EP2024681A1 - Gas burner nozzle - Google Patents

Gas burner nozzle

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Publication number
EP2024681A1
EP2024681A1 EP07722450A EP07722450A EP2024681A1 EP 2024681 A1 EP2024681 A1 EP 2024681A1 EP 07722450 A EP07722450 A EP 07722450A EP 07722450 A EP07722450 A EP 07722450A EP 2024681 A1 EP2024681 A1 EP 2024681A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas burner
burner nozzle
tubes
nozzle according
gas
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07722450A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Egon Evertz
Ralf Evertz
Stefan Evertz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Egon Evertz KG GmbH and Co
Original Assignee
Egon Evertz KG GmbH and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Egon Evertz KG GmbH and Co filed Critical Egon Evertz KG GmbH and Co
Publication of EP2024681A1 publication Critical patent/EP2024681A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/48—Nozzles
    • F23D14/56—Nozzles for spreading the flame over an area, e.g. for desurfacing of solid material, for surface hardening, or for heating workpieces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
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    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/48—Nozzles
    • F23D14/58—Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/14—Special features of gas burners
    • F23D2900/14642—Special features of gas burners with jet mixers with more than one gas injection nozzles or orifices for a single mixing tube
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Definitions

  • the invention relates to a gas burner nozzle for scarfing work, with a central, consisting of several tubes oxygen supply and with several arranged around said oxygen supply tubes for a fuel gas supply.
  • Gas burner nozzles are used in Flämmtechnikn that are designed either as a machine or as Handflämmtechnik. Flamm, are required in particular for Brennputzen of slab surfaces. Thus, when cooling the slabs produced by casting on their surface often undesirable cracks, which are removed by a surface treatment. The same applies to burrs or beards, the processing of the slabs, z. B. caused by cutting. The used Flammbrenner be guided to eliminate the surface defects along the affected areas.
  • EP 0 043 822 it is proposed in EP 0 043 822 to change the cross-section of the jet with regard to its shape and surface, independently of its power, during the combustion process by means of an oxygen jet of controllable power and orientation, which is surrounded by a heating flame.
  • the burner designed for this purpose has an oxygen nozzle which is subdivided into several adjacent nozzles grouped as a compact bundle. This bundle of nozzles is surrounded by further nozzles, each forming a burner for heating, these nozzles and burners are provided with means for individual food with gas or oxygen or heating mixture. Each dining facility is individually adjustable.
  • gas burners which have a plurality of coaxial tubes arranged for oxygen supply, which are surrounded by a plurality of tubes arranged around it for a supply of fuel gas.
  • the tubes for oxygen supply are not arranged equidistantly or on rings which are the same distance from the center, but in groups, the individual groups being arranged coaxially and spaced apart from each other and each group consisting of at least two annularly arranged rows of tubes.
  • three groups of oxygen supply tubes are provided.
  • Each group may include 2 or 3 ring rows of oxygen delivery tubes.
  • To the said tubes for supplying oxygen is provided on an outer ring, a group of nozzle openings each having a smaller diameter, through which the fuel gas is supplied.
  • each tube for oxygen supply has an initial inner diameter of 6 to 12 mm, in particular 8 mm.
  • the gas burner has separate oxygen supply lines, which are separately controllable.
  • each separate gas supply is connected to a group of supply lines, i. H. connected to a ring area.
  • individual tubes of a group preferably two to three tubes are combined into a subgroup, which in each case forms a one-piece body, which is arranged exchangeably in the gas burner nozzle.
  • a subgroup which in each case forms a one-piece body, which is arranged exchangeably in the gas burner nozzle.
  • the said groups of tubes are arranged according to a development of the invention in a single end piece, to which a pre-block is connected, which has three coaxially arranged pre-chambers for oxygen supply, which is respectively connected to the tubes of a (ring) group.
  • the gas burner nozzle weight can be significantly minimized.
  • the gas supply pipes are made of copper.
  • each tube for oxygen supply is designed as a combination of a Laval nozzle with a cylinder tube directed towards the outlet.
  • the Laval nozzle which is known in principle according to the prior art, has two cone-like regions, wherein seen in the flow direction of the first cone is tapered and the cone following it is widening. At the end of the extension area, a cylindrical pipe with a constant diameter is used up to the pipe exit.
  • the diverging region can follow the first narrowing region of the inner cross section directly or with the interposition of a section of constant diameter. If a section with constant diameter If this is the case, the flow velocity is maintained in this area, without overlapping being desired in the diverging area and in the subsequent extension tube.
  • the short section of constant diameter should be smaller than the respective lengths of the converging and diverging sections.
