EP0068165A2 - Torch for thermochemical separation and/or desurfacing steel work-pieces - Google Patents
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- EP0068165A2 EP0068165A2 EP82104845A EP82104845A EP0068165A2 EP 0068165 A2 EP0068165 A2 EP 0068165A2 EP 82104845 A EP82104845 A EP 82104845A EP 82104845 A EP82104845 A EP 82104845A EP 0068165 A2 EP0068165 A2 EP 0068165A2
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- 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
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- F23D14/52—Nozzles for torches; for blow-pipes
- F23D14/54—Nozzles for torches; for blow-pipes for cutting or welding metal
Definitions
- the invention relates to a burner for the thermal separation and / or planing of workpieces made of steel with an oxygen jet, the burner consisting essentially of a nozzle part and a holding part.
- burners which are used for a wide variety of work, e.g. Cutting thinner, thicker or thickest steel workpieces or for planing narrow joints up to the widest areas on steel workpieces.
- thermochemical cutting and planing of workpieces made of steel the aim is to achieve ever greater performance, i.e. To achieve greater flame speeds, greater flame width, greater flame depth, greater cutting speeds and greater cutting thicknesses, led to a large number of burner developments, including issues of the lowest possible gas consumption and narrow kerf widths and problems of safety, environmental friendliness, e.g. in terms of noise generation and less harmful exhaust gases, as well as a long service life of the nozzles.
- the cutting speeds achieved cannot be regarded as satisfactory, because with sufficient heating of the reaction site by the burner heating and the exo arising during cutting thermal heat development, the cutting speeds, despite the greatest oxygen purity, only reach a fraction of the chemical reaction rate.
- This stems from the fact that the iron oxide skin that forms over the reactive iron always has to be removed by the kinetic energy of the cutting oxygen jet.
- the kinetic energy of the cutting oxygen jet Obtained from the conversion of the pressure of the supplied oxygen, however, there are restrictions due to friction and shock losses when the nozzle is narrowed or expanded, and due to insufficient jet formation.
- Another problem is the formation of the kerf. If the kerf width is too large, a lot of material is lost, which also increases the formation of the beard and thus the effort increased for rework.
- the invention is therefore based on the object of making available a burner which, in the case of insensitivity to pressure fluctuations, is distinguished by a simple, inexpensive design with a long service life and enables the formation of thin kerfs at a maximum working speed. In this way, the smallest possible beards are created with sharp edges and few pearls on the top, so that little rework is required.
- this is achieved in a burner for thermochemical burning and planing of thick workpieces made of steel, preferably between 51 to 600 mm, with an oxygen jet, the burner consisting essentially of a nozzle and a holding part, in that the nozzle part has a clear definition cylindrically shaped nozzle bore for the cutting oxygen jet with a short, no greater than 10 mm to 0 going length, preferably between 0.5 to 5 mm, and with a comparatively small diameter, equal to or less than 4 mm, preferably between 1.5 to 3, 6 mm.
- a cylindrical outlet bore for jet formation is provided on the output side of the bore, which represents a slight expansion compared to the nozzle bore.
- An expedient design also consists in the fact that the outlet bore widens conically towards the outlet side, the conical widening being between 5 and 10 °, preferably 7 °.
- the design of the transition from the inlet bore to the nozzle bore requires a small outlet section for jet formation in the nozzle bore over the entire cross section, while accepting a higher impact loss.
- transition from the inlet bore to the nozzle bore can consist of a sharp-edged corner at the beginning of the outlet section, or it is taking into account the Depending on pressure, nozzle bore diameter and nozzle bore length, a slight rounding of the corner is provided to avoid maximum impact loss.
- An advantageous embodiment of the invention consists in that the cone of the outlet bore attaches directly to the bottom of the inlet bore having a larger diameter.
- the inlet bore tapers in the direction of the outlet bore or the nozzle bore shortly before entry into it.
- FIG. 1 shows a burner in which a nozzle 1 is fastened to a nozzle holder 3 by means of a nozzle screw 2.
- a shaft tube 5 and a heating gas feed tube 6, a heating oxygen feed tube 7 and a cutting oxygen feed tube 8 are soldered into the nozzle receptacle 4.
- Heating mixture bores 10 lead from ring channels 9, which are formed between the nozzle holder 3 or 4 and the nozzle 2, to and from the nozzle outlet give a cutting oxygen nozzle bore 11 with its cutting oxygen outlet bore 12.
- the cutting oxygen enters the nozzle bore 11 from the shaft tube 8 via a cutting oxygen inlet bore 13.
- the length 1 D of the nozzle bore 11 has been significantly shortened and at the same time the diameter d A of the outlet bore 12 significantly enlarged.
- the pressure loss in the nozzle bore could be greatly reduced, which in turn was only possible if the transition 14 from the inlet bore 13 of the nozzle bore 11 was designed in such a way that only a small outlet distance in the nozzle bore 11 was required.
