RU2038931C1

RU2038931C1 - Device for flame machining of materials

Info

Publication number: RU2038931C1
Application number: RU93057220A
Authority: RU
Inventors: Александр Васильевич Гуринов; Владимир Николаевич Кострица; Игорь Владимирович Петров; Валерий Федорович Сухоставец
Original assignee: Александр Васильевич Гуринов; Владимир Николаевич Кострица; Игорь Владимирович Петров; Валерий Федорович Сухоставец
Priority date: 1993-12-23
Filing date: 1993-12-23
Publication date: 1995-07-09

Abstract

FIELD: metal working. SUBSTANCE: device has cutting head with housing and fuel and oxidizer supply passages. Housing is connected with tip which has combustion chamber inside it. Combustion chamber changes to nozzle. Housing has mixing chamber where cylindrical member is arranged axially. One end of this cylindrical member is secured in housing. Mixing chamber is connected with combustion chamber by means of outlet section having small passage area. Outlet hole of oxidizer supply passage is made in lateral wall of housing above the hole of fuel supply passage made in the same wall. Ratio of diameter of hole of passage supplying fuel to interior of mixing chamber to hydraulic diameter of passage area of mixing chamber interior at point where fuel is fed to it ranges from 0.03 to 0.5. Device is provided with spark plug fitted on cylindrical member. Interior of mixing chamber may have varying passage area. Device may be provided with gas-tight insert arranged in outlet section of mixing chamber. Cylindrical member may be provided with swirler arranged in mixing chamber and passage made in housing for feeding the oxidizer to top portion of mixing chamber. Cylindrical member may be mounted in mixing chamber for axial displacement and may be profiled in its lower end. Device may be also provided with cylindrical casing which is mounted stationary in chamber for receiving the profiled portion of cylindrical member. Device may be provided with separable casing with supply and discharge branch pipes forming chamber for coolant together with outer wall of tip. Separable casing may be provided with sprayer for feeding the coolant on the surface being machined. EFFECT: enhanced efficiency. 9 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к конструкциям устройств для газопламенной обработки материалов и предназначено для разделительной резки и поверхностной стружки металлов, резки железобетона и разрушения или обработки минеральных сред. The invention relates to the construction of devices for flame treatment of materials and is intended for separation cutting and surface metal shavings, cutting reinforced concrete and the destruction or processing of mineral media.

Известно устройство для кислородной резки стали, содержащее режущую головку, рукоятку, состоящую из подающих кислород и горючее трубопроводов. Режущая головка включает в себя смеситель, состоящий из корпуса и перфорированной шайбы, и мундштук. В корпусе выполнены каналы для подачи компонентов топлива к двум рядам сквозных отверстий, концентрично расположенным на шайбе, и канал для подачи режущего кислорода к центральному отверстию в шайбе. Оси каждой пары отверстий для подачи горючего и окислителя наклонены друг к другу, вследствие чего струи сталкиваются и происходит распыл горючего и смешение его с окислителем. Внутренняя полость мундштука образует камеру сгорания, где происходит смешение, испарение и сгорание компонентов топлива, и сопловое выходное отверстие, где продукты сгорания разгоняются до сверхзвуковой скорости. A device for oxygen cutting steel, containing a cutting head, a handle, consisting of oxygen supply and fuel pipelines. The cutting head includes a mixer consisting of a body and a perforated washer, and a mouthpiece. The housing has channels for supplying fuel components to two rows of through holes concentrically located on the washer, and a channel for supplying cutting oxygen to the central hole in the washer. The axes of each pair of openings for the supply of fuel and oxidizer are inclined to each other, as a result of which the jets collide and the fuel is sprayed and mixed with the oxidizer. The internal cavity of the mouthpiece forms a combustion chamber, where the mixing, evaporation and combustion of the fuel components takes place, and a nozzle outlet, where the combustion products are accelerated to supersonic speeds.

