DE3124164A1 - "vorrichtung zur beseitigung der bei der waermeteilung eines materials entstandenen produkte" - Google Patents
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Description
*β · ν
11 ? Z1.1 R Λ
DIPL.-PHYS. DR. WALTHER JWNIUS 3 Hannover
■WOLFSTRASSE 24 · TELEFON (05 11) 83 45 30
15.6.1981 Dr. J/J
Meine Akte: 2633
ViTKOVICE
Unicovske* strojirny, koncernov^ podnik, 78 3 93 Unicov
(Tschechoslowakei)
Vorrichtung zur Beseitigung der bei der Wärmeteilung
eines Materials entstandenen Produkte
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beseitigung
der bei der Wärmeteilung eines Materials, z.B. bei der Trennung eines Materials mittels Wasserstoff-Sauerstoff-
oder Plasmabrenners entstandenen Produkte.
Die Beseitigung der bei der Wärmeteilung des Materials entstandenen Produkte wird derzeit auf verschiedene Art
durchgeführt, und zwar durch Absaugen oder durch Beseitigung
mittels der sogenannten Wasser-Arbeitstische. Bei diesen ist das Wasser in einer Spezialwanne untergebracht.
Der Wasserspiegel in der Wanne reicht unter bzw. auch über das Niveau des zu trennenden Materials.
Im Falle der Anwendung eines Plasma-Brenners ist dieser
noch dazu mit einer Wasserringdüse ausgerüstet, die ringsherum den Brenner umgibt und einen Wasser-Schutzmantel
schafft.
Ein Nachteil der Beseitigung'der bei der Wärmeteilung
eines Materials entstandenen Produkte durch Absaugen liegt darin, daß die Absaugvorrichtung eine sehr hohe
Geräuschintensität, und zwar in unmittelbarer Nähe des
Arbeiters aufweist, was die Arbeitsbedingungen verschlechtert. Außerdem kommt es während des Winters zu bedeutenden
Verlusten der in der abgesaugten Luft enthaltenen Wärme.
Bei der Wärmeteilung z.B. mittels des Plasma-Brenners
braucht man manchmal noch darüber hinaus eine spezielle Filtrieranlage für die Beseitigung des erhöhten Inhalts
z.B. von Nitrose-Gasen. Dabei sind die Herstellungskosten für eine komplette Absauganlage manchmal höher als die
der Anlage der Grundtechnologie.
Ein Nachteil der Beseitigung der Produkte bei der Wärmeteilung mittels Wasser-Arbeitstischen liegt darin, daß,
wenn das Wasser nicht über das zu teilende Material greift oder der Brenner nicht unter den Wasserspiegel getaucht
ist oder wenn keine Ringdüse zur Bildung des Wassermantels
rundum den Brenner benutzt wird, die schädlichen Produkte um den Brenner in die Atmosphäre entweichen... Der
Brenner wird dabei auch eine Quelle erhöhten Lärms und
sehr hoher Lichtstrahlung. Im Falle des Untertauchens des Brenners unter den Wasserspiegel oder der Wassermantelbildung
um den Brenner ist die Kontrolle der Höhe des Brenners oberhalb des zu teilenden Materials einerseits und die des
Wärmevorgangs andererseits verhindert. Dadurch ist. die Leistung des Schneidens erniedrigt.
Ein weiterer Nachteil besteht in der Manipulation mit nassen Brandstücken. Nachteilig ist ferner, daß die nassen
Schnittkanten schon während des notwendigen Trocknens
von der Mikrokorrosion angegriffen werden. Ein weiterer
Nachteil liegt darin, daß das Abfallwasser einen großen Inhalt von sowohl chemischen als. auch mechanischen Verunreinigungen
aufweist. Es kann aus hygienischen Gründen nicht in die übliche Kanalisation abgeleitet werden.
Es ist auch ein Verfahren zur Beseitigung der Produkte
bekannt, bei dem der vom Plasmabrenner erzeugte Plasmastrom
von einer Schicht, die aus fein- bis grobkörnigem bzw. pulverförmiger! oder flüssigem Material besteht, umgeben
ist. Die Auftragung einer solchen Schicht verläuft vor oder während des Brennvorganges, unmittelbar im Bereich
der Schnittzone, und zwar auf oder unter dem zu teilenden Material. Beispielsweise kann das zu trennende
Material über der pulverförmigen oder flüssigen Schicht
angebracht sein.
Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß es im Falle
der Anwendung des pulverförmigen Materials als Schutzschicht während seines Wärmezerfalles zur Bildung schädlicher
Gase kommt, wie z.B. Phosgen oder Fluorwasserstoff. Wenn lediglich Wasser verwendet wird, ist dadurch nur die
Beseitigung einiger Produkte gelöst. Das Problem der Beseitigung einer entstandenen, von schädlichen Beimengungen
wie z.B. von Salpetersäure und anderen löslichen und unlöslichen Stoffen gesättigten Schutzschicht wird dadurch
aber nicht gelöst, was dieselben Nachteile bringt, wie sie bei den erwähnten Arbeitstischen auftreten.
Die Erfindung beseitigt diese Nachteile. Es ist die Aufgabe der Erfindung optimale Bedingungen bei der Beseitigung
Λ-
von bei der .Wärmeteilung eines Materials entstandenen
Produkten sowohl hinsichtlich hygienischer Arbeitsbedingungen als auch hinsichtlich einer einwandfreien Qualität
der Produkte der Teilung sowie auch hinsichtlich einer einfachen und schnellen Arbeitsweise zu schaffen.
Die Erfindung löst diese Aufgäbe mittels eines mit einer
Flüssigkeit hergestellten Schaums.
Die Vorrichtung der Erfindung besteht aus einem Behälter für den Schaum und einer Vorrichtung für die Herstellung
eines Schaummantels um den Brenner herum.
Zweckmässig ist es, eine Abführung der verschmutzten
Flüssigkeit aus dem Schaum vorzusehen und hierfür eine Abfüh rungs leitung zwischen dem Unterteil des Behälters und
der Düsenanordnung um den Brenner vorzusehen und mit einer Pumpe zu versehen. Die Abführungsleitung zwischen der
Pumpe und der Düsenanordnung um den Brenner ist zweckmässigerweise
mit einem Ventil als Zuführungsleitung für die im Filter regenerierte schaumbildende Flüssigkeit zürn
Brenner und eventuell zum Behälter versehen.
Bei einer weiteren Aus führungs form ist in die Abfuhrunsrsleitung
hinter der Pumpe ein Ventil eingeschaltet, ipit dem der Oberteil des Behälters an diese Leitung angeschlossen
ist. Dabei wird zweckmäs si gerweise ein Filter in der Ab führungs leitung vorgesehen, weil die Abführungsleitung gleichzeitig auch als Zuführungsleitung für die
im Filter regenerierte schaumbildende Flüssigkeit zum'
.Brenner und eventuell zum Behälter dient.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist der Austritt der Pumpe mit einer Schaumerzeugüngsvorrichtune ver-
sehen, und zwar an einer Stelle, bevor die Abführun?s^
leitung mit dem Oberteil des Behälters verbunden ist.
Diese Schaume rzeugungs vorrichtung kann eventuell mit einer
Zuführung einer Zusatz atmosphäre versehen sein.
Als vorteilhaft hat es sich weiter erwiesen, die.Zuführung
der Flüssigkeit für den Schaum vom Eintritts mischer
mit einem Pegelschalter zu versehen.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die
Sicherstellung des vollkommenen und selbstätigen Mischens
und der Bildung eines Schaums. Dessen Zuführung in den
Raum um die Quelle der zu beseitigenden Produkte herum
erbringt eine vollkommene Erfassung und Beseitigunp de.r Produkte. Die Produkte sind in die Oberfläche der Flüssigkeitsblasen
des Schaumes aufgenommen, der infolge der bei der Wärmeteilung entstehenden Wärme frei abdampft, womit
sich die Flüssigkeit des Schaumes von den Produkten abtrennt. Die Produkte verbleiben in vermindertem Maße
auf der Oberfläche des zu teilenden Materials, ohne daß sie den weiteren technologischen Prozeß beeinflussen. Weil es
sich hierbei um ein Trockenverfahren handelt, kommt es nicht gegenüber den bisher bekannten Wasserwannen zur
Härtung der Schnittflächen. Weiter ist das Problem der Manipulation mit nassen Brandstücken, deren Nachtrocknen
und damit auch die Entstehung einer Mikrokorrosion beseitigt. Ebenfalls ist das Problem der Beseitigung des
benutzten, hygienisch nicht einwandfreien Abfallwassers gelöst, weil es infolge der stetigen Nachfüllung der
abgedampften Flüssigkeit des Schaums nicht zur Konzentrierung der schädlichen Beimengungen kommt.