- the transition 14 from the inlet bore 13 to the nozzle bore 11 consists of a sharp-edged corner 14 and, taking into account the dependence on pressure, nozzle bore diameter d D and nozzle bore length 1 D, can be rounded slightly to avoid a maximum impact loss.
- the cylindrically shaped nozzle bore 11 for the cutting oxygen jet is to be provided with a short, not greater than 10 mm to zero, length, preferably a length of 0.5 to 5 mm.
- a comparatively small diameter of 4 mm or less is to be provided, with 1.5 mm to 3.6 mm being the preferred range.
- the outlet bore adjoining on the outlet side should have a final outlet diameter of 6 mm or less, preferably 3 to 5.4 mm. Good results were achieved with a nozzle whose nozzle bore diameter was 1.8 mm with an outlet diameter of 3.3 mm and a further nozzle with a nozzle bore diameter of 2.8 mm and an outlet diameter of 4.8 mm. Further advantageous dimensions are specified in the characterizing part of subclaims 15, 16, 17 and 18.
- the holes are cylindrical, apart from chamfers, rounded edges, drill angles and sealing surfaces.
- a cone angle of approximately ⁇ A occurs through the smoothing tool between the outlet bore 12 and the nozzle bore 11 and a drill angle or chamfer ⁇ E at the transition from the inlet bore to the nozzle bore.
- the outlet bore may have a slight conical widening ⁇ A. 3 shows, the cone of the outlet bore 12 leaves only a small length of the nozzle bore 11, the inlet bore 13 tapering at 15. It is also possible that the cone of the outlet bore 11 attaches directly to the bottom of the inlet bore 13 having a larger diameter or that the nozzle bore 11 has a somewhat longer length than is shown in FIG. 3.
- the nozzle shown in FIG. 3 is practically composed of the cylinder and truncated cone of the inlet bore 13, the short cylinder bore 11 and the inverted truncated cone of the outlet bore 12.
- the manufacture requires three work steps: Either firstly the cylindrical hole d D is drilled, secondly the inlet hole d E is drilled and thirdly the outlet hole d A is drilled and the cone is reamed, or firstly the inlet hole d E is drilled and secondly the nozzle hole d D then drilled out and thirdly the cone d A preferably rubbed between 6 and 8 °.
- the length of the outlet cone with diameter depends on the pressure and quantity ratios.
- the ratio of the nozzle diameter to the nozzle exit edge is preferably in the range from 0.5 to 0.8, or there were favorable values with a ratio of the cross sections of the nozzle bore to the nozzle exit cross section in the range from 0.3 to 0.35 .
- a cutting speed of 180 to 210 or 150 to 250 mm / min could be achieved at an oxygen working pressure of 16 to 20 or 7 to 7 bar, with a kerf of no more than 6 to 7 mm or 6, 5 to 9 mm resulted.
- the length of the nozzle bore was 3.25 or 0.65 mm with a bore diameter of 1.8 or 2.6 mm.
- Fig. 4 shows the adaptation of the short nozzle shape to a long nozzle.
- the diameter d E of the inlet bore 13 is substantially larger than the diameter dD of the nozzle bore 11. In this way, practically no pressure loss is achieved through the inlet bore 13.
- FIG. 5 shows a further development of the invention.
- An outer shaft tube 23 and an inner shaft tube 24 are soldered to the nozzle 22.
- the chamber 25 surrounded by the inner shaft tube 24 is provided with an oxygen supply connector 26, while the intermediate space 27, that of the outer shaft tube 23 and the inner shaft tube 24 arranged concentrically at a distance from one another is formed, is provided with a gas supply nozzle 28. From the space 27 lead to the heating gas bores 29 connecting channels 30, and the heating gas bores 29 are also connected by connecting channels 31 to the oxygen chamber 25, so that a mixture of heating gas and heating oxygen is supplied to the bores 29.
- the oxygen chamber 25 runs in accordance with the previously described Nozzle form a cutting oxygen nozzle bore 32 which opens into the cutting oxygen outlet bore 33. In this way, a burner is made available which consists of a uniform nozzle part with an integrated holding part with connections.
- the invention can also be useful for nozzles that are screwed in directly.
- the shorter nozzle part is provided with a thread for screwing into the holding part below the sealing head and with key surfaces on the foot near the outlet.
- the threaded nozzle part or a nozzle screw with an attached guide can be provided for secure attachment and thus easier screwing in, the initial nut thread being interrupted in two areas on the circumference and the screw thread begins sharply at the nozzle part.
- markings on the nozzle part and holding part can be provided.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Brenner zum thermischen Trennen und/oder Abhobeln von Werkstücken aus Stahl mit einem Sauerstoffstrahl, wobei der Brenner im wesentlichen aus einem Düsenteil und einem Halteteil besteht.The invention relates to a burner for the thermal separation and / or planing of workpieces made of steel with an oxygen jet, the burner consisting essentially of a nozzle part and a holding part.
