DE2046415A1

DE2046415A1 - Brenner zur thermochemischen Bearbei tung von Werkstucken

Info

Publication number: DE2046415A1
Application number: DE19702046415
Authority: DE
Inventors: Heinz Lange Gerhardt 6000 Frankfurt P Gabel
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1970-09-19
Filing date: 1970-09-19
Publication date: 1972-03-23
Also published as: IT940922B; DE2046415B2; FR2107670A5; US3747859A; DE2046415C3; GB1328907A

Description

MSSSS2 GRIESHSIIi GI-DH KG 556

Kennwort: Sciineilsclineiddüse Z Erfinder: Gabel, Lange

Brenner zur, thernochonischen Bearbeitung von Werkstücken

Die Erfindung betrifft einen Brenner zur thermochenisehen Bearbeitung von Werkstücken mit mindastens einem Eanal für den Bearbeitungssauerstoff und mindestens einem Kanal für ein Breiuigas-IIeizsauerstoff gemisch b.3W. mit Kanälen für die getrennte Zuführung von Brenngas und Heizsauerstoff".

Aufgabe der Erfindung ist es, einen 3renner zu schaffen, mit dem höhere Schneidgeschwindigkeiten arreichbar sind unter Beibehaltung einer optimalen Schnitt.?lächenciualität in bezug auf Schnittriefennachlauf, Schnittriafentiefe, Ebenheit der Schnittfläche, Anschnittkanten und geringe Schiackenhaftung an der Brenjiachnittunterkante.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Kanfü. für den Bearbeitungssauerstoff an Austritt eine Einsenkung i.ufweist una der Winliel der Einsenkung etwa 90° 150°, vorzugnv/eiGe etv;a 120°, beträgt.

In der nachfolgenden tabelle werden einige Schneiddaten, die mit den orfindungsgemäßc-n Brenner erreicht wurden, veranschaulicht (Spalte I). Ferner sind in der (Tabelle die miτ einem bekannten leistungsstarken Bronner erzielten Schneiddaten angegeben (Spalte II).

NSPECTED 209813/0129

Material : Brenngas : Temperatur : Schneidsauerstoff:

St

Azetylen; Klammerworte gelten für Propan, Leuchtgas,

Raumtemperatur

99,5/^ Reinheit

Blech- ■ dicke /mn	Schneid- _/ geschv/indig- iceit mm/min I II	600 (550)	Schneiddüsen- bohrung/mm I II	0,95 (0,95)	Schneid sauerstoff- Vordruck atü I II	3,0 (3,0)	Brenngas Brenner Heissauor- Gclinitt- Vordrucl; Abstand von stoffdrucl: qualitct atü Werkstück/^ atü DIlT "310 I II I II I II I II	*
10	750 (660)	450 (44-0)	0,9 (0,9)	1,1 (1,1)	6-8 (6 - 8)	3,5 (3,5)	•
20	550 (530)	380 (370)	1,0 (1,0)	1,15 (1,15)	6-8 (6 - 8)	4,5 (4,5)	0,02-1,5 IO-25 5-7 1-5 ΟϋΛ-c I (0,1 - 1,5) (10 - 25) (5- 7) (1 - 5) CGilt-ΰ I)
30	460 (450)	340 (340)	1,0 (1,0)	1,4 (1,4)	6-8 (6 - 8)	4,0 (4,0)	KJ O O)
40	420 (420)	32ü (320)	1,15 (1,15)	*1 Ix* J, .'T (1,4)	6-8 (6 - 8)	4_;5 (4,5)	in
50	390 (390)	280 (280)	.1,15 (I,i5)	1,8 (1,8)	6-8 (6 - 8)	5,5 (5,5)
80	340 (340)	260 &60)	1,4 (1,4)	1,8 (1,8)	6-8 (6 - 8)	5,0 (6,0)
100	310 (310)	1,4 (1,4)	6-8 (6 - 8)

Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag ist es möglich, die Schneidgeschwindigkeit um mehr als 20J& zu steigern und trotzdem weist der Schnitt eine optimale Qualität auf.

Eine Erklärung für dieses Ergebnis wird darin gesehen, daß aufgrund des nit großer Geschwindigkeit ausströmenden Bearbeituhgssauerstoifes in Bereich der Einsenkung ein Unterdruck entsteht, so daß das Brenngas-Heizsauerstof!'gemisch - nachfolgend als Gemisch bezeichnet - in diesen Bereich gesaugt wird (Injektorwirkung), den Sauerstoffstrahl umhüllt und somit dessen Mantel mit brennbaren Gasen anreichert.

Mit dem ausströmenden Bearbeitungssauerstoffstrahl gelangt diese angereicherte Hanteizone aus dem Brenner. Dabei findet in dieser Zone eine vollkommenere Verbrennung der brennbaren Gase mit Anteilen des Bearbeitungssauerstoffes statt und die Mantelzone wird dadurch heißer. Diese heiße Zone erhöht das Wärmeangebot an der Reaktionsstelle. Ferner wird, bedingt durch die bei der Verbrennung entstehende Expansion des heißen Gasmantels, die auch in Richtung zum Sauerstoffstrahl wirkt, eine Einschnürung bzw. Bündelung des SauerstoffStrahles über seine Länge erreicht. Hierdurch bleibt das Sauerstoffangebot pro Flächeneinheit über die Länge des Strahles weitgehend konstant . Von besonderem Vorteil ist die dadurch entstehende Reduzierung des Schnittriefennachlaufes.

Diese heiße Kantelzone erlaubt,wie Versuche zeigten, einen größeren Abstand des Brenners von der Y/erkstückoberf lache, und der Brenner ist außerdem unempfindlicher gegen Abstandsänderungen bei gleichbleibender Schnittflächenqualität.

Genaß eitxca weiteren Vorschlag der Erfindung ist der Kanal für den Bearbeitunp;ssauerstoff, entgegen der Stromungsrichtung gesehen, hinter der erfindungsgenäßen Zinsenlrung konisch ausgebildet, wofcsi der Konusvrinkel etv/a 6° beträgt. Durch diese Ausbildung 'Wird die Entspannung des B ;arbeitungssäuerstoff es unterstützt und einu fast laminare Strömung des SauerstoffStrahles erreicht. 209813/012 9

Zur Verbesserung der genannten Injektorwirkung wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Einsendung, in Strö-XBungsrichtung gesehen, in einen zylindrischen Auslaß endet, wobei die Längs des zylindrischen Auslasses etwa 0,1-1 mm, vorzugsweise 0,3 mn, beträgt.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß bei einem Brenner, der aus einer Schneiddüse und einer darüber angeordneten Düsenkappe besteht, die Stirnfläche der Düsenkappe gegenüber der Schneiddüsenstirnfläche zurückgesetzt angeordnet ist. Diese Ausbildung ist im Hinblick auf die Rückzündsicherheit des Brenners besonders, vorteilhaft.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbsispiel der Erfindung für Werkstückdicken bis 100 mm dargestellt.

Der erfindungsgemäße Brenner 10 besteht aus einer Schneiddüse Ii aus Kupfer sowie einer darübeqschobenen Düsenkappe i2 aus Kupfer. Die Schneiddüse 11 weist einen zentrisch angeordneten Schneidsauerstoffkanal IJ auf.

Dieser Kanal ist am Austritt 14- mit einer Einsenkung 15 versehen, deren Winkel 16 etwa 90° bis 150°, vorzugsweise ±20°, beträgt. An die Einsenkung 15 schließt sich, in Strömungsrichtung des Sauerstoffes gesehen, eine zylindrische Ausnehmung an. Die Länge 18 der Ausnehmung 17 beträgt 0,1 bis 1 mm, vorzugsweise 0,3 mm. Die Ausnehmung 17 weist einen Durchmesser von etwa 2,5 mm auf. Entgegen der Strömungsrichtung gesehen, ist hinter dor Einsenkung 15 der Bereich 19 des Schneidkanals 14 konisch ausgebildet, wobei der Konuswinkel 20 etwa 6° beträgt. Dieser konische Bereich i9 geht in einen zylindrischen Bereich 20 über, der den engsten Querschnitt des Schneidsauerstoffkanals darstellt. Der zylindrische Bereich 21 ist wiederum über einen konisch erweiterten Zwischenbereich 22 mit einem einen größeren Durchmesser aufweisenden Zuleitungskanal 23 verbunden, durch den der Sauerstoff mit einem Druck von etwa 6-8 atü der engsten Steile 21.des Schneidkanal3 14 zugeführt wird. Es sind auch Schnitte mit guter Qualität bei Drücken bis herab zu

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1,5 atü erzielbar, wobei dann die Schneidgeschwindigkeit allerdings geringer,als in der Tabelle angegeben,ist.

Der Endberelch 24 der Schneiddüse Ii weist eine konische Außenform auf, wobei der Konuswinkel ^5 etwa 25° bis 30° beträgt. Diener Endbereich 24 liegt in einer Keeelbohrung 26 der Düsenkapjpe 12 mit gleichem Konuswinkel an. In der Außenwand des Endberjeichs 24 sind Schlitze d? vorgesehen, die zum Teil von der Düsenkappe Ld abgedeckt sind. Die Schlitze 27 weisen eine Tiefe dB von etwa 1,3 mm auf. Die Schiitzbreite beträgt 0,2 bis 0,4, vorzugsweise 0,3 om. Im Endbereich 29.der Schlitze 27 weist die Schneiddüae Il eine Anfasung 30 von eta 50° auf, wobei die Fase am Umfang des Fußkreises 31 der Schlitze 27 endet. Der Durchmesser des Fußkreises 31 beträgt etwa 2,8 mm. Diese Dimensionierung der Schlitze ist erfindungsgemäß bis zu Schneiddicken von etwa 100 icm für alle Brenngase gleich.

