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Mehrteilige Brennerdüse Die Erfindung betrifft eine mehrteilige Brennerdüse,
welche einen im Querschnitt ringförmigen Gasstrahl Ion gleichmäßiger Länge zu liefern
vermag. Die Erfindung ist vor allem für das Metallschneiden und ähnliche Düsen brauchbar,
vermittels welchen ein Strahl oxydierenden Gases, wie handelsüblicher reiner Sauerstoff,
und eine ihn mantelförmig umgebende Vorwärmflamme aus Brenngas, wie z. B. .eine
Mischung aus Acetylen und Sauerstoff, gleichzeitig auf ein metallisches Werkstück
zur Einwirkung gebracht werden, um dieses zu schneiden. Die Merkmale der Erfindung
können jedoch auch bei Düsen angewendet werden, welche für das Schweißen und die
Flammenhärtung von Metallen dienen.
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Schneidbrennerdüsen wurden bisher aus zwei konzentrischen Teilen hergestellt,
wobei der Innenteil teleskopartig in einen Außtenteil eingesetzt war. Diese Teile
wurden mit den erforderlichen Gaskanälen versehen, nämlich einer axialen Bohrung
durch den Innenteil, um den Sauerstoffschneidstrahl zu speisen, und einem ringförmigen
Kanal zwischen den beiden Teilen, um die Vorwärmflamme zu speisen. Derartige Düsen
Uraren wirtschaftlich unbefriedigend, hauptsächlich weil die sehr engen Erzeugungsspielräume,
welche zur Herstellung einer genau konzentrischen Mündung von gleichförmiger Weite
für den genannten Ringkanal notwendig sind, sich als unpraktisch erwiesen haben.
Infolgedessen zeigten die aus der Ringdüse austretenden Vorwärmflammen bei den bekannten
Brennerdüsen nicht gegenüber allen Punkten der Ringmündung die nämliche Länge, was
ein zufriedenstellendes Schneiden mit solchen Düsen verhinderte.
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Die Hauptzwecke der vorliegenden Erfindung betreffen eine mehrteilige
Brennexdüse mit ringförmiger Mündung von gleichmäßiger Weite, welche keine übermäßig
engen Erzeugungsspielräume erfordert, Um einen genauen
Zusammenbau
der Teile zu gestatten, wobei der Außenteil mit einer in einem Mundstück mündenden
Bohrung versehen ist und der Innenteil einen Düsenteil sowie einen benachbarten
mit Rippen besetzten Teil aufweist, der zum Zentrieren jenes Düsenteiles in der
Mündung des Außenteiles dient.
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Erfindungsgemäß ist , der Innenteil mit längs verlaufenden, gegen
die konvergierende Innenwand des Außenteiles unter Reibungseingriff sich anlegenden
,abgeschrägten Rippen versehen; hinter den Rippen ist ein ringförmiger Längskanal
vorgesehen, und der rückwärtige Teil des Innenstückes wird gleichzeitig mittels
einer geflanschten, in eine entsprechende Gegenbohrung im rückwärtigen Teil des
Außenstückes hineinpassende Büchse zentriert.
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In der Zeichnung zeigen Fig. t und 2 axiale Längsschnitte durch den
Außen- bzw. den Innenteil einer Brennerdüse gemäß der Erfindung, Fig. 3 einen axialen
Längsschnitt durch die aus den beiden Teilen zusammengesetzte Brennerdüse in Verbindung
mit dem Brennerkopf, Fig. q. und 5 Vorder- und Rückansichten des Düsenteiles ,gemäß
Fig. 2.
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Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, besteht die Düse aus einem Innenteil
B, wielcher mit Reibung in den rohrförmigen Außenteil A einsetzbar ist. Jeder Teil
besteht aus geeignetem Metall, beispielsweise Kupfer, Messing o. dgl.; der I=enteilB
weist einen axialen Gaskanal 15 auf; der Außenteil A besitzt eine größere axiale
Bohrung, derart, daß nach Zusammenfügen dei beiden Teile zwischen diesen .ein Gaskanal
16 :gebildet wird.
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Die axiale Bohrung des Außenteiles A besitzt einen zylindrischen Mündungsteil
17, einen nach rückwärts sich erweiternden Teil 18 von Trichterform, einen zylindrischen
Teil r9 und an dessen rückwärtigem Ende eine zylindrische Gegenbohrung 2o, wobei
alle diese Teile konaxial zur Hauptachse des Stückes A verlaufen. Der Teil 17
weist einen kleineren Durchmesser auf als der übrige Teil der Gesamtbohrung, und
der Durchmesser des vorderen oder ,engeren Endes des konischen Teiles 18 ist beträchtlich
größer als das Innenende des Teiles 17, so daß an deren Verbindungsteile eine Schulter
21 gebildet wird. Die Gegenbohrung 2o ist in der rückwärtigen Fläche eines Ringflansches
22 am rückwärtigen Ende des Stückes A ausgebildet. An der Verbindungsstelle des
zylindrischen Teiles 19 und der Gegenbohrung 2o ist eine Schulter 23 gebildet,
und die zylindrische Wandung 24 derselben dient als Zentrierfläche.
