PT1423643E - Queimador de corte com cabeça de queimador multi-funcional - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "QUEIMADOR DE CORTE COM CABEÇA DE QUEIMADOR MULTI-FUNCIONAL" A presente invenção refere-se a um queimador de corte com uma cabeça de queimador que apresenta um eixo central, à qual se encontra ligado um injector de corte com ligação de oxigénio de corte axial, que é envolvida em jeito de tampa por um injector de aquecimento que apresenta uma furação de atravessamento axial, sendo que a cabeça de queimador apresenta uma conexão de injector de corte na qual a extremidade superior, a montante do injector de corte é recolhida de forma estanque para fora, e que é circundada coaxialmente por uma conexão de injector de aquecimento, em forma de estreito espaço circular, na qual a extremidade superior, a montante do injector de aquecimento é recolhida de forma estanque para fora.

Um queimador de corte deste tipo é conhecido a partir do documento DE T2 69003588. Neste é descrito um queimador de corte que apresenta uma cabeça de corte na qual são fixados um injector de corte com ligação de oxigénio de corte axial, um injector de aquecimento que apresenta uma furação de atravessamento axial e que envolve em forma de tampa o injector de corte. O injector de corte e o injector de aquecimento são para este efeito proporcionados com superfícies de extremidade transversais que correspondem com correspondentes superfícies de extremidade transversais da cabeça de queimador, que são empurradas umas contra as outras por meio de uma porca de capa fixada à cabeça de queimador e que se apoia num rebordo exterior 1 do injector de aquecimento, de forma que resulta uma ligação metálica vedante, de forma estanque para fora, das respectivas superfícies de extremidade transversais.

No caso do queimador de corte conhecido, o injector de corte é realizado como assim designado injector de ranhura. Este é formado a partir de uma peça de metal que apresenta uma configuração exterior em forma de cone truncado com uma extremidade larga a montante, e uma extremidade mais estreita a jusante. A ligação de oxigénio de corte axial prolonga-se desde a extremidade superior até à saída do injector. No perímetro exterior, o injector de corte apresenta uma série de nervuras radiais (ranhuras longitudinais) que são formadas no corpo de metal através de fresagem longitudinal e que se prolongam desde a extremidade, a jusante, do injector de corte até para além de um rebordo exterior proporcionado a montante, com o qual o injector de corte se apoia sobre uma reentrância interior radial na furação interior do injector de aquecimento. 0 injector de aquecimento é formado por uma peça maciça com uma furação interior que se estreita de forma cónica na direcção da extremidade a jusante. A furação interior apresenta na sua zona superior a referida reentrância interior radial. A parte cónica, que começa a jusante relativamente a esta reentrância, da furação interior é mantida algo mais estreita do que o envelope das nervuras de injector de corte, de forma que esta pode ser fixada em união não positiva no injector de aquecimento mediante compressão a partir de cima. A posição de encosto axial resulta neste caso do contacto entre o rebordo exterior e a reentrância interior. 2 A produção de superfícies de contacto cónicas deste tipo para injector de aquecimento e de corte exige um elevado esforço para manutenção da necessária constância de medidas.

Por causa do formato cónico dos injectores, a utilização do queimador de corte conhecido é para além disso limitada a uma reduzida distância de trabalho entre o injector e a superfície de uma peça a trabalhar, no intervalo de 5 a 7 mm.

Durante o funcionamento do queimador de corte há lugar a sujidades, em particular da ligação de oxigénio de corte, que conduzem a uma redução das potências. Uma limpeza periódica é por isso necessária, na qual os injectores têm que ser completamente desmontados, isto reflecte-se negativamente sobre o ajustamento das superfícies de contacto cónicas de injector de aquecimento e injector de corte e pode, para além disso, conduzir a danos dos injectores. Visto que o injector de corte é sujeito a um maior desgaste, seria também desejável poder substituir este separadamente do injector de corte.

Consoante a espessura da peça de trabalho a ser cortada e dos parâmetros de corte, é para além disso necessária a utilização de um gás de combustão de queima lenta ou de um de queima rápida. No caso do queimador de corte conhecido, têm para este efeito que se encontrar à disposição uma selecção de diferentes injectores de corte e de injectores de aquecimento ajustados àqueles, o que implica um correspondente esforço para o armazenamento de inventario e a substituição dos diferentes injectores. 0 queimador de corte conhecido apresenta na verdade uma forma construtiva compacta, contudo, ele encontra-se concebido 3 exclusivamente para a utilização com injectores que apresentam uma superfície de vedação transversal e que correspondem com as respectivas superfícies de vedação transversais da cabeça de queimador.

Também são conhecidos queimadores de corte (por exemplo a partir do documento CH-316957-A), nos quais o injector de corte e o injector de aquecimento são retidos na cabeça de queimador por meio de uma ligação de parafuso. A presente invenção tem por isso como objectivo disponibilizar um queimador de corte que possa ser utilizado de forma flexível em particular para uma máquina de corte por queima, com construção simples e compacta dos injectores, e que seja associado a uma manutenção mais fácil, uma conservação mais simples e uma produção favorável em termos de custos, e em que, para além disso, o esforço necessário para o armazenamento das peças de desgaste seja reduzido.

