Резак для кислородной резки металлов

 

Изобретение относится к сварочному оборудованию, а именно, к оборудованию для газокислородной резки металлов. Сущность изобретения: устройство содержит наружный и внутренний мундштуки, головку с каналами подачи подогревающего и режущего кислорода и горючего газа, выходы которых через смеситель сообщены с каналом подачи горячей смеси, который образован входным участком и выходным соплом, а канал подачи режущего кислорода соосно размещен во внутреннем мундштуке. В устройстве отношение суммарной площади входных камер подогревающего кислорода и горючего газа смесителя к площади входного участка канала подачи горючей смеси и к площади выходного сопла канала подачи горючей смеси выдержано в соотношении 1: (2,3-11,2):(0,65-1,5). Отношение площади входной камеры подогревающего кислорода к площади входной камеры горючего газа смесителя соответствует значение 1:(2-3,5). 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к сварочному оборудованию, а именно к оборудованию для газокислородной резки металлов.

Известен газокислородный резак, содержащий корпус с каналами для подачи подогревающего и режущего кислорода и с каналами для подачи горючего газа; на каждом из указанных каналов установлен регулировочный вентиль [1] Головка со скрепленными соосно наружним и внутренним мундштуками присоединена к корпусу резака с помощью накидной гайки. Во внутреннем мундштуке соосно выполнен канал, сообщенный с каналом подачи режущего кислорода головки. Между каналами подачи подогревающего кислорода и горючего газа головки и каналом подачи горючей смеси, образованным наружним и внутренним мундштуками, установлен смеситель, который образован дюзами с поперечными отверстиями, которые установлены на выходе каналов подачи подогревающего кислорода и горючего газа головки и смесительной камерой, установленной на выходе дюз.

Устройство 1 сложно и требует повышенных трудозатрат при эксплуатации из-за частого засорения отверстий дюз.

Кроме этого, возможности регулирования параметров ограничены только возможностями регулировочных вентилей.

Известен и выбран за прототип газокислородный резак для кислородной резки металлов [2] Этот резак содержит наружний и внутренний мундштуки, головку с каналами подачи горючего газа, подогревающего и режущего кислорода, сообщенными по входу с соответствующими каналами корпуса. Выход каналов подачи горючего газа и подогревающего кислорода головки через смеситель сообщен с каналом подачи горючей смеси, образованным зазором между наружним и внутренним мундштуками и представляющим собой последовательное соединение входного и выходного кольцевых участков. Во внутреннем мундштуке выполнен канал, сообщенный с каналом подачи режущего кислорода головки. Смеситель образован входными камерами подогревающего кислорода и горючего газа, сообщенными с соответствующими каналами головки, и камерой смешения, установленной на выходе этих камер и сообщенной со входным участком канала подачи горючей смеси.

Эти резаки недостаточно надежны из-за утечек горючего газа в атмосферу. Кроме того, устройства 1 и 2 имеют ограниченные возможности регулирования таких параметров, как состав горючей смеси, скорость подачи смеси и распределение фронта пламени и др. и не предусматривают подбора соответствующих режимов работы за счет сочетания параметров смесителя и каналов подачи горючей смеси и режущего кислорода.

Технический результат предложенного технического решения состоит в расширении функциональных возможностей устройства за счет подбора необходимых режимов работы с помощью сменных мундштуков, имеющих требуемые сочетания параметров смесителя, параметров канала подачи режущего кислорода при одновременном увеличении надежности работы устройства.

Для решения этой задачи в предложенном резаке для кислородной резки металлов отношение суммарной площади входных камер подогревающего кислорода и горючего газа смесителя к площади входного участка и к площади выходного сопла канала подачи горючей смеси выдержано в соотношении 1:2,3-11,2:0,65-1,5, а отношение площади входной камеры подогревающего кислорода к суммарной площади входной камеры горючего газа смесителя соответствует значению 1:2-3,5.

Кроме того, решение этой задачи может быть достигнуто за счет того, что смеситель установлен в корпусе головки и сопряжен с ней по конической поверхности, при этом входное отверстие канала подачи режущего кислорода внутреннего мундштука размещено выше отверстий входных камер подогревающего кислорода и горючего газа смесителя.

