DE10144177B4

DE10144177B4 - Schneidbrenner und dafür geeignetes Düsensystem für langsam verbrennende und für schnell verbrennende Brenngase

Info

Publication number: DE10144177B4
Application number: DE10144177A
Authority: DE
Inventors: Reinald Voßberg
Original assignee: Messer Cutting and Welding GmbH
Current assignee: Messer Cutting Systems GmbH
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2021-09-08
Also published as: ES2357813T3; PT1423644E; ATE491116T1; DK1423644T3; DE50214805D1; DE20216545U1; EP1423644B1; DE10144177A1; EP1423644A1; WO2003023278A1

Abstract

Schneidbrenner mit einem eine Mittelachse aufweisenden Brennerkopf, mit dem eine Schneiddüse mit axialer Schneidsauerstoffleitung verbunden ist, die von einer eine axiale Durchgangsbohrung aufweisenden Heizdüse kappenartig umgriffen wird, wobei die Schneiddüse einen Außenmantel aufweist, der mit am Umfang verteilten Längsschlitzen versehen ist, die sich vom unteren, stromabseitigen Ende der Schneiddüse über eine stromaufseitig davon vorgesehene, eine radial umlaufende Auflagefläche bildende Querschnittserweiterung erstrecken, und wobei die Heizdüse im Bereich zwischen ihrem oberen, stromaufseitigen Ende und ihrem Düsenaustritt mit einer eine radial umlaufende, stromaufseitige Stützfläche bildenden Querschnittverengung versehen ist, auf welcher die Schneiddüse mit ihrer Auflagefläche aufliegt, wobei der Außenmantel der Schneiddüse (2) stromabseitig der Auflagefläche (5) als unterer Außenzylinder (7) ausgebildet ist, und die Durchgangsbohrung (17) der Heizdüse (3) stromabseitig der Stützfläche (16) zylinderförmig und als radiale Führung für den unteren Außenzylinder (7) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet,
dass der Brennerkopf (1) eine Schneiddüsen-Aufnahme (30) aufweist, in welche die Schneiddüse (2) hineinragt, und die koaxial umgeben ist von einer ringspaltförmigen Heizdüsen-Aufnahme (33), in welche die Heizdüse (3) hineinragt,
wobei der Außenmantel der Schneiddüse (2) stromauseitig der Auflagefläche (5) als oberer Außenzylinder (6) ausgebildet ist, dessen Zylindermantelfläche mit einem Dichtungsring (9) versehen an der Schneiddüsen-Aufnahme (30) des Brennerkopfes (1) dichtend anliegt, und
wobei die Heizdüse (3) einen Außenmantel aufweist, der am oberen Ende mit einem Dichtungsring (21) versehen ist, der an der Heizdüsen-Aufnahme (33) dichtend anliegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schneidbrenner mit einem eine Mittelachse aufweisenden Brennerkopf, mit dem eine Schneiddüse mit axialer Schneidsauerstoffleitung verbunden ist, die von einer eine axiale Durchgangsbohrung aufweisenden Heizdüse kappenartig umgriffen wird, wobei die Schneiddüse einen Außenmantel aufweist, der mit am Umfang verteilten Längsschlitzen versehen ist, die sich vom unteren, stromabseitigen Ende der Schneiddüse über eine stromaufseitig davon vorgesehene, eine radial umlaufende Auflagefläche bildende Querschnittserweiterung erstrecken, und wobei die Heizdüse im Bereich zwischen ihrem oberen, stromaufseitigen Ende und ihrem Düsenaustritt mit einer eine radial umlaufende, stromaufseitige Stützfläche bildenden Querschnittverengung versehen ist, auf welcher die Schneiddüse mit ihrer Auflagefläche aufliegt, wobei der Außenmantel der Schneiddüse stromabseitig der Auflagefläche als Außenzylinder ausgebildet, und die Durchgangsbohrung der Heizdüse stromabseitig der Stützfläche zylinderförmig und als radiale Führung des Außenzylinders ausgebildet sind.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Düsensystem für einen Schneidbrenner für – in Verbindung mit Sauerstoff – langsam verbrennende und für schnell verbrennende Brenngase.

In der Brennschneidtechnik werden unterschiedliche Brenngase eingesetzt, die sich in langsam verbrennende und in schnell verbrennende Brenngase unterteilen lassen. Vorteilhafterweise sollten die Schneidbrenner einer Brennschneidmaschine im Bedarfsfall mit Brenngasen der einen oder der anderen Kategorie betrieben werden können. Dies erfordert jedoch in der Regel einen Wechsel der Schneidbrenner-Düsen. Häufig werden auch auf einer Brennschneidmaschine sowohl Schneidbrenner für langsam verbrennende als auch Schneidbrenner für schnell verbrennende Brenngase eingesetzt.

Zum Brennschneiden werden überwiegend Ring- bzw. Schlitzdüsen verwendet. Diese bestehen aus zwei Teilen, der Schneiddüse und der Heizkappe oder Heizdüse. Beim Düsenwechsel werden diese nacheinander oder mittels Druckschraube verbunden gemeinsam, metallisch dichtend in den Brennerkopf eingeschraubt.

Der Schneidvorgang wird mit einer Brenngas-Heizsauerstoffflamme und Schneidsauerstoff ausgeführt. Der Schneidsauerstoff wird der Schneiddüse über eine axiale Schneidsauerstoffleitung zugeführt, während das Brenngas-Sauerstoff-Gemisch aus einer Brennstoffgemischverteilkammer kommend der Heizdüse zugeführt wird, die die Schneiddüse ringspaltförmig umgibt. Die von der Heizflamme abgegebene und die bei der Verbrennung des Werkstücks entstehende Wärme ermöglicht eine fortlaufende Verbrennung durch den Schneidsauerstoffstrahl.

Aus der DE-T2 690 03 588 ist ein Schneidbrenner bekannt, bei dem die Schneiddüse als sogenannte Schlitzdüse ausgeführt ist. Diese ist aus einem Metallstück gebildet, das eine äußere kegelstumpfförmige Form mit einem breiten stromaufseitigen Ende und einem schmaleren stromabseitigen Ende aufweist. Die axiale Schneidsauerstoffleitung erstreckt sich vom oberen Ende bis zum Düsenaustritt. Am Außenumfang weist die Schneiddüse eine Reihe radialer Rippen (Längsschlitze) auf, die durch Längsfräsung im Metallkörper gebildet sind und die sich vom stromabseitigen Ende der Schneiddüse bis über einen stromaufseitig vorgesehenen Außenkragen erstrecken, mit dem die Schneiddüse auf einer radialen Innenaussparung in der Innenbohrung der Heizdüse aufliegt.

Die Heizdüse wird von einem massiven Teil mit einer sich zum stromabseitigen Ende konisch verjüngenden Innenbohrung gebildet. Die Innenbohrung weist in ihrem oberen Bereich die erwähnte radiale Innenaussparung auf. Der stromabseitig davon beginnende konische Teil der Innenbohrung ist etwas schmäler gehalten als die Einhüllende der Schneiddüsen-Rippen, so dass diese in der Heizdüse durch Einpressen von oben reibschlüssig fixiert werden kann. Dabei ergibt sich die axiale Anschlagposition durch die Auflage von Außenkragen und Innenaussparung.

Die Fertigung derartiger, konischer Kontaktflächen bei Heiz- und Schneiddüse erfordert einen hohen Aufwand zur Einhaltung der notwendigen Maßhaltigkeit.