  • 1 is a plan view of a gas burner nozzle
  • Fig. 3a are each cross-sections through a tube for supplying oxygen with different to d lent gas flow structures.
  • the gas burner nozzle for scarfing work shown in Fig. 1 has a central oxygen supply area with a plurality of tubes arranged in groups.
  • the outer ring portion 11 is formed by individual tubes, wherein the tubes 111 are disposed on an outer ring, the tubes 112 on a next following ring and tubes 113 on an inner ring.
  • the tubes 112 and 111 or 113 are each arranged offset to one another "on a gap.”
  • the tube diameter is 8 mm, the tube spacing of the tubes 111, 112 and 113 of the adjacent tube each about 4 mm.
  • Fig. 2 shows a variant in which only an outer front region is solid, which is followed by a pre-block, in which a central oxygen supply 16 to the tubes of the ring group 13, a coaxial thereto gas supply 17, to the tubes of the Ring group 12 leads, and an outer coaxial gas supply 18 are arranged, which leads to the group 11 of tubes.
  • a central oxygen supply 16 to the tubes of the ring group 13 a coaxial thereto gas supply 17, to the tubes of the Ring group 12 leads, and an outer coaxial gas supply 18 are arranged, which leads to the group 11 of tubes.
  • Each of the three gas supply lines 16, 17 and 18 can be regulated separately, so that the gas velocity in the individual tubes can be controlled accordingly.
  • each individual tube for. B. 111, 112, 113, formed such that connects to a Laval nozzle 100 with the length L c, a cylinder tube 101 with a length L ⁇ .
  • This Laval nozzle has a first converging region 121 extending over a length L 2 and a diverging region 122 having a length L 3 .
  • a partial region with a length L 4 can be arranged which has a constant minimum diameter d m j n .
  • the diameter of the cylinder tube 101 is denoted by dk and has the size of the largest diameter of the cone-shaped extension 122.
  • the length L ⁇ or L 5 can be varied, for example between the lengths of 72 mm, 65 mm and 25 mm.
  • the length L 2 can be selected, for example, 10 mm, the length L 4 with 2 mm and the L 3 with 25 mm.
  • the gas flowing into the tube has a pressure Po of, for example, 1.3 ⁇ 10 6 Pa and a temperature T 0 (eg room temperature).
  • T 0 eg room temperature
  • the jet cone of the exiting oxygen stream can be varied to convergent, divergent or substantially parallel shapes.
  • the differently occurring oscillation frequencies and oscillation amplitudes are varied via the input pressure P 0 .

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Abstract

The invention relates to a gas burner nozzle for flame work, with a central oxygen supply consisting of several pipes (13) and with several pipes (11, 12) arranged around the aforementioned oxygen supply for the supply of fuel gas. According to the invention, the pipes for the oxygen supply are arranged in groups, with the individual groups arranged coaxially and at a distance from each other, and with each group consisting of at least two rows of pipes arranged in the form of concentric rings.

Description

Gasbrennerdüse gas burner nozzle
Die Erfindung betrifft eine Gasbrennerdüse für Flämmarbeiten, mit einer zentralen, aus mehreren Rohren bestehenden Sauerstoffzufuhr und mit mehreren ringsum die genannte Sauerstoffzufuhr angeordneten Rohren für eine Brenngaszufuhr.The invention relates to a gas burner nozzle for scarfing work, with a central, consisting of several tubes oxygen supply and with several arranged around said oxygen supply tubes for a fuel gas supply.
Gasbrennerdüsen werden in Flämmgeräten verwenden, die entweder als Automaten oder als Handflämmgeräte ausgebildet sind. Flämmarbeiten sind insbesondere zum Brennputzen von Brammenoberflächen erforderlich. So entstehen beim Abkühlen der durch Gießen hergestellten Brammen an deren Oberfläche häufig unerwünschte Risse, die durch eine Oberflächenbehandlung entfernt werden. Entsprechendes gilt auch für Grate oder Barte, die beim Bearbeiten der Brammen, z. B. durch Schneiden entstehen. Die verwendeten Flämmbrenner werden zur Beseitigung der Oberflächenfehler entlang der betroffenen Flächen geführt.Gas burner nozzles are used in Flämmgeräten that are designed either as a machine or as Handflämmgeräte. Flammarbeiten are required in particular for Brennputzen of slab surfaces. Thus, when cooling the slabs produced by casting on their surface often undesirable cracks, which are removed by a surface treatment. The same applies to burrs or beards, the processing of the slabs, z. B. caused by cutting. The used Flammbrenner be guided to eliminate the surface defects along the affected areas.