Partindo de um queimador de corte com as caracteristicas referidas inicialmente, este objectivo é resolvido de acordo com a invenção por a conexão de injector de corte apresentar uma primeira furação com uma parede interior, parede interior esta que é proporcionada com uma rosca interior e com uma primeira superfície de vedação estanque metálica, circundante radialmente, para a recolha estanque de um injector de corte proporcionado com rosca exterior e que se apoia na primeira superfície de vedação estanque, e com uma segunda superfície de vedação estanque circundante radialmente, para a recolha estanque de um injector de corte com uma anilha de vedação que se apoia na segunda superfície de vedação estanque. 4 A cabeça de queimador de acordo com a invenção apresenta deste modo duas conexões diferentes para o injector de corte. As conexões compreendem em cada caso uma primeira furação (em seguida também designada como "recolha de injector de corte") na qual se prolonga a extremidade superior do injector de corte. São previstos pelo menos dois elementos diferentes para a produção da ligação com um injector de corte. Um dos elementos é uma rosca interior que corresponde com uma rosca exterior do injector de corte, sendo que normalmente é produzida uma vedação estanque para fora em resultado da força de compressão produzida com o aparafusamento entre duas superfícies de contacto contíguas. 0 outro elemento é uma superfície de vedação estanque circundante radialmente que forma uma ligação estanque com uma anilha de vedação do injector de corte. A cabeça de queimador pode desta forma ser utilizada tanto para os injectores de corte, que se encontram proporcionados com uma rosca exterior na sua extremidade superior, como também para aqueles injectores de corte que apresentam uma anilha de vedação (junta circular) na sua extremidade superior. A cabeça de queimador é nesta medida configurada em termos multi-funcionais, o que contribui de igual modo para um menor armazenamento para os injectores de corte e, deste modo, para menores custos de produção associados.

Uma forma de realização particularmente preferida do queimador de corte da conexão de injector de aquecimento de acordo com a invenção, apresenta para além disso uma segunda furação com uma parede interior que se encontra proporcionada com uma rosca interior e com uma primeira superfície de vedação estanque metálica radial, para a recolha estanque de um injector 5 de aquecimento proporcionado com uma rosca exterior e que se apoia na primeira superfície de vedação estanque, sendo que a parede interior se encontra proporcionada com uma segunda superfície de vedação estanque circundante radialmente, para a recolha estanque de um injector de aquecimento com uma anilha de vedação que se apoia na segunda superfície de vedação estanque.

No caso desta forma de realização resultam os mesmos efeitos vantajosos para a retenção estanque do injector de aquecimento na cabeça de queimador, no que se refere à flexibilidade da utilização de cabeça de queimador, como anteriormente explicado para o injector de corte.

Demonstrou-se como particularmente favorável proporcionar o revestimento exterior do injector de corte deve ser proporcionado com uma anilha de vedação que se apoia de forma estanque na parede interior da primeira furação.

Por meio da anilha de vedação, a ligação de oxigénio de queima é vedada para fora e o injector de corte é simultaneamente fixado na recolha de injector de corte. 0 injector de corte é retirado para fora da recolha de injector de corte segundo a direcção do eixo longitudinal e mediante deformação elástica da anilha de vedação, e inversamente, a extremidade superior do injector de corte é fixada mediante introdução axial na recolha de queimador de corte. Este tipo de fixação do injector de corte exige um reduzido esforço aquando da substituição de injector e é para além disso conseguida uma estanquidade melhorada em comparação com uma vedação metálica. 6 A anilha de vedação é, em regra, uma anilha de material elástico que se apoia no revestimento exterior, ou introduzida numa ranhura circular do mesmo.

Uma outra melhoria resulta quando o injector de corte é retido com folga axial na primeira furação. Neste caso, o injector de corte apenas se encontra fixado radialmente na primeira furação, enquanto que se abdica de uma posição de encosto axial segundo a direcção do eixo central. Através da folga axial são absorvidas tolerâncias de medida segundo o comprimento do injector de corte, de forma que estas não têm nem uma influência sobre as medidas exteriores do injector de corte, nem podem conduzir a eventuais falhas de estanquidade. 0 essencial é que o injector de corte se apoia de forma definida sobre a superfície de apoio do injector de aquecimento, o que é assegurado pela pressão de oxigénio de corte que actua sobre o lado frontal superior. Também esta medida facilita a substituição de injector e aumenta a segurança de funcionamento do queimador.

Demonstrou-se neste contexto como favorável proporcionar o injector de corte na sua extremidade superior com uma aresta exterior arredondada do lado frontal. A aresta exterior arredondada do lado frontal facilita a introdução axial acima descrita do injector de corte na primeira furação da cabeça de queimador.

No caso de uma forma de realização particularmente preferida do queimador de corte de acordo com a invenção, o injector de aquecimento apresenta um revestimento exterior que se encontra proporcionado na extremidade superior com uma anilha de vedação que se apoia de forma estanque na segunda furação. 7 A segunda furação será em seguida designada também como "recolha de injector de aquecimento". Por meio da anilha de vedação, a mistura de gás conduzida no injector de aquecimento é vedada de forma estanque para fora (contra a pressão atmosférica) e o injector de aquecimento é simultaneamente fixado radialmente na recolha de injector de aquecimento. Para remoção, o injector de aquecimento é retirado para fora da recolha de injector de aquecimento segundo a direcção do eixo longitudinal e mediante deformação elástica da anilha de vedação, e, inversamente, a extremidade superior do injector de aquecimento é fixada mediante compressão axial na recolha de injector de aquecimento. No caso desta forma de realização do queimador de corte, em que a fixação radial e a vedação do injector de aquecimento para fora decorre de maneira semelhante, tal como isto foi acima descrito como sendo vantajoso para o injector de corte, resultam as referidas vantagens no que se refere a um reduzido esforço aquando da substituição de injectores e a uma estanquidade melhorada. No caso do queimador de corte de acordo com a invenção, o injector de aquecimento e o injector de corte podem ser substituídos independentemente um do outro.

