DE3225116C2

DE3225116C2 - Pulverauftragsbrenner und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE3225116C2
Application number: DE19823225116
Authority: DE
Inventors: Erwin 7801 Schallstadt Hühne
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-07-06
Filing date: 1982-07-06
Publication date: 1992-10-22
Also published as: DE3225116A1

Abstract

Die Erfindung betrifft die Schaffung eines rückzünd- und flammrückschlagsicheren Pulverauftragsbrenners mit einem Gasmischblock, wenigstens einem Pulverinjektor und einem Brennerrohr. Die Verhinderung von Rückzündungen und Flammrückschlägen wird dadurch bewirkt, daß das Brenngas und das Verbrennungsgas voneinander getrennt bis in ein gasinnenmischendes Mundstück geführt werden, wobei wenigstens eines der beiden Gase das Pulver fördert.

Description

60

Die Erfindung betrifft einen Pulverauftragsbrenner mit einem Mischblock, welchem ein Verbrennungsgas und ein Brenngas zuführbar ist und in welchem mittels eines Pulverinjektors das Pulver insbesondere dem Verbrennungsgas zuführbar ist, und mit einem zwischen dem Mischblock und einem Mundstück angeordneten Brennerrohr, wobei aus dem Mundstück die vermischten Gase sowie das Pulver durch eine Mundstückdüsc ausströmen.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines Pulverauftragsbrenners aus einem Pulverflammspritzgerät, das in dem Mischblock eine Vormisch-sinrichtung für das Verbrennungsgas und das Brenngas aufweist, das im Brennerrohr getrennte Gasfühmngen enthält und das ein gasaußenmischendes Mundstück aufweist

Aus der DE-AS 12 20 298 ist ein Pulverauftragsbrenner mit einem Mischblock bekannt, der sowohl den Pulverinjektor als auch den Mischungspunkt von Brenngas und Verbrennungsgas aufweist Der Mischungspunkt liegt in Strömungsrichtung hinter dem Pulverinjektor, !m Hinblick auf die Rückschlaggefahr bei einer solchen Innenmischung wird der Sauerstoff bzw. das Verbrennungsgas dem Mischpunkt mit einem höheren Druck zugeführt als das Brenngas, und zwar das Acetylen. In dem Brennerrohr sind die beiden Gase und auch das Pulver miteinander vermengt, und es kann in der Praxis keineswegs die Rückschlaggefahr ausgeschlossen werden, wenn nämlich der Druck des Sauerstoffes, beispielsweise infolge einer Falscheinstellung oder eines Fehlers in der Sauerstoffzuführung absinkt. Bei dem bekannten Pulverauftragsbrenner, der nach dem sogenannten Doppelinjektor-Prinzip arbeitet, wird in dem Pulverinjektor durch das Verbrennungsgas das Pulver angesaugt, und an dem nachgeschalteten Mischpunkt bzw. zweiten Injektor erfolgt die Mischung mit dem Brenngas. Dieses fertige Gemisch wird durch das Brennerrohr bis hin zum Mundstück geleitet Rückzündung bedeutet, daß beim Entzünden des Gemisches am Mundstück die Zündflamme durch das Brennerrohr bis in den Gasmischblock und insbesondere auch in den Pulverbehälter durchschlägt Flammrückschlag bedeutet, daß insbesondere bei fallenden Gasdrücken die Flamme vom Mundstück ausgehend. Jurch das Brennerrohr zurück bis in den Gasmischblock und sogar in den Pulverbehälter durchschlägt Erfolgt eine Rückzündung bis in den Pulverbehälter, so besteht insbesondere bei explosiv wirkenden Metallpulvern, wie z. B. feinstkörnigem Aluminiumpulver, sogar Lebensgefahr; dies gilt insbesondere bei einem Handgerät, bei welchem der Pulverbehälter auf dem in der Hand zu haltenden Gasmischblock angeordnet ist. In der Praxis läßt sich die in der genannten DE-AS geforderte Drucküberhöhung des Sauerstoffes kaum mit der notwendigen Sicherheit gewährleisten.

