DE4420935C1 - Schneidbrenner - Google Patents
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/38—Torches, e.g. for brazing or heating
- F23D14/42—Torches, e.g. for brazing or heating for cutting
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Description
Die Erfindung betrifft einen Schneidbrenner nach dem
Oberbegriff des Anspruches 1.
Mit thermischen Bearbeitungswerkzeugen insbesondere
mit Schneidbrennern, werden aus großflächigen Blechen
einzelne Werkstücke ausgeschnitten, wobei der
Schneidvorgang mit einer Brenngas-
Heizsauerstoffflamme und einem
Schneidsauerstoffstrahl ausgeführt wird. Mit der
Sauerstoffflamme des Schneidbrenners
wird das Werkstück auf seine Zündtemperatur, die
unter dem Schmelzpunkt liegt, vorgewärmt. Durch
Öffnen eines Ventiles wird Sauerstoff unter Druck
zugeführt, worauf der Werkstoff verbrennt.
Das Brenngas-Heizsauerstoffgemisch und der
Schneidsauerstoffstrahl werden an Ventilen
des Schneidbrenners eingestellt. Bei der normalen
Einstellung des Brenngas-Heizsauerstoffgemisches
werden Brenngas (z. B. Acetylen) und Sauerstoff im
Verhältnis 1 : 1 gemischt. Im Injektor wird das
Brenngas durch den strömenden Heizsauerstoff
angesaugt und vermischt sich in der Mischdüse und der
Brenngas-Heizsauerstoffzuleitung. Dieses Gasgemisch
verbrennt nach dem Zünden an der Brennschneiddüse als
Flamme.
Zum Zünden des Brenngas-Heizsauerstoffgemisches haben
sich innerhalb des Schneidbrenners angeordnete
Zündeinrichtungen als vorteilhaft herausgestellt, da
diese weniger verschmutzen und sich auch mit diesen
Innenzündbrennern gegenüber sogenannten
Außenzündbrennern keinerlei Kollisionsgefahren mit
Werkstücken bzw. Werkstückvorrichtungen ergeben.
Es sind eine Vielzahl von Innenzündeinrichtungen
bekannt geworden, die jeweils spezifische Vor- und
Nachteile aufweisen.
So werden bei einigen Zündeinrichtungen aus den
Versorgungsleitungen für das Brenngas und den
Heizsauerstoff jeweils separat Zündgase entnommen und
in einem separaten Mischer gemischt (DE-OS 39 41 370,
DE-OS 41 43 144, DE-OS 39 41 371) oder das Zündgas
separaten Versorgungsquellen entnommen und zu einer
Zündgasmengenregelvorrichtung geführt (DE-OS 3 52 79
55).
Weiterhin ist aus der US-PS 3,255,803 ein
Schneidbrenner bekannt geworden, bei dem das Zündgas
über eine Querbohrung von dem Heizkanal in den
Schneidsauerstoff strömt und hier über eine
Zündeinrichtung gezündet wird. Die Nachteile, die mit
einer derartigen Querbohrung verbunden sind, nämlich
Überschlag der Zündflamme in den Heizkanal und
einseitige Beeinflussung der Heizflamme bei strömenden
Schneidsauerstoff, sollen nach der DE-OS 35 16 511
durch eine in der Querbohrung angeordnete
Gewindeschraube verhindert werden.
Der Vorteil dieser Zündeinrichtungen besteht darin,
daß dem Schneidbrenner das Zündgas bereits als ein
vorgemischtes Brenngas-Heizsauerstoffgemisch
entnommen wird und keine aufwendigen
Regeleinrichtungen für das Zündgas erforderlich sind.
