EP0097883A1

EP0097883A1 - Einteilige Kurzdüse für einen Brenner zum thermochemischen Trennen oder Hobeln

Info

Publication number: EP0097883A1
Application number: EP83105903A
Authority: EP
Inventors: Horst K. Lotz
Original assignee: Aute AG Gesellschaft fuer Autogene Technik
Current assignee: Cessione aute AG Gesellschaft fur Autogene Techni
Priority date: 1982-06-26
Filing date: 1983-06-16
Publication date: 1984-01-11
Also published as: ES281245U; EP0097883B1; ES281245Y; US4566676A; DE3373700D1

Abstract

Eine einteilige Kurzdüse für einen Brenner zum thermochemischen Trennen oder Abhobeln mit einer mittigen Sauerstoffbohrung (6) und ringförmig darum herum angeordneten Brenngas- und Heizsauerstoffbohrungen (11, 14) is mit parallel zur mittigen Sauerstoffbohrung (6) verlaufenden und diese umgebenden Brenngasbohrungen (11) versehen, wobei außerhalb der Brenngasbohrungen (11) Heizsauerstoffbohrungen (14) angeordnet sind, die unter einem Winkel schräg zum Austrittsende der Brenngasbohrungen (11) verlaufen und unmittelbar neben diesen austreten. Die Sauerstoffbohrung (6) besteht aus einem Eingangsabschnitt (7), einem verengten Mittelabschnitt (8) und einem konisch erweiternden Ausgangsabschnitt (9).

Description

Die Erfindung betrifft eine rundeooder flache Kurzdüse zum thermochemischen Trennen oder Abhobeln von Werkstücken aus Stahl odgl. mit einer mittigen Sauerstoffbohrung und vorzugsweise zwei symmetrisch zur Mittelachse oder Mittelebene angeordneten Ringen bzw. beidseitigen Reihen von Heizbohrungen.
Es sind bereits Düsen verschiedener Art bekannt, bei denen eine mittige Schneidsauerstoffbohrung bzw. ein mittiger Schneidsauerstoffkanal vorgesehen ist und ringförmig darum herum Brenngas- und Heizsauerstoffbohrungen angeordnet sind. An derartige Düsen werden die verschiedensten Anforderungen gestellt, denen jedoch bisher nur unbefriedigend entsprochen werden konnte. So ist beispielsweise bei einer Düse zum Schneiden eine hohe Schneidgeschwindigkeit bei einer kleinen Schneidfuge erwünscht. Die bekannten Düsen sind gewöhnlich nach der einen oder anderen Richtung hin optimiert und auf bestimmte Betriebsbedingungen ausgerichtet. Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Kurzdüse zum chemo-thermischen Bearbeiten von Stahl odgl. verfügbar zu machen, die bei einer optimalen Ausgestaltung des Heizsystems und des Sauerstoffkanals den Schneid- oder Brennvorgang bei einer Einsparung von Material und Gasverbrauch verbessert und eine günstigere Fertigung erlaubt.
Die Erfindung besteht darin, daß die mittige Sauerstoffbohrung von parallel verlaufenden Brenngasbohrungen umgeben ist und daß außerhalb der Brenngasbohrungen Heizsauerstoffbohrungen angeordnet sind, die unter einem Winkel schräg zum Austrittsende der Brenngasbohrungen verlaufen und unmittelbar neben diesen austreten.
Neben einer Reihe von zweckmäßigen und vorteilhaften Maßnahmen bei einer derartigen Düse besteht eine Weiterbildung darin, daß die Länge der Düse im wesentlichen bestimmt ist durch die Länge des Heizsystems, bestehend aus ringförmigen Verteilerbohrungen bzw. querlaufenden Verteilerkanälen aus kurzen, engen Dosierbohrungen und aus den geradeous ausreichend lang bemessenen Mischheizbohrungen und durch die Ausbildung eines geeigneten Schneid- bzw. Flämmsauerstoffstrahls durch einen großen Zuführquerschnitt mit einer starken, plötzlichen oder fast übergangslosen Verengung auf einen Dosierquerschnitt von 1 bis 4 mm Durchmesser bzw. Höhe bei geringer Länge von weniger als 10 mm und einer anschließenden gleichmäßigen oder mehrstufigen Erweiterung auf einengewünschten Austrittsquerschnitt von 2 bis 6 mm.
Weitere Ausbildungen dieser Düse sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung macht aber gleichermaßen ein ein- oder mehrteiliges Brenner- oder Düsenwerkzeug verfügbar, bei dem einerseits die Fertigung gegenüber herkömmlichen Werkzeugen wesentlich vereinfacht und leichter automatisiert werden kann und bei dem andererseits eine Wiederherstellung der durch Verschleiß und/oder Beschädigung beeinträchtigten Teilen erleichtert ist. Ein derartiges Werkzeug zeichnet sich dadurch aus, daß dem Werkstück zugekehrte Bereiche des Werkzeugs als ein oder mehrere gesonderte Werkzeugteile ausgebildet sind, die mit dem Werkzeughauptteil austauschbar verbunden sind.
Das Werkzeug kann in Form einer Runddüse mit einer mittigen Flämmsauerstoffbohrung und diese umgebenden Heizgemischbohrungen ausgestaltet sein und hat die Besonderheit, daß ein gesondertes Austrittsteil oder Düsenfuß vorgesehen ist, der mit dem Düsenhauptteil zusammengeschraubt ist.
Das Werkzeug kann aber auch in Form einer Flachdüse ausgebildet sein, mit einer oberen Brennerplatte, einer unteren Brennerplatte und daran befestigter Schutzkufe, und zeichnet sich dadurch aus, daß das gegenüber der unteren Brennerplatte vorstehende Teil der oberen Brennerplatte als gesondertes Austrittsteil ausgebildet ist und abnehmbar am Werkzeughauptteil angebracht ist.
Weitere Ausbildungen des Brenner- oder Düsenwerkzeugs sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet,
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden.
In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 das Grundprinzip einer Düse, teilweise im Schnitt;
Fig. 2 eine Düse in ihrer Ausführungsform zum Brennschneiden, teilweise im Schnitt;
Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Düse in ihrer Ausführungsform zum Flämmen, ebenfalls teilweise im Schnitt;
Fig. 4 eine Runddüse mit auf das Hauptteil aufgeschraubtem Austrittsteil;
Fig. 5 ein als Düsenaufnahme ausgebildetes Hauptteil mit eingeschraubtem Austrittsteil und an das Hauptteil angebrachtem Schutzstück ;
Fig. 6 zeigt in schematischer Darstellung eine Maschinenflämmdüse mit am Brennerverteiler angebrachter oberer Brennerplatte und unterer Brennerplatte mit Schutzkufe in schematischer Darstellung;
Fig. 7 eine obere Brennerplatte im Schnitt, bei der an das Werkzeughauptteil ein Zwischenteil befestigt ist, in das das Austrittsteil in Form einer Kurzdüse eingeschraubt ist;
Fig. 8 die Draufsicht auf eine obere Brennerplatte nach Fig. 4 mit zum Teil eingezeichneten Heizsauerstoff- und Heizgasbohrungen.

