CH665139A5 - Gasbrenner fuer das drahtmetallspritzen. - Google Patents
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Description
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Hauptbestandteile eines Gasbrenners einer Drahtmetallspritze sind eine Düse und ein Mundstück, wobei durch die Düse ein zu zerstäubender Draht axial zugeführt wird. Um den Verschleiss der Düse durch den Draht zu vermeiden, wird in diese ein Einsatz aus gehärtetem Stahl eingeführt, durch welche der Draht hindurchgeht. Durch mehrere um den Draht heraum symmetrisch vorgesehene Bohrungen wird ein Gemisch von Brenngasen wie Sauerstoff und Acety-len zugeführt. Das Mundstück umgibt die Düse und seine Austrittsöffnung und befindet sich — in Drahtlaufrichtung gesehen — immer vorne, d.h. vor der Stirn der Düse. Der Raum zwischen der Austrittsöffnung des Mundstücks und der Stirnseite der Düse bildet eine Verbrennungskammer, in der die zugeführten Brenngase verbrannt werden und den Draht erhitzen. Von der Wandung des Mündstücks wird die Flamme durch einen entlang dieser Wandung in dünner Schicht zur Mundstückaustrittsöffnung fliessenden Luftstrom abgetrennt. Durch die Mitte dieser Öffnung wird der erhitzte Draht hindurchgeführt, während Verbrennungsprodukte am Draht vorbeifliessen, wobei die Kühlluft am weitesten von dieser Mitte strömt. Die Austrittsöffnung des Mundstücks soll einen verhältnismässig geringen Querschnitt aufweisen, um eine hohe Gasauslassgeschwindigkeit erzielen zu können. Durch einen solchen rasanten Gasstrom vor dem Mundstück wird der Draht an seiner Oberfläche geschmolzen und die Schmelze zerstäubt.
Um eine hohe Geschwindigkeit der aus der Austrittsöffnung des Mundstücks fliessenden Gase zu erreichen, muss in der Verbrennungskammer ein ausreichender Überdruck herrschen. Der durch den Düseneinsatz zugelieferte Draht muss durch diese mit einem gewissen Spiel hindurchgeführt werden. Unter diesen Umständen können die heissen Gase durch den Raum zwischen dem Draht und dem Düseneinsatz entlang des Drahts zurückkehren und die Düse überhitzen, was erhöhte Störanfälligkeit der Drahtmetallspritze (kurze Lebensdauer der Düse, Flammenrückschlag o.dgl.) zur Folge hat. Deswegen wird der zur Drahtzufuhr dienenden Öffnung in der Düse Druckluft zugeführt, die um den Draht herum in Gegenrichtung seiner Bewegung abfliesst. Die abfliessende Luft erzeugt in der den Draht führenden Öffnung in der Düse einen Überdruck, der den Überdruck in der Verbrennungskammer beiläufig so kompensiert, dass die Rückströmung der heissen Gase entlang des Drahts vermieden wird.
Die vorerwähnte Voraussetzung, dass der im Düsenhohlraum durch die Luft erzeugte Überdruck dem Druck in der Verbrennungskammer entspreche, ist lediglich von theoretischem Charakter, da in der Praxis die Druckwerte in der Verbrennungskammer sowie dem Hohlraum der Düse nach den Arbeitsbedingungen, vor allem nach den voreingestellten Drücken der Brenngase und der Luft, schwanken.
Ist der Druck im Düsenhohlraum höher als der Druck in der Verbrennungskammer, fliesst Luft durch den Raum zwischen dem Draht und dem Düseneinsatz in die Verbrennungskammer. Der entlang des Drahts fliessende Luftstrom trennt diesen von der Flamme bis zu einem Bahnabschnitt ab, der zum Vermischen der Luft mit der Flamme notwendig ist, so dass die Spritze eine niedrige Leistung abgibt.
Wenn im Gegenteil der Luftdruck im Düsenhohlraum niedriger ist als der in der Verbrennungskammer herrschende Druck, fliessen heisse Verbrennungsprodukte durch den Raum zwischen dem Düseneinsatz und dem Draht entlang zurück. Diese Verbrennungsprodukte erhitzen einerseits den Draht, was die Spritzenleistung zwar steigert, aber erhitzen andererseits auch die Düse und verkürzen somit deren Lebensdauer. Bei intensiver Erhitzung der Düse kann ein Rückschlag der Flamme erfolgen. Dabei kann die Flamme von der Verbrennungskammer durch die Bohrungen in der Düse sogar bis zum Injektor zurückkommen. In diesem Fall muss der Brenner unmittelbar ausser Betrieb gesetzt und gereinigt werden. Häufig kommt es jedoch zu einer schwereren Störung, nach welcher der Brenner bzw. einige seiner Bestandteile ausgetauscht werden müssen.
