DE2725643A1

DE2725643A1 - Schneidbrenner, insbesondere unterwasser-schneidbrenner

Info

Publication number: DE2725643A1
Application number: DE19772725643
Authority: DE
Inventors: Jerome S Brower
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-02-04
Filing date: 1977-06-07
Publication date: 1978-08-10
Also published as: FR2379347A1; DK269877A; IT1079644B; BE854976A; NL7704360A; MX144360A; CA1076655A; DE2725643C2; NO771282L; FR2379347B1; NO147941B; NO147941C

Description

SCHNEIDBRENNER, INSBESONDERE UNTERWASSER-SCHNEIDBRENNER

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schneidbrenner, insbesondere zum Einsatz unter Wasser.

Elektrische Schneid- und Schweißbrenner sind bekannt. In ihrer herkömmlichen Ausbildung werden sie in der Atmosphäre eingesetzt; abgewandelte Brenner gelangen unter Wasser zum Einsatz beim Bergen gesunkener Schiffe und Bohrplattformen, beim Reparieren von Schiffen sowie beim Bau und der Unterhaltung von Unterwasseraufbauten.

Derzeit verwendete Unterwasser-Schneidbrenner befriedigen insbesondere beim Schneiden von Nichteisenmetallen, rostfreien Stählen und nicht leitenden Substanzen, wie Zement, Beton, Bitumen, Entenmuscheln (Muscheln der Art Cirripedia) und anderer Unterwassergewächse, in keiner Weise. Die Aufrechterhaltung eines Bogens in jeglicher Tiefe unter Wasser ist dann unmöglich, wenn das zu schneidende Material nichtleitend ist. Derzeit bekannte Lichtbogenschneidstäbe vermögen nicht in nichtleitende Materialien einzudringen

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oder diese zu zerschneiden. Bekannte Lichtbogen-Sauerstoff-Systeme erfordern eine Energiequelle. Wird die Energiezufuhr unterbrochen, so erlischt der Bogen, und der Stab brennt nicht von selbst weiter. B_ekannte Lichtbogen-Sauerstoff-Geräte sind nicht in der Lage, nichtleitende Materialien zu schneiden.

Das Lichtbogen-Sauerstoff-Verfahren zum Schneiden von Metallen basiert auf den gleichen Prinzipien wie das Oxyazetylenschneiden. Bei letzterem wird das Metall zunächst mittels einer Oxyazetylenflamme örtlich vorerhitzt. Ist der Glühzustand herbeigeführt, so wird mit hoher Geschwindigkeit Sauerstoff auf die vorerhitzte Stelle geleitet. Der Sauerstoffstrahl bewirkt sowohl ein Oxidieren oder Verbrennen des Kernstücks des vorerhitzten Teils als auch ein Entfernen der Verbrennungsprodukte. Die Oxyazetylenflamme läßt die glühende Stelle fortlaufend weiterschreiten, um so das Einwirken des SäuerstoffStrahles vorzubereiten. Beim Lichtbogen-Sauerstoff-Schneiden erfolgt die Vorerhitzung mittels eines elektrischen Lichtbogens, der zwischen dem zu schneidenden Material und der Elektrode aufrechterhalten wird. Da die im Lichtbogen zur Verfügung stehende Wärmeenergie weitaus größer als die einer Oxyazetylenflamme ist, erfolgt das Vorerhitzen bei dem Lichtbogen-Sauerstoffverfahren praktisch augenblicklich. Deshalb läßt man, sobald der Lichtbogen gebildet ist, den Hochgeschwindigkeits-Sauerstoffstrom auf die vorerhitzte Stelle auftreten, wobei

