RU1785856C - Горелка дл механизированной дуговой сварки плав щимс электродом - Google Patents

Abstract

Использование: в конструкци х сварочных горелок дл  монтажной сварки самозащитной порошковой проволокой в замкнутых объемах, где естественна  вентил ци  недостаточна, а применение общеИзобретение относитс  к сварочному производству, а именно к оборудованию дл  механизированной дуговой сварки - к конструкци м сварочных горелок, рассчитанных на монтажною сварку самозащитной порошковой проволокой в услови х замкнутых объемов, где естественна  вентил ци  недостаточна, применение общеобменной вентил ции исключено, а использование стационарных местных отсосов неудобно. обменной вентил ции невозможно. Сущность изобретени : горелка дл  механизированной дуговой сварки плав щимс  электродом содержит кожух со штуцером дл  сжатого воздуха, сопло, установленное внутри кожуха соосно с ним, и мундштук с контактным наконечником, размещенным внутри сопла. Горелка снабжена двум  диаметрально противоположно расположенными патрубками, жестко закрепленными на контактном наконечнике. Сопло выполнено токоведущим в виде цилиндра, внутренн   поверхность рабочей части которого выполнена в виде поверхности Лавал , в рабочей части сопла выполнены сквозные отверсти , точка пересечени  осей которых с осью сопла расположена в нерабочей части сопла, а патрубки установлены в упом нутых сквозных отверсти х. Газоотвод ща  магистраль предложенной горелки  вл етс  напорной, что повышает эффективность удалени  сварочных аэрозолей и позвол ет снизить потребление энергии. 3 ил, Известна горелка дл  дуговой сварки в среде защитных газов с отсосом вредных выделений из зоны сварки, содержаща  концентрично охватывающий трубку дл  подачи защитного газа эжектор, насадок дл  отсоса выделений, который охватывает с радиальным зазором эжектор, а также внешний кожух со штуцером дл  подачи сжатого воздуха, охватывающий все вышеперечисленные элементы и сообщающийс  с эжектором через перпендикул рные оси VJ 00 ел 00 ел о

Description

горелки ртверсти  в стенках эжектора. В переднем торце кожуха выполнены отверсти  дл  создани  регулируемой колоколо- образной воздушной завесы вокруг зоны сварки с целью отсечени  от зоны дыхани  факела вредных газопылевыделений.

Недостатками описанной конструкции  вл етс  повышенна  трудоемкость ее изготовлени , св занней с необходимостью центрировани  центральной трубки, эжектора и кожуха посредством многочисленных ребер. Кроме того, передн   (рабоча ) часть горелки имеет при такой компановке неприемлемо большой поперечный размер.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  горелка дл  механизированной дуговой сварки плав щимс  электродом, содержаща  кожух со штуцером дл  подачи сжатого воздуха, сопло, установленное внутри кожуха соосно ему и мундштук с контактным наконечником, размещенный внутри сопла,.

Недостатком этой горелки  вл етс  недостаточна  эффективность удалени  :сва- рочных аэрозолей и значительное потребление энергии, поскольку конструкци  известной горелки предполагает „использование специального побудител  т ги дл  создани  разрежени  на входе во внутреннее сопло, что ведет к дополнительным затратам на газоотвод щий тракт, кроме того, поверхность теплообмена цилиндрического мундштука со сжатым воздухом недостаточна, что не обеспечивает принудительное воздушное охлаждение контактного наконечника, который нагреваетс  в процессе.токопередачи, что вызывает дополнительные энергопотери и, как следствие , излишнее энергопотребление.

Цель изобретени  - повышение эффективности удалени  сварочных аэрозолей и снижение потреблени  энергии.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что горелка дл  механизированной дуговой сварки плав щимс  электродом, содержаща  кожух со штуцером дл  подачи сжатого воздуха, сопло, установленное внутри кожуха соосно ему и мундштук с контактнв)м наконечником, размещенный внутри сопла, снабжена двум  диаметрально противоположно расположенными патрубками, жестко закреплёнными на контактном наконечнике, сопло выполнено токоведу- щим в виде цилиндра, внутренн   поверхность рабочей части которого выполнена в виде поверхности Лавзл , ь рабочей части сопла выполнены сквозные отверсти , точка пересечени  осей которых с осью сопла расположена в нераб ней части сопла, а патрубки установлены упом нутых в нерабочей части сопла, а патрубки установлены в упом нутых сквозных отверсти х.

