Autogenbrenner mit Pulverzuführungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft einen Autogenbrenner mit einer Pulverzuführungsvorrichtung, aus welcher ein mittels der Flamme aufzuspritzendes Pulver dieser Flamme zugeführt wird, welche durch ein Gemisch von Brenngas und Sauerstoff gespeist wird und von einem Brennerkopf ausgeht.
Derartige Autogenbrenner haben gegenüber Autogenbrennern, in welchen das Pulver dem Brenngasgemisch vor dem Brennerkopf zugeführt wird, den Vorteil, dass wesentlich mehr Pulver mittels der Flamme aufgespritzt werden kann; dies ist insbesondere bei der Oberflächenvergütung von grossen Werkstücken vorteilhaft, z. B. von Stahlwellen, die mit einem Nickelüberzug versehen werden sollen.
Bei bekannten Autogenbrennern fällt das Pulver aus einem Vorratsbehälter, z.B. durch ein zur Flammenaxe geneigtes Rohr, in die Flamme; seine Geschwindigkeit in Richtung der Flamme ist nur gering und je nach der Körnung des Pulvers und der Geschwindigkeit der Flammengase wird nicht alles Pulver von letzteren mitgenommen; ein sehr erheblicher Prozentsatz, z.B.
20 %, fällt durch die Flamme nach unten. Um eine möglichst günstige Mitnahme des Pulvers zu gewährleisten, hat man schon vorgeschlagen, die Mündung des Einführungsrohres in bezug auf die Flamme verstellbar zu machen, was aber trotz der erforderlichen Justierung nicht voll befriedigt. Durch die vorliegende Erfindung werden Pulververluste besser vermieden, und zugleich wird eine besonders hohe Pulveraufspritzleistung erzielt.
Der Autogenbrenner nach der Erfindung zeichnet sich hierzu dadurch aus, dass Mittel vorgesehen sind, um eines der beiden genannten Gase vor seiner Mischung mit dem anderen Gas teilweise abzuleiten und über eine Nebenschlussleitung der Austrittsseite des Brennerkopfes zuzuführen, und dass die Nebenschlussleitung mit mindestens einer Öffnung versehen ist, durch welche vom Gas Luft angesaugt wird, und in die Nebenschlussleitung eine von einem Pulvervorratsbehälter kommende Pulverleitung mündet, derart, dass aus der Nebenschlussleitung ein Gas-Luft-Pulver-Gemisch mit einer in Flammenrichtung gerichteter Geschwindigkeitskomponente auf die Flamme geblasen wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Es ist:
Fig. 1 ein Längsschnitt durch den im vorliegenden Zusammenhang interessierenden Teil eines Autogenbrenners und
Fig. 2 eine Teilansicht desselben in Richtung des Pfeiles II von Fig. 1.
Der dargestellte Autogenbrenner weist einen Grundkörper 1 auf, der mit einer axialen Eingangsbohrung 2 versehen ist, die über eine Stufe 3 von kleinerem Durchmesser, eine scharfe konische Verengung 4 und eine sanfte konische Erweiterung 5 in eine Ausgangsbohrung 6 mündet. Der Grundkörper 1 ist aussen im wesentlichen von zylindrischen Flächen begrenzt, weist aber einen nach oben ragenden Stutzen 7 auf, der mit einer radial von der Eingangsbohrung 2 ausgehenden Bohrung 8 versehen ist. In der Eingangsbohrung 2 ist ein Injektoreinsatz 9 angeordnet, der einen axialen Kanal 10 aufweist und durch Längsrippen 11 und 12 so in der Bohrung 2 zentriert ist, dass ein Ringkanal 13 zwischen dem Einsatz 9 und der Bohrung 2 gebildet ist.