Nach Fig. 1 besteht der Flachdüsenkörper 1 aus einem Austrittsteil 2, einem Mittelteil 3, das gegenüber dem Austrittsteil einen verringerten Durchmesser aufweist, und einem Eintrittsteil 4, das ebenfalls gegenüber dem Mittelteil 3 einen verringerten Durchmesser besitzt. Am Mittelteil 3 ist ein Gewinde 5 zur Befestigung der Düse vorgesehen. In Richtung der Düsenachse weisen das Austrittsteil 2 und das Mittelteil 3 etwa eine gleiche Ausdehnung auf, während das Eintrittsteil 4 eine wesentlich geringere Länge besitzt. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Düse weist in Achsrichtung eine Gesamtlänge von 40 mm auf, wobei das Austrittsteil 2 und das Mittelteil 3 je 17 mm lang sind, während das Eintrittsteil 4 eine Ausdehnung von 6 mm besitzt. Die mittige Sauerstoffbohrung 6 besteht aus einem Eingangsabschnitt 7, an den sich in Austrittsrichtung ein Mittelabschnitt 8 anschließt, der einen gegenüber dem Eingangsabschnitt 7 verringerten Durchmesser aufweist. Der sich in Austrittsrichtung an den Mittelabschnitt 8 anschließende Ausgangsabschnitt 9 erweitert sich konisch vom Mittelabschnitt 8 zum Austrittsende 10. Die mittige Sauerstoffbohrung 6 wird von parallel verlaufenden Brenngasbohrungen 11 umgeben, die aus einem Eingangsabschnitt 12 bestehen, an den sich die eigentliche Bohrung 13 mit einem verringerten Durchmesser anschließt. Außerhalb der Brenngasbohrung 11 sind Heizsauerstoffbohrungen 14 angeordnet. Diese bestehen am Eintrittsende aus einem parallel zur Düsenachse verlaufenden Abschnitt 15 und einem sich daran anschließenden, schrägverlaufenden Bohrungsabschnitt 16. Auf diese Weise tritt die Heizsauerstoffbohrung 14 unmittelbar neben der Brenngasbohrung 11 aus. Der schrägverlaufende Bohrungsabschnitt 16 der Heizsauerstoffbohrung 14 hat vorzugsweise einen Winkel von 14° zur Düsenlängsachse. Um dem Heizsauerstoff in der Heizsauerstoffbohrung 14 bereits Brenngas beizumischen, ist eine Verbindungsbohrung 17 vorgesehen, die von der Eingangsbohrung 12 der Brenngasbohrung 11 schräg zur Heizsauerstoffbohrung 14 verläuft und in deren schräg verlaufenden Bohrungsabschnitt 16 einmündet. Die Verbindungsbohrung 17 bildet zur Düsenachse einen Winkel ß von etwa 50°, jedoch hängt dessen Größe von den geometrischen Gegebenheiten der Düsenbohrungen ab.
In Anpassung der Düse an verschiedene Betriebsgegebenheiten kann der mittlere Abschnitt 8 der Sauerstoffbohrung 6 in Richtung der Düsenachse gegen Null gehen, so daß der Austrittsabschnitt 9 praktisch an den Eingangsabschnitt 7 unmittelbar anschließt.
Mit der vorliegenden Düse werden nicht nur sehr befriedigende Arbeitsergebnisse erzielt, sondern die Düse kann auch verhältnismäßig kostengünstig durch wenige Arbeitsgänge mit relativ geringem Aufwand hergestellt werden.
In Fig. 2 ist eine Kurzdüse zum Schneiden dargestellt. In dem Düsenkörper 10.1,der eine Grundkörperlänge L von 30 cm aufweist, ist mittig eine Schneidsauerstoffbohrung 102 vorgesehen, die von parallel verlaufenden Mischbrenngasbohrungen 111 umgeben ist. Außerhalb der Mischbrenngasbohrungen 111 sind Mischheizsauerstoffbohrungen 107 angeordnet, die unter einem Winkel α schräg zum Austrittsende der Mischbrenngasbohrungen 103 verlaufen und unmittelbar neben diesen austreten. Die Mischheizsauerstoffbohrungen 107 verlaufen unter einem Winkel oC' von 4 bis 5° zur Düsenachse. Die Mischheizsauerstoffbohrungen 107 weisen einen ringförmigen Verteilerkanal 104 auf, in den eine Heizsauerstoffzuführung 105 einmündet, die nicht näher dargestellt ist. Vom Heizsauerstoffverteilerkanal 104 gehen Heizsauerstoffdosierbohrungen 106 ab, die in die eigentliche Heizsauerstoffmischbohrung 107 einmünden. Die Heizsauerstoffdosierbohrung 106 hat einen Durchmesser von etwa 1 mm, während die Heizsauerstoffmischbohrung einen Durchmesser von 2,3 mm aufweist. Für das Brenngas ist ein ringförmiger Brenngasverteilerkanal 103 vorgesehen, in den eine nicht näher dargestellte Brenngaszufüb÷ rung 108 einmündet. Vom Brenngasverteilerkanal 103 verläuft eine Brenngasverbindungsbohrung 109 schräg zur Heizsauerstoffmischbohrung 107 und mündet in diese am oberen Ende ein. Diese Brenngasverbindungsbohrung 109 weist einen Durchmesser von ebenfalls 1 mm auf.
