RU15680U1 - Резак для кислородной резки металлов - Google Patents

Abstract

1. Резак для кислородной резки металлов, содержащий корпус со штуцерами горючего газа, подогревающего и режущего кислорода, соединенных газовыми трубками с соответствующими каналами головки и мундштука, в полостях между которыми образованы смесители, отличающийся тем, что резак выполнен охлаждаемым и дополнительно снабжен штуцерами ввода и вывода охлаждающего агента, соединенными подводящей и отводящей трубками с соответствующими каналами головки, которые гидравлически сообщены с кольцевой камерой охлаждения, образованной между внутренней поверхностью фиксатора и наружными поверхностями головки и мундштука, смесители подогревающего кислорода с горючим газом выполнены в виде наклонных смесительных каналов, каждый из которых посредством соответствующих соединительных каналов сообщен с наружным и внутренним концентричными коллекторами, выполненными между примыкающими друг к другу торцевыми частями мундштука и головки, при этом один из упомянутых коллекторов сообщен с каналом ввода горючего газа, а другой - с каналом ввода подогревающего кислорода.2. Резак по п. 1, отличающийся тем, что наклонные смесительные каналы мундштука равномерно расположены по окружности вокруг центрального канала для ввода режущего кислорода, причем радиус окружности, на которой лежат центры наклонных каналов на выходном срезе мундштука составляет не менее 3,5 радиуса центрального канала, а оси наклонных каналов являются образующими симметричного кругового конуса с углом при вершине, составляющим 9-16.3. Резак по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что на выходном срезе мундштука суммарная площадь наклонных каналов составл�

Description

Резак для кислородной резки металлов.

Полезная модель относится к металлообрабатывающей и металлургической отраслям промышленности.

Из предшествующего уровня техники известен резак для кислородной резки стали, содержащий ствол с регулировочными вентилями, штуцеры для подвода горючего газа и кислорода, головку с подсоединенным к ней мундштуком, выполненным в виде моноблока, который снабжен концентрично расположенными выходными отверстиями для горючей смеси и калиброванными отверстиями для раздельного подвода горючего газа и подогревающего кислорода, см GB, патент № 2048155, М. кл. F 23 D 11/38, 1980г.

Этот резак не предназначен для работы на низком давлении горючего газа, что ограничивает область его применения.

В качестве прототипа заявленной полезной модели, автором выбран резак для кислородной резки стали, содержащий ствол с штуцерами для подвода режущего кислорода и горючего газа, газоподводящие трубки, головку с закрепленными на ней наружньЕм и внутренним мундштуками, установленными с зазором между ними, образующим узкую кольцевую щель для смешения газов. Резак может работать на низком, среднем и высоком давлении горючего газа в сети, см. Глизманенко Д.Л. «Сварка и резка металлов, М., Высшая школа, 1974, с. 184 и 185, рис.90.

Недостатком резака по прототипу является образование большого объема горючей смеси в смесительной камере и в трубке, подводящей смесь к головке, что приводит к возникновению обратных ударов пламени при попадании частичек расплавленного металла на мундштук и выходу резака из строя. Технической задачей, решаемой предложенным устройством, является повышение производительности кислородной резки стали с обеспечением возможности работы резака как на высоких и средних, так и низких давлениях горючего газа, а также исключение возможности возникновения обратных ударов.

М. кл.В23к7/00 Полезная модель.

Решение указанной задачи достигается тем, что резак для кислородной резки металлов, содержащий корпус со штуцерами ввода горючего газа, подогревающего и режущего кислорода, соединенных газоподводящими трубками с соответствующими каналами установленных в корпусе головки и мундштука в полостях между которыми образованы смесители, согласно полезной модели, резак выполнен охлаждаемым и дополнительно снабжен штуцерами ввода и вывода охлаждающего агента, соединенными подводящей и отводящей трубками с соответствующими каналами головки, которые гидравлически сообщены с кольцевой камерой охлаждения образованной между внутренней поверхностью фиксатора и наружными поверхностями головки и мундштука; смесители подогревающего кислорода с горючим газом выполнены в виде наклонных смесительных каналов, каждый из которых посредством соответствующих соединительных каналов сообщен с наружным и внутренним концентричными коллекторами, выполненными между примыкающими друг к другу торцевыми частями мундштука и головки, при этом один из упомянутых коллекторов сообщен с каналом ввода горючего газа, а другой - с каналом ввода подогревающего кислорода. В предпочтительных вариантах выполнения полезной модели наклонные каналы мундштука должны быть равномерно расположены по окружности вокруг центрального канала для ввода режущего кислорода; радиус окружности на которой лежат центры наклонных каналов на выходном срезе мундштука должен составлять не менее 3.5 радиуса центрального канала, при этом оси наклонных каналов являются образующими симметричного кругового конуса с углом при вершине, составляющим 10 - 15°; суммарная площадь нормальных сечений наклонных каналов на выходном срезе мундштука должна составлять 3.5 - 4.5 площади центрального канала ввода режущего кислорода; предпочтительно выполнение осевого канала в мундщтуке для ввода режущего кислорода в виде сопла Лаваля с диаметром в критическом сечении составляюшем 0.1 -г 0.3 максимального диаметра конфузора и 0.5 н- 0.7 выходного диаметра диффузора на срезе сопла, при этом длина диффузора должна составлять 0.5 0.8 длины конфузора; ввод горючего газа в наклонные смесительные каналы расположен ниже (по ходу струй) ввода в эти каналы подогревающего кислорода; мундщтук может быть выполнен сменным, при этом резак может быть оснащен набором сменных мундштуков с различным наклоном смесительных каналов, при этом каждый последующий мундштук в наборе выполнен с большим относительным наклоном смесительных каналов по сравнению с предыдущим на величину фиксированного шага в диапазоне

