DE3047694A1 - Brenner fuer schweisszwecke - Google Patents

Description

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Brenner für Schweißzwecke

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Die Erfindung bezieht eich auf Sauerstaff-Acetylen ad. dgl. Gasbrenner und insbesondere auf solche, mit denen Pulver aus Metall oder anderem Material für die Beschichtung einer Oberfläche aufgetragen werden kann.

Solche Brenner müssen in der Lage sein, dem aufzusprühenden Pulvermaterial eine intensive Wärme mitzuteilen und das Problem einer hohen Wärmeabgabe bei gegebener Brennergröße Dächet, wenn höhere Temperaturen vom zu verarbeitenden Material verlangt werden oder in die Pulverbildung eingebracht werden soll. Eine höhere kJärmefreisetzung bedeutet eine stärkere Strömung von Sauerstoff und Brenngas und demgemäß größere Gaskanaldurchgänge mit Anwachsen der Anfälligkeit bezüglich einer Rückzündung, was die Schockuellenübertragung durch das Gasmischsystem einschließt. Die Schockwelle an der MischatElle ist dabei ausreichend, um den Brenner zu löschen, was andererseits die Einheitlichkeit der Beschichtung oder andere Funktionen des Brenners beeinträchtigt und manchmal zu Ausschuß führt oder zu einer kostenträchtigen Überarbeitung der nicht einwandfreien Beschichtung auf dem zu beschichtenden Werkstück.

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Es ist demgemäß Aufgabe dBr Erfindung, einen Brenner der eingangs genannten Art zu verbessern, um derartige Betriebsprobleme solcher Brenner zu vermeiden oder wesentlich zu reduzieren. Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist ee, einen Brenner zu schaffen, der in der Lage 1st, eine wesentlich größere Wärme freisetzen zu können. Eine spezielle Zielsetzung besteht darin, einen Brenner zu schaffen, der die obigen Nachteile beseitigt und der zudem eine wesentlich größere Fähigkeit hat, beim Auftreten von RQckzUndungen seine Betriebafähigkeit zu behalten. Eine andere spezielle Zielsetzung besteht in der verbesserten Mischung von Brenngas mit Sauerstoff über einen wesentlich breiteren Bereich der VereorgungsdrUcke und der Strömungamengen als dies bisher mit solchen Brennern nöglich war.

Die allgemeine Zielsetzung besteht darin, dies alles durch ein Minimum an Veränderungen an bestehenden Brennerkon-Btruktionen zu erreichen bei einfachster Konstruktion, leichter Bedienbarkeit und ohne unangemessene Kosten . Diese Zielsetzungen werden nach der Erfindung mit einem Brenner erreicht, der einen Mlschungshahlraum hat, in dem ein Mischblock auswechselbar angeordnet ist. Dieser Block enthält eine Mehrzahl von sich längs erstreckenden Mischkanälen, von denen jeder im wesentlichen die gleiche Lange hat wie bisher und mit einer kombinierten GasströmungskapazitSt, die gleich ist oder über das bisher Bekannte hinausgeht, wobei ein einzelner Strom von Sauerstoff ge-

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teilt üiird in mehrere kleinere geteilte Einzelströme zur Weiterleitung in separate Bereiche, in denen die kleineren Sauerstoffatome unabhängig voneinander das Brenngas in die Mischlänge der zugeordneten MischkanMle saugen. Das Ergebnis ist eine wesentlich reduzierte Anfälligkeit gegen RUckzündungen, die den Mischblack erreichen und eine noch stärker reduzierte Anfälligkeit gegen Erläschen des Brenners aufgrund einer Rückzündung.

Der erfindungsgemäße Brenner uird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines AusfOhrungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigen schematisch

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht einen Pulverflammspritzbrenner;

Fig. 2 vergrößert einen Schnitt durch den auswechselbaren Mischblock am Brenner gemäß Fig. 1 und

Fig. 3,

I* die beiden Endansichten des Miechblockes gemäß Fig. 2.

