RU88596U1

RU88596U1 - ARC WELDER

Info

Publication number: RU88596U1
Application number: RU2009121498/22U
Authority: RU
Inventors: Владислав Васильевич Рощин; Анатолий Константинович Маришкин; Владимир Юрьевич Ханыгин; Михаил Васильевич Мишин
Priority date: 2009-06-08
Filing date: 2009-06-08
Publication date: 2009-11-20

Abstract

1. Горелка для дуговой сварки, содержащая корпус с соплом, закрепленную в корпусе цангу для неплавящегося электрода и размещенную между цангой и корпусом систему охлаждения, выполненную в виде коаксиально расположенных труб с образованием между ними входного и выходного каналов, которые со стороны входа электрода в цангу соединены между собой каналом сообщения, отличающаяся тем, что входной и выходной каналы системы охлаждения выполнены по винтовой линии вдоль оси горелки в виде двухзаходной резьбы с чередованием относительно друг друга, канал сообщения между ними выполнен по кольцу, а коаксиальные трубы между которыми они выполнены, соединены между собой без зазора. ! 2. Горелка по п.1, отличающаяся тем, что поперечное сечение входного и выходного каналов системы охлаждения выполнено прямоугольным. ! 3. Горелка по п.1, отличающаяся тем, что поперечное сечение входного и выходного каналов системы охлаждения выполнено трапецеидальным.1. A torch for arc welding, comprising a housing with a nozzle, a collet for a non-consumable electrode fixed in the housing and a cooling system located between the collet and the housing, made in the form of coaxially arranged pipes with the formation of input and output channels between them, which are on the electrode inlet side of the collet interconnected by a communication channel, characterized in that the input and output channels of the cooling system are made along a helical line along the axis of the burner in the form of a double-thread with alternating relative to each other a, the communication channel between them is made in a ring, and the coaxial pipes between which they are made are interconnected without a gap. ! 2. The burner according to claim 1, characterized in that the cross section of the input and output channels of the cooling system is made rectangular. ! 3. The burner according to claim 1, characterized in that the cross section of the input and output channels of the cooling system is made trapezoidal.

Description

Полезная модель относится к области сварочного производства, в частности, к дуговой сварке неплавящимся электродами в среде защитных газов на форсированных режимах (сварочный ток 200-300а) в течение весьма длительного времени (3-4 часа). Полезная модель найдет широкое применение во всех отраслях промышленности, особенно, при сварке высокопрочных сталей и сплавов, а также при сварке черных и цветных металлов.The utility model relates to the field of welding production, in particular, to arc welding by non-consumable electrodes in the environment of protective gases in forced modes (welding current 200-300a) for a very long time (3-4 hours). The utility model will find wide application in all industries, especially when welding high-strength steels and alloys, as well as when welding ferrous and non-ferrous metals.

Известна горелка для дуговой сварки неплавящимся электродом в защитных газах, содержащая корпус с соплом, закрепленную в корпусе цангу для неплавящегося электрода и установленную на корпусе рубашку (систему) охлаждения в виде торообразной трубы (см а/с СССР №1704981 кл. В23к 9/167, публ. 1992 г.).A known torch for arc welding with a non-consumable electrode in shielding gases, comprising a body with a nozzle, a collet for a non-consumable electrode fixed in the body and a cooling jacket (system) installed in the body in the form of a toroidal pipe (see A / S USSR No. 1704981 class. V23k 9/167 publ. 1992).