Bei Gasbrennerdüsen der beschriebenen Art besteht die Gefahr, dass während des Brennerbetriebs die Flamme zurückschlägt. Um dies zu verhindern ist bereits vorgeschlagen worden, im Inneren des Düsenkörpers weit hinter der Austrittsöffnung ein poröses Element vorzusehen, das eine Sicherheitsbarriere bilden soll (vgl. CH-A-472 632 oder FR-A-1 448 292).In the case of gas burner nozzles of the type described there is a risk that the flame recoils during burner operation. In order to prevent this, it has already been proposed to provide a porous element inside the nozzle body far behind the outlet opening, which is intended to form a safety barrier (cf CH-A-472 632 or FR-A-1 448 292).
Weiterhin wird in der EP 0 043 822 vorgeschlagen, beim Brennflämmen mittels eines Sauerstoffstrahls von regelbarer Leistung und Ausrichtung, der von einer Heizflamme umgeben ist, im Verlauf des Brennflämmens den Querschnitt des Strahls hinsichtlich seiner Form und Oberfläche unabhängig von seiner Leistung zu verändern. Der hierzu ausgebildete Brenner besitzt eine Sauerstoffdüse, die in mehrere aneinander grenzende und als kompaktes Bündel gruppierte Düsen unterteilt ist. Dieses Bündel von Düsen ist von weiteren Düsen umgeben, die jeweils einen Brenner für das Heizen bilden, wobei diese Düsen und Brenner mit Einrichtungen versehen sind zum einzelnen Speisen mit Gas bzw. Sauerstoff oder Heizgemisch. Jede Speiseeinrichtung ist einzeln regelbar. Wie aus dem Ausführungsbeispiel ersichtlich ist, werden 65 konzentrisch angeordnete Sauerstoffzuführrohre mit jeweils gleichem Abstand zum benachbarten Rohr verwendet, die wiederum von 12 Rohren mit jeweils größerem Durchmesser zur Heizgaszuführung umgeben sind. Durch die vorgesehene Steuerung sollen wirksame Brennerquerschnitte erzeugt werden, die kreisförmig, rechteckig oder oval sind.Furthermore, it is proposed in EP 0 043 822 to change the cross-section of the jet with regard to its shape and surface, independently of its power, during the combustion process by means of an oxygen jet of controllable power and orientation, which is surrounded by a heating flame. The burner designed for this purpose has an oxygen nozzle which is subdivided into several adjacent nozzles grouped as a compact bundle. This bundle of nozzles is surrounded by further nozzles, each forming a burner for heating, these nozzles and burners are provided with means for individual food with gas or oxygen or heating mixture. Each dining facility is individually adjustable. As can be seen from the embodiment, 65 concentrically arranged Sauerstoffzuführrohre, each with the same distance to used adjacent pipe, which in turn are surrounded by 12 pipes each with a larger diameter to Heizgaszuführung. By the proposed control effective burner cross sections are to be generated, which are circular, rectangular or oval.
Weiterhin sind Gasbrenner bekannt, die mehrere koaxial zueinander angeordnete Rohre für eine Sauerstoffzufuhr aufweisen, die von mehreren ringsum angeordneten Rohren für eine Brenngaszufuhr umgeben sind.Furthermore, gas burners are known which have a plurality of coaxial tubes arranged for oxygen supply, which are surrounded by a plurality of tubes arranged around it for a supply of fuel gas.
Bei Gasbrennern der beschriebenen Art sind nach dem Stand der Technik Durchmesser der im Querschnitt kreisförmigen Brenner von 200 bis 250 mm üblich. Dies hat zum Nachteil, dass Schmalseiten von Brammen mit solchen Brennerdüsen mehrfach überfahren werden müssen. Eine schlichte Vergrößerung des Brennerdurchmessers auf beispielsweise 300 mm reicht keineswegs aus, da dann aufgrund der höheren Wärme im Zentrum des Brennerstrahls bzw. Brennerstrahlkegels die Temperatur am größten und dementsprechend das Abschmelzen am Werkstück stärker als am Rand sei, was bei längsgeführten Brennern zu einer im Querschnitt konkaven Oberfläche führt. Ein weiteres technisches Problem ist der relativ hohe Sauerstoffverbrauch.In the case of gas burners of the type described, diameters of the circular burners of 200 to 250 mm are common in the prior art. This has the disadvantage that narrow sides of slabs with such burner nozzles must be run over several times. A simple enlargement of the burner diameter to, for example, 300 mm is by no means sufficient, since then the temperature is greatest due to the higher heat in the center of the burner jet or burner cone, and accordingly the melting on the workpiece is stronger than at the edge, which in the case of longitudinal burners leads to a cross section concave surface leads. Another technical problem is the relatively high oxygen consumption.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Gasbrennerdüse anzugeben, die bei möglichst geringem Sauerstoffverbrauch und geringer Bearbeitungszeit eine optimale Oberflächengüte des zu behandelnden Werkstückes ermöglicht.It is therefore an object of the present invention to provide a gas burner nozzle, which enables optimum surface quality of the workpiece to be treated with the lowest possible oxygen consumption and a short processing time.