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es dann zur gleichen Erscheinung wie beim Oxyazetylen-Schneiden kommt (siehe oben). Das Fortschreiten der Elektrode längs des beabsichtigten Schnittes unter kontinuierlicher Beibehaltung des elektrischen Lichtbogens erbringt eine ununterbrochene Aufeinanderfolge von Vorerhitzung, Oxydation und Entfernung des verbrannten Metalles.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Unterwasser-Schneidstab zu schaffen, der die oben beschriebenen Nachteile vermeidet. Darüber hinaus soll eine Schneidelektrode und eine Vorrichtung geschaffen werden, die dem Stand der Technik weit überlegen sind. Die Elektrode soll hierbei leichtes Gewicht aufweisen, leicht an die meisten Standardstabhalter anpaßbar sov/ie leichtjhandhabbar und zu verwenden sein und dabei einen Lichtbogen in jeglicher nichtexplosiver Atmosphäre,einschliei31ich V/asser, entwickeln, wobei der Bogen zur Erzeugung eines fortschreitenden Abbrandes die Stangenspitze entzündet und derart hohe Temperaturen entwickeln soll, daß jedes bekannte Metall, Mineral oder jede Kombination dieser Metalle und Mineralien geschmolzen werden können. Eine derartige Unterwasser-Schneidelektrode soll unter Wasser ohne fortlaufendes Anlegen von elektrischem Strom die sehr hohen Bogentemperaturen beibehalten und weiterbrennen.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung gelöst durch eine Elektrode mit einem Metallrohr, in dem eine Aiizahl eisenmetallische Stäbe sowie wenigstens ein Stab aus Aluminium,

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Magnesium, Titan oder aus Legierungen dieser Metalle angeordnet ist, wobei das Metallrohr im wesentlichen vollständig mit einer Isolierschicht versehen ist und eine Einrichtung zur Verbindung des Metallrohrs mit einer elektrischen Stromquelle sowie eine Einrichtung zur Zuführung eines Reaktionsgases zum Metallrohr sind.

W_eitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der schematischen Zeichnung und den Unteranspruchen. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Brenners sowie eines Elektrodenstabes gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Stirnansicht des Elektrodenstabes nach Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise Seitenansicht des Elektrodenstabes nach Fig. 1 und 2 in vergrößerter Darstellung, wiederum teilweise geschnitten;

Fig. 4 einen Schnitt längs der Ebene 4-4 der Fig. 3 in vergrößerter Darstellung;

Fig. 5 einen Schnitt gemäß Fig. 4 durch ein zweites

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Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Elektrodenstabes, ebenfalls in vergrößerter Darstellung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer tragbaren Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung;

Fig. 7 ein Blockdiagramm eines Zündstromkreises, wie er bei der tragbaren Ausführungsform gemäß Fig. 6 verwendet werden kann.

Es sei zunächst auf die Fig. 4 eingegangen, in der eine Hülle gezeigt ist, die im wesentlichen aus einem relativ dünnwandigen, leichten Stahlrohr besteht, um so das Aussengehäuse des Schneidstabes zu bilden. Dieses Rohr Io dient in erster Linie dazu, elektrischen Strom durch den Stab zu leiten, wie dies unten noch erläutert wird. Es ist mit einer Beschichtung 12 aus elektrisch nichtleitendem Material versehen, vorzugsweise aus Kunststoff, wie Epoxy-,Vinyl_T, Acryl-oder Urethanharz. Diese Beschichtung erbringt nicht nur eine elektrische Isolierung sondern schützt auch gegen mechanische Beanspruchung des Rohres Io. Sie kann in einfacher Weise durch Umwickeln des Rohres mit einem elektrisch nichtleitenden Band aufgebracht werden. Da sie ein Isolator ist, verhindert sie auch ein unbeabsichtigtes Zünden seitlich am Rohr, wenn dieses versehentlich mit einem elektrisch leitenden, geerdeten Teil in Berührung gebracht werden sollte. Auf diese Weise wird sowohl ein

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seitliches Festschv/eißen als auch ein seitlicher Bogen und Abtragen verhindert.

In dem Rohr Io sind mehrere metallische Stäbe 14 angeordnet. Einige der Stäbe sind aus einem Eisenmetall, z.B. Stahl; andere bestehen aus Nichteisenmetallen oder derartigen Legierungen. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind Stahl- und Aluminiumstäbe vorgesehen. Das bevorzugte Verhältnis der in dem Rohr Io zusammengefügten Stahl- und Aluminiumstäbe beträgt etwa 7 Stahlstäbe zu einem Aluminiumstab. Die Schneidstabelektrode arbeitet jedoch auch zufriedenstellend in einem Bereich von etv/a (3 bis lo): 1 Stahl zu Aluminium. Es wurde gefunden, daß die höchsten Temperaturen und besten Brennergebnisse bei einem Verhältnis von (5 bis 7): 1 Stahl zu Aluminium erhalten werden. Es sei auch darauf hingewiesen, daß das Aluminium durch ein Metall aus der Gruppe Magnesium, Titan oder Legierungen von

der
zwei oder mehreren/Metalle Magnesium, Aluminium und Titan ersetzt werden kann. Aluminium wird jedoch bevorzugt verwendet .

