DE8619454U1

DE8619454U1 - Düse für das Brennschneiden oder Flämmen von Werkstücken

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Publication number: DE8619454U1
Application number: DE19868619454
Authority: DE
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1986-07-19
Filing date: 1986-07-19
Publication date: 1988-09-01

Description

20,07,1988

MESSER GRIESHEIM GMBH MG ¹⁵⁷⁴ Kennwort: Sauerstoffkanal _m 1229 Erfinder: ^Kimm Ordner: V Düse für das Brennschneiden oder Flämmen von Werkstücken

Die Erfindung betrifft eine Düse nach dem Oberbetriff des Anspruches 1.

Schneiddüsen werden beim thermischen Bearbeiten von metallischen Werkstücken eingesetzt. Für das Brenn schneiden von 50 bis mindestens 2000 mm dicken Blechen werden mehrere Schneiddüsen mit unterschiedlichem Gasdurchsatz benötigt, die an dem Brenner befestigt werden, Dabei sollen die Schneiddüsen und die Brenner kostengünstig herstellbar sein und eine optimale Bearbeitungsqualität, wie beispielsweise Schnittflächenqualitat, ermöglichen. Aus dem Fachbuch "Verfahren der Autogentechnik", Bernard Schreiber, Deutscher Verlag für

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Schweißtechnik GmbH, 1973 sind aus den Seiten 48 und 108 Düsen verschiedener Bauart bekannt, bei denen eine mittige Schneidsauerstoffbohrung vorgesehen ist und ringförmig darum Heizgasgemischbohrungen angeordnet sind. Mit der nach dem Zünden des Heizgasgemisches entstehenden Hsizflsmme wird dss zu bssrbsitsnds Werk= stück an der Reaktionsstelle auf eine Temperatur gebracht, bei der es spontan mit dem Sauerstoff reagiert. Es wird eine fortlaufende Verbrennung mit dem Sauer^ stoffstrahl ermöglicht.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 8226246.2 ist es

bekannt, ringförmig um die mittige Schneidsäuerstoffbohrung Bfenngaszuführungen und ringförmig um die Brenngaszuführungen HeizsauerstoffZuführungen anzuordnen. Die Heizsauerstoffzuführungen und die Brenngaszuführungen münden jeweils über Kanäle in Heizgasgemischbohrungen. Um eine Vormischung des He^zsauerstoffs mit dem Brenngas und des Brenngases mit dem Heizsauerstoff zu ermöglichen, sind die Brenngaszuführungen über Brenngasverbindungsbohrungen mit den Heizgasgemischbohrungen der Heizsauerstoffzuleitung und die Heizsauerstoffzuführungen über Heizsauerstoffverbindungsbohrungen mit den Heizgasgemischbohrungen der Brenngaszuführung verbunden.

Aus der DE-OS 1629958 ist es zur Erhöhung der Vorwärmleistung einer Schneiddüse bekannt, die Brenngas- bzw. Brenngasheizsauerstoffgemischführung über Kanäle mit der Schneidsauerstofführung zu verbinden, so daß Brenngas bzw. ein Brenngasheizsauerstoffgemisch (Heizgas) in die Schneidsauerstofführung gespeist wird. Auf diese Weise soll eine optimale Konzentration der Vor-

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wärmflamme um den Schneidsauerstoffstrahl erreicht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Düse, insbesondere eine innen- außenmischende Schneiddüse

F mit zwei ringförmig um die Schneidsauerstofführung !

angeordneten Gasführungen zu schaffen, bei der die im ;

Brenner angeordnete Heizsauerstoffzuführung .

einschließlich der hierfür erforderlichen Regeleinheit j

sowie der Schläuche und Elektrik entfallen kann. _ä

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Dadurch, daß innerhalb der gasemischenden Schneid- ,

düse ein Teil des Schneidsauerstoffs in die Gas- j

führung für das Brenngas gespeist wird, wird es vorteilhaft möglich, auf den Heizsauerstoffschlauch, auf die Regeleinheit und die Elektrik für den Heizsauer stoff zu verzichten und somit einen kostengünstigen Schneidbrenner mit kleinen Baumaßen herzustellen. Um gute Schnittqualitätert und eine optimale Heizgasgemischzusammenset^ung bei unterschiedlichen Schneidsauerstoffdrücken zu ermöglichen, wird die Menge des dem Brenngas zugeführten Sauerstoffs in Abhängigkeit von dem Schneidsauerstoffdruck verändert.

