DE2455727A1 - Verfahren und zusammensetzung zur waermeuebertragung auf metalle, legierungen und aehnliche materialien unter verwendung neuartiger und verbesserter brenngaszusammensetzungen sowie verfahren zu ihrer anwendung - Google Patents
Verfahren und zusammensetzung zur waermeuebertragung auf metalle, legierungen und aehnliche materialien unter verwendung neuartiger und verbesserter brenngaszusammensetzungen sowie verfahren zu ihrer anwendungInfo
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Description
Aktenzeichen: P 24 55 72-7.5
PLAMEX A1. G., e/o Finanz-Treuhand Zug, CH-63OO Zug,
Schweiz, .
Verfahren und Zusammensetzung zur Wärmeübertragung auf Metalle,
Legierungen und ähnliche Materialien unter Verwendung neuartiger und verbesserter Brenngaszusammensetzungen
sowie Verfahren zu ihrer Anwendung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf
das Schneiden, Schweißen, Hartlöten, Flammhärten, Erhitzen,
Schmelzen und Aushöhlen von Metallen, Legierungen und ähnlichen
Materialien. Bei einem typischen Vorgang zum Metallschneiden ist ein Schneidbrenner mit einer Brenngas- und
einer Sauerstoffquelle verbunden. Das Sauerstoff/Brenngasgemisch
brennt, wenn es mit einem Werkstück aus einer Metallegferung
oder einem ähnlichen Material, das behandelt werden soll, in Berührung gebracht wird. Es gibt eiee typische Vorwftrmperiode, während welcher die Sauerstoffmenge
im Brenngas gemisch etwas geringer ist.1 Nachdem Jedoch die
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Temperatur des zu behandelnden Metalls auf einen vorbestimmten
Wert gestiegen lst,jd.h. nach der Vorwärmstufe, wird der Sauerstoffprozentsatz im Sauerstoff/Brenngasgemisch
erhöht, um.die Temperatur der Flamme zu erhöhen. Die erhöhte Temperatur der Flamme ergibt dann eine geeignete
Wärmequelle zum Schneiden, Schweißen, Aushöhlen, Flammhärten, Schmelzen oder dergleichen des Metalls oder der Legierung,
die zu behandeln sind.
Typische Brenngase, die zu diesen Zwecken und zum Erhitzen sowie zu anderen Wärmeübertragungszwecken benutzt
werden, sind Erdgas, Propan, Azetylen und Butan. Wenn diese Gase mit Sauerstoff verbrannt werden, können sich sehr
heiße Flammen im allgemeinen Bereich von 230M0C bis
286O°C und vielleicht etwas darüber ergeben.
Es leuchtet ein, daß die Kosten von Erdgas, Propan, Butan und Azetylen nicht unbeträchtlich sind. Es ist deswegen
erwünscht, einen höchsten Wirkungsgrad der Behandlung pro Menge eingesetzten Industriebrenngases zu erzielen. Dies
trifft insbesondere dann zu, wenn die Versorgung mit Erd» gas, Propan, Butan und Azetylen etwas eingeschränkt 1st.
Der Wirkungsgrad eines Industriebrenngases sowie von Industriegasen, die zur Haushaltsheizung und zu anderen
Wärneableitungszwecken verwendet werden, wird durch die Oasmenge, die für eine gegebene Arbeitsleistung erforderlich
ist, sowie durch die Leistungsgeschwindigkeit gemessen. In Bezug auf Brenngase, die für Metallbearbeitung
verwendet werden, ist beispielsweise ein Maß der Schneidgeschwindigkeit
erforderlich. Eine Herabsetzung der zur Durchführung eines gegebenen Arbeitsganges erforderlichen
Brenngasmenge in Verbindung mit einer Erhöhung des Schneidvermögens bedeutet selbstverständlich ine erhöhte
Zufuhrgeschwindigkeit pro Stunde wowie eine entsprechende
Qe lde in sparung pro 0,3ο1» 80 m bei einer Schneid-Schweiß-
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Wärmebehandlung oder dergleichen. Ein Ideales Brenngas
würde somit jenes sein,welches eine rasche Behandlung
zusammen mit einer minimalen Brennstoff- und Sauerstoffmenge ergibt.
Die Annehmbarkeit eines Brenngases wird darüber hinaus
durch eine Prüfung der Qualität der Schnitte, Schweißungen und dergleichen bestimmt» die unter Verwendung dnes bestimmten Brenngases erzieUArerden. Ein weiterer Maßstab
für die Annehmbarkeit eines Brenngases ist seine Wirkung
auf das Metall oder die Legierung, die behandelt werden. Das Aussetzen beispielsweise tfon Hochkohlenstoffstahllegierungen hohen Temperaturen über längere Zeit beeinträchtigt bekanntlich die Kristallstruktur der Legierung selbst.
Insbesondere kann das Kristallgitter der Legieung von
einer körperzentrierten Kristallstruktur in eine oberflächenzentrierte Kristallstruktur verändert werden. Infolgedessen wird der Stahl viel härter und brüchig. Der gehärtete Stahl ist selbstverständlich viel schwieriger zu bearbeiten. Kann jedoch ein Brenngas entwickelt werden, das
sein Ziel mit hoher Wärme innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne erfüllen kann, so würde es ungenügende Zeit für die
Legierung geben, um die Kristallgitterstruktur zu ändern, so daß sich dfe Härteeigenschaften der Legierung nicht
ändern werden. Dies bedeutet wiederum, daß die Legierung
viel leichter maschinell bearbeitet werden kann.
Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt bei der Bestimmung
der Eignung eines gegebenen Industriebrenngases und insbesondere der zu Schneidzwecken verwendeten Brenngase
ist das allgemeine Aussehen des Schnittes, nachdem er gemacht worden 1st. Ein guter Schnitt ist jener,der im allgemeinen wie eine gerade Linie ausschaut, wenig oder überhaupt keine Senkung, wenig oder überhaupt keine Metallverbrennung und wenig oder überhaupt kdne Schlacke entlang
der Schnittlinie zeigt. Umgekehrt 1st ein scfclechtfcr
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Schnitt gekennzeichnet durch eine unregelmäßige Oberfläche
entlang des Schnittes, eine allgemeine Erscheinung einer Auswölbung entlang des Schnittes, übermäßige Schlacke
entlang der Schnittlinie, wobei die Schlacke an dem Schnitt haftet und sehr schwer zu beseitigen ist, sowi·* durch eine
im allgemeinen verbrannt ausse Im de Schnittlinie.
Ein weiteres wichtiges Merkmal eines Brenngases hoher Güte ist jedoch, daß das Gas vollständig zu Kohlendioxyd und
Wasser verbrennbar ist» Somit sind Gase, die potentiell brauchbare Industriebrenngas sein könnten, jedoch Schwefel
oder Stickstoffoxyde afls Nebenprodukte ergeben,
infolge ihrer unerwünschten Verschmutzungswirkungen ungeeignet.
