SU1031672A1 - Горелка дл электродуговой сварки в защитных газах - Google Patents

Abstract

1. ГОРЕЛКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ с отсосом газопылевыделений из зоны сварки, содержаща  корпус с расположенной в нем токоподвод щей трубкой и мундштуком , установленн)1м внутри сопла дл  подачи защитного газа, охватывающую сопло отсасывающую насадку, соединенную с аспирационным каналом, трубку дл  подачи защитного газа и неадиабатную вихревую трубку, отличающа с  тем, что, с целью повыщени  срока службы горелки путем эффективного охлаждени  нагревающихс  элементов и повыщени  эффективности использовани  энергии сжатого защитного газа, «холодныйо конец вихревой трубы образован соплом дл  подачи защитного газа, сопло вихревой трубы установлено на конце сопла дл  подачи защитного газа, противоположном выходному отверстию , и соединено с трубкой дл  подачи защитного газа, а «гор чий конец вихревой трубы расположен в аспирационном (Л канале. 2. Горелка по п. 1, отличающа с  тем, что сопло дл  подачи защитного газа сопр жено с отсасывающей насадкой продольными ребрами. о:) а | ю

Description

Изобретение относитс  к сварочному оборудованию и п|нлн;1значено дл  электродуговой сварки в среде защитных газов. Известна сварочна  горелка, в которой повышение термической стойки достигает-. с  тем, что защитный газ подводитс  к ней под давлением 40-50 кгс/см. Кольцеобразное сопло подачи защитного газа выполнено с дроссельным устройством. Выходные отверсти  дроссельного устройства выведены в паз, соприкасающийс  со стенкой мундп1тука. Сжатый защитный газ, истека  из выходных отверстий дроссельного устройства, расшир етс  и охлаждаетс  (эффект Джоул -Томпсона) и далее омывает наиболее теплонагруженные детали горелки Ij. Недостаток известной горелки состоит в том, что энерги  сжатого защитного газа используетс  нерационально, поскольку эффект дросселировани  (эффект Джоул Томнсона ) характеризуетс  наименьн1им11 температурным и энергетическим КПД по сравнению с другими известны.ми охлаждающими устройствами (детандер, вихрева  труба). Кроме того, дл  подвода к горелке защитного газа под давление.м 40 50 кгс/см необходимо использовать гибкие щланги, трубки и уплотнени  специальной конструкции, что усложн ет и удорожает конструкцию горелки. Известна также горелка дл  электродуговой сварки в защитных газах с отсосом вредных выделений из зоны сварки, содержаща  корпус, в котором встроен эжектор, имеющий установленное на токоподвод щей трубке концентричной ей сопло дл  подачи рабочего газа, а также сопло дл  подачи защитного газа и охватывающую его насадку дл  отсоса вредных выделений из зоны сварки. При этом выходной канал сопла дл  подачи рабочего газа образован его внутренней поверхностью и наружной поверхностью трубки дл  подачи рабочего газа, а трубка дл  подачи рабочего газа установлена снаружи токоподвод щей трубки концентрично ей на радиальных ребрах . Вакуум в -аспирационной насадке создаетс  за счет энергии рабочего (эжектйрующего ) газа, подаваемого к соплу эжектора по трубке дл  подачи рабочего газа. Сж;гтый эжектирующий газ омывает токополво . , отбира  часть выде ,;ню цстос  тепла. На выходе сопла эжек .ора происходит расщирение рабочего газа и. как следствие, резкое снижение его температуры. В результате образуетс  зона сильно охлажденного газа. При это.м теплосъем с токоподвод щей трубки осуществл етс  через ребра, обеспечиваюихие контакт токоиодвод щей трубки с трубкой дл  подачи заи1итиого газа и дном сопла эжектора . Кроме того, удал емый загр зненный воздух и защитный газ, омыва  теплонагружениые элементы горелки, также охлаждают их 2. Так как сопло дл  подачи защитного газа в соответствии с требовани ми техники безопасности всегда изолировано от токоподвод щей трубки, то его охлаждение в горелке обеспечиваетс  потоком удал емого загр зненного воздуха и защитным газом , а холодный эжектирующий поток непосредственно в теплосъеме с аспирационного сопла не участвует. Температура удал емого загр зненного воздуха относительно велика и при больших сварочных токах составл ет 100-200°С. Охлаждение сопла зац.1итным газом в данном случае также малоэффективно, так как, во-первых, конструкци  горелки не предусматривает подвода защитного газа под высоким давлением и, во-вторых, о.хлаждение защитного газа происходит вследствие его расщирени  при истечении из отверстий в трубке нодвода защитного газа в сопло подачи защитного газа. Как отмечалось, температурный эффект такого охлаждени  невелик и при небольщом избыточном давлении защитного газа (0,5-1 кгс/см) не обеспечивает необходимой термической стойкости сопла при сварочных токах 500А и более. Кроме того, известна горелка дл  дуговой сварки в среде защитных газов с отсосом выделений из зоны сварки, содержаща  корпус с расположенной внутри токоведущей трубкой и эжектором, сопло которого установлено на токоподвод щей трубке концентричной ей, отсасывающую насадку , охватывающую сопло дл  подачи защитного газа, руко тку, а также второй эжектор, последовательно соединенный с первым, и адиабатную вихревую трубу. При это.