Es wäre jedoch wünschenswert, wenn keine unmittelbare
Verbindung zwischen den Heizkanälen und dem
Schneidsauerstoffkanal der Düse vorhanden wäre, da
insbesondere bei geringen Mischgasdrücken die
Beeinflussung durch den Schneidsauerstoff zum
Erlöschen der Heizflamme führen kann und
Flammenrückschläge in den Heizkanal nicht
ausgeschlossen werden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das
dem Brenngas-Heizsauerstoffgemisch entnommene Zündgas
so in die Schneidsauerstoffzuleitung zu leiten, daß
eine Beeinflussung des Brenngas-
Heizsauerstoffgemisches durch den Schneidsauerstoff
oder die Zündflamme sicher ausgeschlossen werden
kann.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen
Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß der Erfindung ist an dem Verteilerkanal für die
Heizkanäle der Schneiddüse eine Zündgasleitung
angeschlossen, über die das vorgemischte Brenngas-
Heizsauerstoffgemisch als Zündgas entnommen und zu
der Schneidsauerstoffzuleitung geleitet wird. Dabei
steht an der Entnahmestelle des zündfähigen Zündgases
bei einem Flammenrückschlag in die Schneiddüse kein
Zündgas mehr an, weil die Verbrennung des Brenngas-
Heizsauerstoff-Gemisches in der durchmessergrößeren
Brenngas-Heizsauerstoff-Gemischzuleitung stattfindet
und somit kein Zündgas mehr zur Verfügung steht, das
bei unkontrollierter Verbrennung im Zündsystem zu
Beschädigungen führen könnte. Durch die in der
Zündgasleitung angeordnete Armatur kann die
Zündgasleitung geöffnet oder geschlossen werden.
Somit ist die Verbindung zwischen dem Verteilerkanal
und der Schneidsauerstoffzuleitung nur während des
Zündvorganges geöffnet. Hierdurch kann der
Schneidsauerstoff nicht in die Heizkanäle strömen und
die Heizflamme beeinflussen. Vorteilhaft läßt sich
das Zündgasgemisch durch ein Einstellventil auf jeden
Schneidbrenner und auf jede Schneiddüse separat
einregulieren, so daß Toleranzen z. B. in der
Zündgasleitung oder den Einstellarmaturen für
Brenngas und Heizsauerstoff, bzw. der Einstellung der
Heizgase ausgeglichen werden können. Zur
Geräuschminimierung kann das Zündgasvolumen an die
jeweilige Schneiddüse angepaßt werden.
Durch die Entnahme des Zündgases aus dem
Verteilerkanal kann der Schneidbrenner bei
Brenngasdrücken ab 0,2 bar betrieben werden, weil der
im Verteilerkanal sich aufbauende Staudruck
unabhängig von den Eingangsdrücken der Heizgase einen
nahezu konstanten Wert aufweist, der ausreicht, daß
das Zündgas mit erforderlichem Druck an dem einer
Flammensperre nachgeschalteten Einstellventil ansteht
und damit regelbar ist.
Der Schneidbrenner nach der Erfindung ist in hohem
Maße sichere da Flammenrückschläge der Zündflamme
aufgrund der in der Zündgasleitung angeordneten
Flammensperren nicht zu Flammenrückschlägen in den
Verteilerkanal und Brenngas-Heizsauerstoff-Gemischzuleitung
führen.
Die Zündeinrichtung des Schneidbrenners ist einfach
zu handhaben und wartungsarm und erfordert keine
aufwendige Steuerung. Hinzu kommt, daß der
Schneidbrenner ohne bauliche Änderung mit allen
Brenngasen betrieben werden kann, weil der
Schneidbrenner der Brenngasart entsprechend ausgelegt
ist und das Zündgasgemisch der vorher im richtigen
Verhältnis einregulierten Heizflamme entnommen und
mengenmäßig über ein Einstellventil der
Brennschneiddüse angepaßt werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Teilschnittdarstellung des
erfindungsgemäßen Schneidbrenners, bei dem aus
übersichtlichkeitsgründen die Brenngas-
Heizsauerstoff-Gemischzuleitung im Brennerkörper
nicht eingezeichnet ist.
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des
Brennerkopfes im Schnitt.
In Fig. 1 ist im Teilschnitt ein Schneidbrenner 10
dargestellt, der im wesentlichen aus einem
Ventilkörper 11, einem Brennerkopf 12, einem Injektor
mit gasgemischführender Leitung und einem den
Brennerkopf 12 mit dem Ventilkörper 11 verbindenden
Führungsrohr 13 besteht. An dem Brennerkopf 12 wird
eine nicht dargestellte Düse befestigt. Die Düse ist
vorzugsweise zweiteilig und als Schlitzdüse
ausgebildet. Die Heizdüse wird hierbei mittels einem
an ihrem oberen Ende ausgebildeten Außengewinde in
das Innengewinde 14 (Fig. 2) und die Schneiddüse in
das Innengewinde 15 des Brennerkopfes 12
eingeschraubt.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die Heizdüse
und die Schneiddüse einteilig auszubilden, oder
mittels einer nicht näher dargestellten Druckschraube
am Brennerkopf 12 zu befestigen.