Mittels einer Überwurfmutter 14 ist ein nicht dargestellter Teil des Brenners am Grundkörper 1 befestigt, welcher Teil in üblicher Weise mit Anschlüssen für eine Sauerstoffleitung und eine Acetylenleitung und mit zugehörigen Regulierventilen versehen ist. Der Sauerstoff tritt bei 15 in den axialen Kanal 10 und das Acetylen bei 16 in den Ringkanal 13. Am vorderen Ende des Injektoreinsatzes 9, der konstruktiv natürlich auch aus zwei oder mehr Teilen zusammengesetzt sein kann, werden die beiden Gase miteinander gemischt und durch die Ausgangsbohrung 6 einem am vorderen Ende des Grundkörpers 1 aufgeschraubten Brennerkopf 17 zugeführt, der eine Mehrzahl von zueinander parallelen Austrittskanälen 18 für das Brenngemisch aufweist, das an seinem Austritt aus dem Brennerkopf 17 gezündet wird.
Die Austrittskanäle 18 sind im Brennerkopf 17 so verteilt, dass das Profil der Flamme 19 oben durch eine konkave Kurve 20 und unten durch eine konvexe Kurve 21 begrenzt wird.
Die Flamme 19 bildet somit in ihrem oberen Teil eine in ihrer Längsrichtung verlaufende Rinne, welche das auf später näher erläuterte Weise in dieselbe eingeführte Pulver aufnimmt, wodurch ein Abfliessen eines Teiles dieses Pulvers auf beiden Seiten der Flamme vermieden wird.
Zur Einführung des Pulvers wird durch die Bohrung 8 des Stutzens 7 ein Teil des eingeführten Acetylens vor der Mündung des Injektoreinsatzes 9 vom Ringkanal 13 abgezweigt und über eine Nebenschlussleitung 22 der Ausgangsseite des Brennerkopfes 17 zugeführt.
Die Nebenschlussleitung 22 besteht aus einem Anschlussrohr 23 und einem Mischrohr 24, die durch eine Verschraubung 25 miteinander verbunden sind, wobei das Anschlussrohr 23 an den Stutzen 7 angeschlossen ist und über ein mit einem Handgriff 26 versehenes Regulierventil 27 mit der Bohrung 8 in Verbindung steht.
Das Mischrohr 25 ist an einer Stelle gebogen und weist einen zum Grundkörper 6 parallelen, horizontalen Eingangsteil 28 auf, in dem ein Düseneinsatz 29 auf nicht näher dargestellte Weise befestigt ist. Bei der Düsenmündung sind im Mischrohr zwei einander gegenüberliegende Luftansauglöcher 30 vorgesehen, so dass der aus dem Düseneinsatz mit grosser Geschwindigkeit austretende Gasstrahl durch die Löcher 30 Luft ansaugt.
Das Gas-Luft-Gemisch strömt durch einen unter einem Winkel von etwas weniger als 300 zur horizontalen Achse des Brennerkopfes geneigten Ausgangsteil 31 des Mischrohres 24 zu dessen Ausgang. Das Ende des Mischrohres 24 liegt in einer entsprechend geneigten Nute 32 des Brennerkopfes 17.
Ein vertikales (oder ebenfalls geneigtes) Pulvereinfüllrohr 33, dessen unteres Ende in einem Loch 34 des Ausgangsteiles 31 des Mischrohres 24 steckt, steht oben über einer Dosiervorrichtung 35 bekannter Art, die z. B. eine mit Löchern verschiedenen Durchmessers versehene Einstellscheibe umfasst, mit einem Gefäss 36 in Verbindung, welches das der Flamme 19 zuzuführende, in der Regel aus Metall bestehende Pulver enthält. Das Pulver rieselt durch das Rohr 33 in das Gas-Luft-Gemisch und mischt sich mit demselben, wobei zur Verbesserung der Mischung eventuell noch nicht dargestellte Schikanen oder dergleichen am Ende des Rohres 33 vorgesehen sein können.
Das Gas-Luft-Pulver-Gemisch hat bei seinem Austritt aus dem Mischrohr 24 eine Geschwindigkeit, deren horizontale Komponente zweckmässig, z. B. etwa 50 % der Geschwindigkeit des durch die Austrittskanäle 18 strömenden Gemisches der beiden Brenngase beträgt. Durch die hohe Geschwindigkeit der Pulverkörner in Richtung der Flamme 19 und durch die beschriebene, besondere Form des Flammenbettes , auf welches das Pulver fällt, wird eine hohe Leistung ermöglicht und ferner bewirkt, dass trotzdem praktisch das ganze zugeführte Metallpulver von der Flamme in geschmolzenem Zustand auf die mit dem Metallüberzug zu versehende Oberfläche geschleudert wird, wo es als Schicht leicht miteinander verbundener Tropfen haften bleibt.
Durch eine anschliessende Wärmebehandlung ohne weitere Pulverzufuhr mit demselben oder einem anderen Brenner werden dann diese Tropfen zu einer gleichmässigen Überzugsschicht zusammengesm- tert.
Mittels des Regulierventils 27 kann die Menge des Gas-Luft-Gemisches in der Nebenschlussleitung 22 sehr leicht der mittels der Dosiervorrichtung 35 eingestellten Menge des in der Zeiteinheit zuzuführenden Pulvers angepasst werden. Prinzipiell könnte man auch einen Teil des Sauerstoffes durch die Nebenschlussleitung 32 strömen lassen, statt des Acetylens.
Es ist noch zu bemerken, dass die Mischung der beiden Brenngase durchaus nicht unbedingt mittels eines Injektors erfolgen muss, wie im dargestellten Beispiel. Die beiden Gase können auch erst im Brennerkopf zusammengeführt werden ( Düsenmischung ) oder sogar noch getrennt durch denselben hindurchtreten und sich erst auf dessen Ausgangsseite mischen ( Aussenmischung > ).
Oxy-fuel burner with powder feed device
The invention relates to an oxy-fuel burner with a powder feed device from which a powder to be sprayed on by means of the flame is fed to this flame, which is fed by a mixture of fuel gas and oxygen and originates from a burner head.
Such oxy-fuel burners have the advantage over oxy-fuel burners in which the powder is added to the fuel gas mixture in front of the burner head that significantly more powder can be sprayed on by means of the flame; this is particularly advantageous for the surface treatment of large workpieces, e.g. B. of steel shafts that are to be provided with a nickel coating.
In known oxy-fuel burners, the powder falls from a storage container, e.g. through a tube inclined to the axis of the flame, into the flame; its speed in the direction of the flame is only slow and, depending on the grain size of the powder and the speed of the flame gases, not all the powder is carried along by the latter; a very significant percentage, e.g.
20%, falls down through the flame. In order to ensure that the powder is carried along as cheaply as possible, it has already been proposed to make the mouth of the insertion tube adjustable with respect to the flame, but this is not entirely satisfactory despite the necessary adjustment. With the present invention, powder losses are better avoided, and at the same time a particularly high powder spray performance is achieved.
The oxy-fuel burner according to the invention is characterized in that means are provided to partially divert one of the two gases mentioned before it is mixed with the other gas and to supply it to the outlet side of the burner head via a shunt line, and that the shunt line is provided with at least one opening through which air is sucked in by the gas, and a powder line coming from a powder storage container opens into the shunt line, in such a way that a gas-air-powder mixture with a velocity component directed in the direction of the flame is blown onto the flame from the shunt line.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown schematically in the drawing. It is:
1 shows a longitudinal section through the part of an oxy-fuel burner which is of interest in the present context and FIG
FIG. 2 shows a partial view of the same in the direction of arrow II from FIG. 1.
The oxy-fuel burner shown has a base body 1 which is provided with an axial inlet bore 2 which opens into an outlet bore 6 via a step 3 of smaller diameter, a sharp conical constriction 4 and a gentle conical enlargement 5. The base body 1 is delimited on the outside essentially by cylindrical surfaces, but has an upwardly projecting stub 7 which is provided with a bore 8 extending radially from the inlet bore 2. In the inlet bore 2, an injector insert 9 is arranged, which has an axial channel 10 and is centered in the bore 2 by longitudinal ribs 11 and 12 such that an annular channel 13 is formed between the insert 9 and the bore 2.