Demonstrou-se como favorável proporcionar o revestimento exterior do injector de aquecimento com um rebordo exterior a jusante relativamente à anilha de vedação, rebordo este que se apoia com uma superfície circular a montante, numa superfície circular do lado frontal da cabeça de queimador. Através do rebordo exterior proporcionado por debaixo da anilha de vedação, resulta um encosto para o injector de aquecimento e, deste modo, um posicionamento reprodutível relativamente à cabeça de queimador. 0 injector de aquecimento encontra-se de um modo preferido fixado à cabeça de queimador por meio de um acoplamento que agarra de forma removível no revestimento exterior do injector de aquecimento, sendo que o acoplamento apresenta uma furação interior de atravessamento com um estreitamento de secção transversal radial que engrena por baixo um alargamento do injector de aquecimento que se salienta para fora. 0 acoplamento assegura, por um lado, o posicionamento do injector de aquecimento e, deste modo, também indirectamente, o posicionamento do injector de corte que se apoia no injector de aquecimento em relação à cabeça de queimador. Por outro lado, um acoplamento, em particular um acoplamento de fecho rápido, possibilita uma libertação e montagem particularmente simples e rápida dos injectores na cabeça de queimador. 0 acoplamento é para este efeito, por um lado, fixado de forma removível à cabeça de queimador e, por outro lado, ele engrena por baixo num alargamento saliente para fora do injector de aquecimento, e fixa a sua posição relativamente à cabeça de queimador. Afigura-se particularmente simples em termos construtivos quando este alargamento é formado pelo rebordo exterior do injector de aquecimento.

Demonstrou-se como vantajoso quando o revestimento exterior do injector de aquecimento se encontra proporcionado com uma anilha de vedação inferior que se apoia a jusante, no rebordo exterior. Neste caso o injector de aquecimento apresenta uma anilha de vedação por cima do rebordo exterior e uma segunda anilha de vedação inferior, axialmente desfasada por baixo da primeira. Esta é comprimida pelo acoplamento que engrena por baixo no rebordo exterior, contra a superfície circular do rebordo exterior orientada para a jusante, e pressiona desse 9 modo o injector de aquecimento para cima, contra a cabeça de queimador. É desta forma conseguida, por um lado, uma fixação livre de folgas e que compensa as tolerâncias de produção, do injector de aquecimento na cabeça de queimador, e, por outro lado, uma vedação adicional contra a atmosfera.

No caso de uma forma de realização do queimador de corte de acordo com a invenção, com retenção de injector por meio de um acoplamento removível, resulta uma adicional facilitação aquando da substituição de injector, quando o revestimento exterior do injector de aquecimento é proporcionado com uma ranhura exterior circundante com junta circular nela colocado, que engrena numa ranhura interior proporcionada, a jusante, do estreitamento de secção transversal, na furação interior do acoplamento. A junta circular colocada na ranhura exterior circundante engrena na ranhura interior do acoplamento e forma uma ligação removível entre o injector de aquecimento e o acoplamento, de forma que quando o acoplamento é libertado da cabeça de queimador, é evitado um escorregamento do injector de aquecimento para fora da furação interior do acoplamento, tanto para baixo, como também para cima. Ambos os elementos construtivos - o injector de aquecimento e o acoplamento - podem, contudo, ser afastados um do outro contra a resistência da junta circular.

Numa forma de realização particularmente preferida, o queimador de corte de acordo com a invenção é equipado com um assim designado injector de ranhura. 0 injector de corte apresenta neste caso um revestimento exterior que se encontra proporcionado com ranhuras longitudinais distribuídas pelo perímetro que se prolongam desde a extremidade inferior, a jusante do injector de corte e através de um alargamento de secção transversal proporcionado a montante daquela extremidade, 10 e que forma uma superfície de apoio circundante radialmente, e sendo que o injector de aquecimento se encontra proporcionado, na zona entre a sua extremidade superior a montante e a sua saída de injector, com um estreitamento de secção transversal que forma uma superfície de apoio a montante, circundante radialmente, sobre a qual o injector de corte se apoia com a sua superfície de apoio.

Através do apoio do injector de corte sobre a superfície de apoio do injector de aquecimento, ambos os injectores ficam mutuamente fixados axialmente. Uma ligação em união positiva entre o injector de aquecimento e o injector de corte, ou com a cabeça de queimador não é para este efeito necessária, de forma que a substituição de injector é no seu conjunto facilitada no caso do queimador de corte de acordo com a invenção. Isto conduz, por um lado, a que o injector de corte e o injector de aquecimento possam ser libertados em separado um do outro da cabeça de queimador, sem grande esforço e sem o perigo de uma danificação de eventuais superfícies de ajustamento ou de contacto.

Numa configuração preferida do queimador de corte de acordo com a invenção, a distância entre a extremidade superior do injector de corte e a superfície de apoio, se encontra entre 25 mm e 35 mm. Um curto comprimento deste tipo do injector de corte e uma forma construtiva compacta a ele deste modo associada do queimador de corte, é em particular alcançada quando o injector de corte é retido na cabeça de queimador por meio de uma anilha de vedação, e não - como usualmente - por meio de uma ligação roscada ou de um parafuso de pressão. 11 É de um modo preferido utilizado um injector de aquecimento em que a distância entre a superfície de apoio e a extremidade inferior do injector de aquecimento se encontra entre 6 mm e 10 mm. Os referidos valores limite de distância resultam como compromisso entre as exigências, por um lado, de uma suficiente condução radial do injector de corte no cilindro exterior do injector de aquecimento, e, por outro lado, de uma reduzida altura de construção, de modo a disponibilizar um queimador de corte tão compacto quanto possível. O revestimento exterior do injector de corte forma de um modo preferido um cilindro exterior a jusante da superfície de apoio, sendo que, a jusante da superfície de apoio, a furação de atravessamento do injector de aquecimento é configurada em forma cilíndrica e enquanto condução radial do cilindro exterior.

No caso do queimador de corte de acordo com a invenção a furação de atravessamento do injector de aquecimento é configurada em forma cilíndrica, pelo menos na secção longitudinal a jusante da superfície de apoio e até à saída de injector. Esta secção longitudinal do injector de aquecimento configurada em forma cilíndrica será em seguida designada como "cilindro interior".

