DE1529194C - Schweißbrennereinsatz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schweißbrennereinsatz zum Ansetzen an den Handgriff von Schweißbrennern zur Verwendung von gesättigten Kohlenwasserstoffen und Sauerstoff, mit einem Brennerkopf und einem Gehäuse, in dem ein injektor und eine Mischkammer angeordnet sind.

Die Verwendung von gesättigten Kohlenwasserstoffen als Brenngas in einem Schweißbrenner bringt den Vorteil mit sich, daß diese Gase billiger als das gebräuchliche Acetylen sind. Bei den bisher bekannten Schweißbrennern läßt sich mit gesättigten Kohlenwasserstoffen jedoch keine so hohe Temperatur und Flammenstabilität erzielen, wie es mit Acetylenbrennera möglich ist. Dies liegt im wesentlichen darin begründet, daß sich die Dichten beispielsweise von Propan und Sauerstoff verhalten wie 2:1. Es ist daher schwer, diese beiden Gase mit derartig verschiedenen Dichten hinreichend homogen zu mischen.

Das Schweißen mit einer Sauerstoff-Acetylen-Flamme, deren Verwendung bei allen Schweiß- und Schneidarbeiten allgemein verbreitet ist, weist einige Nachteile auf: Der Acetylenpreis ist verhältnismäßig hoch, die Handhabung der Acetylenflaschen ist wegen ihres Gewichts schwierig, und die Verwendung des Gases durch ungenügend geschulte Arbeitskräfte stellt eine gewisse Gefahr dar.

Darum wird manchmal die Verwendung von gesättigten Kohlenwasserstoffen wie Propan vorgezogen. Bei Propan als Brenngas in den bekannten Schweißbrennern ist es jedoch kaum möglich, eine Flammentemperatur von 2370° C zu überschreiten. Dies liegt daran, daß Propan eine-Verbrennungswärme.von.nur 22400 Kalorien pro Kubikmeter besitzt. Ferner weist Propan einen begrenzten Entflammungsbereich auf und ergibt eine zerstreute Flamme, die schwer zu konzentrieren ist.

Es ist ein Schneidbrennereinsatz für Acetylengas bekannt, bei dem das Brenngas mit dem Sauerstoff in zwei hintereinander angeordneten Venturidüsen gemischt wird. Die erste dieser beiden Düsen dient dabei gleichzeitig zum Ansaugen des Brenngases.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schweißbrennereinsatz der eingangs genannten Gattung derart auszugestalten, daß er für gesättigte Kohlenwasserstoffe als Brenngas geeignet ist. Dabei soll eine hohe Flammenstabilität und auch eine hohe Verbrennungstemperatur gewährleistet sein.

Diese Aufgabe soll gemäß der Erfindung dadurch gelöst werden, daß das Brenngas im Injektor zentral und der Sauerstoff über Randnuten am Injektor zugeführt wird und daß daran anschließend stromabwärts ein Diffusor als Mischkammer angeordnet ist, dem eine Reihe von engen Durchströmkanälen für das Brenngas-Sauerstoff-Gemisch folgen, die in den Brennerkopf münden, der einen Düsenkern für den Flammenkern mit ihn umgebenden Längsnuten für eine Flammenkrone aufweist. Die Brenngasader ist also zu Anfang vollständig von Sauerstoff umgeben, worauf die beiden Gase in dem Diffusor gemischt werden. Die nachgeschalteten engen Durchströmkanäle sorgen für eine besonders gute Durchmischung des Brenngas-Sauerstoff-Gemisches, während die vorgeschlagene Ausführung des Brennerkopfes eine stabile, konzentrierte Flamme mit hoher Temperatur gewährleistet. Die genannten Merkmale für sich sind auf dem Gebiet der Schweißbrenner bereits bekannt.

Der Schweißbrennereinsatz nach der Erfindung ist besonders einfach herzustellen, wenn das Gehäuse zwei Hülsen aufweist, von denen die dem Handgriff zugeordnete Hülse eine zentrale Bohrung besitzt, die an ihrem dem Handgriff benachbarten Ende den Injektor aufnimmt und deren anderes Ende als sich in Strömungsrichtung erweiternde Kammer ausgebildet ist, wobei die Bohrung der zweiten Hülse in der Nähe der Verbindungsstelle der beiden Hülsen als Sitz zur Aufnahme eines Mischers mit den Durchströmkanälen ausgebildet ist.

