DE3142840A1

DE3142840A1 - Schneidduese fuer das brennschneiden mit sauerstoff und erhoehtem sauerstoffdruck

Info

Publication number: DE3142840A1
Application number: DE19813142840
Authority: DE
Inventors: Manfred 6000 Frankfurt Agel; Karl Ing.(grad.) 6073 Egelsbach Gollwitz; Traugott Dipl.-Ing. 6074 Rödermark Gutermann
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1981-10-29
Filing date: 1981-10-29
Publication date: 1983-06-01
Also published as: GB2109533A

Description

3U284Q

MESSER GRIESHEIM GMBH MG 1291

Kennwort: GRICUT 1275 Y ■ EM 1°²⁵

Erfinder: Gutermann, Gollwitz, Agel Ordner: I

Schneiddüse für das Brennschneiden mit Sauerstoff und erhöhtem Sauerstoffdruck

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schneiddüse für das Brennschneiden mit Sauerstoff, vorzugsweise für das Brennschneiden mit erhöhtem Sauerstoffdruck und einem Sauerstoffdruck im Bereich zwischen 15 und 30 kp/cm

Eine derartige Düse ist beispielsweise aus der DE-PS 2 519 919 bekannt geworden. Diese Düse weist einen besonderen Schneidsauerstoffkanal auf, der sich in SchneidsauerstoffausStrömrichtung von einer Gurgel zu einem Austritt konisch erweitert und durch den eine Schneidgeschwindigkeitssteigerung gegenüber beispielsweise aus der DE-OS 2 046 414 und DE-OS 2 04 6 415 vorbekannten Schneiddüsen, welche mit einem Sauerstoffdruck unterhalb

von 15 kp/cm betrieben werden, erreichbar ist.

_ -3<- U MG 1291

Es ist eine stetige Forderung der Industrie, die Schneidgeschwindigkeit zu steigern, um dadurch Werkstücke schneller und kostengünstiger herstellen zu können, wobei selbstverständlich eine ausreichende Schnittqualität beibehalten werden soll. Ausgehend von dieser Forderung sowie der bekannten Schneiddüse mit dem erhöhten Sauerstoffdruck wurde versucht, durch eine Ausbildung des Schneidsauerstoffkanals als Lavaldüse (ähnlich US-PS 2 195 384) höhere Schneidgeschwindigkeit swerte zu erreichen. Dabei wurde festgestellt, daß der austretende Schneidsauerstoffstrahl nicht gebündelt ist, keine Schneidgeschwindigkeitssteigerung und offenbar infolge des unruhigen Schneid-Sauerstoffstrahles keine ausreichenden Schnittqualitäten erreicht werden können. 15

Ausgehend von diesen Ergebnissen und dem Stand der Technik haben sich die Erfinder die Aufgabe gestellt, eine Schneidsauer stof'fkanal-Ausbildung zu schaffen, durch die eine weitere Steigerung der Schneidgeschwindigkeit und Schnittqualitat erreichbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, daß der Gurgeldurchmesser d nach

folgender Gleichung zu berechnen ist: 25

d = G |j3 + 0,05 mm

wobei G = 0,55 bei S = 5 bis 25 mm und (Konstante)

0,48 bei S = 30 bis 100 mm,

S = Werkstückdicke in mm und P = Sauerstoffdruck vor dem engsten Querschnitt in bar darstellt und

daß der Austrittsdurchmesser d, nach folgender Gleichung

r. - ^Ä ■

berechnet ist: , , ι t~ T"¹ _

d_Ä = d . FG . A + 0,05 mm

4 tot » ι

MG 1291

wobei A eine Konstante ist, die im Bereich zwischen min. 1,09 und max. 1,23 liegt und FG das Erweiterungsverhält-

FK
nis bei Laval-Düsen und"/. = 1,4 darstellt.