На фиг,1 показана горелка дл  механизированной дуговой сварки плав щимс 

электродом, продольный разрез (мундштук, контактный наконечник и шланги усл.овно не разрезаны);на фиг.2 - сопло, вид сверху (плоскость разъема условно затушевана); на фиг.З - мундштук, диметрическа  проек0 ци  (затушеван профиль).

Горелка дл  механизированной дуговой сварки плав щимс  электродом содержит кожух 1 со штуцером 2 дл  сжатого воздуха, сопло 3, установленное внутри кожуха 1 со5 осно с ним, и мундштук 4 с контактным наконечником 5, размещенным внутри сопла 3.

Мундштук 4 выполнен в виде разъемного тройника с центральным 6 и боковыми 7

0 патрубками, расположенными под углом друг к другу и с закрепленным в центральном патрубке 6 контактным наконечником5. Сопло 3 выполнено токоведущим в виде цилиндра, состо щего из двух разъемных

5 частей, имеющих форму трубчатых сегментов , внутренн   поверхность которых в рабочей части сопла 3 выполнена сужающейс  (8), а в нерабочей - расшир ющейс  (9), т.е. в виде поверхности Лавал . Кроме того, в

0 сопле 3 выполнены сквозные отверсти  10, точка пересечени  осей которых с продольной осью сопла 3 расположена не ниже нерабочего торца центрального патрубка 6 мундштука 4, соосно с соплом 3, а боковые

5 патрубки 7 соосны с отверсти ми 10 в сопле 3. Плоскости разъема сопла 3 и мундштука 4 совпадают. Патрубки б и 7 мундштука 4 соединены между собой ребрами, которые параллельны плоскости разъема, Половин0 ки разъемного мундштука 4 изготавливаютс  штамповкой из медносплавного листа либо методом порошковой металлургии. Это сводит к минимуму трудоемкость их изготовлени  при серийном выпуске

5Половинки сопла 3 изготавливают литьем . Позицией 11 на фиг.2 обозначены углублени  в стенках сопла 3, прилегающие к отверсти м 10 в плоскости разъема. Углублени  11 соответствуют форме проекций ре0 бер тройника-мундштука 4 на плоскость разъема и служат дл  утапливани  проецируемых на стенках сопла 3 участков ребер тройника-мундштука 4 при сборке горелки. На фиг.2, помимо наклонных отверстий 10,

5 лежащих в плоскости разъема, показано еще одно отверстие, смещенное на П/2 по дуге периметра. Этих отверстий может и не быть. В принципе достаточно лишь 10-ти отверстий, лежащих в плоскости разъема.

Горелка содержит трубчатый токоведу- щий корпус 12 с наружным изол ционным покрытием. Передний конец корпуса 12 выполнен с резьбой дл  креплени  сопла 3, которое имеет резьбовую накатку на заднем конце. Поверхность сопла 3 на торец корпуса 12 с радиальным зазором насажен кожух 1. По крайней мере два отверсти  10 лежат в плоскости разъема сегментов сопла 3, и в этих отверсти х. 10 закреплен в непосредственном контакте с поверхностью отверстий 10 мундштук 4,

Изол ци  внешней поверхности горелки достигаетс  благодар  кожуху 1, который электроизолирован и установлен относительно сопла 3 с радиальным затором, и торцевой диэлектрической втулке 13, котора  крепитс  на торце сопла 3 посредством разжимного кольца, Втулка ,13 служит также дл  формировани  воздушного потока, истекающего из среза кожуха 1. Интенсивность этого потока регулируетс  осевым перемещением кожуха по электроизолированной поверхности переднего конца корпуса 12. Это возможно благодар  тому, что внешн   поверхность втулки 13 и внутренн   поверхность кожуха 1 имеют различные углы конусности. Следовательно, осевым перемещением кожуха регулируетс  осевой зазор между срезом кожуха и втулкой 13, а величина з азора задает соотношение между воздушным потоком, поступающим внутрь сопла 3 через наклонные отверсти  10, и потоком, истекающим из среза кожуха .