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Die axiale Bohrung 15 im inneren Teil B weist einen sich erweiternden
Einlaßtei125, einen zylindrischen Teil 26, einen kegelförmig sich verjüngenden Teil
27 und einen Mündungstei128 auf, welcher in einem Rohransatz 29 am Vorderende
des Innenstückes B endet. Der Außendurchmesser des Ansatzes 29 ist kleiner als der
Durchmesser des Mündtmgsteiles 17 des Düsenaußenteiles A, so daß eine ringförmige
Austrittsmündung 30 von gleichmäßiger Weite und konaxial zur Bohrung 28 gebildet
wird, wenn der innere Düsenteil B richtig in den äußeren Düsenteil A, eingesetzt
ist. Überdies liegen auch die Auslässe der Kanäle 28 und 30 im wesentlichen
in der nämlichen Ebene senkrecht zur Düsenachs;.
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Am rückwärtigen Ende des Ansatzes 29 ist eine Schulter 31 vorgesehen.
Der Ansatz 29 erstreckt sich vorzugsweise über eine größere Länge in axialer Richtung
als die Bohrung 17, so daß nach dem Zusammensetzen der Teile A und B eine ringförmige
Gasverteilungs- und Druckausgleichkammer 32 zwischen den Schultern 2 t und 3 z geschaffen
wird, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Diese Kammer 32 erstreckt sich konaxial zum
Auslaß 3o, besitzt jedoch eine beträchtlich größere radiale Weite als dieser.
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Die Außenfläche des Innenteiles B ist mit einer Mehrzahl von längs
verlaufenden Kanälen 33 versehen, welche an der Schulter 31 endigen und die Verbindung
zwischen Kammer 3-2 und Ringkanal 16 bilden, wenn das Düseninnenteil in das
Außenteil eingesetzt ist. Die Eintritte dieser Kanäle in den Ringraum 16 weisen
einen größeren Querschnitt auf :als ihre Austritte in die Kammer 32. Zwischen jedem
Paar der Kanäle 33 befindet sich eine längs sich erstreckende Rippe oder Lamelle
3q., welche mit dem Düsenteil B aus einem Stück besteht. Diese Rippen erstrecken
sich über die gleiche Länge wie die Kanäle 33 und gehen an ihren rückwärtigen Enden
in die äußere Zylinderfläche 35 des Düseninnenteiles B über. Die Außenfläche einer
jeden Rippe 34 ist über etwa die Hälfte oder mehr ihrer Länge in der Längsrichtung
und gegen ihr Ende an der Schulter 3 i hin abgeschrägt, und diese Abschrägung entspricht
im wesentlichen ' der Neigung von Fläche 18 relativ zur Hauptachse der Düse. Die
Außenkante einer jeden Rippe 34 ist auch in der Querrichtung abgerundet, damit sie
sich genau an die Umfangskrümmung der damit zusammenwirkenden Fläche r 8 anpaßt.
Da diese Rippen in gleichen Kreisabständen angeordnet sind und entsprechende Punkte
ihrer Außenkanten sich irr gleichen Abstand von der Hauptachse des Innenteiles B
befinden, ist es klar, daß sie mit der Oberfläche 18 zusammen eine genaue
Zentrierung des Vorderendes des Innenteiles B im Außenbeil A bewirken.
Insbesondere
dienen sie zu einer genauen Lagerung des Rohransatzes 29 konzentrisch innerhalb
der Bohrung i7 unter Bildung einer Ringdüse 30, welche über ihren ganzen Umfang
eine gleichmäßige Weite aufweist.
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Der Innenteil B weist nahe seinem rückwärtigen Ende einen mit diesem
aus einem Stück bestehenden ringförmigen Kragen 36 auf, längs dessen Vorderseite
ein Ringflansch 37 gebildet ist. Gegebenenfalls aus einem. Stück mit dem Innenteil
und auf der Vorderseite des Kragens 36 ist .eine Zylinderbüchse 38 gebildet, deren
Höhe geringer ist als die Tiefe der Gegenbohrung 20 und welche einen wesentlich
kleineren Durchmesser als der Flansch 37 aufweist. Die Umfangsfläche 39 der Büchse
wirkt mit der Wand 24 des Außenteiles A unter'- Bildung eines dichten Abschlusses
zwischen diesen Teilen zusammen unter gleichzeitiger Zentrierung des rückwärtigen
Endes des Innenteiles B im Außenteil A. Die Ringfläche 40 zwischen Fläche 39 und
Umfangsfläche des Flansches 37 bildet eine Dichtungsfläche, welche mit der Ringfläche
22' des Flansches 22 des Außenteiles A zusammenwirkt und die Verbindung zwischen
diesen Oberflächen abdichtet.
