DE2521253A1 - Brennschneidduese - Google Patents

Description

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

(G 019) 0 7/5/35

Mo/fl 13. Mai 1975

BrennschneiddUse

Die Erfindung betrifft eine BrennschneiddUse mit einem DUseneinsatz zur Erzeugung einer mit Unterschallgeschwindigkeit strömenden Ringströmung und einer mit Überschallgeschwindigkeit strömenden zentralen Strömung.

Es ist aus der DT-AS 2 l4l 459 eine Brennschneiddüse mit einem DUseneinsatz bekannt, welcher einen zentralen, mit Überschallgeschwindigkeit strömenden Sauerstoffstrahl und einen ringförmigen, mit Unterschallgeschwindigkeit strömenden Sauerstoffschleier erzeugt. Der zentrale Sauerstoffstrahl bestimmt im wesentlichen die Schnittgeschwindigkeit und Schnitt-

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gute und sollte deshalb mit hoher Geschwindigkeit und in parallelen Strombahnen aus der DUse austreten. Düsen, z.B. Laval-DUsen, die einen derartigen Gasstrahl erzeugen, weisen eine komplizierte Form des DUsenkanals auf und stellen hohe Anforderungen an die Oberflächengüte des DUsenkanals. Derartige DUsen sind naturgemäß für die Schweißtechnik zu teuer, so daß bei der Fertigung entsprechender DUsen bzw. DUseneinsätze Vereinfachungen vorgenommen werden. Dies kann bei dem bekannten DUseneinsatz z.B. dazu fUhren,daß der austretende zentrale Sauerstoffstrahl sich konisch erweitert und einen gestörten, verwirbelten Randbereich aufweist, der die SchnittgUte, insbesondere bei tiefen Schnitten, beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Brennsohneiddüse zu entwickeln, welche hohe Schnittgeschwindigkeiten bei hoher SchnittgUte ermöglicht und welche einfacher und billiger herzustellen ist, als die bisher bekannteiBrennschneid-

dUsen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das auslaßseitige Ende des DUseneinsatzes im Abstand von mindestens zwei DUsenkanaldurchmessern vor der Austrittsöffnung der BrennschneiddUse angeordnet ist.

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Aus einer derartigen DUse tritt nur mehr ein einziger Oasstrahl aus, der eine mit Überschallgeschwindigkeit strömende Kernzone aufweist, die in eine glatte, mit Unterschallgeschwindigkeit strömende Randzone Übergeht. Die glatte Randzone trägt wesentlich zur Verbesserung der SchnittgUte bei, ohne daß die DUsenkanäle eine besonderes hohe Oberflächengüte aufweisen mUssen. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des DUseneinsatzes weist der aus der BrennschneiddUse austretende Gasstrahl über eine weite Strecke parallele Strombahnen auf, was zu besonders parallelen Schnittflächen beim geschnittenen Material führt.

Die besten Brennschneidergebnisse werden dann erzielt, wenn der Abstand des auslaßseitigen Endes des DUseneinsatzes von der Austrittsöffnung der BrennschneiddUse das 2,5 bis 3»5-fache des Durchmessers der Austrittsöffnung der BrennschneiddUse beträgt.

Eine weitere Verbesserung der Randzone des austretenden Gasstrahl wird dadurch ermöglicht, daß die äußere Wand des DUsenkanals für die Ringströmung sich konisch zur Austrittsöffnung hin verengt.

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Durch diese konische Verengung des DUsenkanals verengen sich die Strombahnen bis zur Austrittsöffnung, was zu einer Abnahme der Grenzschichtdicke und somit zu einer noch gleichmäßigeren Strömung in der Randzone des Gasstrahls führt. Nach dem Verlassen der DUse wird der Gasstrahl durch die vorgegebenen Strombahnen der Randzone noch etwas eingeschnürt, wodurch eine vorzeitige Verwirbelung mit der Atmosphäre vermieden wird.

Wenn erfindungsgemäß der Überschallkanal des DUseneinsatzes auslaßseitig eine keglige Fläche aufweist, dann können bei geeignetem Gasdruck in der Kernzone des aus der Brennsohneiddüse austretenden Gasstrahls Turbulenzen entstehen, die eine Beschleunigung des Verbrennungsprozesses in dem zu schneidenden Material und somit eine Erhöhung dar Schnittgeschwindigkeit bewirken.

Anhand einer Figur soll ein AusfUhrungsbeispiel einer erfindungsgemäßen BrennsohneiddUse näher erläutert werden:

In der Figur ist in einer schematischen Schnittzeichnung eine BrennschnelddUse 1 mit einem DUseneineatz 2 dargestellt. Im zentralen Kanal 3 des DUseneinsatzes 2 wird ein Teil des in die BrennschneiddUse eintretenden Gases auf

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Überschallgeschwindigkeit beschleunigt. Das restliche Gas strömt durch seitliche Kanäle 4 mit UnterschalIgeschwindigkeit außen am DUseneinsats 2 vorbei und vereinigt sich am auslaßsei t Igen Ende des Düseneinsatzes 2 vor dem Austritt aus der ErennschneiddUse 1 wieder mit der Gasströmung aus dem zentralen Kanal >. Die aus dem sich konisch erweiternden Auslaß des Düseneinsatzes 2 austretende, expandierende zentrale Strömung wird durch die konzentrisch zuströmende Ringströmung so weit eingeschnürt, daß das Gas der Kernzone aus der Brennschneiddüse nur mehr in nahezu parallelen Strombahnen austritt. Die sich konisch verengende Wand 5 der Brennschneiddüse 1 bewirkt, daß sich die Randzone des austretenden Gasstrahls nach dem Austritt aus der Düse noch etwas verengt, wodurch die Randzone besonders glatt wird.

Unterhalb der Austrittsöffnung der Brennschneiddlise 1 ist das Geschwindigkeitsprofil des aus einer erfindungsgemäßen Brennschneiddüse austretenden Gasstrahls dargestellt. Charakteristisch für eine erfindungsgemäße Brennschneiddlise sind dabei die steilen Planken des Geschwindigkeitsprofils beim Übergang von der Kernzone 6 zur Randzone 7 und von der Randzone 7 zur Umgebung.

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Claims (1)

1. LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

   (G 019) - υ -

   13. Mai 1975

   Patentansprüche

   1.) Brennsohneiddüse mit einem DUsenelnsatz zur Erzeugung einer mit Unterschallgeschwindigkeit strömenden Ringströmung und einer mit Überschallgeschwindigkeit strömenden zentralen Strömung, dadurch gekennzeichnet, daß das auslaßseitige Ende des DUseneinsatzes (2) im Abstand von mindestens zwei DUsenkanaldurchmessem vor der Austrittsöffnung der Brennschneiddüse (l) angeordnet ist.

   2. Brennschneiddtlse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des auslaßseitigen Endes des DUseneinsatzes (2) von der Austrittsöffnung der Brennschneiddüse (1) das 2,5 bis 3,5-fache des Durchmessers der Auatrittsöffnung der BrennsohneiddUse (l) beträgt.

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   LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

   5. Brennschnelddlise nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Wand (5) des DUsenkanals für die Ringströmung sich konisch zur Austrittsöffnung hin verengt.

   4. Brennschneiddtise nach einem der Ansprüche 1 bis 3» da-

   durch gekennzeichnet, daß der überschallkanal des DUseneinsatzes (2) auslaßseitig eine keglige Fläche aufweist.

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