-
Schweißbrenner Die Erfindung betrifft solche Schweißbrenner, bei denen
das die Schweißflamme bildende Gasgemisch nicht nach dem Vorschlag von Fouche mittels
Ansaugens des mit niederem Druck zugeführten Brenngases durch einen mit erheblich
höherem Druck aus einer Treibdüse zur Ausströmung gebrachten Sauerstofftreibstrahl
beim Durchströmen einer Mischdüse, sondern durch Zusarnrnenführen beider Gasbestandteile
unter gleichem, durch Druckminderventile geregeltem Druck in einem Mischraum erzeugt
wird.
-
Bei den bisher üblichen derartigen Gleichdruckschweißbrennern steht
der Mischraum, in welchem die beiden Gasgemischbestandteile zusammengeführt werden,
mit dem Innenraum des vor der Austrittsdüse des Brennerkopfes vom Schweißgasgemisch
durchströmten Brennerhalsrohres im freien Zusammenhang. Der Betriebsdruck des Mischraumes,
auf welchen die beiden den Zusammenfluß des Sauerstoffes einerseits und des Brenngases
anderseits beherrschenden Druckminderventile eingestellt werden müssen, ist also
hierbei dem im Brennerhalsrohr herrschenden Betriebsdruck gleich. Die Höhe dieses
Brennerhalsdruckes ist aber in engen Grenzen unveränderlich durch die Bedingungen
für die Bildung einer wirksamen Schweißflamme aus dem von diesem Druck durch die
Brennerkopfdüse zum Ausströmen gebrachten Gasgemisch bestimmt.
-
Aus diesem Zusammenhang ergeben sich gewisse Betriebsschwierigkeiten
für derartige Brenner dadurch, daß die sich daraus bestimmende Druckhöhe im Mischraum
nahe oder vielmehr schon jenseits der unteren Grenze liegt, bei welcher Druckminderventile,
die den in Betracht kommenden Betriebsverhältnissen entsprechende Eigenschaften
haben, mit genügender Feinfühligkeit zur Wirkung gebracht werden können. Diese Druckminderventile
müssen, da der Gasvorrat regelmäßig Hochdruckflaschen entnommen wird, für die Abdrosselung
eines hohen'Druckgefälles eingerichtet und wegen der Möglichkeit von Überbeanspruchungen
mit dicken, verhältnismäßig schwer beweglichen Steuermembranen ausgestattet sein,
woraus sich verhältnismäßig hohe innere Bewegungswiderstände und eine entsprechende
Einschränkung der Feinfühligkeit des Ventils ergeben.
-
Die hieraus sich ergebenden Betriebsschwierigkeiten der Gleichdruckschweißbrenner
werden nach vorliegender Erfindung dadurch vermieden, daß zwischen der Brennerkopfdüse
und dem an der Vereinigungsstelle beider Gase sich ergebenden Mischraum eine Drosseldüse
eingeschaltet ist, welche erheblich enger ist als die Austrittsmündung des Brennerkopfes.
Dadurch wird der durch die Bedingungen der Schweißflammenbildung bestimmten, im
Brennerhalsrol@r herrschenden Gasdruckstufe eine weitere Druckstufe vorgeschaltet,
welche in dem durch die Breite der Drosseldüse und die Durchgangsmenge des Gasgemisches
bestimmten Verhältnis höher liegt als dieser Brennerhalsdruck und nach welcher sich
der untere Betriebsminderdruck des
Druckminderventils bestimmt. Hierdurch läßt sich ein erheblich
zuverlässigeres Arbeiten und Zusammenwirken der beiden Druckminderventile erreichen.
-
. Die bauliche Lage der erwähnten Drosseldüse in dem Körper des Schweißbrenners
entspricht der Natur der Sache nach der Mischdüse der Fouche-Brenner, ist aber von
diesen, abgesehen von den erwähnten Zweck- und Wirkungsbeziehungen, insofern wesentlich
verschieden, als die Mischdüse der Fouche-Brenner wegen ihrer Ansaugwirkung für
das Brenngas stets eine größere oder höchstens gleiche Durchgangsweite haben muß.
als die der Austrittsdüse des zugehörigen Brennerkopfes.
-
Beim Durchströmen der Drosseldüse ergibt sich außerdem ein Energieüberschuß,
der zugunsten der Gleichförmigkeit der Mischung ohne Gefahr für die Störung des
Mischungsverhältnisses nutzbar gemacht werden kann. Hierdurch wird auch bei vorkommenden
Änderungen des Gegendruckes die Gefahr des Eindringens der Flamme in das Brennerhalsrohr
sehr vermindert. Ferner ergibt sich an der Drosselstelle selbst ohne weiteres eine
zweite, sehr wirksame Rückschlagsicherung, denn die Durchgangsgeschwindigkeit durch
diese liegt unter allen Umständen bedeutend höher als diejenige der Brennerkopfdüse.
Auch ist diese zweite Sicherungsdüse dem auch für die Rückschlagwirkung sehr nachteiligen
Einfluß der Wärmezufuhr aus der Schweißflamme entzogen.
-
Dadurch, daß nicht nur wie bei Fouch6-Brennern der Sauerstoff, sondern
auch das Brenngas beim Einströmen in das Brennerhalsrohr durch die aufstauende Wirkung
der Drosseldüse einer mit Wärmeverbrauch verbundenen Expansionswirkung unterworfen
ist, wird endlich auch eine sehr erheblich gesteigerte Kühlungswirkung durch das
durchströmende Gasgemisch auf den Metallkörper des Brennerhalsrohres und der Brennerkopfdüse
ausgeübt. Hierdurch kann auch bei lang andauerndem und die Wärmeaufnahme des Brennerkopfes
aus der Schweißflamme förderndem Gebrauch des Brenners das Halsrohr und besonders
auch die Drosseldüse so kühl gehalten werden, daß durch zufällige Umstände (wie
Aufstoßen der Brennermündung) bewirkte Rückschläge höchstens bis zur Drosseldüse
vordringen können und so schnell im Brennerrohr erlöschen, daß das aus der Drosseldüse
sofort nachdringende frische Gasgemisch sich vor der Brennerkopfdüse wieder entzündet,
Betriebsunterbrechungen also auch durch solche Rückschläge nicht hervorgerufen werden.
