Steuer- oder Regelvorrichtung für Zündgas

Abstract

 Das aus einem Schneidbrenner (10) austretende Zünd­gasgemisch wird mittels einer separaten Steuer- oder Regelvorrichtung (7) unabhängig von den für das Brennschneiden erforderlichen Heizflammengasen eingestellt.
Dabei kann die Zündzeit verringert und eine sichere Zündung des Zündgasgemisches gewährleistet werden, wenn das Zündgasgemisch in erhöhter Menge oder mit erhöhtem Druck bis in die Nähe der Zündstelle strömt und erst an dieser Stelle mittels eines Steuer- oder Regelelementes (29, 30) auf die benötigte Menge bzw. den benotigten Druck eingestellt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Steuer- oder Regelvor­richtung für Zündgase nach dem Oberbegriff des An­spruches 1 und ein Feindosierventil sowie ein Verfahren zur Verringerung der Geräuschemission unter Verwendung der Steuer- oder Regelvorrichtung für Zündgase nach den Oberbegriffen der Ansprüche 7 und 8.

[0002] Die Heizflammengase eines Schneidbrenners können mit einer außerhalb oder innerhalb des Brenners angeordneten Zündvorrichtung gezündet werden. Bei außerhalb ange­ordneten Zündvorrichtungen müssen deren Abmessungen beim Verfahren des Brenners berücksichtigt werden. Bevorzugt werden daher Zündvorrichtungen, die innerhalb des Brenners angeordnet sind.

[0003] Damit Schneidbrenner, die mit einer elektrischen Innenzündung ausgerüstet sind, im automatischen Schneidbetrieb eingesetzt werden können, muß ein sicheres Zünden der Zündflamme gewährleistet werden Gemäß der DE 35 27 955 A1 wird daher vorge­schlagen, das Zündgasgemisch unabhängig von dem für das Brennschneiden erforderlichen Heizflammengas (Heiz­sauerstoff-Brenngasgemisch) mittels einer separaten Steuer- oder Regelvorrichtung für Zündgase einzu­stellen. Die bekannte Steuer- oder Regelvorrichtung für Zündgase besteht im wesentlichen aus Druckreglern für den Zündsauerstoff und das Zündbrenngas, Magnetventilen zum Zu- und Abschalten des Zündbrenngases und des Zünd­sauerstoffs sowie einem Mischer zum Mischen des Zündbrenngases und des Zündsauerstoffes zu einem Zünd­gasgemisch. Weiterhin weist die Steuer- oder Regelvor­richtung für Zündgase zwischen den Magnetventilen und den Druckreglern angeordnete Sicherheitseinrichtungen sowie ausströmseitig des Mischers am Brennereingang eine Rückströmsicherung mit Flammensperre und Rückströmventil auf.

[0004] Mit dem Einleiten des Zündvorganges wird gleichzeitig die Brenngas- und Heizsauerstoffzufuhr für das Heiz­flammengas geöffnet. Dieses steht aufgrund der größeren Menge bzw. des höheren Druckes bereits zu einem früheren Zeitpunkt an der Schneiddüse zur Verfügung als das in geringer Menge bzw. mit geringem Druck strömende Zündgasgemisch. Die dabei auftretende Zeitdifferenz ist insbesondere bei Brennschneidmaschinen mit mehreren, beispielsweise 8 oder 12 Schneidbrennern zu groß, da der Zündfunke erst in Abhängigkeit von der zuletzt anstehenden Menge des Zündgasgemisches eines Brenners ausgelöst werden kann. Auch treten inner­halb der Zündgasleitungen Druckschwankungen aufgrund der geringen Mengen des Zündgasgemisches bzw. des Zündbrenngases auf, so daß eine sichere Zündung der Zündflamme nicht immer gewährleistet werden kann.

[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Zündzeit zu verringern und eine sichere Zündung zu gewährleisten.