ίο In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und nachstehend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Injektor, teilweise im Schnitt,
F i g. 2 einen Mischer.

Fig. 3 und 4 die beiden Teile eines zweiteiligen Gehäuses,

F i g. 5 den aus den Teilen der F i g. 1 bis 4 zusammengesetzten Schweißbrennereinsatz,

F i g. 6 einen zusammengesetzten Brennerkopf,

F i ξ. 7 dessen Kernteil,

Fig. 8 dessen Mantelteil und
F i g. 9 eine Vorderansicht des Brennerkopfs.
Der in F i g. 1 dargestellte Injektor ist mit einem zentralen Kanal 1 zur Zufuhr von Brenngas und an seinem Umfang mit einer Anzahl, z. B. sechs Nuten 2 zur Zuführung von Sauerstoff versehen. Gemäß F i g. 2 besteht der Mischer aus einem sich verjüngenden, vorzugsweise konischen, im wesentlichen massiven Körper, der an seinem Umfang eine Anzahl.

30..i, B. .zwölf Durchstrcmkanäle 5 mit kleinen Querschnittsabmessungen, beispielsweise von 1 bis etwa 3 mm Tiefe und einigen zehntel Millimeter Breite aufweist. Zur Aufnahme sowohl des Injektors als auch des Mischers dient ein Gehäuse, das aus zwei miteinander verbindbaren Hülsen 9 bzw. 10 (F i g. 5) besteht. Die eine dieser Hülsen 9 (Fig. 3) ist mit einer mittig angeordneten Bohrung versehen, die aus drei Abschnitten besteht. Der eine Endabschnitt ist als Sitz 6 zur Aufnahme des Injektors, der mittlere Abschnitt ist zylindrisch und der andere Endabschnitt als ein Diffusor 7 ausgebildet. Die andere Hülse 10 (F i g. 4) dient zur Aufnahme des Mischers, der in einem Bohrungsabschnitt 8 mit seinem Umriß angepaßter Formgebung untergebracht ist, welcher von dem einen Hülsenende ausgeht. F i g. 5 läßt das zusammengesetzte Gehäuse erkennen. Die beiden Hülsen 9 und 10 sind mit jenen Enden verbunden, z. B. verschraubt, an denen die divergente Kammer 7 ausmündet bzw. der Sitzabschnitt des Mischers ausgeht, und Injektor und Mischer sind eingesetzt.

Der in den Fig. 6 bis 8 gezeigte Brennerkopf besteht aus zwei Teilen, einem Mantel 11 mit Muttergewinde und einer konischen Bohrung und aus einem in diese eingesetzten, durchbohrten Kern 12, der an seiner kegeligen Begrenzungsfläche mit einer Anzahl Längsnuten 13 versehen ist. Aus den F i g. 6, 7 und 9, von denen die letzte die über den Umfang gleichmäßige Nutenausteilung erkennen läßt, geht hervor, daß der Kern an seinem Kopfende eine zylindrische, mittige Ausnehmung aufweist, von der in Winkelabständen von 90° vier Radialbohrungen ausgehen. Diese münden in einen Ringkanal aus, der bei zusammengesetztem Mundstück von dem Kern und einer Ausdrehung des Mantels begrenzt ist und in welchen die mittels der Nuten des Kernes geschaffenen Strömungswege ausmünden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wirkt in folgender Weise: Das Brenngas, z. B. Propan, wird in den

Kanal unter verhältnismäßig hohem Druck von 0,8 bis 1,5 atü, der Sauerstoff den umfänglich angeordneten Kanälen 2 unter verhältnismäßig niedrigem Druck zwischen 0,5 und 0,6 atü zugeführt. Am Ausgang der Randnuten bei 3 (Fig. 5) tritt eine erste Durchmischung ein.