Erfindungs gemäß wurden überras chenderwdse B renn gas zusammensetzungen
und ein Verfahren zur Formulierung und Verwendung von Brenngasen aufgefunden, welche in der Praxis
die Verwendung einer Minimalbrenngasmenge zur Durchführung einer gegebenen Metallbehandlungsarbeit in einer minimalen
Zeit ermöglichen und Schnitte, Schweißstellen und andere Metallbehandlungen hoher Güte ergeben, und zwar ohne eine
merkliche nachteilige Wirkung auf die Kristallstruktur des behandelnden Metalls. Darüber hinaus sind die Nebenoder
Abfallprodukte aus der Verbrennung der erfindungsgemäßen Industriebrenngaszusammensetzungen fast alle Kohlendioxyd
und Wasser, wobei die Verbrennung annähernd vollständig ist. Es findet somitfkeine Verwendung gefährlicher
Zusätze, welche unerwünschte, verschmutzende Verbrennungsnebenprodukte, wie z.B. Schwefeldioxyd und Stickstoffoxyde
ergeben, statt. Das Verfahren zur Erreichung dieser und anderer Ziele der Erfindung erhellt aus der nachfolgenden
näheren Beschreibung der Erfindung.
Die. Erfindung betrifft also ein verbessertes Verfahewxur
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Wärmeableitung bzw. Wärmeübertragung von verbesserten Industriebrenngaszusammensetzungen auf Materialien, die damit
behandelt werden, sowie neuartige Brenngaszusammensetzungen.
Der erhöhte Wirkungsgrad bei der Verwendung des Brenngases führt dazu, daß kleinere Brenngasmengen zur Ausführung
einer gegebenen Arbeit in einer kürzeren Zeitspanne verwendet werden können. Dies wird erzielt, indem einem Industrie·
brenngas wie z.B. Propan, Butan, Erdgas oder Azetylen ein Zusatz wie z.B. flüssiger Kohlenwasserstoff, Alkohol oder
Ester zugegeben wird.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung ist
ein grundsätzliches Verständnis gewisser Wäraeenergieprinzipien wesentlich. Deshalb wird eine sehr elementare
Beschreibung dieser ium Verständnis der vorliegenden Erfindung wesentlichen Grundsätzen nachfolgend erffiLgen.
Wenn ehe Flamme als Wärmequelle verwendet wird, und zwar
gleich ob es sich dabei um einen Industriebrennstbff zur
Metallbehandlung, wie z.B. zum Schneiden, oder um Wärmeableitung oder Wärmeübertragung für Haushaltsheizungen oder
dergleichen handelt, gibt es zwei Wärmeübertragungsmechanismen, welche wirksam sind, während eine Flamme als Wärmequelle verwendet wird. Der eine ergibt sich aus der kinetischen Energie der Verbrennung der Gasmoleküle, was häufig
als Wärmeableitung bzw. -übertragung durch Verbindung bezeichnet wird, während der andere sich aus der Wärmeenergiestrahlung der Flamme ergibt. Die Verbrennung eines
Brenngases setzt zunächst die Gasmolekül« in rasche Bewegung. Diese Moleküle kollidieren dann mit der Oberfläche
des behandelten Materials und duroh übertragung ihrer kinetischen Energie versetzen die Moleküle des behandelten
Materials in rasche Vibration. Diese schlagen wiederum auf andere Metallmoleküle auf und übertragen somit die Bewegung auf die andere Seite des Behandlungsmaterials.
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Je höher die Verbrennungswärme dnes Brenngases, desto
höher die Temperatur der Flamme und desto höher die kinetische Energie der Gasmoleküle· Infolgedessen kann mehr
kinetische Eiergie (Wärme) auf eine gegebene Behandlungsnetalloberflache Je Zeiteinheit übertragen werden, wodurch
da» erforderliche Schmelzen oder Verdampfen des Metalls in kürzerer Zeit erzielt wird.
Die Flamme ist darüber hinaus auch eine Quelle elektromagnetischer Strahlung. Das Verhältnis zwischen der Emission
elektromagnetischer Strahlung für einen erhitzten Feststoff und der Absorption der Strahlung durch einen anderen Feststoff ist durch das Kirchhoff'sehe Strahlungsgesetz gegeben!
Dieses Gesetz lautet einfach, daß die Fähigkeit eines ggebenen Stoffes zur Strahlungsemission im erhitzten Zustand
proportional seiner Fähigkeit zur Strahlungsabsorption ist. Wenn somit die Strahlung durch eine Substanz vollständig
absorbiert 1st, wird sie in Wärme umgesetzt, wobei die Wärmemenge der Gesamtenergie der absorbierten Strahlung äquivalent ist.
Die Strahlungswärmestrahlen, wie das sichtbare Licht, sind elektromagnetische Wellen und haben sämtliche allgemeine
Eigenschaften, die das sichtbare Licht bekanntlich hat. In dieser Hinsicht hängt die Geschwhdigkeit, mit welcher
ein Körper Wärme ausstrahlt oder absorbiert, wie bei dem Licht, nicht nur von der ab sollten Temperatur, sondern
auch von der Natur der ausgesetzten Oberflächen ab. Gegenstände, die gute Wärmestrahler sind, sind auch gute Absorbierer von Strahlung derselben Art.
Die Emissions- und Absorptionseigenschaften der Strahlungsenergie sind selbstverständlich für verschiedene
Materialien unterschiedlich. So z.B. hat ein Metall, eine
Legierung, ein Element oder ein ähnliches Material andere Emissions- und Absorptionseigenschafttn für Strahlungsener-
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gie als ein anderes Metall, eine andere Legierung oder ein anderes Element.
Es wurde nun gefunden, daß die Strahlungsenergiewellen mit
Frequenzen, welche den Eigenfrequenzen der Atome der Metallegierung
oder des Elements, die behandelt werden sollen, gleich sind, mit größerem Wirkungsgrad absorbiert werden.
. .
Jede Metallelementlegierung oder ein anderes Material, das
mit Wärme behandelt werden soll, hat einen allgemeinen Bereich von Wellenlängen der Strahlungsenergie, die es am
wirksamsten absorbieren kann· Wenn daher die Metallegierung oder ein ähnliches Material einer Quelle einer Emission von
Strahlungsenergie ausgesetzt 1st, wobei die Emissionsquelle einen hohen Prozentsatz derjenigen Strahlungsenergiewellen
derselben Länge ausstrahlt, welche das zu behandelnde Material am wirksamsten absorbiert, so wird ein maximaler
Wirkungsgrad der übertragenen Strahlungsenergie erzielt. Daher ist ein kritischer Paktor bei der wirksamsten Verwendung
eines Brenngases nicht die Maximaltemperatur, die wan»
rend der Verbrennung des Brenngases mit Saue rs to ff gemischen
erhalten wird, sondern die Tatsache, ob das verbrennende
Brenngas Strahlungsenergie mit einer Wellenlänge ausstrahlt, welche von dem zu behandelnden Material am besten, absorbiert
wird.
