DE1143167B

DE1143167B - Schaelduese working with post-mixing

Info

Publication number: DE1143167B
Application number: DEU3697A
Authority: DE
Inventors: Ivan Phillip Thompson; Edward Herman Mousted
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1955-02-10
Filing date: 1956-01-10
Publication date: 1963-02-07

Description

Mit Nachvermischung arbeitende Schäldüse Die Erfindung bezieht sich auf eine mit Nachvermischung arbeitende Schäldüse, die einen axialen, mündungsseitig in Querrichtung sich verbreiternden Durchlaß für den Sauerstoff mit einer in dieser Verbreiterung angeordneten Abstufung sowie mindestens einen Brenngasdurchlaß an jeder der beiden längeren Seiten des Sauerstoffdurchlasses besitzt und an der Düsenmündung mit einer Kappe versehen ist, welche das Brenngas von einander entgegengesetzten Seiten her dem Sauerstoffstrom zuführt.Post-mixing peeling nozzle The invention relates to a peeling nozzle that works with post-mixing, one of which is axial, on the mouth side in the transverse direction widening passage for the oxygen with one in this Widening arranged gradation and at least one fuel gas passage each of the two longer sides of the oxygen passage has and at the nozzle mouth is provided with a cap which opposes the fuel gas from each other Sides fed to the oxygen stream.

Sauerstoff-Azetylen-Brenndüsen mit Nachvermischung sind für Schälmaschinen in Strahlwalzwerken in großem Umfang benutzt worden. Einige der Walzwerke hatten den Wunsch, Azetylen durch handelsübliche, billigere Brenngase zu ersetzen. Eine Schwierigkeit bei der Durchführung eines solchen Brenlgasersatze.s war, daß die Geschwindigkeit der Flammenfortpflanzung dieser anderen Brenngase viel kleiner ist als diejenige des Azetylens. Das bedeutet, daß eine allein für Sauerstoff-Azetylen-Betrieb bestimmte Düse zum Gebrauch mit solchen anderen Gasen wegen der Instabilität der Flamme nicht geeignet ist. Die Urache wird verständlich, wenn man als Beispiel einen einfachen Strahl mit einem Gemisch aus Brenngas und Sauerstoff nimmt. Solange dieses Gemisch aus einer Öffnung mit einer Geschwindigkeit austritt, die unter der Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit des Brenngases liegt, wird die Flamme beständig sein. Wenn jedoch die Geschwindigkeit des heraustretenden Gemisches auf einen Wert oberhalb desjenigen der Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit des Brenngases erhöht wird, kann die Flamme nicht schnell genug rückbrennen, um mit dem heraustretenden Gasstrom Schritt zu halten, was zur Folge hat, daß die Flamme erlischt.Oxygen-acetylene burner nozzles with post-mixing are for peeling machines has been used extensively in jet rolling mills. Some of the rolling mills had the desire to replace acetylene with commercially available, cheaper fuel gases. One The difficulty in carrying out such a fuel gas set was that the Flame propagation speed of these other fuel gases is much smaller than that of acetylene. That means one alone for oxygen-acetylene operation certain nozzle for use with such other gases because of the instability of the Flame is not suitable. The cause becomes understandable if you take one as an example takes a simple jet with a mixture of fuel gas and oxygen. As long as this Mixture exits an orifice at a rate below the flame propagation rate of the fuel gas, the flame will be steady. However, if the speed of the emerging mixture to a value above that of the flame propagation speed of fuel gas is increased, the flame cannot burn back fast enough to to keep up with the exiting gas flow, which has the consequence that the flame goes out.

So sind, wenn Versuche unternommen wurden, Brenngase mit einer Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit zu verwenden, die kleiner war als diejenige des Azetylens, bei Schäldüsen mit Nachvermischung die erzielten Flammen so unbeständig gewesen, daß sie nicht verwendbar waren. Das ist besonders der Fall während des Schälens, wenn Sauerstoff mit viel höherer Geschwindigkeit zugeführt wird als während des Vorheizens. Das nach dem Verlassen der Düse gebildete Gemisch aus Sauerstoff und Brenngas bewegt sich mit .einer höheren als der Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit der meisten Brenngase. Bekannt war, daß eine kleine Abstufung an der Sauerstoffauslaßöffnung und an der Rückseite der Brenngasauslaßschlitze bei der Verbrennung von Azetylen erforderlich ist. Diese Abstufung soll eine vorläufige Vermischung des Brenngases mit einem streifenförmigen Sauerstoffstrom durch einen leichten Ansaugeffekt bewirken.So, when attempts have been made, are fuel gases with a flame propagation rate to be used, which was smaller than that of acetylene, in the case of peeling nozzles with post-mixing the flames obtained were so inconsistent that they were unusable. That is especially the case during peeling, when oxygen is at a much higher rate than during preheating. That formed after leaving the nozzle The mixture of oxygen and fuel gas moves at a higher speed than the flame propagation speed most fuel gases. It was known that there was a small step at the oxygen outlet opening and at the rear of the fuel gas outlet slots when burning acetylene is required. This gradation is intended to provisionally mix the fuel gas with a strip-shaped stream of oxygen through a slight suction effect.