Bei einer Ausbildung des Schneidsauerstoffkanals entsprechend der vorliegenden Erfindung ist vorteilhaft eine Schneidgeschwindigkeit erreichbar, die gegenüber der Schneidgeschwindigkeit, die mit bekannten Hochdruckdüsen bisher erzielbar ist, um 10 - 35 % höher ist und gegenüber handelsüblichen Standarddüsen um mehr als 50 %.

Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, daß die erfindungsgemäße Düsenausbildung zu einem scharf gebündelten Schneidsauerstoffstrahl führt, der neben der erhöhten Schneidgeschwindigkeit auch optimale Schnittqualitäten ergibt. Die erreichten Schnittqualitäten liegen entsprechend DIN 2310 in Güteklasse 1, Feld 1.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird insbesondere zur besseren Strahlführung vorgeschlagen, daß der Erweiterungswinkel, also der Winkel des Schneidkanalbereiches, der zwischen Gurgel und Austritt liegt, einen Wert im Bereich zwischen 2° und 5°, vorzugsweise 3° auf- ^^J weist.

Die Gurgel weist insbesondere zur Strahlberuhigung nach der Erfindung eine Länge auf, die 8 bis 17 mal, vorzugsweise 13 - 15 mal größer ist als der Gurgeldurchmesser des Schneidsauerstoffkanals.

Weiterhin wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß sich in SauerstoffStrömungsrichtung gesehen, an dem konisch erweiterten Bereich des Schneidsauerstoffkanals ein zylindrischer Kanalbereich anschließt, der eine Länge von 3-6,

» 111

- C. - MG 1291

vorzugsweise 4 mm aufweist. Dadurch wird eine einfache Reinigung von Spritzern mit einem Spiralbohrer möglich, sowie eine einfache Fertigung zur Erzielung eines konstanten FG - Verhältnisses möglich. FK

Ein entsprechend den oben aufgeführten erfindungsgemäßen Merkmalen ausgeführter Schneidsauerstoffkanal führt zu

einem optimalen Schneidverhalten und ist deshalb bei 10

allen Schneiddüsen vorteilhaft einsetzbar, xnsbesondere solchen, die für das autogene Brennschneiden, bei dem der Schneidsauerstoffkanal von einem Heizkanal umgeben ist, ausgebildet sind.

Besonders vorteilhaft hat sich der nach der Erfindung ausgebildete Schneidsauerstoffkanal auch bei sog. Vorhangschneiddüsen erwiesen. Bei diesen Vorhangschneiddüsen ist der Schneidkanal· von einem weiteren Sauerstoffkanal· umgeben, durch welchen Sauerstoff gewissermaßen als Vorhang

bzw. Schleier um den Schneidsauerstoffstrahl· herum aus der Düse ausströmt. In Verbindung mit dem aus dem Schneidkanal· ausströmenden Hochdruckschneidsauerstoffstrahl· werden dadurch Schneidgeschwindigkeiten erzieit, die gegenüber Schneiddüsen, die nur die erfindungsgemäße Schneid-

Kanaiausbiidung aufweisen, also ohne Vorhang, ca. 20 % höher sind.

In der nachfolgenden Beschreibung ist anhand der Zeichnung sowie unter Bezugnahme auf die Unteransprüche sowie weitere vorteiihafte Merkmal·e die Erfindung näher erläutert.

Die Düse für das Brennschneiden mit erhöhtem Sauerstoffdruck ist in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnet. Die Düse 10 weist einen Schneidsauerstoffkanal· 11 auf, der sich in Schneidsauerstoffausströmrichtung 12 von einer Gurgel·