In die ringförmigen Brenngasverteilerkanäle 103 münden nicht näher dargestellte Brenngaszuführungen 108. Somit kann von den Brenngasverteilerkanälen 103 durch Brenngasdosierbohrungen 110 Brenngas in die Brenngasmischbohrungen 111 gelangen. Die Brenngasdosierungsbohrungen 110 haben einen Durchmesser von 1,3 mm. Die Brenngasmischbohrungen 111 weisen dagegen einen Durchmesser von 2,3 mm auf, wie die Heizsauerstoffmischbohrung. Vom Heizsauerstoffverteilerkanal 104 verläuft eine Heizsauerstoffverbindungsbohrung 112 zur Brenngasmischbohrung 111. Dabei weist die Heizsauerstoffverbindungsbohrung 112 einen Dosierabschnitt 113 mit verringertem Querschnitt auf, der etwa 0,5 mm beträgt. Somit erfolgt eine wechselseitige Zuführung von Heizsauerstoff zur Brenngasmischbohrung und von Brenngas zur Heizsauerstoffmischbohrung, wobei neben der eigentlichen Nachvermischung nach dem Austritt aus der Heizsauerstoffmischbohrung 107 und der Brenngasmischbohrung 111 eine in bestimmter Weise dosierte Vorvermischung erfolgt, indem dem Brenngas durch die Heizsauerstoff verbindungsbohrung 112 geringe Mengen an Heizsauerstoff zugeführt werden, während über die Brenngasverbindungsbohrung 9 auch dem Heizsauerstoff Brenngas in die Heizsauerstoffmischbohrung 107 zugeführt wird. Konstruktiv wird das dadurch erreicht, daß durch einen Teilungsversatz die Sauerstoff verbindungsbohrung 112, 113 und die Brenngasverbindungsbohrung 109 in der Sicht nach Fig. 1,hintereinander liegen.
Die Schneidsauerstoffbohrung 102 besteht aus einem Eingangsabschnitt 114, einem verengten Mittelabschnitt 115 und einem sich konisch erweiternden Ausgangsabschnitt 116. Der Eingangsabschnitt 114 der Schneidsauerstoffbohrung 102 besitzt einen Durchmesser von 5 mm, während der sich anschließende verengte Mittelabschnitt einen Durchmesser von 2,6 bis 3,25 mm aufweist. Der Ausgangsabschnitt 116 der Schneidsauerstoffbohrung 102 hat einen Austrittsdurchmesser von 4,3 mm, wobei sich die Austrittsbohrung unter einem Winkel β' zur Mittelachse des Düsenkörpers von 7° erweitert.
Die so gestaltete Düse zum Brennschneiden erreicht bei einer sehr hohen Schneidgeschwindigkeit eine optimal kleine Schneidfuge. Durch die günstige Wärmeentwicklung, die auch eine hohe Schneidgeschwindigkeit ermöglicht, wird ein optimaler Schlackenablauf ermöglicht, so daß sich nur vergleichsweise kleine Schlackenbärte ausbilden, wie auch die gesamte Schneidoberfläche wesentlich verbessert ist. Indem der Düsenabstand von den bisher üblichen 60 mm auf 120 mm vergrößert werden konnte, wird die Lebensdauer der Düsen wesentlich verlängert. Andererseits ist ein; schneller Düsenwechsel möglich und somit eine einfache Wartung gegeben. Die Düse, deren Grundkörperlänge L des Düsenkörpers 30 mm beträgt, erfordert einen verhältnismäßig geringen Materialaufwand und ist auch von daher als kostengünstig anzusehen. Die Düse zeichnet sich aus durch einen geringen Lärm und auch einen geringen Verbrauch. Beim Betrieb mit Propan bei einem Druck von 0,6 bar und einem Heizsauerstoff von 2,6 bar konnten optimale Ergebnisse erzielt werden. Indem diese vielseitigen Vorteile mit einer Düse erzielt werden, die trotz großer Schneidgeschwindigkeit geringe Schnittfugen verursacht, so daß eine erhebliche Materialersparnis gegeben ist, macht die Erfindung eine Düse mit einmaliger Optimierung der verschiedensten Anforderungen, die heute beim Brennschneiden gestellt werden, verfügbar. Die Betriebsdrücke betragen 10 bis 16 bar für den Schneidsauerstoff, etwa 2,5 bar für Heizsauerstoff und 0,6 bar für das Brenngas Propan.
