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Die Erfindung betrifft einen rückzünd- und flamm-
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rückschlagsicheren Pulverauftragsbrenner. Ein solcher Pulverauftragsbrenner
weist üblicherweise einen Gasmischblock mit wenigstens einem Pulverinjektor auf
und besitzt ein Brennerrohr. Auch betrifft die Erfindung die Umrüstung eines herkömmlichen
Pulverflammspritzgerätes mit getrennten Gasführungen im Brennerrohr mit Außenmischung
auf eine rückzünd- und flammrückschlagsicherer Innenmischung; durch diese Umrüstung
wird demnach ebenfalls ein rückzünd- und flammrückschlagsicherer Pulverauftragsbrenner
geschaffen.
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Bei den bekannten Pulverauftragsbrennern wird die Mischung von Brenngas
und Verbrennungsgas schon im Gasmischblock vorgenommen. Als Brenngas wird dabei
das zu verbrennende Gas bezeichnet; als Verbrennungsgas hingegen das andere Gas.
So dient als Brenngas üblicherweise Acetylen und als Verbrennungsgas Sauerstoff.
So ist ein Gerät bekannt, bei dem nach dem Einfachinjektor-Prinzip sowohl Brenngas,
Verbrennungsgas als auch Pulver (Metallpulver) gleichzeitig angesaugt und gemischt
werden. Dieses Gemisch wird dann durch das Brennerrohr zu dessen Mundstück geführt,
wo es entzündet wird. Bei dem Doppelinjektor-Prinzip saugt z.B. ein erster Injektor
das Pulver durch das Verbrennungsgas an; in einem nachgeschalteten zweiten Injektor
wird dann das pulvertragende Verbrennungsgas mit Brenngas in entsprechender Weise
gemischt. Dieses fertige Gemisch wird dann ebenfalls bis in das Mundstück durch
das Brennerrohr geleitet.
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Es gibt auch noch das Doppelinjektor-Prinzip mit Brenngas- und Verbrennungsvormischung.
So wird dabei üblicherweise Brenngas und Sauerstoff vorgemischt.
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In einem ersten Injektor wird mit reinem Sauerstoff Brenngas angesaugt
und gemischt. In einem nachge-
schalteten Injektor wird von dem
Brenngas-Sauerstoffgemisch Pulver angesaugt und mit den Gaskomponenten gemischt.
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Alle diese bekannten Prinzipien für Pulverauftragsbrenner haben jedoch
zwei schwerwiegende Nachteile: Sie sind rückzünd- und flammrückschlagsempfindlich.
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Ersteres heißt, daß beim Entzünden des Gemisches am Mundstück die
Zündflämme durch das Brennerrohr bis in den Gasmischblock und inbesondere in den
Pulverbehälter durchschlägt. Dies ist ganz besonders gefährlich. Flammrückschlag
bedeutet, daß insbesondere bei fallenden Gasdrücken, beim brennenden Gerät die Flamme
vom Mundstück ausgehend durch das Brennerrohr zurück bis in den Gasmischblock und
sogar in den Pulverbehälter durchgreift. Auch dies führt zur Schädigung, oft zur
vollständigen Zerstörung des Gerätes. Beides ist ansich nicht überraschend, da ja
eine hochbrennbares Gasgemisch über die gesamte Länge des Brennerrohres geführt
wird. Gerade bei der Rückzündung ist aber noch besonders gefährlich, daß auch das
verwendete Metallpulver selbst eine Explosion fördern kann, obgleich es üblicherweise
als Explosionssicherung angesehen wird. Aber in Zukunft ist auch mit leicht brennbaren,
geradezu explosiven Netallpulvern zu rechnen. Eine Rückzündung bis in den Pulverbehälter
bedeutet dann sogar eine Bebensgefahr für den Verwender des Pulverauftragsbrenners;
dies gilt insbesondere im Falle eines Handgerätes, bei dem üblicherweise der Pulverbehälter
am Gasmischblock, der ein integraler Bestandteil des Handgriffes ist, angeordnet
wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen rückzünd- und flammrückschlagssicheren
Pulverauftragsbrenner der vorbezeichneten Gattung zu schafen.
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Das Prinzip der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, daß das Brenngas,
z.B. Acetylen, und das Verbrennungsgas, z.B. Sauerstoff, voneinander getrennt ist
in ein gasinnenmischendes Mundstück geführt werden, wobei wenigstens eines der beiden
Gase das Pulver fördert. Gasinnenmischend soll heißen, daß die Mischung der beiden
Gase noch innerhalb des Mundstückes vorgenommen wird, nicht jedoch außerhalb desselben.
