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Verfahren zum Erhitzen, Schweissen, Oberfläehensehmelzen oder Schneiden metallischer Gegen- stände.
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behandlung auszuführen. An einem Halterahmen 20 ist eine Hülse 18 mittels des Armes 79 befestigt. Eine auf dem Sehneidbrenner aussen befestigte Zahnstange 22 erstreckt sich in ihrer Längsrichtung durch die Hülse 18 hindureh und kämmt hier mit einem in ihr gelagerten Zahnrad. Letzteres wird mittels des Handrades 2. 3 angetrieben und kann aber zwecks Einstellung einer festen Lage des Heizwerkzeuges B verriegelt werden.
Ein Temperaturanzeiger 24 ist auf einer im Halterahmen 20 gelagerten senkrechten Stange 21 verschiebbar befestigt und im Winkel zum Brenner B angeordnet. Auf der Stange 21 gleitet eine Muffe 30, welche mittels einer Stellschraube 9 od. dgl. in beliebiger Lage festgehalten werden kann. Ein in der Mitte mit Gelenk versehener Arm 40 dient zur Verbindung der Muffe 30 mit dem Gehäuse des Temperaturanzeigers 24. Letzterer umfasst Hilfsmittel, die gegen strahlende Wärme empfindlich sind, welche von einer Stelle auf die Platte P, die durch den Brenner B auf eine hohe Temperatur erhitzt ist, ausgesandt wird.
Der Temperaturanzeiger umfasst vorzugsweise ein gegen die erhitzte Fläche gerichtetes Rohr, an dessen vorderem Ende eine Linse 26 sitzt, um ein Bild der glühenden erhitzten Fläche auf einen Strahlungsempfänger zu werfen. Als Strahlungsempfänger kann z. B. ein Pyrometer dienen, in welchem Falle die Linse das Bild der glühenden Fläche in Gestalt eines heissen leuchtenden Punktes auf die Lötstelle des Thermoelementes wirft. Der in Fig. l wiedergegebene Temperaturanzeiger besitzt ein die Strahlung begrenzendes Rohr 2. 5, welches derart angeordnet ist, dass das vordere verjüngte Ende gegen die glühende Fläche des Werkstückes P gerichtet ist.
Die Linse 26 entwirft von dieser glühenden Fläche ein Bild auf eine Photozelle E, die am oberen Ende des Rohres angeordnet ist. Vermittels eines Drehknopfes 2S kann eine verstellbare Blende 27 so in den Strahlengang eingeschaltet werden, dass die der Strahlungsquelle ausgesetzte Fläche der Photozelle nach Belieben vergrössert oder verringert
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In Fig. 2 ist die Steuereinrichtung in Verwendung mit einem üblichen Schneidbrenner dargestellt, welcher Anschlüsse 29 für die Gaszuleitung und einstellbare Brennstoffmischventile VIII aufweist. Die Sauerstoffzuleitung'M steht mit dem Sauerstoffsehneidrohr : ; 2 in Verbindung, wenn das Ventil Vo geöffnet ist. Ein zur Betätigung dieses Ventils dienender Hebel 33 ist an seinem oberen Ende drehbar am Brennerrohr B gelagert, beispielsweise unter Vermittlung eines Halters 34, der in einer Gabel 35 des Brennenohres B befestigt ist. Das entgegengesetzte Ende des Hebels 83 ist an dem Kern 36 eines Solenoides 37 angelenkt, welches mittels eines Armes. ? senkrecht zum Brennerrohr angeordnet ist.
Die Ventilspindel 39, an deren innerem Ende der Ventilkopf 41 sitzt, ist an dem Hebel 33 zwischen dessen Enden, vorzugsweise angenähert in dessen Mittelteil angelenkt. Der Ventilkopf 41 und der Hebel 33 werden normalerweise durch die Einwirkung der Druekfeder 42 nach innen in die Schliessstellung gepresst. Ein Paar Kontakte 43 und 44 sind auf Hebel bzw. dem Halter 34 gelagert und in geeigneter Weise isoliert.
