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Vorrichtung zum Vorschub von autogenen Schneidbrennern Man hat bereits
eine Vorrichtung zum Antrieb von Brennschneidgeräten unter Benutzung des Schneidsauerstoffs
als Antriebsmittel für einen in die Sauerstoffleitung eingeschalteten Motor vorgeschlagen.
Der Antriebsmotor ist hierbei als Zwei-oder Mehrkolbenmotor ausgebildet. Durch die
Benutzung eines solchen Kolbenmotors wird es ermöglicht, den zum Antrieb benutzten
Sauerstoff ohne Verlust dem Schneidprozeß zuzuführen. Auch kommen reibungerzeugende
Richtungsstellen in Fortfall.
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Bekanntlich kann der Vorschub, der entsprechend den verschiedenen
Werkstückstärken eine verschiedene Geschwindigkeit aufweisen muß, dadurch geändert
werden, daß ein größerer oder geringerer Anteil der ganzen zum Schneidprozeß erforderlichen
Sauerstoffmenge durch den Motor geführt wird. Beim Schneiden dünner Werkstücke,
z. B. bei welchen die größte Vorschubgeschwindigkeit erforderlich ist, d. h. die
größte Arbeit geleistet werden muß, kann gegebenenfalls der ganze Sauerstoff, der
zum Schneidprozeß erforderlich ist, restlos durch den Motor geführt werden. Bei
der Verarbeitung starker Werkstücke, die geringere Vorschubgeschwindigkeit erfordern,
während andererseits für den Schneidprozeß als solchen eine wesentlich größere Sauerstoffmenge
erforderlich ist, wird von dieser Menge nur ein Teil durch den Motor
geschickt;
der übrige Teil des Sauerstoffs wird um den Motor herumgeleitet und strömt direkt
zur Schneiddüse.
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Bei dieser Regelung bleibt noch zu beachten, daß bei Bearbeitung stärkerer
Werkstücke die verhältnismäßig geringe Sauerstoffmenge, die durch den Motor geht,
hinter diesem mit dem wesentlich stärkeren Sauerstoffstrom, der seine kinetische
Energie noch nicht abgegeben hat, zusammentrifft. Durch dieses Zusammentreffen zweier
Sauerstoffströme sehr verschiedener Menge und Geschwindigkeit kann unter Umständen
eine Beeinflussung der Tourenzahl des Motors auftreten, die zu Störungen oder zu
unsauberem Schneiden Anlaß gibt. Zur Behebung dieses Nachteils werden erfindungsgemäß
zur Regelung der Tourenzahl, in Verbindung mit den Arbeitszylindern der Antriebsvorrichtung
vor oder hinter den Arbeitsraum oder auf beiden Seiten derselben, zusätzliche Gasräume
angeordnet, durch deren ausgleichende Wirkung die erwähnten Störungsmöglichkeiten
behoben werden. Zweckmäßig wird das Gasvolumen dieser Zusatzräume z. B: mit Hilfe
von verschiebbaren Hilfskolben, die in den ebenfalls zylindrisch gestalteten Zusatzräumen
angeordnet sind, veränderlich gemacht. Auch kann der Übertritt des Gases aus dem
Arbeitszylinder in die Zusatzräume mit Hilfe verstellbarer Drosselvorrichtungen,
z. B. von Durchlaufhähnen, Klappen usw., geregelt werden.
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Die Wirkung dieser Zusatzräume ergibt sich aus folgendem Beispiel:
Um die obenerwähnten Störungsmöglichkeiten des Ungleichmäßigwerdens der Tourenzahl
beim Schneiden eines stärkeren Werkstücks zu vermeiden, wäre es an sich erwünscht,
die ganze Sauerstoffmenge durch den Motor zu schicken. Dadurch könnte man eine konstante
Tourenzahl erreichen, aber andererseits würde der Motor viel zu schnell laufen.