Недостатком известного устройства является узкий диапазон разрезаемых металлов, а именно вследствие невысокой эффективности сжигания компонентов топлива затруднена резка алюминия и его сплавов, меди и ее сплавов, нержавеющих сталей, железобетона и обработка минеральных сред, потери компонентов топлива при их поджигании и втягивании факела в камеру сгорания. Потери компонентов топлива особенно существенны, если разрезаемая конструкция не позволяет перемещаться с работающим резаком. A disadvantage of the known device is the narrow range of metals being cut, namely, due to the low efficiency of burning fuel components, it is difficult to cut aluminum and its alloys, copper and its alloys, stainless steels, reinforced concrete and processing mineral media, the loss of fuel components when they are ignited and the torch is drawn into the combustion chamber . Loss of fuel components is especially significant if the cut design does not allow moving with the working torch.

Целью изобретения является повышение эффективности устройства при обработке материалов различных свойств и толщин. The aim of the invention is to increase the efficiency of the device when processing materials of various properties and thicknesses.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем режущую головку, включающую в себя мундштук с камерой сгорания и сопловым выходным отверстием и смеситель, ограничивающие внутреннюю полость режущей головки, рукоятку, включающую в себя трубопроводы с запорными элементами для подачи окислителя и горючего от их источников и в котором смеситель имеет отверстия, соединенные с одной стороны с трубопроводами, а с другой с внутренней полостью режущей головки, смеситель выполнен в виде корпуса с внутренней полостью, стенки которой образуют смесительную камеру. Каналы в корпусе выполнены на разных уровнях по потоку, при этом канал для подачи горючего выполнен в боковой стенке смесительной камеры, причем ниже по потоку, чем канал для подачи окислителя. Отношение диаметра отверстия d_г канала для подачи горючего во внутреннюю полость смесительной камеры к гидравлическому диаметру d_вн проходного сечения внутренней полости смесительной камеры в месте подачи в нее горючего задают в диапазоне
d_г/d_вн 0,03.0,5
По оси смесительной камеры установлен цилиндрический элемент, один конец которого закреплен в корпусе.This goal is achieved by the fact that in the known device containing a cutting head, which includes a mouthpiece with a combustion chamber and a nozzle outlet, and a mixer, limiting the internal cavity of the cutting head, a handle including pipelines with shut-off elements for supplying oxidizer and fuel from them sources and in which the mixer has openings connected on one side with pipelines, and on the other with the internal cavity of the cutting head, the mixer is made in the form of a housing with an internal cavity, walls which form a mixing chamber. The channels in the housing are made at different levels in the flow, while the channel for supplying fuel is made in the side wall of the mixing chamber, and downstream than the channel for supplying the oxidizing agent. The ratio of the hole diameter d _{g of the} channel for supplying fuel into the internal cavity of the mixing chamber to the hydraulic diameter d _{v of the} passage section of the internal cavity of the mixing chamber at the place of supply of fuel into it is set in the range
d _g / d _ext 0,03.0,5
A cylindrical element is installed along the axis of the mixing chamber, one end of which is fixed in the housing.