[0006] Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Steuer- und Regelvorrichtung für Zündgase durch die kenn­zeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

[0007] Mit der Erfindung wird vorteilhaft die Steuer- oder Regelgenauigkeit der Steuer- oder Regelvorrichtung für Zündgase erhöht. Durch die bis zu dem oder in den Brenner strömende größere Menge des Zündgasgemisches und/oder durch das mit erhöhtem Druck strömende Zündgasgemisch wird die Strömungsgeschwindigkeit in den Zuleitungen erhöht. Hierdurch werden unterschiedliche Öffnungs­drücke der Rückströmsicherungen und Unregelmäßigkeiten beim Anschluß mehrerer Brenner ausgeglichen. Die Menge und/oder der Druck des Zündgasgemisches wird erst in der Nähe der Zündstelle, an der sie zur Verfügung stehen muß, eingestellt. Durch das frühere Bereitstellen der erforderlichen Menge bzw. des Druckes des Zündgas­gemisches kann die Zündzeit verringert werden.

[0008] Unter benötigter Menge bzw. benötigtem Druck wird die kleinste Menge bzw. der kleinste Druck verstanden, bei dem eine Zündung möglich ist. Die größere Menge bzw. der größere Druck ist vorzugsweise mindestens um den Faktor 2 gegenüber der benötigten Menge bzw. des be­nötigten Druckes größer.

[0009] Für die langsam verbrennenden Gase, wie beispielsweise Propan oder Erdgas, ist das Steuer- oder Regelelement vorzugsweise als Feindosierventil ausgebildet, während bei der Verwendung von schnellverbrennenden Gasen, wie beispielsweise Azetylen, das Steuer- oder Regelelement vorzugsweise als Blende mit Dosierbohrung augebildet werden kann.

[0010] Selbstverständlich ist es auch bei den langsam ver­brennenden Gasen vorteilhaft möglich, eine Blende mit Dosierbohrung zu verwenden. Dem Nachteil, daß für jede Gasart eine Blende mit anderer Dosierbohrung vor­zusehen ist, stehen dabei wirtschaftliche Vorteile gegenüber. Auch können durch die Ausbildung der Blenden als leicht und schnell auswechselbare Dosier­schrauben diese beim Wechsel der Gasart schnell und einfach eingebaut werden.

[0011] Zur genauen Einstellung der Zündgasmischung ist ein­gangsseitig vor dem Mischer, der vorzugsweise als Injektor ausgebildet ist, in der Brenngasleitung ein Feindosierventil angeordnet. Mit dem Feindosierventil werden die aufgrund der geringen Zündgasmenge und/oder des geringen Zündgasdruckes bei dem bekannten Druckregler entstehenden Regeldifferenzen ausgeglichen, so daß dem Zündsauerstoff eine exakt vorgegebene Menge bzw. ein exakt vorgegebener Druck des Zündbrenngases zugeordnet werden kann.

[0012] Durch die in dem Anspruch 6 genannten Merkmale ist es vorteilhaft möglich, das Mischungsverhältnis bzw. die Menge und/oder den Druck des Zündgasgemisches über ein Steuerprogramm automatisch einzustellen.

[0013] Vorteilhaft weist das in der Steuer- oder Regelvor­richtung für Zündgase eingesetzte Feindosierventil ein in Abhängigkeit von der Ventilstellung angeordneten Zeiger auf. Dem Zeiger bzw. der jeweiligen Zeiger­stellung ist eine fest angeordnete Kennzeichnung zugeordnet, die das Mischungsverhältnis oder die Menge des Zündgasgemisches in Abhängigkeit von der Düsengröße anzeigt. Dabei besteht die Kennzeichnung vorzugsweise aus jeweils nur einem Strich, der mit der jeweiligen Düsengröße beschriftet ist. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung rastet der Zeiger oder die Einrichtung zur Ventileinstellung jeweils bei der vorgegebenen Kennzeichnung ein.

[0014] Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß des An­spruches 8 ist es möglich, nicht nur eine sichere und schnelle Zündung des Zündgemisches zu erreichen, sondern gleichzeitig die Geräuschemission beim Zünden zu verringern.