Die von der photoelektrisehen Zelle E kommenden Ströme werden durch die Leitungen 43 und 46 den Eingangsklemmen eines Röhrenverstärkers A zugeführt. Die Eingangsspannung wird von einer Reihe Röhren verstärkt und dann über die Leitungen 49, 34 und 52 durch die Solenoidspule eines empfindlichen Stromrelais 47 und ein Milliamperemeter 48 geschickt. Das Relais 47 ist mit einem
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Hebelarm sitzt. Von Kontakt 33 führt ein Draht 55 zu der Anschlussklemme 56 des Solenoides 37, während der Draht 57 von der andern Anschlussklemme 58 des Solenoids 37 zum Kontaktstück 43 führt.
Ein Draht 59 verbindet die Leitung 57 mit einer Leitung 61, welche zu einer Stromquelle von beispielsweise 110 Volt Gleich-oder Wechselstrom führt. Die andere ZufÜhrungsleitung 62 dieser Stromquelle ist durch einen Draht 63 mit dem Kontakt 54 verbunden. Die Zuleitungen 61 und 62 sind mit den Eingangsklemmen des Verstärkers. 1 verbunden und speisen diesen mit Betriebsstrom. Ein Draht 61. verbindet die Zuleitung 6-1 mit einer der Anschlussklemmen des Motors M, während die andere Anschlussklemme mit dem Kontaktstück 44 durch die Leitung 65 verbunden ist.
Wenn der Apparat nicht in Betrieb ist, befinden sieh die Relais und der Ventilhebel 33 des Sauerstoffventils in den in Fig. 1 und 2 gezeichneten Stellungen. Um den Apparat in Betrieb zu setzen, wird zunächst auf die Fördereinrichtung F ein Werkstück oder eine Platte P aufgesetzt, derart, dass die Kante der Platte sieh direkt unter dem Sehneid-, Schweiss-oder Heizwerkzeug B befindet, worauf letzteres in senkreehter Richtung mittels des Handrades 2. 3 eingestellt wird, so dass es sich in richtiger Lage zum Werkstück befindet. Für den dargestellten Sehneidbrenner wird diese Bedingung dann erreicht werden, wenn das Austrittsende der Düse N sieh unmittelbar oberhalb des eisernen Werkstückes P am Ausgangspunkt S befindet, wie es aus Fig. 1 ersichtlich ist.
Das Handrad 23 wird dann arretiert, um den Sehneidbrenner in der eingestellten Lage festzuhalten. Nunmehr wird der Temperaturanzeiger 24 vermittels des Gelenkarmes 40 und Vertikalverschiebung der Muffe 30 auf Stange 21 in die Winkellage gebracht, bis der Anzeiger auf die zu erhitzende Fläche eingestellt ist. Die Lage der Blende 27 wird sodann mittels des Drehkopfes 28, das vorzugsweise mit Marken entsprechend den Temperaturgraden versehen ist, eingestellt. Z. B. wird im Falle, dass das Werkstück mit der Flamme geschnitten werden soll, die Blende 27 vorzugsweise auf die Zündtemperatur des die Platte P bildenden Metalls eingestellt.
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Nach Beendigung der Einstellungen wird die Mischung des Vorwärmstrahles vermittels der
Ventile Vm eingestellt und die Vorwärmflamme angezündet. Wenn die Temperatur der Platte P hinreichend hoch ist, wird ein Teil oder eine Zone derselben glühend und die von dieser Zone ausgestrahlte
Energie wird durch die Linse 26 der Photozelle E zugeführt. Sobald die richtige Schneidtemperatur erreicht worden ist, sind die von der Photozelle E dem Verstärker zugeführten und von diesem gelieferten
Ströme stark genug, um das Relais 47 zu erregen und so den Kontakt 54 mit dem Kontakt 53 zu schliessen.
Hiedurch wird das Solenoid : J7 mit der Stromquelle verbunden und erregt. Der Kern. 36 wird hiebei in die Spule hineingezogen, so dass der Hebel. ?-3 in der Richtung vom Schneidbrenner weggesehwungen wird, wodurch das Sehneidsauerstoffventil Vo geöffnet und gleichzeitig die Kontakte 43 und 44 geschlossen werden. Hiedurch wird der Stromkreis des Elektromotors M geschlossen, so dass sich dieser in Betrieb setzt. Man sieht also, dass, wenn die Photozelle E genügend angeregt wird, das Schneid- sauerstoffventil Vo und der die Fördervorrichtung F antreibende Motor M augenblicklich und selbsttätig betrieben und der Sauerstoffstrahl auf das Werkstück P in genau dem erforderlichen Zeitpunkt geleitet wird.
