DE2421775A1 - Verfahren und vorrichtung zum mischen des einem schneidbrenner zugefuehrten brenngases mit einem fluessigen zusatzstoff - Google Patents

Description

München, den "B ^aI Kj74 E 281 W/Gr " '

Vldunmayerstr··· 4· Tel. 2951··

Berwyn E. Etter in Treasure Island,FLorida/V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zum Mischen des einem Schneidbrenner zugeführten Brenngases mit einem flüssigen Zusatzstoff

Schneidbrenner werden üblicherweise mit einem Gemisch aus Brenngas, z.B. Propan od.dgl., und Sauerstoff betrieben. Es empfiehlt sich, dieses Gemisch mit Zusatzstoffen zu versetzen, um eine wirksamere Schneidwirkung zu erzielen. Für solche Zusätze kommen unterschiedliche Stoffe in Betracht, z.B. eine Flüssigkeit, die unter der Bezeichnung FLAMEX von der Firma Flamex Distributors, Inc. in Clearwater, Florida, vertrieben wird. Das gleichmäßige Mischen solcher Zusätze mit dem Brenngas ist nicht ganz einfach. Bisher hat man den Zusatzstoff und das Brenngas in eine gemeinsame Flasche eingefüllt, an die der Schneidbrenner angeschlossen wurde. Hierfür ist aber eine beträchtliche Anzahl von Flaschen erforderlich, durch die die Einrichtungskosten einer solchen Anlage beträchtlich erhöht werden.

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Ferner ist es bekannt, den flüssigen Zusatzstoff in ein Mischgefäß einzufüllen, dem das unter Druck stehende Brenngas von unten zugeführt wird, ijas Brenngas durchperlt also den flüssigen Zusatzstoff von unten und reißt einen Teil desselben mit. Das hierbei entstehende Dampfgemisch wird oberhalb des Flüssigkeitsspiegeis gesammelt und dem Schneidbrenner zugeführt. Wenn die Flüssigkeit aufgebraucht ist, muß der Schneidvorgang unterbrochen, das Mischgefäß geöffnet und neues Zusatzmittel eingefüllt werden. Erst dann kann die Arbeit mit dem Schneidbrenner fortgesetzt werden.

Der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine stetige Arbeit des Schneidbrenners mit gleichmäßiger Qualität des zugeführten Brenngases, d.h. möglichst geringen Schwankungen des jeweils festgelegten Mischun_osverhältnisses von Brenngas und Zusatzstoff, zu ermöglichen.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Flüssigkeitsspiegel des in dem Mischgefäß befindlichen Zusatzstoffes ständig auf konstantem Niveau gehalten wird. Hierzu ist vorzugsweise das Mischgefäß über eine Leitung, die durch ein schwimmergesteuertes Ventil verschlossen ist, mit einem Vorratsgefäß für den Zusatzstoff verbunden.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung läßt sich das Mischungsverhältnis des Brenngases und des Zusatzstoffes durch die Strömungsgeschwindigkeit einstellen, mit der das Brenngas

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dem hischgefäß zugeführt wird. Um diese Einstellmöglichkeit zu'erweitern, weist die Zuführleitung für das Brenngas zwei Auslaßöffnungen in verschiedenen Abständen von der Flüssigkeitsoberfläche in dem Mischgefäß auf. Bei hoher Strömungsgeschwindigkeit tritt das Brenngas aus beiden Auslässen in die Flüssigkeit ein und durchperlt dieselbe, während bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten das Brenngas nur aus dem oberen Auslaß austritt und demgemäß eine wesentlich geringere Menge des Zusatzstoffes mitreißt.

Als schutzmaßnahme gegen ein etwaiges Versagen des Schwimmerventils empfiehlt es sich, die oberhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnete Auslaßöffnung des Mischgefäßes mit einem Sicherheitsventil zu versehen, das beim Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels über einen gewissen Pegel sich selbsttätig schließt.

