem Einlaßende (12) und einem Auslaßende (14) aufweist, weiterhin ein langgestrecktes hohles Innengehäuse B, das in das Außengehäuse A solcherart eingesetzt ist, daß Einlaßenden und Auslaßenden >les Innengehäuses B und des Außengehäuses A im wesentlichen miteinander fluchten, daß die Außenabmessung des Querschnitts des Innengehäuses B kleiner ist als das Innenmaß des Querschnitts des Außengehäuses A, so daß zwischen der Außenfläche (38) des Innengehäuses B und der Innenfläche (16) des Außengehäuses A über die gesamte Länge der Gehäuse zwischen Einlaßonde (12) und Auslaßende (14) ein erster Gasströmungskanal a gebildet wird und daß im Innengehäuse B wenigstens eine langgestreckte Brennstange (50-54) angeordnet ist, die im wesentlichen vom Einlaßende (12) zum Auslaßende (14) reicht und daß der Querschnitt wenigstens einer der Stangen (50-54) ein Außenmaß aufweist, das kleiner als

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das Innenmaß des Querschnitts des Innengehäuses B ist, so daß zwischen der oder den Stangen (50-54) und der Innenfläche (36) des Innen<;ohäuses B ein zweiter Gasströmkanal b über die gesamte Länge des Innengehäuses B gebildet wird.

2. Thermischer Schweißbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Gasströmkanal eino durchschnittliche Spaltweite von etwa 0,058 cm bis 0,081 cm aufweist.

3. Thermisc .er Schweißbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens das Innengehäuse B und Außengehäuse A durch mehrere Sperrzähne

(40) formschlüssig in ihrer Relativstelluncr zueinander gehalten werden und daß die Zähne (40) vom Außengehäuse A weg nach innen gegen das Innengehäuse B ragen und daß die Zähne (40) wenigstens in bestimmten Abständen längs der wirksamen Länge von Innen- und Außengehäuse Α_Λ Β angeordnet sind.

4. Thermischer Schweißbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Innengehäuse B im wesentlichen koaxial im Außengehäuse A angeordnet ist.

5. Thermischer Schweißbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß sowohl das Innengehäuse B als auch das Außengehäuse A zylindrische Form aufweisen und der erste Gasströmkanal a einen im wesentlichen kreisringförmigen Querschnitt hat.

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6. Thermischer Schweißbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Innengehäuse B und das Außengehäuse A so relativ zueinander angeordnet sind, daß ein Bereich der Außenfläche (3G) des Innengohäuses B einen Bereich der Außenfläche (16) des Außengehäuses A über die gesamte wirksame Länge von Außon- und Innengehäuse A, B berührt.

7. Thermischer Schweißbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Innengohäuse B als auch das Außengehäuse A zylindrisch sind, daß die Außenfläche (38') des Innengehäuses B mit der Innenfläche (16') des Außengehäuses A über die gesamte wirksame Länge von Innen- und Außengehäuse Λ, Β in Linienberührung steht und das Innengehäuse B in dieser Lage durch mehrere Zähne (60) gehalten wird, die vom Außengehäuse A nach innen ragen und mit dem Innongchäuse B über die gesamte wirksame Länge von Innen- und Außengehäuse A, B in Eingriff stehen und daß der erste Gasströmkanal a¹ einen im wesentlichen sichelförmigen Querschnitt aufweist.

8. Thermischer Schweißbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens eine Stange aus mehreren Stangen besteht, die Seite an Seite angeordnet sind und mehrere zweite Gasströmkanäle b bilden.

9. Thermischer Schweißbrenner zum Durchbohren, Schneiden, Brennen und dergl. harter Materialien, der ein erstes langgestrecktes hohles Gehäuse mit Einlaß- und Auslaßenden aufweist, in welches wenigstens eine Brennstange eingeschoben ist, die sich im wesentlichen über die ge-