Somit ist erstmals eine rückzünd- und flammrückschlagssicheres Pulverschweißgerät
geschaffen. Denn solange Brenngas und Verbrennungsgas voneinander getrennt geführt
sind, gibt es kein explosives Gasgemisch; eine Rückzündung und auch ein Flammrückschlag
sind daher völlig unmöglich, Das äußerste Teil des gasinnenmischenden Mundstückes
bedeutet jedoch keine Gefahr hinsichtlich Rückzündung und Flammrückschlag, da es
nur ein nahezu verschwindend geringes Gasaufnahmevolumen besitzt, in dem ein explosives
Gasgemisch gespeichert werden könnte.
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Sofern ein z.B. im Verbrennungsgas explosiv wirkendes Metallpulver
zu fördern wäre, kann das Metallpulver statt dessen im Brenngas gefördert werden,
wodruch dann wiederum jegliche Explosionsgefahr ausgeschlossen wäre. Somit ist es
nun möglich, in jedem Falle auch explosiv wirkende Metallpulver sicher zum Pulverschweißen
zu verwenden, z.B. feinstkörniges Aluminiumpulver.
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Insbesondere für Handgea4 ist jedoch ein möglichst leichtes und dünnes
Brennerrohr gefordert. Um ein Brennerrohr zu schaffen, in dem das Brenngas und das
Verbrennungsgas voneinander getrennt geführt werden können, wobei das Brennerrohr
selbst jedoch leicht ist, wie ein herkömmliches, wird nach der Erfindung vorgeschlagen,
daß das Brennerrohr aus einem Außenrohr besteht, in dem ein Innenrohr mit dem Ver-
brennungsgaskanal
und mit wenigstens einem fehlenden Außensegment zur Bildung von Segmenten zwischen
dem Außenrohr und dem Innenrohr angeordnet ist, wobei das Brennerrohr in dem Gasmischblock
angeordnet ist, der einen Ringkanal aufweist, an denen die Segmentnuten über Schlitze
im Außenrohr anliegen. Dies bietet auch Fertigungstechnisch besondere Vorteile.
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So kann das Innenrohr in das Außenrohr ohne weiteres eingeführt werden.
Dabei können die Segmentnuten .
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gegebenenfalls rechts und links seitlich einer vorgesehenen Krümmung
liegen. Die Krümmung kann durch Biegung der ineinandergeschobenen Rohre wie in der
Technik bekannt, vorgenommen werden, ohne daß dabei die Segmentnuten zugebogen werden
würden. Gerade in einem solchen Krümmungsbereich können Innen- und Außenrohr z.B.
durch Aufbringen einer selbstklebenden Lötfolie auf dem Innenrohr nach dem Einstecken
in das Außenrohr und nach dem Biegen durch Nacherwärmung auf den Schmelzpunkt der
Folie miteinander verbunden werden.
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Um eine möglichst homogene Mischung des in dem Innenrohr geförderten
Gases mit dem in den Segmentnuten geförderten Gas zu gewährleisten, sind bevorzugterweise
im Bereich des gasmischenden Mundstückes die Segmentnuten zu einer Ringnute erweitert.
Dort ist also dann das Innenrohr gewissermaßen frei schwebend in dem Außenrohr angeordnet.
Am Ende des Innenrohres findet dann die Mischung der beiden Gase statt.
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Eine zusätzliche, radiale Gleichverteilung des Gases aus den Segmentnuten
bzw. der Ringnute kann dadurch noch bewirkt werden, daß auf dem Innenrohr im Bereich
der Ringnute radial verteilte Längsnuten angeordnet sind.
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In einer anderen Ausführungsform, z.B. bei einem Maschinenbrenner,
ist in dem Brennerrohr von dem Verbrennungsgaskanal getrennt wenigstens eine Brenngasbohrung
angeordnet. Dies bedingt aber eine verhältnismäßig schwere Ausführungsform des Brennerrohres,
wie sie üblicherweise nur für Maschinenbrenner geeignet ist.