Ferner ist in der US-PS 28 61 900 ein Auftragsbrcnne·· mit getrennten Leitungen für das Brenngas einerseits sowie das Verbrennungsgas und das Pulver andererseits vorbekannt. Mit diesem Brenner v/erden Werkstoffe mit einem hohen Schmelzpunkt aufgetragen. Im Inneren des Brenners befindet sich ein Injektor zum Mischen des das Pulver tragenden Verbrennungsgascs mit dem Brenngas. Dem Injektor nachgeschaltet ist eine Verbrennungskammer, die ein vergleichsweise großes Volumen aufweist und schließlich in eine Abströmdüse übergeht. Der nachgewiesene Auftragsbrenner ist nur für Pulver mit hohem Schmelzpunkt geeignet, und die Verbrennungskammer ist insoweit zwingendes Konstruktionsmerkmal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Pulverauftragsbrenner der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß bei einfacher Konstruktion eine hohe Rückzünd- und Flammrückschlagsicherheit erreicht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß das Brennerrohr einen Kanal für das Verbrennungsgas und das Pulver sowie einen getrennten Kanal für das Brenngas aufweist, daß der Misehblock einen Ringkanal aufweist, über welchen das Brenngas dem einen Kanal zugeführt wird, und daß das Mundstück innenmischend ausgebildet ist, wobei an einen Mundstückinjektor die Mundstückdüse anschließt

In dem vorgeschlagenen Pulverauftragsbrenner erfolgt die Mischung unmittelbar vor dem Ausströmen durch die Mundstückdüse in dem innenmischenden Mundstück. Es ist somit nur ein äußerst geringes Gasaufnahmevolumen vorhanden, in welchem explosives Gasgemisch gespeichert werden könnte. Da Brenngas und Verbrennungsgas voneinander getrennt bis praktisch den äußersten Teil das gasinnenmischenden Mundstückes zugeführt werden, besteht praktisch keine Gefahr mehr hinsichtlich Rückzündung und Flammenrückschlag. Somit wird es auch möglich, Metallpulver mit dem Brenngas zij fördern und insoweit eine Explosionsgefahr auszuschließen; nunmehr können auch explosiv wirkende Metallpulver, genannt sei hier feinkörniges Aluminiumpulver, zum Pulverauftragsschweißen zum Einsatz gelangen.

In einer besonderen Ausgestaltung besteht das Brennerrohr aus einem Außenrohr, in welchem ein Innenrohr mit dem Kiinal für das Verbrennungsgas angeordnet ist, wobei zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr mittels Segmentnuten der Kanal für da.·: Brenngas gebildet wird. Hierdurch ist ein sehr leichtes und dünnes Brennerrohr geschaffen, das vor allem für Handgeräte geeignet ist Das Innenrohr kann ohne besondere fertigungstechnische Schwierigkeiten in das Außenrohr eingeführt werden. Weist das Brennerrohr eine Krümmung auf, so liegen die Segmentnuten zweckmäßig rechts und links seitlich im Krümmungsbereich, so daß eine einwandfreie Gasführung gewährleistet wird. Bevorzugt in einem solchen Krümmungsbereich können Innen- und Außenrohr, beispielsweise durch Aufbringen einer selbstklebeiiden Lötfolie auf dem Innenrohr miteinander verbunden werden; die Verbindung erfolgt nach dem Einstecken sowie Biegen durch Nacherwärmung auf den Schmelzpunkt der Folie.