Es sind viele Arten derartiger Brenner bekannt, die für die verschiedensten Arbeiten, z.B. Trennen dünnerer, dickerer oder dickster Werkstücke aus Stahl oder zum Hobeln schmaler Fugen bis hin zu breitesten Flächen an Werkstücken aus Stahl eingesetzt werden.Many types of such burners are known, which are used for a wide variety of work, e.g. Cutting thinner, thicker or thickest steel workpieces or for planing narrow joints up to the widest areas on steel workpieces.
Beim thermochemischen Trennen und Abhobeln von Werkstücken aus Stahl hat das Bestreben, eine immer größere Leistungsfähigkeit zu erreichen, d.h. größere Flämmgeschwindigkeiten, größere Flämmbreite, größere Flämmtiefe, größere Schneidgeschwindigkeiten und größere Schneiddicken, zu erzielen, zu einer Vielzahl von Brennerentwicklungen geführt, wobei auch Fragen eines möglichst geringen Gasverbrauchs sowie geringe Schnittfugenbreiten und Probleme der Sicherheit, Umwelfreundlichkeit, z.B. in Bezug auf Geräuschentwicklung und wenig schädliche Abgase, sowie eine lange Lebensdauer der Düsen.und günstige Wartung eine Rolle spielten.In the thermochemical cutting and planing of workpieces made of steel, the aim is to achieve ever greater performance, i.e. To achieve greater flame speeds, greater flame width, greater flame depth, greater cutting speeds and greater cutting thicknesses, led to a large number of burner developments, including issues of the lowest possible gas consumption and narrow kerf widths and problems of safety, environmental friendliness, e.g. in terms of noise generation and less harmful exhaust gases, as well as a long service life of the nozzles.
Insbesondere die erzielten Schneidgeschwindigkeiten können nicht als befriedigend angesehen werden, denn bei ausreichender Erhitzung des Reaktionsortes durch die Brennerheizung und die beim Schneiden entstehenden exotherme Wärmeentwicklung erreichen die Schneidgeschwindigkeiten trotz größter Sauerstoffreinheit nur einen Bruchteil der chemischen Reaktionsgeschwindigkeit. Das rührt daher, daß die sich jeweils bildende Eisenoxydhaut über dem reaktionsfähigen Eisen erst durch die kinetische Energie des Schneidsauerstoffstrahles immer entfernt werden muß. Hinsichtlich der kinetischen Energie des Schneid- sauerstoffstrahls; gewonnen aus der Umsetzung des Drucks des zugeführten Sauerstoffs, ergeben sich jedoch Beschränkungen durch Reibungs- und Stoßverluste bei der Düsenverengung bzw. Düsenerweiterung und durch ungenügende Strahlausbildung.In particular, the cutting speeds achieved cannot be regarded as satisfactory, because with sufficient heating of the reaction site by the burner heating and the exo arising during cutting thermal heat development, the cutting speeds, despite the greatest oxygen purity, only reach a fraction of the chemical reaction rate. This stems from the fact that the iron oxide skin that forms over the reactive iron always has to be removed by the kinetic energy of the cutting oxygen jet. With regard to the kinetic energy of the cutting oxygen jet ; Obtained from the conversion of the pressure of the supplied oxygen, however, there are restrictions due to friction and shock losses when the nozzle is narrowed or expanded, and due to insufficient jet formation.
Es ist bekannt, im Starkschneidbereich relativ lange Düsen mit verengenden und/oder erweiternden konischen Führungen bei relativ niedrigen Drücken von 5 bis 8 bar am Düseneingang einzusetzen. Für höhere Drücke und Leistungen werden teure Brenner mit Düsen von größerem Düsendurchmesser eingesetzt, weil man auf diese Weise Druckverluste vermeiden wollte. Ein anderer bekannter Weg besteht in der Anwendung von Lavaldüsenformen oder angenäherten Ausführungen, die mit einigem Erfolg bei dünnem Material eingesetzt werden. Abgesehen von dem fertigungstechnischen Aufwand von Laval-Düsen sind diese in Bezug auf ihre Effektivität sehr empfindlich bei Druckschwankungen. Da die bisherigen Druck-, Geschwindigkeits-und Abmessungsbereiche um die fließende Grenze zwischen laminarer und turbulenter Strömung lagen und gewisse Arbeitsschwankungen sich überlagern, waren klare konstruktive Voraussetzungen für einfache und wirkungsvolle Düsen nicht gegeben. Das führte dazu, daß man teilweise in Niederdruckbereiche von 2 bis 6 bar auswich, um in den dabei vorhandenen laminaren Bereichen mit größeren Düsenbohrungen bei mäßigen Geschwindigkeiten zur Erzielung guter und gleichmäßiger Schnitte zu kommen.It is known to use relatively long nozzles with narrowing and / or widening conical guides at relatively low pressures of 5 to 8 bar at the nozzle inlet in the heavy cutting area. For higher pressures and outputs, expensive burners with nozzles with a larger nozzle diameter are used because this was intended to avoid pressure losses. Another known way is to use Laval nozzle shapes or approximate designs that are used with some success with thin material. Apart from the manufacturing effort involved in Laval nozzles, their effectiveness is very sensitive to pressure fluctuations. Since the previous pressure, speed and dimension ranges were around the flowing boundary between laminar and turbulent flow and certain work fluctuations overlap, there were no clear design requirements for simple and effective nozzles. This led to the fact that in some cases one had to avoid low pressure ranges from 2 to 6 bar in order to achieve good and uniform cuts in the laminar areas with larger nozzle bores at moderate speeds.
