DE3050694C2 - Einrichtung zum Gasstrahlschneiden von Materialien - Google Patents

Einrichtung zum Gasstrahlschneiden von Materialien

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DE3050694C2
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Viktor P. Kuibyschev/Kuibyšev Lukachev
Vladimir A. Michailov
Aleksandr N. Pervyšin
Roman D. Tochunts
Vladimir S. Moskau/Moskva Yakovlev
Viktor G. Zabotin
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Gasstrahlschneiden von Materialien, die einen Kopf enthält, in dessen Gehäuse eine Brennkammer mit einer Austrittsdüse zum Herausführen des Gasschneidstrahls sowie Düsen zur Zuführung von Brennstoff und Oxidationsmittel zu dieser Brennkammer sowie eine Mischkammer angeordnet sind, in der kleine Mengen von Brennstoff und Oxidationsmittel zur Bildung einer Zündflamme gemischt werden, wobei die Mischkammer als zusätzliche Brennkammer mit Düsen zur Zuführung von Oxidationsmittel und Brennstoff und einem Zünder ausgebildet und im Gehäuse des Kopfes in Strömungsrichtung vor der Hauptbrennkammer gleichachsig angeordnet ist.
Aus dem DE-GM 19 92 618 ist ein Gasbrenner dieser Art bekannt, der Teilmengen für die Zündflamme zu bilden und die Mischverhältnisse für eine günstige Flammenbildung zu verbessern gestattet, wozu eine langgestreckte Anordnung vorgesehen ist, bei der sich die Mischhülse um eine erhebliche Länge über das Ende der Außenhülse hinaus erstreckt, um so ein progressives Vermischen der benachbarten Teile des sich vorwärts bewegenden rohrförmigen Luftstroms und des zentralen Gasstromes auf einer beträchtlichen Länge zu erzielen. Es werden auch stöchiometrische Verhältnisse in der Nähe und jenseits des Endes der Düse und damit auch ein optimaler Verbrennungswirkungsgrad mit blauer Flamme angestrebt, wenn die Verbrennungsprodukte aus der Düse austreten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen für das Gasstrahlschneiden von Materialien geeigneten Kopf anzugeben, der durch kompakten Aufbau sich gut bei Unfall- und Rettungsarbeiten einsetzen läßt und einen Schneidstrahl hoher Austi'ittsgeschwindiekeit liefert.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht daß die zusätzliche Brennkammer zylindrisch ausgebildet und stromauf durch die Stirnwand des Zünders und stromab durch die dazu parallele Oberfläche des Gaseinführungsteils zur Hauptbrennkammer begrenzt äst und daß die Verbindung zwischen Hauptbrennkammer und der zusätzlichen Brennkammer durch einen koaxial zu ihnen Hegenden Kanal erfolgt, der kleinere Radialabmessungen als die Brennkammern aufweist und daß in ^em ίο Kanal Tangentialöffnungen zur Zuführung des Oxidationsmittels zur Hauptbrennkammer ausgeführt sind.
Auf diese Weise können Gasstrahlen mit Temperaturen von 2500° C am Düsenaustritt erreicht werden, die eine Geschwindigkeit in der Größenordnung 12ü 100 m/min besitzen.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezugsnahme auf die Zeichnungen näher eriäutert
In den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 eine Gesamtansicht eines Kopfes einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Gasstrahlschneiden von Materialien, teilweise im Längsschnitt,
F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II von F i g. 1. Die Einrichtung zum Gasstrahlschneiden von Materialien enthält einen Kopf 1 (Fig. 1), der zur Erzeugung eines Hochtemperatur- und Hochgeschwindigkeitsgasstrahls bestimmt ist, m:t welchem das Senneiden der Materialien vorgenommen wird. Der Kopf 1 besitzt als Gaseinführungsteil ein zylindrischen Teil 2, dessen Innenräume eine Hauptbrennkammer 3 unci eine zusätzliche Brennkammer 4 bilden.
Die Haupt- und die zusätzliche Brennkammer 3 und 4 liegen längs der Achse des zylindrischen Teils 2 und sind über einen axialen Kanal 5 miteinander verbunden.
