RU2049961C1

RU2049961C1 - Liquid fuel cutting torch for oxygen cutting of metal

Info

Publication number: RU2049961C1
Application number: RU94027734A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Кострица
Original assignee: Владимир Николаевич Кострица
Priority date: 1994-07-26
Filing date: 1994-07-26
Publication date: 1995-12-10
Also published as: RU94027734A

Abstract

FIELD: cutting of metals. SUBSTANCE: cutting torch comprises a head with external and internal cutting tips and an evaporating chamber therebetween. Heating nozzle for heating the evaporating chamber is mounted coaxially with external tip and has a circular chamber open at the side of the working end of external tip. Heating oxygen enters the mixing chamber through a jet. Liquid fuel also enters the same chamber through a channel. The distance from the jet to the channel is not less than 40 diameters of mixing chamber. The fuel-oxygen mixture flows through channel in the head into the mixing chamber. Part of mixture escapes into the gap between tips while another part flows through channels in the body of the external tip into the circular chamber and escapes outside through the heating nozzle. The channels may be of a stepped construction with the part of channel of a smaller hydraulic diameter located at the side of the evaporating chamber. The channels may be provided with permeable inserts. The relation of mixing chamber areas and cross section of the channel delivering liquid fuel into the mixing chamber is equal to a number taken from the series of 4-300. EFFECT: improved design. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к газопламенной обработке материалов, предназначено для ручной разделительной резки углеродистых сталей толщиной до 300 мм и может найти применение в машиностроении, строительстве и других отраслях промышленности. The invention relates to a flame treatment of materials, is intended for manual separation cutting of carbon steels with a thickness of up to 300 mm and can find application in mechanical engineering, construction and other industries.

Известен резак для кислородной резки металлов на жидком горючем, содержащий головку с внутренним и наружным мундштуками и подогревающим соплом, и связанную с ней смесительную камеру, полость которой соединена с испарительной камерой и посредством жиклера с трубопроводом для подачи подогревающего кислорода, а также трубопровод для подачи жидкого горючего. Known cutter for oxygen cutting of metals in liquid fuel, containing a head with inner and outer mouthpieces and a heating nozzle, and an associated mixing chamber, the cavity of which is connected to the evaporation chamber and by means of a nozzle with a pipeline for supplying heating oxygen, as well as a pipeline for supplying liquid fuel.

В известном резаке жидкое горючее поступает по трубопроводу в испарительную камеру, подогреваемую открытым пламенем, которое образуется от горения горючей смеси, истекающей из дополнительной горелки. В испарительной камере жидкое горючее испаряется и его пары поступают в смесительную камеру, куда одновременно подается подогревающий кислород через жиклер с заданной геометрией. Пары горючего, увлекаемые подогревающим кислородом, образуют горячую смесь. Она поступает в головку, где делится на две части: смесь для подогрева испарительной камеры и смесь для подогрева разрезаемого металла. Первая смесь поступает в подогревающее сопло, а вторая в полость между наружным и внутренним мундштуками. In a known cutter, liquid fuel is piped into an evaporation chamber heated by an open flame, which is formed from the combustion of a combustible mixture flowing out of an additional burner. In the evaporation chamber, liquid fuel evaporates and its vapor enters the mixing chamber, where heating oxygen is simultaneously supplied through a jet with a given geometry. Fuel vapors carried away by heating oxygen form a hot mixture. It enters the head, where it is divided into two parts: a mixture for heating the evaporation chamber and a mixture for heating the cut metal. The first mixture enters the heating nozzle, and the second into the cavity between the outer and inner mouthpieces.