Ein weiteres Problem stellt die Ausbildung der Schnittfuge dar. Durch eine zu große Schnittfugenbreite geht sehr viel Material verloren, wodurch auch die Bartausbildung verstärkt wird und sich dadurch der Aufwand für die Nacharbeit erhöht.Another problem is the formation of the kerf. If the kerf width is too large, a lot of material is lost, which also increases the formation of the beard and thus the effort increased for rework.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Brenner verfügbar zu machen, der bei einer Unempfindlichkeit gegenüber Druckschwankungen sich durch eine einfache, kostengünstige Bauart mit einer hohen Standzeit auszeichnet und bei einer maximalen Arbeitsgeschwindigkeit die Ausbildung dünner Schnittfugen ermöglicht. Auf diese Weise sollen möglichst kleine Bärte entstehen bei scharfen Kanten und wenig Perlen auf der Oberseite, so daß ein geringer Nacharbeitsaufwand erforderlich ist.The invention is therefore based on the object of making available a burner which, in the case of insensitivity to pressure fluctuations, is distinguished by a simple, inexpensive design with a long service life and enables the formation of thin kerfs at a maximum working speed. In this way, the smallest possible beards are created with sharp edges and few pearls on the top, so that little rework is required.
Erfindungsgemäß wird das bei einem Brenner zum thermochemischen Brennen und Abhobeln von dicken Werkstükken aus Stahl, vorzugsweise zwischen 51 bis 600 mm, mit einem Sauerstoffstrahl, wobei der Brenner im wesentlichen aus einem Düsen- und einem Halteteil besteht, dadurch erreicht, daß der Düsenteil eine eindeutig zylindrisch geformte Düsenbohrung fürden Schneidsauerstoffstrahl mit einer geringen, nicht größer als 10 mm bis gegen 0 gehenden Länge, vorzugsweise zwischen 0,5 bis 5 mm, und mit einem vergleichsweise geringen Durchmesser, gleich oder kleiner 4 mm, vorzugsweise zwischen 1,5 bis 3,6 mm,aufweist.According to the invention this is achieved in a burner for thermochemical burning and planing of thick workpieces made of steel, preferably between 51 to 600 mm, with an oxygen jet, the burner consisting essentially of a nozzle and a holding part, in that the nozzle part has a clear definition cylindrically shaped nozzle bore for the cutting oxygen jet with a short, no greater than 10 mm to 0 going length, preferably between 0.5 to 5 mm, and with a comparatively small diameter, equal to or less than 4 mm, preferably between 1.5 to 3, 6 mm.
Dabei ist mit Vorteil vorgesehen, daß auf der Ausgangsseite der Bohrung eine zylindrische Austrittsbohrung zur Strahlausbildung vorgesehen ist, die eine geringfügige Erweiterung gegenüber der Düsenbohrung darstellt.It is advantageously provided that a cylindrical outlet bore for jet formation is provided on the output side of the bore, which represents a slight expansion compared to the nozzle bore.
Eine zweckmäßige Ausbildung besteht auch darin, daß die Austrittsbohrung sich zur Austrittsseite hin konisch erweitert, wobei die konische Erweiterung zwischen 5 und 10°, vorzugsweise bei 7°, liegt.An expedient design also consists in the fact that the outlet bore widens conically towards the outlet side, the conical widening being between 5 and 10 °, preferably 7 °.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Ausgestaltung des Übergangs von der Eintrittsbohrung zur Düsenbohrung eine geringe Auslaufstrecke zur Strahlausbildung in der Düsenbohrung über den gesamten Querschnitt erforderlich macht unter Inkaufnahme eines höheren Stoßverlustes.In an advantageous embodiment, it is provided that the design of the transition from the inlet bore to the nozzle bore requires a small outlet section for jet formation in the nozzle bore over the entire cross section, while accepting a higher impact loss.
Der Übergang von Einlaufbohrung zu Düsenbohrung kann aus einer scharfkantigen Ecke am Beginn der Auslaufstrecke bestehen,oder es ist unter Berücksichtigung der Abhängigkeit von Druck, Düsenbohrungsdurchmesser und Düsenbohrungslänge eine leichte Abrundung der Ecke zur Vermeidung eines maximalen Stoßverlustes vorgesehen.The transition from the inlet bore to the nozzle bore can consist of a sharp-edged corner at the beginning of the outlet section, or it is taking into account the Depending on pressure, nozzle bore diameter and nozzle bore length, a slight rounding of the corner is provided to avoid maximum impact loss.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß der Konus der Austrittsbohrung direkt an den Boden der einen größeren Durchmesser aufweisenden Eintrittsbohrung ansetzt.An advantageous embodiment of the invention consists in that the cone of the outlet bore attaches directly to the bottom of the inlet bore having a larger diameter.