Wird nun in diesem Falle vor jeden Kolben ein Zusatzgasraüm der beschriebenen Art
geschaltet, dessen Größe, z. B. mittels eines verstellbaren Kolbens, veränderlich
ist, so bietet diese Anordnung ein einfaches Mittel, um trotz Durchführung einer
verhältnismäßig großen Sauerstoffmenge, z. B. der gesamten Sauerstoffmenge, durch
den Motor die Tourenzahl auf der gewünschten Höhe zu halten. Je größer das Volumen
des Züsatzgasraums eingestellt ist, desto geringer ist die Leistung des Kolbenmotors
oder die Anwendung der im Sauerstoff enthaltenen Energie. Der den Kolben im Arbeitszylinder
vortreibende Sauerstoff muß ja gleichzeitig auch das im Zusatzraum befindliche Gas
komprimieren, so daß ein Teil der kinetischen Energie des durchfließenden Sauerstoffs
hierfür gebraucht wird, und zwar ist dieser verbrauchte Anteil an Energie, der somit
nicht mehr auf den Kolbenvortrieb und auf die Laufgeschwindigkeit des Motors und
die Vorschubgeschwindigkeit -der Schneidmaschine zur Auswirkung kommen kann, unmittelbar
abhängig von der Größe des Volumens dieses Zusatzraums. Im umgekehrten Falle, beim
Schneiden dünner Werkstücke, um die gewünschte Vorschubgeschwindigkeit zu erhalten,
kann der Zusatzraum vollständig ausgeschaltet werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens
dargestellt.
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In dem Motorzylinder i bewegen sich die beiden Kolben 2 und 3, die
durch die Stege 4 starr miteinander verbunden sind: Die Kolben 2 und 3 werden gegen
die Gaszuleitung 5 und 6 durch elastische Membranen 7 und 8 abgedichtet, die zwischen
Zylindermantel i und den Zylinderdeckeln 9 und io eingespannt sind. Den beiden Kammern
i i und 12 wird der Sauerstoff durch die Rohre 5 und 6 zugeleitet, die mit den Kammern
13 und 14 des Steuerzylinders in Verbindung stehen. In diesem befindet sich der
Doppelsteuerkölben 15, der so ausgebildet ist, daß er, wenn er die Sauerstoffzuleitung
zur linken Kammer i i des Arbeitszylinders verschließt, gleichzeitig deren Austritt
16 öffnet, so daß der Sauerstoff aus der Zylinderkammer ii in den Windkessel 17
und von da zur Schneiddüse 18 des Brenners strömen kann. Umgekehrt öffnet er beim
Schließen der Sauerstoffzuleitung zur rechten Zylinderkammer 12 des Arbeitszylinders
gleichzeitig den zu dieser Kammer gehörenden Austritt i9. Der Windkessel wirkt als
Druckausgleichgefäß, indem er die ein-' zelnen Stöße des wechselweise aus den Zylinderkammern
austretenden Sauerstoffs auffängt und diesen in einem ganz gleichmäßigen Strom zum
Schneidbrenner weiterführt. Der Doppelsteuerkolben wird durch den Stift 2o bewegt,
der gasdicht durch die elastische Membran 21, welche den Windkessel 17 gegen die
Außenluft abdichtet, geführt wird. Der Drehpunkt 2oa des Steuerstifts 2o ist dabei
dicht unter die Membran 2i gelegt, um eine möglichst geringe Bewegung der Membran
zu erhalten, denn je kleiner die Bewegung der Membran beim Schalten des Steuerstifts
ist, desto geringer ist der Reibungswiderstand und desto größer die Haltbarkeit.
Der Steuerstift :2o wird durch den Steuerkeil 22 geschaltet, der bei 23 drehbar
gelagert ist und durch Federn 24 gegen die Gleitflächen des Steuerstifts 2o gedreht
wird. Die hin und her gehende Bewegung der Kolben :2 und 3 wird durch die Klinken
25 und 26 und das Klinkenrad 27 in eine drehende verwandelt. Über Schnecke und Schnecken-`
rad wird die Bewegung weiterhin in bekannter Weise auf das Laufrad 28 des Schneidbrennerwagens
29 übertragen, an dem der Schneidbrenner 3o befestigt ist.