Горелка, описанная выше, имеет следующие недостатки: охлаждающая жидкость в торообразной рубашке отделена от корпуса горелки стенкой рубашки (системы) и контактной поверхностью между корпусом и примыкающей к ней торообразной трубой, а также между корпусом и цангой, что значительно снижает эффективность охлаждения корпуса горелки, цанги, неплавящегося электрода, и как следствие, его работоспособность. Кроме того, изготовление трубы специальной формы и крепление на корпусе горелки увеличивает ее габариты, усложняет технологию изготовления и повышает затраты на ее производство.The burner described above has the following disadvantages: the coolant in the toroidal jacket is separated from the burner housing by the wall of the shirt (system) and the contact surface between the housing and the adjacent toroidal pipe, as well as between the housing and the collet, which significantly reduces the cooling efficiency of the burner housing, collet, non-consumable electrode, and as a result, its performance. In addition, the manufacture of a pipe of a special shape and fastening to the burner body increases its dimensions, complicates the manufacturing technology and increases the cost of its production.

Известна другая горелка для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом, в которой система охлаждения размещена между корпусом и цангой для крепления неплавящегося электрода и выполнена в виде трех коаксиально установленных труб, образующих два коаксиально цилиндрических канала, соединенных в нижней части горелки радиальными отверстиями, выполненными в средней из труб (см. а/с СССР №236676, кл. В23к 9/167, публ. 1969 г.). Данная конструкция формирует кольцевую систему охлаждения, при которой охлаждающая жидкость через стенку внутренней трубы системы охлаждения омывает цангу от ее рабочего торца до элемента ее крепления в горелке, исключая при этом дополнительный контактный и теплопроводный теплообмен. Отсутствие дополнительного и теплопроводного теплообмена повышает эффективность охлаждения внутренней стенки корпуса, цанги и электрода, что обеспечивает качественную сварку при токе I=(200-260)А в течение времени t=(3…4) часа без замены неплавящегося электрода, так как за счет хорошего охлаждения повышена его стойкость, а следовательно и работоспособность.Another torch for argon-arc welding with a non-consumable electrode is known, in which the cooling system is located between the body and the collet for fastening the non-consumable electrode and is made in the form of three coaxially mounted pipes forming two coaxially cylindrical channels connected to the lower part of the torch by radial holes made in the middle of the pipes (see a / c of the USSR No. 236676, class B23k 9/167, publ. 1969). This design forms an annular cooling system, in which coolant, through the wall of the inner pipe of the cooling system, washes a collet from its working end to the element of its fastening in the burner, eliminating additional contact and heat-conducting heat transfer. The absence of additional and heat-conducting heat transfer increases the cooling efficiency of the inner wall of the housing, collet and electrode, which ensures high-quality welding at a current I = (200-260) A for a time t = (3 ... 4) hours without replacing the non-consumable electrode, since good cooling increased its durability, and hence the performance.

Данная горелка, также как и предыдущая, имеет недостатки: гладкие поверхности труб, используемых для системы охлаждения цанги с электродом, исключают достижение максимальной интенсивности охлаждения из-за малой поверхности охлаждения, а также за счет того, что они образуют вытянутые по высоте сообщающиеся сосуды, которые невозможно быстро заполнить водой, а затем подать на выход из системы охлаждения без образования застойной зоны потока, которая не успевает быстро охладиться, а значит тепловая мощность, снимаемая с электрода, заметно снижает его стойкость, а следовательно и работоспособность, недостаточно при этом снижаются и габариты горелки.This burner, as well as the previous one, has disadvantages: the smooth surfaces of the pipes used for the collet cooling system with the electrode exclude the achievement of maximum cooling intensity due to the small cooling surface, and also due to the fact that they form communicating vessels elongated in height, which cannot be quickly filled with water, and then fed to the exit of the cooling system without the formation of a stagnant flow zone that does not have time to cool quickly, which means that the thermal power taken from the electrode is noticeably izhaet its resistance, and therefore the performance is not sufficient at this reduced size and burner.

По своей технической сущности и достигаемому результату горелка для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом, описанная в авторском свидетельстве №236676, является наиболее близкой к предложению заявителя и выбрана за прототип.According to its technical nature and the achieved result, a torch for non-consumable electrode argon-arc welding, described in the copyright certificate No. 236676, is the closest to the applicant’s proposal and is selected as a prototype.

