Горелка для электродуговой сварки в защитных газах

 

1. ГОРЕЛКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ с отсосом газопылевыделений из зоны сварки, содержащая корпус с расположенной в нем токоподводящей трубкой и мундштуком , установленн)1м внутри сопла для подачи защитного газа, охватывающую сопло отсасывающую насадку, соединенную с аспирационным каналом, трубку для подачи защитного газа и неадиабатную вихревую трубку, отличающаяся тем, что, с целью повыщения срока службы горелки путем эффективного охлаждения нагревающихся элементов и повыщения эффективности использования энергии сжатого защитного газа, «холодныйо конец вихревой трубы образован соплом для подачи защитного газа, сопло вихревой трубы установлено на конце сопла для подачи защитного газа, противоположном выходному отверстию , и соединено с трубкой для подачи защитного газа, а «горячий конец вихревой трубы расположен в аспирационном (Л канале. 2. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что сопло для подачи защитного газа сопряжено с отсасывающей насадкой продольными ребрами. о:) а | ю

172 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОцИАлистичесних

РЕСПУБЛИК (19) (11) з(5о В 23 9 16 ф Ф Ф

% .«л I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ I"

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3390604/25-27 (22) 16.10.81 (46) 30.07.83. Бюл. № 28 (72) Г. И. Аненберг, Л. А. Гешлин, Б. Г. Костанда и А. И. Азаров (71) Опытно-конструкторское бюро Киевского научно-исследовательского института гигиены труда и профессиональных заболеваний (53) 621.791.75.034 (088.8) (56) 1. Патент ГДР № 109545 кл. 49 h9/16,,12.11.74.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3251067, кл. В 23 К 9/16, 20.02.81.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3251066, кл. В 23 К 9/16, 20.02.81.

4. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3273734, кл. В 23 К 9/16, 20.02.81 (прототип); (54) (57) 1. ГОРЕЛКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ с отсосом газопылевыделений из зоны сварки, содержащая корпус с расположенной в нем токоподводящей трубкой и мундштуком, установленным внутри сопла- дчя подачи защитного газа, охватывающую сопло отсасывающую насадку, соединенную с аспирационным каналом, трубку для подачи защитного газа и неадиабатную вихревую трубку, отличающаяся тем, что, с целью повышения срока службы горелки путем эффективного охлаждения нагревающихся элементов и повышения эффективности использования энергии сжатого защитного газа, «холодный» конец вихревой трубы образован соплом для подачи защитного газа, сопло вихревой трубы установлено на конце сопла для подачи защитного газа, противоположном выходному отверстию, и соединено с трубкой для подачи защитного газа, а «горячий» конец вихревой трубы расположен в аспирационном канале.

2. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что сопло для подачи защитного газа сопряжено с отсасывающей насадкой продольными ребрами.

1031672

Изобретение о пюсится к сварочному

>борулованию и п(н лнызначено для электролуговой сварки в среде защитных газов.

Известна сварочная горелка, в которой повышение термической стойки достигает-. ся тем, что защитный газ подводится к ней под давлением 40 — 50 кгс/см . Кольцеобразное сопло подачи защитного газа выполнено с дроссельным устройством. Выходные отверстия дроссельного устройства выведены в паз, соприкасающийся «о стенкой 10 мундштука. Сжатый защитныи газ, истекая из выходных отверстий;цп>ссельногo устройства, расширяется и охлаждается (эффект Джоуля-Томпсона) и далее омывает наиболес теплонагруженные ле>алп горелки (1) .

Недостаток известной горелки состоит в том, что энергия сжатого защитного газа используется нерационально, поскольку эффект лросселировыния (эффект ДжоуляТомпсона) характеризуется наименыпимп температурным и энергетическим КПД по сравнению с другими известными охлаждающими устройствами (детандер, вихреt3BH труба). Кроме того, для подвода к горелке защитного газа пол давлением 40—

5G кгс/см необходимо использовать гиб- - - > кие шланги, трубки и уплотнения специальной конструкции, что усложняет и удорожает конструкцию горелки.

Известна также горелка для электролуп>вой сварки в защитных газах с отсосом вредных выделений из зоны сварки, содержащая корпус. 33 котором встроен э>кектор, имеющий установленное на токоподводящей трубке концентричной ей сопло для подачи рабочеп> газа, а также сопло лля подачи защитного газа и охватывающую его насадку для отсоса вредных выделений

333 3oHhl c133Phlh l II>lI 3TovI выходной K3HB. 3 сопла для полы ги рабочего газа образован его внутренней поверхностью и наружной поверхностьк> трубки для подачи рабочего 40 газа, а трубка лля подачи рабочего газа установлена снаружи токополводящсй трубки концентрично ей на радиальных ребрах. Вакуум в .аспирационной насадке создается за счет энергии рабочего (эжекти- .4> руюпц го) газа, подаваемого к соплу эжекторы по трубке для подачи рабочего газа.