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Um einen sauberen Schnitt bei den verschiedenen Materialstärken zu
erhalten, sind jeweils Druck und Menge des Sauerstoffs sowie die Schnittgeschwindigkeit
der Materialstärke entsprechend einzustellen.
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Die Einstellung des Sauerstoffdrucks erfolgt in üblicher Weise am
Druckminderer der Sauerstoffflasche.
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Die Sauerstoffmenge ergibt sich aus dem Querschnitt der dem Werkstück
entsprechend gewählten Brennerdüse. Die Schnittgeschwindigkeit wird durch Einstellung
des Handrads 31 des Regelventils 32 nach einer Skala 33 geregelt, auf der für die
verschiedenen Blechstärken auch der zugehörige
Sauerstoffdruck und
die entsprechende Düsengröße angegeben werden.
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Die Einrichtung zur Veränderung der Schnittgeschwindigkeit ist in
der Abbildung dargestellt. Der bei 34 zugeführte Sauerstoff kann auf zwei Wegen
zur .Schneiddüse gelangen: entweder über Regelventil 32 und Windkessel 17
oder über Motor i und Windkessel 17. Welchen Weg er nimmt, wird durch die ,Stellung
des Regelventils bestimmt. Bei geschlossenem Regelventil 32 geht der gesamte Sauerstoff
über den Arbeitszylinder i und den Windkessel 17 zur Düse 18, wobei der Motor die
größte Geschwindigkeit erreicht; bei ganz geöffnetem Regelventil gelängt der Sauerstoff
dagegen unter Umgehung des Motors zum größten Teil über den Windkessel zur Düse.
Hierbei läuft der Motor am langsamsten. Zwischen diesen Grenzfällen läßt sich jede
gewünschte Geschwindigkeit des Motors und damit auch jede verlangte Schnittgeschwindigkeit
einstellen.
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Erfindungsgemäß sind zwecks vollkommener Regelung und Konstanthaltung
der Tourenzahl in der oben beschriebenen Weise an die Zylinderräume i i und 12 zusätzliche
Gasräume 35, 36 z. B. mit Hilfe von Überleitungen 37, 38 angeschlossen. Um das Volumen
dieser Gasräume veränderlich zu gestalten, kann z. B., wie bei dem Raum 35 dargestellt,
ein Kolben 39 verschiebbar in diesem Zylinder angeordnet sein, dessen Einstellung
z. B. mit Hilfe einer an der Verstellstange 4o angebrachten Skala 41 genau geregelt
werden kann, oder es kann auch die Wirkung des Zusatzraums durch Regelung der Geschwindigkeit
des in denselben einströmenden oder aus ihm ausströmenden Gases abgestuft werden,
z. B. mit Hilfe eines in der Leitung 37 angeordneten Durchgangshahns 42 oder einer
in dieser Leitung angeordneten verstellbaren Klappe. Gegebenenfalls können auch
mehrere solcher Verstellmöglichkeiten an ein und demselben Zusatzraum angebracht
werden.
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Die Wirkung der zusätzlichen Gasräume 35, 36 ist die folgende: Wenn
der Schneidsauerstoff z. B. durch die Leitung 5 in die Zylinderkammer i i eintritt,
so wird der Kolben 2 vorwärtsgetrieben. Gleichzeitig tritt aber auch der zugeführte
Sauerstoff in den Zusatzgasraum 35 ein und komprimiert das in diesem enthaltene
Gasvolumen entsprechend seinem Druck. Die Gesamtenergie des durch die Leitung 5
zugeführten Schneidsauerstoffs kommt also nur zum Teil für den Vortrieb des Kolbens
2 zur Auswirkung.
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Bei Anordnung solcher Zusatzräume 35, 36 nebst ihren Verstelleinrichtungen
kann das Regelventi132 in Fortfall kommen, so daß in diesem Falle immer der gesamte
Schneidsauerstoff durch den Motor geführt und nur in seiner Wirkung und hinsichtlich
der erzeugten Tourenzahl in der beschriebenen Weise durch Einstellung der Zusatzgasräume
35, 36 geregelt wird.