DE392944C - Verfahren und Duesensystem zur Erhoehung der Wirtschaftlichkeit des Betriebes von Spritzapparaten - Google Patents

Description

• Verfahren und Düsensystem zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Betriebes von Spritzapparaten. Es sind Verfahrensarten und Apparate bekannt, bei denen langgestreckte, z. B. in Form von Drähten, Bändern, Röhren, Litzen usw. gebrachte Materialien einem Düsensystem zugeführt werden, in welchem das Zuführungsmaterial der Einwirkung eines Brenngasgemisches ausgesetzt und durch Entzündung dieses Gemisches erschmolzen wird, worauf unmittelbar hinterher das erschmolzene Spritzgut durch einen dem Düsensystem gleichfalls zugeführten PreBgasstrom (Druckluft) zerstäubt und auf vor dem Düsensystem aufgestellte Gegenstände gespritzt wird (vgl. z. B. das Werk »Das Schoopsche Metallspritzverfahren(c von Hanns Günther und M. U. Schoop, erschienen in der Frankhschen Verlagshandlung, Stuttgart zgz7, Seite gr und 9a).
• Man benutzt bei diesen bekannten Verfahren und Spritzapparaten für die Verspritzung drahtförmigen Ausgangsgutes bisher ausnahmslos das in Abb. z der beiliegenden Zeichnung im Längsschnitt dargestellte Düsensystem. Dieses Düsensystem besteht zur Hauptsache aus drei konachsial ineinandergeschachtelten Düsen, nämlich einer Innendüse i, welche zur Führung des drahtförmigen Spritzgutes dient und aus diesem Grunde mit einem Längskanal ia versehen ist, einer Mitteldüse 2 und einer Außendüse 3. Alle drei Düsen i, 2 und 3 sind an einem gemeinsamen Düsenkopf 4 befestigt, und zwar geschieht dies bei der Innendüse i durch einfaches Einschrauben des hinteren Gewindezapfens in eine Gewindebohrung des Düsenkopfes 4., bei den mit einer Fußplatte versehenen Düsen 2 und 3 aber mit Hilfe einer Überfallmutter 5, die auf das Außengewinde des Düsenkopfes 4 geschraubt wird, wobei die Fußplatte der Düsen 2 und 3 gegenüber der Stirnfläche des Düsenkopfes .I und zueinander gut eingeschliffen und abgedichtet sind.
• Zwischen der Innendüse i und der Mitteldüse 2 bleibt ein feiner Ringspalt bestehen, oder aber es sind in der Außenwand von i oder in der Innenwand von 2 Nuten eingelassen, die zur Heranleitung der Brenngasmischung dienen. Die Brenngasmischung, bisher ausnahmslos bestehend aus einem gespannten Brenngas (Wasserstoff, Azetylen, Preßleuchtgas) und gepre13-tem Sauerstoff, wird den zwischen den Düsen i und 2 verbleibenden Nuten oder den Ringspalten durch einen mit diesen Räumen kommunizierenden Sammelraum 4a im Düsenkopf .I zugeführt. Der Sammelraum steht dabei durch Querkanäle 46 mit an die (nicht dargestellten) Zuführungsschläuche des Spritzapparates angeschlossenen und im Düsenkopfstück 4 eingelassenen Vertiefungen 4' in Verbindung. In ähnlicher Weise wird einem zwischen der Mittel- und der Außendüse verbleibenden Ringspalt oder statt letzterem den in den einander zugekehrten Wandungen dieser Teile befindlichen Nuten Preßgas oder Preßluft, die als Zerstäubungsmittel dient, durch den im Düsenkopf 4 vorgesehenen Sammelkanal 4#i zugeführt. Querkanäle 4e° vermitteln wieder die Heranführung dieses Zerstäubungsgases aus den im Düsenkopf vorgesehenen Vertiefungen 4.f, denen der am Spritzapparat befestigte (nicht dargestellte) Leitungsschlauch das Zerstäubungsgas zuleitet.
• Wird ein mit dem so beschriebenen und in Abb. i dargestellten Düsensystem ausgestatteter Spritzapparat in Betrieb gesetzt, so bildet sich bei Verwendung von Sauerstoff als Bestandteil der dem Düsensystem zugeführten Brenngasmischung die Flamme bereits in dem Raum 6, d. h. in demjenigen Teil der Höhlung der Außendüse 3, der die bündig miteinander abschließenden Düsen i und 2 überragt. Diese Überragung ist aber aus zwei Gründen notwendig i. Es muß der aus der Innendüse austretende Draht, wenn er in die durch Entzündung des bei 2 austretenden Gasgemisches gebildete Flamme tritt und dort erschmolzen wird, gegen eine zu plötzliche Abkühlung durch die Außenluft und gegen die bei der Expansion des zur Zerstäubung dienenden Gases (Preßluft) entstehende Kälte geschützt werden, weil sonst die Erschmelzung des Drahtes erschwert bzw. unmöglich gemacht oder die Aufrechterhaltung einer genügend heißen Schmelzflamme beeinträchtigt wird.