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So sind auch schon Pulverflammspritzgeräte mit getrennten Gas führungen
im Brennerrohr mit Außenmischung im Mundstück bekannt. Es ergibt sich jedoch in
Anlehnung an das vorbezeichnete Brfindungsprinzip hier eine Möglichkeit, diese Geräte
auf eine rückzünd- und flammrückschlagsichere Innemischung umzurüsten. Dies wird
dadurch vorgenommen, daß im Gasmischblock gegebenenfalls eine Vormischung zwischen
dem Verbrennungsgas und dem Brenngas unterbunden wird. Gegebenenfalls ist noch der
Pulverinjektor zu erweitern, z.B. aufzubohren, damit er den gesamten Gasstrom, der
aus der Unterbindung der vorbezeichneten Vormischung resultiert, führen kann. Somit
wird dann bewirkt, daß im Brennerrohr das Verbrennungsgas und das Brenngas voneinander
getrennt geführt werden.
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Weiterhin muß dann noch das schon bekannte gasaußenmischende Mundstück
durch ein neues gasnnenmischendes Mundstück ersetzt werden.
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Zwar werden anhand von Ausführungsbeispielen der Erfindung auch Beispiele
für gasinnenmischende Mundstücke gegeben werden. Jedocn sei hier schon ganz allgemein
gesagt, daß das Prinzip des gasinnenmischenden Mundstückes einfach in dem schon
bekannten Injektorprinzip besteht, nach dem schon nach dem Stand der Technik Pulver
und Gas bzw. Gas mit Gas gemischt werden. Dies wird bei den Ausführungsbeispielen
noch im einzelnen dargestellt werden.
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Ausführungsbeispiele zu der Erfindung sind in den Figuren dargestellt.
Es zeigen: Figur 1 den Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Hand-Brenner; Figur
2 den Querschnitt durch das gasinnenmischende Mundstück des Hand-Brenners gemäß
Figur 1; Figur 3 verschiedene Querschnitte zu Figuren 1 und 2; Figur 4 den Querschnitt
durch das Brennerrohr mit einem gasinnenmischenden Mundstück bei einem Maschinenbrenner;
Figur 5 die Umrüstung eines bekannten Pulverflammspritzgerätes mit Vormischung.
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In Figur 1 wird z.B. reiner Sauerstoff von dem Verbrennungsgasventil
7 aus durch den Verbrennungsgas kanal 16 in den Injektorspalt 12 geführt. Dieser
mündet in eine hartmetallbestückte Pulvermischdüse 3.
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Von dort setzt sich der Verbrennungsgaskanal 16 bis in das Mundstück
fort. In dem Injektorspalt 12 entsteht ein Unterdruck, der das Pulver aus dem nicht
gezeigten Pulverbehälter durch die Pulverzuleitung 5 ansaugt. Somit wird das Verbrennungsgas
mit dem Pulver gemischt; hinter der Pulvermischdüse führt demnach der Verbrennungsgaskanal
ein Gemisch bestehend aus Verbrennungsgas und Pulver, Das Brennerrohr selbst besteht
aus dem Innenrohr 1 und dem Außenrohr 2. Nicht in dieser Figur zu erkennen sind
die Segmentnuten 26 zwischen dem Innenrohr 1 und dem Außenrohr 2. Jedoch ist die
Ringnute 18 im Bereich des Mundstückes zwischen dem Innenrohr 1 und dem Außenrohr
2 noch zu erkennen. Im Gasmischblock
in dem auch der Pulverinjektor
angeordnet ist, sowie das Verbrennungsgasventil 7 und das Brenngasventil 15, befindet
sich ein besonderer Ringkanal 4. Dieser Ringkanal 4 steht über die Brenngasbohrung
14 mit dem Brenngasventil 15 in Verbindung. Der Ringkanal 4 liegt an Schlitzen an,
die das Außenrohr 2 durchtreten bis zu den nicht erkennbaren Segmentnuten 26 auf
dem Innenrohr 1. Somit werden die Segmentnuten 26 von dem Ringkanal 4 mit Brenngas
gespeist. Das Brennerrohr selbst wird in dem Gasmischblock von der Haltehülse 8
gehalten, deren nach innen abgewölbter Rand gegen einen Halterand 9 auf dem Außenrohr
12 drückt, dadurch wird das Brennerrohr in den Gasmischblock gepreßt. Die Verschraubung
der Haltehülse 8 gegen die Außenbüchse 11 des Gasmischblockes wird durch die Hülsenmutter
1o erleichtert. Nach innen ist innerhalb einer Bohrung des Gasmischblockes das Brennerrohr
durch eine Dichtung 13 abgedichtet Auf diese Weise ist ein vollständig auswechselbares
Brennerrohr geschaffen; ist also im Bereich der Krümmung des Brennerrohres durch
Abnutzung oder aber das Mundstück unbrauchbar geworden, so kann das Brennerrohr
mit dem Mundstück einfach aus dem Gasmischblock herausgeschraubt und durch ein neues
Brennerrohr ersetzt werden. Das Mundstück selbst wird anhand der Figur 2 im einzelnen
deutlicher erläutert.
