NO158593B - Anordning i skjaerebrenner. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning i skjærebrenner som omfatter brennerlegeme med ventilhus samt. munnstykke og med i brenneren anordnet skjæreoksygenkanal, varmeoksygenkanal og brenngasskanal, hvor det i brenneren er anordnet en forbindelsesledning som inneholder et strupeorgan mellom varmeoksygenkanal og skjæreoksygenkanal og hvor det i skjæreoksygenkanalen før forbindelsesledningen er anordnet et ventilorgan som tillater varmeoksygenstrøm å passere gjennom skjæreoksygenkanalen kun i retning mot munnstykkemunningen.

I et skjæremunnstykke er varmeflammen arrangert ringformet rundt skjærekanalen. Varmeflammens oppgave er å holde arbeidsstykkets temperatur så høy at det kan skje forbrenning i oksygen samt å rengjøre flaten som skal skjæres for rust, beskyttelsesfarve o.l. Under oppvarmingen av arbeidsstykket oppstår det et overtrykk i tomrommet innenfor flammene.

Dette medfører at de varme gasser og forurensninger fra pla-ten og flammen presses opp i skjærekanalen med den følge at munnstykket blir varmt, hvorved partikler kan feste seg på skjærekanalens flate og forårsake forstyrrelser i skjærestrå-len når den slås på, hvilket kan medføre skjærefeil i skjære-snittet. Disse ulemper kan opptre såvel ved maskinskjære-brennere som ved håndskjærebrennere.

Det er gjort et forsøk på å avhjelpe disse problemer med en anordning som er beskrevet i det svenske patent 7901836-2. Denne anordning omfatter en i skjærebrennerens brennerlegeme anordnet forbindelseskanal mellom varmeoksygenkanal og skjæreoksygenkanal samt et tilbakeslagsventilorgan som er anordnet i skjæreoksygenledningen før forbindelseskanalen. Denne anordning kan også være anordnet i et legeme mellom brennerlegeme og ventilhus. Hensikten er at under oppvarmingstrinnet av arbeidsstykket skal den overførte varmeoksygenstrøm som pas-serer ut gjennom skjæreoksygenkainalen presse ut de hete gasser og derved avkjøle denne kanal. Dette .arrangement innebærer imidlertid visse ulemper. En ulempe er at det produksjonstek-nisk kan være vanskelig å tilveiebringe denne forbindelseskanal i brennerlegemet. En annen er at forbindelseskanalén har et tverrsnittsareal som er bestemt en gang for alle, hvilket innebærer at den varmeoksygenstrøm som føres inn i skjæreoksygenkanalen er konstant uavhengig av hvilket munnstykke som anvendes i brenneren. Dette medfører for visse munnstykker at strømmen gjennom skjæreoksygenkanalen blir for liten, hvilket resulterer i at den ønskede effekt uteblir og at pro-blemene fortsatt er tilstede. Det kan også medføre at i andre tilfeller blir strømmen for stor, hvorved den flate av arbeidsstykket som befinner seg under munnstykket avkjøles så meget at det fås en såkalt svart flekk. Denne flekk gjør at den hulldannelse som ofte innleder skjæreprosessen vanskeliggjøres.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å eliminere disse ulemper. Oppfinnelsen kjennetegnes hovedsakelig ved at forbindelsesledningen mellom varmeoksygenkanalen og skjæreoksygenkanalen omfatter i det minste en kjøleoksygenkanal anordnet i munnstykket, hvilket er utformet med tre tetningsflater mot brennerlegemet, at kjøleoksygenkanalen har en diameter som er således avpasset i forhold til munningsdiameteren i munnstykkets skjæreoksygenkanal og varmeflammens størrelse, at det under arbeidsstykkets oppvarming raskt bygges opp et kjøleoksygentrykk i skjæreoksygenkanalen, hvilket hindrer at hete forbrenningsgasser trenger inn i skjæreoksygenkanalen, og at ved korte munnstykkeavstander til arbeidsstykket hindres kjøleoksygenstrømmen i å bli så stor at den flate av arbeidsstykket som befinner seg under skjæreoksygenkanalens munning avkjøles så meget at hulldannelse vanskeliggjøres.