Сжатый эжектирующий газ омывает токополволящх io трубку, отбирая часть выде,,3кпцсгося теплы. На выходе сопла эжек,оры происходит расширение рабочего га- 50 и. как с.цлствпе, резко< снижение его температуры. В результате образуется зона сильно охлажденного газа. !1ри этом теплосъем с токополводящей трубки осуществляется через ребра, обеспечивыюп ие контакт токоподводящей трубки с трубкой для no,3à IH зыщитногo газа и дном сопла эжсктора. Кроме того, удаляемый загрязненный воздух и защитный газ, омывая теплонагруженпые элементы горелки, также охлаждают и. (2).

Так как сопло для подачи защитного газа в соответствии с требованиями техники безопасности всегда изолировано от токоподводящей трубки, то его охлаждение в горелке обеспечивается потоком удаляемого загрязненного воздуха и защитным газом, а холодный эжектирующий поток непосредственно в теплосъеме с аспирационного сопла не участвует.

Температура удаляемого загрязненного воздуха относительно велика и при больших сварочных токах составляет 100 — 200 С.

Охлаждение сопла защитным газом в данном случае также малоэффективно, так как, во-первых, конструкция горелки не предусматривает подвода защитного газа под высоким давлением и, во-вторых, охлаждение защитного газа происходит вследствие его расширения при истечении из отверстий в трубке полвола защитного газа в сопло и<злы-I и за шптного газа. Как отмечалось, температурный эффект такого охлаждения невелик и при небольшом избыточном давлении защитного газа (0,5 — 1 кгс/см ) не обеспечивает необходимой термической стойкости сопла при сварочных токах 500А и более.

Кроме того, известна горелка лля дуговой сварки в среде защитных газов с отсосом выделений из зоны сварки, содержащая корпус с расположенной внутри токовелущей трубкой и эжектором, сопло которого установлено на токополводящей трубке концентричной ей, отсасывающую насадку, охватывающую сопло для подачи защитного газа, рукоятку, а также второй эжектор, последовательно соединенный с первым. и адиабатную вихревую трубу.

При этом сопло первого эжектора расположено в зоне рукоятки и его полость соелинена с выходным отверстием «горячего» конца вихревой трубы, а сопло второго эжектора расположено на отсасывающей насадке концентрично ей и его полость соединена с выходным отверстием «холодного» конца вихревой трубы. На выходе «горячего» конца вихревой трубы установлен ре гулируемый дроссель (3) .

Охлаждение сопла лля подачи защитного газа в ряде случаев недостаточно, так как осуществляется в основном отсасываемым потоком загрязненного воздуха и лишь в незначительной мере потоком защитного газа. Температура отсасываемого воздуха относительно велика, а расход запьитного газа по сравнению с объемом удаляемого воздуха мал и в конструкции iорелки не предусмотрено его спиральное охлаждение.

Охлажлс пие и 3 плштука, являющегося наиболее приоли>кенным к сварочной дуге токоведушим элементом, осуществляется

1031672 з лишь потоком защитного газа, что малоэффективно. Вследствие недостаточного охлаждения этих элементов, наиболее близко расположенных к сварочной дуге, при сварке на токах 500 А и более наблюдается их интенсивное обгорание и выход из строя.

Кроме того, энергия сжатого газа используется нерационально, поскольку при истечении из газоподводящей трубки в сопло его охлаждение достигается только за счет эффекта дросселирования, который характеризуется низкими термературным и энергетическим КПД.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому. эффекту является горелка для дуговой сварки в среде защитных газов с отсосом выделений из зоны сварки, содержащая корпус с установленной в нем токоподводящей трубкой -и мундштуком, сопло для подачи защитного газа, охватывающую сопло отсасывающую насадку, соединенную с аспирационным каналом, а также рукоятку.

Горелка снабжена вихревой трубой, на «горячем» конце которой установлена экранирующая обечайка, образующая с наружной поверхностью вихревой трубы кольцевую полость для сообщения с окружающей средой, и установленным на сопле для подачи защитного газа отражателем, сопряженным.со стенкой отсасывающей насадки и образующим совместно с поверхностью токоподводящей трубки, выполненной с реб; рами, и корпусом горелки для отвода охлаждающей среды, соединенный в зоне отсасывающей насадки с выходным отверстием «холодного» конца вихревой трубы и в зоне рукоятки с аспирационным каналом. При этом корпус горелки выполнен с полым экранирующим выступом, полость которого соединена с каналом для отвода охлаждающей среды и с кольцевой полостью для сообщения с окружающей средой, а вихревая труба закреплена в полом экранирующем выступе. Канал для отвода охлаждающей среды выполнен сужающимся в зоне рукоятки (4).