Energie wird in Jedem Brenngas aufgrund der chemischen Eigenschaften dieses Brenngases infolge der Anordnung von
Atomen und Elektronen in Molekülen gespeichert. Wenn somit ein Brennstoff verbrannt wird, wird Wärme frei. Die Menge
der Wärme, die pro Masseneinheit eines vollständig verbrannten Brenngases abgegeben wird, wird seine Verbrennungswärme
genannt. Während der Verbrennung eines Brenngases wird somit die Energie, welche zunächst erforderlich ist,
um die das Brenngas bildenden Verbindungen zu bilden, auf
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die Verbrennung des Brennstoffes hin nun frei. '
Eine zusätzliche Mess*ung des Wirkungsgrades eines Brennstoffes
ist die Prüfung der Abgase nach der Verbrennung des Brennstoffes. Eine vollständige Verbrennung eines
Kohlenwasserstoffbrenngases ergibt nur Kohlendioxyd und Wasser äs Nebenprodukte. Dies ist äußerst vorteilhaft,
da Kohlendioätyd und Wasser unschädliche Nebenprodukte, und nicht schädliche Verschmutzungsstoffe shd. Insoweit
also ein Brenngas eine unvollständige Verbrennung ergibt und beispielsweise Kohlenmonoxyd ergibt, so ist dies ein
Anzeichen einer mangelhaften Verbrennung und somit einer unvollständigen Freigabe der Verbrennungswärme des Brenngases
und somit einer mangelhaften Leistungsfähigkeit.
Es wurde nunmehr, erfindungsgemäß gefunden, daß gewisse Zusätze,
wobei sämtliche ungiftige Verbindungen sind, welche bei der Verbrennung keine verschmutzende Nebenprodukte erzeugen
und für Behandlungszwecke sicher sind, das Leistungsvermögen
eines Brennstoffes wesentlich erhöhen. Während sich die Anmelderin nicht an irgendeine Theorie
gebunden sehen will, glaubt man, daß die erfindungsgemäßen
Brennstoffzusätze, wenn einem Industriebrenngas zugesetzt,
ein erhöhtes Brennstoffleistungsvermögen und eine erhöhte Arbeitsleistung aufgrund der erhöhten Energie ergeben, die
durch die Verbrennungswärme der Brennstoffzusätze freigegeben wird. Wenn somit ein Industriebrenngas, wie z.B.
Erdgas, mit den erfindungsgemäßen Zusätzen gesättigt und
mit Sauerstoff gemischt und verbrannt wird, so ist viel mehr Wärme verfügbar, die durch die Flamme frei wird, wobei
auch eine viel heißere Flamme erhalten wird.
Es wurde ferner gefunden, daß eine wirksame Wärmeableitung bzw. -übertragung erzielt wird, wenn es sich bei dem Zusatz
um einen solchen handelt, der Strahlungsenergie mit einer Wellenlänge ausstrahlt, welche von dem Material, Metall,
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der Legierung und dergleichen, die behandelt werden sollen, leicht absorbierbar ist.
Die bei der Industrie verwendeten Industriebrenngase befinden
sich selbstverständlich in gasförmigem Zustand. Die erfindungsgemäßen Zusätze liegen bei Raumtemperatur
in flüssigem Zustand vor. Bei einem typischen Arbeitsgang unter Verwendung ebes herkömmlichen Industriebrennstoffes
wird Jedoch* der Brennstoff vor der Verbrennung zunächst durch einen Behälter hindurch geschickt, der die erfindungsgemäßen
Zusätze enthält. Das Industriebrenngas verdampft eine Menge der erfindungsgemäßen flüssigen Zusätze, welche
zum verwendeten Dampfdruck direkt proportional ist. Für
eine vollständige Sättigung ehes Industriebrenngases mit Dämpfen der erfindungsgemäßen flüssigen Zusätze kann es
notwendig sein, das Industriebrenngas durch zwei oder mehrere Behälter der erfindungsgemäßen flüssigen Zusätze hindurchzuschicken,
welche in Reihe angeordnet sein können.
Die zur Verwendung mit Industriebrenngasen, wie oben offenbart, geeigneten Zusätze können als normalerweise flüssig
bei Raumtemperatur beschrieben werden, Verbindungen, die nach der Verbrennung nur Kohlenstoff und Wasserstoff enthaltende
Nebenprodukte ergeben und von der Gruppe ausgewählt sind, die aus Kohlenwasserstoffen, Alkoholen, Estern
oder Gemischen derselben besteht.
Die bevorzugten Kohlenwasserstoffe sind C5 Us C30 gerade
und abgezweigte Kettenalkane und -cycloalkane, gerade and
abgezweigte Kettenalkene und -eycloalkene, aromatische
Verbindungen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus mononuklearen aromatischen Stoffen, z.B. Benzolen, besteht
und als polynukleare aromatische Stoffe Naphthaline, Antvhra« zene und Phenanthrene enthält. Zusätzlich C7 bis C30 Arene,
nämlich gerade und abgezweigte substituierte Kettenbenzole.
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Beispiele geeigneter C^ bis C20 -Alkane enthalten n-Pentan,
2-Methylbutan, 2,2-Dimethylpropan, η-Hexan, 2-Methylpentah,
3-Methylpentan, 2,2-Dimethylbutan; 2,2-Dimethylbuta9,
n-Heptan, 2, Methylhexan, 3-Methylhexan, 3-Äthylpentan,
2,2-Dimethylpentan, 2,3-Dimethylpentan, 2,4-Dimethylpentan,
3»3-Dimethylpentan, 2,2,3-Trimethylbutan, n-0ctan,
2-Methylheptan, 3-Methylheptan, 4-Me thy !heptan,. 3-Äthylhexan,
2,2-Dimethylhexan, 2,3-Dimethylhexan, 2,4-Dimethy1-hexan,
2,5-Dimethylhexan, 3»3-Dimethylhexan, 3,1I-Dime*hylhexan,
2-Methyl-3-äthylpentan, 3-Methyl-3-äthylpentan,
2,2,3-Trimethylpentan, 2,2 $k-Trimethylpentan, 2,3,3-Trime*
thylpetan, J^^-Trimethylpentan, 2,2,3»3-Tetramethylbutan,n-Nonan,
2-MethyIoetan * 3-Methyloctan, ^-Methyloctan,
3-Xthylheptan, 2,2-Dimethylhept€m, 2,6-Dimethylheptan,
2,2,4-Trimethylhexan, 2,2,5-Trimethylhexan, 2,3»3-Trimethylhexan,
2,3,5-Triraethylhexan, 2,il,4-Trimethylhexan,
3,3,4-Trimethylhexan, 3i3-Diäthylpentan, 2,2,-Dimethyl-3-äthylpentan,
2#4-DimeWhyl-3-äthylpentan, 2,4-DimethyI-3"
äthylpentan, 2,2,3,3-Tetramethylpentan, 2,2,3,4-Tetrametlylpentan,
2,2,4,4-Tetramethylpentan, 2,3,3,4-Tetramethyipentan,
n-Decan- 2-Methylnonan, 3-Methylnonan, 4-Methylnonan, 5-Methylnonan,
2,7-DimethyInonan, 2,2,6-Triroethylheptan,
n-ündecan, n-Dodecan, n-Tridedan, n-Tetradecan, n-Pentadecan,
η-Hexadecan, n-Heptadecan, n-Octadecan, n-Nonadecan,
n-Eicosan.