Para além disso, também o revestimento exterior do injector de corte é configurado em forma cilíndrica, pelo menos na secção longitudinal entre a sua superfície de apoio e a saída de injector. Nesta secção longitudinal, o injector de corte encontra-se proporcionado com as ranhuras longitudinais distribuídas pelo perímetro exterior, cujo envelope é designado como "cilindro exterior". 12 0 cilindro interior do injector de aquecimento serve como condução radial para a extremidade a jusante do injector de corte. 0 injector de aquecimento envolve para este efeito o cilindro exterior do injector de corte com reduzida folga radial. Isto conduz, por um lado, a que o injector de corte e o injector de aquecimento possam ser libertados em separado um do outro da cabeça de queimador, sem grande esforço e sem o perigo de uma danificação de superfícies de ajuste ou de contacto, e a condução contribui para a centragem radial do injector de corte. Através do apoio do injector de corte sobre a superfície de apoio do injector de aquecimento, ambos os injectores também se encontram, como já acima referido, mutuamente fixados axialmente, sem que seja para este efeito necessária uma ligação em união positiva ou em forma de união não positiva.

Por causa da sua configuração com cilindro interior, o injector de aquecimento é adequado para a utilização com diferentes injectores de corte, por exemplo, de injectores de corte para gases de combustão de queima lenta, ou para gases de combustão de queima rápida. Isto é explicado em seguida em maior detalhe: injectores de corte para gases de combustão de queima lenta e injectores de corte para gases de combustão de queima rápida distinguem-se na sua distância axial entre as saídas de injector do injector de aquecimento e do injector de corte, bem como pela secção transversal de descarga de escoamento do injector de aquecimento para a mistura de oxigénio e gás de combustão. No caso do queimador de corte de acordo com a invenção, a distância é unicamente determinada pelo comprimento do respectivo cilindro exterior do injector de corte. 0 comprimento do cilindro exterior pode ser ajustado de forma exacta sem grande esforço de produção; no caso do queimador de corte de acordo com a invenção não é necessário um laborioso 13 ajustamento dos injectores entre si. No caso de uma substituição dos gases de combustão, de queima rápida para queima lenta - ou inversamente - o injector de corte até agora utilizado pode ser substituído por um injector de corte ajustado às novas exigências, sem que seja necessária uma substituição do injector de aquecimento. 0 injector de aquecimento é adequado para utilização com qualquer um dos injectores de corte do sistema de injectores e também pode ser mantido em caso de uma substituição do injector de corte. Isto reduz a diversidade das formas de injector a serem mantidas em inventário, simplifica o armazenamento e melhora no demais a segurança de operação do queimador de corte de acordo com a invenção, na medida em que são evitadas combinações de injectores inadequados.

Contribui para além disso, para as alargadas possibilidades de utilização do queimador de corte de acordo com a invenção que, com a forma de injector cilíndrica, em comparação com injectores cónicos, sejam possíveis maiores e mais variáveis distâncias de trabalho; tipicamente, por exemplo, entre 15 e 20 mm.

Os injectores do queimador de corte de acordo com a invenção consistem em regra em aço nobre, latão ou em cerâmica. Particularmente no caso dos materiais metálicos, uma melhoria com respeito à resistência ao desgaste é alcançada quando a superfície do injector de corte e/ou a superfície do injector de aquecimento apresenta uma camada de material duro. Resulta desta forma uma vida útil mais longa dos injectores e um menor esforço de manutenção. Enquanto camada de material duro são em particular equacionáveis revestimentos de nitretos ou carbonetos metálicos como, por exemplo, CrN, TiN, TiC, WC. 14 A invenção será em seguida explicada em maior detalhe com base num exemplo de realização e de um desenho. No desenho mostram em detalhe:

Figura 1: uma vista de um injector de corte para um queimador de corte de acordo com a invenção, num corte longitudinal, Figura 2: uma vista de um injector de aquecimento para um queimador de corte de acordo com a invenção, num corte longitudinal, Figura 3: uma vista de uma cabeça de queimador para um queimador de corte de acordo com a invenção, num corte longitudinal, Figura 4: um desenho de montagem de uma primeira forma de realização de um queimador de corte de acordo com a invenção, montado, num corte longitudinal, Figura 5a: um corte longitudinal de um injector de corte para gás de queima rápida, montado num injector de aquecimento, Figura 5b: um corte longitudinal de um injector de corte para gás de queima lenta, montado num injector de aquecimento, e Figura 6: um desenho de montagem de uma segunda forma de realização de um queimador de corte de acordo com a invenção, montado, num corte longitudinal. A Figura 4 mostra uma primeira forma de realização de um queimador de corte de acordo com a invenção, montado. Este é parte de uma máquina de corte por queima para corte por 15 maçarico. 0 queimador de corte consiste no essencial numa cabeça 1 de queimador que se encontra ligada a um injector 2 de corte e a um injector 3 de aquecimento que envolve o injector 2 de corte, por meio de um acoplamento 4. As caracteristicas construtivas das peças componentes individuais e a sua função serão em seguida explicadas em maior detalhe com base nas Figuras 1 a 3 e no desenho de montagem de acordo com a Figura 4. 0 injector 2 de corte de acordo com a Figura 1 consiste numa peça de latão, no essencial de forma cilíndrica e simétrica em rotação em torno do eixo 15 central, que se encontra proporcionada com uma camada de material duro de nitreto de crómio (CrN). 0 revestimento exterior do injector 2 de corte apresenta duas secções longitudinais de forma cilíndrica que se diferenciam no seu diâmetro e que se encontram ligados através de uma base 5 rectangular circundante, com uma superfície de apoio orientada a jusante e que se desenvolve perpendicularmente ao eixo 15 central com uma definida aresta 25 de fecho circundante. Na secção 6 longitudinal superior a montante (cilindro exterior superior) o diâmetro exterior é de 8 mm, na secção 7 longitudinal inferior a jusante (cilindro exterior superior) o diâmetro exterior tem é de 6 mm. 0 injector 2 de corte é parte do sistema de injectores de acordo com a invenção que compreende diversos injectores de corte substituíveis que são em cada caso dimensionados para um determinado gás de combustão e intervalo de potência previamente definido. Em todos os injectores deste sistema de injectores o cilindro 6 exterior superior tem um comprimento de 30 mm. O comprimento do cilindro 7 exterior inferior é determinante para a adequação do injector de corte com respeito ao tipo de gás de combustão. No caso do injector 2 de corte, que é dimensionado para um gás de combustão 16 de queima rápida, o comprimento do cilindro 7 exterior inferior é de 8 mm. 0 cilindro 7 exterior inferior e a parte com ele confinante do cilindro 6 exterior superior são proporcionados com uma pluralidade de ranhuras 8 longitudinais axiais que se encontram uniformemente distribuídas sobre o perímetro do revestimento exterior e que se prolongam sobre a base 5. As ranhuras 8 longitudinais servem para o fornecimento de uma mistura de oxigénio e gás de combustão à saída de injectores de aquecimento (ver a Figura 4) .

