DK169850B1 - Fremgangsmåde til skærebrænding af metalplader samt dyse til udøvelse af fremgangsmåden - Google Patents

Description

i DK 169850 B1

Opfindelsen omhandler en fremgangsmåde til flammeskæring af metalplader og af den i krav l’s indledning angivne art.

5 For at foretage en skærebrænding af plader med stor tykkelse skal brænderflammerne opfylde fire væsentlige funktioner, nemlig: effektiv opvarmning af pladens rand til skærebrændingens 10 indledningstemperatur, levering til emnets overflade af den påkrævede varme til vedligeholdelse af skærebrændingen, 15 tilvejebringelse af tilfredsstillende aftræksbetingelser for flammestrålen, og opvarmning af fugens indre så meget som muligt til at lette bortledningen af slagger.

20

Den anvendte oxygenstråle til skæringen skal være tilstrækkelig kraftig til at tilvejebringe jernets forbrænding og endvidere være meget "stiv" til at undgå forsinkelseseffekter og virksomt bortlede slaggerne, dvs., at 25 den skal kunne omdanne hele den potentielle trykenergi til kinetisk strømningsenergi.

Der kendes dyser til skærebrænding af emner med stor godstykkelse med en dobbelt opvarmningskrans koncentrisk 30 med en central oxygenstråle med en ydre krans med en stærkt oxyderende flamme, hvormed man kan opvarme emnets overside, og en opvarmningskrans, beliggende mellem yderkransen og den centrale brændstråle, med en stærkt brændende flamme til opnåelse af et frit felt omkring skære-35 strålen, som medføres af denne og kan trænge ind i skærefugen og bidrage til opvarmning af fugens omgivelser og bund.

DK 169850 B1 2 *

Oxygenstrålen dannes som oftest af et Pitot-rør, der anvendes til at opnå en stor udløbshastighed uden bristning af strålen.

5 Anvendelsen af en oxygenstråle med meget stor hastighed har dog sine begrænsninger, idet den kan fremkalde en utilstrækkelig opvarmning i fugeområdet, hvilket især ved kold skærebrænding kan medføre skadelige undermineringer for skærekvaliteten, 10

Man har senere foreslået anvendelsen af skærebrænderdyser med to oxygenstråler til skærebrænding af aktuelle godstykkelser, men med akseforsatte stråler.

15 Fra det europæiske patentskrift nr. 172 800 kendes en fremgangsmåde til skærebrænding, hvor der anvendes en ekstra oxygenstråle til at tilvejebringe en afvisning ved fugebunden for at lette afrivningen af grater efter skærebrændingen .

20

Fra DE-A-1 776 241 er det kendt (fig. 1) at anbringe to dyser excentrisk i forhold til skærelinien, mens man i fig. 2 har en central skærestråle foran de to excentriske skærestråler til færdiggørelse af snittet. Denne type er 25 vanskelig at anvende med høj skærehastighed, især fordi snittet bliver meget bredt.

Opfindelsen har til formål at tilvejebringe en fremgangsmåde til skærebrænding af den indledningsvis angivne art 30 med en forøget brændingshastighed. Dette opnås ifølge opfindelsen for en fremgangsmåde af den indledningsvis angivne art, der omfatter de i krav l's kendetegnende del angivne foranstaltninger. > 35 Opfindelsen angår også en skæredyse, som er angivet i krav 4. Med en sådan dyse kan der opnås skærehastigheder, som er mere end 20 % forøget i forhold til kendte dyser.

DK 169850 B1 3

Den første oxygenstråle tjener her til at danne fugen uden hensyn til skæringskvaliteten. Den mellemste brænderflamme, der indsuges og medføres af de to indbyrdes parallelle oxygenstråler, trænger ind i fugen og bidrager 5 effektivt til opvarmning af fugens omgivelser og bund.

Den anden oxygenstråle forhindrer, at den første oxygenstråle får en for stor forsinkelse, og tilvejebringer en særlig jævn overfladekvalitet for skæringen. I praksis frembringes den mellemste flamme til dyb opvarmning af en 10 strøm af brændsel eller af et brændsel med et lille indhold af oxygen, som trænger helt ind i den af den første oxygenstråle dannede fuge og således tilvejebringer en meget effektiv opvarmning af fugens omgivelser og bund. Denne levering af centralt brændsel spiller en afgørende 15 rolle for hurtigheden og kvaliteten af skærebrændingen af emner med stor godstykkelse. Eksempelvis kan en sådan flamme tilvejebringes med "crylen" med et oxygenforbrugsforhold på 0,5 og på 1,5 for tetren, mens de normale forhold er henholdsvis 1,8 og 3,5.

20

Massegennemstrømningen skal være af størrelsesordenen 1 - 3 3 2 m /h. En væsentlig mindre gennemstrømning end 1 m /h vil medføre stærkt forringede ydelser.