Beisdele geeigneter C5 bis CgQ-Cycloalkane enthalten
Cyclopentan, Methylcyolopentan, Xthyloyclopentan, 1,1-Dimdthylcyclopentan,
l,cis-2-Dimethylcyclopentan, l.trans-2-Dimethylcyclopentan,
l,cis-3-Dimethylcyclopentan, 1, trans-3-Dimethylcyclopentan, n-Propylcyclopentan, Isopropy
lcyclopentan,1 l-Methyl-i-äthyloyclopentan, 1-Methyl-cis-2-äthylcyclopentan,
1-Methyl-trans-2-äthylcyclopentan,
l-Mdthyl-cis-3-ä thy lcyclopentan, 1-Me thyl-trans-3-ä thylcyclopentan,
1,1,2-Trimethylcyclopentan, 1,1,3-Trimethylcyclopentan,
l,cis-2,cis-3-Trimethylcyclopentan, l,cis-2,
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trans-3-Trlmethylcyelopentan, l#trana-2>cis-3-Trimethylcyclopentan, ljCis-^cis-M-Trimethylcyclopentan, l,cis-2,
trans-H-Trimethylcyclopentan, !,trans-^.cis-M-Trimethylcyelo·
pentan, n-Butylcyclopentan, Isobutylcyclopertban, sec-Butylcyclopentan, tert-Butylcyclopentan, l-Methyl-cis-2-n-propyleyclopeAan, l-Methyl-trans-^-n-propylcyelopentan,
1-Methyl- -isopropylcyclopentän, l,ci8-2-Diäthylcyclopentan» l,trans-2-Diäthylcyclopentan, Cyclohexan, rtethylcyclohexan, Äthylcy.clohexan, 1,1-Dimethylcyolohexan, l,cis-2-Dimethy1cyclohexan, l,trans-2-Dlmethylcyclohexan, l,cis-3-Dimethylcyclohexan, ljtrans-3-Dlinethylcyclohexan, l,cis-4-Dlmethylcyclohexim, 1,trans-^-Dimethylcyclohexanjn-Propylcyclohexan, Isopropylcyclohexan, 1,1,2-TrImethylcyclohexan,
ljl^jTrimethylcyclohexan, l,transT2, trane-4-Triinethylcyclohexan, n-Butylcyclohexaji, Isobutylcyclohexan, sec-Butylcyclohexari, tert-Butylcyclohexan, l-Methyl-4-iBOpropyloyclohexan, Cycloheptan, Xthyloyclohepten, Cyclooctan,
Methylcyclooctan, Cyclonongn.
Beispiele von einigen der geei©ieten und repräsentativen
Kohlenwasserstoffverbindungen der Gruppe von Cc bis Cg0-Alkenen enthalten 1-Pent*n# cis-2-Pent«n, trans-2-Penten,
2-Methyl-l-butylen, 3-Methyl-l-butylen, 2-Mehyl-2-butylen,
1-Hexen, cis-2-Hexen, trans-2-Hexen, cis-3-Hexen, trans-3-Hexen, 2-Methyl-l-pent^n, 3-Methyl-l-penten,i»-Methyl-l-Penten, 2-Methyl-2-penten, 3-Methyl-trans-2-penten, 3-Methyl-cis-2-penten, M-Methyl-ois-2-penten, Ί-Methyl«
trans-2-penten, 3-Methyl-cis-2-pent*nj M-Methyl-cis-2-Penten, M-Methyl-trans-2-penten, 2,3-»Dimethyl-l-butylen,
3^-dimethyl-l-butylen, 3»3-Dimethylr2-butylen, 1-Hepten,
ois-2-Hepten, trans-2-Hepten, cis-3-Hepten, trans-3-Hepten,
^,M-Dimethyl-l-penten, 2,3-Din*hyl-2-penten, 2,3»3»-
Trimethyl-1-butylen, 1-Octen, cis-2-Octen, trans-2-Octen,
trans-3-Octen, cis-'l-Octen, trans-M-Octen, 2-Methyl-lhepten, 2,3-Dimethyl-2-hexeni 2,3»3-Triinethyl-l-penten,
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2lMrM-Trimethyl-l-penten, 2,1»,i|-Trimethyl-2-penten, 1-Nonen, 2^5-Dimethyl-2-hepten.
Beispiele geeigneter C^ bis C20-Cycloaikene enthalten
Cyclopenten, Cyclohexen, 4-Methyleyclohexen-l, 4-Vinylcyclohexenrl» 1»5-Cyclooctadien.
Beispiele geeigneter aromatischer Stoffe enthalten Benzol,und mit Bezug auf polynukleare aromatische Stoffe,
Anthrazen und Phenanthren, und mit Bezug auf Arene, Toluol, Äthyibenzol, 1,2-Dimethylbenzol, 1,3-Dimethylbenzol, 1,4-Dimethylbenzol, n-Propy!benzol, Isopropylbenzol,
l-Methyl-2-äthylbenzol, l-Methyl-3-äthylbenzol, 1-Methyl-4-äthyibenzol, 1,2,3-Trimethylbenzol, 1,2,M-Trieethylbenzol,
1»3»5-Trimethylbenzol, n-Buty!benzol, Isobutylbenzol, sec-Butylbenzol, tert-Buty!benzol, l-Methyl-2-isopropylbenzol,
l-Methyl-3-isopropylbenzol, l-Methyl-^-isoprpylbenzol,
Styrol, n-Methylstyid, cis-Methylstyrol, trans-Methylstyrol, o-Methylstyrol, * -MethyIstyro1, p-Methylstyrol,
Phenylaoety«len*
Von den Kohlenwasserstoffzusätzen sind die bevorzugten Zusätze die C1- bis Cg geraden und abgezweigten Kettenalkane
und -cycloalkane sowie die C5 bis Cg Alkene und Cycloalkene.
Geeignete Alkohole sind die C,- bis C20 Mono-, Di- und
Polyalkohole der zuvor erwähnten Kohlenwasserstoffe. Die
bevorzugten Alkohole sind die Mono-, Di- und Polyalkohole der C5 bis Cg Kohlenwasserstoffe, die oben erwähnt wurden,
wobei sie Pentanole, Hexanole, Heptanole, Octanole, Penteno-Ie, Hexenole, Hep ten ο Ie und Octenole nenthalten.
Beispiele geeigneter Ester sind die Cc bis C2Oenthaltenden Ester der aliphatischen Ärbonsäuren und aromatischen
Karbonsäuren, vorausgesetzt, daß dsr Ester eine Flüssigkeit
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unter Raumtemperaturbedingungen ist. Die bevorzugten Ester sind die C_ bis Cg enthaltenden Eeter niedriger C1 bis C^-
Alkohole und niedriger C1 bis C14 aliphatis eher Arsonsäuren,
Wie schon oben kurz erwähnt, ist wichtig, daß die Zusätze für die Industriebrennstoffe inter Raumtemperatuitbedingungen flüssig sind und zwar aus mehreren Gründen. Erstens ist
die Behandlung flüssiger Zusätze leichter,Zweitens haben diese flüssigen Zusätze niedriger Kettenlänge einen wesentlichen Dampfdruck unter Baumtemperaturbedingungen und können zum zweckmäßigen Mischen mit Industriebrenngasen
leioht verdampft werden, wobei drittens sie ohne weiteres erhältlich sind.