Кроме того, решение этой задачи может быть достигнуто за счет того, что канал подачи режущего кислорода, выполненный во внутреннем мундштуке, образован последовательно соединенными цилиндрическим и выходным коническим участками, конический участок имеет у выхода большой диаметр конуса, угол наклона которого соответствует значению 0-6,5^o, а условный диаметр выходного сопла канала подачи горючей смеси и длина выходного конического участка канала подачи режущего кислорода внутреннего мундштука находятся в соотношении 1: 18-40, причем D = 4F/π, где D условный диаметр кольцевого отверстия выходного сопла канала подачи горючей смеси; F площадь выходного cопла канала подачи горючей смеси.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства; на фиг. 2 представлен разрез резака; на фиг. 3 представлен разрез резака, в котором головка и смеситель сопряжены на конической поверхности.

Резак содержит наружный мундштук 1 и соосный ему внутренний мундштук 2, головку 3 с каналами 4,5 и 6 подачи соответственно горючего газа, подогревающего кислорода и режущего кислорода. Канал 6 подачи режущего кислорода сообщен с каналом 7 подачи режущего кислорода, выполненным во внутреннем мундштуке 2.

Входы каналов 4 и 5 подачи горючего газа и подогревающего кислорода головки 3 через смеситель 8 сообщены с размещенным между наружним 1 и внутренним 2 мундштуками кольцевым каналом 9 подачи горючей смеси, который образован последовательно соединенными входным участком 10 и выходным соплом 11.

Канал 7 подачи режущего кислорода соосно размещен во внутреннем мундштуке 2 и сообщен с каналом 6 подачи режущего кислорода головки 3.

Смеситель 8 образован входными камерами 12 и 13 соответственно подогревающего кислорода и горючего газа, которые сообщены с соответствующими каналами 4 и 5 подачи горючего газа и подогревающего кислорода головки 3 и камерой смешения 14, установленной на выходе этих входных камер 12,13 подогревающего кислорода и горючего газа и сообщенной со входным участком 10 канала подачи горючей смеси.

Смеситель 8 и головка 3 могут сопрягаться по плоскости, как на фиг. 2, а также по конической поверхности 15, как на фиг.3.

В случае сопряжения смесителя 8 с головкой 3 по конической поверхности 15 входное отверстие 16 канала 7 подачи режущего кислорода внутреннего мундштука 2 размещено выше отверстий 17,18 соответственно входных камер 12,13 смесителя 8.

Канал 7 подачи режущего кислорода образован последовательно соединенными цилиндрическим 19 и выходным коническим 20 участками.

Штуцер 21 служит для подачи кислорода, штуцер 22 для подачи горючего газа. Каналы 23,24,25 соответственно подачи режущего кислорода подогревающего кислорода и подачи горючего газа корпуса 26 снабжены регулировочными вентилями 27,28,29 и трубками 30,31,32 сообщены с соответствующими каналами 6,5,4 головки 3. Головка 3 и мундштуки связаны накидной гайкой 33.

Устройство работает следующим образом.

При подаче кислорода от штуцера 21 и горючего газа от штуцера 22 кислород поступает по каналам 23,24 подачи соответственно режущего кислорода и подогревающего кислорода, а подача горючего газа по каналу 25 производится от штуцера 22.

Давление кислорода и горючего газа задается соответствующим регулировочным вентилем 27,28,29, которые дросселируют давление, обеспечивая требуемый состав пламени.

Через соответствующую из трубок 30,31,32 режущий кислород, подогревающий кислород и горючий газ поступают к соответствующим каналам 6,5,4 подачи режущего и подогревающего кислорода и горючего газа головки 3.

С выхода канала 5 подачи подогревающего кислорода и с выхода канала 4 подачи горючего газа подогревающий кислород и горючий газ поступают в соответствующую из входных камер 12,13 смесителя 8 и далее в камеру смешения 14, где инжектируемый горючий газ смешивается с инжектирующим кислородом, имеющим значительно более высокое давление. Образуемая горючая смесь равномерно распределяется внутри кольцевого канала 9 подачи горючей смеси, который образован кольцевым зазором между наружним и внутренним мундштуками 1,2. Указанный канал 9 подачи горючей смеси представляет собой последовательное соединение входного участка 10 с выходным соплом 11.