Bei Wärmebehandlungen setzt der Photozellenstrom die Fördereinrichtung in Bewegung und hält sie auch in Bewegung, so dass das Werkstück in Beziehung zur Wärmequelle verschoben wird, nachdem das Metall die erwünsehte Temperatur erreicht hat.
Wenn der Sauerstoffsehneidstrahl auf das Werkstück P auftrifft, schiebt die Fördereinrichtung das Werkstück am Brenner B vorbei. Die Geschwindigkeit des Motors M kann mittels des Reglers 17 eingestellt werden, beispielsweise derart, dass die Vorschubgesehwindigkeit der Fördereinrichtung im wesentlichen gleich der höchsten Sehneidgeschwindigkeit ist. Sollte sich das Werkstück P mit zu grosser Gesehwindigkeit am Brenner B vorbeibewegen, dann würde das Metall durch die Vorheizflammen nicht auf der Entzündungstemperatur gehalten und die Metalloxydation und mithin auch das Schneiden wurde gewöhnlich unterbrochen werden.
Im richtigen Augenblick jedoch, wo diese Gefahr droht, wird die Photozelle eine zu geringe Strahlung erhalten, um die Kontakte geschlossen und das Ventil Vo geöffnet halten zu können. Hiedurch wird sogleich der Sauerstoffschneidstrahl unterbrochen und der Motor M stillgesetzt, so dass das Werkstück P sich nicht mehr gegenüber dem Brenner verschiebt, u. zw. so lange, bis die Vorheizflammen die erhitzte Fläche wiederum auf die Zündtemperatur gebracht haben, worauf sogleich der erneute Austritt des Sehneidsauerstoffes und die Verschiebung des Werkstückes P erfolgt. Auf diese Weise wird dem Werkstück P niemals Schneidsauerstoff zugeführt, solange nicht die Temperatur auf den Entzündungspunkt gebracht ist, in welchem Zeitpunkt das Schneiden selbsttätig fortschreitet.
Wenn das Werkstück P das Ende seiner Bahn erreicht hat und mithin der Schnitt beendet ist, gibt es keine erhitzte Fläche mehr, welche die Photozelle E erregen könnte, so dass der Sehneidstrahl selbsttätig unterbrochen und der Motorstromkreis selbsttätig geöffnet wird, um eine weitere Bewegung der Fördereinrichtung F und des Werkstückes P zu verhindern.
Wie bereits erwähnt, sind die Grundsätze der vorliegenden Erfindung nicht auf den besonderen Apparat oder die oben beschriebene Werkstoffbehandlung beschränkt, vielmehr können diese Grundsätze ganz allgemein zur selbsttätigen Steuerung solcher Maschinen Anwendung finden, bei welchen Heiz-und Oxydationsmittel oder letztere allein auf eisenhaltige Metalle zum Zwecke der Erhitzung, des Sehweissens, der Oberflächensehmelzung oder des Schneidens zur Einwirkung gelangen.
Die beiden letztgenannten Massnahmen bestehen, ganz allgemein betrachtet, in der Entfernung von Metall, weil der Schneidstrahl das Metall durch Einschneiden einer Nut durch den Block oder die Platte entfernt, um diese in zwei Teile zu zerlegen, während der Oberfläehensehmelzstrahl das Metall von der Oberfläche eines Blockes oder einer Platte entfernt. Beide Strahlen wirken jedoch durch Oxydation und bevor ein solcher Strahl auf den Metallkörper zur Einwirkung gelangt, muss letzterer auf die Zimmertemperatur erhitzt werden und diese Temperatur muss an der Aufstossstelle des oxydierenden Strahls während der gesamten Bearbeitung aufrechterhalten werden.
Die Geschwindigkeit des Schneidsauerstoffstrahls ist hoch-im wesentlichen über 300 m pro Sekunde-, wobei der Strahl gewöhnlich fast senkrecht zur Oberfläche des Metallstückes geführt wird. Die Geschwindigkeit des eine Oberflächenschmelzung bewirkenden Sauerstoffstrahles ist beträchtlich niedriger-vorzugsweise zwischen 60 und 300 m pro Sekunde-wobei dieser Strahl vorzugsweise unter einem Winkel von 15 bis 35 zu der zu reinigengenden Oberfläche des Gegenstandes geführt wird.