DE4137297A1

DE4137297A1 - Micro-flame gas burner nozzle - has cylindrical,synthetic ruby insert countersunk both sides and central bore fitted into counterbored end of gas pipe

Info

Publication number: DE4137297A1
Application number: DE19914137297
Authority: DE
Inventors: Karl Kernbach
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-11-13
Filing date: 1991-11-13
Publication date: 1993-05-19

Abstract

To produce a micro-flame, an insert (2) is fitted in the counterbored end of a gas supply tube (1). The insert is chamfered round its inside and outside peripheries, is made of synthetic ruby (Al2O3) and is polished externally. The bore (2.2) of the insert is between 0.1 and 0.6 mm. The hardness of the insert is up to 3.3 on the Moh scale and has a melting temperature of 2000 deg.C. Its central axis coincides with the central axis of the tube. After the insert has been fitted into the tube end, the end face is ground flat with a diamond wheel. USE/ADVANTAGE - For robot controlled precision work, such an soldering for medical and surgical parts and quartz controlled watches,with reduced blockage by combustion prods.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasbrennerdüse, mit der alle bekannten brennbaren Gase und Gasgemische zur Erzeugung ei ner Mikroflamme verwendbar sind, wobei die Form der Mikroflamme vom Innendruck des Gasröhrchens, der Gestaltung der Düsenaus trittsöffnung und von der Art des Brenngases abhängt.The present invention relates to a gas burner nozzle with which all known flammable gases and gas mixtures for generating egg ner micro flame can be used, the shape of the micro flame from the internal pressure of the gas tube, the design of the nozzles opening and depends on the type of fuel gas.

Gasbrennerdüsen zur Erzeugung einer Mikroflamme sind bekannt. Es handelt sich hierbei um gerade oder gebogene, bzw. abge kröpfte Röhrchen mit einem Außendurchmesser von 1 bis 2 Millime tern. Diese bekannten Röhrchen weisen eine Düsenaustrittsöffnung auf, die einfach aus dem Röhrchenende besteht, dessen kreisring förmiger Querschnitt auch durch Zusammendrücken in eine ovale Querschnittsform verändert werden kann.Gas burner nozzles for generating a micro flame are known. It is straight or curved, or abge cranked tubes with an outer diameter of 1 to 2 millimes tern. These known tubes have a nozzle outlet opening that simply consists of the end of the tube, the circular ring shaped cross section also by squeezing into an oval Cross-sectional shape can be changed.

Solche bekannten Gasbrennerdüsen bestehen aus Stahl, Stahllegie rungen, Kupfer und Nichteisenlegierungen und werden eingesetzt in der Verbindungstechnik zum Hart- und Weichlöten, zum Autogen schweißen, Punktglühen und Härten von Kleinteilen bis in den Be reich der Mikrotechnik. In diesem Bereich fallen kleinste, zu ver arbeitende Teile an, wie z. B. Lötanschlüsse für die Spulen von Schwingkreisen für quarzgesteuerte Armbanduhren, die Herstellung der Lötstellen von Peltier-Elementen für Kühleinrichtungen, die Zusammenfügung von Teilen für Mikroroboter, die z. B. Blutbahnen im menschlichen Körper durchlaufen u.ä. In der Massenfertigung werden solche bekannten Gasbrennerdüsen, robotergeführt, eingesetzt. In diesem Einsatzgebiet muß die Mikroflamme über lange Zeit hin durch stabil bleiben, weil sonst die Bearbeitungsqualität nicht gewährleistet ist.Such known gas burner nozzles consist of steel, steel alloy steel, copper and non-ferrous alloys and are used in connection technology for hard and soft soldering, for oxyfuel welding, spot annealing and hardening of small parts up to the Be realm of microtechnology. The smallest fall in this area working parts such. B. solder connections for the coils of Oscillating circuits for quartz controlled wristwatches, the manufacture of Peltier elements for cooling devices, the Assembly of parts for micro-robots, e.g. B. Bloodstream go through in the human body, etc. In mass production such known gas burner nozzles, robot-guided, are used. In this area of application, the microflame must last for a long time by staying stable, because otherwise the processing quality will not is guaranteed.

