EP3385618B1 - Verfahren zum flammrichten und verwendung einer brenneranordnung hierfür - Google Patents

Verfahren zum flammrichten und verwendung einer brenneranordnung hierfür Download PDF

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EP3385618B1
EP3385618B1 EP17020337.6A EP17020337A EP3385618B1 EP 3385618 B1 EP3385618 B1 EP 3385618B1 EP 17020337 A EP17020337 A EP 17020337A EP 3385618 B1 EP3385618 B1 EP 3385618B1
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EP
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burner
flame
electrode
electric field
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Ernst Miklos
Ronald Steusloff
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Linde GmbH
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Linde GmbH
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C99/00—Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
    • F23C99/001—Applying electric means or magnetism to combustion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D1/00—Straightening, restoring form or removing local distortions of sheet metal or specific articles made therefrom; Stretching sheet metal combined with rolling
    • B21D1/06—Removing local distortions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D3/00—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/32—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid using a mixture of gaseous fuel and pure oxygen or oxygen-enriched air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/38—Torches, e.g. for brazing or heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/465—Details, e.g. noise reduction means for torches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/84—Flame spreading or otherwise shaping
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
    • F23D14/04—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone induction type, e.g. Bunsen burner
    • F23D14/10—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone induction type, e.g. Bunsen burner with elongated tubular burner head
    • F23D14/105—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone induction type, e.g. Bunsen burner with elongated tubular burner head with injector axis parallel to the burner head axis

Definitions

  • the present invention relates to a method for flame straightening and the corresponding use of a burner arrangement for flame straightening.
  • Flame straightening is a targeted flame warming (English: “direct flame impingement heating”) mostly of metal constructions, in which narrowly delimited component areas are heated to a flame straightening temperature.
  • direct flame impingement heating mostly of metal constructions, in which narrowly delimited component areas are heated to a flame straightening temperature.
  • the heating and cooling processes create stresses that can cause the workpiece to warp.
  • the workpiece is deliberately heated locally to the plastic area. Welding distortion, distortion, bending or twisting can be addressed quickly and easily with the flame.
  • heating not only the height of the flame straightening temperature must be considered, but also the flame setting to meet the material-specific properties.
  • a hard-burning acetylene-oxygen flame is used, which is adjusted to neutral, oxygen or acetylene depending on the material.
  • Acetylene-oxygen flames cause high flame temperatures and high flame propagation speeds. As a result, a high productivity in applications such as pre and post heating in welding, hot forming, coating melting, flame brazing, flame bending, etc. can be achieved. However, high combustion temperatures may also favor the emission of nitrogen oxides (NO, NO2, NOx for short).
  • NO, NO2, NOx nitrogen oxides
  • Acetylene-oxygen combustion has a different physicochemical kinetics than, for example, methane-air combustion.
  • N2 is not present in the oxidant.
  • the breaking of the triple bond in acetylene (C2H2) is energetically in another Magnitude (factor 2 - 3) than methane (CH4) dissociation.
  • CH4 or C3H8 combustion with air
  • the majority of the amount of NOx is already formed in the flame, since there are high temperatures and the constituents N and O present.
  • C2H2 combustion with O2 (oxygen) the formation of NOx can take place only in the area of the secondary flame and at the outer edge of the flame, where nitrogen (N2) from the ambient air is drawn into the reaction.
  • US2016018812A1 describes a method of flame cutting by means of a burner, which is supplied with oxygen and fuel. The flame generated from the burner is directed to a workpiece to cut the workpiece.
  • DE2047585A1 describes a method and apparatus for intensifying the autogenous flame in gas welding and cutting by the application of an electrical gas discharge between the workpiece and the burner.
  • US2014234786A1 describes an oscillating burner which supports a temporal combustion reaction comprising rich and lean phases by providing a variable voltage charge for a fuel stream or flame.
  • the object of the present invention is to suppress or completely avoid NOx emissions occurring during flame straightening with an acetylene-oxygen flame.
  • the present invention relates to a method of flame straightening, wherein acetylene is burned with oxygen to form a flame by means of a burner and the flame is directed to a workpiece to heat it, and a corresponding burner assembly according to the independent claims.
  • an electric field is applied between the burner and the non-melting workpiece as far as it conducts electricity in order to reduce NOx emission.
  • the electric field between the burner and a non-melting electrode disposed on the workpiece side. It has been shown that with a suitable adjustment of the electric field strength, the NOx emission can be reduced during flame straightening with an acetylene-oxygen flame, in particular in the region of the secondary flame and at the outer edge of the flame.