• 2. Fesbalb muß verhindert werden, daß das Zerstäubungsgas (Preßluft) schon völlig expandiert und aus dem Düsensystem tritt, bevor eine totale Schmelzung des vorderen Drahtendes eingetreten ist, bevor der Draht also genügend Zeit gefunden hat, die gegen eine Abkühlung geschützte Flamme bis zur Erschmelzung zu passieren; anderseits muß eine Teilexpansion in dem Rauire 6 stattfinden, um dadurch das Abreißen und Zerstäuben der Schmelzmasse zu erzielen, bevor mit dem völligen Austritt der Zerstäubungsgase aus dem Düsensystem auch ein starker Spannungsabfall und eine starke Erkaltung des Zerstäubungsmittels eintritt.
• Beiden Notwendigkeiten wird nur durch die Ummantelung der sich unmittelbar am Ende der Düsen i und 2 bildenden Flamme durch den sie überragenden Teil der Düse " entsprochen.
• Die Bildung und Aufrechterhaltung einer Flamme durch Entzündung des zwischen den Düsen i und 2 austretenden Gasgemisches ist aber bei dieser Anordnung nur möglich, wenn, wie schon erwähnt wurde, dem Brenngas als Gasmischung Sauerstoff beigemischt ist. Würde man an Stelle von Sauerstoff gewöhnliche Preßluft dem Brenngas beimischen, so würde unter sonst gleichen Umständen, nämlich, wenn das die Düsen i und 2 überragende Stück der Außendüse 3 genau so lang bemessen würde wie bei Verwendung von Brenngas-Sauerstoffmischung, die sich bei der Entzündung des Preßluft-Brenngasgemisches bildende Flamme unstabil werden, d. h. die Flamme würde sich nicht unmittelbar an dem Ende der Düsen i und 2, sondern sie würde sich erst in einem gewissen Abstand über den Düsen i und 2, wenn auch immer noch innerhalb des Raumes 6, bilden; sie tanzt dabei unstet über den aus den Ring- oder Nutenspalten zwischen den Düsen i und 2 strömenden Gasmischungen. Dieses Tanzen hört beim Ersatz des Sauerstoffs durch Preßluftgas erst auf und die Flamme wird stabil, d. h. sie bildet sich unmittelbar an dem Ende der Düsen i und 2, wenn man den Raum 6 bzw. das die Düsen i und 2 überragende Stück von 3 verkürzt. Dabei ist immer noch vorausgesetzt, daß dem Düsensystem außer dem Gemisch von Brenngas-Preßluft zur Unterhaltung der Flamme nicht auch noch Preßgas zu Zerstäubungszwecken zugeführt wird. Die unstete Flamme erlöscht nämlich sofort wieder, wenn man durch die zwischen den Düsen 2 und 3 bestehenbleibenden Spalt- oder Nutenräume P-.e3-luft zum Zwecke der Zerstäubung des durch die Flamme gehenden Erahtes einführen würde. Die Flamme kann aber aufrechterhalten werden und erlöscht auch nicht bei Zuführung von Preßluft oder Preßgas als Zerstäubungsmittel, wenn man dem Brenngas als Mischungsbestandteil eine im bestimmten Mengenverhältnis zu ihm gehaltene Menge Sauerstoff beigibt.
• Dieses für den geregelten Schmelzungsvorgang der verschiedenen Metalldrähte schwankende Mengenverhältnis an anteiligem Sauerstoff zum Brenngas bedingt auch einen bestimmten Verbrauch an diesen Gasen, so daß die Wirtschaftlichkeit des Betriebes solcher Spritzapparate an eine gewisse Grenze gebunden is-t.
• Gemäß vorliegender Erfindung soll diese Wirtschaftlichkeit des Betriebes von Metallspritzapparaten erhöht und unter sonst gleichen Umständen der Sauerstoffbedarf zum Brenngasbedarf erheblich eingeschränkt oder durch an die Stelle des Sauerstoffs tretende Druckluft ganz ausgeschaltet oder endlich bei Verwendung geringer Mengen die Anwendung eines Brenngases von geringerem Heizwert als Wasserstoff, Azetylen oder Preßleuchtgas erreicht werden, wenn man das Verfahren und das Düsensystem zur Ausführung des Verfahrens gegenübez der bisherigen Anordnung nach folgenden Richtungen hin ändert i. Es ist dafür zu -sorgen, daß der Austritt des zur Flammenspeisung dienenden Brenngasgemisches im Düsensystem an einer Stelle erfolgt, die nicht unmittelbar von der Austrittsmenge des- zur Zerstäubung dienenden Preßgases (Preßluft) beeinflußt wird, wie dies bei dem in Abb. i dargestellten Düsensystem der Fall ist, bei welchem das Zerstäubungsgas unmittelbar neben der Brenngasmischung ausströmt.