A part of the burner (not shown) is fastened to the base body 1 by means of a union nut 14, which part is provided in the usual way with connections for an oxygen line and an acetylene line and with associated regulating valves. The oxygen enters the axial channel 10 at 15 and the acetylene enters the annular channel 13 at 16. At the front end of the injector insert 9, which can of course also consist of two or more parts, the two gases are mixed with one another and through the outlet bore 6 is fed to a burner head 17 screwed onto the front end of the base body 1, which has a plurality of parallel outlet channels 18 for the combustion mixture which is ignited at its outlet from the burner head 17.
The outlet channels 18 are distributed in the burner head 17 in such a way that the profile of the flame 19 is delimited at the top by a concave curve 20 and at the bottom by a convex curve 21.
The flame 19 thus forms in its upper part a groove running in its longitudinal direction, which receives the powder introduced into the same in a manner which will be explained in more detail later, thereby preventing part of this powder from flowing off on both sides of the flame.
To introduce the powder, part of the acetylene introduced is branched off from the annular channel 13 through the bore 8 of the nozzle 7 in front of the mouth of the injector insert 9 and fed to the outlet side of the burner head 17 via a bypass line 22.
The shunt line 22 consists of a connection pipe 23 and a mixing pipe 24, which are connected to one another by a screw connection 25, the connection pipe 23 being connected to the nozzle 7 and being connected to the bore 8 via a regulating valve 27 provided with a handle 26.
The mixing tube 25 is bent at one point and has a horizontal inlet part 28 which is parallel to the base body 6 and in which a nozzle insert 29 is fastened in a manner not shown in detail. At the nozzle orifice, two opposing air intake holes 30 are provided in the mixing tube so that the gas jet emerging from the nozzle insert sucks air through the holes 30 at high speed.
The gas-air mixture flows through an outlet part 31 of the mixing tube 24, which is inclined at an angle of slightly less than 300 to the horizontal axis of the burner head, to its outlet. The end of the mixing tube 24 lies in a correspondingly inclined groove 32 in the burner head 17.
A vertical (or also inclined) powder filling tube 33, the lower end of which is inserted in a hole 34 of the output part 31 of the mixing tube 24, stands above a metering device 35 of a known type which, for. B. comprises an adjusting disk provided with holes of different diameters, with a vessel 36 in connection which contains the powder to be supplied to the flame 19, which is usually made of metal. The powder trickles through the pipe 33 into the gas-air mixture and mixes with the same, it being possible for baffles or the like, not yet shown, to be provided at the end of the pipe 33 to improve the mixture.
When it emerges from the mixing tube 24, the gas-air-powder mixture has a speed whose horizontal component is expedient, e.g. B. is about 50% of the speed of the flowing through the outlet channels 18 mixture of the two fuel gases. The high speed of the powder grains in the direction of the flame 19 and the special shape of the flame bed described, on which the powder falls, enables high performance and also means that practically all of the metal powder supplied is still in a molten state from the flame the surface to be provided with the metal coating is thrown, where it adheres as a layer of slightly interconnected drops.
Subsequent heat treatment with the same or a different burner without any further powder supply then sintered these drops together to form a uniform coating layer.
By means of the regulating valve 27, the amount of the gas-air mixture in the bypass line 22 can be adapted very easily to the amount of powder to be supplied in the unit of time set by means of the metering device 35. In principle, one could also let part of the oxygen flow through the bypass line 32 instead of the acetylene.
It should also be noted that the mixing of the two fuel gases does not necessarily have to take place by means of an injector, as in the example shown. The two gases can also only be brought together in the burner head (nozzle mixing) or even pass through it separately and only mix on its outlet side (external mixing>).