DE2501473A1 - Sauerstoff-brennlanzen - Google Patents

Sauerstoff-brennlanzen

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DE2501473A1 DE19752501473 DE2501473A DE2501473A1 DE 2501473 A1 DE2501473 A1 DE 2501473A1 DE 19752501473 DE19752501473 DE 19752501473 DE 2501473 A DE2501473 A DE 2501473A DE 2501473 A1 DE2501473 A1 DE 2501473A1
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    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/14Drilling by use of heat, e.g. flame drilling
    • E21B7/146Thermal lances
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0211Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in cutting
    • B23K35/0216Rods, electrodes, wires
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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  • Furnace Charging Or Discharging (AREA)

Description

PATENTANWÄLTE
DiPU-iNG. H. MISSLING 6?00 Gießen, den 14.1.1975
DlPU-ING. R. S C H L E E
DR.-ING. J. BOECKER S/B 12.353
GIESSEN, BtemarckstraBe 43 .
Ernst Brandenberger, Wetzikon (Schweiz)
und
KÜBÄTEC Kunststoff- und Bautechnik AG Triesen (Fürstentum
Liechtenstein)
SAUERSTOFF-BRENNLANZEN
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sauerstoff-Brennlanze, welche sich selbst verzehrt, mit einem Mantelrohr und mehreren in die Rohröffnung eingesetzten Kern-Drähten, wobei zwischen den Drähten und dem Mantelrohr Zwischenräume für den Sauerstoff-Transport vom Gasanschluss-Ende zur Brennstelle bestehen.
Die bisher gebräuchlichen Brennlanzen hatten üblicherweise einen Innendurchmesser von 3/8" oder 1ZA", was bei handelsüblichen Gas- und Wasserleitungsrohren - welche hiefür zur Verwendung kamen einem Aussendurchmesser von 17,2 bzw. 13,5 mm entsprach. Mit solchen Brennlanzen - die am vordem Ende angezündet wurden,-konnten in Beton, Gestein und anderen harfejefügigen Materialien durch Sauerstoffzufuhr in das Innere des Mantelrohres Löcher von 4-8 cm Durchmesser bzw. Schnitte entsprechender Breite gebrannt werden.
In der Praxis zeigte sich indessen das Bedürfnis nach kleineren Brennlanzen. Dies scheiterte aber bisher daran, dass solche Klein-Brennlanzen bisher nicht befriedigend arbeiteten, zum Erlöschen neigten, einseitig abbrannten, oder einen unwirtschaftlichen hohen
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Lanzen- oder Sauerstoff-Verbrauch hatten.
Mit der Erfindung sollen diese Nachteile behoben werden und eine Klein-Brennlanze hergestellt werden, mit der Löcher auch in schwer bearbeitbare Metalle gebrannt werden können.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
a) das Mantelrohr hat einen Aussen-Durchmesser von weniger als 10 mm aber mehr als 3 mm,
b) es sind 8-16 Kerndrähte in die Rohröffnung eingesetzt,
c) in der Nähe des Gas-Anschlussendes befindet sich zur Drahthalterung mindestens eine flache Krümmung, wobei der Rohr-Querschnitt im Bereich der Krümmung praktisch ohne Querschnitts-Einschnürung ist,
d) das Verhältnis aller Sauerstoffkanal-Querschnittsflächen zur gesamten Materialquerschnitts-Fläche liegt zwischen 1 : 4 bis 1 : 10,
e) das Verhältnis von Drahtdurchmesser zu Mantelrohr-Wandstärke liegt zwischen 1 : 0,7 bis 1:2.
Auf diese Weise gelingt es, den Anwendungsbereich von Sauerstoff-Brennlanzen wesentlich zu erweitern und für Arbeiten einzusetzen, welche bisher andere, aufwendigere Bearbeitungsverfahren erforderten.