Сопло имеет внутренний профиль в виде сопр женных малыми основани ми кон- фузора (сужающа с  часть 8) и диффузора (расшир юща с  часть 9), если смотреть по ходу движени  воздушного потока в сопле 3. Участок сопр жени  конфузора 8 и диффузора 9 выполн ет функцию камеры 14 смещени . Камера 14 расположена на уровне верхнего торца центрального патрубка б мундштука 4, где сопло 3 имеет наименьшее живое сечение (под живым сечением здесь и далее по тексту понимаетс  поперечное сечение воздуховода, не заполненное воздухонепроницаемыми телами, т.е. свободное дл  тока жидкости или газа пространство . (Староверов И.Г, Вентил ци  и кондиционирование воздуха, Справочник проектировщика. М., 1969)..

Контактный наконечник 5 выполнен со втулкой, котора  жестко скреплена с гибким шлангом 15 дл  подачи проволоки и сменного токоподвод щего элемента. Гибкий шланг 15 проходит внутри сопла 3 и корпуса 12 и герметично выводитс  из задней части

последнего через специальный патрубок (на чертежах не показан).

Пор док первоначальной сборки горелки следующий.

5В один из сегментов 3 складывают одну из половинок мундштука 4. При этом боковые патрубки 7 половинки мундштука 4 наход тс  в отверсти х 10 и углублени х 11 сопла 3 в плоскости разьема сегмента. В

0 центральный патрубок 7 вкладывают контактный наконечник 5, который на участке . своей длины, равной длине центрального патрубка 7 мундштука 4, эквидистантен поверхности последнего. Затем на нижнюю

5 половинку мундштука 4 накладывают вторую его половинку так, чтобы плоскости их разъемов совпал /, Сверху на первый сегмент сопла 3 и собранные в единый мундштук 4 половинки эквидистантно

0 накладывают второй сегмент сопла 3. Дл  облегчени  сборки одна или обе половинки мундштука 4 могут быть предварительно скреплены винтами (на чертежах не показаны ) с сегментами сопла 3.

5 Оператор зажимает собранные детали в руке и, пропустив задний конец шланга 15 сквозь корпус 12, ввинчивает по резьбе сегмент сопла 3 в корпус 12. При этом все вышеупом нутые элементы фиксируютс .

0 На срез сопла 3 посредством стандартного разжимного кольца креп т втулку 13, котора  служит дополнительной поперечной св зью дл  сегментов сопла 3. Вывод заднего конца шланга 15 через патрубок в

5 корпусе 12 герметизируют, например, посредством содержащей уплотнение накидной гайки или любым иным конструктивным средством. К заднему концу корпуса 1.2 подключают токоподвод щий кабель и гибкий

0. шланг газоотвод щей магистрали (последние в силу своей тривиальности не показаны ).

И, наконец, на внешнюю поверхность переднего конца корпуса 12 надевают ко5 жух 1, на штуцер 5 которого насаживают шланг дл  подвода сжатого воздуха.

Горелка готова к работе, котора  происходит следующим образом.

Включением привода подающего меха0 низма (на чертеже не показан) производитс  подача самозащитной порошковой проволоки по шлангу 15 и наконечнику 5 к точке сварки. При этом к электродной проволоке через корпус 12, сопло 3, мундштук

5 4 и токоподвод щий элемент наконечника 5 подводитс  сварочный ток. В силу разности потенциалов между проволокой и изделием зажигаетс  сварочна  дуга. Одновременно производ т подачу сжатого воздуха по шлангу и штуцеру 2 в кожух 1. В результате

плавлени  оболочки и выгорани  шихты самозащитной проволоки, а также плавлени  металла издели , образуетс  факел токсичных газов и аэрозолей. Последний инжектируетс  в сопло 3, проходит вдоль полости сопла 3 и далее, через полый корпус 12, соединенный с газоотвод щим трактом. На выходе изтазоотвод щего тракта перед выбросом в атмосферу воздухо-аэрозольна . смесь фильтруетс :.

Инжекци  факела вредных аэрозолей обеспечиваетс  истекающим через направленные в сторону диффузора 9 боковые пат- рубки 7 мундштука 4. В кожухе 1 поддерживают повышенное по отношению к диффузору 8 давление, т.к. живое сечение на срезе кожуха 1 меньше живого сечени  боковых патрубков 7 мундштука 4. Это обеспечивает поступление потока рабочего газа (сжатого воздуха) в сопло 3. Боковые патрубки 7 мундштука 4 функционально  вл ютс  рабочим соплом по прин той в теории эжекторов терминологии (см. Е.Н.Соколов и др. Струйные аппараты. - М.: Энерго.ато- миздат, 1985 г.), а конфузор 8 - приемной камерой. В камере смешени  14 смешиваютс  рабочий и инжектируемый , Давление смеси рабочего потока (сжатого воздуха) и инжектируемого факела вредных аэрозолей на выходе из корпуса 12 выше, давлени  факела вредных аэрозолей на входе в сопло 3, но ниже давлени  в сети сжатого воздуха, т.к. часть сжатого воздуха истекает в форме расход щегос  полого конуса через срез кожуха 4. Этим достигаетс  - ограждение защитней микроатмосферы над сварочной дуго.й от сквозн ков, характерных дл  контактной ев чрки

Предложенна  форма мундштука 4 обеспечивает, с одной стороны, большую площадь электроконикта с токоведущим соплом 3, а с другой - высокие теплообмен- ные свойства за счет развитой поверхности контакта с холодным рабочим газом, так как попада  из более узкой кольцевой полости кожуха в патрубки мундштука 4, воздух охлаждаетс . При этом мундштук имеет достаточно малое . аэродинамическое сопротивление инжектируемому потоку, так как больша  часть боковых патрубков 7 и ребер мундштука размещена в теле сопла 3. Малое поперечное сечение ребер мундштука не ведет к превышению допустимой плотности тока, (при его расчете на выделение Джоулева тепла), так как ребра имеют достаточную ширину, а ток передаетс  на контактный наконечник 5 вдоль наклонно расположенных ребер. В то же врем  за счет пластинчато-изогнутой формы мундштуки 4 имеют достаточную жесткость и прочность

при малой массе. Выходные торцы боковых патрубков 7 мундштука могут иметь не только форму пр мого среза, как на фиг.З, но и любую другую, обеспечивающую нужные аэродинамические качества, например,

форму обвода сопла 3 в плоскости его разъема . Этим принципиально расшир етс  вариативность аэродинамических параметров рабочего сопла (т;е. боковых патрубков 7 мундштука), так как от формы выходного

среза патрубков 7 зависит характер истечени  рабочего газа через диффузор (скорость , давление струи и ее структуры). Вопрос оптимизации выходного среза рабочего сопла представл ет собой самосто тельную ;

задачу аэродинамики и выходит за рамки насто щего технического решени .

Сжатый воздух, помимо создани  расход щейс  полой конической струи, ограждающей от ветра и сквозн ков защитную

микроатмосферу над сварочной ванной, ис- пользуетс  также и на эжекцию факела вредных аэрозолей. Таким образом, газоот- вод ща  магистраль предложенной горелки  вл етс  напорной, что исключает применёние специальной вакуумной установки, т.е. повышает эффективность удалени  сварочных аэрозолей и позвол ет снизить noTpe6j- ление энергии.

Ф р р м у л а и з 6 б р ет е н и  

Горелка дл  механизированной дуговой сварки плав щимс  электродом, содержаща  кожух со штуцером дл  подачи сжатого воздуха, сопло, установленное внутри кожуха соосно с ним, и мундштук с контактным наконечником, размещенный внутри сопла, отличающа с  тем, что, с целью повышени  эффективности удалени  сварочных аэрозолей и снижени  потреблени 

энергии, горелка снабжена двум  диаметрально противоположно расположенными патрубками, жестко закрепленными на контактном наконечнике, сопло выполнено токоведущим в виде цилиндра, внутренн  

поверхность рабочей части которого выполнена в виде поверхности Лавал , в рабочей части сопла выполнены сквозные Отверсти , точка пересечени  осей которых с осью сопла расположена в нерабочей части

сопла, а патрубки установлены в упом нутых сквозных отверсти х.

Фиг.1