[0015] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

[0016] Es zeigen:

Fig. 1 eine Steuer- oder Regelvorrichtung für Zündgase nach der Erfindung

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Feindosier­ventil nach der Erfindung

Fig. 3 eine Schnittdarstellung der Blende

[0017] In der Fig. 1 ist ein Schneidbrenner 10 mit einer Innen­zündeinrichtung dargestellt, wie sie in der DE 35 27 955 A1 näher beschrieben ist. An dem Schneidbrenner 10 ist eine Düse 11, vorzugsweise eine zweiteilige Schlitz­düse, angeordnet. Die innerhalb des Schneidbrenners verlaufende Zündgasleitung ist am Schneidbrennerein­gang über ein Feindosierventil 30 und eine Sicherheits­einrichtung 28 mit einem Verteilerrohr 8 verbunden. Über das Verteilerrohr 8 können mehrere Schneidbrenner mittels nur einer noch zu beschreibenden Steuer- oder Regelvorrichtung für Zündgase 7 mit einem Zündgas­gemisch versorgt werden. Die Steuer- oder Regelvor­richtung für Zündgase 7 besteht im wesentlichen aus einem ausgangsseitig mit dem Verteilerrohr 8 verbundenden Mischer 9, an den eingangsseitig die Zündbrenngas- 13 und die Zündsauerstoffleitung 12 angeschlossen sind. In der Zündsauerstoffleitung 12 ist in Strömungsrichtung ein Druckregler 5, eine Sicherheitseinrichtung für Zündsauerstoff 6 und ein Magnetventil 3 eingangsseitig dem Mischer 9 zugeordnet. Über ein Anschlußstück 14 ist die Zündsauerstoffleitung 12 an eine Gasversorgung 21 angeschlossen.

[0018] In der Zündbrenngasleitung 13 ist in Strömungsrichtung ein Druckregler 1, eine Sicherheitseinrichtung für Zündbrenngas 2, ein Magnetventil 15 und ein Feindosier­ventil 4 eingangsseitig dem Mischer 9 zugeordnet. Über ein Anschlußstück 16 ist die Zündbrenngasleitung 13 mit einer Gasversorgung 20 verbunden.

[0019] Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann den Feindosierventilen 4 bzw. 30 jeweils eine Stellvor­richtung 17 bzw. 18 zugeordnet werden, die über eine Steuereinheit 19 betätigt werden können.

[0020] Zündsauerstoff und Zündbrenngas für das Zündgasgemisch werden den Gasversorgungen 20, 21 an der Brennschneidmaschine mit Hilfe der Anschlußstücke 14, 16 entnommen. Diese sind als T-Stücke ausgebildet, deren zweiten Ausgänge mit den für das Brennschneiden erforderlichen Heizsauerstoff- und Brenngasversorgungen für die Heizflamme verbunden sind. An den Druckreglern 1 und 5 werden die gegenüber den benötigten Drücken erhöhten Drücke nach einer Betriebstabelle für das Zündgasgemisch manuell oder nach Programm mittels einer Steuerung eingestellt. Die Sicherheitseinrichtungen 2 und 6 bestehen jeweils aus einer Flammensperre, einem Gas­rücktrittsventil und einer thermisch gesteuerten Nachströmsperre. Die nachgeschalteten Magnetventile 15 und 3 dienen zum kurzzeitigen Öffnen, bis die Zündung erfolgt ist. Das Feindosierventil 4 in der Zündbrenn­gasleitung hat die Funktion der Zündgasgemischoptimie­rung. Dabei wird der bei erhöhtem Zündsauerstoffdruck benötigte erhöhte Zündbrenngasdruck genau eingestellt.

[0021] Über die Zündbrenngasleitung 13 bzw. die Zündsauer­ stoffleitung 12 ist das Feindosierventil 4 bzw. das Magnetventil 15 mit dem Mischer 9 verbunden. Im Mischer werden das unter erhöhtem Druck anstehende Zündbrenngas und der Zündsauerstoff gemischt. Das Zündgasgemisch wird dem Verteilerrohr 8 zugeführt, an das eine Vielzahl von Schneidbrennern 10 angeschlossen werden können, die von nur einer Steuer- oder Regelvor­richtung für Zündgase versorgt werden.