In Fig. 3 ist eine Kurzdüse zum Flämmen dargestellt, die in ihrem prinzipiellen Aufbau der Düse nach Fig. 2 entspricht, wie aus den entsprechenden Bezugszeichen zu entnehmen ist. Auf dem Düsengrundkörper 101' ist auf der dem Austrittsende gegenüberliegenden Seite eine Verschlußplatte 120 montiert durch Hartlöten oder in anderer geeigneter Weise. Zur Unterstützung kann am Grundkörper 101' noch ein Ring 121 befestigt sein, an dem die Verschlußplatte 120 mit zur Auflage kommen kann. In der Mitte ist ein schlitzförmiger Sauerstoffkanal 102' ausgebildet, der senkrecht zur Zeichenebene verläuft und einen Eingangsabschnitt 114' aufweist, der in einew-verengten Mittelabschnitt 115' übergeht und an den sich ein konisch sich erweiternder Ausgangsabschnitt 116' anschließt. Dieser Ausgangsabschnitt kann auch stufenweise erweitert ausgebildet sein. Der Eingangsabschnitt 114' wird von der Abdeckplatte 120 nicht erfaßt, so daß für eine nicht dargestellte Flämmsauerstoffzuführung der Eingangsabschnitt 114 zugänglich ist. Die Eingangsplatte 120 weist mehrere Brenngaszuführungen 108' auf, durch die Brenngas in die querverlaufenden Brenngasverteilerkanäle 103' gelangen kann. Von diesen gehen Brenngasdosierungsbohrungen 110' in die Brenngasmischbohrungen 111', und in entsprechender Weise gelangt durch die Heizsauerstoffbohrungen 109' in der platte 120 Heizsauerstoff in die querverlaufende Heizsauerstoffverteilerkanäle 104' und durch Heizsauerstoffdosierbohrungen 106' in die Heizsauerstoffmischbohrungen 107'. Durch eine Brenngasverbindungsbohrung 109', die vom Brenngasverteilerkanal 103' in die Heizsauerstoffmischbohrung 107' führt, gelangt in dosierter Weise Brenngas in die Heizsauerstoffmischbohrung, während die Heizsauerstoffverbindungsbohrung 112' Heizsauerstoff vom Heizsauerstoffverteilerkanal 104' der Brenngasmischbohrung 111' zuführt. Damit ist für eine Kurzdüse zum Flämmen der gleiche prinzipielle Aufbau gegeben und auch eine entsprechende Funktion gewährleistet. Der Düsengrundkörper 101' weist ebenfalls eine Länge L von ca. 30 mm.auf.
Bei einer Kurzdüse zum Flämmen wurden vorteilhafte Ergebnisse mit einem Flämmsauerstoffkanal 102' erzielt, dessen Eingangsabschnitt 114' aus einem Kanal von 3 bis 6 mm Höhe bestand, wobei der verengte Mittelabschnitt 115' einen Spalt von 2 bis 4 mm Höhe aufwies, während der Austrittsspalt des Ausgangsabschnitts 116' 3 bis 5 mm betrug.
Mit einer derartig gestalteten Düse konnten wesentlich verbesserte Ergebnisse beim Flämmen erzielt werden, wobei - wie eingangs erwähnt - insbesondere die kurze Anheizzeit und die verbesserte Oberfläche des Werkstücks hervorzuheben sind.
In Fig. 4 ist eine Runddüse im Schnitt dargestellt mit einem Düsenhauptteil 201, 202, das aus einem Stück besteht, in dem der sogenannte Düsenkopf und der Düsenfuß aus der Naht 1-2 zusammengelötet sind. Auf dem Hauptteil 201, 202 sitzt eine Druckschraube 203, die über das Werkzeughauptteil 201, 202 geschoben wurde, bevor ein Austrittsteil 206 am Werkzeughauptteil 201, 202 angebracht wird, das eine aufgelötete Manschette 204 mit Verschleißring 205 trägt. Zu diesem Zweck besitzt das Hauptteil 201, 202 ein Gewinde, so daß das Austrittsteil 206 aufgeschraubt werden kann. Die Weiterführung des Heizgas-Sauerstoff-Gemischs aus den Mischungsbohrungen des Hauptteils 201, 202 in die Austrittsbohrungen 207 des Austrittsteils 206 erfolgt über einen an der Dichtfläche 208 im Austrittsteil 206 angeordneten Ringkanal 209. Dieser kann auch im Hauptteil 201, 202 an der Dichtungsfläche vorgesehen sein.
Es ist auch möglich, daß das Hauptteil 201, 202 zusätzlich an der Lötnaht 1-2 aufgelst wird und somit aus einem den Düsenkopf bildenden Werkzeughauptteil 201 und daran befestigtem Zwischenteil 202 besteht, an das das Austrittsteil 206 angeschraubt ist.
Fig. 5 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform, bei der die bisher beschriebene Schraubtrennstelle in den Bereich der bisherigen Lötnaht verlegt ist. Das Werkzeughauptteil 210 ist als Düsenaufnahme am nicht dargestellten Brenngerät oder Maschinenbrenner ausgebildet. Das Werkzeughauptteil 210 besitzt ein Gewinde 211, in das ein Austrittsteil 212 eingeschraubt ist. Das Austrittsteil 212 hat die Ausgestaltung einer Kurzdüse, ähnlich wie sie beim Starkschneiden bekannt ist, wobei nur ein größerer Sauerstoffmittelkanal 213 vorgesehen ist. Diese Düse ist leicht und kostengünstig auszutauschen.
