DE3723812C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Flammstrahlen von Beton, Stahl- oder Spannbeton oder Stoffen ähnlicher Beschaffenheit, mit einer Druckdüse, einer sich anschließenden Mischkammer und einem folgenden Mischrohr, welches in einen Brennerkopf führt, der mit einer Anzahl zueinander parallel angeordneter Einzeldüsen verbunden ist, wobei die fluidische Verbindung zwischen dem Mischrohr und den Einzeldüsen aus einer im Brennerkopf vorhandenen, als Verteiler ausgebildeten Längs­ bohrung besteht.

Vorrichtung der oben aufgeführten Art sind bereits bekannt (Sonderdruck der Beratungsstelle für Autogen-Technik "Flammstrahlen" 1965) und werden beispielsweise dazu verwendet, Beton mit Hilfe der Flammstrahltechnik soweit abzuarbeiten oder seine Oberfläche zu reinigen, daß die freigelegte Oberfläche eine bestimmte Beschaffenheit, zum Beispiel die Eignung für die dauerhafte Aufnahme einer Beschichtung oder ein bestimmtes Aussehen aufweist.

Bei diesem Verfahren wird mit einer hochenergetischen Brenngas/Sauer­ stoffflamme kurzzeitig eine hohe Wärmemenge auf die Betonoberfläche gebracht. Die thermische Behandlung erfolgt gegebenenfalls in mehreren Schritten, wobei mit Vorschubgeschwindigkeiten von 0,5 bis etwa 1,5 m/min gearbeitet wird. Wegen des geringen Wärmleitvermögens wird bei normaler Vorschubgeschwindigkeit nur die oberste Betonzone für sehr kurze Zeit auf eine hohe Temperatur von etwa 1500°C gebracht, wodurch annähernd der Schmelzpunkt der mineralischen Betonzuschläge erreicht wird. In der weiteren Tiefe wird der Beton dagegen weit weniger erwärmt. Durch die Einwirkung der Flamme erfolgt in der obersten oder äußersten Schicht ein Sprengen des Quarzes (Spratzen) infolge Umwandlung der Kristalle und ein Schmelzen der Gesteinsteile, die anschließend glasartig erstarren. In der Regel wird somit eine 1 bis 2 mm dicke Betonschicht flächig gelöst. Bei minderen Betongüten sind die abgelösten Schichtdicken entsprechend größer.

Damit werden auch Verunreinigungen auf der ursprünglichen Betonober­ fläche entfernt und in den verbleibenden Beton eingedrungene brennbare Fremdstoffe in den äußeren Zonen verbrannt.

Für die thermische Behandlung des Betons werden Flammstrahlbrenner der eingangs genannten Art verwendet, welche nach dem Saugprinzip arbeiten. Es sind Handstrahlbrenner mit eine maximalen Arbeitsbreite von 250 mm bekannt, während sogenannte Maschinenbrenner eine maximale Arbeits­ breite von 750 mm aufweisen.

Bei dem Saugprinzip strömt Sauerstoff aus der Druckdüse und saugt das Brenngas aus den um die Druckdüse vorhandenen Kanälen an. In der Mischkammer werden beide Gase miteinander vermischt und strömen zum Flammstrahlbrennerkopf. Im Betrieb haben die Brenner einen Abstand vom Beton von etwa 1,5 bis 2 cm und weisen einen Anstellwinkel von etwa 45° auf. Die Flammentemperatur beträgt im Zentrum etwa 3500°C und wie oben bereits ausgeführt wurde, erreicht die Betonoberfläche eine Temperatur von etwa 1500°C. Hierdurch und durch die geringe Vorschubbewegung entsteht eine starke thermische Rückwirkung auf die Düsen und den Brennerkopf vorzugsweise durch Strahlungswärme und auch durch Kon­ vektion, so daß die Düsen und der Brennerkopf eine solche äußere Temperatur annehmen, daß ein Glühen auftritt. Diese Wirkung wird noch verstärkt, wenn sich auf der Betonoberfläche Stoffe befinden, welche verbrennen und dadurch ihrerseits weitere Wärme und Wärmestrahlung erzeugen, welche eine weitere Erwärmung der Düsen und des Brennerkopfes bewirken.

Da die Düsen und der gesamte Brennerkopf üblicherweise aus Metall bestehen und somit gut wärmeleitend sind, dringt die hohe Temperatur auch in das Innere des Brennerkopfes und bewirkt eine Selbstentzündung mit Flammrückschlägen und Verpuffungen des Gasgemisches, welche mit­ unter verheerende Folgen haben können.

Die erhöhte Temperatur der Düsen und des Brennerkopfes führt zu einem solchen Verschleiß dieser Teile, daß Betriebszeiten von nur 8 Stunden nicht die Ausnahme sind.

