DE3938804A1 - Schneidbrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schneidbrenner mit einer Schneiddüse.

Es sind sogenannte Injektorschneidbrenner bekannt, bei denen Heizsauerstoff und Brenngas im Brenner gemischt und dann durch das Mischrohr in die Düse strömen. Die Flamme brennt normalerweise kurz hinter der Stirnseite der Düse. Es gibt jedoch Fälle, die zum Eintritt der Flamme in den Brenner führen können, z. B. Behinderung des Gasaustrittes aus der Düse durch Schlacke- oder Zunderspritzer oder starke Erwärmung des Brenners. Brennt die Flamme im Brenner weiter (Rückzündung), dann führt dies zu einem schnellen Temperaturanstieg und zur Zerstörung des Brenners.

Bei großen, durch den Brenner strömenden Gasmengen und/ oder beim Schneiden von warmen Gießsträngen werden daher Innenmischdüsen eingesetzt. Bei diesen Düsen findet die Gemischbildung in den Heizgaskanälen statt. Das Brenngas wird im oberen Teil der Düse durch schrägeinlaufende oder rechtwinklige Kanäle dem Heizsauerstoff zugemischt. Durch die Zuordnung jeweils eines "Injektors" zu jedem Heiz­ gaskanal sind die Düsen weitgehend rückschlagunempfind­ lich, da beim Auftreten eines Flammenrückschlages jeweils nur ein Heizgaskanal betroffen ist. Nach dem Eintritt der Flamme in den Brenner läuft die Flamme im Regelfall mit der Strömung der Heizgase wieder aus der Düse heraus. Die Zerstörung des Brenners wird vermieden.

Es gibt Innenmischdüsen in verschiedenen Bauarten. In der DE 24 52 004 A1 ist eine einstückig ausgebildete Innenmischdüse dargestellt, wie sie heute eingesetzt wird. Diese Düsen weisen einen Düsenkopf auf, der als Dichtfläche ausgebildet ist. Mit diesem Düsenkopf, der die Injektorbohrungen enthält, werden die Düsen lösbar an dem Brennerkörper des Schneidbrenners befestigt. In der gleichen Druckschrift wird weiterhin zur Kosten­ reduzierung bei der Herstellung von Innenmischdüsen vor­ geschlagen, die Düse dreiteilig auszubilden. Diese Düse besteht aus einem Düsenfuß, auf den am oberen Ende ein Düsenkopf und am unteren Ende ein Düsenring aufgeschraubt ist. Die Mischung von Brenngas und Heizsauerstoff findet in einer zwischen dem Düsenfuß und dem Düsenring gebil­ deten Mischkammer statt.

Eine einteilige Heizdüse zum Abhobeln bei der der Düsen­ fuß mit dem Düsenkopf verlötet ist, wird in der EP 00 97 883 B1 beschrieben.

Nachteilig bei den Innenmischdüsen nach dem Stand der Technik ist die Zuordnung des Düsenkopfes zu dem Düsen­ fuß, weil das Verschleißteil "Düse" als Baueinheit ge­ wechselt werden muß, wenn eine exakte Zuordnung des Dü­ senkopfes zu dem Düsenfuß, wie bei einem Bewegungsge­ winde, nicht gewährleistet ist. Ein Versatz zwischen den Bohrungen des Düsenkopfes und denen des Düsenfußes führt zu schlechten Schnittqualitäten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Be­ triebskosten eines Schneidbrenners zu verringern und eine Schneiddüse zu schaffen, die einfacher und kosten­ günstiger gefertigt werden kann, bei gleicher bzw. höherer Betriebssicherheit und Heizleistung von be­ kannten Innenmischdüsen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schneid­ brenner mit einer Schneiddüse und einem als separates Teil ausgebildeten Injektor, der zwischen der Düse und der Gasausströmseite des Brennerkörpers angeordnet und dem Brennerkörper zugeordnet ist, gelöst.