An dem als Düsenaufnahme ausgebildeten Werkzeughauptteil 210 ist mittels einer Schelle 214 ein Schutzstück 215 austauschbar befestigt. Dieses Schutz-: stück dient insbesondere dazu, aufspritzende Schlacke vom Austrittsteil 212 mit seinen kleinen Düsenöffnungen fernzuhalten. Indem es verschiebbar und drehbar angeordnet ist, kann es jeweils in die optimale Lage gebracht werden, um seiner Schutzfunktion zu genügen. Indem es am Werkzeughauptteil 210 bzw. `an der Düsenaufnahme angebracht ist, besteht eine Verbindung zum Austrittsteil 212 nicht.
Auch in dieser Ausführungsform erfolgt durch Ringkanäle 216, 217 die Führung von Heizsauerstoff und Heizgas in das Austrittsteil 212, wobei sich die Ströme in den Austrittsbohrungen 218 vermischen.
In Fig. 6 ist ein Maschinenbrenner dargestellt, bei dem an einem Verteiler 220 eine obere Brennerplatte 221, eine untere Brennerplatte 222 und eine Schutzkufe 223 befestigt sind. Zwischen der oberen Brennerplatte 221 und der unteren Brennerplatte 222 tritt der Flämmsauerstoffstrom aus, der in Fig. 6 gestrichelt dargestellt ist, während Heizgas und Heizsauerstoff durch kleine Bohrungen an den Stirnseiten der Brennerplatten 221, 222 austreten. Das Teil der oberen Brennerplatte 221, da gegenüber der unteren Brennerplatte 222 in Richtung auf das Werkstück 225 vorsteht, ist als gesondertes Austrittsteil 224 ausgebildet und abnehmbar am Werkzeughauptteil 21 angebracht.
In Fig. 7 ist eine Ausführungsform dargestellt, im Schnitt längs der Linie D-D der Draufsicht auf die Stirnseite nach Fig. 8, bei der die obere Brennerplatte in drei Teile zerlegt ist. Am Werkzeughauptteil 231 ist das die untere Brennerplatte 222 um die Strecke L überragende Teil als Zwischenteil 234 ausgebildet, in das das Austrittsteil 235 eingeschraubt ist. Das Zwischenteil 234 ist mittels Schrauben 233 am Werkzeughauptteil 231 befestigt, wobei die Schrauben 233 durch Abdeckplatten.236, beispielsweise gegen aufspritzende Schlacke, geschützt sind. Heizgaskanäle 237 und Heizsauerstoffkanäle 238 sind an der Trennfläche zwischen Werkzeughauptteil 231 und Zwischenteil 234 durch 0-Ringe 239 abgedichtet. Außerdem verlaufen zweckmäßig nicht dargestellte Kühlwasserbohrungen vom Hauptteil 231 in das Zwischenteil 234,durch dieses hindurch und zum Hauptteil 231 wieder zurück.
Im Zwischenteil 233 sitzen Austrittsteile 235 und sind mit Hilfe eines Gewindes in das Zwischenteil 234 eingeschraubt. Durch das Austrittsteil 235 werden Austrittsbohrungen 241 gruppenweise als besondere Heizdüsen zusammengefaßt, wie insbesondere in der Draufsicht aus Fig. 8 zu entnehmen ist. Diese Figur zeigt, wie an der Stirnseite des Zwischenteils 234 eine Anzahl von Austrittsteilen 235 in Form von Düsen mit ihren in Gruppen zusammengefaßten Düsen 241 eingeschraubt sind. Diese Düsen sind in der Art bekannter Kurzdüsen für das Starkschneiden ausgebildet, wobei jedoch die Schneidsauerstoffbohrung fehlt. In der Trennfläche zwischen dem Zwischenteil 234 und dem Austrittsteil 235 sind Ringkanäle 242, 243 für Heizgas und Sauerstoff mit dazwischenliegenden Dichtflächen vorgesehen, um in bekannter Weise eine Aufteilung der Ströme auf die Austrittsbohrungen 241 im Austrittsteil 235 zu ermöglichen.
Das beschriebene Brenner- und Düsenwerkzeug bedeutet eine wesentliche Erleichterung der Fertigung der Bauteile. Es wird vermieden, daß man mit langen, leicht brechenden Bohrern arbeiten muß oder von hinten und außen zusätzliche Bohrungen erforderlich werden, die dann wieder mit zusätzlichen Dichtplatten abgedeckt werden müssen. Wenn im Betrieb durch Schlackespritzer die Heizgemischbohrungen verschmutzen und die Flämmsauerstoff führenden Flächen verkleben und verschlacken, so ist ein kompliziertes Reinigen von Schlacke in den Bohrungen und an den Flächen mit Drahtbürsten, Feilen und Handbohrern nicht mehr erforderlich, indem das gesonderte Austrittsteil einfach ausgetauscht wird. Außerdem müssen auf diese Weise Form- und Querschnittsveränderungen am Werkzeug nicht mehr in Kauf genommen werden. Ebenso ist der Schaden wesentlich geringer und leichter zu beheben, wenn Schäden durch Anschlagen oder Aufsetzen des Brenners verursacht werden. Mit der Erfindung wird somit ein Düsenwerkzeug verfügbar gemacht, das neben einer kostengünstigeren Herstellung auch einen kostengünstigeren Betrieb bzw. Wartung und Reparatur ermöglicht.