Diese Aufgabe wird durch eine Gasbrennerdüse nach Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a gas burner nozzle according to claim 1.
Erfindungsgemäß sind die Rohre für die Sauerstoffzufuhr nicht äquidistant bzw. auf vom Zentrum gleich entfernten Ringen angeordnet, sondern gruppenweise, wobei die einzelnen Gruppen koaxial und zueinander beabstandet angeordnet sind und jede Gruppe aus mindestens zwei ringförmig angeordneten Reihen von Rohren besteht. Insbesondere sind drei Gruppen von Rohren zur Sauerstoffzufuhr vorgesehen. Mit anderen Worten, es sind vorzugsweise 3 Ringbereiche vorgesehen, die zueinander beabstandet sind und innerhalb denen jeweils einzelne Rohre angeordnet sind, deren Abstand zueinander kleiner ist als der Abstand der Ringbereiche voneinander. Zu jeder Gruppe können 2 oder 3 Ring-Reihen von Rohren zur Sauerstoffzufuhr gehören. Um die genannten Rohre zur Sauerstoffzufuhr ist auf einem Außenring eine Gruppe von Düsenöffnungen mit jeweils geringerem Durchmesser vorgesehen, über die das Brenngas zugeführt wird.According to the invention, the tubes for oxygen supply are not arranged equidistantly or on rings which are the same distance from the center, but in groups, the individual groups being arranged coaxially and spaced apart from each other and each group consisting of at least two annularly arranged rows of tubes. In particular, three groups of oxygen supply tubes are provided. In other words, there are preferably provided 3 ring areas, the spaced apart from each other and within which individual tubes are arranged, whose distance from one another is smaller than the distance of the annular regions from each other. Each group may include 2 or 3 ring rows of oxygen delivery tubes. To the said tubes for supplying oxygen is provided on an outer ring, a group of nozzle openings each having a smaller diameter, through which the fuel gas is supplied.
Überfährt man mit einer solchen Düse, die einen Durchmesser von 280 bis 400 mm hat, eine Brammenlängsseite, so kann diese in einem einzigen Arbeitsgang bearbeitet werden, wobei sich eine weitestgehend plane Brammenoberfläche ergab. Bereits durch das eingesparte nochmalige Überfahren dieser Längsseite wird nicht unerheblich Sauerstoff eingespart. Überraschender Weise ergab sich zusätzlich eine Sauerstoffersparnis von ca. 25% pro Zeiteinheit, die nur durch die neu geschaffene Düsenanordnung möglich ist.If you drive with such a nozzle, which has a diameter of 280 to 400 mm, a slab longitudinal side, it can be processed in a single operation, resulting in a largely flat slab surface. Already by the saved repeated driving over this long side is not negligible oxygen saved. Surprisingly, an additional oxygen savings of about 25% per unit time, which is possible only by the newly created nozzle arrangement.
Vorzugsweise hat jedes einzelne Rohr zur Sauerstoffzufuhr einen Ausgangsinnendurchmesser von 6 bis 12 mm, insbesondere 8 mm. Wie grundsätzlich nach dem Stand der Technik bekannt, verfügt der Gasbrenner über getrennte Sauerstoffzuleitungen, die getrennt steuerbar sind. Im vorliegenden Fall ist jede separate Gaszufuhr mit einer Gruppe von Zuleitungen, d. h. einem Ringbereich verbunden.Preferably, each tube for oxygen supply has an initial inner diameter of 6 to 12 mm, in particular 8 mm. As known in principle according to the prior art, the gas burner has separate oxygen supply lines, which are separately controllable. In the present case, each separate gas supply is connected to a group of supply lines, i. H. connected to a ring area.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind einzelne Rohre einer Gruppe, vorzugsweise zwei bis drei Rohre zu einer Untergruppe zusammengefasst, die jeweils einen einstückigen Körper bildet, der austauschbar in der Gasbrennerdüse angeordnet ist. Auf diese Weise lassen sich geschädigte Oberflächenbereiche an der Stirnfläche partiell durch Austausch betreffender Untergruppen erneuern.According to a further embodiment of the invention, individual tubes of a group, preferably two to three tubes are combined into a subgroup, which in each case forms a one-piece body, which is arranged exchangeably in the gas burner nozzle. In this way, damaged surface areas on the face can be partially renewed by exchanging subgroups.