Die Fig. 1 zeigt einen Brenner, an dem die vorbeschriebene Elektrode verwendet werden kann. Ein Elektrodenstabhalter weist einen mittigen Durchgang auf, der das Röhr Io in be kannter Weise, vgl. US-PS 2.4l7.65o, aufnimmt. Der Halter ist mit einem Handgriff 18 verbunden. Halter 16 und Handgriff

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sind mit Gasdurchgängen versehen. Das Gas wird über ein Gaseinlaßrohr 2o zugeführt. In der Regel wird Sauerstoff eingesetzt; bei bestimmten Anwendungsfällen können jedoch auch andere Gase zum Einsatz gelangen. Ein Gasfluß-Steuergriff 22 ermöglicht eine Regulierung der durch den Handgriff 18 und in das Elektrodenrohr, das Rohr Io, eintretenden Gasmenge. Der Steuergriff 22 wird von der den Schneidbrenner handhabenden Person betätigt. Ein Stromkabel 24 ist mit einer Stromquelle 1 verbunden, so daß dem Rohr Io elektrischer Strom zugeführt werden kann. Das Gas strömt durch das über den Steuergriff 22 betätigte Steuerventil und durch ein perforiertes Rohr zum Brenner hinaus, welches im Halter 16 mittels einer Klemmhülse 26 und einer Scheibe gehalten wird. Das Gas strömt unter Druck zwischen den im Rohr Io angeordneten Stäben hindurch und zündet am äusseren Vorderende des Rohres Io im Bereich der Arbeitsstelle. Der Sauerstoff wird mit einem Druck von etwa 2 bis 14 atü längs der Achse des Bündels der Stäbe 14 zv/ischen den dort vorhandenen Zwischenräumen hindurchgeleitet.

Das Gas erfüllt einen zweifachen Zweck. Einmal wird eine oxidierende Hülle an der Spitze des Rohres Io erzeugt und somit dort eine vollständige Verbrennung unterstützt, ebenso werden Schlacke und andere Verbrennungsprodukte weggeblasen. Der zweite Zweck besteht darin, an der Spitze einen Thermitprozeß in Gang zu setzen und aufrechtzuerhalten. Durch das Vorhandensein von Sauerstoff werden die Temperaturen

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an der Spitze in den Bereich der Weißglut angehob_n, des weiteren wird ein Gaskegel für den sich bildenden ionisierenden Lichtbogen bereitgestellt. Verfahren zum Zuführen des Sauerstoffs durch das Rohr Io zu den Stäben unter Verwendung solcher Vorrichtungen wie der beschriebene Handgriff 18 und Halter 16 sind grundsätzlich bekannt.

Dem Schneidrohr wird über das Stromkabel 24 ein elektrischer Strom vom 1,5 bis 6oo Ampere über den Brennerkopf und die Klemmhülse zugeführt. Er wird in einem herkömmlichen Generator erzeugt. Dieser Strom wird zur Zündung eines Lichtbogens am Ende des Rohres durch Erden des Stabes über das Werkstück verwendet, wenn letzteres elektrisch leitend ist. Ist das Werkstück nicht leitend, so wird über eine geerdete, leitende Platte geerdet. Der Lichtbogen zündet in Verbindung mit dem Sauerstoffstrom den Schneidstab und bildet gleichzeitig den Gaskegel. Bei Einführung des Lichtbogens schmilzt das binäre Metallsystem der Stäbe im Rohr Io, und es wird ein Eutektikum gebildet. Der in die Schmelze einströmende Sauerstoff bewirkt einen Austausch und eine Umbildung von AlpO-,-Fe~ im richtigen Verhältnis. Ein kontinuierliches Brennen findet solange statt, wie Sauerstoff vorhanden ist. An dieser Stelle werden derart hohe Temperaturen erzeugt, daß Metalle, Legierungen, Mineralien im natürlichen Zustand sowie Beton geschmolzen werden können. Der Stab bzw. die Elektrode schmilzt diese Materialien unter Wasser in jeder Arbeitstiefe und auf dem Trockenen in allen Höhen. Der