Weitere vorteilhafte Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Le­ bensdauer des eingesetzten Brennerkörpers wesentlich größer ist, als die der verwendeten Schneiddüse. Erfin­ dungsgemäß wird nun der Injektor nicht mehr der Schneid­ düse, also dem Verschleißteil zugeordnet, sondern dem Brennerkörper und zwar dem Teil, an dem die Schneiddüse abdichtet. Diese Abdichtung kann konisch- oder flach­ dichtend ausgeführt sein. Durch die lösbare oder unlös­ bare Befestigung des bevorzugt als Düsensitz ausgebil­ deten Injektors mit dem Brennerkörper und der lösbaren Befestigung der Schneiddüse an dem Brennerkörper oder dem Injektor hat der Betreiber der Schneidbrenner nun­ mehr den Vorteil, daß nur noch die um den Injektor re­ duzierten Düsen bei Verschleiß ausgewechselt werden müssen. Die Übergänge des Heizgases oder der reinen Ga­ se von dem Brennerkörper mit dem Injektor zur Schneid­ düse werden vorzugsweise als Bohrung auf Bohrung ausge­ führt, wobei vorzugsweise am Brennerkörper oder Injek­ tor mindestens ein die Düse relativ zu dem Injektor positionierendes Element und/oder eine die Düse relativ zu dem Injektor positionierende Fläche vorgesehen ist. Durch das Element bzw. die Fläche wird eine exakte Zu­ ordnung der Bohrungen des Injektors zu den Bohrungen der Schneiddüse erreicht. Diese ist immer dann erforder­ lich, wenn Bohrungen mit gleichen Abmessungen zur Gas­ führung verwendet werden. Treffen dahingegen an der Schnittstelle Injektor-Düse die in ihren Abmessungen kleineren Injektorbohrungen oder die in ihren Abmessun­ gen größeren Ringräume auf die Bohrungen der Schneid­ düse, dann ist ein großer Toleranzbereich in der Zu­ ordnung gegeben.

Somit werden die aufwendigen Injektorbohrungen dem Teil zugeordnet, das erfahrungsgemäß die 20-30fache Lebens­ dauer einer Schneiddüse hat. Die Schneiddüse wird somit vom Material und von der Fertigung her gesehen mini­ miert. Zur Wartung bzw. Reparatur der Schneidbrenner kann der Düsensitz im Schneidbrenner als tauschbares In­ jektorteil ausgeführt werden.

Ebenso besteht die Möglichkeit sowohl den Düsensitz des Injektors und/oder die Schneiddüse aus keramischen Ma­ terial bzw. aus einem Metall-Keramik-Verbundmaterial herzustellen, wodurch die Lebensdauer von Schneiddüse und Injektor wesentlich erhöht wird.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

In der Zeichnung ist auf der linken Seite der Brenner­ körper 10 mit einem Injektor 11 mit konischer Dicht­ fläche 12 dargestellt. In dem Brennerkörper 10 sind Leitungen 13, 14, 15 für Heizsauerstoff, Brenngas und Schneidsauerstoff angeordnet. Als Brenngase werden be­ vorzugt Propan, Erdgas oder Methan eingesetzt. Der über eine gasdichte Verbindungsfläche 16 an dem Brennerkör­ per anliegende Injektor 11 steht über Ringräume 17, 18, die wahlweise im Brennerkörper 10 oder im Injektor 11 angeordnet sein können, mit den Leitungen 13, 14 für Heizsauerstoff und Brenngas in Verbindung. Die vorzugs­ weise rechtwinklig zueinander verlaufenden Injektor­ bohrungen 19, 20 mit einem Durchmesser kleiner 1,7 mm verbinden die Ringräume 17, 18 mit den Heizgasbohrungen 21 der an der Dichfläche 12 anliegenden Düse 22. Dabei wurden besonders günstige Strömungsverhältnisse in den Injektorbohrungen 19, 20 erzielt, wenn sie einen Durch­ messer zwischen 0,2 und 1,1 mm aufweisen. Mehrere Heiz­ gasbohrungen 21 der Düse 22 umgeben die zentrische Schneidsauerstoffbohrung 23. Zwischen den Heizgasboh­ rungen 21 und der Schneidsauerstoffbohrung 23 sind Brenngasbohrungen 24 angeordnet, die über Anschlußboh­ rungen 25 mit dem Ringraum 17 verbunden sind. Die Heiz­ gas-, Schneidsauerstoff- und Brenngasbohrungen 21, 23, 24 der Düse 22 verlaufen geradlinig durch den Düsenkör­ per 26 und können sich über die Dichtfläche 12 hinaus bis in den Injektor 11 erstrecken. Dabei trifft eine im Durchmesser größere Schneidsauerstoffbohrung 23a an der Dichtfläche 12 bzw. 31 auf und eine Durchmesser kleinere Schneidsauerstoffbohrung 23 des Düsenkörpers 22. Unter geradlinig werden hierbei durchgehende Bohrungen 21, 23, 24 ohne Abzweigungen usw. verstanden, wobei die gerad­ linig in dem Düsenkörper 26 verlaufenden Bohrungen 21, 24 für Heiz- und Brenngase auch unter einem Winkel zur Schneidsauerstoffbohrung 23 angeordnet sein können.