Задача новой разработки состоит в создании горелки для сварки неплавящимся электродом в среде защитного газа на форсированных режимах с высокоэффективной системой охлаждения, которая могла бы обеспечить высокую стойкость и работоспособность электрода без значительного увеличения ее габаритов.The objective of the new development is to create a torch for welding with a non-consumable electrode in a shielding gas medium in forced modes with a highly efficient cooling system, which could provide high stability and performance of the electrode without significantly increasing its dimensions.

Сущность предлагаемого технического решения состоит в повышении стойкости неплавящегося электрода и работоспособности путем достижения максимальной интенсивности охлаждения неплавящегося электрода за счет увеличения площади охлаждающей поверхности системы охлаждения цанги с электродом и скорости циркуляции в ней охлаждающей жидкости, а также уменьшении габаритов горелки, что очень важно при сварке в глубокую разделку.The essence of the proposed technical solution consists in increasing the resistance of the non-consumable electrode and working capacity by achieving the maximum intensity of cooling of the non-consumable electrode by increasing the area of the cooling surface of the cooling system of the collet with the electrode and the circulation speed of the coolant in it, as well as reducing the dimensions of the torch, which is very important when welding in deep cutting.

Указанный выше технический результат достигается следующим образом. В горелке для дуговой сварки, содержащей корпус с соплом, закрепленную в корпусе цангу для неплавящегося электрода и размещенную между цангой и корпусом систему охлаждения, выполненную в виде коаксиально расположенных труб с образованием между ними входного и выходного каналов, которые со стороны рабочего торца цанги соединены между собой каналом сообщения, входной и выходной каналы системы охлаждения выполнены по винтовой линии вдоль оси горелки в виде двухзаходной резьбы с чередованием относительно друг друга, канал сообщения между ними выполнен по кольцу, а коаксиальные трубы, между которыми они выполнены, соединены между собой без зазора, при этом поперечное сечение входного и выходного каналов выполнено прямоугольным или трапецеидальным.The above technical result is achieved as follows. In a torch for arc welding, comprising a housing with a nozzle, a collet for a non-consumable electrode fixed in the housing and a cooling system located between the collet and the housing, made in the form of coaxially arranged pipes with the formation of input and output channels between them, which are connected between the side of the working end of the collet between a communication channel, the input and output channels of the cooling system are made along a helix along the axis of the burner in the form of a two-thread with alternating relative to each other, the communication channel between they are made along the ring, and the coaxial pipes between which they are made are interconnected without a gap, while the cross section of the input and output channels is made rectangular or trapezoidal.

Выполнение входного и выходного каналов системы охлаждения по винтовой линии вдоль оси горелки в виде двухзаходной резьбы с чередованием относительно друг друга позволяет значительно увеличить охлаждающую поверхность системы охлаждения и значительно увеличить скорость подачи охлаждающей жидкости, так как эта конструкция не только формирует и организует поток охлаждающей жидкости, но и полностью исключает застойные зоны у рабочего торца цанги.The implementation of the input and output channels of the cooling system along a helical line along the axis of the burner in the form of a double-thread with alternating relative to each other can significantly increase the cooling surface of the cooling system and significantly increase the flow rate of the coolant, as this design not only forms and organizes the flow of coolant but also completely eliminates the stagnant zones at the working end of the collet.

Выполнение канала сообщения между входным и выходным каналами по кольцу исключает различные нарушения потока охлаждающей жидкости у рабочего торца цанги для неплавящегося электрода, при этом выполнение поперечного сечения этих каналов в виде прямоугольника или трапеции позволяют достигнуть наиболее оптимальные условия прохождения охлаждающей жидкости по каналам, а значит достигнуть наилучшие условия для увеличения скорости подачи жидкости и выведения нагретой ее части из корпуса горелки.The execution of the communication channel between the input and output channels along the ring eliminates various disturbances in the flow of coolant at the working end of the collet for a non-consumable electrode, while the cross-section of these channels in the form of a rectangle or trapezoid allows to achieve the most optimal conditions for the passage of coolant through the channels, which means to achieve the best conditions for increasing the rate of fluid supply and removing the heated part from the burner body.