Beim Betrieb des Schneidbrenners kommt es zu Verschmutzungen, insbesondere der Schneidsauerstoffleitung, die zu einem Nachlassen der Leistungen führen. Daher ist eine regelmäßige Reinigung erforderlich, bei der die Düsen vollständig auseinandergebaut werden müssen. Dies wirkt sich auf die Passung der konischen Kontaktflächen von Heizdüse und Schneiddüse nachteilig aus und kann darüber hinaus zu Beschädigungen der Düsen führen. Da die Schneiddüse einem stärkeren Verschleiß unterliegt wäre es auch wünschenswert, diese getrennt von der Heizdüse austauschen zu können.

Zudem ist der Einsatz des bekannten Schneidbrenners wegen der Konizität der Düsen auf einen kurzen Arbeitsabstand zwischen Düse und Werkstückoberfläche im Bereich um 5 bis 7 mm festgelegt.

Darüber hinaus ist je nach der Stärke des zu schneidenden Werkstücks und den Schneidparametern der Einsatz eines langsam verbrennenden oder eines schnell verbrennenden Brenngases notwendig. Bei dem bekannten Schneidbrenner müssen hierzu eine Auswahl unterschiedlicher Schneiddüsen und darauf abgestimmter Heizdüsen zur Verfügung stehen, was mit einem entsprechenden Aufwand für die Lagerhaltung und den Wechsel der unterschiedlichen Düsen einhergeht.

Aus der US 2 702 079 ist ein Acethylen-Schneidbrenner bekannt, mit einer Schneiddüse, die von einer Heizdüse kappenartig umgriffen wird, und die an einem Brennerkopf gehalten wird, wobei die Heizdüse mit einem außen umlaufenden Flansch versehen ist, mittels dem sie durch eine Übergreifmutter an dem Brennerkopf angeschraubt ist. Die Heizdüse weist eine sich konisch nach außen verjüngende Innenbohrung auf, in welche eine entsprechend konisch ausgebildete Schneiddüse hineinragt.

Die DE 840 683 C in Verbindung mit der DE 818 482 C beschreibt einen Schneidbrenner, bei dem zwischen der Innenwandung der Heizdüse und der Außenwandung der Schneiddüse ein zylindrischer Ringraum ausgebildet ist, dessen Querschnitt bedeutend größer ist als der Gesamtströmungsquerschnitt einer Zuführungsbohrung. Die Schneiddüse liegt somit an keiner Stelle auf der Heizdüse auf, und die beiden Düsen werden getrennt voneinander mittels Gewinden am Brennerkopf gehalten. Die Lage von Schneiddüse und Heizdüse zueinander wird somit durch die Gewindeverbindung der beiden Bauteile bestimmt. Die Schneiddüse ist mit einem Außensechskant versehen, um sie mittels Schraubenschlüssel am Brennerkopf befestigen zu können.

Aus der US 3 604 632 ist ein Schneidbrenner bekannt, bei dem eine Heizdüse eine Schneiddüse kappenartig umgibt. Das untere Ende der Heizdüse weist eine sich konisch nach unten verjüngende Innenbohrung auf, und die Schneiddüse ist ebenfalls mit einem sich konisch nach unten verjüngenden unteren Längenabschnitt versehen. Weiterhin weist die Heizdüse einen umlaufenden Bund auf, mittels dem sie anhand einer den Bund untergreifenden Überfangmutter am Brennerkopf fixiert wird. Die axiale Fixierung der Schneiddüse ergibt sich durch den Kontakt ihres konischen Endes mit dem Innenkonus der Heizdüse und durch eine auf das obere Ende wirkende Feder.

Die EP 0 605 278 A1 beschreibt einen Schneidbrenner mit einer mit einem Brennerkopf verbundenen Schneiddüse, die von einer Heizdüse kappenartig umgriffen wird. Zwischen der eigentlichen Schneiddüse und der Heizdüse ist ein Zwischenstück 10 vorgesehen. Bei der Schneiddüse handelt es sich nicht um eine Schlitzdüse.

Aus der DE 37 35 598 A1 ist eine Einrichtung zum automatischen Wechseln von Schneiddüsen bei einer Brennschneidmaschine bekannt. Für die Halterung der Düsen am Brennerkopf ist eine nach dem Schnellverschluss arbeitende Kupplung vorgesehen. Hierzu sind jeweils eine Schneiddüse und eine die Schneiddüse kappenartig umgebende Heizdüse an einem Aufnehmer angeschraubt. Innerhalb dieses Aufnehmers sind die Gaskanäle vom Brennerkopf zur Heizdüse und vom Brennerkopf zur Schneiddüse ausgeführt und mittels O-Ring-Dichtungen nach außen abgedichtet. Beim Öffnen der Kupplung löst sich das Adapterstück mitsamt daran angeschraubter Heiz- bzw. Schneiddüse und wird mittels der Wechselvorrichtung automatisch ausgetauscht.

Die Druckschrift DE 199 15 588 A1 beschreibt eine Brennschneiddüse, die mit einer Hartstoffschicht in Form einer Chrom-Nickel-Oberflächenschicht versehen ist.

Ein Schneidbrenner der eingangs genannten Gattung ist in der US 2,897,884 A bekannt. Es handelt sich dabei um einen Schneidbrenner mit einteiliger, gasemischender Düse, bei der eine Brennerspitze von einer Hülse umgeben und mittels Gewinde fest miteinander verbunden und gegeneinander abgedichtet sind. Durch die Mitteldüse wird der Schneidzone Sauerstoff zugeführt. Sauerstoff und Acetylen werden über separate Einlässe den Brenngasleitungen zugeführt und darin zu dem Brenngas gemischt. Die Brennerspitze ist über metallische Dichtungen mit dem Brennerkopf verbunden. Hierzu ist die Brennerspitze mit – zum Teil konischen – Dichtflächen versehen.

Aufgrund der Gewindeverbindung zwischen Hülse und Brennerspitze kann die Hülse bei dem bekannten Schneidbrenner ausgetauscht oder verlängert werden. Zu diesem Zweck ist die Hülse mit einer Abflachung für einen Schraubenschlüssel versehen. In der Praxis ist aber ein Austausch der Hülse (Heizdüse) weniger häufig erforderlich als ein Austausch der Brennerspitze (Schneiddüse). Der Wechsel der Brennerspitze ist mit einem gewissen Aufwand verbunden, da nicht nur die Hülse abgeschraubt und nach dem Einsetzen der neuen Brennerspitze wieder dichtend angeschraubt werden muss, sondern insbesondere muss die Dichtigkeit einer Reihe metallischer Dichtungen, die ein unbeabsichtigtes Vermischen der verschiedenen Gase voneinander verhindern sollen, gewährleistet werden. Zudem weist der bekannte Schneidbrenner konische Auflageflächen zwischen Brennerspitze und Hülse auf, deren Fertigung mit größerem konstruktiven Aufwand verbunden ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen flexibel einsetzbaren Schneidbrenner – insbesondere für eine Brennschneidmaschine – mit einfacher, kompakter Konstruktion der Düsen bereitzustellen, der einen leichten Wechsel der Düsen, und insbesondere der Schneiddüse ermöglicht.

Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für den erfindungsgemäßen Schneidbrenner ein Düsensystem anzugeben, das Düsen für langsam verbrennende Brenngase und für schnell verbrennende Brenngase umfasst, und bei dem der Aufwand für die Lagerhaltung der Verschleißteile und den Düsenwechsel verringert ist.