Die Düse 22 wird mittels einer Überwurfmutter 27 oder einer Druckschraube an oder in dem Brennerkörper 10 bzw. dem Injektor 11 lösbar befestigt, wozu an oder in dem Brennerkörper 10 bzw. dem Injektor 11 ein Gewinde 28 vorgesehen ist. Die Düse 22 weist hierzu an ihrem zur Dichtfläche gerichteten Ende eine Schulter 29 auf, an der die Überwurfmutter 27 bzw. die Druckschraube anliegt und mittels der die Düse 22 beim Befestigen gegen den Injektor 11 gezogen wird.

Der Injektor 11 ist lösbar oder unlösbar mit dem Bren­ nerkörper 10 verbunden, wobei nach einer bevorzugten Ausbildung der Injektor in den Brennerkörper 10 einge­ schraubt ist und gegebenenfalls mit diesem anschließend verschweißt oder verlötet wird.

Eine Schraubverbindung ist auf der rechten Seite der Zeichnung anhand eines Injektors 11 mit flacher Dicht­ fläche 31 dargestellt und mit der Bezugsziffer 30 be­ zeichnet, während auf der linken Seite der Injektor 11 mit konischer Dichtfläche unlösbar mit dem Brenner­ körper 10 durch Schweißen, Löten oder einstückiger Aus­ bildung verbunden ist.

Dem Injektor 11 oder dem Brennerkörper 10 sind Elemente 32, beispielsweise Stifte, zugeordnet, die eine rela­ tive Positionierung der Düse 22 zu dem Injektor 11 ge­ währleisten. Durch die Elemente 32 wird eine exakte Zu­ ordnung der Anschlußbohrungen (wie bei 25) zu den Boh­ rungen 21, 23, 24 gewährleistet.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, können die Über­ gänge an der Schnittstelle Düse 22/Injektor 11 aus An­ schlußbohrungen wie bei 25 oder aus dem Aufeinander­ treffen der Injektorbohrungen auf beispielsweise die Heizgasbohrungen 21 oder des Ringraumes 33 für Brenngas (rechte Zeichnungsseite) auf die Brenngasbohrungen 24 bestehen. Die Ausgestaltung der Übergänge und deren Zu­ ordnung zu den Bohrungen 21 und 23 kann beliebig sein und ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellte Aus­ führung beschränkt.

Vorteilhaft besteht die Düse 22 oder der Injektor 11 aus einem keramischen Material bzw. aus einem Metall-Kera­ mik-Verbundmaterial.

Claims (13)

1. Schneidbrenner mit einer Schneiddüse (22) und einem als separates Teil ausgebildeten Injektor (11) der zwischen der Düse (22) und der Gasausströmseite des Brennerkörpers (10) angeordnet und dem Brennerkörper (10) zugeordnet ist.

2. Schneidbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Injektor (11) in den Brennerkörper (10) einge­ schraubt und/oder unlösbar mit diesem verbunden ist.

3. Schneidbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Injektor (11) oder der Brennerkörper (10) mindestens ein die Düse (22) relativ zu dem Injektor (11) positionierendes Element (32) aufweist.

4. Schneidbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (22) eine zentrische Sauerstoffbohrung (23) und mindestens darum angeordnete Heizgasbohrungen (21) aufweist, die jeweils als durchgehende geradlinig verlaufende Kanäle ausgebildet sind.

5. Schneidbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizgasbohrungen (21) der Oüse (22) über eine flache oder konische Dichtfläche (12, 31) mit den Injektorbohrungen (19) des Injektors (11) ver­ bunden sind, die ihrerseits jeweils in Ringräume (17, 18) für Heizsauerstoff und Brenngas münden.

6. Schneidbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektorbohrungen (19) für das Brenngas und den Heizsauerstoff rechtwinklig oder schräg zuein­ ander verlaufen.

7. Schneidbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Injektor (11) eine zum Brennerkörper (19) weisende Dichtfläche (16) aufweist und lösbar in oder an dem Brenner befestigt ist.

8. Schneidbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse mit einer Druckschraube oder einer Über­ wurfmutter (27) in oder an dem Brennerkörper (10) bzw. in oder an dem Injektor (11) befestigt ist.

9. Schneidbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektorbohrungen (14) einen Durchmesser kleiner 1,7 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 und 1,1 mm aufweisen.

10. Schneidbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Heizgasbohrungen (21) und der Schneidsauerstoffbohrung (23) Brenngasbohrungen (24) angeordnet sind, die über den Ringraum (17) mit Brenngas versorgt werden.

11. Schneidbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß den Brenngasbohrungen (24) Injektoren zugeordnet sind, mittels denen Sauerstoff zuführbar ist.

12. Schneidbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (22) oder der Injektor (11) aus einem keramischen oder metallischen Material bestehen.

13. Schneidbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (22) und/oder der Injektor (11) aus einem Metall-Keramik-Verbundmaterial bestehen.