[0022] In der Fig. 1 ist nur ein Schneidbrenner 10 darge­stellt, der über einen Schlauch 22 mit dem Verteiler­rohr 8 verbunden ist. Am Brennereingang ist eine Sicherheitseinrichtung 28, bestehend aus einer Flammen­sperre und einem Gasrücktrittsventil angeordnet, durch die das Zündgasgemisch unter erhöhtem Druck strömt.

[0023] Unmittelbar am Brennereingang befindet sich zur Dosierung des Zündgasgemisches entweder eine aus­wechselbare Blende mit Dosierbohrung 29 (Fig. 3) oder das Feindosierventil 30. Selbstverständlich ist es auch möglich, das Feindosierventil 30 oder die Blende mit Dosierbohrung 29 innerhalb des Schneid­brenners 10 anzuordnen.

[0024] In dem Schneidbrenner 10 wird das Zündgasgemisch über ein Kapilarrohr vor der Schneiddüse 11 in den Schneid­sauerstoffkanal des Schneidbrenners eingeleitet und mittels einer Zündelektrode gezündet.

[0025] Über die Betätigung eines Schalters (Drucktaster) oder über die CNC-Steuerung der Brennschneidmaschine, wird der Zündvorgang eingeleitet. Er läuft nur ab, wenn zuvor die nicht näher dargestellten Elektro-­ Magnetventile für die Heizflammengase eingeschaltet wurden.

[0026] Mit dem Signal zum Start des Zündvorganges öffnen für eine vorgegebene Zeitdauer gleichzeitig die Magnet­ventile 15 und 3 für den Zündsauerstoff und das Zünd­brenngas. Nach ungefähr der Hälfte der vorgebenen Zeit wird die Zündspannung für die Erzeugung des Zündfunkens zugeschaltet. Dadurch wird das Zündgasgemisch im Schneidsauerstoffkanal des Schneidbrenners unmittelbar vor der Schneiddüse 11 gezündet. Die danach aus dem Schneidkanal der Schneiddüse 11 austretende Zündflamme zündet die konzentrisch angeordneten Heiz­flammengase. Nach Ablauf der vorgegebenen Zeit werden die Magnetventile 15 und 3 und die Zündspannung wieder abgeschaltet.

[0027] Der Zündvorgang ist unwirksam, wenn der Schneidsauer­stoff aus dem Schneidkanal der Brennschneidmaschine austritt.

[0028] Ein Feindosierventil 4, 30 ist erfindungsgemäß vor­zugsweise ein Nadelventil.

[0029] Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wird ein Feindosierventil 4 oder 30 in der Steuer- oder Regelvorrichtung für Zündgase verwendet, bei dem ein in Abhängigkeit von der Ventilstellung stehender Zeiger 23, (Fig. 2) vorgesehen ist. Dem Zeiger 23 bzw. der Zeigerstellung ist hierbei eine fest angeordnete Kennzeichnung zugeordnet, die in ihrer Gesamtheit mit 24 bezeichnet ist. Die Kennzeichnung besteht im wesentlichen aus in Abstand zueinander angeordneten Strichen 25, 26, 27, 31, 32, die das Mischungsver­hältnis bzw. die Menge oder den Druck des Zündgas­gemisches pro Düsengröße bei den diesen Strichen zugeordneten Ventilstellungen des Feindosierventiles 4, 30 anzeigen. In der Fig. 2 ist ein für die manuelle Einstellung vorgesehenes Feindosierventil 4, 30 dargestellt, welches ein mit der Ventilverstellung 34 verbundenes Einstellelement 33 aufweist. Mit dem Drehen des Einstellelementes 33 wird das nicht näher dargestellte Ventil des Feindosierventiles verstellt und somit die durchströmende Gasmenge erhöht oder erniedrigt. Auf der Kennzeichnung 24 sind hierzu die Striche mit den ihnen zugeordneten Düsengrößen beschriftet. Nach einem besonders vorteilhaftem Ausführungsbeispiel rastet die Ventilverstellung 34 mit dem Zeiger 23 bei den entsprechend vorgesehenen Stellungen ein.

