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Schneidbrenner. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf Brenner, welche
zum Schneiden von Stahl und Eisen vermittels Sauerstoff bestimmt sind. Die Erfindung
bezweckt die Schaffung eines besonders leistungsfähigen und im Betriebe sparsamen
Brenners, mit dem ein sehr feiner Schnitt erzielt werden kann, so daß die Schneidoperation
mit einem besonders geringen Metallverlust und unter Bildung einer möglichst geringen
Schlackenmenge an den Schnittkanten durchgeführt werden kann. Es ist augenscheinlich,
daß ein Brenner, welcher auf die angegebene Weise zu wirken vermag, besonders leistungsfähig
und sparsam im Verbrauch von Brennstoff ist, da die Gasmenge, welche erforderlich
ist, um einen sehr dünnen Schnitt auszuführen, notwendigerweise geringer ist als
diejenige, welche zur Ausführung eines breiteren Schnitts gebraucht wird.
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Der neue Brenner ist auch sehr bequem zu handhaben und gestattet auf
einfache Weise die übliche Veränderung seiner Leistung durch Austauschung verschiedener
Brenner düsen gegeneinander. Die Erfindung bezweckt nebenher auch eine Verbesserung
des Sauerstoffinjektors und der Hahnkonstruktion zur Zuführung des Sauerstoffs.
Zur Erreichung der durch den Brenner erstrebten Leistung ist der Brenner so ausgebildet,
daß die Flamme stark konzentriert werden kann und daß ihre Ausbreitung innerhalb
des Brenners und der angrenzenden Teile vermieden wird.
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Eine Ausführungsform des- neuen Brenners ist auf der beigefügten Zeichnung
veranschaulicht,- und zwar zeigt: Fig. i .eine Seitenansicht des Brenners; Fig.
2 und 2a stellen -zusammengenommen einen mittleren Längsschnitt durch den Brenner
nach Fig. i dar; Fig."3 ist eine Endansicht des Brenners; Fig. q. ist eine Seitenansicht
des inneren Rohrs der Brennerdüse; Fig. 5 ist ein Längsschnitt durch das Außenrohr
der Brennerdüse; Fig. 6 und 7 sind Schnitte nach den Linien 6-6 und 7-7 der Fig.
2; Fig. 8 ist ein Schnitt nach der Linie 8-8 der. Fig. 2a; Fig. 9 ist ein Schnitt
nach der Linie 9-9 der Fig. 3.
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Der Brenner hat einen Kopf mit Kanälen für den Durchtritt von Sauerstoff
und von Brenngas, wie z. B. Wasserstoff, einen Injek= tor, welcher in Verbindung
mit dem Sauerstoffkanal und in passender Beziehung zum Brenngaskanal steht, eine
abnehmbare Brennerspitze, die an dem Brennerkopf angeordnet ist, Röhren, welche
zu den Kanälen im Brennerkopf führen, eine Handhabe, welche die Röhren umgibt, und
einen an der Handhabe vorgesehenen Ventilmechanismus, durch den das Mischungsverhältnis
zwischen Sauerstoff und Brenngas geregelt und die Zufuhr von Sauerstoff nach Wunsch
ab- und angestellt werden kann.
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Mit A ist der Brennerkopf bezeichnet, dessen Hauptteil a eine
Spitze a' hat. Der Hauptteil a des Brennerkopfes wird von einem Gußstück gebildet
und hat zwei Zweige, die im Winkel zueinander angeordnet sind. Der Einfachheit halber
soll der Brenner in der in Fig. i dargestellten Lage beschrieben und
demgemäß
die Ausdrücke »oben« und »unten« benutzt werden. Das Rohr i an der Stirnseite des
Kopfhauptteils ist am unteren Ende eingeschnürt und auf der Außenseite mit Gewinde
versehen, wie bei 2 angedeutet, wodurch die äußeren Teile der später zu beschreibenden
Brennerspitzen bequem gehalten werden können. In der Kammer 3 ist mit Gewinde 4
die abnehmbare Sauerstoffdüse i8 eingeschraubt. Von dem oberen Ende der auf diese
Weise gebildeten Kammer erstreckt sich ein Kanal s nach dem hinteren Ende des Brennerkopfes.
Der obere Teil der Kammer 3 steht mit einem Kanal 6 in Verbindung, welcher an seinem
rückwärtigen Ende erweitert, mit Innengewinde 7 versehen ist, und nach dem rückwärtigen
Ende des Brennerkopfes führt. Die Injektordüse 8 mit Kopf io kann mittels Schlitzes
i i bequem eingestellt werden. Eine Packungsscheibe i2 kann zwischen dem Kopf i0
und dem benachbarten rückwärtigen Ende des Brennerkopfes vorgesehen sein. Der Injektorkörper
8 hat eine mittlere Bohrung 13, welche sich von dem vorderen Ende der Injektordüse
bis zu einem Querkanal 14 erstreckt, der dazu bestimmt ist, eine Verbindung mit
einem Kanal 15 herzustellen,- so daß ein Weg von der Bohrung nach dem hinteren Ende
des Brennerkäpfes entsteht. Das vordere Ende der Injektordüse befindet sich oberhalb
und im wesentlichen am hinteren Ende des Kanals 16, welcher Kanal sich von der Bohrung
7 nach dem hinteren Ende des Brennerkopfes erstreckt.-Die abnehmbare Brennerspitze
besteht im allgemeinen aus einem äußeren Teil 17 in der Form eines abgestumpften
Kegels und einem inneren rohrförmigen Teil, der Sauerstoffdüse i8 und kann mit Hilfe
eines oder mehrerer Stifte ig, wie ein solcher in Fig. 5 angedeutet ist, bequem
befestigt werden. Das mit Schraubengewinde. versehene Ende des inneren Brennerteils
ist bei 2o angedeutet. In einem passenden Abstand unterhalb dieses mit Schraubengewinde
versehenen Endes und innerhalb des oberen Endes des äußeren Düsenkörpers 17 ist
der innere Teil mit einem sich nach unten verjüngenden Ansatz 21 versehen, welcher
sich eng an die Innenwandung des äußeren Düsenkörpers 17 anzulegen vermag.. Dieser
Ansatz 21 ist mehrfach ausgespart. Vier derartige Aussparungen oder bluten 22 sind
nach der Darstellung der Zeichnung vorgesehen und jede dieser Nuten ist vorzugsweise
im wesentlichen rechteckig im Querschnitt, was einem später zu erläuternden Zweck
dient.
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Die innere Düse i8 ist an ihrem untersten Ende mit einem Vorsprung
versehen, der bei 23 angedeutet ist, welcher Vorsprung sich dicht an das untere
Ende der Innenwandung des äußeren Düsenkörpers 17 anlegt. Der Vorsprung 23 hat ebenfalls
eine Mehrzahl von Nuten 24. Auf der Zeichnung sind sechs derartige Nuten dargestellt
und auch diese sind .im wesentlichen rechteckig im Querschnitt.
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Die Konstruktion der Brennerspitze einschl. der Art der Bildung der
Kanäle für das Gemisch der Gase, die der Kammer 3 zugeführt werden, trägt wesentlich
zum Entstehen einer konzentrierten Flamme von großer Heizwirkung bei, durch welche
das rasche Schneiden eines engen Schlitzes durch das Metall bewerkstelligt wird.
Die beschriebene Spitzenkonstruktion trägt auch zur Verhinderung der Ausbreitung
der Flamme durch die Kanäle und in das Innere des Brenners der damit verbundenen
Teile bei.
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Das obere Ende des Düsenkörpers 17 hat einen -solchen Durchmesser,
daff sich eine verhältnismäßig enge Annäherung an das untere Ende der Umschließungswand
i ergibt. Eine gasdichte Verbindung ist zwischen dem äußeren Teil der Brennerspitze
und dem Kopfgehäuse durch eine Überwurfmuttez 25 hergestellt, welche auf das untere
Ende des Kopfgehäuses aufgeschraubt ist und einen Packungsring 26 enthält, welcher
sich gegen das untere Ende des Gehäuses zu legen vermag und gegen dasselbe gepresst
werden kann und die Fuge zwischen dem Gehäuse T und der Brennerspitze 17 abdichtet.