Hinsichtlich des Schneidbrenners wird diese Aufgabe ausgehend von dem eingangs genannten Schneidbrenner erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Brennerkopf eine Schneiddüsen-Aufnahme aufweist, in welche die Schneiddüse hineinragt, und die koaxial umgeben ist von einer ringspaltförmigen Heizdüsen-Aufnahme, in welche die Heizdüse hineinragt, wobei der Außenmantel der Schneiddüse stromaufseitig der Auflagefläche als oberer Außenzylinder ausgebildet ist, dessen Zylindermantelfläche mit einem Dichtungsring versehen an der Schneiddüsen-Aufnahme des Brennerkopfes dichtend anliegt, und wobei die Heizdüse einen Außenmantel aufweist, der am oberen Ende mit einem Dichtungsring versehen ist, der an der Heizdüsen-Aufnahme dichtend anliegt.

Beim erfindungsgemäßen Schneidbrenner ist die Durchgangsbohrung der Heizdüse mindestens in dem Längenabschnitt stromabseitig der Stützfläche bis zum Düsenaustritt zylinderförmig ausgebildet. Dieser zylinderförmig ausgebildete Längenabschnitt der Heizdüse wird im folgenden als „Innenzylinder" bezeichnet.

Außerdem ist auch der Außenmantel der Schneiddüse mindestens in dem Längenabschnitt zwischen ihrer Auflagefläche und dem Düsenaustritt zylinderförmig ausgebildet. In diesem Längenabschnitt ist die Schneiddüse mit den am Außenumfang verteilten Längsschlitzen versehen, deren Einhüllende als „Außenzylinder" bezeichnet wird.

Der Innenzylinder der Heizdüse dient als radiale Führung für das stromabseitige Ende der Schneiddüse. Hierzu umgibt die Heizdüse den Außenzylinder der Schneiddüse mit geringem radialem Spiel. Dies führt einerseits dazu, dass Schneiddüse und Heizdüse ohne großen Aufwand und ohne die Gefahr einer Beschädigung von Pass- oder Kontaktflächen getrennt voneinander vom Brennerkopf gelöst werden können, und die Führung trägt zur radialen Zentrierung der Schneiddüse bei. Durch die Auflage der Schneiddüse auf der Stützfläche der Heizdüse sind die beiden Düsen auch axial zueinander fixiert. Eine formschlüssige Verbindung oder eine reibschlüssige metallische Verbindung – wie die Presspassung zwischen Heizdüse und Schneiddüse bei dem eingangs erwähnten bekannten Schneidbrenner – ist hierfür jedoch nicht erforderlich, so dass der Düsenwechsel beim erfindungsgemäßen Schneidbrenner insgesamt erleichtert ist.

Die Heizdüse ist aufgrund ihrer Ausbildung mit Innenzylinder für den Einsatz mit unterschiedlichen Schneiddüsen, beispielsweise von Schneiddüsen für langsam verbrennende Brenngase oder für schnell verbrennende Brenngase geeignet. Dies wird im folgenden näher erläutert: Schneiddüsen für langsam verbrennende und Schneiddüsen für schnell verbrennende Brenngase unterscheiden sich in ihrem axialen Abstand zwischen den Düsenaustritten von Heizdüse und Schneiddüse sowie durch den Ausströmquerschnitt der Heizdüse für das Brenngas-Sauerstoffgemisch. Beim erfindungsgemäßen Schneidbrenner wird der Abstand allein durch die Länge des jeweiligen Außenzylinders der Schneiddüse vorgegeben. Die Länge des Außenzylinders ist ohne großen Fertigungsaufwand exakt einstellbar; eine aufwendige Anpassung von Innenkonus und Außenkonus aufeinander ist bei dem erfindungsgemäßen Schneidbrenner nicht erforderlich. Bei einem Wechsel der Brenngase von Schnell verbrennenden auf Langsam verbrennende – oder umgekehrt – kann die bisherige Schneiddüse durch eine an die neuen Erfordernisse angepasste Schneiddüse ersetzt werden, ohne dass ein Austausch der Heizdüse erforderlich ist. Die Heizdüse ist für den Einsatz mit jeder der Schneiddüsen des Düsensystems geeignet und kann auch bei einem Austausch der Schneiddüse beibehalten werden. Dies verringert die Vielfalt der zu bevorratenden Düsenformen, vereinfacht die Lagerhaltung und verbessert im übrigen die Betriebssicherheit des erfindungsgemäßen Schneidbrenners, indem Kombinationen ungeeigneter Düsen vermieden werden.

Zu den erweiterten Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Schneidbrenners trägt außerdem bei, dass mit der zylindrische Düsenform – im Vergleich zu konischen Düsen – größere und variablere Arbeitsabstände zwischen Düse und Werkstückoberfläche möglich sind; typischerweise etwa zwischen 15 bis 20 mm.

Der Brennerkopf weist erfindungsgemäß eine Schneiddüsen-Aufnahme auf, in welche die Schneiddüse hineinragt und welche koaxial von einer ringspaltförmigen Heizdüsen-Aufnahme umgeben ist, in welche die Heizdüse hineinragt.

Die Düsen werden hierbei direkt am Brennerkopf gehalten; Zwischenstücke werden vermieden, so dass eine geringe Bauhöhe und eine kompakte Bauweise des Schneidbrenners erreicht wird.

Der Außenmantel der Schneiddüse ist stromaufseitig der Auflagefläche als oberer Außenzylinder ausgebildet, dessen Zylindermantelfläche mit einem Dichtungsring versehen an der Schneiddüsen-Aufnahme des Brennerkopfes dichtend anliegt.

Bei dem Dichtungsring handelt es sich (hier und im folgenden) in der Regel um einen am Außenmantel anliegenden oder in einer Ringnut desselben eingelegten Ring aus elastischem Material. Mittels des Dichtungsrings wird die Schneidsauerstoffleitung nach Außen abgedichtet und gleichzeitig wird die Schneiddüse in der Aufnahme radial fixiert. Sie wird aus der Schneiddüsen-Aufnahme in Richtung der Längsachse unter elastischer Verformung des Dichtungsrings herausgezogen, und umgekehrt – wird das obere Ende der Schneiddüse durch axiales Einführen in der Schneiddüsen-Aufnahme fixiert. Diese Art der Fixierung der Schneiddüse erfordert einen geringen Aufwand beim Düsenwechsel und es wird darüber hinaus eine im Vergleich zu einer metallischen Dichtung verbesserte Dichtheit erreicht.

Außerdem weist auch die Heizdüse einen Außenmantel auf, der am oberen Ende mit einem Dichtungsring versehen ist, der an der Heizdüsen-Aufnahme dichtend anliegt.

Mittels des Dichtungsrings wird das in der Heizdüse geführte Gasgemisch nach Außen (gegen Atmosphäre) abgedichtet und gleichzeitig die Heizdüse in der Heizdüsen-Aufnahme radial fixiert. Zur Entnahme wird die Heizdüse aus der Heizdüsen-Aufnahme in Richtung der Längsachse unter elastischer Verformung des Dichtungsrings herausgezogen, und umgekehrt – wird das obere Ende der Heizdüse durch axiales Einpressen in die Heizdüsen-Aufnahme fixiert. Die radiale Fixierung und die Abdichtung der Heizdüse nach Außen erfolgt somit in ähnlicher Weise, wie dies oben für die Schneiddüse beschrieben ist, so dass sich die dort genannten Vorteile hinsichtlich eines geringen Aufwands beim Düsenwechsel und einer verbesserten Dichtheit ergeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Schneidbrenner kann es sich sowohl um einen Brenner mit Außenzündung als auch um einen Brenner mit elektrischer Innenzündung handeln.