Na extremidade superior do injector 2 de corte o revestimento exterior apresenta uma ranhura circundante que é prevista para a recolha de uma junta 9 circular de um material resistente ao calor, por exemplo, silicone. A aresta 10 exterior do lado frontal encontra-se arredondada na extremidade superior do injector 2 de corte e penetra numa furação 30 interior da cabeça 1 de queimador, em cuja parede interior a junta 9 circular se apoia de forma estanque.

Por meio da junta 9 circular, a ligação 11 de oxigénio de corte é vedada de forma estanque para fora, e o injector 2 de corte é simultaneamente fixado radialmente no interior da furação 30 interior da cabeça 1 de queimador (Figura 4). Abdica-se de um apoio axial do lado frontal para o injector de corte na furação 30 interior, de forma que tolerâncias de medida no comprimento dos injectores de corte podem ser compensadas através de uma folga axial. A posição axial do injector 2 de corte é determinada apenas pelo apoio definido sobre uma base 16 de apoio do injector 3 de aquecimento (ver a Figura 4), o que é 17 assegurado pela pressão de oxigénio de corte que actua sobre o lado 10 frontal superior. Este tipo de retenção do injector 2 de corte, indirectamente na cabeça de queimador e sem ligação mecânica, exige um esforço reduzido aquando da substituição de injectores e é para além disso alcançada uma reduzida altura de construção e uma estanquidade melhorada em comparação com uma vedação metálica.

No eixo 15 central do injector 2 de corte desenvolve-se o canal 11 de oxigénio de corte que é configurado em forma de um injector convergente-divergente. A entrada 24 de injector estreita-se de cima para baixo em forma de funil, de modo a assegurar uma entrada de gás de reduzida turbulência. Depois da entrada de injector, o canal 11 de oxigénio de corte estreita-se em forma de um cone 12 interior na extremidade superior do injector 2 de corte e desemboca na extremidade inferior do injector 2 de corte enquanto furação interior mais ou menos cilíndrica (injector convergente-divergente) na saída 13 de injector. O injector 3 de aquecimento mostrado na Figura 2 consiste em cobre. Ele é de igual modo configurado simétrico em rotação em torno do eixo 15 central e proporcionado com uma camada de material duro de CrN. O injector 3 de aquecimento é adequado para a recolha de um injector 2 de corte de acordo com a Figura 1. A furação 17 de atravessamento do injector 3 de aquecimento apresenta para este efeito, na zona entre a sua extremidade superior, a montante e a saída 14 de injector, uma base 16 de apoio orientado para cima e circundante radialmente, sobre a qual se apoia o injector 2 de corte com a sua superfície de apoio da base 5 que se encontra orientada para o lado a jusante no escoamento (Figura 4) . A furação 17 de atravessamento é 18 configurada de forma cilíndrica por debaixo da base 16 de apoio e com um diâmetro interior de algo mais do que 6 mm. A secção longitudinal de forma cilíndrica e identificada com o índice de referência 18 tem um comprimento de 10 mm e serve, sem formação de uma ligação em fecho, enquanto condução radial para o cilindro 7 exterior inferior do injector 2 de corte. O injector 2 de corte e o injector 3 de aquecimento podem ser dessa forma separadamente trocados. O revestimento exterior do injector 3 de aquecimento apresenta um cone 19 que se estreita segundo a direcção da saída de injector e que transita para cima, para uma secção 20 longitudinal no essencial de forma cilíndrica. Na extremidade superior da secção 20 longitudinal é proporcionada uma ranhura circular com uma junta 21 circular de silicone que se apoia de forma estanque na parede interior de uma ranhura 33 circular na cabeça 1 de queimador (Figura 4).

Por meio da junta 21 circular a ligação 26 (ver a Figura 4) para a mistura de oxigénio e gás de combustão é vedada contra a atmosfera e o injector 3 de aquecimento é simultaneamente fixado radialmente no interior da ranhura 33 circular da cabeça 1 de queimador (Figura 4) . Este tipo de fixação do injector 3 de aquecimento exige um reduzido esforço aquando da substituição de injectores e é para além disso alcançada uma reduzida altura de construção e uma estanquidade melhorada em comparação com uma vedação metálica. A jusante relativamente à junta 21 circular, encontra-se proporcionado um rebordo 22 exterior circundante, cujo lado superior se apoia, quando o queimador de corte se encontra montado, contra uma superfície circular orientada para baixo da 19 cabeça 1 de queimador (ver a Figura 4) . No lado inferior do rebordo 22 exterior engrena o acoplamento 4 fixado à cabeça 1 de queimador, tal como será ainda explicado em maior detalhe mais abaixo.