Соединение коаксиальных труб между собой без зазора и выполнение между ними входного и выходного каналов позволяют значительно сократить радиальные размеры системы охлаждения горелки, а значит сократить ее габариты, так как уменьшено количество этих труб.The connection of coaxial pipes to each other without a gap and the implementation of the input and output channels between them can significantly reduce the radial dimensions of the burner cooling system, and therefore reduce its dimensions, since the number of these pipes is reduced.

Таким образом, данное техническое решение позволяет достигнуть значительного повышения интенсивности охлаждения неплавящегося электрода электродуговой горелки без значительного увеличения ее габаритов, снижает затраты на ее производство, а также расход электродов и повышает качество сварки.Thus, this technical solution allows to achieve a significant increase in the cooling intensity of the non-consumable electrode of the electric arc burner without a significant increase in its dimensions, reduces the cost of its production, as well as the consumption of electrodes and improves the quality of welding.

Признаки указанные выше являются необходимыми и достаточными для достижения указанного выше результата, то есть являются существенными.The signs mentioned above are necessary and sufficient to achieve the above result, that is, they are significant.

Наличие отличительных признаков по отношению к выбранному прототипу свидетельствуют о соответствии заявленного технического решения критерию «новизна» по действующему законодательству.The presence of distinctive features in relation to the selected prototype indicate the compliance of the claimed technical solution with the criterion of "novelty" according to current legislation.

Сведения подтверждающие возможность осуществления предлагаемой полезной модели с получением вышеуказанного технического результата поясняются чертежами:Information confirming the possibility of implementing the proposed utility model with the receipt of the above technical result is illustrated by the drawings:

На фиг 1 изображена заявляемая горелка для аргоно дуговой сварки в разрезе: слева с разрезом системы охлаждения, а справа без разреза системы охлаждения.Figure 1 shows the inventive torch for argon-arc welding in the context: on the left with a cut of the cooling system, and on the right without a cut of the cooling system.

Горелка состоит из корпуса 1, выполненного из диэлектрического материала. На корпусе 1 закреплено водоохлаждаемое сопло 2. В корпусе 1 закреплена зажимная цанга 3, а в ней неплавящийся электрод 4. Между корпусом 1 и цангой 3 размещена охлаждающая система 5, выполненная в виде двух коаксиально установленных внутренней и внешней труб соответственно 6 и 7 без видимого зазора, например, по плотной посадке H7/j6, что исключает перетекание охлаждающей жидкости по контактирующим поверхностям этих труб. Между трубами, например, в трубе 6 по винтовой линии вдоль оси корпуса 1 выполнены входной и выходной каналы соответственно 8 и 9 в виде двухзаходной резьбы с чередованием относительно друг друга и с поперечным сечением 10, например прямоугольной формы. Оба каналы 8 и 9 соединены между собой кольцевым каналом 11 сообщения.The burner consists of a housing 1 made of dielectric material. A water-cooled nozzle 2 is fixed on the casing 1. A clamping collet 3 is fixed in the casing 1, and a non-consumable electrode 4 is mounted in it. Between the casing 1 and the collet 3 there is a cooling system 5 made in the form of two coaxially installed inner and outer pipes, respectively 6 and 7, without visible clearance, for example, on a tight fit H7 / j6, which eliminates the flow of coolant on the contact surfaces of these pipes. Between the pipes, for example, in the pipe 6 along the helical line along the axis of the housing 1, the input and output channels are made 8 and 9, respectively, in the form of a two-thread with alternating relative to each other and with a cross section 10, for example of a rectangular shape. Both channels 8 and 9 are interconnected by an annular channel 11 messages.