Im Hinblick auf eine genaue axiale Fixierung von Schneiddüse und Heizdüse zueinander, hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Auflagefläche als radial umlaufende Stufe ausgebildet ist.

Eine weitere Verbesserung ergibt sich, wenn die Schneiddüse in der Schneiddüsen-Aufnahme mit axialem Spiel gehalten wird. Die Schneiddüse wird dabei in der Schneiddüsen-Aufnahme lediglich radial fixiert, während in Richtung der Mittelachse auf eine axiale Anschlagposition verzichtet wird. Durch das axiale Spiel werden Maßtoleranzen in der Länge der Schneiddüse abgefangen, so dass diese weder einen Einfluss auf die Außenabmessungen des Schneidbrenners haben, noch zu etwaigen Undichtigkeiten führen können. Wesentlich ist, dass die Schneiddüse auf der Stützfläche der Heizdüse definiert aufliegt, was durch den auf die obere Stirnseite wirkenden Schneidsauerstoff-Druck gewährleistet wird. Auch diese Maßnahme vereinfacht den Düsenwechsel und erhöht die Betriebssicherheit des Brenners.

Es hat sich in dem Zusammenhang als günstig erwiesen, die Schneiddüse an ihrem oberen Ende mit einer stirnseitig abgerundeten Außenkante zu versehen.

Die stirnseitig abgerundete Außenkante erleichtert das oben beschriebene axiale Einführen der Schneiddüse in die Brennerkopf-Aufnahme.

Vorzugsweise kommt eine Heizdüse zum Einsatz, bei der der Abstand zwischen der Stützfläche und dem unterem Ende der Heizdüse zwischen 6 mm und 10 mm beträgt. Die genannten Abstandsgrenzwerte ergeben sich als Kompromiss zwischen den Erfordernissen einerseits einer hinreichenden radialen Führung der Schneiddüse im Außenzylinder der Heizdüse, und andererseits einer geringen Bauhöhe, um einen möglichst kompakten Schneidbrenner bereitzustellen.

Es hat sich bewährt, den Außenmantel der Heizdüse stromabseitig zum Dichtungsring mit einem Außenkragen, der mit einer stromaufseitigen Ringfläche an einer stirnseitigen Ringfläche des Brennerkopfs anliegt, zu versehen. Durch den unterhalb des Dichtungsrings vorgesehenen Außenkragen ergibt sich ein Anschlag für die Heizdüse und somit eine reproduzierbare Positionierung zum Brennerkopf.

Vorzugsweise ist die Heizdüse mittels einer am Außenmantel der Heizdüse angreifenden Kupplung am Brennerkopf lösbar fixiert, wobei die Kupplung eine Durchgangs-Innenbohrung mit einer radialen Querschnittsverengung aufweist, die den Außenkragen der Heizdüse untergreift. Die Kupplung gewährleistet zum einen die Positionierung der Heizdüse, und damit auch mittelbar die Positionierung der an der Heizdüse anliegenden Schneiddüse in Bezug auf den Brennerkopf. Zum anderen ermöglicht eine Kupplung – insbesondere eine Schnellverschlusskupplung – ein besonders einfaches und rasches Lösen und Montieren der Düsen am Brennerkopf. Hierzu ist die Kupplung einerseits am Brennerkopf lösbar befestigt und andererseits untergreift sie den Außenkragen der Heizdüse, und fixiert deren Lage zum Brennerkopf, was sich konstruktiv besonders einfach gestaltet.

Als vorteilhaft hat es sich erweisen, wenn der Außenmantel der Heizdüse mit einem stromabseitig am Außenkragen anliegenden, unteren Dichtungsring versehen ist. In dem Fall weist die Heizdüse oberhalb des Außenkragens einen Dichtungsring und axial versetzt unterhalb davon einen zweiten, unteren Dichtungsring auf. Dieser wird von der den Außenkragen untergreifenden Kupplung gegen die stromabseitig gerichtete Ringfläche des Außenkragens gepresst und drückt dadurch die Heizdüse nach oben, gegen den Brennerkopf. Dadurch wird zum einen eine spielfreie, Fertigungstoleranzen der Heizdüse kompensierende Fixierung der Heizdüse am Brennerkopf erreicht, und zum anderen eine weitere Abdichtung gegen Atmosphäre.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schneidbrenners mit Düsenhalterung mittels lösbarer Kupplung ergibt sich eine weitere Erleichterung beim Düsenwechsel, wenn der Außenmantel der Heizdüse mit einer umlaufenden Außennut mit darin eingelegtem O-Ring versehen ist, der in eine stromabseitig der Querschnittsverengung vorgesehene Innennut in der Innenbohrung der Kupplung eingreift. Der in der umlaufenden Außennut eingelegte O-Ring greift in die Innennut der Kupplung ein und bildet eine lockere Verbindung zwischen Heizdüse und Kupplung, so dass beim Lösen der Kupplung vom Brennerkopf ein Herausrutschen der Heizdüse aus der Innenbohrung der Kupplung sowohl nach unten als auch nach oben verhindert wird. Die beiden Bauelemente – Heizdüse und Kupplung – können aber gegen den Widerstand des O-Rings auseinander gezogen werden.

Weiterhin hat sich eine Ausführungsform als besonders günstig erwiesen, bei der die Schneiddüsen-Aufnahme eine Innenwandung mit einem Innengewinde und eine erste radial umlaufende, metallische Dichtfläche für die dichtende Aufnahme einer mit Außengewinde versehenen und an der ersten Dichtfläche anliegenden Schneiddüse aufweist, und bei der die Innenwandung mit einer zweiten radial umlaufenden Dichtfläche für die dichtende Aufnahme einer Schneiddüse mit einem an der zweiten Dichtfläche anliegenden Dichtungsring versehen ist. Der Brennerkopf ist hierbei mit mindestens zwei unterschiedlichen Elementen für die Herstellung der Verbindung mit einer in die erste Aufnahme hineinragenden Schneiddüse ausgestattet. Eines der Elemente ist ein Innengewinde, das mit einem Außengewinde der Schneiddüse korrespondiert, wobei üblicherweise eine Dichtung nach Außen durch die beim Einschrauben erzeugte Anpresskraft zwischen aneinander liegenden Kontaktflächen erzeugt wird. Das andere Element ist eine radial umlaufende Dichtfläche, die mit einem Dichtungsring der Schneiddüse eine dichte Verbindung bildet. Dadurch ist der Brennerkopf sowohl für solche Schneiddüsen einsetzbar, die an ihrem oberen Ende mit einem Außengewinde versehen sind als auch für solche Schneiddüsen, die an ihrem obere Ende einen Dichtungsring (O-Ring) aufweisen. Insoweit ist der Brennerkopf multifunktional ausgebildet, was ebenfalls zu verringerter Lagerhaltung für die Schneiddüsen und damit einhergehend geringeren Fertigungskosten beiträgt.

Zusätzlich oder alternativ zu dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schneidbrenners hat es sich auch bewährt, wenn (auch) die Heizdüsen-Aufnahme eine Innenwandung mit einem Innengewinde und eine erste radiale, metallische Dichtfläche für die dichtende Aufnahme einer mit Außengewinde versehenen und an der ersten Dichtfläche anliegenden Heizdüse aufweist, und wenn die Innenwandung mit einer zweiten radial umlaufenden Dichtfläche für die dichtende Aufnahme einer Heizdüse mit einem an der zweiten Dichtfläche anliegenden Dichtungsring versehen ist. Bei dieser Ausführungsform ergeben sich für die dichtende Halterung der Heizdüse am Brennerkopf die gleichen vorteilhaften Wirkungen hinsichtlich der Flexibilität des Brennerkopfeinsatzes, wie vorher für die Schneiddüse erläutert.