Es hat sich gezeigt, daß die Beimischung des Zusatzstoffes nach der Erfindung.eine erhebliche Zunahme der Schneidgeschwindigkeit ermöglicht. Diese Zunahme beträgt z.B. ^O )i bei einer Stahlplatte mit einerstärke von 25 mm. Weiterhin ist. beim Schneidvorgang anfänglich eine erhöhte Zufuhr von Sauerstoff zum Schneidbrenner erforderlich, um das zu schneidende Werkstück vorzuwärmen. Durch die Erfindung wird der Sauerstoffbedarf während dieser Vorwärmungsperiode um etwa 4-0 % vermindert. Außerdem ergibt sich durch die Erfindung eine wesentliche Verbesserung der Güte des Schnittes.

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- . Die Zeichnung zeigt ein Beispiel für die Ausführung des Mischgefäßes für Gase nach der Erfindung, und zwar zeigen

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht eines Mischgefäßes mit einem zugeordneten Schneidbrenner und

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch das Mischgefäß nach Linie 2-2 von Fig. 1,

- Gemäß Fig« 1 ist ein Mischgefäß 10 an einen Schneidbrenner 12 mit einer Gemischzuführungsleitung lA angeschlossen. Der Schneidbrenner 12 weist eine Schneiddüse 16 und einen Haltekörper 18 auf. An den Haltekörper 18 sind die Gemischzuführungsleitung I²J-, ferner eine Sauerstoffzuführungsleitung 20 und eine Brenngaszuführungsleitung 22 angeschlossen.

Der Behälter 10 weist eine zylindrische Wand 2k auf, ist unten mit einem Boden 26 versehen und oben mit einem abnehmbaren Deckel 28 verschlossen, der an einem oberen Flansch des Behälters mit Gewindebolzen 30 verspannt ist, Die zylindrische Behälterwand 3^, der Boden 26 und der Deckel 28 begrenzen eine luftdicht verschlossene Kammer 32, deren Verschluß durch einen zwischen dem Flansch der Seitenwand 2k und dem Deckel 28 angeordneten Dichtungsring ^k gesichert ist.

Eine zusätzliche Leitung 36 durchragt einen .Durchführungsstutzen 38 aes Deckels 28. Diese Leitung 36 ist zum Anschluß an eine unter Druck stehende Zuführungsleitung für einen Zusatz-

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stoff bestimmt. Dieser Zusatzstoff besteht vorzugsweise aus einer Flüssigkeit, kann jedoch auch in anderer Form verwendet werden, sofern das Gewicht des Zusatzstoffes größer als Luft und auch größer als das.Gas ist, mit dem der Zusatzstoff gemischt werden soll. Ein Beispiel für einen derartigen Zusatzstoff ist das unter dem Warenzeichen FLAMEX vertriebene Erzeugnis der Firma Flamex Distributors, Inc. in Clearwater, Florida/V.St.Ä.

Das untere Ende der Zuführungsleitung 36 für den Zusatzstoff ist bei 40 offen ausgebildet. Dieses offene Ende 40 der Zuführungsleitung 36 enthält ein Nadelventil 42, das bei Aufwiirtsbewegung seiner Ventilnadel geschlossen wird. An einem nach unten gerichteten Ansatz 44 ist ein Tragarm 46 eines Schwimmers 48 schwenkbar gelagert. An dem Tragarm 46 des Schwimmers 48 ist die yentilnadel 42 abgestützt. Wird der auf dem Flüssigkeits-' spiegel des Behälters ruhende Schwimmer 48 beim Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels im Behälter angehoben, so wird die Zuführungsleitung 36 an ihrem unteren Ende 40 verschlossen, so daß der Flüssigkeitsspiegel im Behälter nicht über die vom Schwimmer 48 eingestellte Höhe ansteigen' lcann. Sinkt der Flüssigkeitsspiegel im Behälter unter diese voreingestellte Höhe, so wird das Nadelventil 42 geöffnet, so daß weitere Flüssigkeit in den Behälter einströmt.