Außen am zylindrischen Teil 2 ist mittels Gewindeverbindung ein kupfernes Endstück 6 befestigt, dessen Innenraum eine Austrittsdüse 7 bildet. Die Austrittsdüse 7 ist konisch ausgebildet und schließt mit ihrem breiten Teil an die Hauptbrennkammer 3 an.
Das Endstück 6 und das zylindrische Teil 2 bilden das Gehäuse des Kopfes 1.
Im Gehäuse des Kopfes 1 ist längs der Achse des zylindrischen Teils 2 ein Zünder 8 angebracht, der an die zusätzliche Brennkammer 4 anschließt. Der Zünder 8 ist in bekannter Weise ausgeführt.
Zur Zuführung von Brennstoff und Oxydationsmittel zur zusätzlichen Brennkammer 4 sind im zylindrischen Teil 2 tangential liegende Strahldüsen 9 und 10 vorgesehen, die mit diesen Brunnkammer 4 in Verbindung stehen.
Zur Zuführung des Oxydationsmittels zur Hauptbrennkammer 3 ist im zylindrischen Teil 2 (F i g. 2) eine tangential liegende Strahldüse (Tangentialöffnung 11) vorgesehen, die mit dem axialen Kanal 5 in Verbindung steht.
Zur Zuführung des Brennstoffes zur Hauptbrennkammer 3 ist im zylindrischen Teil 2 eine tangential liegende Strahlendüse 12 vorgesehen, die mit dieser Hauptbrennkammer 3 in Verbindung steht.
Als Oxydationsmittel wird in der erfindungsgemäßen Einrichtung Sauerstoff, als Brennstoff Wasserstoff verwendet. Es können aber auch andere Brennstoffe, beispielsweise Propan, eingesetzt werden.
Das System der Speicherung und Zuführung des Brennstoffes ist bei dieser Einrichtung in Form einer Tornisteranlage ausgeführt, die in bekannter Weise (in der Zeichnung nicht abgebildet) mit Flaschen zur Speicherung von Oxydationsmittel und Brennstoff versehen
Die (in der Zeichnung nicht abgebildete) Oxydationsmittelflasche ist über eine Rohrleitung 13 mit einen im zylindrischen Teil 2 ausgeführten peripheren Kanal 14 und die Strahldüse 9 mit der zusätzlichen Brennkammer 4 in Verbindung gesetzt.
Zur Zuleitung des Oxydationsmittels zur Hauptbrennkammer 3 steht der periphere Kanal 14 über die Düse (Tangiiitialöffnung 11) und den axialen Kanal 5 mit der Hauptbrennkammer 3 in Verbindung.
Die (in der Zeichnung nicht abgebildete) Brennstoffnasche ist über eine Rohrleitung 15 und einen im zylindrischen Teil 2 vorgesehenen zweiten peripheren Kanal 16 mit der Haupt- und zusätzlichen Brennkammer 3 und 4 jeweils über die Düsen 12 und 10 in Verbindung gesetzt
Das zylindrische Teil 2 hat eine geschweißte Konstruktion und ist aus nichtrostendem Stahl ausgeführt.
Die Einrichtung zum Gasstrahlschneiden von Materialien arbeitet in folgender Weise. Sauerstoff und Wasserstoff werden aus der (in der Zeichnung nicht abgebildeten) Brennstoffspeicherungs-Tornistei anlage über die Rohrleitungen 13 (Fig. 1) und 15 dem Kopf 1 zugeführt, wo sie in der Haupt- und zusätzlichen Brennkammer 3 und 4 vermischt werden.
Über die peripheren Kanäle 14 und 16 werden Sauerstoff und Wasserstoff den Strahldüsen 9,10, (Tangentialöffnung 11,12) zugeführt
Der zusätzlichen Brennkammer 4 wird ein Teil des Sauerstoffs und des Wasserstoffs in einem Mengenverhältnis zugeführt das eine sichere Entzündung des Brenngemisches gewährleistet und zugleich keine höheren Temperaturen in der zusätzlichen Brennkammer 4 zum Schutz des Zünders 8 aufkommen läßt Dieses Verhältnis wird vom Betriebsdruck in den peripheren Kanäicn 14 und 16 und vom Durchmesser der Strahldüsen 9 und 10 geregelt
Der Hauptteil des Sauerstoffs wird dem Kanal 5 über die Düse (Tangentialöffnung 11) und zur Hauptbrennkammer j zugeführt.