  • the shape of the electric field generated to capture in particular the said regions of the secondary flame and the outer edge of the acetylene-oxygen flame.
  • the shape of the electric field may be influenced by a suitable shape of a workpiece-side non-melting electrode.
  • the electric field generated between the burner and the electrically conductive surface of a non-melting workpiece heated by flame straightening changes the combustion kinematics and chemical reaction dynamics in the direction of NOx reduction. This is caused by ion separation in the electric field and by collision effects of the corresponding ionized particles.
  • the electrically conductive workpiece may be a metallic workpiece or a non-metallic workpiece coated, for example, with an electrically conductive material.
  • a non-melting electrode can be arranged on the workpiece side. In this case, the electrode is preferably arranged in the region of the flame, ie viewed from the workpiece, on the flame side.
  • a specially shaped, for example, annular electrode can in this case concentrate the electric field on the above-mentioned regions (secondary flame and outer flame edge), in which the formation of NO x is favored.
  • the electrode can also be arranged "below" the non-conductive workpiece, seen from the workpiece so on the side facing away from the flame. Even if it is an electrically conductive workpiece, the use of a workpiece-side electrode may be advantageous, such as when the application of a direct voltage to the workpiece is problematic. In this case, the additional electrodes are introduced into the area between the burner and the workpiece, ie in the area of the flame.
  • the method can also be applied to electrically conductive workpieces that are coated with electrically non-conductive materials.
  • the electric field may be a DC or AC field. It has been shown that DC fields are more favorable for the mentioned effect of NOx reduction. On the other hand, alternating voltage fields offer greater flexibility with regard to influencing the flame characteristics on the one hand and NOx reduction on the other hand. It is advantageous if the polarity of the electric field on the burner side is negative. In the case of an AC voltage field, this can be set such that the polarity on the burner side is predominantly negative, so that the positive phases are selected to be shorter than the negative ones.
  • the electric field can be conveniently generated by means of at least one electrical line to the burner and / or at least one electrical line to the electrode or to the electrically conductive workpiece.
  • the electric field can also be generated by means of at least one arranged in or on the burner battery and at least one electrical line to the electrode or the electrically conductive workpiece.
  • the at least one battery can be arranged at a suitable point of the burner (nozzle, shaft, holder or feeder).
  • the applied electric field results in current flow due to ions present in the flame, which current can be detected or measured between the torch and the workpiece side electrode and / or torch and the workpiece and used as a safety indication of whether a flame is present. Should the flame go out or not ignite, this current will be cut off.
  • a similar current monitoring for flame cutting is known. In flame cutting, however, the metallic workpiece is melted by the flame. There additionally supplied cutting oxygen reacts exothermically and enters a combustion reaction with the molten metal.
  • a significantly lower current compared to the present invention is used only for measurement purposes. This includes, for example, checking whether a flame is burning or not.
  • a burner assembly for flame straightening comprising at least one burner with at least one oxygen supply and at least one acetylene supply and with means for directing a flame generated by the burner onto a workpiece.
  • at least one voltage source is provided, which is set up such that an electric field is applied between the burner and the non-melting workpiece, insofar as it conducts electrically, or a workpiece-side non-melting electrode, in order to reduce a NOx emission.
  • the electrode arranged on the workpiece side may be a separate electrode independent of the burner or one which is mechanically connected to the actual burner.
  • the invention relates to the use of said burner arrangement for reducing NOx emission during Flammenoffice with an acetylene-oxygen flame.
  • FIG. 1 shows in a schematic view a first embodiment of a burner assembly for flame straightening with a burner 20 with an oxygen supply 22 and a Acetylenzuschreib 21.
  • the means to direct the flame generated by the burner 20 flame 25 on a workpiece 10 are not specifically shown here.
  • Such an acetylene burner is known per se from the prior art.
  • an electric field is generated between the burner 20 and the non-melting workpiece 10, which in this embodiment electrically conducts or is at least coated with an electrically conductive layer.
  • a voltage source 23 is provided, whose first pole is connected via a line 26 to the burner 20 and the second pole via a line 28 to the workpiece 10.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a burner assembly for flame straightening turn with a burner 20 with an oxygen supply 22 and a Acetylenzuschreib 21 and with means not shown to direct a flame generated by the burner 20 flame 25 on a workpiece 10.
  • this workpiece is not electrically conductive or the application of a direct voltage to the workpiece 10 is problematic.
  • the electric field is applied between the torch 20 and a workpiece-side non-melting electrode 24.