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In Figur 2 münden also die dort ebenfalls noch nicht erkennbaren Segmentnuten
26 lii die Ringnute 18. Von dieser Ringnute 18 aus tritt dann das Brenngas vor bis
in den Bereich der Innendüse 22. Dort wird dann das Brenngas aus der Ringnute 18
mit dem Verbrennungsg-as aus dem VerbreimuIlgskunal 16 in dem Mundinjektor 19 nach
dem bekannten InjeRtorprinzip gemischt. Die Mundstückdüse 23 ist ihrerseits gewöhnlich
hartmetall-
bestückt und dient zur Zentrierung dieses brennbaren
Gasgemisches. Nicht dargestellt sind eventuell vorhandene, radial angeordnete Längsnuten
im Bereich der Ringnute 18. Das Mundstück selbst wird von einer Nundstückhülse 17
gebildet, die auf das Außenrohr 2 aufgesetzt ist. Über diese Mundstückhülse 17 ist
die Brennerhülse 25 geworfen, die an ihrem äußeren Ende die Brennöffnung 24 besitzt.
Vermöge des Mundinjektors 19 liegt somit ein sogenanntes gasinnenmischendes Mundstück
vor, also ein Mundstück, bei dem die Gasmischung innerhalb desselben stattfindet,
nicht jedoch außerhalb desselben.
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In Figur 3a ist der Querschnitt entlang der Schnittlinie A-B aus den
Figuren 1 und 2 dargestellt. Zu erkennen sind das Außenrohr 2 und das Innerohr 1.
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Hier sind auch deutlich die Segmentnuten 26 zu erkennen. In Figur
3b ist der Querschnitt entlang der Schnittlinie E-F durch das Brennerrohr im Bereich
des Mundstückes dargestellt. Hier befindet sich zwischen dem Innenrohr 1 und dem
Außenrohr 2 deutlich erkennbar die Ringnute 18. In Figur 3c schließlich ist ein
Querschnitt der Brennöffnung 24 dargestellt. Die Brennerhülse 25 ist hier von quer
verlaufenden Nuten an der Stirnseite unterbrochen. Nur angedeutet ist die Öffnung
des Verbrennungsgaskanales 16; eigentlicht handelt es sich hierbei um die Öffnung
der Mundstückdüse 23 bzw.
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der Druckdüse 20.
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In Figur 4 ist ein Brennerrohr mit einer ebenfalls gasinnenmischenden
Munddüse eines Maschinenbrenners nach dem Erfindungsprinzip abgebildet. Nur strichliniert
ist das Ansatzteil des Gasmischblockes dargestellt. Der Gasmischblock liefert voneinander
getrennt das Verbrennungsgas durch den Verbrennungsgas-
kanal 16
und das Brenngas über die Brenngaszufuhr 31 in den Ringkanal 4. Letzterer steht
mit dem brenngas bohrungen 18a im Brennerrohr in Verbindung; der Verbrennungsgaskanal
16 hingegen steht mit dem Verbrennungsgaskanal 16 des Brennerrohres in Verbindung.
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Das Brennerrohr ist über eine Einsatzmutter 28 in die Ansatzbohrung
32 des Ansatzstutzens 29 des Gasmischblockes eingesetzt. Die Einzelheiten sind dem
Fachmann auf diesem Gebiet geläufig und gehören zum Stand der Technik. In dem Mundstück
werden die Brenngasbohrungen 18a in einen Druckspalt 27 geleitet, der als Ringspalt
ausgebildet ist. Gegebenenfalls können dort längsverlaufende Verteilungsnuten angeordnet
sein. Gleichzeitig wird dort der Verbrennungsgaskanal 16 in eine komprimierende
Innendüse 22 geleitet. Am Ende dieser Innendüse 22 ist somit ein Nundinäektor 19
nach dem bekannten Inåektorprinzip gebildet. Dieser endet in der Mundstückdüse 23,
die üblicherweise hartmetallbestückt ist. Diese Mundstückdüse 23 weist die entgültige
Trennöffnung 24 auf.