Es wurde nun gefunden, daß zur Erstreckung des Anwendungsbereichs der Düse auch auf Gase mit wesentlich geringerer Flammenforpflanzungsgeschwindigkeit als Azetylen die Länge der Abstufung mindestens das 3,15fache der für Azetylen erforderlichen Länge beträgt und daß die Tiefe in der Öffnung der Kappe mindestens dem 2fachen der für Azetylen erforderlichen Tiefe entsprechen muß. Die erzielte Wirkung dürfte damit zusammenhängen, daß durch die Wirbelbildung des Brennsauerstoffs. auf der genannten Strecke sich dessen Geschwindigkeit in der Randzone vernundert, anschließend eine gute Vermischung des Randzonensauerstoffs mit den Brenngasen stattfindet und sich die Geschwindigkeit dieses Gemisches bis zum Düsenauslaß so weit vermindert, daß sie etwa der Verbrennungsgeschwindigkeit dieser Gase entspricht.It has now been found that to extend the scope the nozzle also for gases with a significantly lower flame propagation speed as acetylene, the length of the gradation is at least 3.15 times that required for acetylene Length and that the depth in the opening of the cap is at least 2 times must correspond to the depth required for acetylene. The effect achieved is likely related to the fact that through the vortex formation of the burning oxygen. on the named route whose speed in the edge zone decreases, then a good mixing of the peripheral zone oxygen with the fuel gases takes place and the speed of this mixture decreases to the point at which it reaches the nozzle outlet, that it corresponds approximately to the rate of combustion of these gases.

Die Erfindung wird an Hand der Beschreibung erläutert. Es zeigt Fig.l einen Längsschnitt durch das Ende der Brenndüse nach der Erfindung, Fig. 2 eine Ansicht der rechten Seite der Vorrichtung nach Fig. 1, Fig.3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1, Fig. 4 einen Längsschnitt, der ein Ende der Brenndüse bei abgenommener Kappe veranschaulicht, Fig. 5 eine Ansicht der rechten Seite der Vorrichtung nach der Fig. 4, Fig.6 eine Teilschnittansicht der abgenommenen Kappe oder Überwurfs und Fig. 7 eine Ansicht auf die Kappe der Fig. 6 von unten gesehen, d. h. mit Blick auf die Kappenmündung gegen das Ende hin, aus welchem die Mischgase herausgelassen werden.The invention is explained on the basis of the description. It shows Fig.l a longitudinal section through the end of the combustion nozzle according to the invention, FIG. 2 a View of the right side of the device according to FIG. 1, FIG. 3 shows a section the line 3-3 of Fig. 1, Fig. 4 is a longitudinal section showing one end of the combustion nozzle illustrated with the cap removed, Fig. 5 is a view of the right side of the device according to FIG. 4, FIG. 6 is a partial sectional view of the removed cap or cap and FIG. 7 shows a view of the cap of FIG. 6 seen from below, i.e. H. with a view of the cap mouth towards the end which the mixed gases are let out.

Dar in Fig. 1 gezeigte zentrale Durchl`äß 10 für den schälenden Sauerstoff ist in Querrichtung in der üblichen, in Fig. 2 veranschaulichten Weise aufgeweitet, um einen breiteren Schälschnitt auf der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche zu erzeugen. Die Brenngasdüsen 11 und 12 sind symmetrisch an jeder Seite des Durchlasses 10 für den Schälsauerstoff angeordnet. Aus Fig.2 ist ersichtlich, daß im ganzen sechs Brenngasdurchlässe vorgesehen sind, und zwar drei an jeder Seite des Durchlasses 10. The central passage 10 shown in FIG. 1 for the peeling oxygen is widened in the transverse direction in the usual manner illustrated in FIG. 2 in order to produce a wider peeling cut on the workpiece surface to be processed. The fuel gas nozzles 11 and 12 are arranged symmetrically on each side of the passage 10 for the peeling oxygen. It can be seen from FIG. 2 that a total of six fuel gas passages are provided, namely three on each side of the passage 10.