Når munnstykket er utformet som såkalt trekonustetnings-eller plansetetetningsmunnstykke, kjennetegnes oppfinnelsen videre ved at kjøleoksygenkanalen omfatter i det minste et hull boret mellom den ringformede uttagning i munnstykket, som utgjør en del av varmeoksygengasskammeret og skjæreoksygengasskanalen, eller at i det minste et spor er tatt ut i den tetningsflate som er anordnet nærmest munnstykkets sentralakse mellom varmeoksygenkammeret og skjæreoksygengasskanalen.

Oppfinnelsen vil bli beskrevet nærmere i forbindelse med ved-føyede tegninger, hvor

fig. 1 viser et skjæremunnstykke av såkalt trekonustetningstype,

fig. 2 viser et slikt munnstykke anvendt i en maskinskjærebrenner,

fig. 3 viser et slikt munnstykke anvendt i en håndskjærebrenner,

fig. 4 viser et skjæremunnstykke av plansetetype som anvendes for skjæring av stålstrenger,

fig. 5 viser et slikt skjæremunnstykke av trekonustype,

fig. 6a viser kurver som angir temperaturen i skjæreoksygenkanalens munning som funksjon av tiden med kjøleoksygenkanal i munnstykket,

fig. 6b viser tilsvarende kurver for et munnstykke uten kjøleoksygenkanal.

Fig. 1 viser et skjæremunnstykke 1 utført med såkalt trekonustetning mot tilsvarende tetningsflater i skjærebrennerens brennerlegeme. I munnstykket er det anordnet en skjæreoksygenkanal 3. Utenfor denne er det ringformet anordnet et antall blandegasskanaler 4. Til disse føres dels brenngass via kanalen 5, dels varmeoksygengass via kanalen 6. Fra det ringformede varmeoksygengasskammer 10 ovenfor kanalene 6 er det boret ett eller flere hull 7 til skjæreoksygenkanalen 3. Disse hull utgjør kjøleoksygenkanaler til skjæreoksygenkanalen, til hvilken det således overføres en del av varme-oksygenstrømmen. Istedenfor å bore hull er det også mulig å anordne spor 11 i den koniske tetningsflate 12 som er nærmest munnstykkets 1 sentralakse. Ved munnstykkets sammenføy-ning med brennerlegemet vil disse spor utgjøre kanaler for kjøleoksygenstrømmen.

På fig. 2 vises hvorledes munnstykket 1 ved hjelp av en mut-ter 2 er montert i et skjærebrennerlegeme 8. Med munnstykket montert i en maskinskjærebrenner fordres en tilbakestrøms-sperre i form av en tilbakeslagsventil 9, som er anordnet i skjæreoksygenkanalen 3 i brennerlegemets 8 skjæreoksygen-tilkobling. Herved oppnås at den fra varmeoksygenkanalen overførte varmeoksygenstrøm strømmer ut gjennom skjæreoksygenkanalens munning. Henvisningstallene på denne figur er for øvrig identiske med henvisningstallene på fig. 1.

Fig. 3 viser et skjæremunnstykke av trekonustetningstype anvendt i en håndskjærebrenner. På figuren er kun skjære-delen i brenneren vist. Henvisningstallene på denne figur er identiske med henvisningstallene på fig. 1. I en hånd-sk jærebrenner er det ikke nødvendig med noen tilbakestrøms-sperre, fordi den håndmanøvrerte ventil i skjæreoksygenkanalen tjener som et tilbakeslagsventilorgan. Under arbeidsstykkets oppvarmingstrinn holdes som kjent denne ventil stengt, slik at den gjennom kjøleoksygenkanalen 7 overførte varmeoksygenstrøm tvinges ut gjennom skjæreoksygenkanalens munning.

