BOQUILLA DE SOPLETE DE GAS DESCRIPCION DE LA INVENCION La invención se refiere a una boquilla de soplete de gas para trabajos de flameado que tiene una entrada central de oxigeno que consta de varios tubos y varios tubos para la alimentación de gas combustible que se disponen alrededor de la entrada para oxigeno mencionada. Las boquillas de sopletes de gas se usan en aparatos de flamear que o bien se configuran como máquinas automáticas o como aparatos de flameado manual. Los trabajos de flameado se requieren en particular para la limpieza por flameado de superficies de lingotes. Así, al enfriarse los lingotes producidos mediante fundición frecuentemente se producen fisuras indeseadas que se eliminan mediante un tratamiento de la superficie. Lo mismo es válido también para las rebabas o barbas que se producen al maquinar lingotes, por ejemplo, mediante corte. Los sopletes de flameado se guían a lo largo de las superficies afectadas para eliminar los defectos de la superficie. En el caso de las boquillas de sopletes de gas del tipo descrito existe el riesgo de que la llama retroceda durante la operación del soplete. Para impedir esto ya se propuso proporcionar en el interior del cuerpo de la boquilla un elemento poroso mucho antes de la abertura de salida, el cual debe constituir una barrera de
seguridad (compárese CH-A-472 632 ó FR-A-1 448 292) . Además, en el documento EP 0 043 822 se propone que durante el flameado por soplete mediante un chorro de oxigeno de capacidad y orientación regulable que está rodeado por una llama de combustión se modifique la sección transversal del chorro en lo referente a su forma y superficie independientemente de su capacidad en el curso del flameado por soplete. El soplete configurado para este propósito tiene una boquilla de oxigeno que se subdivide en varias boquillas adyacentes y agrupadas como un haz compacto. Este haz de boquillas está rodeado de boquillas adicionales que en cada caso constituyen un soplete para la combustión, siendo que estas boquillas y sopletes están provistos con dispositivos para la alimentación individual con gas y oxígeno o mezcla combustible. Cada dispositivo de alimentación se puede regular individualmente. Como se puede apreciar por el ejemplo de realización se utilizan 65 tubos de alimentación de oxígeno dispuestos en forma concéntrica con una distancia en cada caso igual con relación al tubo adyacente, los cuales a su vez están rodeados por 12 tubos con diámetro en cada caso más grande para la alimentación de gas combustible. Mediante el control que se proporciona se deberán producir secciones transversales de soplete efectivas que son circulares, rectangulares u ovaladas.
Se conocen además sopletes de gas que comprenden varios tubos que se disponen coaxiales relativamente uno a otro para la alimentación de oxígeno los cuales están rodeados por varios tubos que se disponen alrededor para la alimentación de un gas combustible. En el caso de sopletes de gas del tipo descrito, de acuerdo al estado de la técnica son usuales los diámetros de 200 a 250 rara para los sopletes de sección transversal circular. Esto tiene por desventaja que es necesario recorrer repetidamente los lados angostos de los lingotes con estas boquillas de soplete. Un simple aumento del diámetro del soplete a, por ejemplo, 300 mm de ninguna manera es suficiente en virtud de que entonces en virtud del mayor calor en el centro del chorro de combustión o respectivamente del chorro cónico de combustión la temperatura es mayor y por consiguiente la fusión más intensa en la pieza de trabajo que en el borde, lo cual en el caso de sopletes que se guían a lo largo tiene por resultado una superficie de sección transversal cóncava. Otro problema técnico consiste en el consumo relativamente alto de oxigeno. Por consiguiente es el objeto de la presente invención especificar una boquilla de soplete de gas que con el mínimo posible de consumo de combustible y poco tiempo de procesamiento permita una calidad de superficie
óptima de la pieza de trabajo a ser tratada. Este problema se resuelve mediante la boquilla de soplete de gas de conformidad con la reivindicación 1. De conformidad con la invención los tubos para la alimentación de oxígeno no se encuentran equidistantes o respectivamente dispuestos en anillos que se disponen a la misma distancia del centro, sino que por grupos, siendo que los grupos individuales se disponen coaxiales y espaciados uno con relación a otro y cada grupo está constituido de al menos dos hileras de tubos que se disponen en forma de anillo. En particular se proponen tres grupos de tubos para la alimentación de oxigeno. En otras palabras, preferiblemente se proporcionan 3 zonas anulares que se encuentran espaciadas una de otra y dentro de las cuales se disponen en cada caso tubos individuales cuya distancia de uno a otro es menor que la distancia de una a otra de las zonas anulares . A cada grupo le pueden pertenecer 2 ó 3 hileras anulares de tubos para la alimentación de oxigeno. Alrededor de los tubos para la alimentación de oxigeno mencionados se proporciona sobre un anillo externo un grupo de aberturas de boquillas que en cada caso tienen un diámetro menor, por las cuales se alimenta el gas combustible . Si con una boquilla de este tipo que tiene un diámetro de 280 a 400 mm se recorre un lado longitudinal
del lingote, entonces es posible procesarlo en una sola operación, siendo que se obtuvo una superficie de lingote considerablemente plana. Y es que debido a que no se requiere repetir el recorrido de este lado longitudinal es considerable el ahorro de oxigeno. Sorprendentemente resultó adicionalmente un ahorro de oxigeno de aproximadamente 25% por unidad de tiempo que solamente es posible mediante la nueva disposición de boquilla creada. Preferiblemente cada tubo individual para la alimentación de oxigeno tiene un diámetro interior de salida de 6 a 12 mm, en particular de 8 mm. Como se conoce fundamentalmente por el estado de la técnica, cada soplete de gas tiene conductos de alimentación de oxigeno separados que se pueden controlar en forma separada. En el presente caso cada entrada de gas separada se encuentra conectada con un grupo de conductos de alimentación, es decir, una zona anular. De conformidad con otro perfeccionamiento de la invención se reúnen los tubos individuales de un grupo para formar un subgrupo, preferiblemente de dos a tres tubos que en cada caso forma un cuerpo monolítico que se dispone de manera intercambiable en la boquilla del soplete de gas. De esta manera es posible renovar parcialmente las zonas de superficie dañadas en la superficie frontal mediante el recambio de los subgrupos respectivos.
De conformidad con un perfeccionamiento de la invención los grupos de tubos mencionados se encuentran dispuestos en una sola parte terminal a la que se conecta un bloque previo que comprende tres antecámaras para la alimentación de oxigeno que se disponen coaxiales una a otra, que en cada caso están conectadas con los tubos de un grupo (anular) . Mediante esta medida es posible minimizar considerablemente el peso de la boquilla del soplete de gas . Por motivos de duración de vida útil los tubos de alimentación de gas se fabrican de cobre. La longitud de cada tubo es determinada por el trayecto que se requiere para evitar turbulencias en el extremo distal del tubo que pueden conducir a una erosión explosiva con el correspondiente daño de la boquilla. En particular resultó una configuración óptima de los tubos individuales (preferiblemente con anchura de 8 mm a la salida) si cada tubo para la alimentación de oxigeno se configura como combinación de una boquilla de laval con un tubo cilindrico orientado hacia la salida. La boquilla de laval que en principio es conocida por el estado de la técnica tiene dos secciones cónicas siendo que en la dirección de flujo el primer cono se configura de manera convergente y el cono que le sigue de manera divergente. Al final de la zona ensanchada se añade un tubo cilindrico de diámetro invariable hasta la salida del tubo.