So ist es mit der erfindungsgemässen Brennlanze möglich, in stark armierten Betonwänden- in welchen durch Bohren hergestellte Löcher seitlich stark abweichen - in überraschend kurzer Zeit Löcher zu brennen, beispielsweise für nachträgliche Wasser- oder Elektroinstallation in Gebäuden. Auch in hochlegierte Stähle, die sehr schwer spanabhebend zu bearbeiten sind, lassen sich mit den Brennlanzen gemäss der Erfindung Löcher in sehr kurzer Zeit
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herstellen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Teilansicht einer Brennlanze,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Brennlanze nach der Linie II - II in Fig. 1.
Die Brennlanze 1 dient dazu, Löcher in Beton, Gestein, Gebäudemauern, Metallplatten od.dgl. durch einen Abbrennvorgang herzustellen. Solche Oeffnungen werden in der Weise erzeugt, dass durch ein mit Metall-Drähten gefülltes Mantelrohr vom einen Ende her unter Druck Sauerstoff zugeführt wird und das andere Rohrende auf Entzündungstemperatur gebracht wird. Dadurch entwickelt sich an diesem Lanzenende ein Verbrennungsprozess unter so starker Wärmeentwicklung, dass Beton, Gestein, Metallplatten u.dgl. geschmolzen werden. Dabei verzehrt sich die Brennlanze selbst und muss von Zeit zu Zeit ersetzt werden.
Die Brennlanze 1 enthält ein üblicherweise etwa zwei Meter langes Mantelrohr 2 mit einer Stahlqualität, deren Zusammensetzung weiter hinten angegeben ist. In dieses Mantelrohr 2 mit kreisrunder Querschnitteorm werden aus Stahl bestehende, untereinander gleich dicke Kerndrähte 3 von runder Querschnittsform eingezogen. Die Stahlqualität bzw. die Zusammensetzung ist weiter hinten angegeben. Die Zahl der Kerndrähte 3 wird so gewählt, dass sie den lichten Querschnitt des runden Mantelrohres 2 möglichst gut ausfüllen, ohne dass aber das Einziehen dieser Kerndrähte 3 in das Innere des Mantelrohres erschwert wird. In der Praxis hat sich ein Mantelrohr 2 mit einem lichten Innendurchmesser von 4 mm und elf Kerndrähten von je 1 mm Durchmesser gut bewährt. Der Aussendurchmesser dieser Klein-Brennlanze soll weniger als 10 mm aber mehr als 3 mm, vorzugsweise etwa 6 mm, betragen. Zwischen den einzelnen Kerndrähten 3 bzw. zwischen den Kerndrähten 3 und der innern Mantelrohrwandung verbleiben in Längsrichtung ver-
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laufende Zwischenräume oder Kanäle 5 für den Durchfluss des Sauerstoffes. Die Kerndrähte 3 verlaufen parallel zur Längsaxe des Mantelrohres 2.
Das Mantelrohr 2 ist am einen Ende mit einem kurzen Aussengewinde 4-versehen, damit es an eine Schlauchleitung angeschlossen werden kann, die mit einer unter Druck stehenden Sauerstoff-Flasche verbunden wird. An Stelle eines Gewindes könnte am Mantelrohr 2 auch ein Stecknippel angeschweisst werden. Der Sauerstoffdruck beträgt 8-20 bar, vorzugsweise etwa 10 bar. Der anzuwendende Druck richtet sich nach den Erfordernissen des konkreten Einzelfalles. Hohe Drücke ergeben kleine Lochdurchmesser und eine kurze Durchstechzeit; niedrige Drücke, grössere Lochdurchmesser und eine längere Durchstechzeit.
Es zeigt sich, dass ein Verhältnis der Gesamt-Querschnittsflächen der Kanäle 5 für den Durchfluss des Sauerstoffes zur gesamten Materialguerschnitts-Fläche - also Mantelrohr plus alle Kerndrähte - etwa 1 : 4 bis 1 : 10, vorzugsweise etwa 1 : 6 betragen soll. Es wird angestrebt, dass sich die Sauerstoffkanäle 5 über die ganze Querschnittsfläche im Innern des Mantelrohres 2 möglichst gleichmässig verteilen, um einen regelmässigen Abbrand der Lanze sicherzustellen. Derartige Brennlanzen verbrennen praktisch ohne Rauch und mit nur geringem Funkenwurf, sodass sie auch in geschlossenen Räumen verwendbar sind.