Claims

1. Einteilige Kurzdüse für einen Brenner zum thermochemischen Trennen oder Abhobeln mit einer mittigen Sauerstoffbohrung und ringförmig darum herum angeordneten Brenngas- und Heizsauerstoffbohrungen,
dadurch gekennzeichnet, daß
die mittige Sauerstoffbohrung (6) von parallel verlaufenden Brenngasbohrungen (11) umgeben ist und daß außerhalb der Brenngasbohrungen (11) Heizsauerstoffbohrungen (14) angeordnet sind, die unter einem Winkel ( d ) schräg zum Austrittsende der Brenngasbohrungen (13) verlaufen und unmittelbar neben diesen austreten.

2. Kurzdüse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Heizsauerstoffbohrungen (14) unter einem Winkel von 4° zur Düsenachse verlaufen.

3. Kurzdüse nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Heizsauerstoffbohrungen am Eintrittsende (15) parallel zur Düsenachse verlaufen und in einen schrägverlaufenden Bohrungsabschnitt (16) übergehen.

4. Kurzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von der Eingangsbohrung (12) der Brenngasbohrung (11) eine Verbindungsbohrung (17) schräg zur Heizsauerstoffbohrung (14) verläuft.

5. Kurzdüse nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbohrung (17) unter einem Winkel von 40 bis 60° zur Düsenachse verläuft.

6. Kurzdüse nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbohrung (17) in den schrägverlaufenden Bohrungsabschnitt (16) der Heizsauerstoffbohrung (14) einmündet.

7. Kurzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffbohrung (6) aus einem Eingangsabschnitt (7), einem verengten Mittelabschnitt (8) und einem konisch sich erweiternden Ausgangsabschnitt (9) besteht.

8. Kurzdüse nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabschnitt (8) eine gegen Null gehende Ausdehnung in Richtung der Düsenachse aufweist.

9. Kurzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Düse (101, 101') im wesentlichen bestimmt ist durch die Länge des Heizsystems, bestehend aus ringförmigen Verteilerbohrungen (103, 104) bzw. querlaufenden Verteilerkanälen (103', 104'), aus kurzen, engen Dosierbohrungen (106, 110; 106', 110') und aus den gerade ausreichend lang bemessenen Mischheizbohrungen (107, 111; 107', 111') und durch die Ausbildung eines geeigneten Schneid- bzw. Flämmsauerstoffstrahls durch einen großen Zuführquerschnitt (114; 114') mit einer starken, plötzlichen oder fast übergangslosen Verengung auf einen Dosierquerschnitt (115; 115') von 1 bis 4 mm Durchmesser bzw. Höhe bei geringer Länge von weniger als 10 mm und einer anschließenden gleichmäßigen (Winkel ß') oder mehrstufigen Erweiterung (116; 116') auf einen gewünschten Austrittsquerschnitt von 2 bis 6 mm.

