DE3918760C2 - Verfahren zum Verhindern der Zerstörung von Maschinenschneid- oder Maschinenwärmbrennern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Verhindern der Zerstörung von Maschinenschneid- oder Maschinenwärm­ brennern durch selbsttätiges Abschalten mindestens der Brenngaszufuhr beim Rückzünden oder Abknallen der Flamme.

Es gibt prinzipiell zwei Arten von Autogenbrennern: Innen- und Außenmischbrenner. Bei den Innenmischbren­ nern werden Sauerstoff und Brenngas gemischt und strö­ men dann durch das Mischrohr in die Düse. Die Flamme brennt normalerweise kurz hinter der Stirnfläche der Düse. Es gibt jedoch Fälle, die zum Eintritt der Flamme in den Brennern führen können. Zum Beispiel Behinderung des Gasaustritts aus der Düse durch Schlacke- oder Zunderspritzer oder starke Erwärmung des Brenners. Wenn die Flamme nach dem Eintritt in den Brenner erlischt, oder an der Düse wie vorher normal weiter brennt, dann wird der Brenner als "rückzündsicher" bezeichnet. Brennt die Flamme im Brenner weiter (Rückzündung), dann führt dies zu einem schnellen Temperaturanstieg und - wenn nicht das Brenngas abgeschaltet wird - zur Zer­ störung des Brenners.

Aus der DE-OS 17 29 900 ist ein gattungsgemäßes Verfah­ ren bekannt, bei dem das Brenngas bei erfolgter Rück­ zündung sofort abgesperrt wird. Die Absperrung erfolgt selbsttätig mittels eines in dem Brenner angeordneten zusätzlichen Ventiles über die beim Rückzündvorgang auftretenden Druckwellen oder eine erhöhte Temperatur im Brennerkörper. Die Ventilschließzeiten betragen einige Hundertstel bis einige Zehntel Sekunden.

Das bekannte Verfahren benötigt zur Realisierung eine kostenintensive und in der Herstellung komplizierte Vorrichtung, die die Strömungsführung der Brenngase be­ einflußt. Das Abschalten der Brenngaszufuhr erfolgt nur in kurzen Zeiträumen, die eine Abkühlung des Brenners auf "Normaltemperatur" nicht erlaubt, so daß nach selbsttätigem Öffnen der Brenngaszufuhr weitere Rück­ zündungen erfolgen. Bei einem anderen Ausführungsbei­ spiel muß die Brenngaszufuhr manuell von einem Bedie­ nungsmann freigegeben werden.

Weiterhin ist es aus der DE-PS 22 03 194 bekannt, ein fotoelektrisches Element über der Zuführung für den Schneidsauerstoff anzuordnen. Mittels des fotoelek­ trischen Elementes wird die Strahlungsemission der Flamme erfaßt und in ein Spannungssignal umgewandelt. Die Versorgung mit Brenngasen wird dann automatisch an­ gehalten, wenn durch eine Ausgangsspannung Null ein Ausgehen der Flamme festgestellt wird.

In der DE-OS 34 37 103 ist ferner ein Verfahren zum Schutz eines Autogenbrenners gegenüber Rückzündungen offenbart, bei dem die Temperatur der Mischzone ge­ messen wird und abhängig von der Temperatur der Misch­ zone die Brenngaszufuhr abgeschaltet wird.

Alle Verfahren vermitteln die Lehre, daß die Brenngase beim Auftreten von Rückzündungen sofort abgeschaltet werden müssen. Das Abschalten erfolgt dabei über die Erfassung der Strahlungsemission, der Temperatur oder über die bei Rückzündung entstehende Druckwelle. Dieses ist in der Brennschneidtechnik jedoch von Nachteil, da es nach der Zündung der Flammen, d. h. während des Funk­ tionsablaufes Positionieren der Brenner, Anwärmen des Werkstoffes, Lochstechen des Werkstoffes und/oder Be­ arbeiten (Schneiden oder Wärmen) des Werkstoffes, zum mehrmaligen Abknallen der Flamme kommen kann, ohne daß hierdurch eine Rückzündung innerhalb des Brenners ent­ steht. Vielmehr kann nach mehrmaligem Abknallen (Vor­ gang, bei dem die Zündung entgegen der Strömungsrich­ tung der Heizgase in den Brenner hinein und mit der Strömungsrichtung der Heizgase sofort wieder heraus verläuft) eine Stabilisierung der Flamme stattfinden. Ein sofortiges Abschalten der Brenngase bei jedem Ab­ knallen ermöglicht daher keinen automatischen Funk­ tionsablauf des Brennschneidvorganges und führt zu einer Minderung der Nutzungsrate der Brennschneidma­ schine. Es erfordert weiterhin den Einsatz von Bedien­ personal.

Ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Beibe­ haltung eines ausbrennsicheren Brenners ein unnötiges Abschalten, mindestens des Brenngases, zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß beim Verfahren durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst und bei der Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß ein Maschinenschneid- oder Maschinenwärmbrenner aufgrund der mechanischen Auslegung des Injektors bei einer Rückzündung frühestens nach 1 Sekunde zerstört wird und bei einem Abknallen der Flamme, frühestens nach 1 Se­ kunde die für den Acetylenzerfall erforderliche Mindest­ temperatur von 250°C erreicht. Bei einem Abknallen der Flamme laufen die Detonationswellen innerhalb dieses Zeitraumes mehrmals in den Brenner und aus diesem her­ aus. Die Flamme kann sich in dem erfindungsgemäßen Zeitraum von 1 bis 15 Sekunden, vorzugsweise jedoch in 5 Sekunden, stabilisieren, ohne daß der Positionier-, Wärm-, Lochstech- und/oder Schneidvorgang unterbrochen wird.

Vorteilhaft ist innerhalb der Schneidsauerstoffzuleitung des Brenners ein Lichtwellenleiter, entsprechend den Ausführungen in der DE 38 03 444 C1, angeordnet, mittels dem die Strahlungsemission der Flamme oder des zu bear­ beitenden Werkstoffes erfaßt und zu einer Auswerteein­ richtung mit einem Zeit-Zähler geleitet wird. Bei einem Zurückgehen bzw. Ausbleiben der Strahlungsemission der Flamme oder des Werkstoffes wird der Zeit-Zähler akti­ viert, der Steuersignale erzeugt, mittels denen min­ destens ein in der Zuleitung für die Brenngaszufuhr angeordnetes Magnetventil nach einem Zeitraum von 1 bis 15 Sekunden, insbesondere nach einem Zeitraum von 5 bis 10 Sekunden abgeschaltet wird. Durch das Abschal­ ten mindestens der Brenngaszufuhr, beispielsweise 5 Sekunden nach dem Zurückgehen oder Ausbleiben der er­ faßten Strahlungsemission der Flamme, wird einerseits sichergestellt, daß die Brenngaszufuhr aufgrund eines ein- oder mehrmaligen Abknallens der Flamme nicht un­ nötigerweise abgeschaltet wird; andererseits wird durch den erfindungsgemäßen Zeitraum, nach dem mindestens die Brenngaszufuhr abgeschaltet wird, eine Zerstörung des Brenners aufgrund einer Rückzündung vermieden.

Claims (2)

1. Verfahren zum Verhindern der Zerstörung von Maschi­ nenschneid- oder Maschinenwärmbrennern durch selbst­ tätiges Abschalten mindestens der Brenngaszufuhr beim Rückzünden oder Abknallen der Flamme, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschalten der Brenngaszufuhr nach einem Zeitraum von 1 bis 15 Sekunden ab dem Auftreten des Rückzündens oder Abknallens der Flamme über eine zurückgehende oder ausbleibende Strahlungsemission der Flamme oder des Werkstoffs erfolgt.

2. Einrichtung mit einem Maschinenschneid- oder Maschi­ nenwärmbrenner und einem diesen zugeordneten Strah­ lungssensor zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strah­ lungssensor mit einem Zeit-Zähler verbunden ist, welcher nach einer vorgegebenen Zeit Steuersignale erzeugt, mittels denen mindestens ein in der Zufüh­ rung für das Brenngas angeordnetes Magnetventil abgeschaltet werden kann.