Устройство для газопламенной обработки материалов

Изобретение относится к устройству для газопламенной обработки материалов, предназначено преимущественно для серийного производства газовоздушных горелок и может быть использовано при производстве газокислородных горелок, газокислородных резаков, бензорезов, керосинорезов, другого газопламенного оборудования. Устройство содержит узел регулировки подачи газа, ствол с газоподающим каналом, инжектор, сопло в виде цилиндрического отрезка трубы с деформированным краем и смесительную камеру. Деформированная стенка сопла примыкает к наружной поверхности смесительной камеры и образует воздушный эжектор, при этом инжекционный канал соединен непосредственно с полостью смесительной камеры, смесительная камера выполнена с предварительным воздушным эжектором в виде радиальных отверстий. Для устройства выполняются следующие соотношения геометрических параметров: L=(0,5…2,5)×D; Lск=(0,5…2,0)×D, где L - длина цилиндрической части сопла, Lск - длина полости смесительной камеры, D - внутренний диаметр цилиндрической части сопла. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к устройствам для газопламенной обработки материалов, которые могут быть использованы для разогрева различных материалов открытым пламенем, а также для газовой резки, сварки, наплавки, зачистки.

Изобретение предназначено преимущественно для серийного производства газовоздушных горелок, но может быть использовано и при производстве газокислородных горелок, газокислородных резаков, бензорезов, керосинорезов, другого газопламенного оборудования.

Известно устройство для газопламенной обработки материалов - газовоздушная горелка, содержащая корпус с мундштуком и инжектором и смесительной камерой с отверстиями на боковой поверхности (см. патент СССР №408104, кл. F23d 13/36, 1974 г.)

В известном устройстве длины мундштука и смесительной камеры на боковой поверхности, и диаметры смесительной камеры и инжекционного отверстия выбраны в соответствии с соотношениями:

L1=(0,9-1,1)D1;

D2=(0,5-0,6)D1;

L2=(2-2,5)D1;

D3=(0,02-0,026)D1

где: D1 - внутренний диаметр мундштука;

L1 - длина мундштука;

L2 - длина смесительной камеры до оси отверстий на ее боковой поверхности;

D2 - внутренний диаметр смесительной камеры;

D3 - диаметр инжекционного отверстия.

Известная газовоздушная горелка позволяет обеспечить расширения пятна нагрева.

Однако, устройство обладает существенным недостатком - малой удельной мощностью и расходом горючего газа по отношению к диаметру мундштука (сопла) D1.

Этот недостаток является следствием невозможности размещения отверстия для эжекции воздуха достаточной площади на боковой поверхности смесительной камеры в виду ее малого диаметра.

Известно устройство - газовая горелка, содержащая ствол горелки с цилиндрическим мундштуком, имеющим отверстия на боковой поверхности (см. авт. св. СССР №257401, кл. F23d, 1970 г.).

Данное устройство лишено вышеуказанного недостатка.

Однако, известное устройство обладает рядом недостатков, а именно:

- изготовление сопла с отверстиями на боковой поверхности является не технологичным и долгим процессом, так как каждое отверстие необходимо обработать (просверлить или пробить) отдельно.

- необходимость изготовления отдельной детали - крышки сопла, которая соединяет цилиндрическую часть сопла со смесительной камерой, при этом для качественного центрирования смесительной камеры и сопла посредствам крышки, сопло должно быть дополнительно обработано на токарном станке.

Техническим результатом, решаемым изобретением, являются создание устройства для газопламенной обработки материалов, позволяющего повысить энергоэффективности устройства с одновременным снижением его массы.