Der in der Mitte der Schneiddüse angeordnete
Schneidkanal steht mit der Schneidsauerstoffzuleitung
16 des Brennerkopfes 12 in Verbindung. Die
Schneidsauerstoffzuleitung 16 erstreckt sich über das
Schneidsauerstoffrohr 17 bis in den Ventilkörper 11.
Über eine in dem Ventilkörper 11 verlaufende nicht
näher dargestellte Verbindungsbohrung ist die
Schneiddüse mittels Anschluß 18 an die
Schneidsauerstoffversorgungsquelle 19 angeschlossen.
In der Schneidsauerstoffzuleitung 16 ist in
Strömungsrichtung vor dem Anschlußstutzen 18 eine
Rückströmsicherung mit Flammensperre 20 und ein
Einstellventil 21 angeordnet, mit dem der
Schneidsauerstoff eingestellt wird.
Der nicht näher dargestellte Schneidkanal der
Schneiddüse, der Schneidsauerstoffkanal 16 und das
Schneidsauerstoffrohr 17 sowie die nicht näher
dargestellte Verbindungsbohrung zu dem Gewindestutzen
18 sind vorzugsweise innerhalb des Schneidbrenners 10
geradlinig ausgebildet und ermöglichen so vorteilhaft
die Anordnung eines Sensors zur Flammenüberwachung im
Schneidsauerstoffrohr/-kanal.
Die nicht dargestellte Heizdüse ist über die
Brenngas-Heizsauerstoff-Gemischzuleitung 23 (Fig. 2)
mit dem im Ventilkörper 11 angeordneten Injektor
verbunden. Der nicht dargestellte Injektor ist über
Anschlußstutzen 22, 26 für das Brenngas und den
Heizsauerstoff, Einstellventile 43, 44 und
Rückströmsicherungen 27 mit Flammensperren, 8
Flammensperren mit den Brenngas- und
Heizsauerstoffversorgungsquellen 24, 9 verbunden. Das
innerhalb des Führungsrohres 13 des Schneidbrenners
10 angeordnete und über den Injektor mit den
Anschlußstutzen 22, 26 verbundene Brenngas-
Heizsauerstoffgemischrohr 23 ist aus
Übersichtsgründen in Fig. 1 nicht dargestellt.
Innerhalb des Schneidbrenners 10 ist eine elektrische
Zündeinrichtung angeordnet, die in ihrer Gesamtheit
mit 28 bezeichnet ist. Die elektrische
Zündeinrichtung 28 besteht aus einher separaten
Zündgasleitung 29 und einer Zündelektrode 30, die
über ein Zündkabel 31 mit einem nicht näher
dargestellten Zündtrafo verbunden ist. Die
Zündelektrode 30 ist unter einem spitzen Winkel 35
von vorzugsweise 9° gasdicht in dem Brennerkopf 12
eingeschraubt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausbildung wird die
Zündelektrode 30 mittels einer Stopfbuchse 33 und
einer in den Brennerkopf 12 einschraubbaren
Druckschraube 34 gasdicht befestigt.
Auf der gegenüberliegenden Seite der Zündelektrode 30
mündet die Zündgasleitung 29 einströmseitig (Pfeil A)
vor dem Zündraum 37 unter einem spitzen Winkel 39 von
vorzugsweise 21° in die Schneidsauerstoffzuleitung
16. Der Abstand zwischen Zündraum 37 und
Zündgasleitung 29 ist so ausgelegt, daß das aus der
Zündgasleitung 29 strömende Brenngassauerstoffgemisch
(Zündgasgemisch) direkt in den Funkenbereich zwischen
Gegenelektrode 38 und Zündelektrode 30 gerichtet ist.