Diameteren i kjøleoksygenkanalen kan tilpasses munningsdiameteren i skjæreoksygenkanalen, varmeflammens størrelse og munnstykkets anvendelsesområde, slik at det fås en hensikts-messig kjøleoksygenstrøm. Kjøleoksygenkanalen er herved således utformet at kjøleoksygenstrømmen raskt bygger opp et kjøleoksygentrykk i skjæreoksygenkanalen, som hindrer at hete forbrenningsgasser trenger inn i skjæreoksygenkanalen. Kjøleoksygenstrømmen er også således avpasset at den ikke vanskeliggjør hulldannelse i arbeidsstykket. Dersom nemlig kjøleoksygenstrømmen er for stor, avkjøles den flate av arbeidsstykket som befinner seg under skjæreoksygenkanalens munning så meget at det dannes en såkalt svart oflekk, som vanskeliggjør nevnte hulldannelse.. Kjøleoksygenstrømmens størrelse kan ligge i intervallet 5 - 150 l/time avhengig av arbeidsstykkets tykkelse.

Oppfinnelsen anvendes også i munnstykker som benyttes ved stålverk med strengstøping og hvor den støpte streng oppdeles med gasskjæring til emner, slabs. Den støpte streng er ved skjæringen rødglødende og slitasjen på munnstykkene blir da stor, til tross for at gasskjæringen skjer med stor avstand mellom munnstykket og streng.

Et eksempel på et brennermunnstykke med tre tetningsflater, som anvendes ved strengstøpeanlegg og ved såkalt grovskjæring, er vist på fig. 4 og 5. Fig. 5 viser et munnstykke med såkalt trekonustetning og fig. 4 et med såkalt plansete-tetning. Munnstykket ifølge fig. 4 omfatter en skjærekanal 2 samt hull for varmeflammer, som kan være oppdelt på en ytre sirkel 5 og en indre sirkel 6. Alternativt kan hullene for varmeflammene også være oppdelt på ennu flere sirkler. Mellom tetningsflåtene tilføres varmeoksygen til en varmeoksygenkanal 3 og brenngass til en brenngasskanal 4. Bland-ingen av brenngass og varmeoksygen for varmeflammen kan derpå skje gjennom forskjellige kanaler inne i munnstykket. Ifølge oppfinnelsen er det boret en forbindelsesledning 7 mellom tilførselsstedet for varmeoksygen, varmeoksygenkammeret og skjæreoksygenkanalen. Oppfinnelsen er heller ikke her begrenset til et hull som forbindelsesledning idet flere hull kan bores. Istedenfor å bore disse hull er det også mulig å ta ut ett eller flere spor i tetningsflaten nærmest munnstykkets sentralakse mellom varmeoksygenkammeret og skjæreoksygenkanalen. Sporet utgjør kjøleoksygenkanal etter munnstykkets sammenføyning med brennerlegemet. Munnstykket kan f.eks. iskrus i brennerlegemet ved hjelp av gjenger 13. Ved forvarming, når skjæreoksygenstrømmen er avstengt, strøm-mer varmeoksygen via forbindelsesledningen 7 over til skjæreoksygenkanalen og deretter ut gjennom munnstykket. Strøm-ningen opp gjennom brenneren hindres, som tidligere nevnt, ved hjelp av en tilbakestrømssperre eller en avstengningsan-ordning, f.eks. magnetventil. Denne strøm presser ut hete gasser fra skjæreoksygenkanalen på den måte som er blitt beskrevet ovenfor. Herved får munnstykket en lengre levetid, og også driftssikkerheten ved skjæringen forbedres. Den strøm som behøves for å tilveiebringe dette er betydelig mindre enn den skjæreoksygenstrøm som anvendes ved selve gasskjæringen. Strømmen gjennom forbindelsesledningen 7 under forvarmingen kan ligge i intervallet 5 - 1000 l/time.

På fig. 6a og 6b anskueliggjøres utførte forsøk, hvor temperaturen i skjæreoksygenkanalens munning ble målt med et termoelement i løpet av et tidsrom på 180 sek. Arbeidsstykket besto av en avkjølt kobberplate. Munnstykkeavstanden var 8 mm. Temperaturen ble målt opp til maks. 500°C. For-søkene ble utført for en varmeoksygenstrøm = 820 l/h i det første tilfellet A og 1150 l/h i det andre tilfellet B. Varmeoksygentrykket ved brennerens inngang ble i respektive tilfelle målt til 4,2 bar og 7,4 bar. Trykket ble deretter strupet i brenneren slik at nevnte varmeoksygenstrøm ble oppnådd. Kjøleoksygenstrømmen var i det første tilfelle A 24 l/h og i det andre B 38 l/h. På figurene 6a og 6b