Um eine möglichst homogene Mischung zu gewährleisten, ist eine besondere Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, daß die Segmentnuten im Bereich des Mundstückes in eine Ringnut münden. In dieser Ringnut ist das Innenrohr gewissermaßen frei schwebend in dem Außenrohr angeordnet und am Ende des Innenrohres erfolgt eine gute Mischung der beiden Gase. Um zusatzlieh eine radiale gleichmäßige Verteilung des Gases aus den Segmentnuten bzw. der genannten Ringnut zu erreichen, sind im Bereich der Ringnut auf dem Innenrohr über den Radius verteilt Längsnuten angeordnet. Eine andere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß das Brennerrohr aus einem Außenrohr besteht, in welchem von dem Kanal für das Verbrennungsgas getrennt der Kanal für das Brenngas al.« eine Bohrung angeordnet ist. Diese Ausführungsform ist besonders für einen Maschinenbrenner geeignet, für welchen auch ein relativ schweres Brennerrohr 2:um Einsatz gelangen kann.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art in der Weise auszugestalten, daß ein rückzünd- und flammrückschlagsicherer Pulverauftragsbrenner hergestellt werden kann.

Hierzu wird vorgeschlagen, daß in dem Mischblock die Vormischeinrichtung für das Verbrennungsgas urcd das Brenngas abgesperrt wird und ggfs. der Pulverir.jeklor erweitert wird, um im Brennerrohr eine getrennte Gasführung von Verbrennungsgas und Brenngas zu erhalten, und daß das gasaußenmischende Mundstück durch ein gasinnenmischerides Mundstück ersetzt wird.

Durch dieses Verfahren wird in einfacher Weise die Umrüstung eines Pulverflammspritzgerätes mit gasaußenmischendem Mundstück auf eine rückzünd- und flammrückschlagsichere Innenrnischung durchgeführt.

Ausführungsbeispiele zu der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 den Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Hand-Brenner;

F i g. 2 den Querschnitt durch das gasinnenmischende Mundstück des Hand-Brenners gemäß F i g. 1:

Fig. 3a—c verschiedene Querschnitte zu Fig. 1 und 2;

Fig.4 den Querschnitt durch das Brennerrohr mit einem gasinnenmischenden Mundxt'ick bei einem Maschinenbrenner;

F i g. 5a, 5b die Umrüstung eines bekannten Pulverflammspritzgerätes mit Vormischung.

In F i g. 1 wird z. B. reiner Sauerstoff von dem Verbrennungsgasventil 7 aus durch den Verbrennungsgaskanal 16 in den Injektorspalt 12 geführt. Dieser mündet in eine hartmetallbestückte Pulvermischdüse 3. Von dort setzt sich der Verbrennungsgaskanal 16 bis in das Mundstück fort. In dem InjektorspaJt 12 entsteht ein Unterdruck, der das Pulver aus dem nicht gezeigten Pulverbehälter durch die Pulverzuleitung 5 ansaugt. Somit wird das Verbrennungsgas mit dem Pulver gemischt; hinter der Pulvermischdüse führt demnach der Verbrennungsgaskanal ein Gemisch bestehend aus Verbrennungsgas und Pulver. Das Brennerrohr selbst besteht aus dem Innenrohr 1 und dem Außenrohr 2. Nicht in dieser Figur zu erkennen sind die Segmentnuten 26 zwischen dem Innenrohr 1 und dem Au3enroi;-r 2. Jedoch ist die Ringnute 18 im Bereich des Mundstückes zwischen dem Innenrohr 1 und dem Außenrohr 2 noch zu erkennen. Im Gasmischblock in dem auch der Pulverinjektor angeordnet ist, sowie das Verbrennungsgasventil 7 und das Brenngasventil 15, befindet sich ein besonderer Ringkanal 4. Dieser Ringkanal 4 steht über die Brenngasbohrung 14 mit dem Brenngasventil 15 in Verbindung. Der Ringkanal 4 liegt an Schlitzen an, die das Außenrohr 2 durchtreten bis zu den nicht erkennbaren Segmentnuten 26 auf dem Innenrohr 1. Somit werden die Segmentnuten 26 von dem Ringkanal 4 mit Brenngas gespeist. Das Brennerrohr selbst wird in dem Gasmischblock von der Haltehülse 8 gehalten, deren nach innen abgewölbter Rand gegen einen Halterand 9 auf C¹Un Außenrohr 12 drückt, dadurch wird das Brennerrohr in den Gasgemischblock gepreßt. Die Verschraubung der Haitehülse 8 gegen die Außtnbüchse 11 des Gasmischblockes wird durch die Hülsenmutter 10 erleichtert. Nach innen ist innerhalb einer Bohrung des Gasmischblockes das Brennerrohr durch eine Dichtung 13 abgedichtet. Auf diese Weise ist ein vollständig auswechselbares Brennerrohr geschaffen; ist also im Bereich der Krümmung des Brennerrohres dt-rcii Abnutzung oder aber das Mundstück unbrauchbar geworden, so kann das Brennerrohr mit dem Mundstück einfach aus dem Gasmischblock herausgeschraubt und durch ein neues Brennerrohr ersetzt werden. Das Mundstück selbst wird anhand der Fig.2 im einzelnen deutlicher erläutert.