Die genannten Gruppen von Rohren sind nach einer Weiterbildung der Erfindung in einem einzigen Endstück angeordnet, an das ein Vorblock angeschlossen ist, der drei koaxial zueinander angeordnete Vorkammern zur Sauerstoffzufuhr aufweist, die jeweils mit den Rohren einer (Ring-)Gruppe verbunden ist. Durch diese Maßnahme kann das Gasbrennerdüsengewicht erheblich minimiert werden. Aus Standzeitgründen sind die Gaszufuhrrohre aus Kupfer hergestellt.The said groups of tubes are arranged according to a development of the invention in a single end piece, to which a pre-block is connected, which has three coaxially arranged pre-chambers for oxygen supply, which is respectively connected to the tubes of a (ring) group. By this measure the gas burner nozzle weight can be significantly minimized. For life reasons, the gas supply pipes are made of copper.
Die Länge eines jeden Rohres wird durch die Strecke bestimmt, die benötigt wird, um Turbulenzen am distalen Rohrende zu vermeiden, die zu einem explosionsartigen Abbrand mit entsprechender Düsenschädigung führen können. Insbesondere hat sich eine optimale Ausbildung der einzelnen (am Ausgang vorzugsweise 8 mm breiten) Rohre ergeben, wenn jedes Rohr zur Sauerstoffzufuhr als Kombination einer Lavaldüse mit einem zum Ausgang hin gerichteten Zylinderrohr ausgebildet ist. Die Lavaldüse, die nach dem Stand der Technik prinzipiell bekannt ist, verfügt über zwei konusartige Bereiche, wobei in Strömungsrichtung gesehen der erste Konus sich verjüngend und der darauf folgende Konus sich erweiternd ausgebildet ist. Am Ende des Erweiterungsbereiches setzt ein Zylinderohr mit gleich bleibendem Durchmesser bis zum Rohrausgang an.The length of each tube is determined by the distance needed to avoid turbulence at the distal end of the tube, which can lead to explosive burnup with corresponding nozzle damage. In particular, optimum formation of the individual tubes (preferably 8 mm wide at the outlet) has resulted if each tube for oxygen supply is designed as a combination of a Laval nozzle with a cylinder tube directed towards the outlet. The Laval nozzle, which is known in principle according to the prior art, has two cone-like regions, wherein seen in the flow direction of the first cone is tapered and the cone following it is widening. At the end of the extension area, a cylindrical pipe with a constant diameter is used up to the pipe exit.
Aus der Strömungslehre ist bekannt, dass bei laminaren Strömungen in einem Rohr, in dem ein konstanter Druck anliegt, sich die Fließgeschwindigkeit reziprok zur Durchmesserverringerung erhöht. In Folge der Rohrausbildung wird der hierin geführte Gasstrom zum Schwingen angeregt, wobei aufgrund der Wechselwirkung der Strömung hochfrequente Impulsfolgen erzeugt werden. Die erreichbaren Impulsfrequenzen sowie die Amplituden hängen im Einzelnen von dem Eingangsdruck, dem Grad der Verjüngung und dem Grad der Erweiterung des Rohrdurchmessers sowie der Länge des dritten Bereiches mit einem konstanten Durchmesser ab. Die stoßartigen Impulse, die das Düsenaustrittsende verlassen, führen beim Flämmbren- nen dazu, dass durch Einschmelzen der zu behandelnde Werkstückoberfläche entstehende Flüssiggut sowie etwa enthaltene Feststoffpartikel von der Oberfläche weggeblasen werden. Dies führt sowohl zu einer Erhöhung der Oberflächengüte des behandelten Werkstückes, z. B. einer Brammenoberfläche, als auch zu einer weiteren Verringerung des Sauerstoffverbrauches. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann auf den ersten Verjüngungsbereich des Innenquerschnitts unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Teilstückes mit gleich bleibendem Durchmesser der divergierende Bereich folgen. Sofern ein Teilstück mit gleich bleibendem Durchmes- ser vorhanden ist, bleibt in diesem Bereich die Fließgeschwindigkeit erhalten, ohne dass es zu Überlagerungen kommt, die im divergierenden Bereich und im darauf folgenden Verlängerungsrohr erwünscht sind. Vorzugsweise sollte jedenfalls das kurze Teilstück mit gleich bleibendem Durchmesser kleiner sein als die jeweiligen Längen des konvergierenden und des divergierenden Bereiches.It is known from fluid mechanics that in laminar flows in a tube in which a constant pressure is applied, the flow rate increases reciprocally to reduce the diameter. As a result of the tube formation, the gas stream guided therein is caused to oscillate, generating high-frequency pulse sequences due to the interaction of the flow. The achievable pulse frequencies and the amplitudes depend in detail on the input pressure, the degree of taper and the degree of extension of the tube diameter and the length of the third region with a constant diameter. The impulsive impulses leaving the nozzle outlet end, during the flame-firing process, cause the liquid material resulting from the melting of the workpiece surface to be treated, as well as any solid particles contained, to be blown away from the surface. This leads both to an increase in the surface quality of the treated workpiece, for. As a slab surface, as well as to a further reduction of oxygen consumption. In the context of the present invention, the diverging region can follow the first narrowing region of the inner cross section directly or with the interposition of a section of constant diameter. If a section with constant diameter If this is the case, the flow velocity is maintained in this area, without overlapping being desired in the diverging area and in the subsequent extension tube. Preferably, however, the short section of constant diameter should be smaller than the respective lengths of the converging and diverging sections.