Es wurde gefunden, daß eine Kettenlänge von etwa C,- bis
etwa C2Q der praktisch· Verwendungsbereioh der vorliegenden Erfindung fet. Es wurde ferner gefunden, daß dann wenn
die Kettenlänge niedriger Ils C1- ist, die Verbrennungswärme
der Kohlenwasserstoffverbindung oder auch bezüglich der
Alkohol- und Esterverbindungen genügend niedrig jet, sp daß
keine wesentliche Verbesserung der Brennstoffverwendung festgestellt wird. Andererseits sind viele der Verbindungen
bei einer Kettenlänge über C20 nicht flüssig und nicht
ohne weiteres erhältlich, wobei sie sogar dann, wenn sie erhältlich und agar flüssig sind, derartig niedrige Dampfdrücke haben, daß keine wesentliche Verdampfung erfolgt und sich eine sehr kleine Menge des Zusatzes In einem Indus trietrrenngas befindet.
Hierbei 1st auch insbesondere zu beächten, daß die erfindungsgemäßen Zusätze nicht substituierte Verblödungen
sind. D.h. sie bestehen nur aus Wasserstoff und Kohlenstoff und In Bezug auf die Alkohole und Ester zusätzlich
aus Sauerstoff. Es können keine Substituierungen von beispielsweise Schwefel, Chlor, anderen Halogenen und dergäiichen bestehe-n. Dies ist äußerst wichtig, da gefunden wurde,
daß substituierte Kohlenwasserstoffe, Alkohole und Ester 509822/0 733.
bei der Verbrennung unerwünschte verschmutzende Nebenprodukte ergeben. So z.B. ergeben Verbindungen, welche Schwefel und Stickstoff enthalten, Schwefelf und Stickstoffoxyde, die bekanntlich gefährliche Verschmutzungsmaterialien sind. Es ist somit wichtig, daß sämtliche Verbindungen.nicht substituiert sind.
Die verwendete Brenngasζusatzmenge kann selbstverständlich verschieden sein, wobei es im allgemeinen selbstverständlich ist, daß je größer die Menge des mit dem Industriebrenngas gemischte! Zusatzes, desto gröAer die Verbrennungswärme und das Potential für eine wirksame Wärmeableitug bzw. -Übertragung und zwar dank dem erhöhten
Leistungsvermögen des Brennstoffes bei seiner Verbrennung.
Es wurde jedoch gefunden, daß bei der Verbrennung übermäßig zusatzreicher Zusammensetzungen, welche ungewöhnlich
hohe Prozentsätze dar erfindungsgemäßen Brennstoffzusätze enthalten, eine Tendenz einer unvollständigen Verbrennung
besteht,welche zu einer verminderten Leistungsfähigkeit
und selbstverständlich zu erhöhten Kosten und zu einer erhöhten Menge des vorhandenen Kohlenmonoxyds führt* Es wurde
Im allgemeinen gefunden, daß zufriedenstellende Zusatzmengen im Bereich von etwa 0,1 Volt % bis zum Sättigungspegel
bei den gegebenen Temperatur- und Dr&ekbedlngungen des
Brenngases liegen. Als allgemein· Richtlinie werden zufriedenstellende Ergebnisse erzielt, wenn.die Menge der Z us atz -
Zusatz zusammensetzung von etwa 0,45359 kg/je 2830 l Brenngas bis
0,45359 kg Zusatz je 85ΟΟ 1 Brenngas beträgt, wobei 0,45359
kg Zusatz je 566Ο 1 Brenngas bevorzugt wird.
Im Hinblick auf Brennstoffe, die für Boiler- und Haushaltsheizbrennstoffe verwendet werden, wurde gefunden, daß
ein geeigneter Bereich von etwa 0,45359kg Zusatz je 5660 1 Brenngas bis etwa 0,45359 kg j· I7OOO1 Brenngas zweckmäßig
ist, wobei 0,45359 kg Zusatz pro 11300 1 Brenngas bevorzugt wird.
509822/0733
Es kann im allgemeinen gesagt werden, daß gerade Kettenverbindungen bessere Leistungen als Zweigkettenverbindungen&rgeben, so daß sie auch bevorzugt sind; Alkene haben
etwas bessere Leistungen als gesättigte Verbindungen und sind daher bevorzugt; Langkettenverbindungen zeigen sehr
gute Leistungen bei der Vorwärmung und sind daher für Zusammensetzungen bevorzugt, welche zur Erzielung einer schnei·
len Vorwärmung bestimmt sind; gespannte RingVerbindungen
zeigen bessere Leistungen als stabilisierte Ringverbindungen, so z.B. ist Cyclopenten ein besserer Zusatz als
Cyclohexan.
Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Veranschaulichung, jedoch nicht zur Einschränkung der hier offenbarten Erfindung.
Bei den Beispielen 1 bis 17» wie in der nachfolgenden Tabelle gezeigt, war das verweidete Brenngas Erdgas, welches
fast vollständig aus Methaft besteht· Es kann Im allgemeinen
gesagt werden, daß die Menge des im Erdgas enthaltenen Methans etwa 975t des Erdgases beträgt« Dtr Rest enthält niedrigere Alkane, gewöhnlich Cg bis Ce, sämtlich in geringeren Mengen. Darüber hinaus enthält die nachfolgende Tabelle in den Beispielen 18 und 19 die Verwendung ,von Propan
als Industriebrenngas· Kontrollnummern 1 und 2 sind in dir Tabelle eingetragen, um die Leistung des Erdgases allein
ohne jegliche Brennstoffzusätze zu zeigen.
Bei der Durchführung der in der Tabelle gezeigten Versuche bezüglich der Beispiele 1 bis 19 wurde die folgende Arbeitsweise eingesetzt. Versuohsdoppelgeneratoren wurden gebaut.
Diese ldentlsohen Anlagen konnten einen veränderlichen
Flüssigkeitspiegel der Zusätze bewerkstelligen, wodurch
509822/0733
die Dampfkonzentration im Brenngas gesteuert bzw. überwacht werden konnte. Der dabei verwendete Schneidbrenner
hatte die herkömmliche Konstruktion und eine Standarddüse HP-7» wobei sämtliche in den Beispielen 1-19 mitgeteilten Analysen mit einem GasChromatograph unter Verwendung
von entweder Flammionislerungs- oder Wärmeleitungsdetektoren durchgeführt wurden. Die Standardschnittbedingungen,
unter welchen die Versud»·schnitte zur Bewertung der Leistungsfähigkeit des Brenngases gemacht wurden, wurden für
Jeden Versuchsbrennstoff bestimmt, indem die Flamme eingestellt wurde, bis optimale Schnittbedingungen für den
Brennstoff ohne Zusätze festgelegt wurden. Dann diente der Schnitt als Maßstab zur Beurteilung der Güte der Brennschneiderschnitte für die Bewertung der Leistungsfähigkeit
des BrennstoffZusatzes. Am Beginn jedes Versuchs wurde der
Generator bis zu seinem maximalen Fassungsvermögen mit
flüssigem Zusatzstoff gefüllt. Dann wurde das Brenngas durch den Generator hindurchgeschickt, um eine Menge des
Zusatzes zu verdampfen, der dann durch das Brenngas in den
Brennschneider geleitet wurde. Der Brennschneider wurde für eine optimale Flamme eingestellt, wobei eine maximale annehmbare SohneidgescMrindigkeit festgestellt wurde.