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In der Figur 5a ist im Querschnitt ein Teilbereich des Gasmischblockes
eines Pulverflammspritzgerätes gezeigt, der für ein Brennerrohr mit getrennten Gasführungen
vorgesehen ist. Auch hier wird das Verbrennungsgas von einem Verbrennungsgasventil
7 aus durch den Verbrennungsgaskanal 16 in die Pulvermischdüse 3 geleitet. Durch
die Pulverzuleitung 5 wird das Metallpulver 53 zugegeben. Nicht dargestellt im einzelnen
ist der Injektor hir, Das Verbrennungsgasventil 7 wird von der Verbrennungs gas
zuleitung 16b gespeist. Das Brenngas andererseits wird durch die Brenngaszuleitung
18c dem Brenngasventil 15 aufgegeben. Von dort wird es in einen Injektorraum 38
geleitet. Von hier aus wird es dann in die Brenngazufuhr 31 gefuhrt, die in den
Ringkanal 4 mündet.
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Der Injektorraum 38 wird hier noch von dem Zumischinjektor 16e beaufschlagt.
Dieser Zumischinjektor 16e führt Verbrennungsgas aus dem Zumischventil 16c.
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Somit wird in der Brenngaszufuhr nicht mehr reines Brenngas sondern
ein Gemisch aus Brenngas und Verbrennungsgas geleitet. In Figur 5b ist verbildlicht,
wie die Umrüstung daher hier vorgenommen werden muß.
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Der Injektor muß aufgebohrt werden, was hier nicht dargestellt ist,
da dieser vorgenannte Zumischinjektor 16e unterbunden wird. Er wird ersetzt durch
einen Verschluß 39. Infolgedessen sind das Zumischventil 16c und die Zumischzuleitung
16d bedeutungslos geworden. In dem Injektorraum 38 befindet sich nun nur noch Brenngas.
Demgemäß wird durch die Brenngaszufuhr 31 in dem Ringkanal 4 auch nur noch Brenngas
geleitet. Sofern der Druckluftanschluß 37 nicht schon vorher verschlossen war, ist
auch dieser noch zu verschließen, so daß in der Brenngaszufuhr 31 nur noch reines
Brenngas geführt wird. Verschließen läßt sich der Zumischinjektor 16e im vorliegenden
Falle z.B. dadurch, daß zunächst die Verschluß schraube 36 geöffnet wird. Dann wird
der Injektorraum frei gelegt, in dem die Injektortrompete 40 herausgenommen wird.
Sodann wird der Zumischinåektor 16e durch den Verschluß 39 ersetzt, die Injektortrompete
40 wieder eingesetzt und die Verschlußschraube 36 zugeschraubt. In die Ansatzbohrung
32 des Ansatzstutzens 29 kann dann die Einsatzmutter 28 des in Figur 4 dargestellten
Brennrohres gesetzt werden. Am Ende des Brennrohres ist dann noch das in Figur 4
dargestellte und anhand dieser Figur beschriebene, gasinnenmischende Mundstück anzusetzen;
dazu kann dieses gasinnenmischende Mundstück einfach so gestaltet sein, daß es an
Stelle eines gasaußenmischenden Mundstückes aufgesetzt werden kann. Dies ist nur
eine konstruktive Maßnahme. Somit ist die
Umrüstung komplett und
ein rückzünd- und flammrückschlagsicheres Gerät geschaffen.
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ZeichenerklärunX 1 Innenrohr 2 Außenrohr 3 Pulvermis chdüse 4 Ringkanal
5 Pulverzuleitung 6 Injektorbüchse 7 Verbrennungsgasventil 8 Haltehülse 9 Halterand
1o Hülsenmutter 11 Außenbüchse 12 Injektorspalt 13 Dichtung 14 Brenngasbohrung 15
Brenngasventil 16 Verbrennungsgaskanal 1 6b Verbrennungsgaszuleitung 16c Zumischventil
16d Zumischzuleitung 16e Zumischinjektor 17 Mundstückhülse 18 Ringnute 18a Brenngasbohrung
18c Brenngaszuleitung 19 Mundinjektor 20 Druckdüse 22 Innendüse 23 Mundstückdüse
24 Brennöffnung 25 Brennerhülse 26 Segmentnuten 27 Druckspalt 28 Einsatzmutter 29
Ansatzstutzen 31 Brenngaszufuhr
32 Ansatzbohrung 33 Netallpulver
36 Verschlußschraube 37 Druckluftanschluß 38 Injektorraum 39 Verschluß 40 Inåektortrompete