Недостатком известного резака являются наличие открытого пламени подогревающего испарительную камеру, обширной полости, заполненной парами горючего, и невысокая стойкость мундштуков. Открытое пламя, подогревающее испарительную камеру, направлено на вентиль или клапан для режущего кислорода, т. е. в сторону резчика. Так как резчик постоянно держит руку на вентиле для режущего кислорода, то часто наблюдается возгорание рабочей рукавицы. Указанное пламя в ветренную погоду срывается, что требует прекращения резки металла и зажигания этого пламени. Кроме того, очевидно, что открытое пламя обладает невысокой тепловой эффективностью, так как часть тепла рассеивается в окружающую среду. Известный резак имеет увеличенную полость, заполненную парами горючего, что приводит к возникновению обратных ударов пламени, наблюдается прилив горючего, обширное пламя при разогреве резака. Невысокая стойкость мундштуков обусловлена их перегревом при разделительной резке металлоконструкций, содержащих угловые соединения. Следовательно, такое выполнение испарительной камеры в известном резаке обусловило низкую эффективность открытого пламени, невысокую пожарную безопасность, снижение производительности в ветренную погоду, меньшую стойкость мундштуков, расположенность к возникновению обратных ударов пламени и наличие дискомфорта при работе резчика. A disadvantage of the known cutter is the presence of an open flame preheating the evaporation chamber, an extensive cavity filled with fuel vapor, and the low resistance of the mouthpieces. An open flame heating the evaporation chamber is directed to a valve or valve for cutting oxygen, i.e. towards the cutter. Since the cutter constantly holds his hand on the valve for cutting oxygen, often there is a fire of the working mitten. The specified flame in windy weather breaks down, which requires the termination of metal cutting and ignition of this flame. In addition, it is obvious that an open flame has low thermal efficiency, since part of the heat is dissipated into the environment. Known cutter has an enlarged cavity filled with fuel vapor, which leads to the occurrence of reverse impact of the flame, there is a surge of fuel, an extensive flame when the torch is heated. The low resistance of the mouthpieces is due to their overheating during the separation cutting of metal structures containing angular joints. Therefore, this embodiment of the evaporation chamber in the known cutter caused a low open flame efficiency, low fire safety, reduced productivity in windy weather, less resistance of the mouthpieces, the disposition to the occurrence of reverse blows of the flame, and the discomfort during operation of the cutter.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности, надежности конструкции и обеспечение безопасности работы резчика. The technical problem to which the invention is directed is to increase the efficiency, reliability of the structure and ensure the safety of the cutter.

Эта задача решается следующим образом. В резаке для кислородной резки металла на жидком горячем, содержащем головку с внутренним и наружным мундштуками и подогревающим соплом, и связанную с ней смесительную камеру, полость которой соединена с испарительной камерой и посредством жиклера с трубопроводом для подачи подогревающего кислорода, а также трубопровод для подачи жидкого горючего, подогревающее сопло размещено коаксиально наружному мундштуку и выполнена открытой наружу со стороны торца мундштука кольцевой полости, испарительная камера образована наружной поверхностью внутреннего мундштука и внутренней поверхностью наружного мундштука, при этом в наружном мундштуке выполнены каналы для соединения испарительной камеры с кольцевой полостью мундштука, а трубопровод для подачи жидкого горючего смонтирован под углом к смесительной камере и соединен с ней каналом, выполненным в ее стенке. Каналы в наружном мундштуке могут быть выполнены ступенчатыми, при этом канал с меньшим гидравлическим диаметром расположен со стороны испарительной камеры. Головка резака может быть снабжена проницаемыми вставками, установленными в каналы наружного мундштука. Расстояние по оси смесительной камеры от жиклера для подачи подогревающего кислорода до канала для подачи жидкого горючего равно не менее 40 диаметров смесительной камеры. Отношение площадей сечения смесительной камеры и сечения канала для подачи жидкого горючего в смесительную камеру равно числу из ряда 4-300. This problem is solved as follows. In a torch for oxygen cutting metal on hot liquid, containing a head with inner and outer mouthpieces and a heating nozzle, and an associated mixing chamber, the cavity of which is connected to the evaporation chamber and by means of a nozzle with a pipeline for supplying heating oxygen, as well as a pipeline for supplying liquid of fuel, the heating nozzle is placed coaxially to the outer mouthpiece and is made open outward from the end face of the mouthpiece of the annular cavity, the evaporation chamber is formed by the outer surface Strongly inner die and the inner surface of the outer die, wherein the die formed in the outer channels for connecting the evaporator chamber to the annular cavity of the mouthpiece, and a pipe for supplying liquid fuel is mounted at an angle to the mixing chamber and connected thereto a channel formed in its wall. The channels in the outer mouthpiece can be made stepwise, while the channel with a smaller hydraulic diameter is located on the side of the evaporation chamber. The torch head can be equipped with permeable inserts installed in the channels of the outer mouthpiece. The distance along the axis of the mixing chamber from the nozzle for supplying heating oxygen to the channel for supplying liquid fuel is at least 40 diameters of the mixing chamber. The ratio of the cross-sectional areas of the mixing chamber and the cross-section of the channel for supplying liquid fuel to the mixing chamber is equal to a number from a range of 4-300.