Weiterhin weist der Behälter eine Gaszuführungsleitung 50 auf, die einen Verschlußstutzen 52 des Deckels durchragt. Diese

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Gaszuführungsleitung 50 wira in üblicher Weise an eine Gasflasche angeschlossen, die öas zum Betrieb von Schneidbrennern erforderliche Brenngas liefert..Als Brenngas kann z.B. Propan verwendet werden. Die Leitung 50 ragt in der Kammer 32 nach unten und weist einen horizontalen Abschnitt ^k auf, der mit zwei nach unten gerichteten Auslaßdüsen 56 versehen ist. Der horizontale Abschnitt 5^ und die Auslaßdüsen 56 sind in ihrer Höhe so angeordnet, daß mindestens die Auslaßdüsen 56 unter der eingestellten Höhe des Flüssigkeitsspiegels im Behälter yü liegen. Die Leitung $2 weist auch einen unteren Abschnitt 58 auf, uer am unteren Ende mit mehreren öffnungen 60 versehen.ist.

Die Auslaßdüsen 56 weisen je in ihrer Unterfläche eine Mehrzahl von Auslaßöffnungen 62 auf. Der in i'ig» 2 dargesGelite Behälter ist nur mit zwei Auslaßdüsen 56 versehen, doch können bei Bedarf auch mehr als zwei Auslaßdüsen vorgesehen sein.

Die Gemischleitung 14 geht durch eine dichte Durchführung 6*f des Deckels 28 und ragt mit einem offenen Ende 66 in die Kammer 32. Das offene Ende 66 liegt weit oberhalb des Flüssigkeitsspiegels innerhalb der Kammer 32, so daß die Flüssigkeit nicht in das offene Ende 66 einfließen kann. Als weitere Sicherheitsmaßnahme gegen das Eintreten von Flüssigkeit in das offene Ende 66 der Mischleitung 3A sind ein Nadelventil 68 und ein Schwimmer 70 am offenen Ende 66 angeordnet;. Sollte der Flüssigkeitsspiegel in der Kammer 32 bis in den Bereich des

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offenen Endes 66 der Misohleitung ansteigen, so würde der Schwimmer 70. das nadelventil 68 schließen. Hierdurch ist sichergestellt, daß keine Flüssigkeit durch die Mischleitung 14 zum Schneidbrenner 12 kommen kann."

Die Leitungen 14, 36 und 50 sind je mit einem handbetätigten Ventil 71 versehen, mit deren Hilfe jede der Leitungen wahlweise geöffnet und geschlossen werden kann.

Im Betriebszustand wird der Zusatzstoff dem Gefäß durch die Leitung 36 zugeführt. Der Zusatzstoff strömt aus dem offenen Enue 40 der Leitung 36 und steigt in der Kammer 32 an, bis der Schwimmer 48 das Nadelventil 42 schließt. Das handbetätigte Ventil 71 d.er Leitung 50 wird geöffnet, so daß auch das Brenngas unter Druck durch die Leitung 50 in. d-en Behälter einströmen kann. Das Brenngas tritt durch die Öffnungen 62 der Auslaßdüsen 56 in die Flüssigkeit und perlt darin nach oben, Dieses Durchperlen der Flüssigkeit unter Blasenbildung bringt eine sehr innige Durchmischung des Brenngases und aas Zus±zstoffes zustande. Wenn das Gas durch den Flüssigkeitsspiegel austritt, führt es verdampfte 'feilchen, der Flüssigkeit mit sich und strömt durch das offene Ende 66 in die Gemischleitung 14 ein. Durch die Einleitung des Brenngases unter Druck in die Kammer 32 wird der Druck innerhalb der Kammer erhöht. Demzufolge werden die in der Kammer 32 befindlichen Dämpfe zwangsläufig durch das offene Ende 66 in die Gemischleitung 14 und von dort zum Schneidbrenner 12 gedrückt.