Die Gasbrennerdüsen des Standes der Technik weisen erhebliche Nachteile auf, sowohl bei der Einzelbearbeitung von Kleinteilen als auch bei computergesteuerten Robotersystemen in der Massen fertigung.The gas burner nozzles of the prior art have considerable Disadvantages, both when machining small parts as well as in computer-controlled robot systems in the masses production.

Allgemeine Nachteile des Standes der Technik sind das Abbrennen des als Gasbrennerdüse wirkenden Gasröhrchenendes, das Verkrusten des Gasröhrchenendes infolge der staubförmigen Verunreinigungen, die im Brenngas mitgeführt werden und die sich am Gasröhrchenende festsetzen. Hierdurch wird die Form der Mikroflamme und deren Tem peraturbereiche verändert. Dies ist besonders nachteilig bei robo tergeführten Anlagen, bei denen die Auswechselzeit für die be schädigten Gasbrennerdüsen unwirtschaftlich ist.Burning is a general disadvantage of the prior art of the gas tube end acting as a gas burner nozzle, the crusting the end of the gas tube due to the dust-like impurities, which are carried in the fuel gas and which are at the end of the gas tube fix. This will change the shape of the microflame and its tem temperature ranges changed. This is particularly disadvantageous for robo managed systems, in which the replacement time for the be damaged gas burner nozzles is uneconomical.

In diesem Zusammenhang wird auch auf die Laserbearbeitung von Kleinteilen hingewiesen, die in vielen Fällen nur umständlich an die Bearbeitungsstelle herangeführt werden können, wobei die Qua lität der Bearbeitung in manchen Fällen durch Reflexion des Laser strahles beeinträchtigt wird.In this context, the laser processing of Small parts pointed out that in many cases only cumbersome the processing point can be brought up, the Qua processing in some cases by reflection of the laser beam is affected.

Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, eine Gasbrennerdüse zur Erzeugung einer Mikroflamme zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik überwindet und auch weitere Möglichkeiten, bei denen die Erfindung technisch funkionell besser einsetzbar ist, bezogen auf die Art der Anwendung und der Zeitstandfestigkeit. Im einzelnen soll die erfindungsgemäße Gasbrennerdüse folgende Bedingungen erfüllen:The invention has for its object to a gas burner nozzle Generation of a micro flame to create the disadvantages of Overcomes the state of the art and also other possibilities at to whom the invention is technically better usable, based on the type of application and the creep rupture strength. In detail, the gas burner nozzle according to the invention is intended to be as follows Satisfy conditions:

Gleichmäßige Geometrie der Mikroflamme mit genauer Fixierung des Hochtemperaturbereiches in der Mikroflamme über eine lange Zeit, das Düsenende soll durch im Gas mitgeführte Verunreinigungen nicht verstopft werden und nicht verkrusten, d. h. die Düsenaustrittsöff nung soll sich über eine lange Zeit hinweg nicht geometrisch ver ändern, es sollen alle bekannten, brennbaren Gase, Gasgemische und Gas- Luftgemische und Wasserstoff-Sauerstoff-Gemische verwendbar sein, es sollen alle Bearbeitungen ausführbar sein wie Hart- und Weich löten, Weichglühen, Härten, Punktwärmen, Gravieren von Oberflä chen und Entgraten von metallischen und nicht metallischen Gegen ständen.Uniform geometry of the microflame with precise fixation of the High temperature range in the microflame for a long time, the nozzle end should not be caused by impurities carried in the gas become clogged and not crusty, d. H. the nozzle outlet voltage should not change geometrically over a long period of time to change, all known, flammable gases, gas mixtures and gas Air mixtures and hydrogen-oxygen mixtures can be used, it should be possible to carry out all processing such as hard and soft soldering, soft annealing, hardening, spot heating, engraving of surfaces and deburring of metallic and non-metallic counterparts stands.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Gasbrennerdüse zur Erzeugung einer Mikroflamme gemäß der Beschreibung, den Zeichnungen und der Schutzansprüche.This object is achieved by a gas burner nozzle for generation a micro flame according to the description, the drawings and the Protection claims.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt:The invention is explained with reference to drawings. It shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Endes des Gasröhrchens und eines Düseneinsatzes vor dem Einfügen desselben in das Gasröhr chen, Fig. 1 is a longitudinal section of one end of the gas tube and a nozzle insert prior to insertion thereof into the Gasröhr Chen,