Полость смесительной камеры сочленена с полостью камеры сгорания посредством выходного участка с минимальным проходным сечением. В роли участка с минимальным проходным сечением может выступать проницаемая вставка, имеющая проницаемость в осевом направлении выше, чем в радиальном. Такое выполнение выходного участка препятствует проникновению пламени в смесительную камеру. Увеличение эффективности предлагаемого устройства по сравнению с прототипом вызвано тем, что цилиндрический элемент и корпус формируют область донного разрежения, которая имеет вихревую структуру с высокой степенью турбулентности. Экспериментальные данные, изложенные в литературе, подтверждают тот факт, что в отрывных областях наблюдается практически равномерная концентрация предварительно смешанных компонентов. Равномерное смешение компонентов топлива и достаточно мелкий распыл жидкого горючего (диаметр капель не более 40 мкм), получаемые в смесительной камере, позволяют в камере сгорания испарить и сжечь компоненты топлива эффективно. Так, в случае применения пары керосин + кислород температура продуктов сгорания в камере сгорания может достигать 4000 К. Истечение из мундштука высокотемпературной сверхзвуковой струи обеспечивает обработку тугоплавких материалов, например материалов на основе карбида кремния. The cavity of the mixing chamber is articulated with the cavity of the combustion chamber by means of an outlet section with a minimum flow area. The role of the section with the minimum passage section may be a permeable insert having a permeability in the axial direction higher than in the radial. This embodiment of the outlet section prevents the penetration of the flame into the mixing chamber. The increase in the efficiency of the proposed device compared to the prototype is due to the fact that the cylindrical element and the housing form a bottom rarefaction region, which has a vortex structure with a high degree of turbulence. The experimental data presented in the literature confirm the fact that in the separation regions an almost uniform concentration of pre-mixed components is observed. Uniform mixing of the fuel components and a fairly small atomization of liquid fuel (droplet diameter of not more than 40 microns), obtained in the mixing chamber, allow the fuel components to be evaporated and burned efficiently in the combustion chamber. So, in the case of using a pair of kerosene + oxygen, the temperature of the combustion products in the combustion chamber can reach 4000 K. The outflow from the mouthpiece of a high-temperature supersonic jet provides processing of refractory materials, for example, materials based on silicon carbide.

Экспериментальные исследования подтвердили высокую эффективность предлагаемого устройства и показали, что экономия компонентов топлива, например пары керосин + кислород, зависит от рода обрабатываемого материала и колеблется в пределах от 10 до 12% При изготовлении устройства, в котором отношение диаметров выходит за пределы рекомендуемого диапазона, практически отсутствует предварительное смешение компонентов топлива и наблюдается их расслоение. Это приводит к тому, что эффективность устройства падает и появляется вероятность его разрушения. Experimental studies have confirmed the high efficiency of the proposed device and showed that the saving of fuel components, such as kerosene + oxygen pairs, depends on the type of material being processed and ranges from 10 to 12%. In the manufacture of a device in which the ratio of diameters is outside the recommended range, practically there is no preliminary mixing of fuel components and their stratification is observed. This leads to the fact that the efficiency of the device decreases and there is a likelihood of its destruction.

Цилиндрический элемент выполнен в виде свечи зажигания, на трубопроводе подачи горючего в смеситель установлен электроклапан, свеча зажигания и электроклапан работают от блока управления, обеспечивающего подачу к ним электрических напряжений. Наличие свечи зажигания, электроклапана и блока управления обеспечивает "мгновенный" по отношению к втягиванию факела выход на рабочий режим устройства. Выход на рабочий режим предлагаемого устройства составляет 0,1. 0,3 с, в то время, как выход на рабочий режим при помощи втягивания факела длится от десяток до сотен секунд. Во время запуска массовый расход горючего несколько завышен по сравнению с рабочим режимом. Кроме того, при резке таких объектов, где требуется частое перемещение резака на протяженные расстояния, резак приходится либо гасить, либо переносить его работающим. Здесь наблюдается непроизводительная трата компонентов. В первом случае отсутствует резка металла, во втором случае увеличенное на несколько порядков время запуска резака. The cylindrical element is made in the form of a spark plug, an electrovalve is installed on the fuel supply pipe to the mixer, the spark plug and the electrovalve operate from a control unit that supplies electric voltages to them. The presence of a spark plug, an electrovalve and a control unit provides an “instantaneous” exit to the operating mode of the device with respect to retracting the torch. The output mode of the proposed device is 0.1. 0.3 s, while the output to the operating mode by pulling the torch lasts from tens to hundreds of seconds. During start-up, the mass fuel consumption is somewhat overestimated in comparison with the operating mode. In addition, when cutting such objects, which require frequent movement of the torch over long distances, the torch must either be extinguished or transferred to the working one. There is a waste of components. In the first case, there is no metal cutting, in the second case, the torch start time increased by several orders of magnitude.