  • the electrode 24 is thus arranged between the burner 20 and the workpiece 10 in the region of the flame 25.
  • An annular electrode 24 is particularly useful to detect the regions of increased NOx formation by the generated electric field and to reduce NOx emission there.
  • a voltage source 23 is provided which is connected via a first line 26 to the burner 20 and via a second line 27 to the electrode 24.
  • the electrode 24 is mechanically connected to the burner 20, wherein the connection is made via an insulating piece 29.
  • the voltage supply can also be effected via a battery arranged in or on the burner 20, whose poles are correspondingly connected to the burner housing and the electrode 24 or the workpiece 10.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Flammrichten sowie die entsprechende Verwendung einer Brenneranordnung zum Flammrichten.
    • Stand der Technik
  • Das Flammrichten ("flame straightening") ist ein gezieltes Flammwärmen (englisch "direct flame impingement heating") meist von Metallkonstruktionen, bei dem engbegrenzte Bauteilbereiche auf eine Flammrichttemperatur erwärmt werden. Wenn Bauteile beispielsweise durch Schweißen miteinander verbunden werden, entstehen durch die Erwärmungs- und Abkühlungsprozesse Spannungen, die zum Verzug des Werkstücks führen können. Beim Flammrichten wird das Werkstück gezielt örtlich bis in den plastischen Bereich erwärmt. Schweißtechnischer Verzug, Verwerfungen, Verbiegungen oder Verdrehungen lassen sich mit der Flamme schnell und werkstoffschonend richten. Bei der Erwärmung ist nicht nur die Höhe der Flammrichttemperatur zu beachten, sondern auch die Flammeneinstellung, um den werkstoffspezifischen Eigenschaften gerecht zu werden. Es wird insbesondere eine hartbrennende Acetylen-Sauerstoff-Flamme eingesetzt, die je nach Werkstoff neutral, sauerstoff- oder acetylenüberschüssig eingestellt wird.
  • Acetylen-Sauerstoff-Flammen bewirken hohe Flammentemperaturen und hohe Flammen-Ausbreitungsgeschwindigkeiten. Hierdurch lässt sich eine hohe Produktivität bei Anwendungen, wie das Vor- und Nachwärmen beim Schweißen, das Heißverformen, das Beschichtungsschmelzen, das Flammenlöten, das Flammbiegen etc., erreichen. Hohe Verbrennungstemperaturen können jedoch auch die Emission von Stickoxiden (NO, N02; abgekürzt NOx) begünstigen.
  • Eine Acetylen-Sauerstoff-Verbrennung weist eine andere chemisch-physikalische Kinetik auf als etwa eine Methan-Luft-Verbrennung. In der Acetylen-Sauerstoff-Verbrennung ist N2 in dem Oxidant nicht vorhanden. Das Aufbrechen der Dreifachbindung bei Acetylen (C2H2) liegt energetisch in einer anderen Größenordnung (Faktor 2 - 3) als die Methan (CH4)-Dissoziation. Bei der CH4 (oder C3H8) Verbrennung mit Luft bildet sich der größte Teil der NOx Menge bereits in der Flamme, da dort hohe Temperaturen sowie die Bestandteile N und O vorhanden sind. Bei der C2H2-Verbrennung mit 02 (Sauerstoff) kann die Bildung von NOx nur im Bereich der Sekundärflamme und am äußeren Rand der Flamme stattfinden, wo nämlich Stickstoff (N2) aus der Umgebungsluft in die Reaktion eingezogen wird.
  • US2016018812A1 beschreibt ein Verfahren zum Brennschneiden mittels eines Brenners, welcher mit Sauerstoff und Brennstoff zugeführt wird. Die aus dem Brenner erzeugte Flamme ist auf ein Werkstück gerichtet, um das Werkstück zu schneiden.
  • DE2047585A1 beschreibt ein Verfahren und eine Einrichtung zur Intensivierung der Autogenflamme beim Gasschweißen und -schneiden durch die Anwendung einer elektrischen Gasentladung zwischen Werkstück und Brenner.
  • US2014234786A1 beschreibt einen oszilierenden Brenner, welche eine zeitliche Brennreaktion umfassend fette und magere Phasen stützt, indem eine variable Spannungsladung für einen Brennstoffstrom oder eine Flamme vorgesehen wird.
  • Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, beim Flammrichten mit einer Acetylen-Sauerstoff-Flamme auftretende NOx-Emissionen zu unterdrücken oder ganz zu vermeiden.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Flammrichten, wobei Acetylen mit Sauerstoff unter Ausbildung einer Flamme mittels eines Brenners verbrannt und die Flamme auf ein Werkstück gerichtet wird, um dieses zu erwärmen, sowie eine entsprechende Brenneranordnung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Erfindungsgemäß wird zwischen dem Brenner und dem nichtschmelzenden Werkstück, soweit dieses elektrisch leitet, ein elektrisches Feld angelegt, um eine NOx-Emission zu reduzieren. Alternativ wird das elektrische Feld zwischen dem Brenner und einer werkstückseitig angeordneten nicht schmelzenden Elektrode angelegt. Es hat sich gezeigt, dass bei geeigneter Einstellung der elektrischen Feldstärke sich die NOx Emission beim Flammrichten mit einer Acetylen-Sauerstoff-Flamme insbesondere im Bereich der Sekundärflamme und am äußeren Rand der Flamme reduzieren lässt. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn die Form des erzeugten elektrischen Feldes insbesondere die genannten Bereiche der Sekundärflamme und des äußeren Randes der Acetylen-Sauerstoff-Flamme erfasst. Insbesondere kann die Form des elektrischen Feldes durch eine geeignete Form einer werkstückseitig angeordneten nicht schmelzenden Elektrode beeinflusst werden.
  • Das zwischen dem Brenner und der elektrisch leitenden Oberfläche eines nicht schmelzenden Werkstücks, das durch Flammrichten erwärmt wird, erzeugte elektrische Feld ändert die Verbrennungskinematik und die chemische Reaktionsdynamik in Richtung einer NOx-Reduktion. Dies wird verursacht durch lonentrennung im elektrischen Feld sowie durch Kollisionseffekte der entsprechenden ionisierten Teilchen. Bei dem elektrisch leitenden Werkstück kann es sich um ein metallisches Werkstück oder aber um ein nicht metallisches Werkstück, das beispielsweise mit einem elektrisch leitenden Material beschichtet ist, handeln. Bei nicht elektrisch leitenden Werkstücken kann werkstückseitig eine nicht schmelzende Elektrode angeordnet werden. Die Elektrode wird hierbei vorzugsweise im Bereich der Flamme, vom Werkstück aus gesehen also flammenseitig, angeordnet. Eine besonders geformte, beispielsweise ringförmige Elektrode kann hierbei das elektrische Feld auf die oben erwähnten Bereiche (Sekundärflamme und äußerer Flammenrand) konzentrieren, in denen die NOx-Bildung begünstigt ist. In einer anderen Variation kann die Elektrode auch "unterhalb" des nicht leitenden Werkstücks, vom Werkstück aus gesehen also auf der der Flamme abgewandten Seite angeordnet werden. Auch wenn es sich um ein elektrisch leitendes Werkstück handelt, kann die Verwendung einer werkstückseitig angeordneten Elektrode vorteilhaft sein, etwa wenn das Anlegen einer direkten Spannung an das Werkstück problematisch ist. In diesem Fall wird die zusätzliche Elektroden in den Bereich zwischen Brenner und Werkstück, also in den Bereich der Flamme eingebracht.
  • Das Verfahren lässt sich auch bei elektrisch leitenden Werkstücken anwenden, die mit elektrisch nicht leitenden Materialien beschichtet sind. In diesen Fällen kann das elektrische Feld zwischen dem Brenner und dem Substrat, also dem eigentlichen Werkstück, angelegt werden, wobei das elektrische Feld die dielektrische Barriere überwinden kann.
  • Bei dem elektrischen Feld kann es sich um ein Gleichspannungs- oder um ein Wechselspannungsfeld handeln. Es hat sich gezeigt, dass Gleichspannungsfelder günstiger für den genannten Effekt der NOx-Reduktion sind. Wechselspannungsfelder bieten hingegen eine höhere Flexibilität bezüglich der Beeinflussung der Flammeneigenschaften einerseits und der NOx-Reduktion andererseits. Es ist vorteilhaft, wenn die Polarität des elektrischen Feldes auf der Brennerseite negativ ist. Bei einem Wechselspannungsfeld kann dieses derart eingestellt werden, dass die Polarität auf der Brennerseite überwiegend negativ ist, so dass die positiven Phasen kürzer gewählt werden, als die negativen.