Dann wurde der Flüssigkeitsspiegel Im Dampfgenerator gesenkt, indem seine Höhe auf 30,48 cm eingestellt wurde,
worauf der oben beschriebene Schneidversuch wiederholt wurde. Der Flüssigkeitsspiegel Im Generator wurde wieder
auf 15*24 cm eingestellt, worauf der Schneidversuch wiederholt wurde. Von den drei Versuchen für Jede Probe wurde
für die weitere Bewertung der Versuoh gewählt, welcher die
optimale Schneidgeschwindigkeit zeigte. Eine Versuchsstange
au· Kochkohlenstoffstahl einer Dioke von annähernd 5,080 cm
wurde verwendet. Dann wurde eine Vorwärmzeit für die Flamme festgelegt, indem der Zeitablauf bis zum Zeitpunkt gesteuert
wurde, in welchem eine lokalisierte Stelle auf dem Metall
509822/0733
nach der ersten Erwärmung durchstochen wurde. Es wurden Proben aus den Abgasen genommen, wobei eine Probe
des Brenngases mit dem Zusatz für Analyse entfernt wurde.
Bei jedem der in den Beispielen 1 bis 19 mitgeteilten Versuchen
wurden die Brennstoff/Sauerstoffverhältnisse eingestellt,
bis die bestmögliche Schneidflamme unter jeder Gruppe der Versuohsbedingungen erzielt wurde. Bei Jedem
Beispiel wurde das selbe Stahlmaterial verwendet. Auch derselbe Brennschneider wurde bei allen Versuchen verwendet.
Bei samt Hohen Beispielen 1 bis 19 war der Schnitt gut bzw. ein geradelinlger Schnitt mit wenig oder überhaupt
keiner Senkung, keiner unregelmäßigen Oberfläche und Auswölbung", wobei auch wenig Sohlacke vorhanden war
und die vorhandene leicht beseitigt werden konnte. Die
Beispiele 1 - 17 verwendeten Erdgas als Brennstoff, während
bei den Beispielen 18 und 19 Propan verwendet wurde.
Brennstoff-, Sauerstoff- und Herstellungseinsparungen wurden wie folgt berechnet:
Produktionseinsparung = S1-Sg χ 100 %
Schneidgeschwindigkeit in 2,5^ cm/min mit dem Ver
suchszusatz.
Schneidgeschwindigkeit in 2,51I cm/min nur mit
Erdgas.
Brennstoffeinsparung = pj-p2 x 10° *
2,5^ cm Schnitt/min mit Zusatz.
2,5** cm Schnitt/min nur mit Erdgas.
509822/0733
01 = 2,54 cm Schnitt/28,3 1 Op mit Zusatz.
02 s 2,54 cm Schnitt/28,3 1 O2 nur mit Erdgas,
Zusatz | Erdgas | Kontrolle | Erdgas | T | Vorwärm | ABEL | L E | :m/min) | Generator | Dampfdruck | 8° | |
Bei | Nr. 2 | zeit | Schneidge | cm | Höhe | Pfund Je | ||||||
spiel | (in see) | schwindig | cm | (cm) . | ata absolut | |||||||
Nr. | keit | 21,10 c | 8° | |||||||||
1-Penten | 33,0 | (2,54 < | 15,24 cm | 0,75 | ||||||||
1 | Cyclopentan | 28,9 | 45,72 | cm | 45,72 cm | 0,371 | ||||||
— | 45,72 | 30,48 cm | ||||||||||
cm | 15,24 cm | 8° | ||||||||||
n-Heptan | 72,0 | cm | 45,72 cm | 0,112 (37, | ||||||||
3 | 2,2,4-Trime | 43,18 | cm | |||||||||
4 | thylpentan | 29,7 | 45,72 cm | 0,056 | ||||||||
n-0ctan | 16,0 | 40,64 | 30,48 cm | 0,035 (37, | ||||||||
5 | Methylbenzol | 103,0 | 43,18 | cm | 45,72 cm | 0,028 | ||||||
6 | 2,2-Dimethyl- | 41,91 | λ am* la | |||||||||
7 | p r op an | 1,54 | ||||||||||
Cyclohexan | 75,0 | 15,24 cm | 0,231 (37, | |||||||||
8 | 1 Teil 1,5 | 45,72 | 0,497 | |||||||||
9 | Hexadien, | cm | ||||||||||
2 Teile 3,3 | ||||||||||||
Dimethy1-1- | cm | |||||||||||
Butylen | 99,5 | cm | 35,56 cm | 0,917 | ||||||||
SAE 1OW Mo- | 46,99 | cm | ||||||||||
10 + | toröl | 75*0 | cm | 45,72 cm | - | |||||||
Mlschhexane | 59,8 | 45,72 | 45,72 cm | 0,112 | ||||||||
11 | n-Pentan | 32,5 | 40,64 | 40,64 cm | 0,602 | |||||||
2-MethyIbutan | 33,3 | 43,18 | 45,72 cm | 0,798 | ||||||||
spez.Qemisch | 43,18 | om | ||||||||||
14 | -n-Pentan: | cm | ||||||||||
iso-Pentan/ | cm | |||||||||||
Mischhexane | 48,3 | 45,72 cm | 0,665 | |||||||||
1-0cten | 43.3 | 45,72 | 30,48 cm | 0,014 | ||||||||
15 | Wesson-öl | 41,5 | H*,45 | cm | 45,72 cm | - | ||||||
16 | Reibalkohol | 40,64 | cm | |||||||||
17 | (Rubbing | cm | ||||||||||
alcohol) | 50,0 | 30,48 cm | - | |||||||||
n-Pentan | 109,0 | 41,91 | cm | 45,72 om | 0,602 | |||||||
18 | Cyclopentan | 84,0 | 48,26 | 45,72 cm | 0,371 | |||||||
19 | Kontrolle | 48,26 | cm | |||||||||
Nr. 1 | 109,0 | |||||||||||
40,64 | ||||||||||||
106,0 | ||||||||||||
40,64 | ||||||||||||
+ Society of Automotive Engineers
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copy
TABELLE
(Fortsetzung)
Bei- . Dampfsplel
konzen-Nr. tratlon
Brenngas
Brenngas
(Volumprozente)
Abgas B renn -
(Volumen- stoff-
prozente) durch-
CO flußmengen geschwindigkeit
28,3 1/Std, 28,3 1/Std,
Durchflußmen
genge schwindigkeit
genge schwindigkeit
Brenn-
stoff-
ein-
spa-
rung
Produktions-
ll~ anstieg spa- /JX
rung ()
1 | 19,0 | 3,4 | 3.90 |
2 | 12.0 | 3,7 | 1.30 |
3 | 4,0 | 11»7 | 0.90 |
4 | 1,9 | 1,0 | 5.25 |
5 | 0,40 | 8.5 | 4.50 |
6 | 0,40 | 30,0 | 5.00 |
7 100,0 | 39,0 | ||
8 | 15,0 | 5.70 | |
9 | 5,0 | ||
3,0 | 4.60 | ||
10 | 0,30 | 2.25 | |
11 | 1,0 | 4.00 | |
12 | 3,0 | 5.75 | |
13 | 30,0 | 3.00 | |
14 | 12,0 | ||
1.40 | |||
15 | 1.60 | ||
16 | |||
i-7 | |||
18 | 0.80 | ||
19 | 7.25 | ||
Kontrolle | |||
Nr. 1 | |||
Kontrolle | |||
Nr. 2 |
(dm3)
566 566 566 566 566 566
566
566 566 566 566 566
510
566 566 566
453 510
708 708 1562
14 20
I36O
1420
1420
II30
14 20
I36O
1420
1420
II30
1420
1420
1420
I562
1842
227Ο
1420
I562
1842
227Ο
I7OO
1420
1420
1420
I98O
1640
1420
1420
I98O
1640
I93O
I93O
I93O
40,6 40,6 32,8 25,0 32.8 28,9
40,6
44,5 40,6 25,0 32,8 32,8
56,3
36,7 25.0
28,9 86,0 64,8
39,2 | 12,5 |
53,2 | 12,5 |
50,4 | 6,3 |
36,2 | 0,0 |
44,7 | 6,3 |
75.5 | 3,1 |
53.2 | 12,5 |
57,4 | 15.6 |
57,3 | 12,5 |
23,4 | 0,0 |
13,0 | 6,3 |
9.6 | 6,3 |
27,7 | 12,5 |
48,9 | 9,4 |
36,2 | 0,0 |
40,4 | 3,1 |
15,5 | 18,8 |
39,0 | 18,8 |
+ Zusatz wie auf Seite 18 A COPY
509822/0733
In den obigen Beispielen wurde die Brennstoff- und Sauerstoffeinsparung,
sowie der Produktionsanstieg wie oben gezeigt berechnet.