Por la dinámica de los fluidos se sabe que en el caso de flujos laminares en un tubo sobre el cual incide una presión constante la velocidad de flujo aumenta en forma recíproca a la disminución del diámetro. A consecuencia de la configuración del tubo la corriente de gas que se conduce en él se excita para oscilar, siendo que en virtud de la interacción de la corriente se producen sucesiones de impulsos de alta frecuencia. Las frecuencias de impulso así como las amplitudes que se pueden obtener dependen individualmente de la presión de entrada, del grado de convergencia y del grado de divergencia del diámetro del tubo así como de la longitud de la tercera sección con diámetro constante. Los impulsos a manera de choque que abandonan el extremo de salida de la boquilla provocan que durante el flameado por soplete se soplen fuera de la superficie el producto fluido que se produce mediante la fusión de la superficie de la pieza de trabajo a ser tratada y las partículas de sólidos eventualmente contenidas. Esto conduce tanto a un aumento de la calidad de la superficie de la pieza de trabajo tratada, por ejemplo, una superficie de lingote, como también a una disminución adicional del consumo de oxígeno. Dentro del marco de la presente invención a la primera sección convergente de la sección transversal interna le puede seguir inmediatamente, o mediante el intercalado de tramo
parcial con diámetro invariable la sección divergente. En cuanto exista el tramo parcial con diámetro invariable, en esta zona se conserva la velocidad de flujo sin que se produzcan superposiciones que se desean en la sección divergente y en el tubo de prolongación que le sigue. En todo caso preferiblemente el tramo parcial corto con diámetro invariable debiera ser más pequeño que las respectivas longitudes de las secciones convergente y divergente . Otras explicaciones con relación a la presente invención así como las ventajas se describen mediante los dibujos anexos. Muestran: La figura 1 una vista en planta superior sobre una boquilla de soplete de gas, La figura 2 una sección transversal parcial a través de esta boquilla de soplete de gas, Las figuras 3A a 3D en cada caso secciones transversales a través de un tubo para la alimentación de oxigeno con diferentes estructuras de flujo de gas. La boquilla de soplete de gas representada en la figura 1 para trabajos de flameado tiene una zona central de alimentación de oxigeno con varios tubos que se disponen en grupos . En el caso presente la zona 11 anular externa está constituida de tubos individuales, siendo que los tubos 111 se encuentran dispuestos en un anillo externo,
los tubos 112 en un anillo subsiguiente y los tubos 113 en un anillo interno. Los tubos 112 y 111 y respectivamente 113 se disponen en cada caso "al tresbolillo". El diámetro de tubo es de 8 mm, la distancia entre tubos de los tubos 111, 112 y 113 del tubo adyacente en cada caso de aproximadamente 4 mm . En la zona 12 anular central se disponen dos hileras de tubos individuales sobre diámetros diferentes que igualmente se encuentran desplazados una con relación a otra, de manera que resulta una distancia de 4 mm con respecto al tubo en cada caso siguiente. En el área anular central se dispone 4 tubos en el anillo interior central y en los anillos subsiguientes en cada caso 12 tubos. En el presente caso esto da por resultado un número total de 148 tubos para la alimentación de oxigeno. En dos hileras 14 y 15 que se disponen coaxiales se encuentran alrededor los tubos para la alimentación de gas combustible, los cuales tienen un diámetro notablemente menor. La totalidad de la cabeza 10 de boquilla está constituida de cobre, siendo que la boquilla del soplete de gas se puede configurar como cuerpo sólido en el cual se fabrican una cantidad correspondiente de perforaciones. La figura 2 muestra una variante con relación a esto en la que únicamente una zona anterior externa se
realiza sólida a la que se añade un bloque previo en el cual una entrada 16 central de oxígeno conduce a los tubos del grupo anular 13, una entrada 17 de gas coaxial a la anterior que conduce a los tubos del grupo anular 12 y una entrada 18 de gas coaxial exterior que conduce al grupo 11 de tubos. Cada una de las tres entradas 16, 17 y 18 de gas se puede regular por separado, de manera que es posible controlar de manera correspondiente la velocidad de gas en los tubos individuales . Preferiblemente cada tubo individual, por ejemplo, 111, 112, 113 se configura de mane a que a una boquilla 100 de laval que tiene una longitud Lc le sigue un tubo 101 cilindrico con una longitud LK. Esta boquilla de laval tiene una primera sección 121 convergente que se extiende por una longitud L2 y una sección 122 divergente que tiene una longitud L3. Entre estas se puede disponer un tramo parcial con una longitud L4, el cual tiene un diámetro dmin mínimo constante. El diámetro del tubo 101 cilindrico se caracteriza con d* y tiene el tamaño del mayor diámetro del ensanchamiento 122 cónico. La longitud Lk y L5 se puede variar, por ejemplo, entre las dimensiones de longitud de 72 mm, 65 mm y 25 mm. La longitud L2 se puede seleccionar, por ejemplo de 10 mm, la longitud L4 de 2 mm y la L3 de 25 mm. El gas que afluye al tubo tiene una presión P0 de, por ejemplo, 1.3 x 106 Pa, y una temperatura
T0 (por ejemplo, la temperatura ambiente) . Mediante la variación de la presión P0 con relación a la presión externa (presión atmosférica) , el cono del chorro de la corriente de oxígeno saliente se puede variar a formas convergentes, divergentes o sustancialmente paralelas. Mediante la presión de entrada P0 se varían además las frecuencias de oscilación y amplitudes de oscilación que se generan de manera diferente.