Die Düsen des erfindungsgemäßen Schneidbrenners bestehen in der Regel aus Edelstahl, Messing oder aus Keramik. Besonders bei den metallischen Werkstoffen wird eine Verbesserung hinsichtlich der Verschleißfestigkeit erreicht, wenn die Oberfläche der Schneiddüse und/oder die Oberfläche der Heizdüse eine Hartstoffschicht aufweist. Dadurch ergibt sich eine längere Lebensdauer der Düsen und ein geringerer Wartungsaufwand. Als Hartstoffschicht kommen insbesondere Beschichtungen aus Metallnitriden oder -carbiden in Betracht, wie zum Beispiel CrN, TiN, TiC, WC.

Hinsichtlich des Düsensystems für langsam verbrennende und für schnell verbrennende Gase (in Verbindung mit Sauerstoff) für einen Schneidbrenner nach der vorliegenden Erfindung wird die eingangs angegebene technische Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, durch die stromabseitig der Stützfläche zylinderförmig ausgebildete Heizdüse und mehrere auswechselbare, jeweils für ein Brenngas ausgelegte, stromabseitig der Auflagefläche zylinderförmig ausgebildete Schneiddüsen, wobei alle Schneiddüsen zwischen oberem Ende und Auflagefläche einen oberen Außenzylinder gleicher Länge, und zwischen Auflagefläche und Düsenaustritt einen unteren Außenzylinder mit einer auf das jeweilige Brenngas abgestimmten Teillänge aufweisen, derart, dass sich bei auf der Stützfläche aufliegender Auflagefläche ein in Abhängigkeit vom jeweiligen Brenngas vorgegebener axialer Abstand zwischen dem Düsenaustritt der Schneiddüse und dem Düsenaustritt der Heizdüse einstellt.

Die zylinderförmige Ausbildung der Heizdüse (Innenzylinder) und der Schneiddüse (Außenzylinder) im Bereich des jeweiligen unteren Endes sind eine Voraussetzung für das erfindungsgemäße Düsensystem. Eine andere Voraussetzung besteht darin, dass der Innenzylinder der Heizdüse als radiale Führung des unteren Außenzylinders der Schneiddüse dient, wie dies oben anhand der Beschreibung des erfindungsgemäßen Schneidbrenners näher erläutert ist.

Denn dadurch, dass die Heizdüse den unteren Außenzylinder der Schneiddüse führt – also mit geringem radialem Spiel umgibt – wird ein Wechsel der Schneiddüse ohne großen Aufwand und ohne die Gefahr einer Beschädigung von Pass- oder Kontaktflächen ermöglicht. Die zylinderförmige Ausbildung der Heizdüse im Bereich ihres „Innenzylinders" macht diese für den Einsatz mit unterschiedlichen Schneiddüsen, beispielsweise von Schneiddüsen für langsam verbrennende Brenngase oder für schnell verbrennende Brenngase geeignet. Jedoch mit der Maßgabe, dass die Schneiddüsen eine entsprechende zylinderförmige Ausbildung im Bereich ihres „Außenzylinders" und darüber hinaus zwischen oberem Ende und Auflagefläche gleiche Länge aufweisen.

Die bei jeder Schneiddüse des Düsensystems gleiche Länge des oberen Außenzylinders gewährleistet, dass die jeweilige Schneiddüse exakt zu der durch Brennerkopf und Heizdüse vorgegebenen Konfiguration passen.

Die Teillänge zwischen Auflagefläche und Düsenaustritt entspricht der Länge des „unteren Außenzylinders". Die Länge des unteren Außenzylinders hängt vom Einsatzbereich der jeweiligen Schneiddüse ab, der insbesondere durch die Art des Brenngases gekennzeichnet ist. Denn durch die Länge des unteren Außenzylinders wird der axiale Abstand zwischen dem Düsenaustritt der Schneiddüse und dem Düsenaustritt der Heizdüse vorgegeben. Dieser ist bei einem schnell verbrennenden Brenngas geringer als bei einem langsam verbrennenden Brenngas. Der „Düsenaustritt" verläuft in der Ebene der Unterkante der jeweiligen Düse.

Die Länge des unteren Außenzylinders ist ohne großen Fertigungsaufwand exakt einstellbar; eine aufwendige Anpassung von Innenkonus und Außenkonus aufeinander ist nicht erforderlich. Das erfindungsgemäße Düsensystem zeichnet sich dadurch aus, dass bei einem Wechsel der Art des Brenngases die bisherige Schneiddüse durch eine an die neuen Erfordernisse angepasste Schneiddüse ersetzt werden, ohne dass ein Austausch der Heizdüse erforderlich ist. Die Heizdüse ist für den Einsatz mit jeder der Schneiddüsen des Düsensystems geeignet und kann auch bei einem Austausch der Schneiddüse beibehalten werden. Dies verringert die Vielfalt der zu bevorratenden Heizdüsenformen, vereinfacht die Lagerhaltung und verbessert im übrigen die Betriebssicherheit des erfindungsgemäßen Schneidbrenners, indem Kombinationen ungeeigneter Düsen vermieden werden.