В ряде случаев нормативами пожарной безопасности, например, в угледобывающих шахтах, запрещено использовать искровую систему зажигания. В этом случае целесообразно зажигать устройство втягиванием наружного факела в камеру сгорания. Для этой цели цилиндрический элемент имеет возможность осевого перемещения при помощи привода, например винтового через сальниковое уплотнение. Цилиндрический элемент снабжен профилем, на его нижнем конце, внутренняя полость смесительной камеры имеет ответный профиль. Профили выполнены таким образом, что при продольном перемещении цилиндрического элемента изменяется гидравлический диаметр внутренней полости смесительной камеры в сечениях по потоку не выше, чем сечение, где расположено отверстие для подачи горючего. С уменьшением гидравлического диаметра внутренней полости смесительной камеры при постоянных давлениях в трубопроводах подачи компонентов снижается расход смеси компонентов топлива, а тем самым скорость смеси в сопловом выходном отверстии. В момент, когда скорость смеси станет меньше скорости распространения фронта пламени в минимальном сечении выходного соплового отверстия, произойдет проникновение пламени в камеру сгорания. Далее с увеличением гидравлического диаметра внутренней полости смесительной камеры возрастают термогазодинамические параметры потока, а именно давление, температура, скорость истечения и т.д. In some cases, fire safety standards, for example, in coal mines, it is forbidden to use a spark ignition system. In this case, it is advisable to ignite the device by pulling the outer flame into the combustion chamber. For this purpose, the cylindrical element has the possibility of axial movement by means of a drive, for example a screw through a stuffing box seal. The cylindrical element is provided with a profile, at its lower end, the internal cavity of the mixing chamber has a response profile. The profiles are made in such a way that with a longitudinal movement of the cylindrical element, the hydraulic diameter of the inner cavity of the mixing chamber changes in flow sections not higher than the section where the fuel supply opening is located. With a decrease in the hydraulic diameter of the inner cavity of the mixing chamber at constant pressures in the component supply pipelines, the consumption of the mixture of fuel components decreases, and thereby the speed of the mixture in the nozzle outlet. At a time when the speed of the mixture becomes less than the speed of propagation of the flame front in the minimum section of the nozzle exit, the flame will penetrate the combustion chamber. Further, with an increase in the hydraulic diameter of the inner cavity of the mixing chamber, the thermogasdynamic parameters of the flow increase, namely pressure, temperature, flow rate, etc.

Устройство может быть снабжено неподвижно смонтированным в камере смешения цилиндрическим кожухом, где размещается профильная часть, например завихритель цилиндрического элемента. Выходной участок с минимальным проходным сечением имеет ответную поверхность, например цилиндр. При совмещении завихрителя с цилиндрической поверхностью образуется канал, который сообщает смеси компонентов вращательное движение. В сопловом выходном отверстии формируется вихрь, имеющий внутри себя канал, сообщающий окружающую среду с камерой сгорания, через который пламя проникает в камеру сгорания. Кроме того, проникновение пламени в камеру сгорания можно осуществить при помощи завихрителя, выполненного на цилиндрическом элементе, расположенного в смесительной камере выше по потоку, чем каналы для подачи окислителя и горючего. В этом случае в корпусе выполняется дополнительный канал для подачи окислителя в потолочную часть смесительной камеры, а устройство снабжено дополнительным трубопроводом с переключателем направлении потока, например двухходовым краном. Как и в предыдущем случае при запуске устройства (окислитель поступает через дополнительный канал) завихритель сообщает окислителю вращательное движение, которое передается смеси компонентов и формирует вихрь в сопловом выходном отверстии. The device can be equipped with a cylindrical casing fixedly mounted in the mixing chamber, where a profile part, for example a swirl of a cylindrical element, is placed. The output section with a minimum flow area has a mating surface, for example a cylinder. When combining the swirl with a cylindrical surface, a channel forms, which gives the mixture of components rotational motion. A vortex is formed in the nozzle exit opening, having a channel inside it, communicating the environment with the combustion chamber, through which the flame penetrates the combustion chamber. In addition, the penetration of the flame into the combustion chamber can be carried out using a swirl made on a cylindrical element located in the mixing chamber upstream than the channels for supplying oxidizer and fuel. In this case, an additional channel is provided in the housing for supplying an oxidizing agent to the ceiling of the mixing chamber, and the device is equipped with an additional pipeline with a switch to the flow direction, for example, a two-way valve. As in the previous case, when the device is started (the oxidizer enters through an additional channel), the swirler gives the oxidizer a rotational motion, which is transmitted to the mixture of components and forms a vortex in the nozzle outlet.