Bei einem Vergleich der die erfindungsgemäßen Brennstoffzusätze
verwendeten Brennstoffe mit den Kontrollbrennstoffen unter den Kontrollnummern 1 und 2 1st eine wesentliche
Erhöhung der Schneidgeschwindigkeit ersichtlich, wobei auch der Brennstoff- und Sauerstoffwirkungsgrad
wesentlich erhöht und die Vorwärmzeit verringert wurde und, wie zuvor erläutert, die Qualität des Schnittes besser
war.
Das nachfolgende Beispiel betrifft ein Industriegas zur Verwendung für Boilerheizungen. Der Brennstoff bestand aus
vier Volumteilen Normalpentan, vier Volumteilen Isopentan und einem Teil Hexanisomeren. In diesem Beispiel wird dies
nachfolgend als Zusatzzusammensetzung bezeichnet werden.
Der verwendete Boiler war eine Anlage Modell 3 Powermaster mit einer Boilersteuerleistung von 200 PS, einer Stundenleistung
von 1 685 900 kcal, einer Leistung von 3129,8 kg/ Std Dampf, sowie einer Warmwassermenge je 9,29027 dm2 von
44,800. Die Gesamtbemessungen des Boilers umfaßten eine Länge von 5,331IO m, eine Breite von 1,9812 m und eine Höhe
von 2,8956 m.
Das Speisewasser für den Boiler bestand aus einem Kondensat aus mehreren Heizeinheiten an verschiedenen Stellen in
einer He rs te 1 lungs an lage. Rohgas wurde der Verbrennungskammer durch eine herkömmliche Brenneranordnung zugeführt.
Luft wurde dem Brenner mit einem konstanten Volumen und Druck durch ein Gebläse von 5 PS zugeführt. Der dem Brenner
509822/0 733
zugeführte Brennstoff wurde durch herkömmliche Steuerventile selbsttätig gesteuert. Der Boilerdampfdruck wurde auf
0,70 atü atmosphärischen Drucks gehalten, wobei der Feuchtigkeitsgehalt
weniger als 0,5 % betrug. Zwei Versuche wurden mit diesem Boiler gemacht. Bei dem ersten Versuch wurde
nur Erdgas.dem Brenner zugeführt, während Luft durch eine Gebläseeinheit
konstanter Geschwindigkeit, welche durch einen Motor von 5 PS angetrieben wurde, dem Brenner zugeführt
wurde.
Die Energieausgangsleistungen bestanden aus trockenem gesättigtem
Dampf bei 0,70 atü atmosphärischen Drucks, Verbrennungsgasen bei 148,9° C bis 158,4° C und einer Ausstrahlung
aus der Boileroberfläche.
Die Boilerversuche wurden unter Verwendung von 252 kcal/
28,3 1 Erdgas, das zugeführt wurde, durchge'f uhr t, wobei
ein genauer Doppelversuch unter Verwendung von Erdgas mit der Zusatzzusammensetzung von einer Menge von 1,809 kg pro
2830 1 (dm3) Erdgas gemacht wurde.
(dm3) Erdgas - ohne Zusatz = 43477,20 1/Std.
Erdgas - mit Zusatz = 29432,83 1/Std. Brennstofferhöhung 13965,83 1/Std.
Prozentsatzerhöhung = 43477*20 - 29432,83
29432,03
= 47 *
Zeit bei Druck (0,945 atü)
Gesamtzufuhrzelt/Std.
Gesamtzufuhrzelt/Std.
ohne Zusatz = 10.7 min
mit Zusatz = 10.8 min
mit Zusatz = 10.8 min
■ 509822/0733
Die bedeutendste Entwicklung, die bei diesem Versuch
festgestellt wurde, ist die bemerkenswerte Brennstoffeinsparung bei der Verwendung von Erdgas zusammen mit der
erfindungsgemäßen Zusätzzusammensetzung. Hinsichtlich zusätzlichen Brennstoffes, der erforderlich ist, sind 1»7 % mehr Erdgas ohne die Zusatzzusammensetzung für dieselbe Arbeitsleistung und 47 % weniger Erdgas mit der erTindungsgemäßen Zusatzzusammensetzung notwendig.
festgestellt wurde, ist die bemerkenswerte Brennstoffeinsparung bei der Verwendung von Erdgas zusammen mit der
erfindungsgemäßen Zusätzzusammensetzung. Hinsichtlich zusätzlichen Brennstoffes, der erforderlich ist, sind 1»7 % mehr Erdgas ohne die Zusatzzusammensetzung für dieselbe Arbeitsleistung und 47 % weniger Erdgas mit der erTindungsgemäßen Zusatzzusammensetzung notwendig.
Hierbei ist zu beachten, daß der Zusatz in Bezug auf die
Metallegierung oder ein ähnliches Material, das behandelt werden soll, nicht korrodierend sein soll. Er soll ferner
eine Strahlungsenergie mit einer Wellenlänge innerhalb des Bereichs der größten Absorptionsfähigkeit für die Metalllegierung
oder ein. ähnliches Material, das behandelt werden soll, ausstrahlen.
Ist einer oder mehrere der oben beschriebenen nicht korrodierenden
Zusätze anwesend, so wird Strahlungsenergie mit einer Wellenlänge innerhalb des Wellenlängenbereichs der
größten Absorbierfähigkeit für das zu behandelnde Material ausgestrahlt. Das Ergebnis ist eine erhöhte Geschwindigkeit
der Ausführung der Arbeit, die Verwendung einer minimalen Brenngasmenge, bessere Qualität der Schnitte, Schweißstellen
sowie der Hartlot-, Aushöhl-, Schmelz-, Erhitzungsbehandlung und dergleichen, sowie infolge der sehr raschen Ausführung
der Arbeit ein merkbares Fehlen von Veränderungen der Härteeigenschaften der Metallegierung oder eines ähnlichen
Materials, das behandelt wird. Da sich demgemäß
die Härteeigenschaften nicht verändert haben und die Kristallstruktur nicht unter Beanspruchung steht, kann das
Metall nachträglich leichter maschinell bearbeitet werden. Wie ersichtlich, werden sämtliche Ziele der Erfindung erreicht.
die Härteeigenschaften nicht verändert haben und die Kristallstruktur nicht unter Beanspruchung steht, kann das
Metall nachträglich leichter maschinell bearbeitet werden. Wie ersichtlich, werden sämtliche Ziele der Erfindung erreicht.