Weitere Erläuterungen zur vorliegenden Erfindung sowie Vorteile werden anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:Further explanations of the present invention and advantages will be described with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Gasbrennerdüse,1 is a plan view of a gas burner nozzle,
Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch diese Gasbrennerdüse,2 shows a partial cross section through this gas burner nozzle,
Fig. 3a jeweils Querschnitte durch ein Rohr zur Sauerstoffzufuhr mit unterschied- bis d liehen Gasstrom-Strukturen.Fig. 3a are each cross-sections through a tube for supplying oxygen with different to d lent gas flow structures.
Die in Fig. 1 dargestellte Gasbrennerdüse für Flämmarbeiten besitzt einen zentralen Sauerstoffzufuhrbereich mit mehreren Rohren, die in Gruppen angeordnet sind. Im vorliegenden Fall wird der äußere Ringbereich 11 von einzelnen Rohren gebildet, wobei die Rohre 111 auf einem äußeren Ring, die Rohre 112 auf einem nächst folgenden Ring und Rohre 113 auf einem inneren Ring angeordnet sind. Die Rohre 112 und 111 bzw. 113 sind jeweils versetzt zueinander „auf Lücke" angeordnet. Der Rohrdurchmesser beträgt 8 mm, der Rohrabstand der Rohre 111 , 112 und 113 von dem benachbarten Rohr jeweils ca. 4 mm.The gas burner nozzle for scarfing work shown in Fig. 1 has a central oxygen supply area with a plurality of tubes arranged in groups. In the present case, the outer ring portion 11 is formed by individual tubes, wherein the tubes 111 are disposed on an outer ring, the tubes 112 on a next following ring and tubes 113 on an inner ring. The tubes 112 and 111 or 113 are each arranged offset to one another "on a gap." The tube diameter is 8 mm, the tube spacing of the tubes 111, 112 and 113 of the adjacent tube each about 4 mm.
In dem mittleren Ringbereich 12 sind zwei Reihen von einzelnen Rohren auf verschiedenen Durchmessern angeordnet, die ebenfalls zueinander versetzt sind, so dass sich ein Abstand von dem jeweils nächsten Rohr von 4 mm ergibt.In the central annular region 12, two rows of individual tubes are arranged on different diameters, which are also offset from each other, so that there is a distance from the next tube of 4 mm.
Im zentralen Ringbereich sind im innersten Ring 4 Rohre und in den darauf folgenden Ringen jeweils 12 Rohre angeordnet. Im vorliegenden Fall ergibt dies eine Gesamtzahl von 148 Rohren zur Sauerstoffzufuhr. Auf zwei koaxial angeordneten Reihen 14 und 15 befinden sich ringsum Rohre zur Brenngaszufuhr, die einen deutlich kleineren Durchmesser besitzen. Der gesamte Düsenkopf 10 besteht aus Kupfer, wobei die Gasbrennerdüse als Vollkörper ausgebildet sein kann, in dem eine entsprechende Anzahl von Bohrungen gefertigt worden ist.In the central ring area 4 tubes are arranged in the innermost ring and 12 tubes in the subsequent rings. In the present case, this results in a total of 148 tubes for oxygenation. On two coaxial arranged Rows 14 and 15 are located around pipes for fuel gas supply, which have a much smaller diameter. The entire nozzle head 10 is made of copper, wherein the gas burner nozzle may be formed as a solid body in which a corresponding number of holes has been made.