от 9 до 16°.

На фиг.1 показан общий вид резака (продольный разрез);

на фиг.2 - вид В на фиг. 1;

на фиг.З - сечение Б-Б фиг. 1;

на фиг.4 - сечение А-А фиг. 1

на фиг.З - мундштук, вид в плане;

на фиг.6 - вид сбоку (продольный разрез) фиг.З;

на фиг.7 - общий вид резака (продольный разрез фиг. повернутый на 90°).

Резак состоит из корпуса 1 со щтуцерами 2, 3, 4 подвода, соответственно, горючего газа, режущего и подогревающего кислорода, а также щтуцеров 3 и 6 ввода и вывода охлаждающего агента. В корпусе I установлены головка 7 с каналами 8, 9 ввода режущего и подогревающего кислорода и каналом 10 ввода горючего газа, а также сменный мундщтук 11, закрепленный на головке 7 посредством фиксатора 12 в виде накидной гайки. На примыкающих друг к другу торцевых частях мундщтука 11 и головки 7 выполнены концентричные коллекторные кольцевые проточки, образующие (в сборе) наружный 13 и внутренний 14 концентричные коллектора, при этом коллектор 13 сообщен с линией ввода подогревающего кислорода, а коллектор 14 - с линией ввода горючего газа (на фиг.6. позициями 13 и 14 обозначены кольцевые концентричные проточки выполненные на мундщтуке 11, такие же проточки выполнены на торце головки 7). В мундщтуке 11 выполнены наклонные каналы 13 являющиеся смесителями подогревающего кислорода с горючим газом. Каждый наклонный смесительный канал 13 посредством двух соединительных каналов 16 и 17 сообщен с концентричными коллекторами 13 и 14. Коллектор 13 посредством канала 9 и соединительной трубки 18 сообщен со щтуцером 4; коллектор 14, посредством канала 10 и соединительной трубки 19, сообщен со щтуцером 2. Кроме того, в мундщтуке 11 выполнен центральный канал 20 (сопло Лаваля) подсоединенный к щтуцеру 3 посредством канала 8 и трубки 21. Наклонные смесительные каналы 13 мундщтука 11 расположены по окружности и равномерно вокруг центрального канала 20, при этом радиус расположения центров окружностей, образованных пересечением наклонных каналов с плоскостью выходного среза мундщтука, см. фиг.6 составляет не менее 3.3 радиуса центрального канала 20, а оси наклонных каналов 13 являются образующими симметричного кругового конуса с углом при вершине, составляющим 9 - 16°. Суммарная площадь окружностей образованных пересечением наклонных каналов 13 с плоскостью выходного среза мундщтука 11 составляет

3 3.5 н- 4.5 площади центрального осевого канала 20, выполненного в виде сопла Лаваля с диаметром в

критическом сечении составляющем 0.1 - 0.3 максимального диаметра конфузора о и 0.5 - 0.7 выходного диаметра диффузора б на выходном срезе сопла, при этом длина диффузора составляет 0.5 - 0.8 длины конфузора. Мундщтук 11 закреплен на головке 7 посредством фиксатора 22, с образованием между его внутренней поверхностью и наружными поверхностями головки и мундштука кольцевой охлаждающей полости 23, подсоединенной посредство трубок 24 и 25 к штуцерам 5 и 6 ввода и вывода охлаждающего агента, например, воды.

Резак работает следующим образом.

Режущий кислород от магистрали по шлангу (не показан) подается к штуцеру 3 и далее по трубке

21, центральному каналу 8 головки 7 поступает в центральный канал (сопло) 20 сменного мундштука 11. Горючий газ от магистрали по шлангу (не показан) подается к штуцеру 2 и далее по трубке 19, каналу 10, кольцевому коллектору 14 и каналу 17, поступает в наклонные каналы 15 сменного мундштука. Подогревающий кислород из магистрали по шлангу (не показан) поступает к штуцеру 4, далее по трубке 18, каналу 9, кольцевому коллектору 13 и каналу 16, поступает в наклонные каналы 15 сменного мундштука. В наклонных каналах 15 столкновение струй газа и кислорода приводит к волновому взаимодействию струйных потоков, что интенсифицирует процесс смешения горючего газа с подогревающим кислородом и способствует образованию гомогенизированной газовой смеси. Организация истечения газовой смеси в виде отдельных сходящихся струй позволяет уменьшить ширину реза и повысить за счет этого скорость резки металла. Кроме того, конструкция резака позволяет оперативно менять вышедшие из строя мундштуки, а также применять набор мундштуков с различным наклоном смесительных каналов, что необходимо при работе с различной толщиной разрезаемого металла.