Beim Beispiel des Pulverauftragsbrenners gemäß Fig. 1 ist der Brennerkärper mit Io bezeichnet, der einen Mischbereich 11 aufweist und an dem ein Griff 12 sitzt,

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mit dem der Brennerkörper Io gehalten bzu. geführt uerden kann. Separate Brenngas- und Sauerstoff anschlüsse 13, Ii* sind am Ende vertikal übereinander angeordnet, fluchtend dazu ein anderer Gasanschluß 15 für die Zuführung eines Druckmittels, bapu. Druckluft für die Mischung und den Transport dea Pulvermaterial durch einen zentralen Pulverkanal zur Brennerdüse 16. Daa Pulvermaterial rieselt durch Schwerkraft aua einem Pulverbehälter 17 in den Mischbereich 11. Der Pulverbehälter 17 iat lösbar am Brennerkörper Io angeordnet. Die gemischten Sauerstoff- und Brenngaskomponenten werden aus dem Mischbereich 11 zu Brenngasgemischdüsen durch ein herkömmliches Verteilersystem zur Düse 16 geführt. Die Ausbildung eines solchen Brenners kann herkömmlich sein einschließlich der Anordnung von Regelelementen 18,19,2a zur uiahlmeieen Regulierung der getrennten Ströme von Brenngas, Sauerstoff und Druckmedium für die Pulverförderung. Ein weiteres Regelelement 21 dient zur Regelung der aus dem BehSlter 17 rieselnden Pulvermenge zusammen mit einem vom Daumen betätigbaren Schalter für die Unterbindung oder Öffnung dee Pulverflusses. Die neue Art der Vermischung erfolgt Innerhalb dea Mischbereiches 11 und uiird nachfolgend anhand der Fig. 2,3 und *» näher beschrieben.

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Gemiß Fig. 2 besteht der Mischbereich 11 des Brennerkörpers Io in einer sich längs erstreckenden zylindrischen Bohrung 25, in die eine zentrale Sauerstoffzufuhr einmündet, die aus einer zylindrischen Bohrung 27 beeteht und an einer Schulter 26 in eine weiter bemessene Bohrung 25 übergeht. Die Sauerstoffzufuhr uird durch das Regelelement 18 geregelt, Eine zweite Schulter 26 bildet das andere Ende des Mischraumes 25, und zwischen den Schultern 26, 28 ist eine radial gerichtete Brenngaszufuhr vorgesehen und zwar in Form einer Bohrung 29, die von Regelelementen 19 aus geregelt wird. Von der Schulter 28 aus läuft eine durchmessergräßere und mit Innengewinde versehene Bahrung nach außen zum Brennerkörper und ist dort mit einem gasdicht abdichtbaren und entfernbaren Verschlußdeckel 3a abgeschlossen. Ein auswechselbarer, im allgemeinen zylindrischer Mischblock 31 hat ein mit Außengewinde 32 versehenen Abschnitt bzw. Flansch, der in das Innengewinde eingeschraubt werden kann, und zwar bis zum Anschlag an die Schulter 26 mit seinem reduzierten Ende 23 für die Sauerstoffzufuhr, das sich in die Bohrung 27 einsetzt. Das abströmseitige Ende des Mischblockes 37 ist mit einem bspw. sechseckigen Schlüsselansatz 3k für das Ein- oder Ausschrauben des Mischblockes 31 versehen. Zwischen dem Mischblock 31 und dem Verschlußdeckel 3o wird ein Raum 35 freigehalten, von dem ein Auslaßkanal 36 für die Weiterleitung des Gasgemisches zur Düse wegführt.

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Die UlMrmekapazitMt eines gegebenen Brenners, wie er bsptd. hier beschrieben ist, uird in Bezug auf bekannte Brenner wesentlich erhöht durch die Vorsehung von Mehrfachelementen zur unabhängigen Mischung separater Sauerstoffströme mit Brenngas, die alle vorher in den Raum 35 geleitet werden, um von da aus durch die Bohrung 36 zur DQse 16 zu gelangen. Bei der gezeigten AusfÖhrungsform uiird dieses Ergebnis erreicht mit besonders hoher Sicherheit und wesentlich reduzierter Anfälligkeit gegen Rückzündung durch den einzigen Mischblock 31 und dessen Zusammenwirkung mit den beschriebenen Bahrungen und den zwei GaszufGhrungsleitungen 27,29.