Технический результат в предлагаемом изобретение достигают созданием устройства для газопламенной обработки материалов содержащего узел регулировки подачи газа, ствол с газоподающим каналом, инжектор с инжекционным каналом, наконечник в виде сварной конструкции из сопла и смесительной камеры, в котором сопло представляет собой цилиндрический отрезок трубы с деформированным краем, смесительная камера представляет собой полое тело вращения, деформированная стенка сопла примыкает к наружной поверхности смесительной камеры в местах сварки и образует воздушный эжектор в виде зазора между стенкой сопла и наружной поверхностью смесительной камеры, при этом инжекционный канал соединен непосредственно с полостью смесительной камеры. В устройстве смесительная камера выполнена с предварительным воздушным эжектором в виде радиальных отверстий.

- Возможно исполнение устройства, в котором деформированная стенка сопла образует воздушный эжектор в виде двух или более вращательно симметричных отверстий.

- Возможно исполнение устройства, в котором осью симметрии вращательно симметричных отверстий в съемном наконечнике является ось инжекционного канала, выполненного цилиндрическим.

- Возможно исполнение устройства, в котором радиальные отверстия в смесительной камере примыкают непосредственно к инжектору.

- Возможно исполнение устройства, в котором смесительная камера выполнена с резьбой, по которой съемный наконечник присоединяется к инжектору.

- Возможно исполнение устройства, в котором инжектор выполнен составным, при этом включает корпус и установленный по резьбе в корпусе съемный жиклер с цилиндрическим инжекционным каналом.

- Возможно исполнение устройства, в котором ствол соединен с инжектором и узлом регулировки горючего газа посредством неразъемных резьбовых соединений.

- Возможно исполнение устройства, в котором ствол и смесительная камера выполнены из трубки одного сортамента.

Исполнение устройства для газопламенной обработки материалов с наконечником в виде сварной конструкции из сопла и смесительной камеры, в котором сопло представляет собой цилиндрический отрезок трубы с деформированным краем, позволяет значительно упростить процесс изготовления сопла и выполнить его за одну операцию гибки, при сохранении большой площади отверстий для эжекции воздуха и соответственно большой удельной мощности и расхода газа.

Исполнение устройства для газопламенной обработки материалов с наконечником в виде сварной конструкции из сопла и смесительной камеры, в котором деформированная стенка сопла примыкает к наружной поверхности смесительной камеры в местах сварки позволяет отказаться от изготовления крышки сопла и с достаточной точностью сцентрировать между собой сопло и смесительную камеру.

Исполнение устройства для газопламенной обработки материалов с наконечником в виде сварной конструкции из сопла и смесительной камеры, в котором инжекционный канал соединен непосредственно с полостью смесительной камеры позволяет получить факел пламени правильной формы с высокой степенью использования горючего газа, что повышает энергоэффективность изделия в целом.

Исполнение устройства для газопламенной обработки материалов в котором смесительная камера выполнена с предварительным воздушным эжектором в виде радиальных отверстий позволяет дополнительно увеличить количество эжектируемого воздуха и повысить расход газа.

Исполнение устройства для газопламенной обработки материалов в котором инжектор выполнен составным, при этом включает корпус и установленный по резьбе в корпусе съемный жиклер с цилиндрическим инжекционным каналом позволяет упростить техническое обслуживание устройства и облегчить очистку инжектора.

Предлагаемая конструкция устройства для газопламенной обработки материалов отличается простотой и технологичностью изготовления, компактными размерами, надежностью, удобством эксплуатации и высокими эксплуатационными характеристиками, таким образом, достигаются все основные цели изобретения.

Изобретение позволяет снизить себестоимость и повысить энергоэффективность устройств для газопламенной обработки материалов, при сохранении габаритных размеров, весовых и эргономических характеристик.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется конкретными примерами выполнения и чертежами, где

На фиг. 1 показан общий вид устройства для газопламенной обработки материалов;

На фиг. 2 показан место А фиг. 1

На фиг. 3 показана конструкция сварного наконечника;

На фиг. 4 разрез Б-Б фиг. 3

На фиг. 5 показано возможное исполнение устройства с составным инжектором.