Uma outra junta 28 circular apoia-se no revestimento exterior do injector 3 de aquecimento e no lado inferior do rebordo 22 exterior. Este é comprimido pelo acoplamento 4 que engrena por baixo no rebordo 22 exterior, contra o lado debaixo do rebordo 22 exterior e pressiona dessa forma o injector 3 de aquecimento para cima, contra a cabeça 1 de queimador. Através de ambas as juntas 21, 38 circulares desfasadas axialmente, é impedido um tombar do injector 3 de aquecimento e são compensadas tolerâncias de produção do injector 3 de aquecimento.

De modo a facilitar uma substituição de injectores, é produzida uma ligação removível entre o injector 3 de aquecimento e o acoplamento 4 que, com a libertação do acoplamento 4 da cabeça 1 de queimador, impede um escorregamento do injector 3 de aquecimento para fora da furação interior do acoplamento 4, tanto para baixo como também para cima. Um reentrância 23 circular de fresagem é proporcionada para este efeito no revestimento exterior do injector 3 de aquecimento, por debaixo do rebordo 22 exterior, reentrância esta no interior da qual é colocada uma junta 29 circular que, como mostra a Figura 4 engrena numa correspondente ranhura interior no acoplamento 4. 0 injector 3 de aquecimento e o acoplamento 4 apenas podem ser afastados um do outro contra a resistência da junta 29 circular. 20 A Figura 3 mostra um exemplo de realização para uma cabeça 1 de queimador para o queimador de corte de acordo com a invenção. Este consiste numa peça de latão no essencial de forma cilíndrica, em que se desenvolvem a ligação 25 de conexão para o oxigénio de corte e a ligação 26 de conexão para a mistura de oxigénio e gás de combustão, e em cujo revestimento exterior se encontram fixados o acoplamento 4, por meio de presas esféricas 27, 28, o injector 3 de aquecimento e o injector 2 de corte, de forma removível (Fig. 4). A parte inferior da cabeça 1 de queimador, virada para os injectores (2, 3), encontra-se para este efeito proporcionada com uma furação 30 interior central que forma uma parte da ligação 25 de conexão e que serve simultaneamente como recolha para a extremidade inferior do injector 2 de corte. A furação 30 interior é para este efeito proporcionada com uma superfície 32 de vedação estanque metálica radial. Por cima desta é adicionalmente prevista uma rosca 31 interior. A cabeça 1 de queimador é deste modo adequada tanto para a recolha de um injector de corte com uma rosca exterior Standard ajustada à rosca 31 interior, como também para a recolha estanque de um injector 2 de corte que seja proporcionado com uma junta 9 circular que se apoia na superfície 32 de vedação estanque (como acima descrito com base na Figura 1) para fixação axial do injector 2 de corte com junta 9 circular na cabeça 1 de queimador é proporcionado na zona por debaixo da rosca 31 interior um estreitamento de secção transversal no qual se apoia a superfície frontal do injector 2 de corte no estado de montado (ver Figura 4).

Além disso, a parte inferior da cabeça 1 de queimador é proporcionada com uma ranhura 33 circular, que começa na 21 extremidade inferior da cabeça de queimador, na qual desemboca a condução 26 de conexão e que forma simultaneamente uma recolha para a extremidade superior do injector 3 de aquecimento. A ranhura 33 circular é para este efeito proporcionada com uma superfície 35 de vedação estanque metálica radial e por cima desta adicionalmente com uma rosca 34 interior. A cabeça 1 de queimador é deste modo adequada tanto para a recolha de um injector de aquecimento com uma rosca exterior ajustada à rosca 34 interior, como também para a recolha estanque de um injector 3 de aquecimento que seja proporcionado com uma junta 21 circular que se apoia na superfície 35 de vedação estanque (como acima descrito com base na Figura 2). 0 rebordo 22 exterior do injector 3 de aquecimento serve para a fixação axial do injector 3 de aquecimento à cabeça 1 de queimador, na medida em que o seu lado superior se apoia, quando o queimador de corte se encontra montado contra uma superfície 36 circular do lado frontal da cabeça 1 de queimador (ver a Figura 4). Para a recolha de um injector 3, 4, a superfície 32, ou 35, de vedação estanque é neste caso disposta com junta 9 circular, 21 a jusante da respectiva rosca 31, 34 interior. A cabeça 1 de queimador apresenta deste modo dois elementos alternativos para a produção da ligação com um injector de corte que se projecta para dentro da furação 30 interior, e com um injector 3 de aquecimento que se projecta para dentro da ranhura circular 33. Nomeadamente, em cada caso uma rosca 31, 34 interior que corresponde com uma correspondente rosca exterior de injector de corte, ou de injector de aquecimento, e em cada caso uma superfície 32, 35 de vedação estanque circundante radialmente, contra a qual apoia de forma estanque a junta 22 circular 9 no revestimento exterior do injector 2 de corte, ou a junta 21 circular no revestimento exterior do injector 3 de corte, respectivamente. A cabeça 1 de queimador pode ser desta forma utilizada tanto para os injectores, que são proporcionados na sua extremidade superior com uma rosca exterior, como também para aqueles injectores que, como previsto neste exemplo de realização, apresentam uma anilha de vedação (junta 9 ou 21 circular) na sua extremidade superior. A partir do desenho de montagem de acordo com a Figura 4 pode ser reconhecida, adicionalmente às peças componentes do queimador de corte de acordo com a invenção até aqui descritas em maior detalhe, a construção e função do acoplamento 4.