Für eine einfache und genaue Konstruktion weist der Mischblock 31 bevorzugt ein Blockteil 37 (Anströmteil) und ein Blockteil 38 (Abströmten) auf, wobei das Teil 37 formschlüssig mit seinem Ende 39 in eine entsprechende Aufnehmebohrung Uo des Teiles 39 eingreift. Das frei bleibende Teil der Bohrung Uo bildet einen Verteiler, dem das Sauerstoffgas durch eine einzige zentrale Längsbohrung Ul im Teil 37 zuströmt und von dem das Sauerstoffgas in eine Mehrzahl von LSngsbohrungen U2 im Teil 38 gut verteilt einströmen kann. Die Mischkanäle U2, von denen im Beispiel drei vorhanden sind, die gleichmäßig auf einem gedachten Verteilerkreis angeordnet sind, im Block 38, führen alle zum Verteilerraum 35.

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Eine Ringnut Wi nahe dem anströmaeitigen Ende des Teiles 38 dient als Verteiler for das aus der Bohrung 29 anströmende Brenngas, wobei die radiale Tiefe der Nut Wi so angelegt ist, daß die Mischkanäle UT. erfaßt werden. Kurze Verbindungskanäle ^i* fluchten mit jedem der Mischkanäle UZ und habengeringere Durchmesser als diese und bewirken eine unabhängige Strömung von Sauerstoff in jedem der Mischkanäle bei unabhängiger Ansaugung des lokal in der Ringnut U3 verfDgbaren Brengases. O-Ringdichtungen zwischen dem Block 31 und dem Mischraum sollten mindestens an entgegengesetzten axialen Enden des Bereiches der Brenngasverbindung von der Bohrung 29 zur Nut Wi vorgesehen sein. In der dargestellten Ausführungsfarm ist das Teil 38 im Bereich der Nut Wi in seinem AuBendurchmesser reduziert, und demgemäß ist abströmseitig eine Dichtung Ub in einer entsprechenden Ringnut zuiiechen diesem reduzierten Durchmesserbereich und dem Gewindeflansch 32 vorgesehen, während anetrömseitlg in herkömmlicher Weise eine Ringdichtung U6 am reduzierten Ende 33 des Teiles 37 angeordnet ist. Im Hinblick auf die geteilte Führung der Ströme und im Hinblick auf die vergrößerte Kapazität des beschriebenen Mischblockes 31, kann der SauerstoffeinlaBkanal Ul größer als bisher gehalten werden, wobei jeder der Mischkanäle 42 eine kleinere Kapazität als der Kanal Ul hat.

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Vorzugsweise beträgt das LaiigendurchmeBBervehUitnis jedea Miachkanalea UZ mindeetena la : 1 und, wie dargestellt, angenähert 15 : 1, um eine gründliche Mischung vor dam Uertailerraum 35 aicharzuatallen.

Dia mehrfache und unabhängige Mipchung von Sauerstoff und Brenngas bewirkt erkennbar dis Eliminierung einer RückzOndung, dia auaraichand wäre, den Brenner auSer Betrieb zu setzen, dn dia Chance, das ein solcher Rückzündungafall gleichzeitig alle Mischkanäle UZ erfaßt, gleich Null ist. DarübarhinauG verbleibt durch die Aneignung des reduzierten Abschnittes am Teil 38 benachnart zum Restraum der Bohrung 25 und durch Ancrcnung das Teiles 37, der den Restraum der Bohrung 25 weitgehend ausfüllt, ein sehr kleines Brsnngaavoluman auf der AnstrÜmBeite dea Brenners. In dem Falle, wo es aich beim Brenngas um Acetylen handelt, iat dies beaondera vorteilhaft, da dadurch die Tendenz zur Ansammlung van Carbonniederschlägen auf dieBBr Seite sehr wesentlich reduziert wird, was die Betriebsfähigkeit bzw. die Arüeitsperioden des Branners wesentlich verlängert, ohne den Block 3i und den Mischraum 25 Bäubern zu müssen. Die BTU-Kapazität eines Brenners gegebener Grüße und beschriebener Art wurde als mehrfach vergrößert befunden und zwar faat in Übereinstimmung mit der ZaI der vorgesehenen unabhängigen Mischfunktionen.

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Bspuj. wurde eine dreifache Vergrößerung des BTU-Ausganqp.b mit dem beschriebenen Brenner erreicht, und zuar bei Ver-uendung von Sauerstoff-Acetylen, so daß bessere Beschichtungen mit Materialien möglich waren, die eine größere WSrmeanforderung haben.