Gegenüber der Beseitigung der Produkte mittels des Absaugens braucht die erfindungsgemäße Lösung im Winter
keine Erneuerung der Lufttemperatur durch Aufheizen am
Arbeitsort. Die Anschaffungskosten der Vorrichtung sowie auch die Betriebsaufwendungen sind relativ niedrig.
Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in
der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt
durch den Schaumspiegel unter dem Niveau des zu teilenden Materials, wobei die Bauteile der Vorrichtung
in der Art eines Blockschaltbildes dargestellt sind.
Die Vorrichtung besteht aus dem Behälter 2 für den Schaum Im Oberteil des. Behälters 2 befindet sich der Arbeitsrost
15 für die Auflagerung des zu teilenden Materials. Der Arbeitsrost 15 kann z.B. ein festliegender Rost oder
ein Kipprost mit einem Hilfsboden sein. Der Behälter 2
ist an eine Zuleitung der Flüssigkeit für den Schaum 4 angeschlossen. Diese Zuleitung ist beispielsweise vom
Eintrittsmischer 9 mit dem Pegelschalter Io gebildet. Der Eintrittsmischer 9 ist beispielsweise mit einer ersten ■
Zulaufleitung 7 für die Flüssigkeit, z.B. Wasser, und mit.
einer zweiten Zulaufleitung 8, z.B. für das Schaummittel,
versehen.
Das. Unterteil des Behälters 2 ist mit einer Abführungsleitung 16 für die verunreingte Flüssigkeit 6 des Schaums
ausgestattet. Der Brenner 3 ist mit einer Ringdüse oder einer Reihe von Düsen 5 für die Erzeugung des Schaummantels
41 um den Brenner 3 versehen. Die Düsenanordnung 5 am Brenner 3 ist z.B. durch eine Düse mit mindestens
einer öffnung gebildet. Die Düse für die Formtrennung ist
vorteilhaft ringförmig. Die Abführungs leitung 16 erstreckt
sich zwischen dem Unterteil des Behälters 2 und der Düsenanordnung 5 an dem Brenner 3 und ist mit einer Pumpe 11 -mit
einem Filter versehen.
In dem Ausführungsbeispiel ist weiter die Abführunpsleitung
16 zwischen der Pumpe 11 und der Düsenanordnung 5 an dem Brenner 3 mit einem Ventil 14 versehen. In einer
anderen Ausführung ist die Abführungs leitung 16 hinter der
Pumpe 11 mit dem Oberteil des Behälters 2 über ein Ventil, z.B. über das Ventil 14, verbunden. In diesem Fall ist das
Ventil 14 z.B. als Dreiweghahn ausgeführt. In einer weiteren Ausführung ist der Ausgang der Pumpe 11 mit einer
Schaumerzeugungsvorrichtung 12 verbunden, hinter der sich die Abführungs leitung 16 bis zum Oberteil des Behälters 2
fortsetzt« Die Schaumerzeugungsvorrichtune 12 kann r-it
einer Zuführungsleitung 13 für eine Zusatz atmosphäre,
z.B.. Luft, Wasserstoff, Kohlendioxid,. Argon usw. versehen sein.
Bei Anwendung der Schaumerzeugungsyorrichtun<r 12, die z.B.
als mechanischer oder pneumatischer Mischer ausgeführt ist, ist die Düsenanordnung 5 an dem Brenner 3 mit größerer. ΠΓ'?ργ·
Öffnungen dimensioniert. Der Eintritt der neuen Flüssigkeit in den Behälter 2 kann vorteilhaft.mit den Düsen versehen
sein.
Das Niveau der Oberfläche des Schaumes' 4 richtet man nach
Bedarf des' durchgeführten technologischen Verfahrens ein. Dieses Niveau kann in einem Intervall unterhalb bis über
dem zu teilenden Material 1 liegen.