Как упоминалось выше, рабочий процесс в камере сгорания устройства является теплонапряженным вследствие эффективного сжигания компонентов топлива. Для повышения стойкости мундштука он снабжен сменным кожухом с подводящим и отводящим патрубками. Наружная поверхность мундштука и внутренняя поверхность кожуха образуют рубашку охлаждения, через которую прокачивается охладитель. Для увеличения производительности устройства при обработке минеральных сред, например гранита, устройство снабжают сменным кожухом, имеющим подводящий патрубок и распылитель, который подает воду на обрабатываемую поверхность. As mentioned above, the working process in the combustion chamber of the device is heat-stressed due to the efficient combustion of fuel components. To increase the durability of the mouthpiece, it is equipped with a removable casing with inlet and outlet pipes. The outer surface of the mouthpiece and the inner surface of the casing form a cooling jacket through which the cooler is pumped. To increase the productivity of the device when processing mineral media, such as granite, the device is equipped with a removable casing having a supply pipe and a spray that delivers water to the surface to be treated.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство; на фиг.2-7 варианты его выполнения. Figure 1 shows the proposed device; figure 2-7 options for its implementation.

Устройство для газопламенной обработки материалов содержит мундштук 1 с камерой сгорания 2 и сопловым выходным отверстием 3, корпус 4 со смесительной камерой 5, каналом 6 для подачи окислителя и каналом 7 для подачи горючего, трубопроводы для подачи окислителя 8 и горючего 9 с запорными элементами (не показаны), электроклапан 10, цилиндрический элемент 11, выполненный в виде свечи зажигания, и выходной участок 12 с минимальным проходным сечением (см. фиг.1). Выходной участок 12 с минимальным проходным сечением может быть выполнен в виде проницаемой вставки 13 (см. фиг.2), которая электрически изолирована от свечи зажигания 11. The device for gas-flame treatment of materials contains a mouthpiece 1 with a combustion chamber 2 and a nozzle outlet 3, a housing 4 with a mixing chamber 5, a channel 6 for supplying an oxidizer and a channel 7 for supplying fuel, pipelines for supplying an oxidizer 8 and fuel 9 with shut-off elements (not shown), an electrovalve 10, a cylindrical element 11, made in the form of a spark plug, and the output section 12 with a minimum flow area (see figure 1). The output section 12 with a minimum bore may be made in the form of a permeable insert 13 (see figure 2), which is electrically isolated from the spark plug 11.