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Claims (1)

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Patentansprüche:

(l.y Brenner für Schuieißzuiecke, bestehend aus einem Brennerkörper mit Sauerstoff- und Brenngaezufuhrleitung und einer Düse,die entfernt von den Einlassen der Zufuhrleitungen am Brennerkörper angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mischblock auswechselbar im Brennerkörper angeordnet ist und sich lMnge in einem Mischraum erstreckt, der einen sich längs erstreckenden inneren Durchgang aufweist ;

daß eine erste Dichtung zur Abdichtung des einen Endes des Mischblockes für die ausschließliche Verbindung des Sauerstoffeinlaasea zu einem Ende des inneren Durchganges vorgesehen ist;

daß eine zueite Dichtung zur Abdichtung des anderen Endes des Mischblockes für den Strömungsabfluß aus der inneren Passage ausschließlich zur Düse vorgesehen ist;

daß die Brenngaszuführung ausschließlich in das abgedichtete Volumen zwischen den beiden Dichtungen führend angeordnet ist;

daß der Mischblock mit einer Brenngasansaugpassage zwischen dem abgedich-teten Ualumen und dem inneren Durchgang versehen ist und

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daß die innere Passage eine von einer Vielzahl ist und daß die Brenngasansaugpasaage ebenfalls eine von einer entsprechenden Vielzahl ist, wobei jede Brenngasanaaugpasaage unabhängig von der anderen mit einer der inneren Passagen zusammenwirkt.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischblock aus einem ersten und einem zweiten Blackteil gebildet ist, die stumpf aneinandergesetzt längs einer gemeinsamen Achse angeordnet sind;

daß der erste Blackteil mit einer Durchgangspassage mit Ein- und Auslaßöffnungen für die Sauerstoffzufuhr zum zweiten Blockteol versehen ist; daß der zweite Blockteil mit mehreren Durchgangskanälen versehen ist, die parallel zur LBngsachse und gleichmäßig auf einen Umfang verteilt angeordnet sind; daß der erste Blockteil mit seinen Passagen mit allen entsprechenden Paaaagen des zweiten an den Enden kommuniziert, wo die beiden Teile zusammenstoßen; daß der zweite Blockteil mit einer van außen eingestochenen, ala Brenngasverteller dienenden Ringnut versehen ist, die alle Kanäle des zweiten Blockteiles erfaßt und die zwischen den Enden des zweiten Blockteiles angeordnet ist;

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daß eine erste Ringdichtung an einem der beiden Blockteiles an einer axialen Stelle zwischen der Ringnut und dem EinlaBende der Durchgangspassage des ersten Blockteiles vorgesehen ist;

daß eine zweite Ringdichtung an axialer Stelle in Strömungsrichtung hinter der Ringnut im zweiten Blockteil angeordnet ist, wobei nach abgedich-teter Zusammenstellung des Mischblockes mit dem Brennerkörper, der einen topfartigen Hiachraum mit einer zentralen, sich längs erstreckenden SauerstoffZufuhrpassage und die radiale Ringnut für die Brenngaspassage an axialer Stelle zwischen den beiden Dichtungen aufweist, ein einzelner Sauerstoffstrom sich unabhängig mit dem Brenngas an jeder Stelle der Ringnut mischen kann, wodurch mehrere unabhängige Ströme der Brenngasmischung durch die Kanäle des zweiten Blockteiles geleitet werden.

3. Mischblock nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Durchströmkanäle im zweiten Blockteil anströmseitig zur Ringnut kleiner ist als als der der hinter der Ringnut angeordneten.

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b. Mischblock nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Anacvhlußenden der Blockteile einer davon einen erweiterten Bohrungedurchmesser zur Erfassung der Sauerstoffverteilung bezüglich aller Blackteilkanäle aufweist.

5. Mischblock nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der wirksame Querschnitt der Passage des ersten Blockteiles wesentlich über jedem der wirksamen Querschnitte der in Bezug auf die radiale Ringnut abströmseitigen Kanäle im zweiten Blockteil hinausgeht und ausgebildet ist.