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elektrische Strom kann während des Betriebs des Schneidbrenners kontinuierlich an das Rohr Io und die einzelnen Stäbe 14 angelegt sein; er kann aber auch abgeschätet werden, sobald das Rohr Io gezündet hat. Der thermitisehe Prozeß läuft bei hohen Temperaturen mit oder ohne Strom ab. Eine Aufrechterhaltung der Stromzufuhr zum Lichtbogen beim Schneiden leitfähiger Materialien steigert jedoch die Brenngeschwindigkeit um etwa 15 bis 2o$. Wie mit einem optischen Perometer festgestellt wurde, erzeugt der Abbrand des Rohres Io in Verbindung mit dem durchgeführten Sauerstoff eine Temperatur von etwa 3ooo Grad Celsius. Die brennende Spitze wird durch Wasser nicht abgeschreckt. Das erfindungsgemäße Rohr Io schneidet oder schmilzt ohne weiteres unter Wasser Beton, Stahl, Messing oder Gußeisen oder verbrennt diese Materialien.

Beim Durchbrennen von Korallen, Beton, Rohrabdeckungen oder jeglichen maritimen Bewuchses ist eine leitfähige Startplatte erforderlich. Dies ist eine einfache, geerdete Kontaktplatte, die auf oder im Bereich des Werkstückes zur Vervollständigung des Stromkreises angeordnet wird, wenn die elektrische Energie dem Brennerkopf zugeführt wird. Wenn der Bogen angerissen ist, entzündet er das Rohr an der Spitze und das Weiterbrennen wird durch kontinuierliche Zufuhr von Sauerstoff aufrechterhalten. Das Ende d·« Rohres wird dann zum Werkstück bewegt, so daß das Schmelzen, Brennen oder

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Schneiden beginnen kann. Eine Entfernung des Rohres von der Startplatte führt nicht zu einem Verlöschen der Flamme an der Spitze des Stabes bzw. der Elektrode. Dieses ungewöhnliche Verhalten ermöglicht das Schmelzen und Durchschneiden von nichtleitenden Substanzen. Die Erfindung schafft somit ein kontinuierliches Verfahren, bei dem der Stab von der Kontaktstelle aus und in diesem Bereich verzehrt wird, wodurch es zu ungewöhnlich hohen Temperaturen kommt. Die Übertragung dieser V/ärme von dem Rohr auf das "Werkstück führt zu einer lavaartigen Schmelze und einem anschließenden Abfließen des geschmolzenen Materials von der Kontaktstelle.

Elektrische Bögen, der Bereich, in dem ein stark fokussierter Energiestrahl eine feste Oberfläche aufheizt und der Auftreff bereich auf eine feste Oberfläche eines hoch intensiven, hoch energiereichen Partikelstrahles haben sämtliche ein wesentliches Merkmal gemeinsam. Es ist die Konzentration der Energie pro Partikel in einem engen Bereich, die wesentlich größer als bei der herkömmlichen gleichverteilten Energie bei normal erreichbaren Temperaturen ist. Dies wird durch das Verfahren der Konzentration der Energie in einem Bereich mit wesentlich größerer Geschwindigkeit erreicht, als sie durch herkömmliche Wärmeabführungsverfahren wieder abgeleitet werden kann, wie Wärmeleitung, Konvektion oder Strahlung. Man erhält hierdurch einen stark erregten Bereich, der in

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vielen Fällen als dichter, überhitzter Plasmakegel bezeichnet werden kann.

Darüber hinaus erbringt die Erfindung einen kontinuierlichen thermitischen Reaktionskonus an der Arbeitsstelle. Wie erwähnt, beträgt die Temperatur in dem offensichtlich vorhandenen Plasma etwa 3000 Grad Celsius.