Die vorliegende Erfindung soll die vorangehenden Nachteile des Standes der Technik ausschalten und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Gasbrenner von Drahtmetallspritzen zu schaffen.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Gasbrenners von Drahtmetallspritzen wird anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Axialschnittansicht des Gasbrenners, Fig. 2 eine Detailaxialschnittansicht, die die Düse und die ihr nächstgelegenen Teile des Brenners zeigt,
Fig. 3 eine Ansicht der Düse, in Pfeilrichtung P in Fig. 2 gesehen und
Fig. 4 eine Ansicht des Gasbrenners im Querschnitt entlang der Linie IV —IV in Fig. 1
Wie den Zeichnungen, insbesondere Fig. 1 zu entnehmen ist, weist der erfindungsgemässe Gasbrenner einen Spritzenkörper 1 auf, in dessen konisch geschliffenen Hohlraum ein Injektor 2 gelagert ist. An dem Injektor 2 liegt eine mit Hilfe eines Klemmringes 4 festgehaltene Düse 3 satt an. An dem Klemmring 4 ist ein Mundstück 6 mittels einer Mutter 5 befestigt. Im Inneren der Düse 3 und teilweise auch des Injektors 2 befindet sich ein Düseneinsatz 7. Ein zu zerstäubender Draht 8 geht durch die Achse des Brenners hindurch.
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In dem Spritzenkörper 1 sind eine Druckluftzufuhr 30 sowie eine Sauerstoff und Acetylenzufuhr 31 bzw. 32 vorgesehen.
Aus dem Injektor 2 werden Brenngase eine Ringnut 9 in der Düse 3 zugeführt und von dieser fliessen sie durch sechs Bohrungen 10 in eine Verbrennungskammer 11, wo sie verbrannt werden. Durch sechs Schlitze 12 in der Düse 3 wird Luft bis zu einem kreisringförmigen Spalt 13 geführt und durch diesen der Verbrennungskammer 11 zugeleitet. Die Verbrennungskammer 11 bildet einen Teil eines Hohlraums im Mundstück 6 der auf einer Seite durch die Stirn 25 der Düse 3 und auf der anderen Seite durch die Austrittsöffnung 14 des Mundstücks 6 abgegrenzt ist. Durch die Austrittsöffnung 14 fliessen Verbrennungsprodukte sowie Luft auf der Verbrennungskammer 11 und schmelzen den zu zerstäubenden Draht 8.
Von den Schlitzen 12 wird die zum Kühlen des Düseneinsatzes 7 bestimmte Luft durch Speiseöffnungen 15 zu einer Ringnut 16 geführt und von dieser in zwei Luftströme geteilt. Ein überwiegender Teil der Luft fliesst rückwärts durch einen Luftspalt 17 und kühlt die Oberfläche des Düseneinsatzes 7. Die Kühlluft fliesst dann durch mehrere Austrittslöcher 18 in den Düseneinsatz 7 und durch einen Hohlraum 19 entlang des Drahts 8 in die Atmosphäre.
Ein Teil der durch die Speiseöffnungen 15 zugeführten Luft fliesst von der Ringnut 16 durch mehrere, in einem Bundring 21 eingearbeitete Kanäle 20 und durch einen ringförmigen Spalt 22 in eine Vorkammer 23. Diese ist durch einen Teil des Hohlraums in der Düse gebildet und ist von der einen Seite durch die Stirnseite 28 des Düseneinsatzes 7 und von der anderen Seite durch einen Verbindungsspalt 26 abgegrenzt, durch welch letzteren die Vorkammer 23 mit der Verbrennungskammer 11 verbunden ist. Da die Kanäle 20 schräg verlaufen, wird der hindurchfliessenden Luft eine Drehbewegung erteilt, so dass diese entlang der Innenwandung 24 der Düse 3 bis zum Verbindungsspalt 26, wo sie mit den Verbrennungsprodukten vermischt wird, fliesst.