25 Brændslets udløbshastighed er ikke væsentlig, fordi indsugningen fra oxygenstrålerne (2,2 - 2,5 mach) medfører det til fugens bund.

Dette fænomen kan fortolkes som værende nyt derved, at 30 brændstoffet delvis blandes med en lille mængde oxygen i fugens midte og bund, hvilket bidrager til en effektiv opvarmning, idet en "blød" flamme, dvs. en flamme uden eller med en meget ringe mængde oxygen, er uvirksom til opnåelse af resultatet ifølge opfindelsen.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan naturligvis kun anvendes til fremstilling af retliniede skæringer eller 35 DK 169850 B1 4 ψ skæreflader med en stor krumningsradius og kræver desuden en bestemt orientering af dysen og af flammerøret i for-hold til forskydningsaksen.

5 Prøver har vist, at man ifølge opfindelsen kan forøge skæringshastigheden med mere end 20 % i forhold til de hidtil kendte mest ydende udstyr.

Opfindelsen omfatter også en dyse til udøvelse af frem-10 gangsmåden og af den i krav 4's indledning angivne art, hvilken dyse er ejendommelig ved den i krav 4's kendetegnende del angivne konstruktion.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor i forbindelse med 15 tegningen, hvor: fig. 1 er et aksialt snit gennem en dyse ifølge opfindelsen, 20 fig. 2 viser dysen på fig. 1 set forfra, fig. 3 og 4 er afbildninger svarende til fig. 1 og 2 af en anden udførelsesform for dysen ifølge opfindelsen, og 25 fig. 5 og 6 er afbildninger svarende til fig. 1 og 2 af en tredje udførelsesform for dysen ifølge opfindelsen.

Fig. 1 og 2 viser en autogenskærebrænder omfattende en dyse 1 monteret på et dyselegeme 2.

30

Dyselegemet 2 omfatter forskellige fødekanaler, nemlig: en central oxygenskærekanal 3, i hvilken der hersker et * ret stort tryk, af størrelsesordenen 8-20 bar, to oxygenvarmekanaler 4 og 5 anbragt på hver sin side af den aksiale kanal 3, og 35 DK 169850 B1 5 1 en position forskudt 90° i forhold til dyselegemets 2 akse er der udformet to ikke viste opvarmningsbrændsels-kanaler.

5 Dyselegemet 2 frembyder ved sin frie ende et antal kegle-stubformede anlægsflader 6, 7 og 8 til anlæg af samvirkende overflader henholdsvis 6', 7' og 8' på et dysehoved 11.

10 De samvirkende overflader 6 og 6' tilvejebringer en tætlukning mellem den aksiale oxygenskærekanal i dyselegemet 2 og et emne med en aksial kanal 12 i dysehovedet 11.

Fladerne 7 og 7' tilvejebringer i samvirke med fladerne 6 15 og 6' en tæt lukning for en ringformet tværgående kanal 13, i hvilken de to oxygenvarmekanaler 4 og 5 udmunder.

Fladerne 8 og 8' tilvejebringer i samvirke med fladerne 7 og 7' en tætlukning for en ringformet tværgående kanal 20 15, i hvilken de to ikke viste brændselskanaler udmunder.

I dysehovedet 11 er emnet med den aksiale kanal 12 opdelt i to divergerende kanaler 16 og 17.

25 I dysehovedet 11 er der udformet et antal kanaler til blandingen af ilt og brændsel, af hvilke der er vist en kanal 18 med tre lysningstrin 18a, 18b og 18c i stigende orden fra for til agter.

30 Den smalleste sektion 18a begynder i den ringformede var-meoxygenkanal 13, mens den mellemste sektion 18b desuden gennem en kanal 21 modtager det gasformige brændsel, der indsuges i kanalen 18 som følge af sugevirkningen ved afspændingen af opvarmningsoxygenet som følge af det sti-35 gende tværsnitsprofil, således at man opnår en normal og fuldstænding forbrænding af brændslet.

DK 169850 B1 6 *

Dysehovedet 11 frembyder desuden på sin forreste flade en ringformet rille, der sammen med selve dysen danner en ringformet brændselskanal 22, der via kanaler 23 og 24 er forbundet med den ringformede forbrændingsgaskrans 15.

5

Den egentlige dyse 30 har en forreste overflade, der ved et samvirke mellem en skrue med nøjagtig radial position takket være en boltering 39 er tætlukket mod den tilsvarende overflade på dysehovedet 11. Den egentlige dyse 30 10 har i et tværgående plan to oxygenskærekanaler 31 og 32 med hver sit Pitot-rør 33 og 34, hvor røret 34 har en lidt større diameter end røret 33. De to kanaler 31 og 32 udmunder gennem den egentlige dyses forreste overflade 35 via to cirkulære åbninger 36 og 37, hvis centre er belig-15 gende på en diameter i dysen 30.