An der klassischen Thermitreaktion nehmen acht Mol Aluminium und drei Mol magnetisches Eisenoxyd teil. Die Reaktion erzeugt vier Mol Aluminiumoxyd plus neun Mol geschmolzenes Eisen, wie aus der folgenden Gleichung hervorgeht:

8Al + 3Fe,0₄ > 4Al₂O₃ + 9Fe

Nach der Zündung entwickelt diese Mischung eine sehr große Energiemenge, d.h. 758 000 Kalorien pro Gramm Molekulargewicht. Diese Wärmemenge reicht aus, um die Temperatur in den Bereich von 3000 Grad Celsius anzuheben.

Der Stab nach der Erfindung wird während des Betriebs vollständig verzehrt. Somit wird kein Abfallprodukt erzeugt, das Umweltprobleme bei Verwendung des Brenners hervorrufen könnte

Wird eine chemische Reaktion einem elektrischen Strom ausgesetzt oder wird sie in einem elektrischen Feld durchgeführt, so werden unterschiedliche Ergebnisse als normalerweise beob-

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achtet und erhalten, und zwar in Abhängigkeit von der Natur der Materialien. Das Ausmaß der chemischen Änderung hängt in jedem Fall von dem Betrag des fließenden Stromes ab.

Es wurde beobachtet und aufgezeichnet, daß das Anlegen eines Stromes während des Schneidens den Wirkungsgrad des Systems bis zu 20 % anhebt. Wird der Strom abgeschaltet, so brennt das Rohr unter Wasser mit hinreichender Energie weiter, um alle oben erwähnten Materialien zu schneiden oder zu schmelzen. Änderungen des Stromes im Bereich von 30 bis 600 Ampere liegen offenbar im Bereich des besten Wirkungsgrades in Abhängigkeit von der Dicke und der thermischen Leitfähigkeit des zu bearbeitenden Materials.

Das Rohr 10 sowie die Stäbe 14 gemäß der Erfindung werden während des Betriebs vollständig verzehrt. Die Stäbe 14 im Rohr 10 wiesen einen Durchmesser von etwa 2,4 mm auf; Durchmesser von etwa 0,8 bis 6,4 mm können jedoch zur Anwendung gelangen. Wie erwähnt, wird jedoch angenommen, daß es sich bei dem' Durchmesser von 2,4 mm um den optimalen Durchmesser handelt. Es tritt kein Fluß zwischen deaStäben und dem Rohr auf und ebenso kein Backen zwischen den Stahl- und Aluminiumstäben.

Der Durchmesser des Rohres kann sich in einem Bereich von etwa 4,5 bis 19 mm bewegen, wobei ein Durchmesser von etwa 9,5 am als optimal erachtet wird. Die Dicke der Beschichtung 12 aus Kunststoff ist nicht von Bedeutung. Eine Dicke von

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etwa 0,25 bis 2,5 nun ist normal und reicht zur Verhinderung einer Leitfähigkeit der Seitenwandung aus. Eine dickere Beschichtung kann natürlich ebenso verwendet werden.

In Fig. 2 ist eine Stirnansicht des Rohres 10 mit den Stäben 14 und der Beschichtung 12 aus Kunststoff gezeigt.

Fig. 3 zeigt das Rohr 10 mit den darin in Form einer Packung angeordneten Stäben 14, die Enden 23 und 30 des Rohres 10 sind zur Befestigung der Stäbe im Rohr 10 eingebogen. Es wurden verschiedene Versuche mit der erfindungsgemäßen Elektrode zur Bestimmung der Schneidzeiten und Leistungscharakterstika durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle I niedergelegt. Bei den Versuchen wurde Ankerstahl, Kettenstahl oder Stahlblech in einer Wassertiefe von 6 bis 18 m geschnitten.