10. Kurzdüse nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ring bzw. mindestens je Seite eine Reihe Heizmischbohrungen (107 bzw. 107') unter einem Winkel (α') zum Austrittsende schräg zur Schneidsauerstoffbohrung (114, 115, 116) bzw. zum Flämmsauerstoffkanal (114', 115', 116') verläuft und daß der Anordnung von zwei Ringen Heizmischbohrungen (107, 111) bzw. je Seite zwei Reihen von Heizmischbohrungen (107', 111') der außenliegende Ring (107) bzw. die außenliegenden Reihen (107') schräg und der innenliegende Ring (111) bzw. die innenliegenden Reihen (111¹) parallel zum Schneid- bzw. Flämmsauerstoffstrahl geführt sind.

11. Kurzdüse nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden ringförmigen Verteilerkanälen (103, 104) bzw. pro Seite querverlaufenden Verteilerkanälen (103', 104') für Heizgas und Heizsauerstoff Dosierbohrungen (110 bzw. 106; 110' bzw. 106') mit einem Dosierquerschnitt abgehen und in die Heizmischbohrungen (107, 111 bzw. 107', 111') mit einem Mischquerschnitt einmünden, während mit Hilfe eines Teilungsversatzes die eine Mischgaskomponente (Brenngas oder Sauerstoff) durch Verbindungsbohrungen (109, 112) mit einem Dosierquerschnitt (109, 113; 109', 112') der anderen Mischgaskomponente in der Heizmischbohrung (107, 111; 107', 111') zugeführt wird, nahe der ihr eigenen, in Flucht liegenden Dosierbohrung (106, 110; 106', 110') , daß der äußere Ring oder die äußere von zwei Reihen am zugehörigen Verteilerringkanal (104) oder Verteilerquerkanal (104') mit Heizsauerstoff und der jeweils inneren Verteilerringkanal (103) bzw. Verteilerquerkanal (103') Heizgas zuführt und daß die Dosierungs- und Verbindungsbohrungen (110, 112, 113; 110', 112') zur innenliegenden Mischheizbohrung (111; 111') so aufeinander abgestimmt sind, daß ein Heizgasüberschuß bzw. ein Heizsauerstoffmangel besteht.

12. Kurzdüse nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die außenliegenden Mischheizbohrungen (107; 107') unter einem Winkel (4-') von 4 bis 5° zur Düsenachse verlaufen.

13. Kurzdüse nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizsauerstoffdosierungsbohrung (106; 106') einen Durchmesser von ca 1 mm aufweist.

14. Kurzdüse nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmischbohrungen (107, 111; 107', 111') einen Durchmesser von 2,3 mm aufweisen.

15. Kurzdüse nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß vom Brenngasverteilerkanal (103; 103' eine Heizgasverbindungsbohrung (109) schräg zur äußeren Mischheizbohrung (107) verläuft und einen Durchmesser von ca. 1 mm aufweist.

16. Kurzdüse nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Brenngasverteilungskanal (103; 103') abgehende Brenngasdosierungsbohrung (110; 110') einen Durchmesser von ca. 1,3 mm aufweist.

17. Kurzdüse nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Heizsauerstoffkanal (104, 104') abgehende Heizsauerstoffverbindungsbohrung (112; 112') einen Bohrungsabschnitt (113) aufweist, der einen Dosierungsdurchmesser von 0,5 mm besitzt.

18. Kurzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidsauerstoffbohrung (102) bzw. der Flämmsauerstoffkanal (102') einen Eingangsabschnitt (114; 114'), einen verengten Mittelabschnitt (115; 115') und einen sich konisch erweiternden Ausgangsabschnitt (116; 116') aufweist.

19. Kurzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidsauerstoffbohrung (102) einen Eintrittsabschnitt (114) von ca. 5 mm Durchmesser, einen sich anschließend verengten Mittelabschnitt (115) von 1,8 bis 2,6 mm Durchmesser und eine sich konisch erweiternde Austrittsbohrung (116) aufweist und daß der Austrittsdurchmesser der Schneidsauerstoffaustrittsbohrung 4,3 mm beträgt.

20. Kurzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Flämmsauerstoffkanal (102') einen Eintrittsabschnitt (114') von 3 bis 6 mm Höhe aufweist, einen verengten Mittelabschnitt (115') mit einer Spalthöhe von 2 bis 4 mm und einen sich konisch erweiternden Austrittsabschnitt (116') mit einem Austrittsspalt von 3 bis 5 mm.