  • Das elektrische Feld kann zweckmäßigerweise mittels wenigstens einer elektrischen Leitung zu dem Brenner und/oder wenigstens einer elektrischen Leitung zu der Elektrode oder zu dem elektrisch leitenden Werkstück erzeugt werden. Das elektrische Feld kann aber auch mittels wenigstens einer in dem oder an dem Brenner angeordneten Batterie und wenigstens einer elektrischen Leitung zur Elektrode bzw. zum elektrisch leitenden Werkstück erzeugt werden. Die wenigstens eine Batterie kann an geeigneter Stelle des Brenners (Düse, Schaft, Halterung oder Zuführung) angeordnet werden.
  • Das angelegte elektrische Feld führt aufgrund von in der Flamme vorhandenen Ionen zu einem Stromfluss, wobei dieser Strom zwischen dem Brenner und der werkstückseitigen Elektrode bzw. dem Brenner und dem Werkstück detektiert oder gemessen und als Sicherheitshinweis verwendet werden kann, ob eine Flamme vorhanden ist. Sollte die Flamme erlöschen oder nicht zünden, kommt es zu einer Unterbrechung dieses Stroms. Aus der US 2016/0018812 A1 ist eine ähnliche Stromüberwachung für das Brennschneiden bekannt. Beim Brennschneiden wird hingegen das metallische Werkstück von der Flamme aufgeschmolzen. Dort zusätzlich zugeführter Schneidsauerstoff reagiert exotherm und geht eine Verbrennungsreaktion mit dem geschmolzenen Metall ein. Bei der erwähnten Schrift wird ein im Vergleich zur vorliegenden Erfindung wesentlich niedrigerer Strom nur für Messzwecke eingesetzt. Hierunter fällt beispielsweise die Überprüfung, ob eine Flamme brennt oder nicht.
  • Offenbart ist weiterhin eine Brenneranordnung zum Flammrichten umfassend wenigstens einen Brenner mit wenigstens einer Sauerstoffzufuhr und wenigstens einer Acetylenzufuhr und mit Mitteln, um eine von dem Brenner erzeugte Flamme auf ein Werkstück zu richten. Hierbei ist wenigstens eine Spannungsquelle vorgesehen, die derart eingerichtet ist, dass zwischen dem Brenner und dem nicht schmelzenden Werkstück, soweit dieses elektrisch leitet, oder einer werkstückseitig angeordneten nicht schmelzenden Elektrode ein elektrisches Feld angelegt wird, um eine NOx Emission zu reduzieren. Hierbei kann die werkstückseitig angeordnete Elektrode eine separate, vom Brenner unabhängige Elektrode sein oder eine, die mechanisch mit dem eigentlichen Brenner verbunden ist.
  • Zu weiteren Ausgestaltungen und Vorteilen dieses Aspekts der Offenbarung sei auf die obigen Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen. Die dortigen Ausführungen gelten in gleicher Weise für die Brenneranordnung.
  • Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung der genannten Brenneranordnung zur Reduktion einer NOx-Emission beim Flammrichten mit einer Acetylen-Sauerstoff-Flamme.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind.
  • Die Erfindung ist in den Patentansprüchen definiert und anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    • Figur 1
    zeigt schematisch eine erste Ausführungsform einer Brenneranordnung zum Flammrichten und
    Figur 2
    zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform einer Brenneranordnung zum Flammrichten.
    Detaillierte Figurenbeschreibung
  • Figur 1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine erste Ausführungsform einer Brenneranordnung zum Flammrichten mit einem Brenner 20 mit einer Sauerstoffzufuhr 22 und einer Acetylenzufuhr 21. Die Mittel, um die von dem Brenner 20 erzeugte Flamme 25 auf ein Werkstück 10 zu richten, sind hier nicht eigens dargestellt. Ein solcher Acetylenbrenner ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt.
  • Zur Reduzierung von NOx-Emissionen im Bereich der Sekundärflamme im Randbereich der Flamme 25 wird zwischen dem Brenner 20 und dem nicht schmelzenden Werkstück 10, das in diesem Ausführungsbeispiel elektrisch leitet oder zumindest mit einer elektrisch leitenden Schicht beschichtet ist, ein elektrisches Feld erzeugt. Hierzu ist eine Spannungsquelle 23 vorgesehen, deren erster Pol über eine Leitung 26 mit dem Brenner 20 und deren zweiter Pol über eine Leitung 28 mit dem Werkstück 10 verbunden ist. Durch Einstellung einer geeigneten Feldstärke des elektrischen Feldes über Einstellung einer Spannung an der Spannungsquelle 23 lassen sich NOx-Emissionen stark reduzieren. Bei bestimmten Aufgaben mit Wärme- oder Oberflächen - empfindlichen Bauteilen kann auch ein Betrieb mit gepulstem Strom oder gezieltem Wechselstromanteilen vorteilhaft sein.
  • Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Brenneranordnung zum Flammrichten wiederum mit einem Brenner 20 mit einer Sauerstoffzufuhr 22 und einer Acetylenzufuhr 21 und mit nicht dargestellten Mitteln, um eine vom Brenner 20 erzeugte Flamme 25 auf ein Werkstück 10 zu richten. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist dieses Werkstück nicht elektrisch leitend oder das Anlegen einer direkten Spannung an das Werkstück 10 ist problematisch. In diesem Fall wird das elektrische Feld zwischen dem Brenner 20 und einer werkstückseitig angeordneten nicht schmelzenden Elektrode 24 angelegt. Die Elektrode 24 ist somit zwischen Brenner 20 und Werkstück 10 im Bereich der Flamme 25 angeordnet. Eine ringförmige Elektrode 24 ist besonders zweckmäßig, um die Bereiche erhöhter NOx-Bildung durch das erzeugte elektrische Feld zu erfassen und dort die NOx-Emission zu reduzieren.
  • Zum Erzeugen des elektrischen Feldes ist wiederum eine Spannungsquelle 23 vorgesehen, die über eine erste Leitung 26 mit dem Brenner 20 und über eine zweite Leitung 27 mit der Elektrode 24 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Elektrode 24 mechanisch mit dem Brenner 20 verbunden, wobei die Verbindung über ein Isolierstück 29 hergestellt wird.
  • In den dargestellten Ausführungsformen gemäß Figuren 1 und 2 kann die Spannungsversorgung auch über eine im oder am Brenner 20 angeordnete Batterie erfolgen, deren Pole entsprechend mit dem Brennergehäuse und der Elektrode 24 bzw. dem Werkstück 10 verbunden sind.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Flammrichten, wobei Acetylen mit Sauerstoff unter Ausbildung einer Flamme (25) mittels eines Brenners (20) verbrannt und die Flamme (25) auf ein Werkstück (10) gerichtet wird, um dieses zu erwärmen, wobei zwischen dem Brenner (20) und dem nichtschmelzenden Werkstück (10), soweit dieses elektrisch leitet, oder einer werkstückseitig angeordneten nichtschmelzenden Elektrode (24) ein elektrisches Feld angelegt wird, um eine NOx-Emission zu reduzieren.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als elektrisches Feld ein Gleichspannungsfeld verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei eine Polarität auf der Brennerseite negativ ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als elektrisches Feld ein Wechselspannungsfeld verwendet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das elektrische Feld mittels wenigstens einer elektrischen Leitung (26) zum Brenner (20) und/oder wenigstens einer elektrischen Leitung (27; 28) zur Elektrode (24) oder zum elektrisch leitenden Werkstück (10) erzeugt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das elektrische Feld mittels wenigstens einer im oder an dem Brenner angeordneten Batterie und wenigstens einer elektrischen Leitung (27; 28) zur Elektrode (24) oder zum elektrisch leitenden Werkstück (10) erzeugt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Strom zwischen dem Brenner (20) und der werkstückseitigen Elektrode (24) oder dem Brenner (20) und dem Werkstück (10) gemessen wird und als Sicherheitshinweis verwendet wird, ob eine Flamme (25) vorhanden ist.
  8. Verwendung einer Brenneranordnung zum Flammrichten mit einer Acetylen-Sauerstoff-Flamme (25), die Brenneranordnung umfassend wenigstens einen Brenner (20) mit wenigstens einer Sauerstoffzufuhr (22), wenigstens einer Acetylenzufuhr (21) und mit wenigstens einer Spannungsquelle, wobei bei der Verwendung eine vom Brenner (20) erzeugte Flamme (25) auf ein Werkstück (10) gerichtet wird und dabei mit der wenigstens einen Spannungsquelle (23) zwischen dem Brenner (20) und dem nicht schmelzenden Werkstück (10), soweit dieses elektrisch leitet, oder einer werkstückseitig angeordneten nicht schmelzenden Elektrode (24), ein elektrisches Feld erzeugt wird, um eine NOx-Emission der Acetylen-Sauerstoff-Flamme (25) zu reduzieren.
  9. Verwendung einer Brenneranordnung nach Anspruch 8, wobei die werkstückseitig angeordnete Elektrode (24) von einer mit dem Brenner (20) mechanisch verbunden Elektrode gebildet ist.
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