6. Mischblock nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das anströmseitige Ende des zweiten Blockteiles eine im Durchmesser vergrößerte Bohrung aufweist, um eine Sauerstoffverteilung auf alle Anschlußkanäle im zweiten Blockteil zu gewährleisten, wobei die Bohrung bis kurz vor die Ringnut reichend ausgebildet ist und einen entsprechend reduzierten Anschlußzapfen des ersten Blockteiles aufnimmt und um'ei die Länge des Zapfens geringer gehalten ist als die T}efe der Bohrung.

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7. Mischblack nach Anspruch 2,. dadurch gekennzeichnet, daß für jede Dichtung eine umlaufende Q-Ring-Aufnahmenut vorgesehen ist.

Θ. Mischblack nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erete Blockteil eine Schulter im Bereich des Zapfenanschlusses aufweist, die benachbart zum Anschlußende des zweiten Blockteiles angeordnet ist.

9. Mischblack nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anechlußzapfen mit Preßsitz in der Aufnahmebohrung angeordnet ist.

la. Mischblock nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Blockteil anströmseitig mit einem reduzierten Anschlußzapfen versehen und an diesem die erste Dichtung angeordnet ist.

11. Mischblack nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß für die erste Dichtung eine O-Ringnut vorgesehen ist.

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12. Mischblock nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Block· teil abströmseitig hinter der zweiten Dichtung mit einem Außengewinde versehen ist.

13. Mischblock nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Blockteil mit einem reduzierten, abatrömseitigen und alle DurchgangskanalausmDndungen erfassenden

Ende versehen und dieses für den Ansatz eines Schraubschlüssel ausgebildet ist.

14. Mischblack nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten

Blockteil drei, gleichmäßig auf den Umfang verteilte Durchgangskanäle vorgesehen sind.

15. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkörper mit einem Mischraum mit einer Brenngaszufuhrflffnung an einer Stelle in Strömungsrichtung hinter der Sauerstoffzufuhr in dem Mischraum versehen ist.

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daß der Mischblock auswechselbar im Brennerkörper und dessen Mischraum angeordnet und mit separaten GaseinlSssen in Bezug auf die Gaszufuhröffnungen versehen ist;

daß der Mischblock außerdem eine Mehrzahl van parallelen sich lSngs erstreckender Mischkanäle aufweist zur Weiterleitung des Gasgemisches zum abströmseitigen Ende des zweiten Blockteiles;

daß der Mischblock außerdem innere Passagen für geteilte Sauerstoffströme und die Ansaugung von Brenngas aufweist, wobei hinter dem Block eine Verteilerkammer zur Aufnahme der dort ankommenden, unabhängig voneinander gemischten Gemischgasströmen angeordnet iat, von der ein üJeiterleitungskanal zur Düse führt;

16. Gasbrenner nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Miechraum zylindrisch zumindest Ober einen wesentlichen Teil seiner Länge ausgebildet und der Mischblock ebenfalls und dieser die Mischkammer im wesentlichen ausfüllend bemessen ist, wobei der Mischblock mit einer umlaufenden Brenngasverteilerringnut versehen ist, die mit der Brenngaszufuhröffnung in Verbindung steht und

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daß die Ringnut eine Tiefe zur Erfassung aller Mischkanalmündungen hat und separate Ansaugverbindungen der geteilten Sauerstoffpassagen zu den MischkanMlen im Bereich ihrer lokalen Überschneidung mit der Ringnut; 17. Mischblock nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das effektive LMngendurchmesser-Verhaltnis jedes Kaneles im zweiten Blockteil Io : 1 beträgt und zwar abströmseitig hinter der Ringnut;

16. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennerkörper einen Miachbereich und Sauerstoffzeuleitungselemente in Form einer Mehrzahl von Saueretoffströmungskanaien aufueist, die unabhängig voneinander mit dem Miachbereich kommunizieren;

daß Brenngaszufuhrelemente, die einen Brenngasverteiler einschließen, mit den Auslaßöffnungen kommunizieren ;

daß der Mischbereich aus einer Mehrzahl separater, sich längs erstreckender Miechkanöle besteht und daß das anstrBmseitige Ende jedes Mischkanales fluchtet mit jeweils einer Auslaßöffnung und derart angeordnet ist,

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daß sich eine Ansaugulrkung durch die Sauerstoffströme in Bezug auf daa Brenngas ergibt, wobei die Düse des Brenners mit einem Gemischgasver';eilerraum abstrümseitlg hinter den inneren Mischgaskanölen in Verbindung steht.

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