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Kopfstück für Schlitzbrenner zum Oberflächenhärten von Werkstücken
, Zur Oberflächenhärtung von Werkstücken aus Stahl standen bisher im allgemeinen
nur diejenigen Brenner zur Verfügung, die man zum Schweißen oder Löten gebraucht.
Zum Härten von größeren Flächen hat man darüber hinaus besondere Brenner entwickelt,
die eine Anzahl nebeneinander angeordneter Düsen aufweisen. Weder mit diesen noch
mit sonst bekannt gewordenen schlitzförmigen Brennern ist es jedoch möglich, eine
einwandfreie Oberflächenhärtung zu erzielen. Es ist nämlich hierzu erforderlich,
daß die zu härtende Oberfläche des Werkstückes innerhalb enger Temperatur- und Tiefengrenzen
erhitzt wird, damit einerseits eine Überhitzung des Materials vermieden, andererseits
aber eine ausreichende Erhitzung bis oberhalb der Härtetemperatur erzielt wird,
ohne daß der Kern des Werkstückes von dieser Wärmebehandlung beeinflußt wird. Es
hat sich gezeigt, daß schon bei geringen Unterschieden in der Ausbildung der Flamme
und damit der Erhdtzungsgeschwindigkeit erhebliche Härteunterschiede in der gehärteten
Schicht auftraten, und daß eine streifenförmige Abnutzung erfolgte.
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Um eine einwandfreie und vollkommen gleichmäßige Härtung größerer
Oberflächen zu erreichen, bedarf es einer Härteflamme, deren wirksamer Kern einen
Streifen konstanter Höhe bildet.
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Die Erfindung bezweckt die Ausbildung eines Kopfstückes für Schlitzbrenner,
mit denen eine solche gleichmäßige Oberflächenhärtung erreicht werden kann. Zu diesem
Zweck ist auf den an sich bekannten Querschnittsübergangsteil ein Mundstück aufgesetzt,
dessen Hohlraum für das Brenngasluftgemisch sich bis zum Austrittsschlitz keilförmig
verjüngt und parallele Seitenflächen besitzt, so daß die Gasaustrittsgeschwindigkeit
über den ganzen Schlitzquerschnitt gleich und gleichgerichtet ist. Vorzugsweise
beträgt die Gesamtlänge des Kopfstückes ein Mehrfaches der Schlitzlänge.
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Die bekannten Kopfstücke für Schlitzbrenner, wie sie z. B. zum Löten
benutzt werden, dienen lediglich dazu, aus dem runden Querschnitt zu einem rechteckigen
Schlitzquerschnitt überzugehen, wobei von diesem aus die Flamme divergiert. Derartige
Flammen sind jedoch, wie eingangs dargelegt, für Oberflächenhärtungszwecke unbrauchbar.
Auch die Kopfstücke für Schlitzbrenner zur Erhitzung von Nieten dienen lediglich
dazu, die Flamme umspülend auf die ganze Nietlänge zu verteilen, ohne ihren Umfang,
insbesondere ihren Kern, in anderer Weise zu begrenzen, als es zur durchgreifenden
Erwärmung des Nietes nötig ist. Im Gegensatz hierzu ist der Gasweg im Brennerkopf
gemäß der Erfindung nach Gesichtspunkten gestaltet, welche die Erreichung einer
turbulenten Gasströmung gewährleisten, so daß die Gasaustrittsgeschwindigkeit über
den: ganzen Schlitzquerschnitt gleich und gleichgerichtet ist. Neben der besonderen
Formgebung der Kanalwandungen ist es hierbei wesentlich, daß
die
Richtungsänderungen dieser Wandungen allmählich erfolgen, was die charakteristische
langgestreckte :und flache Bauart des neuen Brennerkopfes bedingt.
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Zwei beispielsweise Ausführungsformen des Brennerkopfstückes sind
in den Fig. i bis q. bzw. 5 bis 7 schematisch dargestellt, und zwar zeigen Fig.
i einen Längsschnitt des Brennerkopfstückes nach der ersten Ausführungsform, Fig.
z einen Längsschnitt nach der Linie II-II von Fig. i, Fig. 3 einen Schnitt nach
der Linie III-III von Fig. i, Fig@_4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV von Fig.
i, Fig.5 den Längsschnitt einer anderen Ausführungsform, Fig. 6 einen Schnitt nach
der Linie VI-VI von Fig. 5 und Fig. 7 einen Schnitt nach der LinieVII-VII von Fig.
5. -a ist -das neue Brennerkopfstück, das bei b in bekannter Weise auf eine Mischkammer
aufgesetzt ist. Aus dieser Mischkammer tritt das Brenngas, z. B. Acetylen-Sauerstoff,
in den Gaskanal g des Brennerkopfstückes a ein. Dieses endigt vorn in einem Schlitz
c von der Länge l und der Breite d, auf welchen sich der parallel
zur Schlitzkante verlaufende Flammenkern h der Flamme c aufsetzt. Die Länge l ist
dabei der Breite des zu härtenden Werkstückes angepaßt. Die Breite d ist außerordentlich
gering und beträgt bei einer Ausführungsform beispielsweise 0,3 mm.-Zwischen
dem Gaseintritt b und dem Gasaustritt durch den Schlitz c liegt ein Kanal g, der
in seinem ersten Teil, sogenannten Querschnittsübergangsteil, in bekannter Weise
von je zwei in zueinander senkrechten Ebenen lie= genden, und zwar in der einen
Ebene divergierenden (Fig. i), in der anderen Ebene konvergierenden (Fig.2) Wandungen
begrenzt wird. An diesen Querschnittsübergangsteil schließt sich das aufgesetzte
oder mit ihm aus einem Stück gebildete Mundstück% an, dessen in die Schlitzbreite
d übergehende Schmalseiten parallel verlaufen, und dessen in die Schlitzlänge l
übergehende Breitseiten sich im wesentlichen keilförmig gegen die Schlitzmündung
nähern. Die Breitseiten können vorzugsweise in ihrem letzten, in den Schlitz übergehenden
Teil n2 parallel zueinander verlaufen. Die Gesamtlänge m des Kopfstückes beträgt
vorzugsweise ein Mehrfaches der Schlitzlänge 1, so daß eine langgestreckte flache
Formgebung erzielt wird.
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Der Brennerkopf kann zur besseren Wärmeableitung verdickt sein (Fig.
5, 6) und außerdem auch Kanäle i zur Wasserkühlung enthalten (Fig. i, 2).