Infolge eines Überdrucks in der Verbrennungskammer 11 gegenüber dem atmosphärischen Druck werden die Ver-brennungsprokukte, die sich mit der der Vorkammer 23 zugeführten Luft vermischen, durch den Verbindungsgsspalt 26 in Gegenrichtung des Drahtlaufs rückgeführt. Sie fliessen entlang des Drahtes 8 durch die Vorkammer 23 und weiterhin durch einen Raum 27 zwischen dem Draht 8 und dem Düseneinsatz 7. Dieser Raum 27 erweitert sich einigemal kegelförmig (zwei Erweiterungen sind dargestellt) derart, dass der Konizitätswinkel immer grösser ist als 24*". Eine solche Erweiterung ermöglicht es, den Strom der Verbrennungsprodukte von der Innenwandung des Düseneinsatzes 7 abzutrennen und ihn in Kontakt mit dem Draht zu bringen. Derart wird der Draht 8 durch die Verbrennungsprodukte im wesentlichen intensiver erhitzt als der Düseneinsatz 7. Darüberhinaus wird die Luft der erweiterten Stelle durch ein tangential orientiertes Belüftungsloch 29 zugeführt.
Auf diese Art und Weise geben die Verbrennungsprodukte die Wärme vor allem dem Draht 8 und erhitzen den Düseneinsatz 7 nur geringfügig. Überdies wird diese an ihrer äusseren Oberfläche mittels der durch den Luftspalt 17 fliessenden Luft intensiv gekühlt.
Zuletzt vermischen sich die infolge des Kontakts mit dem Draht 8 abgekühlten Verbrennungsprodukte mit der aus den Austrittslöchern 18 herausfliessenden Luft, wodurch ihre Temperatur weiter abnimmt, so dass ihre Wärme den anderen Spritzenbestandteilen, mit welchen sie in Berührung kommen, nicht mehr schaden kann.
Der Raum 27 erweitert sich in dem Düseneinsatz 7 konisch von der engsten Stelle nach vorne. Bei einer Störung der Drahtzufuhr wird das Vorderende des Drahtes 8 in der Verbrennungskammer 11 bzw. in der Vorkammer 23 geschmolzen und bildet einen tropfen, der erstarrt.
Die kegelförmig erweiterte Mündung des Raumes 27 in die Vorkammer 23 erleichtert das Lösen dieses Tropfens.
Die beschriebene Anordnung ermöglicht es, eine grössere Menge von heissen Gasen entlang des Drahtes rückzuführen als bei herkömmlichen Brennern, wobei auch ihre Wärme in wesentlich höherem Mass an dem zu zerstäubenden Draht übertragen wird als an die anderen Teile der Spritze. Daraus ergibt sich eine höhere Ausnutzung der Wärme der Verbrennungsprodukte; die Leistung der Metallspritze steigt und der spezifische Gasverbrauch pro Kilogramm des zu zerstäubenden Metalls nimmt ab. Darüber hinaus werden der Düseneinsatz 7 und die Düse 3 von der durchfliessenden Luft intensiv gekühlt, so dass sich ihre Lebensdauer verlängert.
Der Hohlraum 19 in dem Düseneinsatz 7 kann erfin-dungsgemäss für einen gegebenen Drahtquerschnitt einen grösseren Querschnitt aufweisen als es bei konventionellen Metallspritzen üblich ist, weshalb auch der Raum 27 breiter sein kann als bei solchen Spritzentypen. Dies erleichtert den Durchgang von deformiertem Draht und erhöht die Zuverlässigkeit des Spritzenbetriebs.
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2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Gasbrenner für das Drahtmetallspritzen, der eine Düse (3) zum Zuführen von Brenngasen zu einer Verbrennungskammer (11) und einen in der Düse eingesetzten Einsatz (7) aus abriebbeständigem Material zum Zuführen eines Drahtes (8) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Düseneinsatz (7) mit seiner äusseren Oberfläche von der Düse (3) beziehungsweise von den anderen Teilen des Brenners durch einen Luftspalt (17) abgetrennt ist.
2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (17) einerseits mit einer Druckluftzufuhr (30), andererseits mit einem Raum (27) zwischen dem Düseneinsatz (7) und dem Draht (8) in Verbindung steht.
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PATENTANSPRÜCHE
3. Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (28) des Düseneinsatzes (7) gegenüber der Stirnseite (25) der Düse (3) zurückliegt, wodurch eine Vorkammer (23) entsteht, die mittels Kanälen (20) mit der Druckluftzufuhr (30) kommuniziert.
4. Gasbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (20) schräg zur Achse des Brenners verlaufen.
5. Gasbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Düseneinsatzes (7) mindestens zwei kegelförmige Erweiterungen aufweist, deren Konizitätswinkel mehr als 24° beträgt.
6. Gasbrenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wandung des Düseneinsatzes (7) im Bereich der Erweiterungen ein Belüftungsloch (29) vorgesehen ist.
7. Gasbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Belüftungsloch (29) tangential zum Raum (27) orientiert ist.
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