м сопло первого эжектора расположено в зоне руко тки и его полость соединена с выходным отверстием «гор чего конца вихревой трубы, а сопло второго эжектора расположено на отсасывающей насадке концентрично ей и его полость соединепа с выходным отверстием «холодного конца вихревой трубы. На выходе «гор чего конца вихревой трубы ycтaF oвлeн ре гулируемый дроссель 3. Охлаждение сопла дл  подачи защитного газа в р де случаев недостаточно, так как осуществл етс  в основном отсасываемым потоком загр зненного воздуха и лишь в незначительной мере потоком защитного газа. Температура отсасываемого воздуха относительно велика, а расход защитного газа по сравнению с объемом удал емого воздуха мал и в конструкции i-орелки не предусмотрено его спиральное охлаждение. Охлаждение муиди тука,  вл ющегос  наиболее приближенным к сварочной дуге трковедущим элементом, осуществл етс  лишь потоком защитного газа, что малоэффективно . Вследствие недостаточного охлаждени  этих элементов, наиболее близко расположенных к сварочной дуге, при сварке на токах 500 А и более наб.тюдаетс  их интенсивное обгорание и выход из стро . Кроме того, энерги  сжатого газа используетс  нерационально, поскольку при истечении из газоподвод щей трубки в сопло его охлаждение достигаетс  только за счет эффекта дросселировани , который характеризуетс  низкими термературным и энергетическим КПД. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому. эффекту  вл етс  горелка дл  дуговой сварки в среде защитных газов с отсосом выделений из зоны сварки, содержаща  корпус с установленной в нем токоподвод щей трубкой -и мундштуком, сопло дл  подачи защитного газа, охватывающую сопло отсасывающую насадку, соединенную с аспирационным каналом, а также руко тку. Горелка снабжена вихревой трубой, на «гор чем конце которой установлена экранирующа  обечайка, образующа  с наруж , НОИ поверхностью вихревой трубы кольцевую полость дл  сообщени  с окружающей средой, и установленным на сопле дл  подачи защитного газа отражателем, сопр женным со стенкой отсасывающей насадки и образующим совместно с поверхностью токоподвод щей трубки, выполненной с ребг рами, и корпусом горелки дл  отвода охлаждающей среды, соединенный в зоне отсасывающей насадки с выходным отверстием «холодного конца вихревой трубы и в зоне руко тки с аспирационным каналом . При этом корпус горелки выполнен с полым экранирующим выступом, полость которого соединена с каналом дл  отвода охлаждающей среды и с кольцевой полостью дл  сообщени  с окружающей средой, а вихрева  труба закреплена в полом экранирующем выступе. Канал дл  отвода охлаждающей среды выполнен сужающимс  в зоне руко тки 4. Основной охлаждающей средой  вл етс  сжатый газ (воздух), не участвующий в технологическом процессе сварки. Это усложн ет конструкцию горелки, так как требуетс  дополнительный канал дл  его подвода к горелке, и требует дополнительных эксплуатационных затрат, св занных с получением и транспортированием сжатого воздуха. Охлаждение мундштука,  вл ющегос  наиболее приближенным к сварочной дуге токоведущим элементом, осуществл етс  лишь потоком защитного газа, что малоэффективно. Вследствие недостаточного охлаждение мундштука при сварке на повыщенных сварочных токах происходит его интенсивное обгорание и преждевременный выход из стро . Энерги  сжатого защитного газа используетс  нерационально, поскольку при истечении его из подвод щего канала в сопло охлаждение сопла достигаетс  только за счет эффекта дросселировани , который характеризуетс  низкими температурным и энергетическим КПД. Цель изобретени  - повышение срока службы горелки путем эффективного охлаждени  нагревающихс  элементов и повышепис эффективности использовани  эпергии сжатого занлитного газа. Указанна  цел1 достигаетс  тем, что в горелке дл  электродуговой с;варки п защитных газах с отсосом газоиылсвыделений из зоны сварки, содержап1ий корпус с расположенной в нем токоподвод пгей трубкой и мундп1туком, установленным внутри сопла дл  подачи зап1итного газа, охватывающую сопло отсасывающую насадку, соединенную с аспирационным каналом,трубку дл  подачи защитного газа и неадиабатную вихревую трубу, «холодный конец вихревой трубы образован соплом дл  подачи защитного газа, сопло вихревой трубы установлено на конце сопла дл  подачи защитного газа, противоположном его вы . отверстию, и соединен с трубкой дл  подачи защитного газа, а «гор чий конец вихревой трубы расположен в аспирационном канале. Сопло дл  подачи защитного газа сопр жено с отсасывающей насадкой продольными ребрами. На фиг. 1 показана горелка, продольный разрез, совпадающий с плоскостью разъема корпуса; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1. Горелка содержит разъемный корпус 1 с аспирационным каналом 2. В корпусе I зафиксированы токоподвод ща  трубка 3 с мундштуком 4 и трубка 5 дл  подачи защитного газа. Горелка имеет сопло 6 дл  подачи защитного газа и отсасывающую насадку 7, охватывающую сопло 6 и сопр женную с ним посредством ребер 8. Мундштук 4 выполнен с ребрами 9. Внутри корпуса установлена неадиабатна  вихрева  труба, зафиксированна  своим оребренным «гор чим концом 10 посредством ребер 11 в аспирационном канале 2. «Холодный конец вихревой трубы (трубки дл  выхода холодного потока) образован соплом 6. На конце сопла 6, противоположном его выходному отверстию, установлены диафрагма 12 и сопло 13 вихревой трубы, которые зафиксированы во втулке 14 гайкой 15. Сопловой ввод 16 вихревой трубы соединен с трубкой 5 дл  подачи защитного газа. Горелка работает следующим образом. В процессе сварки электродна  проволока по токоподвод щей трубке 3 и мундштуку 4 непрерывно подаетс  в зону дуги.