Устройство для газопламенной обработки материалов (фиг. 1, 3) содержит: узел регулировки подачи газа 1, выполненный в виде вентильного узла, ствол с газоподающим каналом 2, инжектор 3 с инжекционным каналом 4, наконечник 5 в виде сварной конструкции из сопла 6 и смесительной камеры 7, в котором сопло представляет собой цилиндрический отрезок трубы с деформированным краем 8.,

Смесительная камера представляет собой полое тело вращения, деформированная стенка сопла примыкает к наружной поверхности смесительной камеры в местах сварки 9 и образует воздушный эжектор 10 в виде зазора между стенкой сопла и наружной поверхностью смесительной камеры, при этом инжекционный канал соединен непосредственно с полостью смесительной камеры 11.

Возможно исполнение устройства (фиг. 5) в котором инжектор выполнен составным, при этом включает корпус 12 и установленный по резьбе в корпусе съемный жиклер 13 с цилиндрическим инжекционным каналом.

Для повышения удельной мощности и расхода газа и оптимизации формы пламени смесительная камера может быть выполнена с предварительным воздушным эжектором 14 в виде радиальных отверстий.

Для повышения удобства эксплуатации и обслуживания устройства смесительная камера может быть выполнена с резьбой 15, по которой съемный наконечник присоединяется к инжектору.

Для обеспечения максимальной энергоэффективности устройства и упрощения процесса сварки сопла и смесительной камеры осью симметрии вращательно симметричных отверстий в съемном наконечнике является ось инжекционного канала, выполненного цилиндрическим.

Сопло 6 с деформированной стенкой может быть получено методом холодной штамповки из отрезка трубы в простом штамповом приспособлении, формообразующая часть которого соответствует окончательной форме деформированного торца сопла.

Для упрощения штамповой оснастки деформированная стенка сопла может быть выполнена в виде двух или более вращательно симметричных отверстий.

Под вращательно симметричными отверстиями в данном случае понимаются отверстия, контуры которых полностью совмещаются при повороте относительно оси вращения.

При этом целесообразно исполнение устройства, в котором ось вращательной симметрии отверстий сопла и ось цилиндрической части сопла (цилиндрической части трубы из которой изготовлено сопло) совпадают.

Вращательно симметричные отверстия, в процессе изготовления сопла принимают объемную форму, соответствующую штамповой оснастке.

Изготовление и испытание опытных образцов устройств в соответствии с заявляемой полезной моделью показало, что сопло, выполненное с тремя вращательно симметричными отверстиями, обеспечивает высокую энергоэффективность устройства, при минимальной себестоимости устройства.

Для некоторых вариантов устройства целесообразно выполнять сопло с двумя осесимметричными отверстиями.

Возможен вариант исполнения устройства с четырьмя вращательно симметричными отверстиями на торце сопла.

Возможны варианты исполнения устройства с несимметричными отверстиями на торце сопла, или с одним отверстием, образованным деформированным торцем сопла.

Устройство для газопламенной обработки материалов работает следующим образом: горючий газ поступает в узел регулировки подачи газа 1, с помощью которого устанавливается необходимый расход газа.

Газ по газоподающему каналу 2, размещенному в стволе устройства, попадает инжектор (3) и проходя далее по инжекционному каналу 4 попадает в полость смесительной камеры 11, где создает разряжение и эжектирует воздух через предварительный 14 и основной 10 воздушные эжекторы. Смесь горючего газа с эжектированным воздухом сгорает в сопле 6.

Практические испытания вариантов заявляемого устройства с различными геометрическими параметрами показали, что высокую энергоэффективность устройства обеспечивают при следующих попарно геометрических соотношениях:

Первая пара соотношений геометрических параметров - длины сопла и смесительной камеры.

L=(0,5…2,5)×D;

где L - длина цилиндрической части сопла,

D - внутренний диаметр цилиндрической части сопла.

В случае, когда длина цилиндрической части сопла слишком мала (меньше чем 0,5D), поток газа в сопле не успевает стабилизироваться, что приводит к некачественному горению, неправильной форме пламени и самопроизвольному изменению формы и размеров факела.