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Claims (20)
- PATENTANSPRÜCHEIndustriebrenngaszusammensetzung, gekennzeichnet durch die Kombination eines Industriebrenngases und eines Zusatzes in einer Menge von etwa 0,1 Volumprozent des Gases bis bzw. einschließlich einer DampfSättigungsmenge eines unter Raumtemperaturbedingungen normalerweise flüssigen Kohlenwasserstoffes., Alkohols, Esters oder Gemisches derselben.
- 2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brenngas Erdgas 1st.
- 3» Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brenngas Propan ist. '
- M. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brenngas Butan ist.
- 5. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brenngas Azethylen ist.
- 6. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus C,-bis C20 geraden und abgezweigten Ketten, Alkanen und Cycloalkanen, C5 bis C30 geraden und abgezweigten Ketten Alkenen und Cycloalkenen, C5 bis Cp0 geraden und abgezweigten Ketten Alkynen und Cycloalkynen, Mono- und polynuklearen aromatischen Stoffen mit weniger als 20 Kohlenstoffatomen und C_ bis CpQ-Arenen besteht.
- 7. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz ein Alkohol ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus C5 bis Cp0 Mono-, Di- und Polyalkoholen besteht.5 09822/0 733
- 8. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz ein C1- bis CpO-Kettenlängenester ist.
- 9. Zusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz ein Cp. bis Cg-Alkan ist,
- 10. Zusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz ein C1- bis Cg-Cycloalkan ist.
- 11. Zusammensetzung nach Anspruch 6,- dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz ein CU bis Cg-Alken ist.
- 12. Zusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz ein C5 bis Cg-Cycloalken ist.
- 13. Zusammensetzung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Alkohol eine Kettenlänge von C,- bis Cg hat.
- 14. Zusammensetzung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ester C1- bis Cg-Kettenlängenester von C^ bis C1. -Alkoholen und aliphatischen Karbonsäuren sind.
- 15» Zusammensetzung naöh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Zusatzes von etwa 0,^5359 kg/2830 1 des Brenngases bis etwa O,i*5359 'kg/8500 1 des Brenngases beträgt.
- 16. Verfahren zur Behandlung eines Metallwerkstücke.s mit minimaler Kristallspannung bzw. -beanspruchung des Werkstückes, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 0,1 Volumprozent bis zu einer Sättigungsmenge eines normalerweise flüssigen Kohlenwasserstoffes, Alkohols oder Esters in einem Industriebrenngas zum Erhalt einer Brenngaszusammensetzung verdämpft, die Brenngaszusammensetzung verbrannt und das Werkstück mit der verbrennenden Brenn gas zusammensetzung behandelt wird.509822/0733
- 17· Verfahren zur Erhöhung der Arbeitsleistung eines Industriebrenns.toffes, dadurch gekennzeichnet, daß ein normalerweise flüssiger Kohlenwasserstoff, Alkohol oder Ester in einer Menge von etwa 0,1 Volumprozent des Brennstoffes bis zu einer Dampfsättigungsmenge dem Brennstoff zugesetzt *lrd.
- 18. Verfahren zur Formulierung eines Industriebrenngases zum Schneiden, Hartlöten, Schweißen, Aushöhlen, Erhitzen und Schmelzen von Metallen, Legierungen und ähnlichen Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß die optimale Wellenlänge der Strahlungsenergieabsorption für das zu behandelnde Material bestimmt, ein geeignetes, nicht korrodierendes, organisches Material dem Brenngas zugegeben wird, wobei das Zusatzmaterial bei der Verbrennung einen hohen Prozentsatz von Strahlungsenergie mit der Wellenlänge ausstrahlt, die von dem zu behandelnden Material sehr leicht absorbiert wird.
- 19» Verfahren zum Schneiden, Hartlöten, Schweißen, Aushöhlen, Erhitzen und Schmelzen von Metallegierungen und dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß die optimale Wellenlänge der Strahlungsenergieabsorption für das zu behandelnde Material bestimmt, ein geeignetes nicht korrodierendes, organisches Material einer Brenngasquelle zugegeben wird, wobei das Zusatzmaterial bei seiner Verbrennung Wärmeenergie innerhalb des Wellenlängenbereiches der optimalen Wärmeabsorbierfähigkeit für das zu behandelnde Material ausstrahlen kann, und daß das zu behandelnde Material mit einem brennbaren Gemisch aus dem zusatzenthaltenden Brenngas und Sauerstoff geschnitten, hartgelötet, geschweißt, ausgehöhlt, erhitzt und/oder geschmolzen wird.
- 20. Verfahren zum Schneiden oder Hartlöten von Werkstücken, die aus keramischen Materialien in festem Zustand einschließlich Metallen bestehen, durch WärmeenergieÜbertragung einschließlich einer Strahlungsenergieabsorption,509822/0733dadurch gekennzeichnet, daß ein Brenngasgemisch zusammengesetzt wird, indem ein Brennstoff auf gasförmiger Basis der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Methan, Propan, Azetylen und Gemischen derselben besteht, mit einem ergänzenden organischen Wärmezusatz und Sauerstoff gemischt wird, wobei der zusätzliche organische Wärmezusatz aus einer Reihe von brennbaren Kohlenwasserstoffen besteht, welche bei ihrer Verbrennung Strahlungsenergiewellen innerhalb des Bereiches der größten Absorbierfähigkeit der Materialien, die geschnitten oder hartgelötet werden sollen, ausstrahlen, und die bezüglich des Materials, das geschnitten oder hartgelötet werden soll, nicht korrodierend sind, und wobei der zusätzliche organische Wärmezusatz dem Brennstoff auf gasförmiger Basis in einer Menge von 1/2 bis 20 Gewichtsprozenten des Brenngases auf gasförmiger Basis zugegeben wird, daß das Werletückmaterial zum Schneiden oder Hartlöten vorbereitet wird, indem die Temperatur eines lokalisierten Bereiches des Werkstückmaterials, das geschnitten oder hartgelötet werden soll, auf eine Temperatur erhöht wird, die zum Schneiden oder Hartlöten geeignet ist, und daß das Brenngasgemisch, welches den besagten zusätzlichen organischen Wärmezusatz enthält, in einer Nebeneinanderstellung zum besagten Werksttückmaterial verbrannt wird, dessen Temperatur, wie zuvor erwähnt, erhöht worden ist, um Strahlungswärmeenergie innerhalb des Bereiches der Wellenlängen der größten Absorbierfähigkeit des Werkstückmaterials sowie Konvektionswärmeenergie auf das Werkstückmaterial in einer Menge zu übertragen, die ausreicht, um eine Veränderung des Zustandes des besagten Werkstückmaterials zu bewirken.509822/0 733
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FR (1) | FR2252399B1 (de) |
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