In Fig. 2 münden also die dort ebenfalls noch nicht

erkennbaren Segmentnuten 26 in die Ringnute 18. Von dieser Ringnute 18 aus tritt dann das Brenngas vor bis in den Bereich der Innendüse 22. Dort wird dann das Brenngas aus der Ringnute 18 mit dem Verbrennungsgas aus dem Verbrennungskanal 16 in dem Mundinjektor 19 nach dem bekannten Injektorprinzip gemischt. Die Mundstückdüse 23 ist ihrerseits gewöhnlich hartmetallbestückt und dient zur Zentrierung dieses brennbaren Gasgemisches. Nicht dargestellt sind eventuell vorhandene, radial angeordnete Längsnuten im Bereich der Ringnute 18. Das Mundstück selbst wird von einer Mundstückhülse 17 gebildet, die auf das Außenrohr 2 aufgesetzt ist. Über diese Mundstückhülse 17 ist die Brennerhülse 25 geworfen, die an ihrem äußeren Ende die Brennöffnung 24 besitzt. Vermöge des Mundinjek- is tors 19 liegt somit ein sogenanntes gasinnenmischendes Mundstück vor, also ein Mundstück, bei dem die Gasmi-SCuüng innerhalb desselben SiäUiii'iuei, nicht jedoch außerhalb desselben.

In F i g. 3a ist der Querschnitt entlang der Schnittlinie A-Baus den F i g. 1 und 2 dargestellt. Zu erkennen sind das Außenrohr 2 und das Innenrohr 1. Hier sind auch deutlich die Segmentnuten 26 zu erkennen. In Fig.3b ist der Querschnitt entlang der Schnittlinie f-Fdurch das Brennerrohr im Bereich des Mundstückes dargestellt. Hier befindet sich zwischen dem Innenrohr 1 und dem Außenrohr 2 deutlich erkennbar die Ringnute 18. In F i g. 3c schließlich ist ein Querschnitt der Brennöffnung 24 dargestellt. Die Brennerhülse 25 ist hier von quer verlaufenden Nuten an der Stirnseite unterbrochen. Nur angedeutet ist die öffnung des Verbrennungsgaskanales 16; eigentlich handelt es sich hierbei um die öffnung der Mundstückdüse 23 bzw. der Druckdüse 20.