[0030] Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es vorteilhaft möglich, das in der Brenngasleitung 13 angeordnete Feindosierventil 4 jeweils in Abhängigkeit von der Düsengröße auf ein mageres Zündgasgemisch einzustellen. Durch diese manuell oder automatisch in Abhängigkeit von der Düsen­größe erfolgende Einstellung wird es vorteilhaft möglich, die Geräuschemission beim Zünden zu verringern.

[0031] Unter einem mageren Zündgasgemisch wird ein Gemisch verstanden, das gegenüber der normalen Einstellung, bei der Azetylen und Sauerstoff im Verhältnis 1:1 gemischt wird (neutrales Gemisch), einen ver­ringerten Zündbrenngasanteil aufweist.

[0032] Nach dem geräuscharmen Zünden des mageren Zündgas­gemisches wird an dem Feindosierventil 4 ein neutrales Zündgasgemisch eingestellt. Die Einstellung des Fein­dosierventiles 4 erfolgt dabei bevorzugt über die Stellvorrichtung 17 und die Steuereinheit 19.

Ansprüche

1. Steuer- oder Regelvorrichtung für Zündgase für die Mischung von Zündbrenngas und Zündsauerstoff in einem Mischer zu einem Zündgasgemisch, mittels welchem nach dem Zünden ein aus einem Schneid­brenner austretendes Brenngas-Sauerstoffgemisch oder ein Brenngas gezündet werden kann,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Zündgasgemisch mit gegenüber der benötigten Menge bzw. dem benötigten Druck in größerer Menge und/oder mit größerem Druck zu dem oder in den Schneidbrenner strömt und in der Nähe des Schneid­brenners (10) oder in dem Schneidbrenner (10) ein Steuer- oder Regelelement (29, 30) zur Einstellung der benötigten Menge und/oder des benötigten Druckes angeordnet ist.

2. Steuer- oder Regelvorrichtung für Zündgase nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuer- oder Regelelement (30) als Fein­dosierventil ausgebildet ist.

3. Steuer- oder Regelvorrichtung für Zündgase nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuer- oder Regelelement (30) als Blende mit Dosierbohrung (29) ausgebildet ist.

4. Steuer- oder Regelvorrichtung für Zündgase nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß eingangsseitig vor dem Mischer (9) in der Brenngasleitung (13) ein Feindosierventil (4) zur Optimierung der Brenngasmenge angeordnet ist.

5. Steuer- oder Regelvorrichtung für Zündgase nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß eingangsseitig vor dem Feindosierventil (4) mindestens ein Magnetventil (15) und ein Druckregler (1) angeordnet sind.

6. Steuer- oder Regelvorrichtung für Zündgase nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Feindosierventil (4) und/oder dem Feindosier­ventil (30) Stellvorrichtungen (17, 18) zugeordnet sind, die in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Mischungsverhältnis oder einer vorgegebenen Menge des Zündgasgemisches von einer Steuereinheit (19) verstellbar sind.

7. Feindosierventil zur Verwendung in einer Steuer- oder Regelvorrichtung für Zündgase nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
gekennzeichnet durch
einen in Abhängigkeit von der Ventilstellung angeordneten Zeiger (23) und einer der Zeiger­stellung zugeordneten Kennzeichnung (24) zur Einstellung des genauen Mischungsverhältnisses oder der genauen Menge des Zündgasgemisches pro Düsengröße.

8. Verfahren zur Verringerung der Geräuschemission beim Zünden eines Zündgasgemisches mit einer Steuer­ oder Regelvorrichtung für Zündgase nach einem der Ansprüche 1 bis 6, oder mit einem Feindosierventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Düsengröße ein mageres Zündgasgemisch an dem Feindosierventil (4) einge­stellt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach dem Ausbilden der Zündflamme ein neutrales Zündgasgemisch eingestellt wird.

Zeichnung