er kurvene A og B vist, hvilke angir temperaturen i skjæreoksygenkanalens munning som funksjon av tiden fra oppvarm-ingsforløpets start for de to tilfeller.. De heltrukne kurver representerer forholdene med kjøleoksygenstrømmen i skjæreoksygenkanalen og de strekede kurver uten kjøleoksygen-strøm. Som det fremgår av de heltrukne linjer, som altså vedrører munnstykke med kjøleoksygenkanal, vil det gå en ve-sentlig tid før en for skjæreprosessen forstyrrende temperatur opptrer i skjæreoksygenkanalens munning. På det tids-punkt en slik temperatur oppnås, er oppvarmingstrinnet av-sluttet for lenge siden og skjæretrinnet er påbegynt.

Den i det foregående beskrevne anordning ifølge oppfinnelsen er som nevnt beregnet for gasskjæring. Med gasskjæring menes her ikke bare konvensjonell gasskjæring og skjæring ved strengstøping men også gasskjæreprosesser slik som skrapskjæring og gassmeisling.

Claims (5)

1. Anordning i skjærebrenner som omfatter brennerlegeme med ventilhus samt munnstykke og med i brenneren anordnet skjæreoksygenkanal, varmeoksygenkanal og brenngasskanal, hvor det i brenneren er anordnet en forbindelsesledning som inneholder et strupeorgan mellom varmeoksygenkanal og skjæreoksygenkanal og hvor det i skjæreoksygenkanalen før forbindelsesledningen er anordnet et ventilorgan som tillater varmeoksygenstrøm å passere gjennom skjæreoksygenkanalen kun i retning mot munnstykkemunningen, karakterisert ved at forbindelsesledningen mellom varmeoksygenkanalen og skjæreoksygenkanalen omfatter i det minste en kjøleoksy-genkanal anordnet i munnstykket, hvilket er utformet med tre tetningsflater mot brennerlegemet, at kjøleoksygenkanalen har en diameter som er således avpasset i forhold til munningsdiameteren i munnstykkets skjæreoksygenkanal og varmeflammens størrelse, at det under arbeidsstykkets oppvarming raskt bygges opp et kjøleoksygentrykk i skjæreoksygenkanalen, hvilket hindrer at hete forbrenningsgasser trenger inn i skjæreoksygenkanalen, og at ved korte munnstykkeavstander til arbeidsstykket hindres kjøleoksygenstrømmen i å bli så stor at den flate av arbeidsstykket som befinner seg under skjæreoksygenkanalens munning avkjøles så meget at hulldannelse vanskeliggjøres.

2. Anordning ifølge krav 1, hvor munnstykket er utformet som et såkalt trekonustetningsmunnstykke, eller som et såkalt plansetetetningsmunnstykke, karakterisert ved at kjøleoksygenkanalen omfatter i det minste et hull boret mellom den ringformede uttagning i munnstykket, som utgjør en del av varmeoksygengasskammeret og skjæreoksygengasskanalen.

3. Anordning ifølge krav 1, hvor munnstykket er utformet som et såkalt trekonustetningsmunnstykke, eller som et såkalt plansetemunnstykke, karakterisert ved at i det minste ett spor er tatt ut i den tetningsflate som er anordnet nærmest munnstykkets sentralakse mellom varmeoksygenkammeret og skjæreoksygengasskanalen.

4. Anordning ifølge krav 2 og 3, hvor munnstykket anvendes for skjæring av arbeidsstykker, i hvilke hulldannelse er ønskelig, karakterisert ved at oksygen-strømmen i kjøleoksygenkanalen ligger i intervallet 5 - 150 l/time.

5. Anordning ifølge krav 2 og 3, hvor munnstykket anvendes for emneskjæring, såkalte slabs, av den ved streng-støping oppnådde stålstreng, og for øvrig grovskjæring, karakterisert ved at oksygenstrømmen i kjøleoksygenkanalen ligger i intervallet 5 - 1000 i/time.