In Fig.4 ist ein Brennerrohr mit einer ebenfalls gasinnenmischenden Munddüse eines Maschinenbrenners nach dem Erfindun^iTsⁿr!nzi^rv abgebildet. Nur strichünicrt ist das Ansatzteil des Gasmischblockes dargestellt. Der Gasmischblock liefert voneinander getrennt das Verbrennungsgas durch den Verbrennungsgaskanal 16 und das Brenngas über die Brenngaszufuhr 31 in den Ringkanal 4. Letzterer steht mit den Brenngasbohrungen 18a im Brennerrohr in Verbindung; der Verbrennungsgaskanal 16 hingegen steht mit dem Verbrennungsgaskanal 16 des Brennerrohres in Verbindung. Das Brennerrohr ist über eine Einsatzmutter 28 in die Ansatzbohrung 32 des Ansatzstutzens 29 des Gasmischblockes eingesetzt Die Einzelheiten sind dem Fachmann auf diesem Gebiet geläufig und gehören zum Stand der Technik. In dem Mundstück werden die Brenngasbohrungen 18a in einen Druckspalt 27 geleitet, der als Ringspalt ausgebildet ist. Gegebenenfalls können dort längsveriaufende Verteilungsnuten angeordnet sein. Gleichzeitig wird dort der Verbrennungsgaskanal 16 in eine komprimierende Innendüse 22 geleitet Am Ende dieser Innendüse 22 ist somit ein Mundinjektor 19 nach dem bekannten Injektorprinzip gebildet Dieser endet in der Mundstückdüse 23, die üblicherweise hartmetallbestückt ist Diese Mundstückdüse 23 weist die endgültige Trennöffnung 24 auf.

In der Fig.5a ist im Querschnitt ein Teilbereich des Gasmischblockes eines Pulverflammspritzgerätes gezeigt der für ein Brennerrohr mit getrennten Gasführungen vorgesehen ist. Auch hier wird das Verbrennungsgas von einem Verbrennungsgasventii 7 aus durch den Verbrennungsgaskanal 16 in die Pulvermischdüse 3 geleitet. Durch die Pulverzuleitung 5 wird das Metallpulver 33 zugegeben. Nicht dargestellt im einzelnen ist der Injektor hier. Das Verbrennungsgasventil 7 wird von der Verbrennungsgaszuleitung 166 gespeist. Das Brenngas andererseits wird durch die Brenngaszulcitung 18c dem Brenngasventil 15 aufgegeben. Von dort wird es in einen Injektorraum 38 geleitet. Von hier aus wird es dann in die Brenngaszufuhr 31 geführt, die in den Ringkanal 4 mündet.

Der Injektorraum 38 wird hier noch von dem Zumischinjektor 16e beaufschlagt. Dieser Zumischinjektor 16e führt Verbrennungsgas aus dem Zumischventil 16c. Somit wird in der Brenngaszufuhr nicht mehr reines Brenngas sondern ein Gemisch aus Brenngas und Verbrennungsgas geleitet. In F i g. 5b ist verbildlicht, wie die Umrüstung daher hier vorgenommen werden muß. Der Injektor muß aufgebohrt werden, was hier nicht dargestellt ist, da dieser vorgenannte Zumischinjektor 16c unterbunden wird. Er wird ersetzt durch einen Verschluß 39. Infolgedessen sind das Zumischventil 16c- und die Zumischzuieitung ίόσ bedeutungslos geworden, in dem Injektorraum 38 befindet sich nun nur noch Brenngas. Demgemäß wird durch die Brenngaszufuhr 31 in dem Ringkanal 4 auch nur noch Brenngas geleitet Sofern der Druckluftanschluß 37 nicht schon vorher verschlossen war, ist auch dieser noch zu verschließen, so daß in der Brenngaszufuhr 31 nur noch reines Brenngas geführt wird. Verschließen läßt sich der Zumischinjektor 16e im vorliegenden Falle z. B. dadurch, daß zunächst iie Verschlußschraube 36 geöffnet wird. Dann wird der Injektorraum frei gelegt, in dem die Injcktortrompete 40 herausgenommen wird. Sodann wird der Zumischinjektor ISedurch den Verschluß39 ersetzt,die Injektortrompete 40 wieder eingesetzt und die Verschlußschraube 36 zugeschraubt. In die Ansatzbohrung 32 des Ansatzstutzens 29 kann dann die Einsatzmutier 28 des in F i g. 4 dargestellten Brennrohres gesetzt werden. Am Ende des Brennrohres ist dann noch das in F i g. 4 dargestellte und anhand dieser Figur beschriebene, gasinnenmischende Mundstück anzusetzen: dazu kann dieses gasinnenmischende Mundstück einfach so gestaltet sein, daß es an Stelle eines gasaußenmischenden Mundstückes aufgesetzt werden kann. Dies ist nur eine konstruktive Maßnahme. Somit ist die Umrüstung komplett und ein rückzünd- und flammrückschlagsichcres Gerät geschaffen.