В результате многочисленных экспериментов установлено, что для обеспечения необходимого состава пламени необходимо, чтобы отношение суммарной площади входных камер 12,13 подогревающего кислорода и горючего газа смесителя к площади входного участка 10 канала 9 подачи горючей смеси и к площади выходного сопла 11 канала подачи горючей смеси выдерживалось в соотношении 1: 2,3-11,2:0,65-1,5, а отношение площади входной камеры 13 горючего газа смесителя 8 соответствовало значению 1:2-3,5.

Горючая смесь в указанном соотношении и режущий кислород по каналу 7 внутреннего мундштука 2 выходят к обрабатываемой поверхности, образуя факел пламени, необходимый для прогрева металла при кислородной резке.

На фиг. 3 представлен вариант сопряжения смесителя 8 и головки 3 по конической поверхности 15.

В этом случае отверстия входных камер 17,18 подогревающего кислорода и горючего газа смесителя 8 размещены ниже канала 9 подачи режущего кислорода внутреннего мундштука 2, что позволяет надежно изолировать режущий кислород и горючий газ и способствует устойчивости резака относительно обратного удара.

Дополнительно к этому в результате многочисленных экспериментов установлено, что увеличение надежности работы и исключение обратного удара может быть достигнуто следующим подбором параметров.

Канал 7 подачи режущего кислорода, выполненный во внутреннем мундштуке 2, может быть образован последовательно соединенными цилиндрическим 19 и коническим 20 участками, который имеет у выхода больший диаметр конуса, угол наклона которого соответствует значению 0-6,5 а условный диаметр выходного сопла 11 и длина выходного конического участка 20 канала 7 подачи режущего кислорода внутреннего мундштука находятся в соотношении 1:18-40.

Технико-экономический эффект предложенного резака состоит в расширении функциональных возможностей за счет подбора необходимых режимов работы с помощью сменных мундштуков, имеющих указанные сочетания параметров.

Формула изобретения

1. Резак для кислородной резки металлов, содержащий коаксиально расположенные наружный и внутренний мундштуки, головку с каналами подачи горючего газа, подогревающего и режущего кислорода, входы которых сообщены с соответствующими каналами корпуса, а выходы через смеситель с кольцевым каналом, образованным между наружным и внутренним мундштуками и состоящим из входного участка и выходного сопла, во внутреннем мундштуке выполнен осевой канал подачи режущего кислорода, сообщенный с каналом подачи режущего кислорода в головке, а смеситель образован входными камерами подогревающего кислорода и горючего газа, сообщенными с соответствующими каналами подогревающего кислорода и горючего газа головки, и камерой смешения, расположенной на выходе этих входных камер и сообщенной со входным участком кольцевого канала, отличающийся тем, что отношение суммарной площади входных камер подогревающего кислорода и горючего газа смесителя к площади входного участка канала подачи горючей смеси и к площади выходного сопла канала подачи горючей смеси 1 2,3 11,2 0, 65 1,5, а отношение площади входной камеры подогревающего кислорода к площади входной камеры горючего газа смесителя 1 2 3,5.

2. Резак по п.1, отличающийся тем, что смеситель установлен в головке и сопряжен с ней по конической поверхности, при этом входное отверстие канала подачи режущего кислорода внутреннего мундштука расположено выше отверстий входных камер подогревающего кислорода и горючего газа смесителя.

3. Резак по пп.1 и 2, отличающийся тем, что осевой канал подачи режущего кислорода, выполненный во внутреннем мундштуке, образован последовательно соединенными цилиндрическим и коническим участками, причем конический участок имеет у выхода больший диаметр конуса, угол наклона которого 0 6^o, а отношение условного диаметра выходного сопла канала подачи горючей смеси к длине выходного участка конического канала подачи режущего кислорода внутреннего мундштука выбрано равным 1 18 40, при этом условный диаметр равен π, где F площадь выходного сопла канала подачи горючей смеси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3