-
Auf der Zeichnung ist in Abb. i ein der Erfindung entsprechender Schweißbrenner
unter Andeutung der zu seiner Speisung mit den Betriebsgasen erforderlichen Vorrichtungen
im Längsschnitt schematisch dargestellt. Abb.2 zeigt im einzelnen in eben solchem
Schnitt die Zusammenführungsstelle der beiden Gasgemischanteile in diesem Brenner.
-
Der Brennerkopf i ist vorzugsweise, wie üblich, am vorderen Ende eines
Halsrohres 2 angebracht, welches durch eine Überwurfmutter 3 mit dem Schaftteil
q. des Schweißbrenners lösbar verbunden ist. Dieser trägt an seinem hinteren Teil
zwei Anschlußrohre 5, 6, welche durch Druckschläuche 7, 8 mit j e einer beispielsweise
aus einem oder mehreren übereinandergeschalteten Druclreduzierventilen g,io bestehenden
Druckregelungsvorrichtung verbunden sind, die beispielsweise mit je einer Hochdruckgasflasche
ii, iz in Verbindung stehen, von denen die eine das zum Betriebe des Schweißbrenners
dienende Sauerstoffgas, die andere das Brenngas, vorzugsweise sog. - Dissousgas,
in zweckentsprechend hoher Spannung liefert.
-
Innerhalb des Körpers des Schaftteils gehen die Anschlußrohre 5, 6
in zwei getrennte, durch je ein Ventil 13, 14 absperrbare Kanalzüge 15, 16 über,
die zu einer am vorderen Ende des Schaftteils angebrachten Aussparung 17 führen,
welche durch einen Einsatzkörper 18 größtenteils ausgefüllt wird. Dieser wird von
einem Mittelkanal i9 durchsetzt, welcher sich hinten an das vordere Ende des Kanalzuges
15 dicht abschließend ansetzt und am vorderen Ende vorzugsweise mit divergierenden
Teilkanälen in einen verhältnismäßig engen, hohlkegelförrnigen Raum ausmündet, der
im mittleren Teil der gegenüberliegenden Endfläche des Halsrohrkörpers 2 ausgespart
ist. Dieser hohlkegelförmige Mischraum 2o steht durch am Umfang des Einsatzkörpers
18 vorgesehene Längsrinnen 21 und an diese anschließende radiale Bohrungen mit dem
vorderen Ende des anderen Kanalzuges 16 in Verbindung.
-
Von diesem Mischraum 2o geht längs der Mitte des hinteren Halsrohrendes
eine enge Drosseldüsenbohrung zz aus, deren Höhlung an ihrer Vorderseite durch einen
Erweiterungskegel 23 in den verhältnismäßig weiten Halsrohrkanal24. übergeführt
ist. Die an dessen Vorderende sich anschließende Höhlung des Brennerkopfes i geht,
wie üblich, mit einem entsprechenden Hohlkegel 25 in die zylindrische Brennerbohrung
26 über, deren Durchmesser nach Maßgabe der erforderlichen Schweißflammengröße bemessen
ist. Der Querschnitt der Drosseldüsenbohrung 22 wird vorzugsweise etwa halb so groß
gewählt wie derjenige der Brennerbohrung 26.
-
Während des Betriebes des Schweißbrenners wird einerseits der Sauerstoff
und anderseits das Brenngas.. dem Brenner mit zweckentsprechendem Überdruck zugeführt,
der durch die Reduzierventile g, io geregelt wird. Die Gase gelangen durch die Kanalzüge
15, 16 und den Mittelkanal sowie die Umfangskanäle 21
des Einsatzkörpers
1ä in den Mischrauen 2o, wo sie miteinander in Verbindung treten, und strömen aus
diesen vereinigt durch die Drosselbohrung 22 dein Halsrohrkanal zu, von wo sie durch
die Brennerkopfbohrung 26 zum Austritt in die Schweißflamme gelangen. Der erhebliche
Strömungswiderstand, welchen das Gasgemisch hierbei in der engen Drosseldüsenbohrung
findet, erzeugt einen Staudruck in dem Mischrahm 20 und den übrigen Hohlräumen des
Brennerschaftteils 4, welcher gleichmäßig auf die Membrane der beiden Reduzierventile
g, to zurückwirkt. Bei gleicher Druckeinstellung dieser Ventile strömen daher die
beiden Gase der Mischkammer in gleichem, für die Betriebe von Acetylenschweißbrennern
richtigem Verhältnis zu.
-
Bdim Betriebe von Brenngasen, die ein anderes Mischungsverhältnis
verlangen, muß dieses durch zweckentsprechende Ausgestaltung der Reduzierventile
oder sonstigen Druckregelungsvorrichtungen für sich bestimmt werden. Wie leicht
ersichtlich, hängt die Ausströmungsgeschwindigkeit des Brennerkopfes, abgesehen
von dessen Bohrung, von der Höhe des Betriebsdruckes ab, der sich in dem Halsrohrkanal
24 einstellt. Dieser wird durch entsprechende Einstellung der beiden Reduzierventile
so geregelt, daß die Flamme die für die Schweißarbeit entsprechende Größe annimmt.