Im Hinblick auf eine flexiblen Einsatz des Schneidbrenners und eines geringen Aufwands für die Düsenfertigung und Lagerhaltung hat sich ein Düsensystem besonders bewährt, bei dem die Teillänge des unteren Außenzylinders zwischen 6 mm und 10 mm beträgt, bei dem die Länge des oberen Außenzylinders im Bereich zwischen 25 mm und 30 mm liegt, und bei dem die Länge des unteren Außenzylinders in Abhängigkeit vom jeweiligen Brenngas und/oder dem Leistungsbereich derart gewählt wird, dass sich bei auf der Stützfläche aufliegender Auflagefläche ein axialer Abstand zwischen dem Düsenaustritt der Schneiddüse und dem Düsenaustritt der Heizdüse im Bereich zwischen 0 mm und 3 mm ergibt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen im einzelnen:
1: eine Ansicht einer Schneiddüse für einen erfindungsgemäßen Schneidbrenner in einem Längsschnitt,
2: eine Ansicht einer Heizdüse für einen erfindungsgemäßen Schneidbrenner in einem Längsschnitt,
3: eine Ansicht eines Brennerkopfs für einen erfindungsgemäßen Schneidbrenner in einem Längsschnitt,
4: eine Zusammenbauzeichnung eines erfindungsgemäßen, montierten Schneidbrenners in einem Längsschnitt,
5a: einen Längsschnitt einer Schneiddüse für schnell verbrennendes Gas, montiert in einer Heizdüse, und
5b: einen Längsschnitt einer Schneiddüse für langsam verbrennendes Gas, montiert in einer Heizdüse
4 zeigt einen montierten Schneidbrenner gemäß der Erfindung. Dieser ist Teil einer Brennschneidmaschine zum Autogenschneiden. Der Schneidbrenner besteht im wesentlichen aus einem Brennerkopf 1, der mit einer Schneiddüse 2, und mit einer die Schneiddüse 2 umgreifenden Heizdüse 3 mittels einer Kupplung 4 verbunden ist. Im folgenden werden die konstruktiven Merkmale der einzelnen Bauteile und deren Funktion anhand der 1 bis 3 und der Zusammenbauzeichnung gemäß 4 näher erläutert.
Die Schneiddüse 2 gemäß 1 besteht aus einem um die Mittelachse 15 rotationssymmetrischen, im wesentlichen zylinderförmigen Messingteil, das mit einer Hartstoffschicht aus Nickelcarbid (NiC) versehen ist. Der Außenmantel der Schneiddüse 2 weist zwei axiale Längenabschnitte auf, die sich in ihrem Durchmesser unterscheiden, und die durch eine umlaufende, stromabseitige Stufe 5 verbunden sind. Im oberen stromaufseitigen Längenabschnitt 6 liegt der Außendurchmesser bei 8 mm, im unteren stromabseitigen Längenabschnitt 7 beträgt der Außendurchmesser 6 mm. Die Schneiddüse 2 ist Teil des erfindungsgemäßen Düsensystems, das mehrere auswechselbare Schneiddüsen umfasst, die jeweils für ein bestimmtes Brenngas und einen vorgegebenen Leistungsbereich ausgelegt sind. Bei allen Düsen dieses Düsensystems hat der obere Längenabschnitt 6 eine Länge von 30 mm. Die Länge des unteren Längenabschnitts 7 ist maßgeblich für die Eignung der Schneiddüse hinsichtlich der Art des Brenngases. Bei der Schneiddüse 2, die für schnell verbrennendes Brenngas ausgelegt ist, liegt die Länge des unteren Längenabschnitts 7 (Außenzylinder) bei 8 mm.
Der untere Längenabschnitt 7 und der daran angrenzende Teil des oberen Längenabschnitts 6 sind mit einer Vielzahl axialer Längsschlitze 8 versehen, die über den Umfang des Außenmantels gleichmäßig verteilt sind, und die sich über die Stufe 5 erstrecken. Die Längsschlitze 8 dienen der Zufuhr eines Brenngas-Sauerstoffgemisches zum Heizdüsen-Austritt (siehe 4).
Am oberen Ende der Schneiddüse 2 weist der Außenmantel eine umlaufende Nut auf, die für die Aufnahme eines O-Rings 9 aus einem hitzebeständigen Werkstoff, z.B. Silikon, vorgesehen ist.
Die stirnseitige Außenkante 10 am oberen Ende der Schneiddüse 2 ist abgerundet und ragt in eine Innenbohrung 30 des Brennerkopfes 1, an deren Innenwandung der O-Ring 9 dichtend anliegt. Mittels des O-Rings 9 wird die Schneidsauerstoffleitung 11 nach Außen abgedichtet und gleichzeitig wird die Schneiddüse 2 innerhalb einer Innenbohrung 30 des Brennerkopfs 1 (4) radial fixiert. Auf einen axialen stirnseitigen Anschlag für die Schneiddüse in der Innenbohrung 30 wird verzichtet, so dass durch axiales Spiel Maßtoleranzen in der Länge der Schneiddüse abgefangen werden können. Die axiale Position der Schneiddüse 2 wird allein durch die definierte Auflage auf einer Stützstufe 16 der Heizdüse 3 bestimmt (siehe 4), was durch den auf die obere Stirnseite 10 wirkenden Schneidsauerstoff-Druck gewährleistet wird. Diese Art der Halterung der Schneiddüse 2 erfordert einen geringen Aufwand beim Düsenwechsel und es wird darüber hinaus eine geringe Bauhöhe und eine im Vergleich zu einer metallischen Dichtung verbesserte Dichtheit erreicht.
In der Mittelachse 15 der Schneiddüse 2 verläuft der Schneidsauerstoffkanal 11, der beginnend als Innenkonus 12 im oberen Ende der Schneiddüse 2 im unteren Ende der Schneiddüse 2 als zylindrische Innenbohrung an dem Düsenaustritt 13 mündet.
Die in 2 gezeigte Heizdüse 3 besteht aus Kupfer. Sie ist ebenfalls rotationssymmetrisch um die Mittelachse 15 ausgebildet und mit einer Hartstoffschicht aus CrN versehen. Die Heizdüse 3 ist für die Aufnahme einer Schneiddüse 2 gemäß 1 geeignet. Hierzu weist die Durchgangsbohrung 17 der Heizdüse 3 im Bereich zwischen ihrem oberen, stromaufseitigen Ende und dem Düsenaustritt 14 eine radial umlaufende, nach oben gerichtete Stützstufe 16 auf, auf der die Schneiddüse 2 mit ihrer stromabseitig gerichteten Fläche der Stufe 5 aufliegt (4). Die Durchgangsbohrung 17 ist unterhalb der Stützstufe 16 zylinderförmig mit einem Innendurchmesser von etwas mehr als 6 mm ausgebildet. Der mit der Bezugsziffer 18 gekennzeichnete zylinderförmige Längenabschnitt hat eine Länge von 10 mm und dient ohne Bildung einer schlüssigen Verbindung als radiale Führung für den unteren Teil der Schneiddüse 2. Dadurch können Schneiddüse 2 und Heizdüse 3 separat gewechselt werden.
Der Außenmantel der Heizdüse 3 weist einen sich zum Düsenaustritt verjüngenden Konus 19 auf, der nach oben in einen im wesentlichen zylinderförmigen Längenabschnitt 20 übergeht. Am oberen Ende des Längenabschnitts 20 ist eine umlaufende Nut mit einem O-Ring 21 aus Silikon vorgesehen, der an der Innenwandung einer Ringnut 33 im Brennerkopf 1 dichtend anliegt (4).
Mittels des O-Rings 21 wird die Zuleitung 26 (siehe 3) für das Brennstoff-Sauerstoffgemisch gegen Atmosphäre abgedichtet und gleichzeitig wird die Heizdüse 3 innerhalb der Ringnut 33 des Brennerkopfs 1 radial fixiert (4). Diese Art der Fixierung der Heizdüse 3 erfordert einen geringen Aufwand beim Düsenwechsel und es wird darüber hinaus eine geringe Bauhöhe und eine im Vergleich zu einer metallischen Dichtung verbesserte Dichtheit erreicht.
Stromabseitig zum O-Ring 21 ist ein umlaufender Außenkragen 22 vorgesehen, dessen Oberseite im montierten Schneidbrenner gegen eine nach unten gerichtete Ringfläche des Brennerkopfs 1 anliegt (siehe 4). An der Unterseite des Außenkragens 22 greift die am Brennerkopf 1 befestigte Kupplung 4 an, wie weiter unten noch näher beschrieben wird.
Ein weiterer O-Ring 38 liegt am Außenmantel der Heizdüse 3 und an der Unterseite des Außenkragens 22 an. Dieser wird von der den Außenkragen 22 untergreifenden Kupplung 4 gegen die Unterseite des Außenkragens 22 gepresst und drückt dadurch die Heizdüse 3 nach oben, gegen den Brennerkopf 1. Durch die beiden axial versetzten O-Ringe 21, 38 wird ein Verkippen der Heizdüse 3 verhindert und es werden Fertigungstoleranzen der Heizdüse 3 kompensiert.