В случае, когда длина цилиндрической части сопла слишком велика (больше чем 2,5D), факел пламени задевает стенки сопла, что приводит к перегреву устройства и преждевременному выходу его из строя.

Lск=(0,5…2,0)×D; где

Lск - длина полости смесительной камеры (длина полости смесительной камеры в виде тела вращения от торца инжектора до торца смесительной камеры вдоль оси вращения смесительной камеры).

В случае, когда длина смесительной камеры слишком мала (меньше чем 0,5D), поток газа не успевает стабилизироваться после расширения на инжекторе и попадет в сопло, имея не правильное распределение скоростей и давлений по сечению, что приводит к некачественному горению и неправильной форме пламени.

В случае, когда длина смесительной камеры слишком велика (больше чем 2,0D), его скорость на выходе из сопла значительно снижается, что приводит к горению внутри сопла и перегреву устройства.

Вторая пара геометрических соотношений - диаметры инжектора и смесительной камеры.

; где

- диаметр цилиндрического инжекционного канала (диаметр инжектора). В случае, когда диаметр инжектора меньше чем 0,015D, устройство переразмеренно, тяжело и неудобно в эксплуатации.

В случае, когда диаметр инжектора слишком велик (больше чем 0,04D), площади воздушных эжекторов недостаточно для качественного смесеобразования, что приводит к неполному сгоранию газа в сопле, снижению к.п.д. устройства и повышению количества вредных выбросов в атмосферу.

Dск=(0,05…0,4)×D; где

Dск - минимальный внутренний диаметр смесительной камеры.

В случае, когда минимальный внутренний диаметр смесительной камеры слишком мал (меньше чем 0,05D), в ней не происходит достаточная стабилизация потока газа и скорость газа на выходе смесительной камеры остается слишком большой, что приводит к неправильной форме пламени и не качественному горению.

В случае, когда минимальный внутренний диаметр смесительной камеры слишком велик (больше чем 0,4D), скорость газа на выходе смесительной камеры меньше необходимой, что так же приводит к неправильной форме пламени и некачественному горению.

Максимальная энергоэффективность устройства обеспечивается в случае, когда для газопламенного устройства одновременно выполняются все четыре приведенные выше соотношения геометрических параметров.

В ходе испытаний проверялись горелки со следующими параметрами:

D=72 мм., L=114 мм. (1,58D), Lск=60 мм. (0,83D), . (0,024*D), Dск=7 мм. (0,1*D);

D=72 мм., L=80 мм. (1,11D), Lск=85 мм. (1,18D), . (0.024D), Dск=13 мм. (0,18D);

D=48 мм., L=85 мм. (1,77D), Lск=40 мм. (0,83D), . (0,031D), Dк=7 мм. (0,15D);

D=48 мм., L=37 мм. (0,77D), Lск=85 мм. (1,77D), . (0,031D), Dск=13 мм. (0,27D);

D=35 мм., L=65 мм. (1,86D), Lск=25 мм. (0,71D), . (0,028D), Dск=7 мм. (0,2D).

Таким образом, в предлагаемом устройстве для газопламенной обработки материалов достигнуты высокие значения удельной мощности и расхода газа, относительно диаметра сопла, при этом процесс изготовления сопла не требует большого количества операция и высоких трудозатрат.

Работоспособность предлагаемого устройства для газопламенной обработки материалов подтверждена испытанием опытных образцов.

При испытаниях в качестве горючего газа использовали пропан-бутановую смесь (в широком диапазоне рабочих давлений).

Предлагаемое устройство удобно в техническом обслуживании и эксплуатации.