Mindestens die Düsen müssen dann ausgetauscht und durch neue ersetzt werden und in vielen Fällen ist auch der gesamte Brennerkopf unbrauch­ bar geworden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welche ein Temperaturgleichge­ wicht unterhalb seiner Glühtemperatur einnimmt, so daß keine Selbstentzündung des brennfähigen Gemisches in den Düsen und im Brennerkopf auftreten kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei der eingangs aufgeführten Vorrichtung dadurch, daß im Brennerkopf parallel zu der als Verteiler zu den Einzeldüsen ausgebildeten Längsbohrung eine weitere Längsbohrung angeordnet ist, welche über Leitungsanschlüsse mit einer Kühlmit­ telquelle fluidisch verbunden ist. Hierdurch werden gefährliche Situationen vermieden und die Lebensdauer der Düsen und des Brenner­ kopfes um ein Vielfaches gesteigert, da diese nunmehr nur noch durch rein mechanische Einwirkungen beeinflußt wird.

Der Brennerkopf besteht in an sich bekannter Weise aus einem thermisch leitenden Material, beispielsweise aus Kupfer und ist aus einem kompakten Block hergestellt.

Für breitere Ausführungen der Vorrichtung nach der Erfindung besteht der Brennerkopf aus mehreren Kopfteilen, die nebeneinander angeordnet sind, wobei in vorteilhafter Weise in jedem Kopfteil zur Führung eines Kühlmittels Längsbohrungen vorhanden sind, welche untereinander in einer Hintereinanderschaltung durch Anschlußbrücken verbunden sind.

In einer Weiterentwicklung der Erfindung besteht der Brennerkopf aus einer größeren Anzahl von nebeneinanderliegenden Kopfteilen, welche jeweils mit einer Längsbohrung zur Kühlmittelführung versehen sind, wobei in vorteilhafter Weise die Längsbohrungen einer Gruppe von Kopfteilen zur Führung eines Kühlmittels hintereinander geschaltet sind und jede Gruppe zu jeder anderen Gruppe fluidisch parallel geschaltet ist.

Hierdurch ist es möglich dafür zu sorgen, daß die Ausgangstemperatur des Kühlmittels an einem Kopfteil keine unzulässigen Werte über­ schreitet.

Nach der Erfindung wird das Kühlmittel in einem geschlossenen Kreislauf mittels einer Pumpe umgewälzt, wobei als Kühlmittel vorzugsweise Wasser verwendet wird.

Die Kühlmittelquelle weist vorteilhaft einen Tank mit einem Fassungsvermögen von mehreren hundert Litern Kühlmittel auf, so daß im geschlossenen Kreislauf auf einer Baustelle ausreichend Kühlmittel vorhanden ist, welches sich genügend abkühlen kann.

Die Kühlmittelpumpe zur Umwälzung des Kühlmittels bewirkt in einem Ausführungsbeispiel einen Pumpdruck von etwa 2 bis 2,5 bar und der Querschnitt eines Kühlmittelrohres beträgt 10 mm. Experimente haben entgegen aller Voraussagen ergeben, daß bei diesen genannten Werten während eines kontinuierlichen Dauerbetriebes lediglich Temperatur­ differenzen zwischen dem Eingang und dem Ausgang eines Kühlmittel­ rohranschlusses von etwa 5°C auftreten.

Zur Vermeidung nicht vorhersehbarer Störungen ist die Kühlmittelpumpe zur Umwälzung des Kühlmittels thermostatisch regelbar, wobei die Regel­ größe die Differenz zwischen der Eingangs- und Ausgangstemperatur des Kühlmittels am Brennerkopf ist.

Die Einzeldüsen sind in einer alternativen Lösung in an sich bekannter Weise in den Brennerkopf einschraubbar ausgebildet.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 einen Brennerkopf mit sich anschließendem Mischrohr, einer Mischkammer und Druckdüse mit Kühleinrichtung;

Fig. 2 einen Maschinenbrenner mit verschraubbaren Einzeldüsen und einer Kühleinrichtung;

Fig. 3 einen Maschinenbrenner mit Fahrwagen und integrierter Kühlung, und

Fig. 4 eine vergrößerte und schematische Darstellung eines Brenner­ kopfes mit integrierter Kühleinrichtung.

Die Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Brennerkopf 1 in schema­ tischer Darstellung, der aus drei Kopfteilen 2, 3 und 4 besteht. Brenngas und Sauerstoff werden der Druckdüse 5 durch nicht näher dargestellte Rohrleitungen zugeführt und in der Mischkammer 6 gemischt. Das Mischrohr 7 ist mit dem Brennerkopf 1 verbunden, der an seiner Vorderseite Düsen 17 aufweist, welche in diesem Ausführungsbeispiel als Bohrungen ausgebildet sind, die senkrecht auf die Längsbohrung 8 stoßen, so daß eine fluidische Verbindung zu den nicht näher dargestellten Versorgungsgasflaschen besteht.

Parallel zur Längsbohrung 8 verläuft in dem Brennerkopf eine weitere Längsbohrung 9, welche über Leitungsanschlüsse 15 und 16 und einer Kühlmittelpumpe 14 mit der Kühlmittelquelle 12 verbunden ist. Die einzelnen Längsbohrungen 9 in den Kopfteilen 3, 4 und 5 sind jeweils durch Anschlußbrücken 13 miteinander verbunden. Damit besteht zur Längsbohrung 9 insgesamt ein geschlossener Kreislauf, so daß das Kühlmittel aus dem Tank bzw. der Kühlmittelquelle 12 mit Hilfe der Pumpe 14 kontinuierlich durch die Längsbohrung 9 umgewälzt werden kann.

Die im Brennerkopf und den Kopfteilen aufgenommene Wärme wird damit in ausreichender Weise durch das Kühlmittel abgeführt, so daß es nicht mehr zum Glühen der Düsen und der Kopfteile kommt.

Die Fig. 2 zeigt einen ähnlichen Aufbau wie Fig. 1, wobei jedoch die Düsen 17 als verschraubbare Einzeldüsen ausgebildet sind. Die Kühlmittelführung ist hier in gleicher Weise gestaltet, wie nach Fig. 1.

Die Fig. 3 zeigt einen Maschinenbrenner mit Fahrwagen, wie er im Grundaufbau bekannt ist und überwiegend verwendet wird. Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Brennerköpfe mit Mischrohr, Mischkammer und Druckdüse sind hierbei auf einem Fahrgestell 18 angeordnet, welches über eine Handkurbel 19 mit einer Geschwindigkeit von etw 0,5 m/min- 1,5 m/min bewegt wird. Die Kühlschläuche mit ihren Leitungsanschlüssen 15 und 16 sind hierbei nur schematisch dargestellt.

Der Brennerkopfaufbau läßt sich auch von einem Traktor, der eine spezielle Bauart aufweist, in der genannten Kriechgeschwindigkeit transportieren.

Die Fig. 4 zeigt den Brennerkopfaufbau in einer vergrößerten und schematischen Art, wobei die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen wie in den zuvor aufgeführten Figuren versehen sind.

Der Brennerkopf 1, welcher aus einem dreiteiligen Kupferblock besteht, weist hierbei einschraubbare Düsen 17 auf, die strömungsmäßig mit einem als Längsbohrung 8 ausgebildeten Mischgasverteiler verbunden sind. Parallel zu dem Mischgasverteiler verläuft eine Bohrung 9, in der das Kühlmittel geführt ist.

Mit der beschriebenen Vorrichtung wird die Lebensdauer der Düsen und der Brennerköpfe erheblich gesteigert.

Die abgeführte Wärmemenge verhindert ein Glühen der Düsen und der Kopfteile und zwar auch dann, wenn auf der zu bearbeitenden Fläche Stoffe unter starker Wärmeerzeugung verbrannt werden.

Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß die Durchsatzmengen des Kühlmittels und damit die Druck- und Strömungsverhältnisse nicht zu ungewöhnlichen sondern zu beherrschbaren Werten führen.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Flammstrahlen von Beton, Stahl- oder Spannbeton oder Stoffen ähnlicher Beschaffenheit, mit einer Druckdüse, einer sich anschließenden Mischkammer und einem folgenden Mischrohr, welches in einen Brennerkopf führt, der mit einer Anzahl zueinander parallel angeordneter Einzeldüsen verbunden ist, wobei die fluidische Verbindung zwischen dem Mischrohr und den Einzeldüsen aus einer im Brennerkopf vorhandenen, als Verteiler ausgebildeten Längsbohrung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß im Brennerkopf (1) parallel zu der als Verteiler zu den Einzeldüsen (17) aus­ gebildeten Längsbohrung (8) eine weitere Längsbohrung (9) angeordnet ist, welche über Leitungsanschlüsse (15, 16) mit einer Kühlmittelquelle (12) fluidisch verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bren­ nerkopf (1) aus einem thermisch leitenden Material besteht und aus einem kompakten Block hergestellt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennerkopf (1) aus mehreren Kopfteilen (1, 2, 3) besteht und die in jedem Kopfteil zur Führung eines Kühlmittels bestimmten Längs­ bohrungen (9) untereinander in Hintereinanderschaltung durch An­ schlußbrücken (13) verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbohrungen (9) einer Gruppe von Kopfteilen zur Führung eines Kühlmittels hintereinander geschaltet sind und jede Gruppe zu jeder anderen Gruppe fluidisch parallel geschaltet ist.

5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel in einem geschlossenen Kreislauf mittels einer Pumpe (14) umgewälzt wird.

6. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel aus Wasser besteht.

7. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelquelle (12) einen Tank mit einem Fassungsvermögen von mehreren hundert Litern Kühlmittel aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelpumpe (14) zur Umwälzung des Kühlmittels einen Pumpdruck von etwa 2 bis 2,5 bar aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelpumpe (14) zur Umwälzung des Kühlmittels thermostatisch regelbar ist, wobei der Regelwert die Differenz zwischen der Eingangs- und Ausgangstemperatur des Kühlmittels am Brennerkopf (1) ist.

10. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen als Einzeldüsen (17) ausgebildet sind, welche mit dem Brennerkopf (1) oder Brennerkopfteil (2, 3, 4) verschraubt sind.