Цилиндрический элемент 11 может иметь привод для осевого перемещения 14, профиль 15, а камера смешения 5 ответный профиль 16 (см. фиг.3). Камера смешения 5 может снабжаться цилиндрическим кожухом 17, в котором размещен цилиндрический элемент 11 с завихрителем 18 и ответный цилиндр 19 (см. фиг. 4). Кроме того, цилиндрический элемент 11 может иметь неподвижный завихритель 20. В этом случае в корпусе 4 выполняется дополнительный канал 21 для подачи окислителя, соединенный с дополнительным трубопроводом 22. К каналу 6 для подачи окислителя присоединяется трубопровод 23. Трубопровод для подачи окислителя 8 соединяется с трубопроводом 23 и дополнительным трубопроводом 22 через переключатель 24, например двухходовый кран (см. фиг.5). Устройство может снабжаться сменным кожухом 25 с подводящим 26 и отводящим 27 патрубками (см. фиг.6) либо сменным кожухом 25 с подводящим патрубком 26 и распылителем 28 (см. фиг.7). The cylindrical element 11 may have a drive for axial movement 14, profile 15, and the mixing chamber 5, the response profile 16 (see figure 3). The mixing chamber 5 may be provided with a cylindrical casing 17, in which a cylindrical element 11 with a swirler 18 and a reciprocal cylinder 19 are placed (see Fig. 4). In addition, the cylindrical element 11 may have a stationary swirl 20. In this case, an additional channel 21 for supplying the oxidizing agent is connected in the housing 4, connected to the additional pipe 22. A pipe 23 is connected to the channel 6 for supplying the oxidizing agent. The pipe for supplying the oxidizing agent 8 is connected to the pipeline 23 and an additional pipe 22 through the switch 24, for example a two-way valve (see figure 5). The device can be equipped with a removable casing 25 with inlet 26 and outlet 27 pipes (see Fig.6) or a replaceable casing 25 with inlet pipe 26 and a spray 28 (see Fig.7).

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При открытии запорных элементов на трубопроводах подачи окислителя 8 и горючего 9 компоненты поступают: окислитель, например газообразный кислород, через канал 6 в камеру смешения 5, камеру сгорания 2, сопловое выходное отверстие 3 и в атмосферу, горючее, например керосин, к электроклапану 10. Подается команда на блок управления, срабатывает свеча 11 и через некоторый промежуток времени электроклапан 10. Горючее через канал 7 поступает в камеру смешения 5, где оно взаимодействует с окислителем, в результате чего предварительно смешивается с окислителем. Далее смесь взаимодействует с цилиндрическим элементом 11, образует донную область, в которой происходит окончательное смешение и воспламенение за счет энергии, подводимой через цилиндрический элемент 11. На расстоянии 10.15 мм от торца корпуса 4 устанавливается фронт пламени, где происходит горение смеси компонентов топлива. Фронт пламени делит полость камеры сгорания 2 на две области. В полости между торцом корпуса 4 и фронтом пламени происходит испарение горючего и подогрев компонентов топлива до температуры, при которой они устойчиво воспламеняются. В области между фронтом пламени и сопловым выходным отверстием 3 протекает процесс преобразования смеси компонентов топлива в продукты сгорания. Выделенное тепло обеспечивает устойчивое горение смеси, следовательно, нет необходимости подводить энергию через цилиндрический элемент 11, поэтому свеча зажигания 11 отключается. Продукты сгорания истекают из соплового выходного отверстия 3, где они приобретают сверхзвуковую скорость. Высокотемпературная сверхзвуковая струя взаимодействует с материалом и осуществляет его обработку. When the shut-off elements are opened on the oxidizer 8 and fuel 9 supply pipelines, the components enter: an oxidizing agent, for example gaseous oxygen, through a channel 6 into a mixing chamber 5, a combustion chamber 2, a nozzle outlet 3 and into the atmosphere, fuel, for example kerosene, to an electrovalve 10. A command is issued to the control unit, the candle 11 is activated and, after a certain period of time, the solenoid valve 10. Fuel passes through the channel 7 into the mixing chamber 5, where it interacts with the oxidizing agent, as a result of which it is pre-mixed with oxide rer. Next, the mixture interacts with the cylindrical element 11, forms the bottom region in which the final mixing and ignition occurs due to the energy supplied through the cylindrical element 11. At a distance of 10.15 mm from the end of the housing 4, a flame front is established where the mixture of fuel components burns. The flame front divides the cavity of the combustion chamber 2 into two areas. In the cavity between the end of the housing 4 and the flame front, the fuel evaporates and the fuel components are heated to a temperature at which they are stably ignited. In the area between the flame front and the nozzle outlet 3, the process of converting the mixture of fuel components into combustion products proceeds. The generated heat provides stable combustion of the mixture, therefore, there is no need to supply energy through the cylindrical element 11, so the spark plug 11 is turned off. Combustion products flow out from the nozzle outlet 3, where they acquire supersonic speed. A high-temperature supersonic jet interacts with the material and processes it.