Fig. 2 zeigt demgegenüber einer Variante, bei der nur ein äußerer vorderer Bereich massiv ausgeführt ist, dem sich ein Vorblock anschließt, in dem eine zentrale Sauerstoffzufuhr 16 zu den Rohren der Ringgruppe 13, eine koaxial hierzu liegende Gaszuführung 17, die zu den Rohren der Ringgruppe 12 führt, und eine äußere koaxiale Gaszuführung 18 angeordnet sind, die zu der Gruppe 11 von Rohren führt. Jede der drei Gaszuführungen 16, 17 und 18 ist separat regelbar, so dass die Gasgeschwindigkeit in den einzelnen Rohren entsprechend steuerbar ist.In contrast, Fig. 2 shows a variant in which only an outer front region is solid, which is followed by a pre-block, in which a central oxygen supply 16 to the tubes of the ring group 13, a coaxial thereto gas supply 17, to the tubes of the Ring group 12 leads, and an outer coaxial gas supply 18 are arranged, which leads to the group 11 of tubes. Each of the three gas supply lines 16, 17 and 18 can be regulated separately, so that the gas velocity in the individual tubes can be controlled accordingly.
Vorzugsweise wird jedes einzelne Rohr, z. B. 111, 112, 113, derart ausgebildet, dass sich an eine Lavaldüse 100 mit der Länge Lc ein Zylinderrohr 101 mit einer Länge Lκ anschließt. Diese Lavaldüse besitzt einen ersten konvergierenden Bereich 121 , der sich über eine Länge L2 erstreckt und einen divergierenden Bereich 122, der eine Länge L3 hat. Dazwischen kann ein Teilbereich mit einer Länge L4 angeordnet sein, der einen konstanten minimalen Durchmesser dmjn besitzt. Der Durchmesser des Zylinderrohres 101 ist mit dk gekennzeichnet und hat die Größe des größten Durchmessers der konusförmigen Erweiterung 122. Die Länge Lκ bzw. L5 kann variiert werden, beispielsweise zwischen den Längenmaßen 72 mm, 65 mm und 25 mm. Die Länge L2 kann beispielsweise mit 10 mm, die Länge L4 mit 2 mm und die L3 mit 25 mm gewählt werden. Das in das Rohr einströmende Gas hat einen Druck Po von beispielsweise 1 ,3 x 106 Pa und eine Temperatur T0 (z. B. Raumtemperatur). Durch Variation des Druckes Po im Verhältnis zum Außendruck (Umgebungsdruck) lässt sich der Strahlkegel des austretenden Sauerstoffstromes zu konvergenten, divergenten oder im Wesentlichen parallelen Formen variieren. Über den Eingangsdruck P0 werden zudem die unterschiedlich entstehenden Schwingungsfrequenzen und Schwingungsamplituden variiert. Preferably, each individual tube, for. B. 111, 112, 113, formed such that connects to a Laval nozzle 100 with the length L c, a cylinder tube 101 with a length L κ . This Laval nozzle has a first converging region 121 extending over a length L 2 and a diverging region 122 having a length L 3 . In between, a partial region with a length L 4 can be arranged which has a constant minimum diameter d m j n . The diameter of the cylinder tube 101 is denoted by dk and has the size of the largest diameter of the cone-shaped extension 122. The length L κ or L 5 can be varied, for example between the lengths of 72 mm, 65 mm and 25 mm. The length L 2 can be selected, for example, 10 mm, the length L 4 with 2 mm and the L 3 with 25 mm. The gas flowing into the tube has a pressure Po of, for example, 1.3 × 10 6 Pa and a temperature T 0 (eg room temperature). By varying the pressure Po in relation to the external pressure (ambient pressure), the jet cone of the exiting oxygen stream can be varied to convergent, divergent or substantially parallel shapes. In addition, the differently occurring oscillation frequencies and oscillation amplitudes are varied via the input pressure P 0 .

Claims

Ansprüche claims
1. Gasbrennerdüse für Flämmarbeiten mit einer zentralen, aus mehreren Rohren bestehenden Sauerstoffzufuhr und mit mehreren ringsum die genannte Sauerstoffzufuhr angeordneten Rohren für die Brenngaszufuhr, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Rohre für die Sauerstoffzufuhr jeweils gruppenweise angeordnet sind, wobei die einzelnen Gruppen (11 , 12, 13) koaxial und zueinander beabstandet angeordnet sind und jede Gruppe (11 , 12, 13) aus mindestens zwei ringförmig angeordneten Reihen von Rohren besteht.1. A gas burner nozzle for scarfing works with a central, consisting of several tubes oxygen supply and with several around said oxygen supply tubes arranged for the supply of fuel gas, characterized in that the tubes for the oxygen supply are each arranged in groups, wherein the individual groups (11, 12, 13 ) are arranged coaxially and spaced from each other and each group (11, 12, 13) consists of at least two annularly arranged rows of tubes.