Die auf der Zeichnung dargestellte Spitze kann auch durch andere Formen von Spitzen
ersetzt werden, die ähnlich konstruiert sind, jedoch Bohrungen und Kanäle für die
Gase von abweichender Weite haben. ' Das hintere Ende des Kopfes A ist nach der
Darstellung der Zeichnung mit drei Röhren 27, 28, 29 verbunden, welche sich
nach den Kanälen 16, 15 und 5 öffnen. Die Röhren werden einander dicht angenähert
und erstrecken sich durch eine Stirnplatte.lo und hinein in die vordere kreisförmige
Höhlung eines Gußkörpers 31. Eine Muffe 32 verbindet das vordere Ende des Gehäuses
und die Platte 30 und bildet einen Handgriff. Dieser Handgriff gewährt die Möglichkeit
zur bequemen Handhabung des Brenners. Das Gehäuse 31 an der Rückseite der Handhabe
ist mit einer Bohrung 33 versehen, welche mit der Röhre 27 und der Bohrung 34 in
dem Ventilgehäuse 35 mit Hahn 36 in Verbindung steht. Das rückwärtige Ende des Ventilgehäuses
ist mit einem biegsamen Rohr B versehen, welches zur Zuführung des Brenngases, wie
z. B. Wasserstoff, durch das Ventilgehäuse dient. Das Gußstück 3i bat einen hohlen
Ansatz 37 (Fig. g) mit einer Tülle 38 für das biegsame Rohr C, welches Sauerstoff
nach einer Kammer 39 (Fig. 8) führt, die durch einen seitliehen
Kanal
40 mit einem Kanal 41 durch den Ventilsitz42 in Verbindung steht. Dieser Ventilsitz
wird durch ein Ventil gesteuert, welches später im einzelnen beschrieben werden
wird, und bei geöffnetem Ventil. kann der durch die Kammer 39 zugelassene Sauerstoff
die Öffnung in der Ventilsitzfläche passieren und gelangt durch die Kammer 43 (Fig.
8) und den Kanal 44 (Fig. 2a) nach dem Sauerstoffrohr 28. Der Gußkörper
31 hat eine hohle Kappe 45, welche in denselben hineingeschraubt ist und
eine Feder 46 trägt, die das eine Ende 47 einer Ventilspindel umgibt, auf welcher
ein Ventilkörper 48 sitzt, der durch die Feder gegen die Sitzfläche 49 gepreßt werden
kann. Die Sitzfläche 49 hat die Form eines abgestumpften Kegels, was bezweckt, das
Ansetzen von Unreinigkeiten zu verhindern. 'Die Ventilspindel tritt auf einer Seite
des Gußkörpers.;r heraus und passiert hier eine Stopfbüchse mit einer Packung
50 und einem Packungsring 51, welcher in die Wandung des Gehäusekörpers hineingeschraubt
ist. Dieser Ring oder Zapfen .#i bildet eine Führung- für die Ventilspindel. Mit-52
ist ein Winkelhebel bezeichnet, dessen kurzer Arm gelenkig verbunden ist mit den
Ansätzen 53 am rückwärtigen Ende des Gußkörpers 3 r, während der längere Arm des
Winkelhebels sich quer vor das vorstehepde Ende der Ventilspindel und neben die
rohrförmige Handhabe 32 legt, so daß er bequem und gleichsam automatisch erfaßt
wird. wenn der Operateur den Brenner in die Hand nimmt.