Es sei darauf hingewiesen, daß die beiden Gaszuführungen gegenüber dem Sauerstoff-Acetylen-Brenner vertauscht angeordnet sind. Dies gestattet die Anwendung von sehr niedrigen Sauerstoff-Speise-Drükken, was besonders vorteilhaft für den Schutz des Schweißbades ist und die Gefahren einer Sauerstoffabsorption durch das geschmolzene Metall und nachträglicher Bildung von Eisenoxydeinschlüssen auf ein Minimum beschränkt, die immer für die mechanischen Eigenschaften der Schweißzone sehr schädlich sind.

Das Gemisch gelangt daraufhin in den Diffusor 7 (F i g. 3), wo die Entspannung seine Homogenität verbessert, und tritt in den bei 8 angeordneten Mischer 4 ein. Dort wird es mittels der zu diesem Zweck angeordneten Längsnuten in eine dieser Zahl entsprechende Anzahl von Teilströmen kleinen Querschnittes aufgespalten, wodurch eine gründliche Durchmischung und Homogenisierung bewirkt wird, so daß beim Verlassen des Mischers die zur Herstellung einer guten Schweißnaht erforderliche Homogenität erreicht ist.

Das homogene Gemisch gelangt daraufhin über ein Mischrohr in den in Fig. 6 dargestellten Brennerkopf, der aus dem in F i g. 7 dargestellten Kern 12 mit nicht gezeichneter Mittelbohrung und vierzehn Längsnuten, die jenen des Mischers entsprechen, und dem Außenteil 11 (F i g. 8) besteht. Dieser Brennerkopf wurde zur Erfüllung einer Doppelfunktion geschaffen, und zwar, um in erster Linie die Homogenität des Gemisches durch dessen Umschichtung ein letztes Mal zu vervollständigen und anschließend eine Flamme, die aus einer Reihe peripherischer Stichflammen besteht, deren Zahl jener der Rillen entspricht, sowie eine mittlere Stichflamme (F i g. 9) zu erzeugen. Auf diese Weise dienen die einzelnen Stichflammen gleichzeitig als Leitflamme und als Kalorienzufuhr zur Schweißzone. Der Durchmesser der Mittelbohrung ist so berechnet, daß ein zum Schmelzen des für die Herstellung der Schweißraupe erforderlichen Auftragsmetalls ausreichender Durchsatz erzielt wird.

Auf diese Weise läßt sich eine sehr heiße und sehr konzentrierte mittlere Stichflamme erzielen.

Die Konzentration der mit Hilfe des erfindungsgemäßen Schweißbrenners erzielbaren Flamme entspricht nicht der Konzentration einer beim Sauerstoff-Acetylen-Schweißen erhaltenen Stichflamme, ist jedoch bedeutend höher als bei den üblichen gesättigten Kohlenwasserstoffen, deren starke Streuung ihre Anwendung bei vielen Arbeiten einschränkt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schweißbrennereinsatz zum Ansetzen an den Handgriff von Schweißbrennern zur Verwendung von gesättigten Kohlenwasserstoffen und Sauerstoff, mit einem Brennerkopf und einem Gehäuse, in dem ein Injektor und eine Mischkammer angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Brenngas im Injektor (1) zentral und der Sauerstoff über Randnuten (3) am Injektor (1) zugeführt wird und daß daran anschließend stromabwärts ein Diffuser (7) als Mischkammer angeordnet ist, dem eine Reihe von engen Durchströmkanälen (5) für das Brermgas-Sauerstoff- /_, Gemisch folgen, die in den Brennerkopf münden,

"der einen Düsenkern (12) für den Flammenkern mit ihn umgebenden Längsnuten (13) für eine Flammenkrone aufweist.

2. Schweißbrennereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse zwei Hülsen (9, 10) aufweist, von denen die dem Handgriff zugeordnete Hülse (9) eine zentrale Bohrung aufweist, die an ihrem dem Handgriff benachbarten Ende den Injektor (1) aufnimmt und deren anderes Ende als sich in Strömungsrichtung erweiternde Kammer ausgebildet ist, und daß die Bohrung der zweiten Hülse (10) in der Nähe der Verbindungsstelle der beiden Hülsen als Sitz zur Aufnahme eines Mischers mit den Durchströmkanälen (5) ausgebildet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen