DE69003588T2

DE69003588T2 - Schneidkopf mit Sauerstoffstrahl.

Info

Publication number: DE69003588T2
Application number: DE90401230T
Authority: DE
Inventors: Michel Arnout; Didier Lasnier; Richard Soula
Original assignee: La Soudure Autogene Francaise
Current assignee: Lincoln Electric Company France SA
Priority date: 1989-05-12
Filing date: 1990-05-09
Publication date: 1994-03-17
Anticipated expiration: 2010-05-10
Also published as: DD294330A5; EP0397561A1; DK0397561T3; CA2016471A1; AU636885B2; NO901999D0; PL162193B1; KR900017713A; BR9002224A; NO174070B; CS9002327A3; JP2753375B2; EP0397561B1; PL285169A1; AU5482890A; ATE95290T1; CS275151B2; US5114121A; ES2044465T3; JPH0363406A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schneidkopf mit axialer Schneidsauerstoffleitung und mehreren koaxial ringformig angeordneten Brennstoffgemischleitungen, die stromauf mit einer ringförmigen Brennstoffgemischverteilkammer verbunden sind. Ein Schneidkopf dieser Art hat üblicherweise eine zentrale Schneiddüse mit axialer Schneidsauerstoffleitung, wobei die Düse zumindest über einen Teil ihrer Länge mit einer Reihe von Langsrippen versehen ist und, typischerweise mittels einer Mutter, in einem Außenmantel gesichert ist, der mit den Rippen die Brennstoffgemischleitungen bildet.
Ein Schneidkopf dieser Art ist aus dem Dokument US-A-3575354 bekannt, wo die zentrale Schneiddüse mit einer Manschette aus Silikon versehen ist, die die Verteilkammer bildet.
Diese bekannten Schneidköpfe weisen eine bestimmte Zahl von Nachteilen, insbesondere folgende Nachteile auf:
Aufgrund der Abmessung des Schneidkopfes (mit einer axialen Lange von etwa 50 bis 60 mm) ist die Ausbildung der Schneidleitung heikel, und dies um so mehr, als diese Schneidleitung einen von einem Hals gefolgten konvergierenden Bereich und einen divergierenden Bereich aufweist, und als die Bearbeitung eines konvergierenden Bereichs, eines Schallhalses und eines divergierenden Bereichs einen bestimmenden Einfluß auf die Güte der Leistungen hat.
Die bekannten Ausführungen sind so getroffen, daß das Ende stromauf von dem Stück, das die Schneidleitung umfaßt, das Ende des Mantels kappenartig derart übergreift, daß es für den Durchtritt des Brennstoffgemisches zur Zwischenverteilkammer notwendig ist, Verbindungsbohrungen in der Kappe auszubilden.
Die Abdichtungen der den Brennerkopf bildenden Teile einerseits und zwischen dem Brennerkörperkopf andererseits sind schwierig, weil die Dichtungssitze aufgrund des Vorhandenseins einer Verteilkammereinschnürung in der Fläsche stromauf von dem Ende des innen gelegenen Stücks klein sind.
Durch das Vorhandensein einer ringförmigen Brennstoffgemischverteilkammer zwischen der Schneidddüse und dem Mantel ist es unerläßlich, daß diese Köpfe demontierbar sind, da nach dem Reinigen dieser Köpfe nach dem Gebrauch kleine Oxydpartikel in das Innere vorzudringen vermögen und die Gasströmung stören. Andererseits fördert diese Bauart nicht die Ableitung der von dem Kopf während des Schneidens absorbierten Wärme.
Die Kosten für diese Schneidköpfe sind hinsichtlich der Ausgangsmaterialien und der Bearbeitung aufgrund der großen Abmessungen und der Zuführungsbohrungen für das Brennstoffgemisch relativ hoch.
Die vorliegende Erfindung zielt ab auf eine neue Bauform für den Kopf, durch die die vorstehend genannten Nachteile unter Beibehaltung oder Verbesserung der Leistungsfähigkeit beim Betrieb sowie unter Gewährleistung einer hervorragenden industriellen Materialzuverlässigkeit überwunden werden.
In Übereinstimmung mit der Erfindung erstrecken sich die Rippen der Schneiddüse stromaufwärts bis zu einer Stelle, die sich in Längsrichtung in geringem Abstand vom stromaufseitigen Ende der Schneiddüse befindet, wobei der Mantel eine Innenaussparung aufweist, die geringfügig kleiner ist als eine äußere Einhüllende der Rippen, und wobei die Schneiddüse mit dem Mantel durch Einpressen bis sich die stromaufseitigen Stirnflächen der Schneiddüse und des Mantels in einer transversalen Ebene verbinden, verbunden wird, welche Ebene eine transversale Dichtfläche für das Ende eines Brennerkörpers bildet, wodurch zwischen ihnen eine ringförmige Brennstoffgemischverteilungskammer ausgebildet wird, die die längsverlaufenden Brennstoffgemischleitungen versorgt, die durch die Rippen zwischen der Schneiddüse und dem Mantel begrenzt sind.
Durch diesen Einpreßvorgang mit Anschlagpositionierung wird eine bessere mechanische Haltbarkeit der Anordnung erreicht, wodurch insbesondere die axiale Abmessung des Schneidkopfs verringert werden kann, und wodurch sichergestellt ist, daß aufgrund des über nahezu seine gesamte axiale Länge durchgehenden Kontakts der Rippen mit dem Mantel die Wärmeableitungseigenschaften deutlich verbessert werden.
Es ergeben sich folgende Vorteile:
Die Schneidleitung läßt sich aufgrund der Verkürzung der axialen Abmessung des Kopfs (zwischen 20 und 30 mm, typischerweise in der Größenordnung von 25 mm anstatt wie bisher von 50 bis 60 mm) leichter ausbilden; dadurch läßt sich die Leitung unter optimalen Bedingungen fertigen, wodurch die Leistungsfähigkeit gewährleistet ist.
Aufgrund der "einstückigen" Ausbildung durch den Einpreßvorgang wird eine bessere Erwärmungsfestigkeit erreicht.
Es ergeben sich geringere Material- und Fertigungskosten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform haben die Rippen an ihrer Stromaufseite über einen begrenzten Teil ihrer Länge eine radiale Erstreckung, die größer ist als diejenige über den Hauptteil ihrer Länge an der Stromabseite so daß sie gegen eine entsprechende Schulter des Mantels in positionierenden Anschlag kommen.
Die Erfindung bezieht sich auch auf sogenannte Vorhangschneidköpfe, die dadurch gekennzeichnet sind, daß der Schneidkopf seinerseits aus zwei ineinandergepreßten Teilen besteht, nämlich einem Innenstück mit Schneidsauerstoffleitung, das ein stromaufseitiges Stück mit Außenschulter als Anschlag für ein zweites Stück der Vorhangdüse aufweist, das sich in einem stromabseitigen Teil in einem geringen Abstand von der Außenwand der Schneiddüse erstreckt, um eine ringförmige Vorhangleitung zu bilden, die über Bohrungen mit der Schneidsauerstoff leitung in Verbindung steht, wobei die Vorhangdüse außenseitig die Rippen aufweist und ihrerseits in den Mantel der Düse eingepreßt ist.
Die Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen im übrigen aus der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen mit Bezug auf die bei liegenden Zeichnungen hervor; in diesen zeigen:
Fig. 1 eine Aufrißansicht der beiden den erfindungsgemäßen Schneidkopf bildenden Teile vor der Montage;
Fig. 2 eine Endansicht entlang der Pfeile II-II des die Schneiddüse bildenden Teils;
Fig. 3 eine axiale Schnittansicht des Schneidkopfs in montierter Stellung;
Fig. 4 eine zur Fig. 3 analoge Ansicht: des Sauerstoffvorhangschneidkopfs aus drei Bestandteilen.
Der Schneidkopf 1 wird, wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, vorliegend durch zwei Teile gebildet, nämlich durch ein die Schneiddüse 2 oder Spritzdüse bildenden inneren Teil und einen die Heizdüse 3 bildenden Mantel.
Die Schneiddüse 2 ist aus einem Metallstück gebildet, das in einer allgemein leicht kegelstumpfförmigen Form mit einem breiten stromaufseitigen Ende 4 und einem schmaleren stromabseitigen Ende 5 ausgebildet ist und eine axiale Leitung 6 aufweist, die sich vollständig von dem stromaufseitigen Ende 4 zum stromabseitigen Ende 5 erstreckt. Die Leitung 6 ist ausgehend von dem stromaufseitigen Ende 4 zum stromabseitigen Ende 5 durch ein zylindrisches Stück 7 großen Durchmessers, gefolgt von einem stark konvergierenden Abschnitt 8, einem gestreckten Schallhals 9 großer Länge und einem leicht divergierenden Abschnitt 10 gebildet, der in das stromabseitige Ende 5 mündet. Am Außenumfang weist die Schneiddüse 2 eine Reihe radialer Rippen 11 auf, die durch eine Längsfräsung im Metallkörper ausgebildet sind und sich bis zu einer Position erstrecken, die kurz vor dem Ende 4 der Schneiddüse 2 in einem Teil 12 endet, der axial vergleichsweise kurz und radial zylindrisch und von ziemlich großem Durchmesser ist, gefolgt von einem kegelstumpfförmigen Hauptteil 13 mit einem deutlich geringeren Durchmesser.
Der Mantel 3 wird von einem relativ massiven Teil mit einer Innenaussparung 21 zum stromaufseitigen Ende hin gebildet, die mit sehr geringer Abweichung und fehlerfrei die äußere zylindrische Einhüllende für die Kanten der Rippen 11 bildet, nämlich eine zylindrische Aussparung großen Durchmessers bei 23 und eine kegelstumpfförmige Aussparung 27, die sich bis zu einer Schulter 24 unmittelbar am stromabseitigen Ende 28 erstreckt, wobei die axiale Länge des Mantels 3 geringfügig großer ist als die axiale Länge der Schneiddüse 2. Die innere Aussparung 21 der Heizdüse 3 ist, wie dargestellt, geringfügig kleiner als die zylindrische Einhüllende der Rippen der Schneiddüse 2, so daß die Schneiddüse 2 in dem Mantel 3 durch Einpressen befestigt werden kann. Dieses Einpressen wird bewirkt, bis der Teil 12 der Rippen 11 in eine axiale Stellung gelangt, in der die stromaufseitigen Stirnflächen 4 der Schneiddüse 2 und 25 der Heizdüse 3 sich genau in derselben transversalen Ebene befinden, was einer Anschlagposition der Rippen 12 gegen die Schulter 24 entspricht. Um die für die Dichtheit der Flächen 4 und 25 der Schneid- und Heizdüsen erforderliche exakte Planheit zu erhalten, wird eine Überarbeitung vorgenommen.
In der mittels einer sich auf einem Außenkragen 34 der Heizdüse 3 abstützenden Mutter an dem Brennkörper 30 befestigten Stellung, wobei dieser Körper eine axiale Sauerstoffschneidleitung 31 und Brennstoffgemischleitungen 32 aufweist, gelangt die transversale Endseite 35 des Brennkörpers 30 in dichte Anlage gegen die Endflächen 4 und 25 der Düse derart, daß die axiale Schneidsauerstotfleitung 31 des Brennerkörpers 30 in Verbindung mit der Schneidsauerstoffleitung 6 der Schneiddüse 2 gelangt, wohingegen die unterschiedlichen Gemischleitungen 32 in eine ringförmige Verteilerkammer 36 münden, die zwischen der Düse 2, dem Mantel 3 und dem stromaufseitigen Ende der Rippen 12 gebildet ist, die eine Mehrzahl ringförmiger Leitungen 37 speist, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rippen 11 ausgebildet sind und in das stromabseitige Ende 5 der Schneiddüse 2 münden, die in einer mit Bezug auf das stromabseitige Ende 28 der Heizdüse 3 geringfügig zurückgesetzten Position angeordnet ist, um eine korrekte Ankopplung der Flamme für bestimmte Gase, insbesondere die GPL-Gase zu gewährleisten.
Gemäß Fig. 4 ist ein Schneidkopf durch eine Schneiddüse gebildet, die aus zwei Stücken zusammengesetzt ist: Bei dem einen handelt es sich um ein axiales Mittelstück 42, das vom stromaufseitigen Ende 43 bis zum stromabseitigen Ende 44 eine Außenform mit abnehmendem Querschnitt aufweist, nämlich zwei zylindrische tragende Flächen 45 und 46, die durch eine Schulter 47 getrennt sind, eine dritte zylindrische tragende Fläche 48 mit einem geringfügig kleineren Durchmesser als derjenige der zylindrischen tragenden Fläche 46, gefolgt von einem kegelstumpfförmigen Teil 49 und schließlich von einem zylindrischen Teil 50.
Das andere Stück ist eine Vorhangdüse genannte Hülse 51, die eine innere Aussparung mit Wänden 52 und 53 aufweist, die durch eine Schulter 54 getrennt sind und mit den zylindrischen tragenden Flächen 45 und 46 und der Schulter 47 im Einpreßsitz zusammenwirken, und einen Teil, der in drei axial gestufte Bereiche ausgenommen ist, einen zylindrischen Bereich 45, einen kegelstumpfförmigen Bereich 56 und einen zylindrischen Abschlußbereich 57 mit Querschnitten derart, daß sich nach dem Zusammenbau mit den Stucken 51 und 42 ein ringförmiger Freiraum 58 ergibt, der mit dem Inneren der Schneiddüse über Bohrungen 59 in Verbindung steht, wobei der ringförmige Bereich zwischen (48-49-50) einerseits und (55-56-57) andererseits die Ringleitung für das Vorhanggas bildet.
Die Außenseite der Hülse 51 ist, wie vorstehend beschrieben, mit Rippen 61 versehen, die sich in Längsrichtung von dem stromabseitigen Ende 62 der Hülse bis in einen geringen Abstand, bei 63, zu dem stromaufseitigen Ende der Hülse erstrecken, wobei die derart ausgebildete Anordnung in einen Mantel 64 der vorstehend beschriebenen Art eingepreßt ist.