Ved dysens periferi er der udformet en række næsten cirkulære kanaler 40, der ved 41 udmunder gennem dysens forreste overflade 35. Kanalerne 40 er forbundet med for-20 skellige af de nævnte brændselsblandingskanaler 18.

I nærheden af dysens periferi er der i en af forlængelserne på diametralaksen mellem udmundingerne 36, 37 og mellem udmundingerne 36 og 41 udformet et antal komple-25 mentære opvarmningskanaler 44, der strækker sig langs et af en cirkelbue begrænset parti og udmunder ved 45.

Mellem udmundingerne 36 og 37 er der udformet en udmunding 46 for en brændselskanal 47, der fødes fra forbræn-30 dingsgaskransen 22 ud fra de hældende kanaler, af hvilken den ene, 48, er vist.

Under drift forskydes dysen, hvis forreste overflade 35 * er beliggende i en afstand på ca. 10 cm fra den beskårne 35 overflade, i forhold til emnet i en diametral retning fra # A mod B som vist ved pilen F på fig. 2.

DK 169850 B1 7 I et første tidsrum T1 underkastes det emne, der skal skæres, en opvarmning, som i det væsentlige leveres fra det store antal flammer, der udmunder ved 41 og 45 og udsendes fra kanalerne 40 og 44. Denne flammeopbygning kan 5 betegnes som værende en frontal enhed af opvarmningsflammer.

I det efterfølgende tidsrum T2, som dækker passagen af oxygenskærestrålerne gennem udmundingerne 36 og 37 fra 10 oxygenskærekanalerne 31 og 32 samt den fra kanalen 47 udsendte brændselsflamme, foretages i rækkefølge de egentlige skæringsoperationer, nemlig: først danner den fra udmundingen 36 udsendte oxygenskæ-15 restråle en fuge tværs igennem det emne, der skal skæres, hvis kvalitet er meget ufuldstændig, umiddelbart efter dannelsen af denne rå fuge trænger flammen fra den brændselsflamme, der udsendes fra udmun-20 dingen 46 og medføres af de to indbyrdes parallelle oxygenskærestråler, ind i den rå fuge og tilvejebringer en meget effektiv opvarmning af fugens midte og bund, og efter denne opvarmning udsendes den anden oxygenskære-25 stråle fra udmundingen 37, der fuldender fugen og tildeler dennes overflade et meget jævnt udseende.

Under tidsrummet T2 tilvejebringer de opvarmningsflammer, der udsendes fra udmundingerne 41, en opvarmning af emnet 30 på tværs af oxygenskærestrålerne.

Som nævnt ovenfor kan man ved denne fremgangsmåde opnå meget store skæringshastigheder. For en kold plade med en godstykkelse på 200 mm kan der eksempelvis opnås en skæ-35 ringshastighed på 380 mm/min, hvilket er mindst 20 % mere end de konventionelle maximale hastigheder.

DK 169850 B1 8 I den på fig. 3 og 4 viste anden udførelsesform for dysen ifølge opfindelsen er skæredysen 61 udformet i ét og om- é fatter et antal langsgående kanaler, nemlig to oxygenskærekanaler 62 og 63 (hvor kanalen 63 fødes med opvarm-5 ningsoxygen under et tryk af størrelsesordenen 6-8 bar), et antal opvarmningsflammekanaler 64, 65 og 66, samt en mellem oxygenskærekanalerne 62 og 63 udformet brændselsflammekanal 67.

10 Dysen 61 frembyder tætlukningsflader 71, 72 og 73, der sammen med tilsvarende overflader på dyselegemet afgrænser tætlukkende samlinger mellem på den ene side oxygen-skærekanalen 62 og en første oxygenskærefødekanal 75, på den anden side den anden oxygenskærekanal 63 med en anden 15 oxygenskærefødekanal 76, og desuden fødningen af opvarmningskanalerne 64, 65 og 66 ud fra en oxygenopvarmningskrans 77, der fødes af den anden oxygenskærekanal 76 og gennem tværgående brændselskanaler 78 og 79 ud fra en brændselskrans 80, mens den komplementære opvarmningska-20 nal 67 fødes ud fra en kanal 81 forløbende tværs på den ringformede brændselskanal 80.

Den på fig. 5 og 6 viste tredje udførelsesform for opfindelsen har en dyse 91 ud i ét, der er ejendommelig ved en 25 adskilt fødning af de to oxygenskærestråler, og som her omfatter en aksial kanal 92 for en gas, der kan virke som middel til indføring af et skæringsfremmende stof, mens fugens dybtgående opvarmning tilvejebringes via to nærliggende kanaler 93 og 94. Skæringsoxygenet fremføres 30 igennem to kanaler 95 og 96 på hver sin side af kanalerne 92, 93 og 94. Brændselskanalerne er her udformet som en næsten cirkulær række af hovedopvarmningskanaler 97, der assisteres af nogle komplementære kanaler 98 i den for- 4 reste zone af snittet A-B (pilretningen F).