Защитный газ по трубке 5 дл  подачи защитного газа поступает в сопловой ввод 16 и далее в сопло 13 вихревой трубы. Сжатый защитный газ, расщир  сь в сопле 13, разгон етс  до звуковых скоростей. В результате этого его температура понижаетс . Далее защитный газ с низкой температурой и с больщой скоростью входит в «гор чий конец 10 вихревой трубы. Так как канал сопла 13 выполнен спиральным, газ приобретает сложное вихревое движение. Внещние слои газа, враща сь, продвигаютс  в осевом направлении от сопла 13 вдоль «гор чего конца вихревой трубы к его дну.

Внутренние слои, враща сь в ту же сторону , движутс  в осевом направлении в противоположную сторону - от заглущенного «гор чего конца 10 вихревой трубы к диафрагме 12. В результате вихревого процесса, происход щего в вихревой трубе, теплова  энерги  от внутреннего потока передаетс  внещнему потоку. При этом внутренний поток охлаждаетс , а внещний нагреваетс  и отдает свое тепло стенкам «гор чего конц-а 10 вихревой трубы. Холодный поток защитного газа через диафрагму 12 поступает в сопло 6 дл  подачи защитного газа, которое по сути  вл етс  «холодны.м

А-А

Фиг. 2

6-5

Фиг.д

Claims (2)

1. ГОРЕЛКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ с отсосом газопылевыделений из зоны сварки, содержащая корпус с расположен ной в нем токоподводящей трубкой и мундштуком, установленным внутри сопла для подачи защитного газа, охватывающую сопло отсасывающую насадку, соединенную с аспирационным каналом, трубку для подачи защитного газа и неадиабатную вихревую трубку, отличающаяся тем, что, с целью повышения срока службы горелки путем эффективйого охлаждения нагревающихся элементов и повышения эффективности использования энергии сжатого защитного газа, «холодный» конец вихревой трубы образован соплом для подачи защитного газа, сопло вихревой трубы установлено на конце сопла для подачи защит ного газа, противоположном выходному отверстию, и соединено с трубкой для подачи защитного газа, а «горячий» конец вихревой трубы расположен в аспирационном канале.

2. Горелка по π. 1, отличающаяся тем, что сопло для подачи защитного газа сопряжено с отсасывающей насадкой продольными ребрами.

Фиг/