Claims

1. Schneidkopf mit axialer Schneidsauerstoffleitung (6) und mehreren koaxial ringförmig angeordneten Brennstoffgemischleitungen (37), die stromauf mit einer ringförmigen Brennstoffgemischverteilkammer (36) verbunden sind, mit einem Mittelstück oder einer Schneiddüse (2; 42, 51) mit axialer Schneidsauerstoff leitung (6), das bzw. die zumindest über einen Teil ihrer Länge mit einer Reihe von Längsrippen (11; 61) versehen ist, wobei das Mittelstück (2; 42, 51) in einem Außenmante1 (3; 64) angeordnet ist, der mit den Rippen die Brennstoffgemischleitungen (37) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rippen (11; 61) der Schneiddüse (2; 42, 51) stromaufwärts bis zu einer Stelle erstrecken, die sich in Längsrichtung in geringem Abstand vom stromaufseitigen Ende (4; 43) der Schneiddüse befindet, wobei der Mantel (3; 64) eine Innenaussparung (27) aufweist, deren transversale Abmessungen nur geringfügig kleiner als eine äußere Einhüllende der Rippen (11) sind, und daß die Schneiddüse mit dem Mantel durch Einpressen bis sich die stromaufseitigen Stirnflächen (4, 25) der Schneiddüse und des Mantels in einer transversalen Ebene befinden, verbunden wird, welche Ebene eine transversale Dichtfläche für das Ende (35) eines Brennerkörpers (30) bildet, wobei das stromaufseitige Ende der Rippen (11; 61) auf diese Weise zwischen dem Mittelstück (2; 42, 51) und dem Mantel (3; 64) stromaufwärts die ringförmige Brennstoffgemischverteilkammer (36) bildet, die die längs verlaufenden Brennstoffgemischleitungen (37) versorgt, die jeweils durch zwei benachbarte Rippen begrenzt sind.

2. Schneidkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (11; 61) an ihrer Stromaufseite über einen begrenzten Teil ihrer Länge (12) eine radiale Erstreckung haben, die größer ist als diejenige über den Hauptteil ihrer Länge an der Stromabseite, so daß sie gegen eine entsprechende Schulter (24) des Mantels (3; 64) in positionierenden Anschlag kommen.

3. Schneidkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung des Schneidkopfs 20 bis 30 mm beträgt.

4. Schneidkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelstück (42, 51) seinerseits aus zwei ineinandergepreßten koaxialen Teilen besteht, nämlich einem Innenstück (42) mit Schneidsauerstoffleitung (6), das ein stromaufseitiges Stück (43) mit Außenschulter (47) als Anschlag für ein zweites rohrförmiges Stück (51) aufweist und sich in einem stromabseitigen Teil in geringem Abstand von der Außenwand des Innenstücks erstreckt, um eine ringförmige Leitung zu bilden, die über Bohrungen (59) mit der Schneidsauerstoffleitung in Verbindung steht, wobei das zweite Stück (51) außenseitig die Rippen (6l) aufweist und seinerseits in den Mantel der Düse (64) eingepreßt ist.