/ο
Das zu teilende Material 1 ist auf einem Arbeitsrost 15 unter dem Brenner 3 der Brennschneidvorrichtung aufgelagert.
Mit der ersten Zuleitung 7 der Eintrittsmischstufe 9 ist eine Flüssigkeitszuführung, z.B. das Wasserleitunp-snetz,
verbunden. Durch die zweite Zuleitung 8 wird zwecks Erzeugung der Schaumbildung ein oberflächenaktiver Stoff,
z.B. auf der Basis von Alkalimetallen, .zugeführt.
Wenn man eine spezielle schaumbildende Flüssigkeit verwendet,
ist der Speicher für diese spezielle Flüssigkeit mit dem ersten Eintritt 7 verbunden. Der zweite Eintritt
8 ist nicht eingeschaltet. Der Eintrittsmischer 9 ermöglicht es auch, weitere Zusätze, wie z.B. Farbstoffe, Ent-
härtungsmittel, aktive Stoffe usw.;zu dosieren.
Wenn der Eintrittsmischer 9 in Betrieb gesetzt wird,
füllt man den Behälter 2 z.B. mit einer ein- bis dreiprozentigen Lösung des oberflächenaktiven Stoffs in Wasser,
dem gewählten Verhältnis des Dosierens im Eintrittsmischer
9 entsprechend. Der Pegelschalter Io tastet die Höhe des
Spiegels der verunreinigten Flüssigkeit 6 des Schaums im Unterteil des Behälters 2 ab. Falls die Mündung des Eintritts
in den Behälter 2 mit einer Düse versehen ist, wird die zugeleitete Flüssigkeit unmittelbar in den Schaum 4
umgesetzt. Der im Behälter 2 stehende Schaum mischt sich intensiv unter der dynamischen Einwirkung der expanierenden,
während der Wärmeteilung des Materials entstandenen Gase. Die Verbrennungsprodukte sind in den einzelnen Lokalitäten
des Schaumes 4 verteilt. Sie sind infolge der Oberflächenspannung in der Haut des Schaumes 4 festgehalten und breitverteilt
lokalisiert.
Der so entstandene verunreinigte Schaum 4 sinkt zum Boden des Behälters 2, wo er infolge seiner Verunreinigung und
des hydrostatischen Drucks des Schaums. 4 verflüssigt wird.
Die aus dem Schaum entstehende verunreinigte Flüssigkeit 6, in der freigemachte Gase enthalten sind, wird von der.
Pumpe 11 abgepumpt und in das Filter geleitet, von wo gereinigte Flüssigkeit zur Düsenanordnung 5 an dem Brenner
3 geleitet wird. Der Schaummantel 41 entsteht entweder durch das Ausströmen und die dabei erfolgende Ausdehnung der
gepressten Flüssigkeit aus der Düsenanordnung 5, oder im Falle des Gebrauchs der Schaumerzeugungs vorrichtung 12
oder der Pumpe 11 als Schaumerzeuger. Der Schaummantel 41
tritt an dem Brenner 3 frei aus der Mündung der Düsenanordnung
5 aas.
Die aus dem Behälter 2 abgeschöpften Produkte und die rings
um den Brenner entstandenen Produkte werden in dem Scfraummantel
41 absorbiert, der auf der Oberfläche des zu teilenden Materials 1 liegenbleibt. Durch das. Abdampfen der
Flüssigkeit aus dem Schaum 4 infolge der während der Teilung entstandenen Wärme, bleiben die Produkte als Mikroniederschläge
auf der Oberfläche des zu teilenden Materials mechanisch verbunden liegen. Man beläßt diese Mirkoniederschläge
in einzelnen Fällen auf der Oberfläche des zu teilenden Materials, da sie keinen Einfluss auf das weitere
technologische Verfahren ausüben.
In manchen Fällen bleiben die Mikroniederschläge unter '
dem Anstrich. In anderen Fällen werden sie erst beim Sandstrahlen oder bei spanabhebenden Bearbeitungsvorgängen
entfernt.