Um einen Düsenwechsel zu erleichtern, wird zwischen Heizdüse 3 und Kupplung 4 eine lockere Verbindung erzeugt, die beim Lösen der Kupplung 4 vom Brennerkopf 1 ein Herausrutschen der Heizdüse 3 aus der Innenbohrung der Kupplung 4 sowohl nach unten als auch nach oben verhindert. Hierzu ist am Außenmantel der Heizdüse 3 unterhalb der Außenkragens 22 eine Umfangseinfräsung 23 vorgesehen, in die ein O-Ring 29 eingelegt ist, der – wie 4 zeigt – in eine entsprechende Innennut in der Kupplung 4 eingreift. Heizdüse 3 und Kupplung 4 können nur gegen den Widerstand des O-Rings 29 auseinander gezogen werden.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Brennerkopf 1 für den erfindungsgemäßen Schneidbrenner. Dieser besteht aus einem im wesentlichen zylinderförmigen Messing-Bauteil, in dem die Anschlussleitung 25 für den Schneidsauerstoff und die Anschlussleitung 26 für das Brenngas-Sauerstoffgemisch verlaufen, und an dessen Außenmantel die Kupplung 4 mittels Kugelfallen 27, 28, die Heizdüse 3 und die Schneiddüse 2 lösbar befestigt sind (4).
Hierzu ist der den Düsen (2,3) zugewandte, untere Teil des Brennerkopfs 1 mit einer zentralen Innenbohrung 30 versehen, die einen Teil der Anschlussleitung 25 bildet und die gleichzeitig als Aufnahme für das obere Ende der Schneiddüse 2 dient. Die Innenbohrung 30 ist hierfür mit einer radialen metallischen Dichtfläche 32 versehen. Oberhalb davon ist zusätzlich ein Innengewinde 31 vorgesehen. Somit ist der Brennerkopf 1 sowohl für die Aufnahme einer Schneiddüse mit einem zum Innengewinde 31 passenden Standard-Außengewinde geeignet als auch für die dichtende Aufnahme einer Schneiddüse 2, die mit einem an der Dichtfläche 32 anliegenden O-Ring 9 versehen ist (wie oben anhand 1 beschrieben). Für die axiale Fixierung der Schneiddüse 2 mit O-Ring 9 am Brennerkopf 1 ist im Bereich unterhalb des Innengewindes 31 eine Querschnittsverengung vorgesehen, an der die Stirnfläche der Schneiddüse 2 im eingebauten Zustand anliegt (siehe 4).
Weiterhin ist der untere Teil des Brennerkopfs 1 mit einer am unteren Brennerkopf-Ende beginnenden Ringnut 33 versehen, in die die Anschlussleitung 26 mündet und die gleichzeitig eine Aufnahme für das obere Ende der Heizdüse 3 bildet. Die Ringnut 33 ist hierfür mit einer radialen metallischen Dichtfläche 35 versehen, und oberhalb davon zusätzlich mit einem Innengewinde 34. Damit ist der Brennerkopf 1 sowohl für die Aufnahme einer Heizdüse mit einem zum Innengewinde 34 passenden Außengewinde geeignet als auch für die dichtende Aufnahme einer Heizdüse 3, die mit einem an der Dichtfläche 35 anliegenden O-Ring 2i versehen ist (wie oben anhand 2 beschrieben). Der Außenkragen 22 der Heizdüse 3 dient der axialen Fixierung der Heizdüse 3 am Brennerkopf 1, indem dessen Oberseite im montierten Schneidbrenner gegen eine stirnseitige Ringfläche 36 des Brennerkopfs 1 anliegt (siehe 4). Dabei ist jeweils die Dichtfläche 32 bzw. 35 für die Aufnahme einer Düse 3, 4 mit O-Ring 9, 21 stromabseitig der jeweiligen Innengewinde 31, 34 angeordnet.
Der Brennerkopf 1 weist somit zwei alternative Elemente für die Herstellung der Verbindung mit einer in die Innenbohrung 30 hineinragenden Schneiddüse und einer in die Ringnut 33 hineinragenden Heizdüse 3 auf. Nämlich jeweils ein Innengewinde 31, 34 das mit einem entsprechenden Außengewinde von Schneiddüse bzw. Heizdüse korrespondiert, und jeweils eine radial umlaufende Dichtfläche 32, 35, gegen die der O-Ring 9 am Außenmantel der Schneiddüse 3 bzw. der O-Ring 21 am Außenmantel der Heizdüse 3 dichtend anliegt.
Dadurch ist der Brennerkopf 1 sowohl für solche Düsen einsetzbar, die an ihrem oberen Ende mit einem Außengewinde versehen sind als auch für solche Düsen, die – wie in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen – an ihrem obere Ende einen Dichtungsring (O-Ring 9 bzw. 21) aufweisen. Insoweit ist der Brennerkopf multifunktional ausgebildet, was eine verringerte Vorratshaltung für die Heizdüse 3 erfordert und damit die Fertigungskosten senkt.
Aus der Zusammenbauzeichnung gemäß 4 ist zusätzlich zu den bisher näher beschriebenen Bauteilen des erfindungsgemäßen Schneidbrenners die Konstruktion und Funktion der Kupplung 4 erkennbar.
Diese besteht im wesentlichen aus einem am Brennerkopf 1 mittels Kugelfalle 27, 28 fixierten Innenring 40, der mit einer radialen Querschnittsverengung 42 den Außenkragen 22 der Heizdüse 3 untergreift und diese in ihrer axialen Position fixiert. Der Innenring 40 ist von einem Außenring 41 umgeben, der entlang des Innenrings 40 gegen eine axial nach unten gerichtete Federkraft unter Lösen der Kugelfalle 27, 28 nach oben verschiebbar ist. Die Kupplung 4 ermöglicht ein rasches Wechseln der Düsen 2, 3. Hierzu trägt auch die Art der Abdichtung und Halterung der Düsen 2, 3 am Brennerkopf 1 mittels O-Ring-Dichtung bei.
Die anhand 2 beschriebene Heizdüse 3 ist sowohl für die Aufnahme von Schneiddüsen für schnell verbrennende Brenngas als auch für die Aufnahme von Schneiddüsen für langsam verbrennende Brenngase geeignet. Dies ist in den 5a und 5b dargestellt.
Die zylinderförmige Ausbildung der Heizdüse 3 (siehe 2) im Bereich des Innenzylinders 18 macht diese für den Einsatz mit unterschiedlichen Schneiddüsen geeignet. Hierzu ist es jedoch erforderlich, dass auch die Schneiddüsen eine entsprechende zylinderförmige Ausbildung im Bereich des Außenzylinders 7 (1) und darüber hinaus im oberen stromaufseitigen Längenabschnitt 6 die gleiche Teillänge aufweisen. Dies ist bei den Schneiddüsen 2a (5a) und 2b (5b) der Fall. Somit passen die Schneiddüsen 2a, 2b exakt zu der durch Brennerkopf 1 und Heizdüse 3 vorgegebenen Konfiguration.
Die Schneiddüsen 2a, 2b unterscheiden sich nur in der Länge des jeweiligen Außenzylinders und durch die Strömungsquerschnittte der Düsenschlitze. Bei der Schneiddüse 2a, die für schnell verbrennendes Brenngas ausgelegt ist, liegt die Länge des Außenzylinders 7a bei 8 mm und bei der Schneiddüse 2b, die für langsam verbrennendes Brenngas ausgelegt ist, hat der Außenzylinder 7b eine Länge von 7 mm. Zwischen der Unterkante der Heizdüse 3 (Düsenaustritt 14) und der Unterkante der Schneiddüse 2a (Düsenaustritt 13) ergibt sich dadurch ein axialer Abstand von 0 mm und zwischen der Unterkante der Heizdüse 3 (Düsenaustritt 14) und der Unterkante der Schneiddüse 2b (Düsenaustritt 13) ein axialer Abstand (Bezugsziffer 50) von 1 mm.
Bei einem Wechsel der Art des Brenngases kann die bisherige Schneiddüse durch eine an die neuen Erfordernisse angepasste Schneiddüse ersetzt werden, ohne dass ein Austausch der Heizdüse erforderlich ist. Die Heizdüse ist für den Einsatz mit jeder der Schneiddüsen des Düsensystem geeignet und kann auch bei einem Austausch der Schneiddüse beibehalten werden. Dies verringert die Vielfalt der zu bevorratenden Düsenformen, vereinfacht die Lagerhaltung und verbessert im übrigen die Betriebssicherheit des erfindungsgemäßen Schneidbrenners, indem Kombinationen ungeeigneter Düsen vermieden werden.