21. Kurzdüse nach Anspruch 19 oder 20,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsabschnitt(117; 117') der Sauerstoffbohrung bzw. des Sauerstoffspalts sich unter einem Winkel (ß') von etwa 7° zur Düsenachse erweitert.

22. Kurzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsengrundkörperlänge (L) ca. 30 mm beträgt.

23. Kurzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Querkanäle (103', 104') von einer Zuführbohrungen (105', 108') enthaltenden Verteilerplatte (120) abgeschlossen sind.

24. Ein- oder mehrteiliges Brenner- oder Düsenwerkzeug zum Sauerstoff-Hobeln von Werkstücken aus Stahl oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Werksütck (225) zugekehrte Bereiche des Werkzeugs (201, 221, 231) als ein oder mehrere, gesonderte Werkzeugteile (206; 234, 235) ausgebildet sind, die mit dem Werkzeughauptteil (201; 221) austauschbar verbunden sind.

25. Werkzeug nach Anspruch 24, in Form einer Runddüse mit einer mittigen Flämmsauerstoffbohrung und diese umgebenden Heizgemischbohrungen,
dadurch gekennzeichnet, daß ein gesondertes Austrittsteil (206) oder Düsenfuß vorgesehen ist, der mit dem Düsenhauptteil (201, 202) zusammengeschraubt ist.

26. Werkzeug nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsteil (206) eine Manschette (204) und einen Verschleißring (205) trägt.

27. Werkzeug nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiterführung des Heizgas-Sauerstoff-Gemischs aus den Mischungsbohrungen des Werkstückhauptteils (201, 202) in die Austrittsbohrungen (207) des Austrittsteils (206) über einen an der Dichtfläche (208) angeordneten Ringkanal (209) erfolgt.

28. Werkzeug nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Hauptteil (201) und Austrittsteil (206) ein einschraubbares Zwischenteil (202) vorgesehen ist.

29. Werkzeug nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptteil (210) als Düsenaufnahme ausgebildet ist, in dem ein einschraubbares Austrittsteil (212) in Form einer Kurzdüse sitzt.

30. Werkzeug nach Anspruch 29,
dadurch gekennzeichnet, daß an der Trennstelle Ringkanäle (216, 217) für die Weiterführung des Heizgases und des Sauerstoffs aus den entsprechenden Bohrungen der Düsenaufnahme (210) in das Austrittsteil (212) vorgesehen sind.

31. Werkzeug nach einem der Ansprüche 24-30, dadurch gekennzeichnet, daß am Werkzeughauptteil bzw. der Düsenaufnahme (210) ein Schutzstück (215) austauschbar befestigt ist.

32. Werkzeug nach Anspruch 31,
dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzstück (215) drehbar und in Richtung der Düsenachse verschiebbar angebracht ist.

33. Werkzeug nach Anspruch 24 in Form einer Flachdüse mit einer oberen Brennerplatte, einer unteren Brennerplatte und daran befestigter Schutzkufe,
dadurch gekennzeichnet, daß das gegenüber der unteren Brennerplatte (222) vorstehende Teil der oberen Brennerplatte (221) als gesondertes Austrittsteil (224) ausgebildet ist und abnehmbar am Werkzeughauptteil angebracht ist.

34. Werkzeug nach Anspruch 33,
dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Teil der Brennerplatte (231) als Zwischenteil (234) abnehmbar ausgestaltet ist und daß die Heizbohrungen gruppenweise zur Heizdüse (235) zusammengefaßt sind, die in das Zwischenteil (234) einschraubbar sind.

35. Werkzeug nach Anspruch 34,
dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenteil (234) mit der LÄnge (L) des Überstands gegenüber der untersten Brennerplatte durch von außen zugängliche Schrauben (233) an die das Werkzeughauptteil (231) bildende obere Brennerplatte angeschraubt ist.

36. Werkzeug nach Anspruch 35,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben (233) durch Abdeckplatten (236) geschützt sind.

37. Werkzeug nach einem der Ansprüche 34-36, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenteil (234) Runddüsenaufnahmen besitzt, die mit Ringkanälen (242, 243) für Heizgas und Sauerstoff, dazwischenliegende Dichtflächen und Gewinde (240) zur Aufnahme der Austrittsteile (235) versehen ist.

38. Werkzeug nach Anspruch 37,
dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsteile (235) bekannte Kurzdüsen zum Starkschneiden ohne Schneidbohrung sind.

39. Werkzeug nach einem der Ansprüche 33-38, dadurch gekennzeichnet, daß an der Trennstelle zwischen Brennerplatte bzw. Werkzeughauptteil (231) und dem Zwischenteil (234) 0-Ringe den Durchgang von Heizgas und Sauerstoff sicherstellen.

40. Werkzeug nach einem der Ansprüche 34-39, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlwasserkanäle von der Brennerplatte bzw. dem Hauptteil (231) in das Zwischenteil (234) und zurück verlaufen.

41. Werkzeug nach einem der Ansprüche 33-40, dadurch gekennzeichnet, daß ein verstellbares Schutzstück am Hauptteil oder Zwischenteil austauschbar angebracht ist.