Es wurde gefunden, daß die besten Ergebnisse in sämtlichen Tiefen bei einer Stromstärke von 150 A und 4,2 bis 6,3 atü erhalten werden. Es wurde weiterhin gefunden, daß die Arbeitsweise des vorbeschriebenen Gerätes durch eine Konzentration der Strömung des Reaktionsgases durch die Elektrode weiter verbessert werden kann, und daß diese Konzentration durch Verwendung einer Elektrode gemäß Fig. 5 herbeigeführt werden kann. Wie dort gezeigt ist, ist der Gesamtaufbau ähnlich dem nach Fig. 1 bis 4; der Unterschied ist in der Elektrode selbst vorhanden. Die infrage stehende Elektrode weist ein Rohr 40 auf mit einer isolierenden Beschichtung 41 an ihrer äußeren Oberfläche entsprechend der Ausführung nach Fig. 4. Im Rohr

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Tabelle I SSSSSSSSS SES

UNTERWASSER-SCHNEIDSTAB
(Versuchstiefe: 6 bis 18 m)

Isolations schicht

Strom- Ü2~ stärke Druck A kg/cm²

Metallgröße und Typ

Schicht-Haftung

Schneidvermögen

to Extruoodierte t*> Vinylw schicht ^ oder ° Isoliero, band o>0,33 nun

135 200

5,6

1 Zoll Kette, starker Rost

Gut

1 Zoll Glied geschnitten

Zeit

min

200	4.2	Il	Il	Schneidvermögen verringert	1.05
200 nur zum Start	5,25	Il	Il	1 Zoll und 3/4 Zoll Glieder geschnitten	1,05
200	5.25	■	Il	1/2 Zoll Glied geschnitten	.98
200	5.25	Il	ti	2 Zoll Glied geschnitten	i.or,
200	5,25	Aluminium	Il	Schnitt größer 203 mm . bei 1/4 Zoll Blech	1,13
200	5,25	Messingrohr- Kupplung	Il	Sehr geringes Eindringen	1,21
300	5.6	ti	H	38 mm Schnitt	,30
300	5.6	Il	Il	38 mm Schnitt	1.10
300	5,6	1/2 Zoll Weichstahl platte	It	152 mm Schnitt	1,42
300	6,65	Il	Il	203 mm Schnitt	1,40

(Forts, s. nächste Seite)

(Forts. Tab. I)

Isolations schicht

strom- O2-stärke Druck A kg/cm²

Metallgröße und Typ

Schicht Haftung

Schneidvermögen

Zeit min

8 Zoll 300 6,65 Weichstahl

Keramik

300

6.65

Schlechte Elektrolyse bewirkte Abfall der Schicht

300 6,65 1/2 Zoll

Weichstahl Schnitt gut; bei Ende des
Schneidvorgangs jedoch
keine Isolierwirkung der
Beschichtung mehr und
Stab zündet seitlich

,86

1,09

,60

Q Schlammyj keramik Q₀ (Slurry ceramic)

300

6,65

Gut

Guter 203 mm Schnitt. Be- 1,32 schichtung ist zu dick und
wird nicht mit dem Stab
verzehrt. Beschichtung erstreckt sich öfters über
Stab beim Abbrennen
hinaus

» 1,28

40 ist wiederum eine Anzahl von Metallstäben einschließlich einiger eisenmetallischer Stäbe 42 und eines nichteisenmetallischen Stabes 43 vorgesehen, welchletzterer aus Aluminium oder einem anderem der vorstehend genannten Materialien bestehen kann. Wiederum liegt das Verhältnis von eisenmetallischen zu nichteisenmetallischen Materialien im Bereich von 3 : 1 bis 10 : 1 mit einem bevorzugten Verhältnis von 7:1.

Bei / Ausführungsform nach Fig. 5 ist die mittige Öffnung innerhalb der Stabpackung von besonderem Interesse. Sie kann dadurch erzeugt werden, daß ein nicht gezeigter Mittelpfropfen mit einem Durchmesser gleich dem Innendurchmesser des Rohres 40 minus 2 mal dem Durchmesser eines der Stäbe 42 oder 43 (deren Durchmesser im wesentlichen gleich sind)im Inneren des Rohres umgeben von den Stäben 42 und 43 angeordnet wird. Während des Umbiegens oder Bördelns des Rohres kann der Pfropfen entfernt werden.

Mit der die mittige Öffnung 44 aufweisenden Elektrode kann ein konzentrierter Sauerstoffstrahl ohne Erhöhung des Druckes erzeugt werden. Dieser auftreffende Strahl oder die so erzeugte Gassäule bewirkt eine gesteigerte Oxydation und eine wirksame Abführung von Verbrennungsprodukten; sie wird auf einfache Weise mit dem Gegenstand der Fig. 5 erhalten. Die Schneidgeschwindigkeit des Schneidbrenners wird hierdurch erheblich gesteigert, ohne daß die Stromversorgung oder die Gaszuführung angehoben werden müssen.