На коммуникационном торце системы охлаждения входной и выходной каналы 8 и 9 размещены по диаметральной плоскости, например, под углом 180° и снабжены соответствующими штуцерами 12 и 13.At the communication end of the cooling system, the input and output channels 8 and 9 are placed along the diametrical plane, for example, at an angle of 180 ° and are equipped with corresponding fittings 12 and 13.

Предложенная система охлаждения работает следующим образом. Охлаждающая жидкость по входному штуцеру 12 поступает на большой скорости во входной винтовой канал 8 и по его прямоугольным виткам 10 опускается на нижний торец внутренней трубы 6, и внешней трубы 7, где поступает в его кольцевой канал 11 сообщения. Протекая между этим каналом и выходным каналом 9 по кольцевому каналу 11 сообщения жидкость охлаждает торец трубы 6, контактирующую с ним цангу 3 и неплавящийся электрод 4. Из канала 11 сообщения жидкость поступает в выходной канал 9, без образования здесь застойной зоны, и по его виткам 9 поднимается до коммуникационного торца системы охлаждения, где по выходному штуцеру 13 покидает систему охлаждения.The proposed cooling system works as follows. The cooling fluid through the inlet fitting 12 enters at high speed into the inlet screw channel 8 and through its rectangular turns 10 drops to the lower end of the inner pipe 6, and the outer pipe 7, where it enters the annular channel 11 of the message. Flowing between this channel and the output channel 9 through the annular channel 11 of the message, the liquid cools the end of the pipe 6, the collet 3 in contact with it and the non-consumable electrode 4. From the channel 11 of the message, the liquid enters the output channel 9, without forming a stagnant zone, and through its turns 9 rises to the communication end of the cooling system, where it leaves the cooling system through the outlet fitting 13.

Таким образом, предложена горелка для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, конструкция которой, по сравнению с прототипом, позволила в 2,87 раза увеличить коэффициент теплоотдачи и в 1,87 раза площадь поверхности охлаждения. Это значительно повысило эффективность охлаждения электрода, а следовательно его стойкость и работоспособность при одновременном снижении габаритов горелки, что очень важно для сварки в узкую разделку высокопрочных материалов, как при ручной, так и при автоматической сварке. Кроме того, предложенная система охлаждения, используемая в горелке, упомянутого выше назначения, проста и технологична в изготовлении.Thus, a torch for argon-arc welding with a non-consumable electrode in a shielding gas medium was proposed, the design of which, compared with the prototype, made it possible to increase the heat transfer coefficient by 2.87 times and the cooling surface area by 1.87 times. This significantly increased the cooling efficiency of the electrode, and therefore its durability and performance while reducing the dimensions of the torch, which is very important for narrow-section welding of high-strength materials, both in manual and automatic welding. In addition, the proposed cooling system used in the burner of the above purpose is simple and technologically advanced to manufacture.

Из вышеизложенного следует, что заявленная полезная модель направлена на решение поставленной задачи с достижением качественно нового технического результата и соответствует требованиям патентоспособности по действующему законодательству.From the above it follows that the claimed utility model is aimed at solving the problem with achieving a qualitatively new technical result and meets the requirements of patentability under current law.

Claims

1. A torch for arc welding, comprising a housing with a nozzle, a collet for a non-consumable electrode fixed in the housing and a cooling system located between the collet and the housing, made in the form of coaxially arranged pipes with the formation of input and output channels between them, which are on the electrode inlet side of the collet interconnected by a communication channel, characterized in that the input and output channels of the cooling system are made along a helical line along the axis of the burner in the form of a double-thread with alternating relative to each other a, the communication channel between them is made in a ring, and the coaxial pipes between which they are made are interconnected without a gap.

2. The burner according to claim 1, characterized in that the cross section of the input and output channels of the cooling system is made rectangular.

3. The burner according to claim 1, characterized in that the cross section of the input and output channels of the cooling system is made trapezoidal.