Este consiste no essencial numa anilha 40 interior fixada à cabeça 1 de queimador por meio de presas esféricas 27, 28, e que engrena por baixo com um estreitamento 42 de secção transversal o rebordo 22 exterior do injector 3 de aquecimento e fixa este na sua posição axial. A anilha 40 interior é circundada por uma anilha 41 exterior que pode ser deslocada para cima ao longo da anilha 40 interior contra uma força elástica orientada axialmente para baixo, mediante libertação das presas esféricas 27, 28. O acoplamento 4 possibilita uma substituição rápida dos injectores 2, 3. Para isto contribui também o tipo da vedação e fixação dos injectores 2, 3 na cabeça 1 de queimador por meio da vedação de junta circular. O injector 3 de aquecimento descrito com base na Figura 2 é adequado tanto para a recolha de injectores de corte para gás de combustão de queima rápida, como também para a recolha de 23 injectores de corte para gases de combustão de queima lenta. Isto é representado nas Figuras 5a e 5b. A configuração em forma cilíndrica do injector 3 de aquecimento (ver a Figura 2) na zona do cilindro 18 interior torna este adequado para utilização com diferentes injectores de corte. É para este efeito, contudo, necessário que também os injectores de corte apresentem uma correspondente configuração em forma cilíndrica na zona do cilindro 7 exterior (Figura 1) e, para além disso, apresentem o mesmo comprimento parcial na secção 6 longitudinal superior a montante. Este é o caso dos injectores 2a de corte (Figura 5a) e 2b (Figura 5b). Os injectores 2a, 2b de corte ajustam-se deste modo exactamente à configuração previamente definida pela cabeça 1 de queimador e injector 3 de aquecimento.

Os injectores 2a, 2b de corte distinguem-se apenas no comprimento do respectivo cilindro exterior e na secção transversal de escoamento das ranhuras de injector. No caso do injector 2a de corte que é dimensionado para gás de combustão de queima rápida, o comprimento do cilindro 7a exterior é de 8 mm e no caso do injector 2b de corte que é dimensionado para gás de combustão de queima lenta, o cilindro 7b exterior tem um comprimento de 7 mm. Entre a aresta inferior do injector 3 de aquecimento (saída 14 de injector) e a aresta inferior do injector 2a de corte (saída 13 de injector), resulta deste modo uma distância axial de 0 mm, e entre a aresta inferior do injector 3 de aquecimento (saída 14 de injector) e a aresta inferior do injector 2b de corte (saída 13 de injector) uma distância axial (indice de referência 50) de 1 mm. 24

Em caso de uma substituição do tipo de gás de combustão, o injector de corte até agora utilizado pode ser substituído por um injector de corte ajustado às novas exigências, sem que seja necessária uma substituição do injector de aquecimento. 0 injector de aquecimento é adequado para utilização com qualquer um dos injectores de corte do sistema de injectores e também pode ser mantido em caso de uma substituição do injector de corte. Isto reduz a diversidade das formas de injector a serem mantida em inventário, simplifica o armazenamento e melhora no demais a segurança de operação do queimador de corte de acordo com a invenção, na medida em que são evitadas combinações de injectores inadequados.

Numa outra forma de realização do queimador de corte de acordo com a invenção é previsto um acoplamento na forma de um fecho tipo baioneta para ligação do injector de aquecimento e do injector de corte com a cabeça de queimador. Em comparação com as presas esféricas mostradas na Figura 4, a ligação tipo baioneta oferece uma segurança mais elevada contra uma abertura não intencional, exige contudo um esforço algo maior para uma automatização da substituição de injectores. A Figura 6 mostra uma segunda forma de realização deste tipo do queimador de corte para uma máquina de corte por queima para corte por maçarico. Tanto quanto sejam neste caso utilizados indices de referência idênticos, tal como nas Figuras 1 a 4, bem como 5a e 5b, são deste modo designadas as mesmas, ou equivalentes peças e partes componentes, tal como elas foram explicadas acima com base na descrição da primeira forma de realização do queimador de corte de acordo com a invenção. Por motivos de uma representação mais clara, a ligação de conexão 25 para a mistura de oxigénio e gás de combustão não se encontra representada na Figura 6. 0 queimador de corte diferencia-se no essencial do queimador de corte de acordo com a Figura 4, no tipo da ligação dos injectores com a cabeça 1 de queimador. 0 queimador de corte consiste numa cabeça 1 de queimador que se encontra ligada com um injector 2 de corte, e com um injector 3 de aquecimento que engrena à volta o injector 2 de corte, por meio de um acoplamento 61 na forma de um fecho de tipo baioneta. 0 fecho de tipo baioneta é no essencial formado por duas cabeças 62 de parafuso que se encontram opostas à cabeça 1 de queimador e que se salientam da cabeça 1 de queimador, pela anilha 41 exterior e por uma reentrância 63 de fresagem que circunda o lado interior da anilha 41 exterior. Aquando da aplicação da cabeça 1 de queimador, as cabeças 62 de parafuso são introduzidas numa ranhura 64 de ligação, indicada esquematicamente na Figura 6, da reentrância 63 de fresagem, e nela bloqueadas através de um quarto de rotação. 0 queimador de corte mostra ainda uma outra alteração relativamente à primeira forma de realização acima explicada, e isto com respeito ao injector de corte. 0 injector 2 de corte consiste numa peça de latão simétrica em rotação, no essencial de forma cilíndrica, que é proporcionada com uma camada de material duro de carboneto de niquel (NiC) . A única alteração relativamente ao injector de corte descrito com base na Figura 1 consiste no facto de se encontrar proporcionada uma camada 66 de cerâmica na zona da ranhura para a junta 9 circular com uma espessura de 20 pm e uma largura de 5 mm.