Предложенная в данном резаке организация испарения жидкого горючего уменьшает протяженность каналов и трубопроводов, заполненных горючей смесью, в которой как правило распространяется обратный удар пламени и не допускает перегрева мундштуков, так как испарение жидкого горючего сопровождается интенсивным поглощением тепла. Это в свою очередь делает резак более устойчивым к распространению обратных ударов пламени по сравнению с известным или более безопасными в эксплуатации и увеличивает стойкость мундштуков или их ресурс работы. The organization of liquid fuel evaporation proposed in this torch reduces the length of the channels and pipelines filled with the combustible mixture, in which the backfire of the flame propagates as a rule and prevents the nozzles from overheating, since the vaporization of the liquid fuel is accompanied by intense heat absorption. This, in turn, makes the torch more resistant to the propagation of backflashes compared to the known or safer to use and increases the durability of the mouthpieces or their service life.

Предложенная конструкция дополнительной горелки позволяет использовать тепло, которое в известном резаке рассеивается в окружающую среду, для подогрева разрезаемого металла, защитить пламя, подогревающее камеру испарения от порывов ветра, уменьшить дискомфорт в работе резчика, повысить эффективность сгорания горючей смеси, так как уменьшается подсос воздуха. The proposed design of an additional burner allows the use of heat, which is dissipated into the environment in a known torch, to heat the metal being cut, protect the flame heating the evaporation chamber from gusts of wind, reduce discomfort in the operation of the cutter, increase the efficiency of combustion of the combustible mixture, as air leakage is reduced.

На фиг.1 представлен резак, общий вид; на фиг.2 и 3 варианты исполнения каналов в наружном мундштуке. Figure 1 presents the cutter, a General view; figure 2 and 3 versions of the channels in the outer mouthpiece.