1. Устройство для газопламенной обработки материалов, содержащее узел регулировки подачи газа, ствол с газоподающим каналом, инжектор с инжекционным каналом, наконечник в виде сварной конструкции из сопла и смесительной камеры, в котором сопло представляет собой цилиндрический отрезок трубы с деформированным краем стенки, смесительная камера представляет собой полое тело вращения, деформированная стенка сопла примыкает к наружной поверхности смесительной камеры в местах сварки и образует воздушный эжектор между стенкой сопла и наружной поверхностью смесительной камеры, при этом инжекционный канал соединен непосредственно с полостью смесительной камеры, а смесительная камера выполнена с предварительным воздушным эжектором в виде радиальных отверстий при следующих соотношениях геометрических параметров: L=(0,5…2,5)×D и Lск=(0,5…2,0)×D,

где L - длина цилиндрической части сопла,

Lск - длина полости смесительной камеры,

D - внутренний диаметр цилиндрической части сопла.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что деформированная стенка сопла выполнена с по меньшей мере двумя вращательно симметричными отверстиями.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что осью симметрии вращательно симметричных отверстий в съемном наконечнике является ось инжекционного канала, выполненного цилиндрическим.

4. Устройство по п. 1, в котором инжекционный канал выполнен цилиндрическим и при следующих соотношениях геометрических параметров: Dи=(0,015…0,04)×D и Dск=(0,05…0,4)×D,

где D - внутренний диаметр цилиндрической части сопла,

Dи - диаметр инжекционного канала,

Dск - минимальный внутренний диаметр смесительной камеры.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что радиальные отверстия в смесительной камере примыкают непосредственно к инжектору.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что смесительная камера выполнена с резьбой, предназначенной для присоединения съемного наконечника к инжектору.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что инжектор выполнен составным, при этом включает корпус и установленный в нем съемный жиклер с цилиндрическим инжекционным каналом.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ствол соединен с инжектором и узлом регулировки горючего газа посредством резьбовых соединений.

9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ствол и смесительная камера выполнены из трубки одного сортамента.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области энергетики. Многопламенная горелка (10) имеет некоторое количество горелочных головок (1) и предусмотренных для них соединительных труб (4), которые выполнены для того, чтобы при питании топливом создавать по меньшей мере один факел пламени горелки, ориентированный по оси факела пламени, по меньшей мере половина соединительных труб (4) выполнены коленчатыми, так что оси факелов пламени каждой из расположенных рядом друг с другом горелочных головок (1) ориентированы под углом друг к другу, при этом горелочные головки (1) предусмотрены по меньшей мере двумя группами (А, В) горелочных головок (1), при этом горелочные головки (1) по меньшей мере одной первой группы (А) расположены соответственно с чередованием с горелочными головками по меньшей мере одной другой группы (В) и оси факелов пламени горелочных головок (1) по меньшей мере одной первой группы (А) ориентированы под углом к осям факелов пламени горелочных головок (1) по меньшей мере одной другой группы (В), причем горелочные головки (1) внутри каждой группы (А, В) расположены соответственно, по существу, в одном направлении.

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть применено при дуговой сварке и наплавке металлических деталей в среде защитного газа. Горелка для дуговой сварки в среде защитных газов состоит из корпуса, головки, ручки, накидной гайки, газотокоподвода, электрододержателя, электрода, крепежных винтов, конфузорного сопла и пакета сеток, причем внутренняя поверхность конфузорного сопла выполнена в виде параболической кривой, у которой начало и конец асимптотически стремятся к прямой линии, расположенной параллельно продольной оси сопла, перед входом в который устанавливается пакет сеток, состоящий из корпуса, втулки, уплотнительных колец и стальных сеток.