В результате многочисленных экспериментов установлено наиболее оптимальное соотношение вышеуказанных геометрических параметров резака, в частности, длина каналов 15 подобрана таким образом, чтобы к моменту выхода из них газовая смесь была однородна по составу и образовывала устойчивое подогревающее пламя при истечению смеси в атмосферу. Установлено, что предпочтительным (с точки зрения перемешивания) является каналы длина которых составляет 5.5 - 7.0 величины диаметра этих каналов. Эффективность работы резака также обеспечивается тем, что смешение горючего газа с

4 подогревающим кислородом происходит в каналах 15, в которых скорость истечения смеси превышает

скорость горения пламени, что препятствует возникновению «обратных ударов из-за проникновения горящей смеси в каналы 15 и далее в магистраль горючего газа и кислорода (обычно давление в линии режущего кислорода в 1.0 2.5 раза превыщает давление в линии греющего газа и в 3.5-г4.5 раз - в линии ввода горючего газа). Подсоединение коллектора 14 (для горючего газа) посредством канала 17 к наклонному каналу 15 ниже (по ходу движения струй) соединения канала 15 с каналом 16 (соединяющимся с коллектором 13 подогревающего кислорода) обеспечивает возникновение разрежения в коллекторе 14 за счет эжекции из него газа возникающей из-за высокой скорости истечения подогревающего кислорода чем обеспечивается возможность использования в резаке также горючих газов с низким давлением в магистрали. Выполнение резака водоохлаждаемым позволяет повысить ресурс его надежной работы. За счет оптимального сочетания геометрических параметров между узлами резака снижается щирина реза и в 1..7 раза повыщается скорость резки металла (по сравнению с прототипом). Кроме того предложенный резак можно использовать при резке металла различной толщины за счет использования сменных мундщтуков с различным (в указанном диапазоне) наклоном смесительных каналов, что значительно расширяет область его применения.

5

Claims (7)

1. Резак для кислородной резки металлов, содержащий корпус со штуцерами горючего газа, подогревающего и режущего кислорода, соединенных газовыми трубками с соответствующими каналами головки и мундштука, в полостях между которыми образованы смесители, отличающийся тем, что резак выполнен охлаждаемым и дополнительно снабжен штуцерами ввода и вывода охлаждающего агента, соединенными подводящей и отводящей трубками с соответствующими каналами головки, которые гидравлически сообщены с кольцевой камерой охлаждения, образованной между внутренней поверхностью фиксатора и наружными поверхностями головки и мундштука, смесители подогревающего кислорода с горючим газом выполнены в виде наклонных смесительных каналов, каждый из которых посредством соответствующих соединительных каналов сообщен с наружным и внутренним концентричными коллекторами, выполненными между примыкающими друг к другу торцевыми частями мундштука и головки, при этом один из упомянутых коллекторов сообщен с каналом ввода горючего газа, а другой - с каналом ввода подогревающего кислорода.

2. Резак по п. 1, отличающийся тем, что наклонные смесительные каналы мундштука равномерно расположены по окружности вокруг центрального канала для ввода режущего кислорода, причем радиус окружности, на которой лежат центры наклонных каналов на выходном срезе мундштука составляет не менее 3,5 радиуса центрального канала, а оси наклонных каналов являются образующими симметричного кругового конуса с углом при вершине, составляющим 9-16^o.

3. Резак по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что на выходном срезе мундштука суммарная площадь наклонных каналов составляет 3,5-4,5 площади центрального канала ввода режущего кислорода.

4. Резак по любому из пп. 1 - 3, отличающийся тем, что осевой канал в мундштуке для ввода режущего кислорода выполнен в виде сопла Лаваля с диаметром в критическом сечении, составляющем 0,1-0,3 максимального диаметра конфузора и 0,5-0,7 выходного диаметра диффузора на срезе сопла, при этом длина диффузора составляет 0,5-0,8 длины конфузора.

5. Резак по любому из пп. 1 - 4, отличающийся тем, что ввод горючего газа в наклонные смесительные каналы расположен ниже (по ходу струй) ввода в эти каналы подогревающего кислорода.

6. Резак по любому из пп. 1 - 5, отличающийся тем, что мундштук выполнен сменным.

7. Резак по любому из пп. 1 - 6, отличающийся тем, что он снабжен набором сменных мундштуков с различным наклоном смесительных каналов, при этом каждый последующий мундштук в наборе выполнен с большим относительным наклоном смесительных каналов по сравнению с предыдущим на величину фиксированного шага в диапазоне от 9 до 16^o.