2. Gasbrennerdüse nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch 3 Gruppen (11 , 12, 13) von Rohren zur Sauerstoffzufuhr.2. Gas burner nozzle according to claim 1, characterized by 3 groups (11, 12, 13) of tubes for supplying oxygen.
3. Gasbrennerdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes einzelne Rohr zur Sauerstoffzufuhr einen Ausgangsinnendurchmesser von 6 bis 12 mm, vorzugsweise 8 mm aufweist.3. Gas burner nozzle according to claim 1 or 2, characterized in that each individual tube for oxygen supply has an initial inner diameter of 6 to 12 mm, preferably 8 mm.
4. Gasbrennerdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Gruppe von Zuleitungen eine separate Gaszufuhrsteuerung aufweist.4. Gas burner nozzle according to one of claims 1 to 3, characterized in that each group of supply lines has a separate gas supply control.
5. Gasbrennerdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Rohre einer Gruppe, vorzugsweise zwei bis drei Rohre zu einer Untergruppe zusammengefasst sind, die jeweils einen einstückigen Körper bilden, der vorzugsweise austauschbar in der Gasbrennerdüse angeordnet ist.5. Gas burner nozzle according to one of claims 1 to 4, characterized in that individual tubes of a group, preferably two to three tubes are combined into a subgroup, each forming a one-piece body, which is preferably arranged interchangeable in the gas burner nozzle.
6. Gasbrennerdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppen von Rohren in einem Endstück angeordnet sind, das an einen Vorblock angeschlossen ist, der drei koaxial zueinander angeordnete Vorkammern (16, 17, 18) zur Sauerstoffzufuhr aufweist, die jeweils mit den Rohren einer der Gruppen (11, 12, 13) verbunden ist.6. Gas burner nozzle according to one of claims 1 to 5, characterized in that the groups of tubes are arranged in an end piece which is connected to a billet, the three co-axially arranged prechambers (16, 17, 18) for supplying oxygen each connected to the tubes of one of the groups (11, 12, 13).
7. Gasbrennerdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszufuhrrohre aus Kupfer bestehen.7. Gas burner nozzle according to one of claims 1 to 6, characterized in that the gas supply pipes consist of copper.
8. Gasbrennerdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser 250 bis 400 mm beträgt, vorzugsweise 300 mm.8. Gas burner nozzle according to one of claims 1 to 7, characterized in that the outer diameter is 250 to 400 mm, preferably 300 mm.
9. Gasbrennerdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Rohr zur Sauerstoffzufuhr als Kombination einer Lavaldüse (100) mit einem Zylinderrohr (101) ausgebildet ist.9. Gas burner nozzle according to one of claims 1 to 8, characterized in that each tube for oxygen supply as a combination of a Laval nozzle (100) with a cylinder tube (101) is formed.
10. Gasbrennerdüse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L2) des ersten Bereiches (121) kleiner ist als die Länge (L3) des zweiten Bereiches (122) und/oder des dritten Bereiches (123).10. Gas burner nozzle according to claim 9, characterized in that the length (L 2 ) of the first region (121) is smaller than the length (L3) of the second region (122) and / or the third region (123).
11. Gasbrennerdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der drei Bereiche sowie deren Längen so aufeinander abgestimmt sind, dass an dem Düsenaustrittsende das Gas impulsförmig ausströmt.11. Gas burner nozzle according to one of claims 1 to 10, characterized in that the diameters of the three regions and their lengths are coordinated so that at the nozzle exit end, the gas flows in a pulsed manner.
12. Gasbrennerdüse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsfrequenz am Düsenaustrittsende bei 100 bis 650 Hz1 vorzugsweise bei 150 bis 250 Hz liegt.12. Gas burner nozzle according to claim 11, characterized in that the pulse frequency at the nozzle exit end at 100 to 650 Hz 1 is preferably 150 to 250 Hz.
13. Gasbrennerdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Gasströmgeschwindigkeit in jedem Rohr 2 Mach (gleich doppelte Schallgeschwindigkeit) beträgt. 13. Gas burner nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that the maximum gas flow velocity in each tube is 2 Mach (equal to twice the speed of sound).
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