• z. Es muß dem an der Innendüse austretenden Spritzgut Gelegenheit gegeben werden, möglichst lange Zeit den heißesten von der Brenngasmischulig gespeisten Teil der Flamme oder des Flammenbündels zu passieren, d. h. es muß ohne Gefahr für das Auslöschen der Flamme die Bildung der letzteren möglichst tief in -das Innere des Düsensystems hineinverlegt werden.
• 3. Um der Notwendigkeit unter 2 zu entsprechen, muß der der strömenden Energie des Brenngasgemisches in der Richtung nach dem Düsenkopf hin entgegenwirkende Expansionsdiuck des im- Düsensystem austretenden Zerstäubungsgases (Preßluft) dadurch weniger schädlich gemacht werden, daß durch injektorartige Ausbildung des die Heranleitung des Brenngasgemisches bewirkenden Düsenteils eine Vergrößerung der Geschwindigkeit des Strahles der austretenden Brenngasmischung bei eventuell gleichzeitiger Verminderung der Austrittsmenge derselben angestrebt wird. .4. Es wird vorzuziehen sein, die. Mischung des Brenngases mit der gegen früher verringerten Menge Sauerstoff oder mit der als Ersatz für den früher verwendeten Sauerstoff dienenden Preßluft erst kurz vor der Flammenbildung, also erst im vorderen Teil des .Düsenkopfes, anstatt wie bisher schon im hinteren Teil des Düsenkopfes oder gar vor demselben vorzunehmen.
• Eine nach diesen Grundsätzen abgeänderte Ausbildung des Düsensystems, wie Abb. 2 der Zeichnung sie im Längsschnitt darstellt, weist folgende Beschaffenheit auf: Die zur Führung des Spritzgutes dienende Innendüse a hat eine verhältnismäßig kleine Länge und ist oberhalb ihres im Düsenkopf e eingeschraubten Gewindezapfens a1 außenseitig kegelförmig ausgebildet, wobei das vordere Ende des Kegels in eine Zylinderfarm übergeht. Dieses vördere Ende der Innendüse reicht noch ein wenig in die Bohrung b1 eines auf einen Stufenabsatz des Düsenkopfes e außenseitig aufgeschraubten Düsenkörpers b hinein. Der Düsenkörper b umgibt unter Belassung eines Ringspaltes c einen auf einen zweiten Stufenabsatz des Düsenkörpers e aufgeschraubten Düsenkörper d, durch dessen Kopfbohrung unter gleichzeitiger Abdichtung die Innendüse a hindurchführt. In unmittelbarer Nähe der von der Innendüse a durchsetzten Öffnung im Düsenkörper d sind einige feine Bohrungen dl angeordnet, die den Ringraum f zwischen den Teilen d-a mit dem Ringraum c verbinden. Der Düsenkörper b wird unter Belassung eines Ringraumes --von einem auf einen dritten Gewindeabsatz des Düsenkörpers e aufgeschraubten, im vorliegenden Falle aus zwei Teilen i-j bestehenden Düsenkörper ummantelt, wobei der mit einem Handgriff k ausgestattete Düsenkörperteil j durch Drehung des Handgriffs leicht aus dem Teil i herausgezogen werden kann. Der-in bekannter Weise mittels einer auf das Gewinde des Zapfenansatzes in aufgeschraubten Mutter n an der Gehäusevorderwand o des Spritzapparates befestigte Düsenkopf e wird, gegen die Gehäusewand durch eine Dichtungsplatte P abgedichtet. Letztere besitzt Öffnungen r, die mit in der Gehäusewand befindlichen, zu den Schlauchanschlüssen führenden Kanälen kommunizieren. Die Kanäle und Öffnungen v führen das Zerstäubungsgas durch Bohrungen s in den Raum g Bohrungen t-u-ul in den Teilen P-e führen dem Raum c das benötigte Brenngas, Bohrungen v-w-wl den benötigten Sauerstoff bzw. an dessen Stelle Preßluft dem. Raume f zu. Die bei dl mit großer Geschwindigkeit durch die engen Öffnungen austretende Preßluft oder der in ganz geringer Menge austretende Sauerstoff reißt unter gleichzeitiger Vermischung das injektorartig angesaugte Brenngas aus dem Raum c in die Bohrung y 1 und kann hier entzündet werden. Diese Entzündung wird erleichtert und führt zu einer steten Flammenbildung bereits unmittelbar an dem tbergang des Raumes c in die Bohrung b1, wenn man für einen Augenblick den mit dem Handgriff k ergriffenen Düsenkörperteil jaus .i entfernt und nach der Bildung der Flamme wieder in seine erste Lage zurückführt.