Vorteilhaft weist die Schneiddüse einen in den Heiz- ^j

gasgemischkanal mündenden Kanal '<*\&udigr;* den Sauerstoff auf, der mit der Schneidsauerstoffühiung in Verbindung steht« Gute Mischungsverhältnisse des Brenngases mit dem Sauerstoff Werder) erreicht, wenn der Kanal für den Sauerstoff unter" einem ansteigenden Winkel, vorzugs-

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weise unter einem Winkel von 90 bis 170° zur Achse der Heizgasgemischführung mit der Schneidsauerstofführung verbunden ist. Dabei weist die Schneiddüse eine Schneidsauerstoffzuführung mit einer gegenüber der Schneidsauerstofführung plötzlichen Erweiterung auf, von der der Kanal für den Sauerstoff abzweigt. An die Schneidsauerstoffzuführung schließt sich ein konisch verengender Übergangsabschnitt an. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Schneiddüse verläuft die Heizgasgemischführung unter einem Winkel von 1 bis 15° oder parallel zur Düsenachse.

Die Schneiddüse weist weiterhin eine über einen Kanal für Brenngas mit der Heizgasgemischführung verbundene Brenngaszuführung mit gegenüber dem Kanal für Brenngas plötzlicher Erweiterung auf. Vorteilhaft weist der in Strömungsrichtung der Gase nach dem Kanal für Brenngas in die Heizgasgemischführung mündende Kanal für Sauerstoff bei einem Schneidsauerstoffdruck von 10 bar einen Durchmesser von etwa 0,35 Millimeter und bei einem Schneidsauerstoffdruck von 5 bar einen Durchmesser von etwa 0,6 Millimeter auf.

Zur v/eiteren Optimierung der Vermischung des Brenngases mit dem Sauerstoff weist die Heizgasgemisch führung in Strömungsrichtung der Gase nach dem Kanal für Brenngas eine Erweiterung auf, in die der Kanal für den Sauerstoff mündet.

Bevorzugt ist in der Düse mindestens eine weitere Brenngasführung ringförmig^ Urrt die S.chn.e.idsauerstoff ührl/ng Vorgesehen, in die Brenngas gespeist wird, das sich außerhalb der Schneiddüse mit dem Schneidsauer-

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stoff vermischt. Da bei einer derartigen innen- außenmischenden Schneiddüse durch die Außenmischung mit eingeschaltetem Schneidsauerstoff der Anheizvorgang durchgeführt wird, kann dem Schneidsauerstoff innerhalb der Düse vorteilhaft Sauerstoff ohne Gasverluste entnommen und dem Brenngas zur Innenmischung zugeführt werden.

Selbstverständlich ist es auch vorteilhaft möglich, an-

statt der Brenngasführung für die Außenmischung ringförmig um die Schneidsauerstofführung eine zusätzliche Heizgasgemischführung vorzusehen, die mit der Bren< gaszuführung und dem Kanal für Sauerstoff verbunden ist.

Vorteilhaft weist die innen- außenmischende Schneiddüse eine gemeinsame Brenngaszuführung auf, über die Brenngas in die Brenngasführung und die Heizgasgemischführung geführt wird.

Vorteilhaft kann die Schneiddüse als Konusdüse, Flachdüse, Langdüse oder Kurzdüse ausgebildet sein. Unter Konusdüse versteht man dabei eine Düse mit konischer Abdichtung der Düse im Brennerkopf, unter Flachdüse versteht man dabei eine Düse mit flacher Abdichtung der Düse im Brennerkopf, unter Langdüse versteht man dabei eine Konus- oder Flachdüse von ca. 100 mm Länge, unter Kurzdüse versteht man dabei eine Konus- oder Flachdüse bis ca. 20 mm Länge.

Ein AllsführUngsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt Und wiid im folgenden näher beschrieben -

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Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung

einer flachabdichtenden SchneidüüsG 5 nach der Erfindung;

I Fig. 2 eine schematische Teilschnittdar-

I Stellung der Schneiddüse mit einer

; schräg zur Düsbiiachse verlaufenden

j IO Heizgasgemischführung.

i Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung

I der Schneiddüse mit zusätzlicher

j Brenngasführung für die Außenmischung

I 15 von Brenngas- und Schneidsauerstoff.

\ Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung

I der Schneiddüse mit zusätzlicher

j Heizgasgemischführung für die Innen-

\ 20 mischung und mit konischem Übergangs-

\ abschnitt zwischen Schneidsauerstoff-

S zuführung und Schneidsauerstoffzu-

; führung.

j 25 Die in der Fig. 1 dargestellte gasemischende Düse 10 j weist im wesentlichen eine mittige Schneidsauerstoffführung 11 für den Schneidsauerstoff und mindestens eine ringförmig darum angeordnete Heizgasgemischführung \ 12 auf, in die Kanäle für Brenngas 13 und Sauerstoff

30 14 münden. Die HeizgasgemischführUrtg ist parallel zu? Düsenachse IS angeordnet* In Strömungrichtung der Gase 16 mündet zuerst der Vorzugsweise parallel zur Düsen-

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achse IS angeordnete Kanal für [Brenngas 13 in die Heizgasgemischfuhrung 12. Nach dem Kanal für Brenngas 13 mündet der Kanal für Sauerstoff 14 in die Heizgasgemischführung 12, Die Heizgasgemischführung 12 kann dabei konzentrisch zur Düsenachse als Kreisring öder als auf einem Teilkreis um die Düsenachse angeordnete Bohrungen ausgebildet sein. Die Zuführung des Brenngases erfolgt über eine oberhalb des Kanales für Brenngas 13 angeordnete Brenngaszuführung 17, die eine gegen· über dem Kanal für Brenngas 13 plözliche Erweiterung aufweist. Vorzugsweise ist die Brers.-.gaszuf ührung 17 als Ringkanal ausgebildet, so daß die in Fig. 1 dargestellten Bohrungen der Heizgasgemischführung 12 über den Ringkanal mit Brenngas versorgt werden.

Der in die Heizgasgemischführung 12 mündende Kanal für den Sauerstoff 14 (Heizsauerstoff) steht mit der Schneidsauerstofführung 11 in Verbindung, so daß bei strömenden Schneidsauerstoff ein Teil der in der Schneidsauerstofführung 11 strömenden Menge des Sauerstoffs über den Kanal für Sauerstoff 14 in die Heizgasgemischführung 12 und damit dem Brenngas zugeführt wird (Innenmischung = Injektor), Der Kanal für den Sauerstoff 14 verläuft unter einem ansteigenden Winkel 18 von vorzugsweise 90 bis 170° zur Achse 19 der Heizgasgemischführung 12 bis zur Schrieitisauerstofführung 11. Um Druckschwankungen in der Schneidsauertofführung 11 zu vermeiden, weist die Düse 10 in ihrem Eingangsbereich für den Schneidsauerstoff eine Erweiterung (Schneidsauerstoffzuführung 20) auf, von der der Kanal für den Sauerstoff 14 vorzugsweise abzweigt. Über eine Brenngasquelle wird Brenngas in die Brenngaszuführung 17 und damit über den Kanal für das Brenngas 13 in die

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Heizgasgemischf ühx⁴ungen 12 gespeist. Bei gleichzeitiger Zuführung von Schneidsauerstoff in die Schneidsauerstoff zuführung 20 und von dort in die Schneidsauerstofführung 11 und über den Kanal für Sauerstoff 14 in die Heizgasgemischführung 12 erfolgt unterhalb der Eintrittsstelle des Kanals für Sauerstoff 14 in der Heizgasgemischführung 12 eine Vermischung von Brenngas und Sauerstoff zu einem Heizgasgemisch. Bei Einstellung einer neutralen Heizflamme wird die Menge des Sauerstoffs (Heizsauerstoffs), die durch den Kanal für den Sauerstoff 14 der Heizgasgemischführung 12 zugeführt wird, durch den Durchmesser des Kanals für den Sauerstoff 14 konstant vorgegeben und der Brenngasdruck eingeregelt. Abhängig von der Materialdicke be- trägt der Schneidsauerstoff in etwa 5 bis 10 bar und der Brenngasdruck in etwa 0,3 bis 0,6 bar.