Dabei ist zweckmäßig vorgesehen, daß die Eintrittsbohrung in Richtung auf die Austrittsbohrung bzw. die Düsenbohrung sich kurz vor dem Eintritt in diese konisch verjüngt.It is expediently provided that the inlet bore tapers in the direction of the outlet bore or the nozzle bore shortly before entry into it.
Weitere Einzelheiten der Erfindung und insbesondere vorteilhafte Abmessungen sind in weiteren Unteransprüchen gekennzeichnet.Further details of the invention and particularly advantageous dimensions are characterized in further subclaims.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden.The invention will be explained below using exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings.
In den Zeichnungen zeigen :
- Fig. 1 einen Brenner mit einem herkömmlichen Halteteil, in dem ein Düsenteil gemäß der Erfindung sitzt;
- Fig. 2 eine Kurzdüsenform in schematischer Darstellung;
- Fig_ 3 eine abgewandelte Kurzdüsenform in schematischer Darstellung,
- Fig. 4 eine an die Kurzdüsenform angepaßte Langdüse und
- Fig. 5 eine Weiterbildung der Erfindung, bei der Düsenteil und Halteteil zu einer Brennereinheit integriert sind.
- 1 shows a burner with a conventional holding part, in which a nozzle part according to the invention is seated;
- 2 shows a short nozzle shape in a schematic representation;
- 3 shows a modified short nozzle shape in a schematic representation,
- Fig. 4 is a long nozzle adapted to the short nozzle shape and
- Fig. 5 is a development of the invention in which the nozzle part and holding part are integrated into a burner unit.
In Fig. 1 ist ein Brenner dargestellt, bei dem eine Düse 1 mittels einer Düsenschraube 2 an einen Düsenhalter 3 befestigt ist. In die Düsenaufnahme 4 sind ein Schaftrohr 5 sowie ein Heizgaszuführungsrohr 6, ein Heizsauerstoffzuführungsrohr 7 und ein Schneidsauerstoffzuführungsrohr 8 eingelötet. Von Ringkanälen 9, die zwischen dem Düsenhalter 3 bzw. 4 und der Düse 2 ausgebildet sind, führen Heizgemischbohrungen 10 zum Düsenaustritt und umgeben eine Schneidsauerstoffdüsenbohrung 11 mit ihrer Schneidsauerstoff-Austrittsbohrung 12. Der Schneidsauerstoff gelangt in die Düsenbohrung 11 vom Schaftrohr 8 über eine Schneidsauerstoff-Eintrittsbohrung 13. Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde die Länge 1D der Düsenbohrung 11 wesentlich verkürzt und gleichzeitig der Durchmesser dA der Austrittsbohrung 12 wesentlich vergrößert. Auf diese Art und Weise konnte der Druckverlust in der Düsenbohrung stark herabgesetzt werden, was wiederum nur möglich war, wenn der Übergang 14 von der Eintrittsbohrung 13 der Düsenbohrung 11 so ausgebildet war, daß nur eine geringe Auslaufstrecke in der Düsenbohrung 11 erforderlich wurde. Der Übergang 14 von der Einlaufbohrung 13 zur Düsenbohrung 11 besteht aus einer scharfkantigen Ecke 14 und kann unter Berücksichtigung der Abhängigkeit von Druck, Düsenbohrungsdurchmesser dD und Düsenbohrungslänge 1D eine leichte Abrundung der Ecke 14 zur Vermeidung eines maximalen Stoßverlustes erfahren.1 shows a burner in which a nozzle 1 is fastened to a nozzle holder 3 by means of a