In der Zusatzbrennkammer 4 findet ein Entzünden des Brenngemisches durch elektrischen Hochspannungsfunken statt Die Verbrennungsprodukte werden, indem sie aus der zusätzlichen Brennkammer 4 ausströmen, im Kanal 5 mit dem Sauerstoff vermischt. Das Gemisch der Verbrennungsprodukte und des Sauerstoffs wird, wenn es aus dem Kanal 5 ausströmt, mit dem Wasserstoff in der Hauptbrennkammer 3 vermischt und zündet den Brennstoff in der Hauptbrennkammer 3.
Eine Beschleunigung der entstandenen Verbrennungsprodukte findet in der Austrittsdüse 7 statt. Der Hochtemperatur- und Hochgeschwindigkeitsstrahl, der aus der Austrittdüse 7 ausströmt, wird zum Schneiden von Materialien verwendet.
Wenn beispielsweise der Durchmesser des Austrittsquerschnitts der Düse 7 gleich 2 mm gewählt wird, so besitzt der Gasstrahl am Düsenaustritt eine Temperatur von etwa 25000C und eine Geschwindigkeit in der Größenordnung von 2000 m/s.
Die in der Einrichtung vorhandene zusätzliche Brennkammer 4 und die tangentiale Zufuhr des Oxydationsmittels zum Kanal 5 (Fig.2) und des Brennstoffs zur Hauptbrennkammer 3 (Fig. 1) gewährleisten eine zuverlässige Filmkühlung dieser Hauptbrennkammer 3 und des Kanals5*.
Der Einsatz der erfindungsgemäßen Einrichtung gestattet es, die Effektivität und Handhabbarkeit von Unfall- und Rettungsarbeiten an Transportmitteln dank er
höhter Arbeitsleistung beim Gasstrahlschneiden, nichttoxischem Charakter der Verbrennungsprodukt? des Brennstoffs, geringen Abmessungen und niedrigem Gewicht der Einrichtung zu erhöhen. Die erfindungsgemäße Einrichtung zeichnet sich durch hohe Funktionstüchtigkeit und Zuverlässigkeit aus und ist einfach im Betrieb.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Einrichtung zum Gasstrahlschneiden von Materialien, die einen Kopf enthält, in dessen Gehäuse eine Brennkammer mit einer Austrittsdüse zum Herausführen des Gasschneidstrahls sowie Düsen zur Zuführung von Brennstoff und Oxidationsmittel zu dieser Brennkammer sowie eine Mischkammer angeordnet sind, in der kleine Mengen von Brennstoff unc" Oxidationsmittel zur Bildung einer Zündflamme gemischt werden, wobei die Mischkammer als zusätzliche Brennkammer mit Düsen zur Zuführung von Oxidationsmittel und Brennstoff und einem Zünder ausgebildet und im Gehäuse des Kopfes in Strömungsrichtung vor der Hauptbrennkammer gleichachsig angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Brennkammer (4) zylindrisch ausgebildet und stromauf durch die Stirnwand des. Zünders (8) und stromab durch die dazu parallele Oberfläche des Gaseinführur.gsteils zur Hauptbrennkammer (3) begrenzt ist, und daß die Verbindung zwischen Hauptbrennkammer (3) und der zusätzlichen Brennkammer (4) durch einen koaxial zu ihnen liegenden Kanal (5) erfolgt, der kleinere Radialabmessungen als die Brennkammern (3, 4) aufweist und daß in dem Kanal Tangentialöffnungen (11) zur Zuführung des Oxidationsmittels zur Hauptbrennkammer (3) ausgeführt sind.
DE3050694T 1980-12-30 1980-12-30 Einrichtung zum Gasstrahlschneiden von Materialien Expired DE3050694C2 (de)

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