Im Falle der Benutzung des Ventils 14 kann man die Spiegelhöhe des Schaums 4 im Behälter 2 wiederherstellen und
regulieren und die Schaummantelgrösse regeln. Die an das Oberteil des Behälters 2 angeschaltete Leitung mit Flüssig-
- Io -
keit aus dei Pumpe 11 ist am Eintritt in den Behälter 2
z.B. mit speziellen Düsen für die Schaumbildung vor dem Beginn der Arbeit versehen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet als eine unabhängige
Arbeitseinheit, die die durch Abdampfung
während der Wärmeteilung entstandenen Flüssigkeitsverluste automatisch durch Nachfüllen neuer Flüssigkeit ersetzt.
während der Wärmeteilung entstandenen Flüssigkeitsverluste automatisch durch Nachfüllen neuer Flüssigkeit ersetzt.
Die Erfindung kann man auf den Gebieten der Industrie
ausnutzen, wo man das Verfahren der Wärmeteilung des
Materials verwendet. Bei bereits vorhandenen Brennschneidevorrichtungen kann die Erfindung vorteilhaft bei denjenigen Vorrichtungen ausgenutzt sein, bei denen bisher Wasserarbeitstische oder Tische mit Absaugung vorhanden sind.
ausnutzen, wo man das Verfahren der Wärmeteilung des
Materials verwendet. Bei bereits vorhandenen Brennschneidevorrichtungen kann die Erfindung vorteilhaft bei denjenigen Vorrichtungen ausgenutzt sein, bei denen bisher Wasserarbeitstische oder Tische mit Absaugung vorhanden sind.
/3
Bezeichnung s verzei chnis
1 Das zu teilende Material
2 Der Behälter
3 Der Brenner
4 Der Schaum
Der Schaummantel
5 Die Düsenanordnung
6 Die verunreinigte Flüssigkeit
7 Die Zulaufleitung für Wasser
8 Die Zulaufleitung für Schaumbildner
9 Der Eintrittsmischer
Der Pegelschalter Die Pumpe
Die Schaumerzeugungsvorrichtung
Die Zuführung der Zusatz atmosphäre Das Ventil
Der Arbeitsrost
Die Abführungs leitung
- 14 -
Leerseite
Claims (7)
- e ♦
β # ft *• * ft «Patentansprüchei'i Vorrichtung zur Beseitigung der bei der Wärmeteilung eines Materials entstandenen Produkte, die aus einen Behälter besteht, in dessen Oberteil sich ein Arbeitsrost für die Auflagerung des zu trennenden Materials unter dem Brenner befindet,
dadurch gekennzeichnet,daß der Behälter (2) an eine Zuleitung der Flüssigkeit für Bildung von Schaum (4) angeschlossen ist, daß das Unterteil des Behälters (2) mit einer Ab füh run gasleitung'der verunreinigten Flüssigkeit (6) des-Schaums ausgestattet ist,und daß am Brennerf3/eine Düsenanordnung (5) für die Erzeugung eines Schaummantels (41) vorgesehen ist. - 2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, . dadurch gekennzeichnet,daß die Abführungs leitung (16) zwischen dem Unterteil des Behälters (2) und der Düsenanordnung (5) am Brenner (3) mit einer Pumpe (11) versehen ist.
- 3. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß die Abführungs leitung (16) zwischen der Pumpe (11) und der Düsenanordnung (5) am Brenner (3) mit einem Ventil (14) versehen ist.
- 4. Vorrichtung nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,daß in die Abführungs leitung (16) hinter der Pumpe (11)- 12 -ein Ventil (14) eingeschaltet ist, von dem eine mit dem Oberteil des Behälters (2) verbundene Leitung abzweigt.
- 5. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,daß hinter dem Austritt aus der Pumpe (11) eine Schaumerzeugungsvorrichtung (12) in der Abftihrungs leitung (16) angeordnet ist, deren Ausgang .an dem Oberteil des Behälters (2) angeschlossen ist.
- 6. Vorrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet,daß die Schaumerzeugungsvorrichtung (12) mit einer Zu-" führung (13) für eine Zusatzatmosphäre versehen ist.
- 7. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,. daß die Zuführung der Flüssigkeit'für den Schaum (4) über den Eintrittsmischer (9). mit dem Pegelschalter (lo) erfolgt. ·- 13 -
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