Die Stirnfläche 33 der Düsenkappe 12 ist gegenüber der Schneiddüsenstirnfläche 34 zurückgesetzt angeordnet. Beim Ausführungsbeispiel ist die Düsenkappe 12 so zurückgesetzt, daß der Beginn der Fase 30 in Höhe der Stirnfläche 33 der Düsenkappe 12 liegt.

Bei dom gemäß der Erfindung ausgebildeten Brenner strömt das Gemisch durch die Zuführung 37 und die Schlitze 27 aus dem Brenner und wird aufgrund des im Bereich 35 der Einsenkung 15 vorhandenen Unterdruckes in diesen Bereich gesaugt.

Beim erfindungsgemäßen Brenner ist als Brenngas, Azetylen sowie Bropan, Erdgas, Leuchtgas und Methan verwendbar, aber auch mit anderen bekannten Brenngasen kann der Brenner betrieben werden und zwar ohne Veränderung der Schneiddüse und bei konstanter Dimensionierung des Mischungssystems.

IÜt dem erfindungsgemäßen Brenner sind größere Schnittgeechwindigkeiten erreichbar bei gleichbleibender Schnittflächenqualität. Der Brenner ist für einen großen l/erkstoffdickenbereich einaetzbar, vorzugsweise für V/erkstoffdicken von 3 bis 100 mm.

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Die Erfindung wurde bisher beschrieben in Verbindung tait einem den Bearbeitungssauerstoff zugeführten Brenngas-Heizsauerstoffgemisch. Die Erfindung umfaßt aber auch die getrennte Zufuhr von Brenngas und Heizsauerstoff zum Bearbeitungssauerstoffstrahl, wobei die getrennte Zuführung durch Hingkanäle oder Öffnungen erfolgen kann. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, den Heizsauerstoff strom außen vorzusehen.

15. 9. 197O Roe/Bb

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Claims

Ansprüche

Brenner zur theriaochemischen Bearbeitung von Werkstücken mit mindestens einem Kanal für den Bearbeitungssauerstoff und mindestens einem Kanal für ein Brenngasheizsauerstoffgemisch bzw. mit Kanälen für die getrennte Zuführung von Brenngas und Heizsauerstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (13) für den Bearbeitungssauerstoff am Austritt (14) eine Einsenkung (15) aufweist und der Winkel (16) der Einsenkung (15) etwa 90° bis 150°, vorzugsweise i20° beträgt.
2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (13) für den Bearbeitungssauerstoff, entgegen der Strömungsrichtung gesehen, hinter der Einsenkung (15) konisch ausgebildet ist, wobei der Konuswinkel (20) etwa 6° beträgt.
3. Brenner nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsekung (15)» in Strömungsrichtung gesehen, in einem zylindrischen Auslaß (17) endet, wobei die Länge (18) des Auslasses (17) etwa 0,1 bis 1 mm, vorzugsweise 0,3 mm beträgt.
4. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3i bestehend aus einer Schneiddüse und einer darüber angeordneten Düsenkappe, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (33) der Düsenkappe (12) gegenüber der Schneiddüsenstirnfläche (34) zurückgesetzt angeordnet ist.
5. Brenner nach einam oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle für das Gemisch durch Schlitze .(27) in der Außenwand der 3chneiddüse (11) gebildet werden, wobei die Schlitze (27) von der Düsenkappe (12) teilweise abgedeckt werden.

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6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schütze (27) eir.a Tiefe (28) von etwa 1,3 inn aufweisen und die Schlitzbreite 0,2 bis 0,4·, vorzugsweise 0,3 ma beträgt.
7· Brenner nach einen oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiddüse (11) und die Kegelbohrung (26) der Düsenksppe (12) konisch ausgebildet sind,, woboi der Konuswinkel (25) etwa 25° bt 30° beträgt.
8. Brenner nach einen oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiddüse (ii) in Endbereich (24-) der Schlitze (27) eine Anfasung (30) von etv/a 50° aufweist, wobei die Fase (30) am Umfang des Fußkreises (31) der Schlitze (27) endet.
9. Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bogirm der Fase (30) in Höhe der Stirnfläche (33) der zurückgesetzten Düsenkappe (12) liegt.

J.5. 0. 1970

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