Um zu vermeiden, dass sich einzelne Kerndrähte 3 als Folge der belwAbbrennvorgang auftretenden Erschütterungen lockern, wird dem Mantelrohr 2 samt den sich in seinem Innern befindlichen Kerndrähten 3 eine flache Krümmung 6 gegeben, welche auch als Wölbung oder Bogen bezeichnet werden könnte. Die Krümmung befindet sich auf der Seite des Sauerstoff-Anschlusses nahe am Lanzenende. Querschnitt und Querschnittsform dieser Krümmung sollen möglichst unverändert und einschnürungsfrei bleiben, damit in diesem Krümmungsbereich die Querschnitte der Kanäle 5 für den Durchfluss des Sauerstoffes nicht verringert werden und die weit-
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gehend laminare Strömung des Sauerstoff-Stromes nicht stören.
Die Wölbungshöhe h der Krümmung 6 entspricht vorzugsweise etwa dem halben Mantelrohraussendurchmesser.
Durch das Anbringen der flachen Krümmung 6 können sich die Kerndrähte 3, selbst wenn sie sich im Verlaufe des Abbrennvorganges lockern sollten, nicht aus dem Mantelrohr 2 herauslösen, da ja die Kerndrähte 3 die gleiche Wölbungsform annehmen wie das sie umgebende Mantelrohr 2.
Es wäre möglich, eine wellenförmige Krümmung 6 anzubringen. Dadurch kommt man mit einer etwas geringeren Wölbungshöhe aus.
Das aus Stahl bestehende Material des Mantelrohres 2 hat einen höheren Siliziumgehalt als das ebenfalls aus Stahl bestehende Material der Kerndrähte 3. Anderseits ist es vorteilhaft, dem Material des Mantelrohres 2 einen kleineren Kohlenstoffgehalt zu geben als den Kerndrähten. Dies bewirkt, dass innen - also im Kern der Lanze - eine besonders hohe Temperatur erzeugt wird, die das Schmelzen des zu entfernenden Materials erleichtert, anderseits aber das Mantelrohr 2 eine überraschend geringe Neigung hat, an der Lochwandung anzuschmelzen. Der relativ kleine Kohlenstoffgehalt des Mantelrohres 2 erleichtert zudem das Anzünden zu Beginn des Brennvorganges.
Besonders vorteilhafte Ergebnisse werden erzielt, wenn die Querschnitte wie folgt gewählt werden:
Mantelrohr: Kerndrähte: Sauerstoffkanäle:
(Materialquer- (Gesamtmaterial- (Gesamtquerschnittsschnitts fläche) querschnittsflache fläche der Kanäle)
der Drähte)
untere Grenze 1,6 : 1,0 : 0,4 obere Grenze 2,7 : 1 : 0,8
bevorzugter
Bereich 1,6 bis 2,3 : 1 : 0,4 bis 0,6
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Die Herstellung einer solchen Brennlanze erfolgt in der Weise, dass vorerst in ein Mantelrohr 2 mit runder QuerSchnittsform so viele Kerndrähte 3 eingezogen werden, dass der Querschnitt möglichst gut ausgefüllt ist - beispielsweise zehn oder elf Kerndrähte. Hernach wird dem Mantelrohr 2 samt den eingefüllten Kerndrähten 3 in einer Presse die beschriebene Krümmung 6 gegeben, wobei darauf geachtet wird, dass sich der Innenquerschnitt des Mantelrohres 2 praktisch nicht verändert und der Durchfluss des Sauerstoffes somit praktisch nicht behindert wird.