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Das oben erwähnte Sauerstoffventil hat eine drehbare Ventilspindel
54, welche mit Schraubengewinde in das äußere Ende des Durchlasses oder der Kammer
43_ eintritt und durch eine übliche Stopfbüchse 5 # abgedichtet ist. Das äußere
Ende dieser Ventilspindel trägt ein Handrad 56, während das innere Ende derselben
verjüngt ist, wie bei 57 angedeutet, und einen kugelförmigen Kopf 58 trägt. Die
Nadelspitze des Ventils sitzt an einem lcregelförmigen Körper 59, welcher aus einem
Metall besteht, das besonders widerstandsfähig gegen den Brennstoff oder das Brenngas-
ist, mit welchem der Brenner betrieben werden soll. Das Ende des Ventilkörpers 59,
welches von der Ventilspitze abgekehrt ist, wird vorzugsweise zylindrisch ausgeführt,
wobei der innere Durchmesser des Zylinders im wesentlichen gleich dem äußeren Durchmesser
des Kugelkörpers 58 gemacht wird, so daß dieser Kugelkörper in die Höhlung des Ventilkörpers
einzutreten vermag. Das Ende dieses zylindrischen Teils ist nach innen umgebogen,
so daß es den Kugelkörper umschließt und nur eine gewisse Bewegungsfreiheit zwischen
dem Ventilkörper und dem verjüngten Teil 57 der Ventilspindel verbleibt.
Beim Betrieb wird der zugespitzte VentilkÖrper sich gegen die Sitzfläche 42 legen,
da er aber gegenüber der Ventilspindel drehbar ist, wird die darauffolgende Drehung
der Ventilspindel den Ventilkörper nicht mitdrehen, jedoch denselben fest gegen
die Sitzfläche drucken. Auf diese Weise ist eine Art von Universalgelenkverbindung
zwischen der Ventilspindel und dem Ventilkörper geschaffen, welche dem Ventilkörper
ermöglicht, sich fest auf den Ventilsitz aufzusetzen trotz etwaiger ungenauer Bearbeitung
der Ventilspindel und der dem Ventil zugeordneten Sitzfläche. Dieses ermöglicht
auch der - Bedienungsmannschaft, die Ventilkörper von Zeit zu Zeit zu erneuern,
ohne daß der ganze Ventilmechanismus fortgeworfen wird. Dies hat zur Folge, daß
für die eigentlichen Ventilkörper ein kostbares Metall benutzt werden kann und daß
trotzdem die Kosten des Ventils als Ganzes infolge Anwendung eines billigen Metalls
für die übrigen Teile vermindert werden. Diese Konstruktion bietet große Vorteile
der Verwendung gewisser Gase, wie z. B. Wasserstoff und Sauerstoff, da sie gestattet,
die eigentlichen Ventilkörper aus Metallen herzustellen, welche besonders gut geeignet
sind, der Wirkung dieser Gase zu widerstehen, ohne daß dadurch zugleich die Notwendigkeit
gegeben ist, das ganze Ventil aus einem solchen Metall herzustellen. Ein weiterer
Vorteil dieser Konstruktion besteht darin, daß die Ventilspitze nicht durch Schleifen
auf dem Sitz abgenutzt wird, da sie durch die Drehung der Ventilspindel nicht auf
der Sitzfläche gedreht wird.
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Beim Betrieb des Brenners gemäß der Erfindung werden die Ventilkörper
36 und 54 so eingestellt, daß die Gase im richtigen Verhältnis für die Größe der
besonderen für die Operation anzuwendenden Spitze zugeführt werden. . Nachdem die
gegeneinander gerichteten Gasströme entzündet worden, wird der Sauerstoff zur Durchführung'
der Schneidoperation angestellt, indem man den Ventilhebel 52 gegen die Handhabe
32 drückt, was mehr oder weniger unbewußt beim Erfassen der Handhabe geschieht.
Wenn die Leistung des Brenners verändert werden soll, dann wird eine Brennerspitze
von abweichender Größe eingesetzt und die Ventile 36 und 54 werden in Anpassung
an die Größe der neuen Spitze erneut eingestellt, worauf die Schneidoperation von
neuem vor sich gehen kann.