Резак для кислородной резки металлов на жидком горючем содержит наружный мундштук 1, внутренний мундштук 2, поверхности которых образуют испарительную камеру 3, коаксиально наружному мундштуку 1 выполнена кольцевая полость, открытая наружу со стороны торца мундштука, которая является подогревающим соплом 4. Испарительная камера 3 соединена с подогревающим соплом 4 каналами 5, которые выполнены в теле мундштука 1. Мундштуки смонтированы на головке 6. На головке 6 установлена также смесительная камера 7. В стенке смесительной камеры 7 выполнен канал 8, соединяющий камеру с трубопроводом для подачи жидкого горючего 9. Смесительная камера 7 посредством жиклера 10 соединена с трубопроводом 11 для подачи подогревающего кислорода. К головке подведен трубопровод 12 для подачи режущего кислорода. Запорно-регулирующие устройства на трубопроводах и рукоятка (на фиг.1 не показаны). Каналы 5 в наружном мундштуке могут быть выполнены ступенчатыми, при этом часть канала с меньшим гидравлическим диаметром 13 расположена со стороны испарительной камеры 3. В этих каналах могут быть установлены проницаемые вставки 14. Сечение с минимальным гидравлическим диаметром дозирует поступление горючей смеси из камеры испарения в подогревающее сопло и обеспечивает такую скорость течения горючей смеси, которая препятствует проникновению пламени в испарительную камеру. На выходе из канала, как правило, выбирают такой гидравлический диаметр, чтобы стабилизировать пламя и тем самым заставить гореть горючую смесь в полости подогревающего сопла. Каналы 5 могут быть снабжены пористыми вставками 14, которые выполняют роль сечения с минимальным гидравлическим диаметром и стабилизатора пламени. The cutting torch for oxygen cutting of metals on liquid fuel contains an outer mouthpiece 1, an inner mouthpiece 2, the surfaces of which form an evaporation chamber 3, a ring cavity is made coaxially to the outer mouthpiece 1, open outward from the side of the end of the mouthpiece, which is a heating nozzle 4. The evaporation chamber 3 is connected to the heating nozzle 4 channels 5, which are made in the body of the mouthpiece 1. The mouthpieces are mounted on the head 6. On the head 6 is also installed a mixing chamber 7. In the wall of the mixing chamber 7 is made anal 8 connecting the chamber with the conduit for supplying liquid fuel 9. The mixing chamber 7 through orifice 10 is connected to a conduit 11 for supplying the heated oxygen. A pipe 12 for supplying cutting oxygen is brought to the head. Locking and regulating devices on pipelines and a handle (not shown in Fig. 1). The channels 5 in the outer mouthpiece can be stepped, while part of the channel with a smaller hydraulic diameter 13 is located on the side of the evaporation chamber 3. Permeable inserts 14 can be installed in these channels. A cross section with a minimum hydraulic diameter doses the flow of the combustible mixture from the evaporation chamber to the heating the nozzle provides such a flow rate of the combustible mixture, which prevents the penetration of the flame into the evaporation chamber. At the outlet of the channel, as a rule, such a hydraulic diameter is chosen to stabilize the flame and thereby make the combustible mixture burn in the cavity of the heating nozzle. The channels 5 can be equipped with porous inserts 14, which act as cross-sections with a minimum hydraulic diameter and flame stabilizer.

Для получения приемлемой тонкости распыла жидкости рекомендуется соотношение площадей сечения смесительной камеры и сечения канала для подачи жидкого горючего выбирать из ряда 4-300 и обеспечить поступление подогревающего кислорода в смесительную камеру с равномерным профилем скорости. В ручных резаках затруднена регулировка расхода кислорода на образование горючей смеси с помощью игольчатого вентиля, поэтому используется жиклер для улучшения регулировки. Жиклер устанавливают на входе в смесительную камеру на расстоянии от канала для подачи горючего в смесительную камеру не менее 40 диаметров смесительной камеры для того, чтобы возмущение профиля скорости кислорода не передавались в смесительную камеру. To obtain an acceptable fineness of liquid spray, it is recommended that the ratio of the cross-sectional areas of the mixing chamber and the cross-section of the channel for supplying liquid fuel be selected from a range of 4-300 and to ensure the supply of heating oxygen to the mixing chamber with a uniform velocity profile. In hand torches, it is difficult to adjust the oxygen flow rate for the formation of a combustible mixture with a needle valve, so a nozzle is used to improve adjustment. The nozzle is installed at the entrance to the mixing chamber at a distance from the channel for supplying fuel to the mixing chamber with at least 40 diameters of the mixing chamber so that perturbations of the oxygen velocity profile are not transmitted to the mixing chamber.

Резак работает следующим образом. The cutter works as follows.