Nachfolgend seien bevorzugte Abmessungen einer sich in der Praxis bewährenden Klein-Brennlanze angegeben:
Aussendurchmesser des Mantelrohres Innendurchmesser des Mantelrohres Ringfläche des Mantelrohres Zahl der eingefüllten Kerndrähte Durchmesser der Kerndrähte Querschnittsfläche aller Kerndrähte Gesamte Materialquerschnittsfläche Gesamtfläche der Sauerstoffkanäle Sauerstoffdruck ca. 10 bar
Zusammensetzungen:
Mantelrohr Kerndrähte
Kohlenstoff (C) 0,04-0,1% 0,08-0,12 Silizium (Si) 0,03 - 0,15% frei
Mangan (Mn) 0,20 - 0,45% 0,25 - 0,35
Phosphor (P) 0,04 % 0,0,50
Schwefel (S) 0,04 % 0,045
Rest: Eisen, Spurenelemente und Verunreinigungen.
6 mm mm 2
4 mm mm 2
= 15 ,7 τ mm 2
= 11
= 1 mm
8 ,58
= 24 ,28
3 ,98
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Claims (10)

PATENTANSPRUECHE
1. Sauerstoff-Brennlanze, welche sich selbst verzehrt, mit einem Mantelrohr und mehreren in die Rohröffnung eingesetzten Kerndrähten wobei zwischen den Drähten und dem Kantelrohr Zwischenräume für den Sauerstoff-Transport von) GasanSchluss-Ende zur Brennstelle bestehen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
a) das Mantelrohr (2) hat einen Aussen-Durchmesser von weniger als 10 mm aber mehr als 3 mm,
b) es sind 8-16 Kerndrähte (3) in die Rohröffnung eingesetzt,
c) in der Nähe des Gas-Anschlussendes befindet sich zur Drahthalterung mindestens eine fische Krümmung (6) wobei der Rohr-Querschnitt im Bereich der Krümmung praktisch ohne Querschnitts-Einschnürung ist,
d) das Verhältnis aller Sauerstoffkanal-Querschnittsflächen zur gesamten Materialquerschnitts-Fläche liegt zwischen 1:4 bis 1 : 10,
e) das Verhältnis von Drahtdurchmesser zu Mantelrohr-Wandstärke liegt zwischen 1 : 0,7 bis 1:2.
2. Sauerstoff-Brennlanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,-dass der Aussendurchmesser des Mantelrohres (2) 5 bis 8 mm, vorzugsweise etwa 6 mm beträgt.
3. Sauerstoff-Brennlanze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zehn oder elf Kerndrähte (3) mit einem Durchmesser von je etwa 1 mm vorhanden sind.
4. Sauerstoff-Brennlanze nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis aller Sauerstoffkanal-QuerSchnittsflächen zur gesamten Materialquer-
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schnittsfläche 1:5 bis 1:8, vorzugsweise etwa 1 : 6 beträgt.
5. Sauerstoff-Brennlanze nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung (6) eine Bogenhöhe (h) von etwa dem halbem Mantelrohraussendurchmesser hat.
6. Sauerstoff-Brennlanze nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelrohr
(2) einen Aussendruchmesser von 6 bis 6,5 mm hat, die Wandstärke des Mantelrohres (2) 1 bis 1,3 ram beträgt und zehn oder elf Kerndrähte mit einem Durchmesser von etwa 1 mm vorhanden sind.
7. Sauerstoff-Brennlanze nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelrohr (2) auf seiner ganzen Länge - samt Krümmung (6) - einen kreisrunden Querschnitt hat.
8. Sauerstoff-Brennlanze nach einem oder mehreren der vorangehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Kerndrahtdurchmesser zur Mantelrohr-Wandstärke 1 : 0,8 bis 1 : 1,5, vorzugsweise etwa 1 : 1 beträgt.
9. Sauerstoff-Brennlanze nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Mantelrohres (2) einen wesentlich höheren Siliziumgehalt hat als die Kerndrähte (3) und zugleich der Kohlenstoffgehalt des Mantelrohr-Materials kleiner als derjenige der Kemdrähte ist.
10. Sauerstoff-Brennlanze nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Querschnitte Mantelrohr : Kerndrähte : Sauerstoffkanäle zwischen 1,6 : 1 : 0,4 und 2,7 : 1,0 : 0,8 liegt.
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