Fig. 2 eine Darstellung gemäß Fig. 1 und zwar in der Stellung, in der der Düseneinsatz in das Gasröhrchen eingeführt ist, Fig. 2 is a view according to Fig. 1, namely in the position in which the nozzle insert is inserted into the gas pipe,

Fig. 3 einen Längsschnitt gemäß Fig. 1 und Fig. 2 in der Stellung, in der der Düseneinsatz nach dem Abschleifen des Gasröhr chenendes festsitzt, Fig. 3 shows a longitudinal section according to FIG. 1 and FIG. 2 in the position in which the nozzle insert after grinding of the Gasröhr chenendes is stuck,

Fig. 4 ein Gasröhrchen mit Düseneinsatz, das an einem Befestigungs element angebracht ist, das einen Anschlußstutzen aufweist und Fig. 4 is a gas tube with a nozzle insert, which is attached to a fastening element, which has a connecting piece and

Fig. 5 eine Anordnung gemäß Fig. 4 mit gebogenem Gasröhrchen. FIG. 5 shows an arrangement according to FIG. 4 with a bent gas tube.

Das Wesentliche der Erfindung besteht darin, daß am Ende des Gas röhrchens 1, das kreisringförmig ausgebildet ist, ein Düseneinsatz 2 befestigt ist, der aus nicht entflammbarem, harten Material mit sehr hoher Schmelztemperatur besteht und der eine polierte Oberfläche, eine polierte Düsenbohrung 2.2, eine ringsum ver laufende, angeschliffene erste Abkantung 2.1 auf der dem Ende des Gasröhrchens 1 abgewandten Seite und eine ebenfalls ringsum ver laufende, angeschliffene zweite Abkantung 2.3 auf der anderen Seite des Düseneinsatzes aufweist.The essence of the invention is that at the end of the gas tube 1 , which is circular, a nozzle insert 2 is attached, which consists of non-flammable, hard material with a very high melting temperature and which has a polished surface, a polished nozzle bore 2.2 , a ver all around, ground first chamfer 2.1 on the side facing away from the end of the gas tube 1 and also around ver, ground second chamfer 2.3 on the other side of the nozzle insert.

Die Abmessungen der Teile sind sehr klein. Der Außendurchmesser des Gasröhrchens 1 beträgt 0,5 bis 4 Millimeter, der Durchmesser der Düsenbohrung 2 beträgt 0,1 bis 0,6 Millimeter. Die Mittelachse 7 des Gasröhrchens 1 ist identisch mit der der Düsenbohrung 2.2. The dimensions of the parts are very small. The outer diameter of the gas tube 1 is 0.5 to 4 millimeters, the diameter of the nozzle bore 2 is 0.1 to 0.6 millimeters. The central axis 7 of the gas tube 1 is identical to that of the nozzle bore 2.2 .