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Ein Ausführungsbeispiel eines Schneidbrenners mit einer Elektrode der obenbeschriebenen Art ist in den Fig. 6 und 7 beschrieben. Dieses System ist tragbar ausgeführt. Mit ihm können Schneidarbeiten in "großen Tiefen in der Größenordnung von 300 m unter der Wasseroberfläche ohne Kabel oder andere Verbindungsleitungen zu einem Schiff durchgeführt werden. Gemäß Fig. 6 weist das System eine Elektrode 50 auf, die

austauschbar in einer Handhabe 51 mit einem Griff 52 und

gemäß

einem Ventil angeordnet ist, im wesentlichen/Fig. 1. Eine elektrische Leitung 53 verbindet die Elektrode über die Handhabe mit einer tragbaren Energiequelle 5^·, die zur Verhinderung des Zutritts von Wasser abgedichtet ist und außerdem einen Traggriff 55 aufweist. Schließlich weist das System einen tragbaren Sauerstofftank 56 auf, der gleichermaßen mit Traggriffen oder -gurten versehen sein kann, so daß er von einem Taucher auf dem Rücken mitgeführt v/erden kann. Der Sauerstofftank 56 weist weiterhin ein Ventil mit einer Kupplung 57 auf, die herkömmlicher Natur sind. Ein Schlauch verbindet das Ventil mit dem Ventil in der Handhabe 52.

Der Vorteil dieses tragbaren Systems besteht darin, daß über die Energiequelle ausreichend elektrische Energie der Elektrode zugeführt werden kann, so daß diese, nachdem sie in Kontakt mir einer geerdeten Anreißplatte gebracht wurde, gezündet wird. Sodann setzt der Sauerstoffluß ein, der es der Elektrode ermöglicht, wie vorstehend beschrieben, weiterzubrennen. Sodann kann die Energiequelle abgeschaltet und nicht weiterbenutzt werden. In dieser Form kann die Energie-

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quelle vergleichsweise klein gehalten werden, da kein kontinuierlich fließender elektrischer Strom zur Unterstützung der Schneidarbeiten erforderlich ist. Ein von Hand betätigbarer Schalter 59 ist zu diesem Zwecke an der Energiequelle angeordnet. Mit ihm kann der Stromfluß unterbrochen werden, sobald die Zündung erfolgt ist.

In der Fig. 7 ist ein Blockdiagramm einer solchen Energiequelle dargestellt. Hierbei ist eine Batterie 60 mit einem Schwingkreis 61 verbunden, so daß dieser mit elektrischer Energie versorgt wird. Er kann ein herkömmlicher, freilaufender Schwingkreis sein, der ein etwa sinusförmiges Ausgangssignal erzeugt. Es ist ein Ein-Aus- ichalter 62 vorgesehen, mit dem die Batterie vom Schwingkreis abgeschaltet v/erden kann, wenn das Gerät nicht benutzt wird.

Der Ausgang des Schwingkreises ist mit dem Eingang eines herkömmlichen kapazitiven Spannungsverstärkers 63 verbunden, der die Amplitude des Schwing- oder Oszillatorkreises verstärkt und die verstärkte Spannung in einem kapazitiven Ausgangskreis speichert. Schaltkreise dieser Art sind bekannt, und es wird deshalb hier nicht näher darauf eingegangen. Eine Klemme des Spannungsverstärkerausgangs ist geerdet, die andere - die Hochspannungsklemme - ist über einainormalerweise offenen und insgesamt mit 64 bezeichneten Schalter an die Leitung 53 angelegt. Letztere führt zur Handhabe des Schneidbrenners. Der Schalter 64 ist mechanisch mit der Schalterbetätigung 59 an der Außenseite des Gerätes verbunden, so daß dessen Nieder-

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drücken sofort den Schalter schließt, wodurch der Ausgang des kapazitiven Spannungsverstärkers über die Handhabe mit der Elektrode verbunden wird.