При открытии запорно-регулировочных устройств, например игольчатых вентилей, в трубопроводе 9 подачи жидкого горючего и в трубопроводе 11 для подачи подогревающего кислорода через жиклер 10 в смесительную камеру 7 поступает кислород, а жидкое горючее через канал 8 в стенке камеры впрыскивается в полость этой камеры. Количества движения кислорода и жидкого горючего подбираются таким образом, чтобы струя жидкости внедрялась в струю газа и распылялась ею. Мелкодисперсная смесь поступает в испарительную камеру 3 и далее через кольцевую щель, образованную наружным 1 и внутренним 2 мундштуками, истекает в окружающую среду. Одновременно через каналы 5 в наружном мундштуке 1 эта смесь поступает в кольцевую полость, которая является подогревающим соплом 4, где и сгорает. Образуется два кольца пламени: пламя, подогревающее металл, и пламя, подогревающее испарительную камеру. Резак подносится к металлу и в течение 5-10 с удерживается на небольшом расстоянии для прогрева испарительной камеры 3. После прогрева камеры настраивается пламя, подогревающее металл, резак подносится к металлу, который разогревается до температуры устойчивого горения его в кислороде, после чего открывается запорно-регулирующее устройство на трубопроводе 12 для подачи режущего кислорода, например вентиль. Режущий кислород по трубопроводу 12 через канал в головке 6 поступает во внутренний мундштук 2 и режет металл. When the locking and regulating devices, for example, needle valves, are opened, oxygen is supplied to the mixing chamber 7 in the liquid fuel supply pipe 9 and in the pipe 11 for supplying heating oxygen through the nozzle 10 and the liquid fuel is injected into the chamber cavity through the channel 8 in the chamber wall. The amounts of movement of oxygen and liquid fuel are selected so that a stream of liquid is introduced into the stream of gas and atomized by it. The finely dispersed mixture enters the evaporation chamber 3 and then through the annular gap formed by the outer 1 and inner 2 mouthpieces, flows into the environment. At the same time, through the channels 5 in the outer mouthpiece 1, this mixture enters the annular cavity, which is the heating nozzle 4, where it burns. Two rings of flame are formed: a flame heating the metal, and a flame heating the evaporation chamber. The torch is brought to the metal and held for a short distance for 5-10 s to heat the evaporation chamber 3. After the chamber is heated, a flame is heated to heat the metal, the torch is brought to the metal, which is heated to a temperature of stable combustion in oxygen, after which the shut-off a regulating device on the pipe 12 for supplying cutting oxygen, for example a valve. Cutting oxygen through a pipe 12 through a channel in the head 6 enters the inner mouthpiece 2 and cuts the metal.

Для изготовления резака применяются традиционные металлы медь и латунь. Соединения деталей резака выполняют пайкой или при помощи резьбы. В качестве подвижных уплотнительных элементов используют резиновые кольца, кожаную набивку. В качестве горючего применяют бензин, осветительный или авиационный керосин, дизельное топливо. For the manufacture of the cutter, traditional metals are copper and brass. The connections of the torch parts are soldered or threaded. As movable sealing elements use rubber rings, leather padding. As fuel, gasoline, lighting or aviation kerosene, diesel fuel are used.

Таким образом, изобретение позволяет повысить эффективность, надежность и безопасность работы резчика. Thus, the invention improves the efficiency, reliability and safety of the cutter.

Claims

1. OXYGEN CUTTING OF METAL ON LIQUID FUEL, comprising a head with inner and outer mouthpieces and a heating nozzle, a mixing chamber, the cavity of which is connected to the vaporization chamber and by means of a nozzle with a pipe for supplying heating oxygen, and a pipe for supplying liquid fuel, different the fact that the heating nozzle is located coaxially with the outer mouthpiece and is made with an annular cavity open from the working end of the outer mouthpiece, the evaporation chamber is formed the outer surface of the inner die and the inner surface of the outer die, wherein in the outer mouthpiece has channels for connecting the evaporator chamber to the annular cavity of the preheating of the nozzle and a pipe for supplying liquid fuel is mounted at an angle to the mixing chamber and connected thereto a channel formed in its wall.

2. The cutter according to claim 1, characterized in that the channels in the outer mouthpiece are stepped, while part of the channel with a smaller hydraulic diameter is located on the side of the evaporation chamber.

3. The cutter according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the head is equipped with permeable inserts installed in the channels of the outer mouthpiece.

4. The cutter in paragraphs. 1 to 3, characterized in that the distance along the axis of the mixing chamber from the nozzle for supplying heating oxygen to the channel for supplying liquid fuel is not less than 40 diameters of the mixing chamber.

5. The cutter according to paragraphs. 1 to 4, characterized in that the ratio of the cross-sectional areas of the mixing chamber to the cross-section of the channel for supplying liquid fuel to the mixing chamber is 4,300.