Claims

Schneidbrenner mit einem eine Mittelachse aufweisenden Brennerkopf, mit dem eine Schneiddüse mit axialer Schneidsauerstoffleitung verbunden ist, die von einer eine axiale Durchgangsbohrung aufweisenden Heizdüse kappenartig umgriffen wird, wobei die Schneiddüse einen Außenmantel aufweist, der mit am Umfang verteilten Längsschlitzen versehen ist, die sich vom unteren, stromabseitigen Ende der Schneiddüse über eine stromaufseitig davon vorgesehene, eine radial umlaufende Auflagefläche bildende Querschnittserweiterung erstrecken, und wobei die Heizdüse im Bereich zwischen ihrem oberen, stromaufseitigen Ende und ihrem Düsenaustritt mit einer eine radial umlaufende, stromaufseitige Stützfläche bildenden Querschnittverengung versehen ist, auf welcher die Schneiddüse mit ihrer Auflagefläche aufliegt, wobei der Außenmantel der Schneiddüse (2) stromabseitig der Auflagefläche (5) als unterer Außenzylinder (7) ausgebildet ist, und die Durchgangsbohrung (17) der Heizdüse (3) stromabseitig der Stützfläche (16) zylinderförmig und als radiale Führung für den unteren Außenzylinder (7) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerkopf (1) eine Schneiddüsen-Aufnahme (30) aufweist, in welche die Schneiddüse (2) hineinragt, und die koaxial umgeben ist von einer ringspaltförmigen Heizdüsen-Aufnahme (33), in welche die Heizdüse (3) hineinragt, wobei der Außenmantel der Schneiddüse (2) stromauseitig der Auflagefläche (5) als oberer Außenzylinder (6) ausgebildet ist, dessen Zylindermantelfläche mit einem Dichtungsring (9) versehen an der Schneiddüsen-Aufnahme (30) des Brennerkopfes (1) dichtend anliegt, und wobei die Heizdüse (3) einen Außenmantel aufweist, der am oberen Ende mit einem Dichtungsring (21) versehen ist, der an der Heizdüsen-Aufnahme (33) dichtend anliegt.
Schneidbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (5) als radial umlaufende Stufe ausgebildet ist.
Schneidbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiddüse (2) in der Schneiddüsen-Aufnahme (30) mit axialem Spiel gehalten wird.
Schneidbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiddüse (2) an ihrem oberen Ende mit einer stirnseitig abgerundeten Außenkante (10) ausgebildet ist.
Schneidbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Stützfläche (16) und dem unteren Ende der Heizdüse (3) zwischen 6 mm und 10 mm beträgt.
Schneidbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel der Heizdüse (3) stromabseitig zum Dichtungsring (21) mit einem Außenkragen (22) versehen ist, der mit einer stromaufseitigen Ringfläche an einer stirnseitigen Ringfläche (36) des Brennerkopfs (1) anliegt.
Schneidbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizdüse (3) mittels einer am Außenmantel der Heizdüse (3) angreifenden Kupplung (4) am Brennerkopf (1) lösbar fixiert ist, wobei die Kupplung (4; 61) eine Durchgangs-Innenbohrung mit einer radialen Querschnittsverengung (42) aufweist, die den Außenkragen (22) der Heizdüse (3) untergreift.
Schneidbrenner nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel der Heizdüse (3) mit einem stromabseitig am Außenkragen (22) anliegenden, unteren Dichtungsring (38) versehen ist.
Schneidbrenner nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel der Heizdüse (3) mit einer umlaufenden Außennut (23) mit darin eingelegtem O-Ring (29) versehen ist, der in eine stromabseitig der Querschnittsverengung (42) vorgesehene Innennut in der Innenbohrung der Kupplung (4) eingreift.
Schneidbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiddüsen-Aufnahme (30) eine Innenwandung mit einem Innengewinde (31) und eine erste radial umlaufende, metallische Dichtfläche für die dichtende Aufnahme einer mit Außengewinde versehenen und an der ersten Dichtfläche anliegenden Schneiddüse aufweist, und dass die Innenwandung mit einer zweiten radial umlaufenden Dichtfläche (32) für die dichtende Aufnahme einer Schneiddüse (2) mit einem an der zweite. Dichtfläche anliegenden Dichtungsring (9) versehen ist.
Schneidbrenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizdüsen-Aufnahme (33) eine Innenwandung mit einem Innengewinde (34) und eine erste radiale, metallische Dichtfläche für die dichtende Aufnahme einer mit Außengewinde versehenen und an der ersten Dichtfläche anliegenden Heizdüse aufweist, und dass die Innenwandung mit einer zweiten radial umlaufenden Dichtfläche (35) für die dichtende Aufnahme einer Heizdüse (3) mit einem an der zweiten Dichtfläche (35) anliegenden Dichtungsring (21) versehen ist.
Schneidbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Schneiddüse (2) und/oder die Oberfläche der Heizdüse (3) eine Hartstoffschicht aufweist.
Düsensystem für einen Schneidbrenner für langsam verbrennende und für schnell verbrennende Gase nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die stromabseitig der Stützfläche (16) zylinderförmig ausgebildete Heizdüse (3) und mehrere auswechselbare, jeweils für ein Brenngas ausgelegte, stromabseitig der Auflagefläche (5) zylinderförmig ausgebildete Schneiddüsen (2a; 2b), wobei alle Schneiddüsen (2a; 2b) zwischen oberem Ende und Auflagefläche (5) einen oberen Außenzylinder (6) gleicher Länge, und zwischen Auflagefläche (5) und Düsenaustritt (13) einen unteren Außenzylinder (7) mit einer auf das jeweilige Brenngas abgestimmten Teillänge aufweisen, derart, dass sich bei auf der Stützfläche (16) aufliegender Auflagefläche (5) ein in Abhängigkeit vom jeweiligen Brenngas vorgegebener axialer Abstand (50) zwischen dem Düsenaustritt (13) der Schneiddüse (2) und dem Düsenaustritt (14) der Heizdüse (3) einstellt.
Düsensystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Teillänge des unteren Außenzylinders (7) zwischen 6 mm und 10 mm beträgt, dass die Länge des oberen Außenzylinders (6) im Bereich zwischen 25 mm und 30 mm liegt, und dass die Teillänge des unteren Außenzylinders (7) in Abhängigkeit vom jeweiligen Brenngas und/oder dem Leistungsbereich derart gewählt wird, dass sich bei auf der Stützfläche (16) aufliegender Auflagefläche (5) ein axialer Abstand (50) zwischen dem Düsenaustritt (13) der Schneiddüse (2) und dem Düsenaustritt (15) der Heizdüse (3) im Bereich zwischen 0 mm und 3 mm ergibt.