Til visse anvendelsesformål er det hensigtsmæssigt at tilvejebringe en uafhængig fødning af oxygenskærestråler- 35 DK 169850 B1 9 ne, hvilket som følge af indbyrdes forskellige oxygentryk kan tilvejebringe en optimal funktion.

Opfindelsen er anvendelig til autogenskæring af emner med 5 store godstykkelser, af størrelsesordenen 150 - 400 mm, til spaltning af plader i kold tilstand og/eller til au-togenskæring af støbt metal efter en kontinuert varmstøbning.

10 15 20 25 30 35

Claims (8)

1. Fremgangsmåde til autogenskæring af plane metalemner, 5 især emner med stor godstykkelse, plader osv. og af den art, hvor det emne, der skal overskæres, forvarmes ved hjælp af et antal opvarmningsflammer, der strækker sig i det væsentlige på tværs af skærelinien, hvorefter emnet bearbejdes successivt langs skærelinien med et antal ind-10 byrdes parallelle oxygenskærestråler, og hvor man ved hjælp af en første oxygenskærestråle tilvejebringer en rå fuge i emnet, og skæringen afsluttes ved hjælp af en anden oxygenskærestråle, kendetegnet ved, at man imellem den første og den anden skærestråle aktiverer en 15 mellemliggende flamme til en opvarmning i dybden af den dannede rå fuge.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den anden skærestråle har et større tværsnits- 20 areal end den første skærestråle.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at der efter den frontale opvarmning og samtidigt med aktiveringen af skærestrålerne aktiveres et an- 25 tal supplerende opvarmningsflammer med dobbelt tværgående udstrækning på hver sin side af skærelinien. 1 2 3 4 5 Skæredyse (1), der omfatter et antal opvarmningskanaler (41-45) til en blanding af oxygen og brændstof og ud- 2 30 mundende i nærheden af mindst en del af dysens periferi, og hvor to oxygenskærekanaler (31-32) udmunder indbyrdes parallelle i et centralt dyseparti med udmundinger for 3 opvarmningskanalerne, kendetegnet ved, at dysen < 4 (1) desuden mellem to på hinanden følgende udmundinger 35 (36-37) for skæreoxygenet omfatter en mellemliggende ud 5 munding (46) for en kanal (47) for brændstof. DK 169850 B1 11

5. Skæredyse (1) ifølge krav 4, kendetegnet ved, at en udmunding (46) for brændstof mellem to udmundinger (36-37) for oxygenskærekanalerne er indrettet til at kunne aktiveres direkte på den rette linie (AB) mellem 5 udmundingerne (36-37) for oxygenskærekanalerne.

6. Skæredyse (1) ifølge krav 4 eller 5, kendetegnet ved, at densiteten for opvarmningskanalmundingerne (41-45) er større i omegnen af den ene ende (B) af den 10 rette linie (AB) gennem oxygenskæredyserne (36-37).

7. Skæredyse (1) ifølge krav 4-6, kendetegnet ved, at opvarmningskanaludmundingerne (41-45) strækker sig ud fra en tværgående periferisk zone i det væsentlige 15 stående vinkelret på den rette linie (AB) gennem oxygen-skærekanaludmundingerne (36-37), på hver sin side af den rette linie (AB) gennem oxygenskærekanalerne ud for tværretningen til de nævnte oxygenskærekanaludmundinger (36-37) og en mellemliggende kanal (46-47). 20

8. Skæredyse (1) ifølge krav 7, kendetegnet ved, at den omfatter en række opvarmningskanaludmundinger (41), der strækker sig langs en cirkelbue symmetrisk på hver sin side af den rette linie (AB) gennem oxygenskære- 25 kanaludmundingerne (36-37). 1 2 Skæredyse (1) ifølge krav 5-8, kendetegnet ved, at afstanden mellem to på hinanden følgende oxygenskærekanaludmundinger (36-37) er fra 8 til 20 mm. 30 2 Skæredyse (1) ifølge krav 4-9, kendetegnet ved, at selve dysen via keglestubformede tætslutningsflader (6, 6r, 7, 7’, 8, 8') er forbundet med et i det væsentlige keglestubformet dysehoved (11), der selv går ud 35 i ét med et dyselegeme (2). 12 DK 169850 B1 t

11. Skæredyse (1) ifølge krav 4-9, kendetegnet ved, at dysen er udformet i ét og via keglstubformede an-lægsflader (71, 72, 73) er forbundet direkte med et dyselegeme . 5 10 15 20 25 30 35 *