Der in Strömungsrichtung der Gase 16 nach dem Kanal für Brenngas 13 in die Heizgasgemischführung 12 mündende Kanal für Sauerstoff 14 hat bei einem Schneidsauerstoffdruck von 10 bar einen Durchmesser von etwa 0,35 Millimetern und bei einem Schneidsauerstoffdruck von 5 bar einen Durchmesser von etwa 0,6 Millimetern. Dabei wird die durch den Kanal für Sauer- stoff 14 aus der Schneidsauerbtoffzuführung 20 entnommene Menge des dem Brenngas zugeführten Sauerstoffs in Abhängigkeit von dem Schneidsauerstoffdruck über die Durchmesserveränderung des Kanals für Schneidsauerstoff 14 eingestellt.

In der Fig. 2 ist unterschiedlich zur Fig. 1 eine Heizgasgemischführung 12 dargestellt, die unter einem Winkel 21 von 1 bis 15° zur Düsenachse 15 verläuft.

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Gleiche Bauteile sind in der Fig. 2 mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Die Funktionsweise der Düse 10 nach der Fig. 2 entspricht der Düse gemäß Fig. Durch die Führung des Heizgasgemisches unter einem Winkel 21 wird eine konzentrierte Heizung erreicht.

In der Fig. 3 ist eine bevorzugte innen- außenmischende Düse 10 mit einer Heizgasgemischführung 12 dargestellt, in die Kanäle für Brenngas 13 und Sauerstoff 14 münden.

Die Heizgasgemischfühtung 12 ist ringförmig um die Sauerstofführung 11 angeordnet. Die Heizgasgemischführung 12 besteht vorzugsweise aus mehreren auf einem Teilkreis um die Schneidsauerstofführung 11 angeordneten Bohrungen. Zwischen diesen Heizgasgemischführungen und der Schneidsauerstofführung 11 ist mindestens eine weitere Brenngasführung 22 auf einem Kreis mit kleinerem Durchmesser vorgesehen, in die Brenngas gespeist wird. Vorteilhaft weist die innen- außenmischende Düse 10 eine als Ringraum ausgebildete Brenngaszu führung 17 mit gegenüber dem Kanal für Brenngas 13 plötzlicher Erweiterung auf, über die Brenngas in die Brenngasführung 22 und die Heizgasgemischführung 12 gespeist wird.

Durch den Ringraum der Brenngaszuführung 17 fließt

Brenngas in die Brenngasführung 22, das sich nach dem Austritt aus der Düse mit dem Schneidsauerstoff vermischt (Außenmischung). Durch den Ringraum der Brenngaszuführung 17 fließt zugleich Brenngas in den Kanal für Brenngas 13 und in die Heizgasgemischführung Über die Schneidsauerstoffzuführung 20 fließt der Schneidsauerstoff zu der Schneidsauerstofführung und versorgt zugleich durch dec, Kanal für Sauerstoff

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14 (Heizsauerstoff) die Heizgasgemischführühg 12 mit Sauerstoff. Brenngas und Sauerstoff vermischen sich unterhalb der Einmündung des Kanals für Sauerstoff (Innenmischung) und das Heizgasgemisch gelangt durch die Heizgasgemischführung 12 nach außen und bildet zusammen mit dem aus der Bfenngäsfünfüng 22 äüs^e tretenden Brenngas und dem aus der Schneidsauerstofführung 11 austretenden Schneidsauerstoff die Heizung, Der Kanal für Sauerstoff 14 muß in Verbindung mit dem Kanal für Brenngas 13 entsprechend dem Schneidsauerstoffdruck dimensioniert sein.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Düse 10 nach Fig. 4 weist die Schneidsauerstofführung 20 einen sich

konisch verengenden Übergangsabschnitt 23 auf, der in die zylindrisch ausgebildete Schneidsauerstofführung 11 übergeht. Ringförmig um die Schneidsauerstofführung 11 ist auf einem inneren Teilkreis 24 eine zweite Heizgasgemischführung 25 vorgesehen, die ebenso wie die auf dem äußeren Teilkreis 26 angeordnete Heizgasgemischführung 12 über einen Kanal für Sauerstoff 27 mit der Schneidsauerstoffzuführung 20 verbunden ist. Der Heizgasgemischführung 25 wird Brenngas über eine separate Brenngaszuführung 28 und einen Kanal für

Brenngas 29 zugeführt. Durch die separate Brenngaszu führung 28 ist eine unterschiedliche Heizflammeneinstellurig möglich.