Auf diese Weise ist es möglich, unter Vermeidung eines großen Druckverlustes einen Schneidstrahl mit dem gewünschten geringen Durchmesser zu erhalten, der erforderlich ist, um optimale Wärmeableitbedingungen zu gewährleisten. Bei einer Kurzdüsenform, wie sie aus den Fig.1 und 2 zu entnehmen ist, wurde bei einer Düsenbohrung 11 mit dem Durchmesser dD von 3 mm und einer Gesamtdüsenlänge L, wobei die Austrittsbohrung über eine Länge 1A von 10 mm auf einen Durchmesser dA von 4 mm aufgebohrt war, eine Druckerhöhung auf 10 bar ermöglicht,und bei einem nachfolgenden Schneidversuch wurden 220mm/min bei annehmbarer Schnittqualität erreicht. Eine Vergrößerung des Durchmessers dD der Düsenbohrung 11 auf 4 mm ergab eine Schnittgeschwindigkeit von 260 mm/min bei annehmbarer Qualität und guter Strahlform bei 12 bar. Mit einem Aufbohren des Durchmessers dA der Austrittsbohrung 12 auf 5 mm von der Austrittsseite her über eine Länge 1A von 15 mm erlaubte eine Druckerhöhung auf 14 bar bei einer Schneidgeschwindigkeitserhöhung auf 290 mm/min bei guter Schnittqualität.In this way it is possible, while avoiding a large pressure loss, to obtain a cutting jet with the desired small diameter, which is necessary to ensure optimal heat dissipation conditions. In a short nozzle form as it is from the Figure 1 and to
Ganz allgemein wurde gefunden, daß die zylindrisch geformte Düsenbohrung 11 für den Schneidsauerstoffstrahl mit einer geringen, nicht größer als 10 mm bis gegen 0 gehenden Länge zu versehen ist, wobei vorzugsweise eine Länge von 0,5 bis 5 mm einzuhalten ist. Dabei ist ein vergleichsweise geringer Durchmesser von 4 mm oder weniger vorzusehen, wobei 1,5 mm bis 3,6 mm als Vorzugsbereich anzusehen sind. Die sich auslaufseitig anschließende Austrittsbohrung sollte einen abschließenden Austrittsdurchmesser von 6 mm oder weniger, vorzugsweise 3 bis 5,4 mm, aufweisen. Gute Ergebnisse wurden mit einer Düse erzielt, deren Düsenbohrungsdurchmesser 1,8 mm betrug bei einem Austrittsdurchmesser von 3,3 mm und einer weiteren Düse mit einem Düsenbohrungsdurchmesser von 2,8 mm und einem Austrittsdurchmesser von 4,8 mm. Weitere vorteilhafte Bemaßungen sind im Kennzeichen der Unteransprüche 15, 16, 17 und 18 angegeben.In general, it has been found that the cylindrically shaped nozzle bore 11 for the cutting oxygen jet is to be provided with a short, not greater than 10 mm to zero, length, preferably a length of 0.5 to 5 mm. A comparatively small diameter of 4 mm or less is to be provided, with 1.5 mm to 3.6 mm being the preferred range. The outlet bore adjoining on the outlet side should have a final outlet diameter of 6 mm or less, preferably 3 to 5.4 mm. Good results were achieved with a nozzle whose nozzle bore diameter was 1.8 mm with an outlet diameter of 3.3 mm and a further nozzle with a nozzle bore diameter of 2.8 mm and an outlet diameter of 4.8 mm. Further advantageous dimensions are specified in the characterizing part of
Wie im einzelnen aus Fig. 2 näher zu entnehmen ist,. sind die Bohrungen zylindrisch, abgesehen von Fasen, Kantenabrundungen, Bohrerwinkeln und Dichtungsflächen. So tritt ein Kegelwinkel etwa βA durch das Glättwerkzeug zwischen Austrittsbohrung 12 und Düsenbohrung 11 auf und ein Bohrerwinkel bzw. Fase βE am Übergang von Eintrittsbohrung zur Düsenbohrung. Diese geringen Abweichungen von den grundsätzlich glatten zylindrisch ausgestalteten Düsenbohrungen bzw. Austrittsbohrungen sind als nicht wesentlich anzusehen und weitgehend durch die Fertigung bedingt.As can be seen in detail from Fig. 2 ,. the holes are cylindrical, apart from chamfers, rounded edges, drill angles and sealing surfaces. Thus, a cone angle of approximately β A occurs through the smoothing tool between the outlet bore 12 and the nozzle bore 11 and a drill angle or chamfer β E at the transition from the inlet bore to the nozzle bore. These slight deviations from the basically smooth, cylindrical nozzle bores or outlet bores are not to be regarded as essential and are largely due to the production.
Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, kann die Austrittsbohrung eine geringe konische Erweiterung αA aufweisen. Wie Fig. 3 zeigt, läßt der Konus der Austrittsbohrung 12 nur eine geringe Länge der Düsenbohrung 11 übrig, wobei die Eintrittsbohrung 13 sich bei 15 konisch verjüngt. Es ist auch möglich, daß der Konus der Austrittsbohrung 11 direkt an den Boden der einen größeren Durchmesser aüfweisenden Eintrittsbohrung 13 ansetzt oder die Düsenbohrung 11 eine etwas größere Länge aufweist,als es in Fig. 3 dargestellt ist.3 and 4 show, the outlet bore may have a slight conical widening α A. 3 shows, the cone of the outlet bore 12 leaves only a small length of the nozzle bore 11, the inlet bore 13 tapering at 15. It is also possible that the cone of the outlet bore 11 attaches directly to the bottom of the inlet bore 13 having a larger diameter or that the
Die in Fig. 3 dargestellte Düse setzt sich praktisch aus dem Zylinder und Kegelstumpf der Eingangsbohrung 13, der kurzen Zylinderbohrung 11 und dem umgekehrten Kegelstumpf der Austrittsbohrung 12 zusammen. Die Herstellung erfordert drei Arbeitsgänge: Entweder wird zunächst erstens die zylindrische Bohrung dD hergestellt, zweitens die Eintrittsbohrung dE aufgebohrt und drittens die Austrittsbohrung dA aufgebohrt und der Konus aufgerieben, oder es wird erstens die Eingangsbohrung dE hergestellt, zweitens die Düsenbohrung dD anschließend aufgebohrt und drittens der Konus dA vorzugsweise zwischen 6 und 8° aufgerieben. Die Länge des Austrittskonus mit Durchmesser hängt im einzelnen von den Druck- und Mengenverhältnissen ab. Es wurde festgestellt, daß das Verhältnis von Düsendurchmesser und Düsenaustrittskante vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 0,8 liegt, bzw. es ergaben sich günstige Werte bei einem Verhältnis der Querschnitte von Düsenbohrung zu Düsenaustrittsquerschnitt im Bereich von 0,3 bis 0,35. Mit derartigen Düsen konnte bei einem Sauerstoffarbeitsdruck von 16 bis 20 bzw. 7 bis 7 bar eine Schneidgeschwindigkeit von 180 bis 210 bzw. 150 bis 250 mm/min erzielt werden, wobei sich eine Schnittfuge von nicht mehr als 6 bis 7 mm bzw. 6,5 bis 9 mm ergab. Bei diesen Düsen war die Länge der Düsenbohrung 3,25 bzw. 0,65 mm bei einem Bohrungsdurchmesser von 1,8 bzw. 2,6mm.The nozzle shown in FIG. 3 is practically composed of the cylinder and truncated cone of the
Fig. 4 zeigt die Anpassung der Kurzdüsenform an eine Langdüse. Der Durchmesser dE der Eintrittsbohrung 13 ist wesentlich größer als der Durchmesser dD der Düsenbohrung 11. Auf diese Weise wird durch die Eintrittsbohrung 13 praktisch kein Druckverlust erzielt.Fig. 4 shows the adaptation of the short nozzle shape to a long nozzle. The diameter d E of the inlet bore 13 is substantially larger than the diameter dD of the nozzle bore 11. In this way, practically no pressure loss is achieved through the inlet bore 13.
In Fig. 5 ist eine Weiterbildung der Erfindung dargestellt. An die Düse 22 ist ein äußeres Schaftrohr 23 und ein inneres Schaftrohr 24 angelötet. Die vom inneren Schaftrohr 24 umgebene Kammer 25 ist mit einem Sauerstoffzuführstutzen 26 versehen, während der Zwischenraum 27, der vom konzentrisch im Abstand voneinander angeordneten äußeren Schaftrohr 23 und innerem Schaftrohr 24 gebildet wird, mit einem Gaszufuhrstutzen 28 versehen ist. Vom Zwischenraum 27 führen zu den Heizgasbohrungen 29 Verbindungskanäle 30, und die Heizgasbohrungen 29 sind außerdem durch Verbindungskanäle 31 mit der Sauerstoffkammer 25 verbunden, so daß den Bohrungen 29 ein Gemisch von Heizgas und Heizsauerstoff zugeführt wird.. Von der Sauerstoffkammer 25 verläuft entsprechend den bisher geschilderten Düsenformen eine Schneidsauerstoff-Düsenbohrung 32 ab, die in die Schneidsauerstoff-Austrittsbohrung 33 einmündet. Auf diese Weise ist ein Brenner verfügbar gemacht, der aus einem einheitlichen Düsenteil mit integriertem Halteteil mit Anschlüssen besteht.5 shows a further development of the invention. An
Die Erfindung kann auch sinnvoll bei Düsen Anwendung finden, die direkt eingeschraubt werden. Der kürzer gestaltete Düsenteil ist dazu mit einem zum Einschrauben im Halteteil unterhalb des dichtenden Kopfes mit einem Gewinde und am Fuß in Austrittsnähe mit Schlüsselflächen versehen. In einer Weiterbildung, was im einzelnen in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, kann der mit Gewwinde versehene Düsenteil oder eine Düsenschraube mit angearbeiteter Führung zum sicheren Ansetzen und damit leichterem Einschrauben versehen sein, wobei das anfängliche Muttergewinde in zwei Bereichen am Umfang unterbrochen ist und das Schraubengewinde am Düsenteil scharf abgesetzt beginnt. Um etwaige Zusammensteckstellung vor dem Verschrauben anzuzeigen, können Markierungen am Düsenteil und Halteteil vorgesehen sein.The invention can also be useful for nozzles that are screwed in directly. For this purpose, the shorter nozzle part is provided with a thread for screwing into the holding part below the sealing head and with key surfaces on the foot near the outlet. In a further development, which is not shown in detail in the drawings, the threaded nozzle part or a nozzle screw with an attached guide can be provided for secure attachment and thus easier screwing in, the initial nut thread being interrupted in two areas on the circumference and the screw thread begins sharply at the nozzle part. To indicate any mating position before screwing, markings on the nozzle part and holding part can be provided.
