Form der Vorwärmdüse für Autogenbrenner

Form der Vorwärmdüse für Autogenbrenner

Form der Vorwärmdüse für Autogenbrenner

Teil 2 einer 2-teiligen Serie

Im vorherigen Blog über Das Design und die Auswahl einer Autogenbrennerspitze/-düse haben wir die Schneidspitzenformen und die Anforderungen an verschiedene Blechdicken besprochen. In dieser Ausgabe gehen wir auf die verschiedenen Düsenformen ein, die für die unterschiedlichen Brenngase erforderlich sind.

Form der Vorwärmdüse

Die vier wichtigsten Brenngase auf dem US-Markt sind: 1. Acetylen, 2. Propan, 3. Erdgas und 4. Propylen. Es gibt auch einige Zusätze, die dem Erdgas oder Propan beigemischt werden und die Schneidleistung der Maschine verbessern sollen; diese Zusätze ändern jedoch nicht die Konstruktion der Düse für das Grundbrenngas. Im Gegensatz zum Design der Schneidsauerstoff-Öffnung ändert sich das Design für die Vorwärmung nicht mit der Plattendicke. Das folgende Foto zeigt die drei Vorwärmausführungen für die vier Brenngase; für Erdgas und Propan wird die gleiche Ausführung verwendet. Der Unterschied in der Konstruktion ergibt sich aus der unterschiedlichen Flammengeschwindigkeit der verschiedenen Gase. Auf diesem Foto ist die Düse Nr. 1 eine Acetylen-Düse, Nr. 2 eine Propan/Erdgas-Düse, Nr. 3 eine Propylen-Düse und Nr. 4 wiederum eine Propan/Erdgas-Düse in einteiliger Ausführung.

Acetylene, propane, natural gas and propylene nozzles

Die Acetylendüse hat eine flache Vorderseite und keinen Flammenschutz. Die Flammengeschwindigkeit von Acetylen ist viel höher als die der anderen Brennstoffe und allein die Wechselwirkung zwischen den Flammen benachbarter, richtig platzierter Vorwärmöffnungen reicht aus, um die Flamme bei den im Schneidbetrieb verwendeten Durchflussraten/Geschwindigkeiten auf der Düsenoberfläche zu halten. Beachten Sie, dass die Schürze von Nr. 3 kürzer ist als die von Nr. 2, was darauf hinweist, dass die Flammengeschwindigkeit von Propylen höher ist als die von NG/Propan, daher ist die kürzere Schürze für Propylen ausreichend. Das Halten der Flamme bei den Erdgas/Propan- und Propylenspitzen ergibt sich aus der Nähe der benachbarten Flammenöffnungen, der Wechselwirkung zwischen diesen benachbarten Öffnungen sowie der Wechselwirkung der Flammen mit der Schürzenwand.

Die richtige Vorwärmdüsenform verwenden

Für das verwendete Vorwärmgas muss die richtige Vorwärmausführung gewählt werden, da bei Verwendung einer falschen Ausführung schwerwiegende Probleme auftreten können. Die Verwendung von Acetylen mit Düsenteilen, die für NG/Propan oder Propylen bestimmt sind, kann zu anhaltendem Rückbrand oder starker Überhitzung des Maschinenbrenners/der Düse führen. Die Verwendung eines Nicht-Acetylen-Gases in Acetylen-Spitzen führt wahrscheinlich nicht zu einem schwerwiegenden Problem, ergibt jedoch keine brauchbare Flamme, da die Flamme bei sehr geringen Strömungen von der Stirnseite der Düse „abspringt“ und daher nicht verwendbar ist. Die Düsen laufen bei hohen Vorheizraten tendenziell kühler, da der höhere Gasstrom die Düse besser kühlt als niedrige Durchflussraten.