Die in Fig.1 und 3 veranschaulichte Kappe oder Überwurf 14 mit einer Öffnung 18 paßt über das Ende der Düse und ist bei 15 an den Düsenkörper 13 angelötet. Die Kappe 14 bildet mit dem Auslaßende der Düse Schlitze 17 mit der Breite a. Aus den Durchlässen 11 und 12 heraustretendes Brenngas wird durch diese Schlitze in den aus dem Durchlaß 10 ausgetretenen Sauerstoffstrom geleitet. Die Abstufung 16 mit der Quertiefe c und der Länge d ist vorgesehen, damit sich der Brennstoff mit einem Teil des Sauerstoffes vermischen kann. Um beständige Flammen bei Brenngasen mit einer Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit von 1,2 bis 7,6 m/sec, wenn sie mit Sauerstoff im Verhältnis 1 : 1 verbrannt werden, zu schaffen, muß die Länge d der Abstufung 16 mindestens das 3,15fache der für Azetylen erforderlichen Länge und die Tiefe oder Stärke b der Öffnung 18 in der Kappe 14 mindestens das 2fache der für Azetylen erforderlichen Tiefe betragen.The cap or union 14 illustrated in FIGS. 1 and 3 with an opening 18 fits over the end of the nozzle and is soldered to the nozzle body 13 at 15. The cap 14 forms with the outlet end of the nozzle slots 17 with the width a. Fuel gas emerging from the passages 11 and 12 is passed through these slots into the oxygen flow emerging from the passage 10. The gradation 16 with the transverse depth c and the length d is provided so that the fuel can mix with some of the oxygen. In order to create stable flames with fuel gases with a flame propagation speed of 1.2 to 7.6 m / sec when they are burned with oxygen in the ratio 1: 1, the length d of the gradation 16 must be at least 3.15 times that for acetylene required length and the depth or thickness b of the opening 18 in the cap 14 at least twice the depth required for acetylene.

Für den Fachmann ist ersichtlich, daß die Schlitze 17 so groß gehalten werden müssen, um das vergrößerte Gasvolumen bewältigen zu können, das bei Brenngasen mit niedrigen Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeiten anfällt. Unter den Vorteilen der neuen Erfindung sollen noch die vergleichsweise kleinen Dimensionsänderungen der Schäldüse mit Nachvermischung erwähnt werden, um die Düse zur Anwendung mit einem weiten Bereich von Brenngasen, wie Stadtgas, Naturgas, Butan, Propan, an Stelle des früher verwendeten Azetylengases geeignet zu machen. Keine Änderung jedoch war erforderlich bei dem kostspieligen Kopf der bereits in industrieller Anwendung stehenden Schälmaschinen. Die Erfindung befähigt ferner die Düsen, eine beständige Flamme bei einer breiten Auswahl von Brenngasen zu gewährleisten, die eine Flammenfortpflanzungsgschwindigkeit innerhalb des erwähnten Bereichs aufweisen. Diese Brenngase können selbstverständlich auch bei anderen Verhältnissen von Brenngas zu Sauerstoff als dem in Verbindung mit der Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit erwähnten Verhältnis 1 : 1 verbrannt werden.It will be apparent to those skilled in the art that the slots 17 are kept so large have to be in order to cope with the increased gas volume that is associated with fuel gases occurs with low flame propagation speeds. Among the benefits the new invention should still have the comparatively small dimensional changes the peeling nozzle with post-mixing must be mentioned in order to use the nozzle with a wide range of fuel gases, such as town gas, natural gas, butane, propane, in place of the acetylene gas previously used to make it suitable. No change, however, was required by the expensive head of those already in industrial use Peeling machines. The invention also enables the nozzles to have a persistent flame with a wide range of fuel gases to ensure a flame propagation speed within the mentioned range. These fuel gases can of course also with other ratios of fuel gas to oxygen than that in connection burned with the 1: 1 ratio mentioned above will.

Claims

PATENT CLAIM: Peeling nozzle working with post-mixing, which has an axial passage for the peeling oxygen that widens in the transverse direction on the mouth side with a gradation arranged in this widening as well as at least one fuel gas passage on each of the two longer sides of the oxygen passage and is provided with a cap at the nozzle mouth, which the fuel gas from opposite sides supplying the oxygen stream, characterized in that for extending the scope of the nozzle on the gas at a much slower flame propagation speed as acetylene, the length (d) of the gradation (16) is at least 3,15fache required for acetylene Length and that the depth (b) of the cap opening is at least twice the depth required for acetylene. References considered: U.S. Patent No. 2,425,710.