■ 3U2840

~ ?. MG Ί 291

zu einem Austritt 14 konisch erweitert. Dabei ist entspre chend dem Anspruch 1 der Gurgeldurchmesser d bzw. der Austrittsdurchmesser d nach- folgenden Gleichungen berechnet: ^:

d = G χ i. s + 0,05 mm

d,. = d χ \, FG . A + 0,05 mm

^A "9

/PK

Zwischen Gurgel 13 und Austritt 14 weist der Schneidsauerstoff kanal 11 einen konischen Bereich 15 auf, der einen . Erweiterungswinkel 16 im Bereich zwischen 2 und 5° vorzugsweise 3° aufweist. An den konischen Bereich 15 schließt sich ein zylindrischer Bereich 17 an, der eine Länge 18 von 3 - 6 mm, vorzugsweise 4 mm aufweist. Auf der anderen Seite des konischen Bereiches 15 befindet sich die als zylinderischer Kanal ausgebildete Gurgel 13, die eine Länge 19 aufweist, deren Wert 8 bis 17 mal, vorzugsweise 13 bis 15 mal größer ist, als der Wert des Gurgeldurchmesser d .

Der Gurgel 13 ist ein konischer Einlaufbereich 20 zugeordnet, dessen Konusw.
weise 10° beträgt.

net, dessen Konuswinkel 21 zwischen 8 - 12° liegt, Vorzugs-

Wie Figur 1 ferner zeigt, weisen die Düse 10 neben dem Schneidkanal 11 einen ringförmigen Heizkanal 22 auf, der mit einer nicht näher dargestellten Versorgungseinrichtung zur Zuführung eines Brenngasgemisches in Verbindung steht, welches zur Bildung der beim autogenen Brennschneiden erforderlichen Vorheizflamme dient. Ferner ist in der Düse 10 ein Ringkanal 23 für einen Sauerstoff-Vorhang angeordnet.

MG 1291

Be/Ack ' ·
Ffm. _f 11.09.1981

Leerseite

Claims

» · I I

3U2840

MG 1291

Patentansprüche:

Schneiddüse für das Brennschneiden mit Sauerstoff, vorzugsweise für das Brennschneiden mit erhöhtem Sauerstoffdruck und einem Sauerstoffdruck im Be-

reich, zwischen 15 und 30 kp/cm , die einen Schneidsauerstoff kanal aufweist, der sich in Schneidsauerstoff-Ausströmrichtung von einer Gurgel zu einem Austritt konisch erweitert,

dadurch gekennzeichnet, daß der Gurgeldurchmesser d nach der Gleichung berechnet ist:

d = G ·. 's + 0,05 mm
^g " Vp .. ~

wobei G (Konstante) = 0,55 bei S = 5 bis 25 mm und 0,48 bei S = 30 bis 100 mm,

S = Werkstückdicke in mm und P= Sauerstoffdruck vor dem engsten

Querschnitt in bar

darstellt und daß der Austrittsdurchmesser d, nach der Gleichung berechnet ist:

·

d_a = d . I 'FG .A + 0,05 mm

^g [;fk

wobei A eine Konstante ist, die im Bereich zwischen mind. 1,09 und max. 1,23 liegt und FG_ das Erweite-

FK 3Q rungsverhältnis bei Laval-Düsen und ^d = 1,4 darstellt.
2. Schneiddüse nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenerweiterungswinkel (16) im Bereich zwischen 2 und 5°, vorzugsweise 3° liegt. 35

··· U · t IY

MG 1291
3. Schneiddüse nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (19) der Gurgel _ (13) nach der Gleichung bestimmt ist: L = (8 bis 17, vorzugsweise 13 bis 15) X d
4. Schneiddüse nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich in Sauerstoffströmungsrichtung (12) an den konisch erweiterten Bereich (15) ein zylindrischer Kanal (17) anschließt, der eine Länge von 3 bis 6 mm,; vorzugsweise 4 mm,aufweist.
5. Schneiddüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, '^ dadurch gekennzeichnet,

daß der Gurgel (13) ein konischer Einlaufbereich (20) zugeordnet ist, dessen Konuswinkel (21) 8 bis 12°, vorzugsweise 8° beträgt.
6. Schneiddüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Schneidsauerstoffkanal (11) von einem Heizkanal (22) umgeben ist.
7. Schneiddüse nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidsauerstoffkanal (11) von einem Kanal (23) für einen Sauerstoffvorhang umgeben ist.

.

Ffm., 11.09.1981

Be/Ack

MG 1291