Abschrägung

Bei den meisten Brennschneidanwendungen steht der Schneidbrenner senkrecht zur Platte. Eine Ausnahme ist das Fasenschneiden, bei dem der Brenner/die Düse in einem Winkel von 15 bis 60 Grad zur Senkrechten auf die Platte gerichtet ist. Dies führt zu 2 Problemen: 1. Die Dicke der zu schneidenden Platten nimmt zu. 2. Die Wirksamkeit der Vorwärmung nimmt ab. Was die Blechdicke angeht, denken Sie an den Kosinus des Winkels geteilt durch die Blechdicke, was die Zunahme der tatsächlichen Schnittlänge ergibt. Bei einer 45-Grad-Fase erhöht sich die Schnittlänge um das 1,41-fache der Plattendicke. Wenn Sie also eine 5 cm dicke Platte bei 45 Grad abschrägen, wählen Sie eine Düse, die für etwa 7,6 cm oder mehr ausgelegt ist. Während die Schnittlänge mit zunehmendem Fasenwinkel zunimmt, nimmt die Wirksamkeit der Vorwärmung noch dramatischer ab.

Attempted 45-degree bevel where the first ½- ¾ inches of the bevel is smooth while the rest shows repeated vertical gouges in the cut surface.

Der wohl häufigste Fasenfehler ist der einer zu geringen Vorwärmung. Oben sehen Sie ein Foto einer versuchten 45-Grad-Fase. Beachten Sie, dass die ersten 1,3 bis 2 cm der Fase glatt sind, während der Rest wiederholte vertikale Rillen in der Schnittfläche aufweist. Die meisten Benutzer empfinden diese ausgehöhlte Oberfläche als inakzeptabel.

Dass der erste Abschnitt gut gelungen ist, liegt an der Hitze, mit der die Platte vor dem Schneiden behandelt wurde. Nachdem der Schnitt diesen vorgeheizten Teil der Platte „eingeholt“ hat, verschlechtert sich die Schnittfläche bis ins Unakzeptable. Die Lösung für dieses Problem ist eine oder alle der folgenden Möglichkeiten:

  1. Verringern Sie den Abstand zwischen Spitze und Werkstück bis zu der Stelle, an der die inneren Vorwärmkegel die Platte berühren.
  2. Erhöhen Sie die Durchflussrate der Vorwärmgase auf das Maximum, das die Spitze zulässt.
  3. Überprüfen Sie, ob das Sauerstoff-Brennstoff-Verhältnis korrekt ist, um die maximalen Flammentemperaturen sicherzustellen.
  4. Verwenden Sie einen zusätzlichen Vorwärmer

Three-torch configuration with preheats ignited

Dieses Foto zeigt eine Drei-Brenner-Konfiguration mit gezündeten Vorwärmern. Das Ergebnis ist ein Teil mit einer oberen 45-Grad-Fase, einer Nase und einer unteren 45-Grad-Fase. Brenner 1 ist der Führungsbrenner und erfordert die meiste Vorwärmung. Beachten Sie den Unterschied in der Länge der Vorwärmkegel der Brenner 1, 2 und 3. Brenner 2 ist der zweite Brenner und liefert die Nase/Lippe. Dieser Brenner benötigt nur wenig Vorwärmung und erhält einen Teil seiner benötigten Wärme von Brenner 1. Brenner 3 schneidet die obere Fase und erfordert in einigen Fällen mehr Vorwärmung als Brenner 2, normalerweise jedoch nicht mehr als Brenner 1.

Betrachtet man die drei Brenner, so sind die Vorwärmkegel von Brenner 1 am längsten, während Brenner 3 im Vergleich zu Brenner 1 etwas kürzere, aber längere Kegel als Brenner 2 aufweist. Es ist schwierig, zu viel Vorwärmung am Brenner mit Steigungswinkel zu erhalten, aber es ist relativ einfach, zu viel Vorwärmung am vertikalen Brenner zu erhalten. Zu viel Vorwärmung führt in diesem Fall oft zu hartnäckiger Schlacke auf der Unterseite der Platte, die schwer zu entfernen ist.

Das Fasenschneiden bereitet mehr Schwierigkeiten als das typische Formschneiden, aber einige der neuen Geräte auf den heutigen Maschinen helfen, einige dieser Schwierigkeiten zu überwinden.