Die Zündgasleitung 29 ist über ein Kapillarrohr mit
ihrem anderen Ende gasdicht mit dem Ventilkörper 11
verbunden. Über eine in dem Ventilkörper 11
angeordnete Verbindungsbohrung 29a ist die
Zündgasleitung 29 zu dem Anschlußstutzen 32 und der
Rückströmsicherung 41 mit Flammensperre geführt. Nach
der Rückströmsicherung 41 mit Flammensperre verläuft
die Zündgasleitung 29 über Anschlußstutzen 50 zurück
in den Brenner 10 (Verbindungsbohrung 29 b). Die
Zündgasleitung 29 ist dort mit dem Verteilerkanal 45
(s. Fig. 2) verbunden. Der Verteilerkanal 45 versorgt
die Heizschlitze der nicht näher dargestellten Düse
mit dem Brenngas-Heizsauerstoffgemisch, das über die
Brenngas-Heizsauerstoff-Gemischzuleitung 23 in den
Verteilerkanal 45 eingeleitet wird. In dem
Verteilerkanal 45 bildet sich bei eingeschraubter
Düse ein von der Brenngas-Heizsauerstoffgemisch-Menge
nahezu unabhängiger Staudruck, so daß das Brenngas-Heizsauerstoffgemisch
selbsttätig als vorgemischtes
Zündgas in den im Brennerkopf 12 angeordneten und in
den Verteilerkanal 45 mündenden Kanal der
Zündgasleitung 29 strömt.
Das Zündgas wird durch die als Kapillarrohr
ausgebildete Zündgasleitung 29 in Pfeilrichtung 46
aus dem Schneidbrenner 10 herausgeführt. Es strömt
über eine Flammensperre 42, ein Adressierventil 47
(Magnetventil) und ein Einstellventil 48 oder eine
Blende zu der Rückströmsicherung 41 mit Flammensperre
und über das zwischen Ventilkörper 11 und Brennerkopf
12 angeordnete Kapillarrohr in den Schneidbrenner 10
zurück. Es wird in die Schneidsauerstoffzuleitung 16
gegenüber der Zündelektrode 30 eingespeist und
gezündet. Die Zündflamme tritt aus dem
Schneidsauerstoffkanal der Düse aus und zündet das
aus den Heizschlitzen austretende Brenngas-
Heizsauerstoffgemisch. Der Zündvorgang wird
zeitabhängig gesteuert und ist beispielsweise nach 4
Sekunden beendet. Danach wird das Adressierventil 47
geschlossen, so daß beim Zuschalten des
Schneidsauerstoffs keine Verbindung zwischen der
Schneidsauerstoffzuleitung 16 und der Brenngas-
Heizsauerstoff-Gemischzuleitung besteht. Das
Zündgasgemisch kann auch direkt am Injektor oder der
sich anschließenden Brenngas-Heizsauerstoff
Gemischzuleitung 23 entnommen werden. Bei
Gleichdruckbrennern kann das Zündgasgemisch dem
Mischraum direkt oder der sich anschließenden
Gemischleitung entnommen werden. Das Absperrventil 47
kann selbstverständlich auch innerhalb des Brenners
angeordnet sein, z. B. am Ausgang des Brennerkopfes an
der Stelle 46.
Claims (3)
1. Schneidbrenner, bestehend aus einem Ventilkörper, einem Brenner
kopf und einer Düse, deren Heizkanäle über
einen Verteilerkanal mit einer Brenngas-
Heizsauerstoff-Gemisch-Zuleitung verbunden
ist und deren Schneidsauerstoffkanal mit
einer Schneidsauerstoffzuleitung verbunden
ist, in die eine Zündgasleitung mündet und
die Zuleitungen mit Gasversorgungen verbunden
sind, wobei die Zündgasleitung mit dem
Verteilerkanal oder der Brenngas-Heizsauer
stoff-Gemischzuleitung verbunden ist, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens ein Ventil
(47) in der Zündgasleitung (29) angeordnet
ist.
2. Schneidbrenner nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Zündgasleitung (29) vor dem Ventil
(47) eine Flammensperre (42) und nach dem
Ventil (47) ein Einstellventil (48) oder eine
Blende angeordnet ist.
3. Schneidbrenner nach einem der Ansprüche 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zündgasleitung (29) von dem Ver
teilerkanal (45) bis aus dem Ventilkörper
(11) heraus und in den Schneidbrenner (19)
wieder zurück bis in den Brennerkopf (12)
geführt ist, wo sie in die Schneidsauer
stoffzuleitung (16) mündet.
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