Der Düseneinsatz 2 wird wie folgt, in das Ende des Gasröhrchens 1 fest eingefügt: Gemäß Fig. 1 wird in die Innenwand des Gasröhrchens 1 eine Einsatzbohrung 1.2 eingearbeitet, deren Länge etwas größer ist als die Breite des Düseneinsatzes 2. Der Außendurchmesser des Düseneinsatzes 2 ist abgestimmt auf die Toleranz eines Schiebe sitzes, wodurch beim Einsetzen des Düseneinsatzes 2 in die Ein satzbohrung 1.2 bei Erzeugung eines Unterdruckes im Gasröhrchen 1 der Düseneinsatz in die in Fig. 2 gezeigte Endstellung gebracht wird. Anschließend wird das überstehende Stück des Gasröhrchens mit einer Schleifscheibe, vorzugsweise einer Diamantscheibe so weit abgeschliffen, daß zumindest ein Teil des Endes des Gasröhrchens infolge des Schleifvorganges umgebördelt, wobei ein Bördelrand 1.3 entsteht, der den Düseneinsatz festhält. Es entsteht dadurch eine, nach außen hin vollkommen ebene Schleiffläche. Dies ist aus Fig. 3 ersichtlich.The nozzle insert 2 is firmly inserted into the end of the gas tube 1 as follows: According to FIG. 1, an insert hole 1.2 is machined into the inner wall of the gas tube 1 , the length of which is slightly larger than the width of the nozzle insert 2 . The outer diameter of the nozzle insert 2 is matched to the tolerance of a sliding seat, so that when inserting the nozzle insert 2 into the insert hole 1.2 when generating a negative pressure in the gas tube 1, the nozzle insert is brought into the end position shown in FIG. 2. The protruding piece of the gas tube is then ground so far with a grinding wheel, preferably a diamond wheel, that at least a part of the end of the gas tube is flanged as a result of the grinding process, a flanged edge 1.3 being formed which holds the nozzle insert in place. This creates a grinding surface that is completely flat towards the outside. This can be seen from Fig. 3.

Die geschliffenen Oberflächen des Düseneinsatzes 2 und dessen Düsenbohrung 2.2 lassen ein Ankleben oder Verkrusten durch Gas verunreinigungen nicht zu. Außerdem bewirkt die Querschnittsver kleinerung in der Düsenbohrung eine Vergrößerung der Gasgeschwin digkeit, so daß alle Verunreinigungen und Wasserteilchen mitge rissen werden. Bei gleichbleibendem Druck im Gasröhrchen 1 wird eine stabile Mikroflamme 6 gebildet. Der Druck im Gasröhrchen 1 beträgt je nach Anwendungsgebiet und der Gaszusammensetzung etwa 0,05 bis 0,4 bar, wobei selbstverständlich die Rückbrenngeschwin digkeit des Gases berücksichtigt werden muß.The ground surfaces of the nozzle insert 2 and its nozzle bore 2.2 do not allow sticking or encrustation due to gas contamination. In addition, the reduction in cross section in the nozzle bore causes an increase in the gas speed, so that all impurities and water particles are entrained. With a constant pressure in the gas tube 1 , a stable microflame 6 is formed. The pressure in the gas tube 1 is depending on the application and the gas composition about 0.05 to 0.4 bar, of course, the Rückbrenngeschwin speed of the gas must be taken into account.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß zwar mehrere Materialien für den Düseneinsatz im Prinzip verwendbar sind, z. B. gesintertes Hart metall aus verschiedenen Karbiden, sowie Diamanten und andere har te Steine.In practice it has been shown that several materials for the nozzle insert can be used in principle, e.g. B. sintered hard metal from various carbides, as well as diamonds and other har te stones.

Unter Abwägung der technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunk te hat sich der künstliche Rubin (Al₂O₃) aus der Klasse der Ko runde als am besten geeignet erwiesen. Er weist eine Dichte von 3,8 bis 4,0 g/cm³) eine Härte bis 3,3 nach Mohs und eine Schmelz temperatur von 2000 Grad Celsius auf.Taking into account the technical and economic aspects, the artificial ruby (Al ₂ O ₃ ) from the class of the rounders has proven to be the most suitable. It has a density of 3.8 to 4.0 g / cm ³ ) a hardness up to 3.3 according to Mohs and a melting temperature of 2000 degrees Celsius.