Lisboa, 13 de Dezembro de 2007 26

Claims (16)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Queimador de corte com uma cabeça de queimador que apresenta um eixo central, à qual se encontra liqado um injector de corte com liqação de oxigénio de corte axial, que é envolvida em jeito de tampa por um injector de aquecimento que apresenta uma furação de atravessamento axial, sendo que a cabeça de queimador apresenta uma conexão de injector de corte na qual a extremidade superior, a montante do injector de corte é recolhida de forma estanque para fora, e que é circundada coaxialmente por uma conexão de injector de aquecimento em forma de estreito espaço circular, na qual é recolhida a extremidade superior, a montante do injector de aquecimento é recolhida de forma estanque para fora, caracterizado por a conexão de injector de corte apresentar uma primeira furação (30) com uma parede interior, parede interior esta que é proporcionada com uma rosca (31) interior e com uma primeira superfície de vedação estanque metálica, circundante radialmente, para a recolha estanque de um injector de corte proporcionado com rosca exterior e que se apoia na primeira superfície de vedação estanque, e com uma segunda superfície (31) de vedação estanque circundante radialmente, para a recolha estanque de um injector (2) de corte com uma anilha (9) de vedação que se apoia na segunda superfície (31) de vedação estanque.
2. 2. Queimador de corte de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a conexão de injector de aquecimento apresentar uma segunda furação (33) com uma parede interior, parede interior esta que é proporcionada com uma rosca (34) interior e uma primeira superfície de vedação estanque 1 metálica radial para a recolha estanque de um injector de aquecimento proporcionado com uma rosca exterior e que se apoia na primeira superfície de vedação estanque, e com uma segunda superfície (35) de vedação estanque circundante radialmente, para a recolha estanque de um injector (3) de aquecimento com uma anilha (21) de vedação que se apoia na segunda superfície (35) de vedação estanque.
3. 3. Queimador de corte de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o revestimento exterior do injector (2) de corte ser proporcionado na extremidade superior com uma anilha (9) de vedação que se apoia de forma estanque na parede interior da primeira furação.
4. 4. Queimador de corte de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o injector (2) de corte ser retido na primeira furação (30) com folga axial.
5. 5. Queimador de corte de acordo com qualquer uma das anteriores reivindicações, caracterizado por o injector (2) de corte ser configurado na sua extremidade superior com uma aresta (10) exterior arredondada do lado frontal.
6. 6. Queimador de corte de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o injector (3) de aquecimento apresentar um revestimento exterior que na extremidade superior se encontra proporcionado com uma anilha (21) de vedação que se apoia de forma estanque para fora na parede interior da sequnda furação (35).
7. 7. Queimador de corte de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o revestimento exterior do injector (3) de 2 aquecimento ser proporcionado, a jusante relativamente à anilha (21) de vedação, com um rebordo (22) exterior que se apoia com uma superfície circular a montante, numa superfície (36) circular do lado frontal da cabeça (1) de queimador.
8. 8. Queimador de corte de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado por o injector (3) de aquecimento ser fixado de forma que pode ser libertado, à cabeça (1) de queimador por meio de um acoplamento (4) que engrena no revestimento exterior do injector (3) de aquecimento, sendo que o acoplamento (4) apresenta uma furação interior de atravessamento com um estreitamento (42) de secção transversal radial, que agarra por baixo um alargamento que se salienta para fora do injector (3) de aquecimento.
9. 9. Queimador de corte de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o alargamento que se salienta para fora, ser formado pelo rebordo (22) exterior do injector (3) de aquecimento.
10. 10. Queimador de corte de acordo com a reivindicação 7 ou 9, caracterizado por o revestimento exterior do injector (3) de aquecimento ser proporcionado com uma anilha (38) de vedação inferior que se apoia a jusante, no rebordo (22) exterior.
11. 11. Queimador de corte de acordo com a reivindicação 6 e uma qualquer das reivindicações 8 a 10, caracterizado por o revestimento exterior do injector (3) de aquecimento ser proporcionado com uma ranhura (23) exterior com junta (29) circular nela colocado, que engrena numa ranhura interior na furação interior do acoplamento (4). 3
12. 12. Queimador de corte de acordo com qualquer uma das anteriores reivindicações, caracterizado por o injector (2) de corte apresentar um revestimento exterior que é proporcionado com ranhuras (8) longitudinais distribuídas pelo perímetro e que se prolongam desde a extremidade inferior a jusante do injector (2) de corte sobre um alargamento de secção transversal proporcionado a montante daquele, e que forma uma superfície (5) de apoio circundante radialmente, e sendo que o injector (3) de aquecimento se encontra proporcionado, na zona entre a sua extremidade superior, a montante e a sua saida (13) de injector, com um estreitamento de secção transversal e que forma uma superfície (16) de apoio circundante radialmente a montante, sobre a qual o injector (2) de corte se apoio com a sua superfície (5) de apoio.
13. 13. Queimador de corte de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por a distância entre a extremidade superior do injector (2) de corte e a superfície (5) de apoio ter um valor entre 25 mm e 35 mm.
14. 14. Queimador de corte de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado por a distância entre a superfície (16) de apoio e a extremidade inferior do injector (3) de aquecimento ter um valor entre 6 mm e 10 mm.
15. 15. Queimador de corte de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado por o revestimento exterior do injector (2) de corte formar um cilindro exterior a jusante da superfície (5) de apoio, sendo que a furação (17) de atravessamento do injector (3) de aquecimento é configurada em forma cilíndrica a jusante da superfície (16) de apoio e enquanto execução radial do cilindro exterior. 4
16. 16. Queimador de corte de acordo com qualquer uma das anteriores reivindicações, caracterizado por a superfície do injector (2) de corte e/ou a superfície do injector (3) de aquecimento apresentar uma camada de material duro. Lisboa, 13 de Dezembro de 2007 5