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Die kegelförmige Fläche 18 und die Außenkanten der Rippen 34 wirken
zusammen, um die Mündungsenden des Düsenfinnen- 'und -außenteiles genau zusammenzuführen.
und zu halten. Die kurze Büchse 38 p,aßt in die Gegenbohrung 20 ein, so daß die
rückwärtigen Enden der beiden Düsenteile richtig zueinander angeordnet werden und
gegen seitliches Spiel gesichert sind. Die Neigungen der Fläche 18 bzw. der Außenkanten
der Rippen 34 sind vorzugsweise so bemessen, daß die Oberflächen22' und 4o der Flanschen
22 bzw. 37 anfänglich um einen geringen Abstand von etwa o,4mm getrennt sind, wenn
der Düseninnenteil lose in den Düsenaußenteil gesteckt wird. Wenn jedoch die zusammengesetzte
Düse dicht mit dem Brennerkopf verschraubt wird, dann verschwindet dieser Spielraum,
indem die abgeschrägten Rippen in den kegelförmigen Teil 16 eingekeilt werden. Hierbei
wird durch Reibung und Dichtung der Innen- und Außenteil miteinander verbunden unter
Bildung einer einheitlichen Düsenkonstruktion, so daß die Düse als Einheit gehandhabt
werden kann, ohne daß sie beim Abschrauben vom Brennerkopf auseinanderfällt. Übt
man jedoch auf einen der Düsenteile relativ zum anderen einen hinreichenden axialen
Druck aus, um diese Reibungsverbindung zu überwinden, dann können die Düsenteile
zwecks Besichtigung, Reinigung, Ausbesserung oder Eineuerung voneinander getrennt
werden. Durch den Kragen 36 kann eine Reihe von Einlaßkanälen 42 hindurchgebohrt
sein, um eine Verbindung - zwischen dem Düsenkanal 1 6 und der Gaszuführung im Brennexkopf
H zu schaffen. Die Bohrungen 42 endigen in der Vorderfläche der Büchse 38 und münden
in eine Ringkammer 43 zwischen dieser Vorderfläche und Fläche 23 der Gegenbohrung
2o im Außenteil A, wenn letzterer mit dem Innenteil B vereinigt ist. Die Kammern
32, 16 und 43 verleihen der Düse einen hohen Widerstand gegen Rückschläge. Der Düsenverband
A, B kaml ran einen geeigneten Br,ennerkopf H angeschlossen werden, wie in
Fig.3 ersichtlich, mittels einer mit Innengewinde versehenen überwurfmutter N, welche
auf einen mit Außengewinde versehenen Teil des Kopfes H aufschraubbar ist, um die
Düse in dichte Verbindung mit geeigneten Sitzen nahe den Gaszuführungskanälen zu
bringen, welche in einen Sockel im Kopf münden. Die Mutter N weist .einen nach innen
gerichteten Flansch 45 auf, welcher sich gegen die Vorderfläche des Flansches 22
anlegt und die Düse gegen den Brennerkopf anpreßt. Auf dem Kragen 36 und nahe dem
rückwärtigen Ende des Innenteiles B sind abgeschrägte ringförmige Dichtungsflächen
46 bzw. 47 vorgesehen. Diese Dichtungsflächen können sich gegen ein Paar im Abstand
angeordneter Dichtungsflächen 48 und 49 im Sockel des Brennerkopfes anlegen. Wenn
die Düse so mit dem Kopf verbunden wird, paßt das rückwärtige Ende 5o des Innenteiles
B in eine Vertiefung 54 welche mit einem Gaszuführung.skanal Y in Verbindung steht.
Um mit Hilfe der verbesserten Düse Metalle zu schneiden, kann durch den 'Kanal X
- Sauerstoff und durch den Kanal Y ein Brenngas, wie z. B. eine Mischung von Acetylen
und Sauerstoff, hindurchgeleitet werden. Der Sauerstoff strömt direkt durch die
Bohrung 15, während die Brenngasmischung zunächst in Kammer 52, dann durch die Bohrungen
42 in die Ringkammern 43 und 16 zu den Einlässen der Kanäle 33 und dann durch
diese Kanäle und ihre Mündungen in die Verteilungskammer 32 strömt und schließlich
durch den Auslaß 3o ,als ein Strom mit ringförmigem 'Querschnitt von gleichmäßiger
Weite und Länge rings um den aus Bohrung 15 austretenden Sauerstoffstrahl ausgeblasen
wird.