Das Material des Gasröhrchens 1 ist infolge der Art der Befesti gung des Düseneinsatzes 2 im Gasröhrchen ohne Bedeutung. Es kön nen demnach alle temperaturfesten Eisen und Nichteisenlegierungen verwendet werden, da die Vergrößerung des Gasröhrchen-Durch messers bei Erwärmung sich nicht nachteilig auf den Sitz des Düseneinsatzes auswirken kann.The material of the gas tube 1 is irrelevant due to the type of fastening supply of the nozzle insert 2 in the gas tube. Accordingly, all temperature-resistant iron and non-ferrous alloys can be used, since the increase in the diameter of the gas tube when heated does not adversely affect the seat of the nozzle insert.

Das Gasröhrchen 1 kann beliebig mit einem Gasanschluß verbun den sein. In Fig. 4 ist ein gerades Gasröhrchen mit einem Befesti gungselement 4 verbunden, das einen Anschlußstutzen 5 aufweist. In Fig. 5 ist das Gasröhrchen 1 gebogen ausgeführt und mit einem Aufnehmerrohr 3 verbunden, das an einem Anschlußstutzen 5 ange bracht ist.The gas tube 1 can be connected to any gas connection. In Fig. 4, a straight gas tube with a fastening supply element 4 is connected, which has a connecting piece 5 . In Fig. 5, the gas tube 1 is curved and connected to a pick-up tube 3 , which is placed on a connecting piece 5 is.

Infolge der beliebigen Anordnungs- und Ausbildungsmöglichkeiten des Gasröhrchens ist eine Befestigung an jeder hand- oder auto matisch geführten Schweiß- oder Löteinrichtung möglich.As a result of any arrangement and training options the gas tube is attached to any hand or car matically guided welding or soldering device possible.

In der Praxis hat sich auch gezeigt, daß die Mikroflamme, die gemäß der Erfindung zustande kommt, in vielen Fällen die Bear beitungsqualität eines Laserstrahls übertrifft.In practice it has also been shown that the microflame comes about according to the invention, in many cases the Bear processing quality of a laser beam.

Aufstellung der BezugszeichenList of reference numbers

1 Gasröhrchen
1.1 Innenwand
1.2 Einsatzbohrung
1.3 Bördelrand
2 Düseneinsatz
2.1 erste äußere Abkantung
2.2 Düsenbohrung
2.3 zweite äußere Abkantung
3 Aufnehmerrohr
4 Befestigungselement
5 Anschlußstutzen
6 Mikroflamme
7 Mittelachse 1 gas tube
1.1 inner wall
1.2 insert hole
1.3 flanged edge
2 nozzle insert
2.1 first outer fold
2.2 nozzle bore
2.3 second outer fold
3 sensor tube
4 fastener
5 connecting pieces
6 micro flame
7 central axis

Claims

1. Gas burner nozzle for generating a microflame for use in precision engineering and microtechnology, with a gas tube with a circular ring-shaped end cross-section, with fastening elements and gas supply devices, characterized in that at the end of the gas tube ( 1 ) in the inner wall of an insert hole ( 1.2 ) is incorporated, the diameter of which corresponds to the outer diameter of the nozzle insert ( 2 ) and the length of which is somewhat greater than the width of the nozzle insert ( 2 ), which consists of very hard, non-flammable material which is ground all around and which has a nozzle bore ( 2.2 ) with a diameter of approx. 0.1 to 0.6 millimeters, has a first outer bend ( 2.1 ) and a second outer bend ( 2.3 ), the nozzle insert ( 2 ) having been inserted into the insert bore ( 1.2) as a result of a subsequent abrading of En of the gas tube (1) by the resultant this Bör delrand (1.3) fixedly connected to the Gasr Hrchen is connected (1).

2. Gas burner nozzle according to claim 1, characterized in that the central axis ( 7 ) of the gas tube end is identical to the central axis of the nozzle bore ( 2.2 ).

3. Gas burner nozzle according to claim 1 and 2, characterized in that the nozzle insert ( 2 ) consists of artificial ruby from the corundum family and has a hardness up to 3.3 Mohs and a melting temperature of 2000 degrees Celsius.