Зажигание устройства с помощью втягивания пламени через выходное сопловое отверстие 3 в камеру сгорания 2 осуществляется по следующим схемам. Ignition of the device by drawing a flame through the nozzle outlet 3 into the combustion chamber 2 is carried out according to the following schemes.

Открываются запорные вентили на трубопроводах подачи кислорода 8 и керосина 9. Компоненты по трубопроводам через каналы 6 и 7 поступают в камеру смешения 5, где предварительно смешиваются, далее, проходя через канал, образованный профилем 15 и ответным профилем 16, поступают в камеру сгорания 2 и истекают в окружающую среду через сопловое выходное отверстие 3 (см. фиг. 3). Смесь воспламеняют от внешнего источника. С помощью винтового привода 14 уменьшают гидравлический диаметр в канале, образованном профилем 15 и ответным профилем 16, тем самым уменьшают массовый расход смеси компонентов и их скорость истечения из соплового выходного отверстия 3. В момент, когда скорость истечения смеси компонентов станет меньше скорости распространения фронта пламени, пламя "втянется" в камеру сгорания 2. Затем винтовым приводом 14 увеличивается гидравлический диаметр канала до номинального значения. Shut-off valves are opened on the oxygen supply pipelines 8 and kerosene 9. The components through pipelines through channels 6 and 7 enter the mixing chamber 5, where they are pre-mixed, then, passing through the channel formed by profile 15 and the response profile 16, they enter the combustion chamber 2 and flow into the environment through the nozzle outlet 3 (see Fig. 3). The mixture is ignited from an external source. Using a screw drive 14, the hydraulic diameter in the channel formed by the profile 15 and the response profile 16 is reduced, thereby reducing the mass flow rate of the mixture of components and their flow rate from the nozzle outlet 3. At the time when the flow rate of the mixture of components becomes lower than the velocity of propagation of the flame front , the flame "is drawn" into the combustion chamber 2. Then, with a screw drive 14, the hydraulic diameter of the channel increases to the nominal value.

В случае, когда камера смешения 5 содержит в себе неподвижный цилиндрический кожух 17 (см. фиг.4), запуск устройства происходит следующим образом. С помощью винтового привода 14 завихритель 18 вводится в ответный цилиндр 19. Смесь компонентов взаимодействует с завихрителем 18 и ей сообщается вращательное движение, тем самым в центральной части соплового выходного отверстия 3 образуется вихрь, который сообщает камеру сгорания 2 с окружающей средой. Смесь компонентов топлива воспламеняется в окружающей среде и через этот вихрь пламя проникает в камеру сгорания 2. При воспламенении смеси компонентов в камере сгорания винтовым приводом 14 завихритель 18 убирается внутрь цилиндрического кожуха 17. In the case when the mixing chamber 5 contains a stationary cylindrical casing 17 (see figure 4), the launch of the device is as follows. Using a screw drive 14, the swirl 18 is introduced into the reciprocal cylinder 19. The mixture of components interacts with the swirl 18 and rotational movement is imparted to it, thereby creating a vortex in the central part of the nozzle outlet 3, which communicates the combustion chamber 2 with the environment. The mixture of fuel components ignites in the environment and through this vortex the flame penetrates into the combustion chamber 2. When igniting the mixture of components in the combustion chamber with a screw drive 14, the swirl 18 is removed inside the cylindrical casing 17.