Eine Anreißplatte, die ebenso ein geerdetes Werkstück sein kann, ist insgesamt mit 65 bezeichnet. V/enn das exponierte Ende der Elektrode 50 in Kontakt mit dieser Platte 65 gebracht wird und die Betätigung 59 des Schalters zum Schließen des Schalters SA-niedergedrückt wird, wird der Ausgang des Spannungsverstärkerkreises über die Elektrode an Erde angelegt. Hierdurch entsteht ein Bogen, also ein Kurzschlußbogen, am Ende der Elektrode, wodurch die Zündung, wie vorstehend beschrieben, initiiert wird. Sodann kann der Schalter 64 geöffnet und der Schneidgang unter Zustrom von Sauerstoff zur Elektrode fortgesetzt werden.

Es ist zwar nicht notwendig, riaß ö'e Λ..ν-jenflache der Elektrode 50 bei einem System dieser Art isoliert ist. Sie ist jedoch insoweit von Vorteil, als sie ein unbeabsichtigtes Zünden längs der Elektrode verhindert.

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Claims

PATENTA N SPRÜCHE

.) Schneidbrenner, insbesondere zur Verwendung unter Wasser mit einer Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode ein metallisches Rohr (10, 50), eine Anzahl eisenmetallischer Stäbe (14) im Rohr (10, 50), wenigstens einen Stab aus Aluminium, Magnesium, Titan oder Legierungen derselben ebenfalls im Rohr (10, 20) und das Rohr (10, 50) eine im wesentlichen seine äußere Oberfläche abdeckende Isolierschicht (12) aufweisen und daß weiterhin eine Einrichtung zur Verbindung einer elektrischen Stromquelle (1, 60) mit dem Rohr (10, 50) und eine Einrichtung zur Zufuhr eines Reaktionsgases ebenfalls zum Rohr (10, 50) vorgesehen sind.
2. Schneidbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Stahlstäbe zu den Aluminiumstäben etwa 3:1 bis 10:1 beträgt.
3. Schneidbrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Stahlstilben zu Aluminiumstäben 7:1 beträgt.

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4. Schneidbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (10, 50) zur Befestigung der Stäbe (14) umgebördelt ist.
5. Schneidbrenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgas Sauerstoff mit einem Druck zwischen etwa 3,85 atü bis 14 atü ist.
6. Schneidbrenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Strom mit einer Stromstärke von etv/a 30 bis 600 Ampdre zugeführt wird.
7. Schneidbrenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eisenmetallischen Stäbe (14) und der nichteisenmetallische Stab (14) an der Innenfläche des Rohres (14) anliegen, wobei ihre Mittellinien im wesentlichen auf einem Kreis angeordnet sind, dessen Mittelpunkt mit der Längsachse des Rohres (10) zusammenfällt und daß die Stäbe (14) einen längs der Längsachse des Rohres (10) verlaufenden Kanal einschließen.
8. Schneidbrenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, der tragbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsgasquelle sowie die Stromquelle (1, 60) tragbar ausgebildet sind, daß der Brenner einen Handgriff (18, 52) aufweist, wobei die Elektrode (50) austauschbar in dem Handgriff (18, 50) angeordnet ist, daß die Stromquelle (1, 60) über elektrische Leitungen durch den

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Handgriff (18, 52) mit der Elektrode verbunden ist und daß weiterhin im Handgriff (18, 52) Gasleitungen zur Verbindung der Gasquelle mit der Elektrode vorhanden sind.
9. Schneidbrenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Handgriff (18, 52) ein von Hand steuerbares Ventil (22) für das Reaktionsgas aufweist.
10. Schneidbrenner nach den Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle eine Batterie (60)

sowie einen Spannungsverstärker aufweist, mit dem die Ausgangsspannung auf ein Mehrfaches der Batterieklemmenspannung verstärkbar ist und daß die verstärkte Spannung an die elektrischen Leitungen anlegbar ist.
11. Schneidbrenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Spannungsverstärker und den elektrischen Leitungen ein von Hand (59) betätigbarer Schalter (64) vorgesehen ist.
12. Schneidbrenner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsverstärker ein kapazitiver Spannungsverstärker ist, daß er einen mit der Batterie (60) verbundenen Schwingkreis (61) aufweist und daß er mit dem Schwingkreis (61) und dem Schalter (64) verbunden ist.

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