• Diese Stetigkeit der langen, im Innern der Bohrungen bl-i' liegenden Flamme wird auch nicht durch das bei b'= aus in der Außenwand des Düsenmundstückes des Körpers b vorgesehenen Nuten austretende Zerstäubungsgas (Preßluft) beeinträchtigt, weil die Austrittsstelle dieses Gases wesentlich vorgerückt ist gegenüber der Bildungsstelle des Flammenfußes, weil ferner die Geschwindigkeit des die Flamme speisenden Brenngasstromes diejenige des sich in dem Raume j 1 bereits expandierenden Zerstäubungsgases übertrifft. Die lange Flamme in den Räumen il-bl ermöglicht auch eine gute Durchschmelzung des Drahtes, bevor durch den Austritt des Zerstäubungsmittels am Außenrand von j1 eine völlige, plötzliche Expansion und Abkühlung des Zerstäubungsgases eingetreten ist, so daß schon die Teilexpansion des Gases in il das Abreißen und Vorzerstäuben des geschmolzenen Teils des Drahtes bewirken kann.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erhöhung der V4'irtschaftlichkeit des Betriebes von Spritzapparaten, bei welchen das dem Spritzapparat zugeführte langgestreckte Spritzgut mittels einer zur Flamme entzündeten Gasmischung erschmolzen wird unter Verwendung eines von einem Außenmantel an der Spitze überragten Düsensvstems, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bildung der Flamme an einer möglichst tief ins Innere des Düsensystems zurückverlegten Stelle, die jedenfalls hinter der Ausmündung der das Ze-stäubungsgas zuführenden Düse liegt, und unter solchen Bedingungen vor sich gehen läßt, daß diese von der austretenden Brenngasmischung gespeiste Flamme nicht unmittelbar von der Expansion des das :schmelzende Spritzgut zerstäubenden Gasstrahles (Preßluft) beeinflußt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch injektorartige Ausbildung des das Brenngasgemisch heranleitenden Düsenteils der Strahl der austretenden Brenngasmischung bei gleichzeitiger Verminderung der Austrittsmenge derselben eine Strömungsenergie erhält, die den auch nach dem Düseninnern hin wirkenden Druck des austretenden expandierenden Zerstäubungsgases überwindet.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung des Brenngases mit dem Sauerstoff oder der Preßluft erst kurz vor der Flammenbildung, also erst im vorderen Teil des Düsenkopfes, anstatt wie bisher schon im hinteren Teil des Düsenkopfes oder gar vor demselben erfolgt. q. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i bis 3, gekennzeichnet durch einen Düsenkopf (e), der mit drei stufenförmig abgesetzten Gewindegängen ausgestattet ist, auf welche der mutterförmig ausgebildete Teil von drei unter Belassung je eines ringförmigen Zwischenraumes (f, c, g) konachsial zueinander angeordneten Düsenkörpern (d, b, i.) aufgeschraubt ist, und wobei der Innenraum (f) des innersten Düsenkörpers (d) durch Kanäle (w1, w) im Düsenkopf mit der Sauerstoff- oder Preßluftzufuhr als Mischungsbestandteil der Brenngasmischung in Verbindung steht, während der ringförmige Raum (c) zwischen dem innersten und mittleren Düsenkörper (d, b) durch Kanäle (z@l-ar.) im Düsenkopf mit der Brenngaszufuhr, der Ringraum (g) zwischen dem mittleren und dem äußeren Düsenkörper (b-i) durch Kanäle (s) mit der Zerstäubungsgas-(Preßluft-)Zufuhr des Spritzapparates in Verbindung steht. Vorrichtung nach Anspruch .I, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Führung des Spritzgutes vorgesehene Innendüse (a) in einer zentralen Bohrung den innersten Düsenkörper (d) durchsetzt und bis an den hinteren Rand der zentralen Bohrung (b1) des mittleren Düsenkörpers (b) reicht, wobei im Düsenkörper (d) vorgesehene feine Bohrungen (dl) den Austritt des Sauerstoffs bzw. Preßluftbestandteils der Brenngasmischung bewirken und injektorartig das in dem Raum (c) zwischen Innen- und Mitteldüsenkörper befindliche Gas in die Austrittsöffnung (il) des Außendüsenkörpers hinüberreißen. 6. Vorrichtung nach Anspruch q. und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendüsenkörper aus zwei Teilen (i-j) besteht, wobei der vorde_-e, die Austrittsöffnung des Dü#,enkörpe--s besitzende Teil (j) leicht auswechselbar am aufgeschraubten hinteren Düsenkörperteil (i) befestigt und mit einem Handgriff (k) versehen ist, der die schnelle Abnahme des leicht entfernbaren Teiles von dem festsitzenden e°möglicht.