Основной охлаждающей средой является сжатый газ (воздух), не участвующий в технологическом процессе сварки. Это усложняет конструкцию горелки, так как требуется дополнительный канал для его подвода к горелке, и требует дополнительных эксплуатационных затрат, связанных с получением и транспортированием сжатого воздуха. Охлаждение мундштука, являющегося наиболее приближенным к сварочной дуге токоведущим элементом, осуществляется лишь потоком защитного газа, что малоэффективно. Вследствие недостаточного охлаждения мундштука при сварке на повышенных сварочных токах происходит его интенсивное обгорание и преждевременный выход из строя.

Энергия сжатого защитного газа используется нерационально, поскольку при истечении его из подводящего канала в сопло охлаждение сопла достигается только за счет эффекта дросселирования, кото5 рый характеризуется низкими температурным и энергетическим КПД.

Цель изобретения — повышеHllc срока службы горелки путем эффективно о охлаждения нагревающихся элементов и повьпшснис эффективности использования энергии сжатого защитного газа.

Указанная цель достигается тем, гто в горелке для электродуговой сварки н защитных газах с отсocoM газопылсвыделе- . ний из зоны сварки. содержащий корпус с

15 расположенной в нем токоподводящей трубкой и мундштуком, установленным внутри сопла для подачи защитного газа, OxBBThlвающую сопло отсасывающую насадку, соединенную с аспирационным каналом, трубкх для подачи защитного газа и неадиабатную вихревую трубу, «холодный» конец вихревой трубы образован соплом для подачи защитного газа, сопло вихревой трубы установлено на конце сопла для подачи защитного газа, противоположном его выходному отверстию, и соединен с трубкой для подачи защитного газа, а «горячий» конец вихревой трубы расположен в аспирационном канале.

Сопло для подачи защитного газа сопря30 жено с отсасывающей насадкой продольными ребрами.

На фиг. 1 показана горелка, продольный разрез, совпадающий с плоскостью разьема корпуса; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б — Б на фиг. 1;

35 на фиг. 4 — разрез  — В на фиг. 1.

Горелка содержит разъемный корпус 1 . с аспирационным каналом 2. В корпусе зафиксированы токоподводящая трубка 3 с мундштуком 4 и трубка 5 для подачи защитного газа. Горелка имеет сопло 6 для

4о подачи защитного газа и отсасывающую насадку 7, охватывающую сопло 6 и сопряженную с ним посредством ребер 8. Мундштук 4 выполнен с ребрами 9. Внутри корпуса установлена неадиабатная вихревая

45 труба, зафиксированная своим оребренным

«горячим» концом 10 посредством ребер I! в аспирационном канале 2. «Холодный» конец вихревой трубы (трубки для выхода холодного потока) образован соплом 6.

На конце сопла 6, противоположном eru

gp выходному отверстию, установлены диафрагма 12 и сопло 13 вихревой трубы, которые зафиксированы во втулке 14 гайкой 15.

Сопловой ввод 16 вихревой трубы соединен с трубкой 5 для подачи защитного газа.

Горелка работает следующим образом.

В процессе сварки электродная проволока по токоподводящей трубке 3 и мундштуку 4 непрерывно подается в зону дуги.

1031672

Защитный газ по трубке 5 для подачи защитного газа поступает в сопловой ввод

16 и далее в сопло 13 вихревой трубы. Сжатый защитный газ, расширяясь в сопле 13, разгоняется до звуковых скоростей. В результате этого его температура понижается.

Далее защитный газ с низкой температурой и с большой скоростью входит в «горячий» конец 10 вихревой трубы. Так как канал сопла 13 выполнен спиральным, газ приобретает сложное вихревое движение.

Внешние слои газа, вращаясь, продвигаются в осевом направлении от сопла 13 вдоль

«горячего» конца вихревой трубы к его дну.

Внутренние слои, вращаясь в ту же сторону, движутся в осевом направлении в противоположную сторону — от заглушенного «горячего» конца 10 вихревой трубы к диафрагме 12.. В результате вихревого процесса, происходящего в вихревой трубе, тепловая энергия от внутреннего потока передается внешнему потоку. При этом внутренний поток охлаждается, а внешний нагревается и отдает свое тепло стенкам «горячего» конца 10 вихревой трубы. Холодный поток защитного газа через диафрагму 12 поступает в сопло 6 для подачи защитного газа, которое по сути является «холодным»

А-А

Составитель Г. Квартальнова

Редактор Н. Безродная Техред И. Верес Корректор Л. Бокшан

Заказ 5281/13 Тираж !106 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4