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samte Länge des Gehäuses erstreckt und daß zwischen zwischen wenigstens der einen Stange und dem Gehäuse ein erster Gasströmkanal gebildet wird, der sich über die gesamte Länge des Gehäuses erstreckt, g e k e η η zeichnet durch ein zweites hohles Gehäuse A mit Einlaß- und Auslaßenden, welches das erste Gehäuse B umgibt und die beiden Gehäuse A, B in ihrer gegenseitigen Lage so fixiert sind, daß die Einlaß- und Auslaßenden der Gehäuse A, B im wesentlichen miteinander fluchten und daß das zweite hohle Gehäuse A einen lichten Querschnitt besitzt, dessen Abmessung größer ist als die Abmessung des Außenquerschnitts des ersten Gehäuses B, so daß zwischen den Gehäusen ein zweiter Gasströmkanal a gebildet wird, der sich längs über die gesamte Länge der Gehäuse erstreckt und daß der zweite Gasströmkanal a so ausgebildet ist, daß er die Bildung eines Gasmantels am Auslaßende (14) des Schweißbrenners während des Betriebes des Schweißbrenners erleichtert und damit die thermische Wirkung des Schweißbrenners verstärkt.

10. Schweißbrenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Gasströmkanal a eine durchschnittliche Spaltweite von etwa 0,058 cm bis

0,081 cm aufweist.
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11. Schweißbrenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten und zweiten Gehäuse A, B in ihrer gegenseitigen Lage durch mehrere Zähne (40, 60) formschlüssig festgelegt sind und die Zähne (40, 60) vom zweiten Gehäuse A nach innen ragen und auf dem ersten Gehäuse B aufliegen und daß die Zähne (40, 60) wenigstens in bestimmten Abständen längs der miteinander zusammenwirkenden Längen von erstem und zweitem Gehäuse A, B angeordnet sind.

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12. Schweißbrenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß das erste Gehäuse B im wesentlichen koaxial innerhalb des zweiten Gehäuses A angeordnet ist.

13. Schweißbrenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß das erste Gehäuse B und das zweite Gehäuse A so relativ zueinander angeordnet sind, daß ein Bereich der Außenfläche (38') des ersten Gehäuses B einen Bereich (16') der Innenfläche des zweiten Gehäuses A über dessen gesamte Länge berührt.

14. Schweißbrenner nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß das erste Gehäuse B und das zweite Gehäuse A in ihrer relativen Lage zueinander durch mehrere, einen axialen Abstand voneinander aufweisender Zähne (60) gehalten werden, die sich vom zweiten Gehäuse A nach innen erstrecken und mit dem ersten Gehäuse B über dessen gesamte Länge solcherart in Eingriff stehen, daß das erste Gehäuse B mit dem zweiten Gehäuse A in Linienberührung kommt.

15. Verfahren zur Verbesserung der thermischen Reaktion am Austrittsende eines thermischen Schweißbrenners zum Durchbohren, Schneiden, Brennen und dergl. harter Materialien, wobei der Schweißbrenner ein erstes langgestrecktes hohles Gehäuse mit Einlaß- und Auslaßenden aufweist und in dem Gehäuse wenigstens eine Brennstange angeordnet ist, die sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Gehäuses erstreckt und so bemessen ist, daß über die gesamte Länge des Gehäuses ein erster Gasströmkanal gebildet wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

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(a) Bildung eines zweiten Gasströmkanals um wenigstens einen Bereich des ersten Gehäuses herum;

(b) Verbinden des zweiten Gasströmkanals mit einem Gaseintrittsbereich und einem Gasaustrittsbereich, wobei der Gasaustrittsbereich in der Nähe des Austrittsendes des ersten Gehäuses liegen soll, und

(c) ständiges Einführen eines Gasstromes in den Gaszuführbereich, um während der Arbeit des Schweißbrenners aus dem Austrittsbereich einen ständigen Gasstrom zu erzeugen, der einen Gasmantel um das Austrittsende des Schweißbrenners bildet, der im allgemeinen axial zum Schweißbrenner gerichtet ist und dabei dessen thermische Reaktion konzentriert und verstärkt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die durchschnittliche Weite des zweiten Gasströmkanals a etwa 0,058 cm bis 0,081 cm beträgt.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß der in den zweiten Gasströmkanal eintretende Gasstrom einen Druck von etwa 6,33 kg/cm² bis 7,03 kg/cm² besitzt.

18. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Gasströmkanal sich im wesentlichen über die gesamte Länge des ersten Gehauses zwischen dessen Einlaß- und Auslaßende erstreckt und daß der Kanal durch ein zweites Gehäuse gebildet wird, das über das erste Gehäuse geschoben und gegenüber diesem einen radialen Abstand aufweist.

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