При наличии неподвижного завихрителя 20 (см. фиг.5) пламя втягивается внутрь камеры сгорания 2 следующим образом. Переключателем 24 подают кислород в дополнительный трубопровод 22, далее в дополнительный канал 21 и в камеру смешения 5. Кислород, проходя неподвижный завихритель 20, приобретает вращательное движение, тем самым смесь компонентов, истекая из соплового выходного отверстия 3, образует в его центральной части вихрь, который способствует проникновению пламени в камеру сгорания 2. При воспламенении компонентов топлива переключатель 24 закрывает дополнительный трубопровод 22 и подает кислород по трубопроводу 23 через канал 6 в камеру смешения 5, минуя неподвижный завихритель 20. In the presence of a stationary swirl 20 (see figure 5), the flame is drawn into the combustion chamber 2 as follows. The switch 24 serves to supply oxygen to the additional pipe 22, then to the additional channel 21 and into the mixing chamber 5. Oxygen passing through the stationary swirler 20 acquires a rotational movement, thereby the mixture of components flowing out of the nozzle outlet 3 forms a vortex in its central part, which facilitates the penetration of the flame into the combustion chamber 2. When igniting the components of the fuel, the switch 24 closes the additional pipe 22 and supplies oxygen through the pipe 23 through the channel 6 to the mixing chamber 5, min I am a motionless swirler 20.

Для увеличения стойкости мундштука 1 устройство может снабжаться сменным кожухом 25, в который подается охладитель, например вода, в подводящий патрубок 26 и отводится через отводящий патрубок 27 (см. фиг.6). Обработку минеральных сред, например гранита, целесообразно производить с орошением обрабатываемой поверхности водой. Для этой цели устройство снабжается сменным кожухом 25, в который вода подается через подводящий патрубок 26 и разбрызгивается распылителем 28. To increase the durability of the mouthpiece 1, the device can be equipped with a removable casing 25, into which a cooler, for example water, is supplied to the inlet pipe 26 and is discharged through the outlet pipe 27 (see Fig. 6). The processing of mineral media, such as granite, it is advisable to produce with irrigation of the treated surface with water. For this purpose, the device is equipped with a removable casing 25, into which water is supplied through the inlet pipe 26 and sprayed with a spray gun 28.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет обеспечить эффективность обработке материалов с различными свойствами и толщинами на различных объектах. Thus, the proposed device allows for efficient processing of materials with various properties and thicknesses at various objects.

Claims

1. DEVICE FOR GAS-FLAME TREATMENT OF MATERIALS, containing a cutting head with a housing and channels for supplying fuel and oxidizer and a mouthpiece connected to the housing with a combustion chamber and nozzle, characterized in that the device is equipped with a mixing chamber formed by the walls of the cavity and placed in this cavity along its axis, with a cylindrical element fixed at one end in the housing, the cavity of the mixing chamber is articulated with the cavity of the combustion chamber by means of an outlet section with a small passage section, This outlet opening of the channel for supplying an oxidant taken in the side wall of the housing upstream than the passage opening for supplying fuel, located in the same wall, and
d ₂ / d _in _n 0.03 0.5,
where d _{2 the} diameter of the hole of the channel for supplying fuel into the internal cavity of the mixing chamber;
d _in _{n is the} hydraulic diameter of the bore of the internal cavity of the mixing chamber at the place of supply of fuel into it.

2. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with a spark plug mounted on a cylindrical element.

3. The device according to claim 1, characterized in that the cavity of the mixing chamber is made with a variable flow area.

4. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with a gas-permeable insert located in the output section of the mixing chamber.

5. The device according to claim 1, characterized in that the cylindrical element is equipped with a swirl located in the mixing chamber upstream than the holes for supplying fuel and oxidizer, and in the housing there is an additional channel for supplying the oxidizing agent to the ceiling of the mixing chamber.

6. The device according to claims 1 and 4, characterized in that the cylindrical element is installed in the mixing chamber with the possibility of axial movement and is made with a profile at its lower end.

7. The device according to claim 6, characterized in that the device is equipped with a cylindrical casing fixedly mounted in the chamber for placement in it of the profile part of the cylindrical element.

8. The device according to PP.1 to 7, characterized in that it is equipped with a removable casing with inlet and outlet pipes, forming a cavity for the cooler with the outer wall of the mouthpiece.

9. The device according to claim 8, characterized in that the replaceable casing is equipped with a spray for supplying a cooler to the surface to be treated.