Claims (26)
dadurch gekennzeichnet,
daß der Düsenteil (1) eine eindeutig zylindrisch geformte Düsenbohrung (11) für den Schneidsauerstoffstrahl mit einer geringen, nicht größer als 10 mm bis gegen 0 gehenden Länge, vorzugsweise zwischen 0,5 bis 5 mm, und mit einem vergleichsweise geringen Durchmesser, gleich oder kleiner 4 mm, vorzugsweise zwischen 1,5 mm bis 3,6 mm, aufweist.1. burner for thermochemical separation or planing of thick steel workpieces, preferably between 150 to 600 mm, with an oxygen jet, the burner consisting essentially of a nozzle part and a holding part,
characterized,
that the nozzle part (1) has a clearly cylindrically shaped nozzle bore (11) for the cutting oxygen jet with a short, not greater than 10 mm to 0 length, preferably between 0.5 to 5 mm, and with a comparatively small diameter, equal to or less than 4 mm, preferably between 1.5 mm and 3.6 mm.
dadurch gekennzeichnet, daß an die Düsenbohrung sich auslaufseitig eine Austrittsbohrung mit einem abschließenden-Austrittsdurchmesser von gleich oder kleiner 6 mm , vorzugsweise zwischen 3 bis 5,4 mm anschließt.2. Burner according to claim 1,
characterized in that an outlet bore with a final outlet diameter of equal to or less than 6 mm, preferably between 3 and 5.4 mm, adjoins the nozzle bore on the outlet side.
dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenbohrung einen Durchmesser von 1,8 mm aufweist und daß die Austrittsbohrung einen abschließenden Außendurchmesser von 3,3 mm besitzt.3. Burner according to claim 1 and 2,
characterized in that the nozzle bore has a diameter of 1.8 mm and that the outlet bore has a final outer diameter of 3.3 mm.
dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenbohrung einen Durchmesser von 2,8 mm aufweist und die Austrittsbohrung einen abschließenden Austrittsdurchmesser von 4,8 mm besitzt.4. Burner according to claim 1 and 2,
characterized in that the nozzle bore has a diameter of 2.8 mm and the outlet bore has a final outlet diameter of 4.8 mm.
dadurch gekennzeichnet, daß die konische Erweiterung zwischen 5 und 10°, vorzugsweise bei 7°, liegt.7. Burner according to claim 6,
characterized in that the conical widening is between 5 and 10 °, preferably 7 °.
-dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgestaltung des Übergangs (14) von der Eintrittsbohrung (13, 25) zur Düsenbohrung (11, 32) eine geringe Auslaufstrecke zur Strahlausbildung in der Düsenbohrung (11, 32) über den gesamten Querschnitt erforderlich macht unter Inkaufnahme eines höheren Stoßverlustes.8. Burner according to one of claims 1 to 7,
- characterized in that the design of the transition (14) from the inlet bore (13, 25) to the nozzle bore (11, 32) requires a small outlet path for jet formation in the nozzle bore (11, 32) over the entire cross section, while accepting a higher one Shock loss.
dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang von Einlaufbohrung (13) zur Düsenböhrung (12) aus einer scharfkantigen Ecke (14) am Beginn der Auslaufstrecke besteht.9. Burner according to claim 8,
characterized in that the transition from the inlet bore (13) to the nozzle bore (12) consists of a sharp-edged corner (14) at the beginning of the outlet section.
dadurch gekennzeichnet, daß unter Berücksichtigung der Abhängigkeit von Druck, Düsenbohrungsdurchmesser und Düsenbohrungslänge eine leichte Abrundung der Ecke zur Vermeidung eines maximalen Stoßverlustes vorgesehen ist."lo. Burner according to claim 9,
characterized in that, taking into account the dependence on pressure, nozzle bore diameter and nozzle bore length, a slight rounding of the corner is provided in order to avoid a maximum loss of impact. "
dadurch gekennzeichnet, daß der mit Gewinde versehene Düsenteil (1) oder eine Düsenschraube eine angearbeitete Führung zum sicheren Ansetzen und damit leichterem Einschrauben besitzt, wobei das anfängliche Muttergewinde in zwei Bereichen am Umfang unterbrochen ist und daß Schraubengewinde am Düsenteil (1) scharf abgesetzt beginnt.25. Burner according to claim 24,
characterized in that the threaded nozzle part (1) or a nozzle screw has a machined guide for secure attachment and thus easier screwing in, the initial nut thread being interrupted in two areas on the circumference and in that the screw thread on the nozzle part (1) begins to be sharply offset.
dadurch gekennzeichnet, daß Markierungen am Düsenteil (1) und Halteteil (3) vorgesehen sind, um die Zusammensteckstellung vor dem Schrauben anzuzeigen.26. Burner according to claim 25,
characterized in that markings on the nozzle part (1) and holding part (3) are provided in order to connect them position before screwing.
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