Zeichenerklärung	Innenrohr
1	Außenrohr
2	Pulvermischdüse
3	Ringkanal
4	Puiverzuleitung
5	Injektorbüchse
6	Verbrennungsgasventil
7	Haltehülse
8	Halterand
9	Hülsenmutter ,
10	Außenbüchse
11	Injektorspalt
12	Dichtung
13	Brenngasbohrung
14	Brenngasventil
15	Verbrennungsgaskanal
16	Verbrennungsfaszuleitung
166	Zumischventil
16c	Zumischzuieitung
16c/	Zumischinjektor
16e	Mundstückhülse
17	Ringnute
18

I8.-J Brcnngiisbohrung

18c Brenngiiszuleitung

19 Mundinjektor

20 Druckdüse

22 Innendüse

23 Mundstückdüse

24 Brennöffnung

25 ii.-ennerhülse

26 Segmentnuten

27 Druckspalt

28 Einsatzmutter

29 Ansatzstutzen

31 Brenngaszufuhr

32 Ansatzbohrung

33 Metallpulver

36 Verschlußschraube

37 Druckluftanschluß

38 Injektorraum

39 Verschluß

40 Injektortrompete

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

30

40

45

55

60

Claims

Patentansprüche:

1. Pulverauftragsbrenner mit einem Mischblock, welchem ein Verbrennungsgas und ein Brenngas zuführbar ist und in welchem mittels eines Pulverinjektors das Pulver insbesondere dem Verbrennungsgas zuführbar ist, und mit einem zwischen dem Mischblock und einem Mundstück angeordneten Brennerrohr, wobei aus dem Mundstück die vermischten Gase sowie das Pulver durch eine Mundstückdüse ausströmen, dadurch gekennzeichnet,

daß das Brennerrohr einen Kanal (16) für das Verbrennungsgas und das Pulver sowie einen getrennten Kanal (18a,Jfür das Brenngas aufweist, daß der Mischblock einen Ringkanal (4) aufweist, über welchen das Brenngas dem einen Kanal (I82J zugeführt wird, und

daß das Mundstück innenmischend ausgebildet ist, wobei an cäen Mundstückinjektor (19) die Mundstückdüse (23) anschließt

2. Pulverauftragsbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennerrohr aus einem Außenrohr (2) besteht, in welchem ein Innenrohr (1) mit dem Kanal (16) für das Verbrennungsgas angeordnet ist, wobei zwischen Außenrohr (2) und Innenrohr (1) mittels Segmentnuten (26) der Kanal für das Brenngas gebildet wird.

3. Pulverauftragsbrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmentnuten (26) im Bereich des Mundstückes in eine Ringnut (18) münden.

4. Pulverauftragsbren.ier nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im i ereich der Ringnut (18) auf dem Innenrohr (1) über den Radius verteilt Längsnuten angeordnet sind.

5. Pulverauftragsbrenner nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Brennerrohr aus einem Außenrohr (2) besteht, in welchem von dem Kanal (16) für das Verbrennungsgas getrennt der Kanal (ISa) für das Brenngas als eine Bohrung angeordnet ist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Pulverauftragsbrenners nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aus einem Pulverflammenspritzgerät, das in dem Mischblock eine Vormischeinrichtung für das Verbrennungsgas und das Brenngas aufweist, das im Brennerrohr getrennte Gasführungen enthält und das ein gasaußenmischendes Mundstück aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Mischblock die Vormischeinrichtung für das Verbrennungsgas und das Brenngas abgesperrt wird und gegebenenfalls der Pulverinjektor erweitert wird, um im Brennerrohr eine getrennte Gasführung von Verbrennungsgas und Brenngas zu erhalten, und

daß das gasaußenmischende Mundstück durch ein gasinnenmischendes Mundstück ersetzt wird.