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Die untere Auslaßöffnung 6o der Brenngasleitung· 50 bildet einen ,Auslaß für zusätzliches brenngas, das nicht aurch die Löcher 02 der Äuslaßdüsen 56 austreten kann, werden daher mehr als ein Schneidbrenner an den Behälter 10 angeschlossen, so kann der Mischvorgang dadurch verstärkt werden, daß eine größere Gasmenge durch die Leitung 50 in das Mischgefäß eingeleitet wirα.

Die beschriebene Mischvorrichtung kann fortlaufend betrieben werden, weil der Flüssigkeitsspiegel im Behälter aurch den bchwimmer ^O und das Nadelventil te konstant gehalten wird. Dies stellt eine wesentliche Verbesserung gegenüber den bekannten Vorrichtungen dar, weil es eine bessere Anpassung des die Mischvorrichtung 10 durchströmenden Gesamtvolumens ermöglicht una überdies eine genaue Kontrolle des durch Verdampfung beeinflußten Mischungsverhältnisses gestattet.

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   1, Verfahren zum Mischen des einem Schneidbrenner zugeführten Brenngases mit einem Zusatzstoff, bei dem das Brenngas unter Druck in ein Gefäß mit dem Zusatzstoff unterhalb der Oberfläche desselben eingeführt una das gebildete Gemisch oberhalb der Oberfläche des Zusatzstoffes abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des in dem Mischgefäß· befindlichen Zusatzstoffes ständig auf konstantem Niveau gehalten wira«
2. 2. Verfahren-nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Brenngas und Zusatzstoff in dem Gasgemisch dadurch eingestellt wird, daß das Brenngas mit passender Strömungsgeschwindigkeit durch eine Leitung (50) zugeführt wird, die zwei auslasse (62,60) in verschiedenen Abständen von der auf konstantem Niveau liegenden Oberfläche des Zusatzstoffes aufweist, so daß bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten das Brenngas aus beiden Auslassen (60,62) austritt, bei geringeren Strömungsgeschwindigkeiten aber nur aus dem oberen Auslaß (62) austritt und zur Oberfläche perlt.
3. 3· Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Mischgefäß mit einer Zufuhrleitung für das Brenngas, deren Auslässe sich unterhalb der Oberfläche des in dem Mischgefäß befindlichen Zusatzstoffes befinden, und einer Sammelleitung für das gebildete Gasgemisch, gekennzeichnet durch eine weitere Zufuhrleitung (36) von einem Vorratsgefäß

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   für den Zusatzstoff, aie mit einer selbsttätigen Mveauregel vorrichtung (^2,^ö) verbunden ist.
4. 4. Vorrichtung nach .-.nspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Niveauregel vorrichtung aus einem .-bsperrventil (¹^-Z) am Auslaß der Zufuhrleitung (36) und einem die Yentilstellun., beeinflussenden Niveaufühler (^d) besteht;.
5. 5« Vorrichtung nach Anspruch 4, aadurch gekennzeichnet, u.ai; der niveaufühler aus einem Schwimmer.(h-ό) besteht;.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3» aadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß der oruckgasleitung (50) als AuslaiJdüse (3^) mit kleinen öffnungen (62) ausgebildet ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die üruckgasleitung (50) eine weitere ...uslaisöffnung 6υ) mit größerem abstand von der Oberfläche des Zusatzstorfes als aie üuslaßaüse (56) aufweist.

   B. Vorrichtung nach Anspruch 3» gekennzeichnet^ aurch ein am Einlaß (66) aer Sammelleitung (14) angebrachtes Sicherheitsventil (68), das sich bei einem Anstieg des Cberflachenniveaus des Zusatzstoffes über eine bestimmte Höhe schließt.

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