. Selbstverständlich sind die in den Fig. 1 bis Fig. 4 beschriebenen Merkmale der Düsen 10 auch miteinander kombinierbar. So ist es beispielsweise auch möglich, in der Düse 10 nach der Fig. 3 eine separate
Brenngaszuführung vorzusehen und/oder zwischen

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Sauerstoffzuführung und Sauerstofführung der Düsen 10 nach Fig. 1 bic Fig. 3 einen sich konisch verengenden Übergangsabschnitt vorzusehen.

Gr/dr
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Claims

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Ansprüche

1. Düse für das Brennschneiden oder Flämm-sn von Werkstücken mit mindestens einer mittigen Schneidsauerstofführung und einer ringförmig darum angeordneten Heizgasgemischführung, in die Kanäle für Brenngas und Sauerstoff münden, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kanal für den Sauerstoff (14) mit der Schneidsauerstofführung (11, 20) so in Verbindung steht, daß ein Teil der in der Gasführung für den Schneidsauerstoff (11, 20) geführten Menge des Sauerstoffs dem Brenngas zugeführt wird.

2. Düse nuch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kanal für den Sauerstoff (14) unter einem ansteigenden Winkel (18) mit der Schneidsauerstofführung (11, 20) verbunden ist.

3. Düse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kanal für den Sauerstoff (14) unter einem Winkel (18) von 90 bis 170° zur Achse (19) der Heizgasgemischführung (12) angeordnet ist.

4. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der Eingangsabschnitt der Schneidsauerstofführung (11) als Schneidsauerstoffzuführung

(20) mit plötzlicher Erweiterung ausgebildet ist _f Von Welcher der Kanal fur den Sauerstoff (14) abzweigt*

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5. Düse nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß sich an die Schneidsauerstoffzuführung (20) ein sich konisch verengender Übergangsabschnitt (23) anschließt.

6. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Heizgasgemischführung (12) unter einem Winkel (21) von 1 bis 15° zur Düsenachse (15) verläuft.

7. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Heizgasgemischführung (12) parallel zur Düsenachse (15) verläuft.

8. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Düse (10) eine über einen Kanal für Brenngas (13) mit der Heizgasgemischführung (12) verbundene Brenngasa'uführung (17) mit gegenüber dem Kanal für Brenngas (13) plötzlicher Erweiterung aufweist.

9. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

daß der in Stromungsrichtung der Gase (16) nach dem Kanal für Brenngas (13) in die Heizgasgemischführung (12) mündende Kanal für Sauerstoff (14) bei einem SchneidöäUerstoffdruck von 10 bar einen DrUchmesser Von etwa 0,35 Mülinrtetdü? aufweist.

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10* DÜ3e nach einem der Ansprüche 1 bis 8» dadurch gekennzeichnet,

daß der in Stromungsrichtung der Gase (16) nach dem Kanal für Brenngas (13) in die Heizgasgemischführung (12) mündende Kanal für Säuerstoff (14) bei einem Schneidsauerstoffdruck von 5 bar einen Durchmesser von etwa 0,6 Millimeter aufweist.

11. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,

daß die Heizgasgemischführung (12) in Strömungsrichtung der Gase (16) nach dem Kanal für Brenngas (13) eine Erweiterung aufweist, in die der Kanal für den Sauerstoff (14) mündet. 15

12. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,

daß mindestens eine weitere Brenngasführung (22) ringförmig um die Schneidsauerstofführung (11, 20) 2Ö vorgesehen ist, in die Brenngas gespeist wird, das sich außerhalb der Düse (10) mit dem Schneidsauerstoff vermischt»

13. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,

daß mindestens eine weitere Heizgasgemischführung ringförmig um die Schneidsäuerstöfführung (11, 20) vorgesehen ist, die mit der Brenngaszuführung (13) und dem Kanal für Sauerstoff (14) verbunden ist. 30

14. Düse nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,

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daß die Düse <1O) eine gemeinsame Brehngäszüführung (17) aufweist, öbei die Brenngas iri die Bfehngasführung (22) und die HeizgäsgemischfüHrung (12) gespeist wird.

15, Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch

die Ausbildung als Konus-Düse oder Flach-Düse oder Lang-Düse oder Kurz-Duse.

Gf/dr EM 1229