Изобретение относится к области энергетики. Вихревая форсунка для газовой горелки содержит корпус форсунки, выполненный с возможностью размещения в головке горелки и содержащий центральный канал, проходящий между первым и вторым концами корпуса форсунки, первая часть которого охватывает завихрительный дефлектор; вторую часть указанного центрального канала, включающую отверстие форсунки, имеющее диаметр меньший, чем диаметр первой части указанного центрального канала; третью часть указанного центрального канала, включающую смесительную камеру, имеющую диаметр больший, чем диаметр отверстия форсунки, и меньший, чем диаметр первой части указанного центрального канала; и по меньшей мере один газовый подводящий канал, выходящий из смесительной камеры на внешнюю сторону корпуса форсунки для приема газового топлива из линии подачи газового топлива и его направления в указанную смесительную камеру, при этом по меньшей мере один газовый подводящий канал находится в сообщении по текучей среде с частью меньшего диаметра топливопровода, расположенного в пределах головки горелки, причем топливопровод имеет часть большего диаметра, проходящую в осевом направлении от конца топливной трубки, а часть меньшего диаметра проходит от нижнего конца части большего диаметра.

Изобретение относится к электролизно-водному аппарату, содержащему электролизер, блок электропитания, узлы подготовки газовой смеси и инжекционную или равного давления горелку, работающую на смеси водорода с кислородом.

Изобретение относится к ручным устройствам для газопламенной обработки материалов, в том числе к устройствам для газовой резки, сварки, наплавки и нагрева различных материалов.

Изобретение относится к области энергетики, в частности к способам сжигания горючих смесей в потоке и устройствам для сварки, резки, пайки и нагрева различных материалов пламенем, и обеспечивает при его использовании расширение пределов тепловой мощности и технологических возможностей, расширение диапазона регулирования тепловой мощности, увеличение температуры и скорости истечения струи горючей смеси.

Изобретение относится к устройствам для сжигания газа и может быть применено для обработки металла и стекла. .

Горелка // 2278328
Изобретение относится к конструкции горелки. .

Горелка // 2278327
Изобретение относится к конструкции горелки. .

Изобретение относится к способу и устройству обработки поверхности слябов (5) в непрерывном процессе CSP от непрерывной разливки до горячей прокатки в производственной линии.

Изобретение относится к устройству для термической обработки металлических материалов. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройству для термоимпульсного удаления заусенцев, и может найти применение при зачистке заусенцев, остающихся на кромках пересечения поверхностей после механической обработки резанием.

Изобретение относится к области газопламенной обработки, в частности к резаку для резки металла, и может найти применение в различных отраслях машиностроения. .

Изобретение относится к устройствам газопламенной обработки металлов, в частности к газосварочной горелке, и может найти применение в различных отраслях машиностроения.

Изобретение относится к области резки металлов, а именно к устройствам для кислородной резки стали и титана. .

Изобретение относится к области газовой резки металлов и может быть использовано в химическом и нефтяном машиностроении, а также других отраслях промышленности, связанных с изготовлением объемных конструкций из листового материала.

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для зачистки отверстий и заусенцев, остающихся после механической обработки на кромках. .

Изобретение относится к газопламенной обработке, а именно к вариантам устройств для сварки, пайки и резки металлов, а также для стеклодувного и кварцедувного производств.

Резак // 2283209
Изобретение относится к сварочному оборудованию, а именно к устройствам для газокислородной резки металлоконструкций. .

Изобретение относится к устройству для газопламенной обработки материалов, предназначено преимущественно для серийного производства газовоздушных горелок и может быть использовано при производстве газокислородных горелок, газокислородных резаков, бензорезов, керосинорезов, другого газопламенного оборудования. Устройство содержит узел регулировки подачи газа, ствол с газоподающим каналом, инжектор, сопло в виде цилиндрического отрезка трубы с деформированным краем и смесительную камеру. Деформированная стенка сопла примыкает к наружной поверхности смесительной камеры и образует воздушный эжектор, при этом инжекционный канал соединен непосредственно с полостью смесительной камеры, смесительная камера выполнена с предварительным воздушным эжектором в виде радиальных отверстий. Для устройства выполняются следующие соотношения геометрических параметров: L×D; Lск×D, где L - длина цилиндрической части сопла, Lск - длина полости смесительной камеры, D - внутренний диаметр цилиндрической части сопла. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх