SU996132A1 - Горелка дл дуговой сварки в среде защитных газов - Google Patents

Description

.1

Изобретение относитс  к сварочному оборудованию и предназначено дл  использов ани  в процессе электродуговой сварки, преимущественно в среде защитных газов и при сварке порошковой проволокой.

Известна горелка дл  плазменно-дуговой резки с разомкнутой системой охлаждени , содержаща  электрод, сопло, радиатор с ребрами и наконечник с основным и дополнительными отверсти ми 1.

Недостатком этой горелки  вл етс  отсутствие встроенного отсоса газов. Более того, -встроить отсос в такую горелку представл ет большую техническую сложность, поскольку в. зону резки подаетс  отработанна  охлаждающа  среда. Это вызывает-интенсивную турбулентность в зоне резки, в результате чего трудно произвести скольконибудь эффективное улавливание газов. Общеобменна  вентил ци  в таких случа х малоэффективна .

Если применить такое устройство дл  сварки в среде защитных газов или порошковой проволокой, то нарушитс  сам тех-нологический процесс сварки, поскольку защитные газы будут перемешиватьс  с отход щей охлаждающей средой, в результате чего будет нарушена защита. Кроме того, устройство, дл  указанных видов сварки в об зательном пор дке должны снабжатьс  устройствами дл  отсоса газов и сварочного аэрозол . Самым эффективным дл  этой цели  вл ютс  встроенные отсосы, но их реализаци  при рассмотренной системе охлаждени  затруднена., ,

,Q Известна также горелка дл  электродуговой сварки, содержаща  корпус, токоведущие элементы с радиатором, соплом дл  подачи защитного газа и наконечником дл  подачи охлаждающего воздуха. Горелка выполнена в виде сварочного пистолета, в ру15 ко тку которого встроен пневмомОтор подаЧи сварочной проволоки. Охлаждающий воздух подаетс  к радиатору при температуре сети, без расширени , и далее поступает на пневмомотор 2.

20

Однако это решение определ ет низкую эффективность охлаждени  радиатора при больших сварочных токах, поскольку температура воздуха в сети достаточно высока , что  вл етс  недостатком этой горелки.

Известна горелка дл  ручной полуавтоматической сварки в среде защитных газов модели R 6 «BEPriARD, рассчитанна  дл  работы при сварочных токах до 600 А. Горелка состоит из корпуса с руко ткой, токоведущих элементов, канала подачи защитного газа, сопла дл  подачи защитного газа, аспирационного сопла. Токоведущие элементы фиксируютс  в полых корпусе и руко тке. Аспирационное сопло сообщаетс  с полостью корпуса и руко тки и далее, через гибкий рукав, с выносным фильтровентил ционным агрегатом. В процессе сварки сварочный аэрозоль и газы, смещанные с окружающи.м воздухом, всасываютс  через аспирационное сопло в полости корпуса и руко тки, охлажда  при этом оба сопла и Токоведущие элементы, и далее, через гибкий рукав и фильтровентил ционный агрегат вытекают в атмосферу 3.

Однако эта горелка обладает р дом недостатков .

Охлаждение сопел и токоведущих элементов производитс  Нагретым воздухом, температура которого достаточно высока, а скорость движени  в аспирационном канале сравнительно невелика. В этих услови х теплоотдача от сопел и токоведущих элементов неэффективна, что укорачивает срок их эксплуатации при сварке на больших токах, ухудщает услови  труда за счет перегрева корпуса и руко тки, снижает производи ,тельность.

Кроме того, охлаждение производитс  смесью воздуха со сварочным аэрозолем, а температура сопел и токоведущих элементов достаточно высока, происходит интенсивное налипание аэрозольных частиц на их наружную поверхность. Теплообмен между охлаждающим воздухом и охлаждаемыми элементами при этом ухудщаетс , что снижает срок службы, ухудщает отсос вредностей.

Известны горелки, в которых система охлаждени  выполнена с применением вихревого эффекта 4.

Однако эти горелки предназначены дл  сварки в специальных услови х. Они имеют, как показали испытани , недостаточное охлаждение , не пригодны дл  щирокого внедрени , особенно там, где возникает необходимость применени  встроенных отсосов газов и аэрозол .

Известна горелка дл  электродуговой сварки, содержаща  корпус с радиатором, соплом дл  подачи защитного газа и наконечником дл  подачи охлаждающего воздуха на радиатор и сопло, зафиксированном в кронщтейне. Охлаждение радиатора происходит за счет обдува его охлаждающим воздухом , истекающим через перфорированные отверсти  наконечника. При истечении в атмосферу сжатый воздух расщир етс , в результате чего его температура снижаетс . Кронщтейн дл  фиксации наконечника частично экранирует руку сварщика от лучистого тепла 5.

Недостатком известной горелки  вл етс  низка  эффективность использовани  сжатого воздуха, поскольку КПД процесса дросселировани , примененного в этом решении, заведомо мало (1,7%). Вследствие этого, температура охлаждающего воздуха недостаточно низка  и эффективность охлаждени  невелика. Кроме того, в процессе обдува происходит подмещивание окружающего воздуха, вследствие чего результирующа  температура охлаждающего потока выще температуры истекающего из наконечника воздуха и обдув радиатора и сопла при такой конструкции неравномерен, а в про5 цессе эксплуатации теплообмен между радиатором , соплом и охлаждающи.м потоком ухудщаетс  вследствие постепенного налипани  аэрозольных частиц и брызг металла на обдуваемые поверхности. Это снижает срок службы горелки, в которой отсутствует система аспирации газов и сварочного аэрозол .

Наиболее близкой к изобретению 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, сопло дл  подачи защитного газа, охватывающую сопло отсасывающую насадку, соеди0 ненную с аспирационным каналом, а также руко тку. Горелка снабжена газоструйным блоком отсоса (эжектором), сопло которого установлено на токоподвод щей трубке. Такое расположение сопла позвол ет охлаждать нагревающуюс  в процессе работы токоподвод щую трубку 6.

Недостатками известной горелки  вл ютс  плохое охлаждение сопла дл  подачи защитного газа, отсасывающей насадкой, так как эти элементы охлаждаютс  отсасы0 ваемым потоком воздуха с пылегазовыделени ми , температура этого потока относительно велика и вследствие недостаточного охлаждени  этих элементов наблюдаетс  интенсивное засорение их отсасываемыми выделени ми . Это приводит к ухудщению теплообмена между охлаждаемыми элементами горелки и потоком отсасываемого воздуха, уменьшаетс  сечение аспирационного капала горелки и повышаетс  щероховатость его стенок. Вследствие недостаточного охлаж0 дени  горелка не может быть использована дл  сварки на повыщенных токах сварки, т.е. не может быть првыщена производительность процесса сварки.

Цель изобретени  - повыщение эффективности охлаждени  горелки, удобства

эксплуатации и производительности труда.

Цель достигаетс  тем, что горелка дл  дуговой сварки в среде защитных газов с

отсосом выделении из зоны сварки, содержаща  корпус с установленной в нем токоподвод щей трубкой, сопло дл  подачи защитного газа, охватывающую сопло отсасывающую насадку, соединенную с аспирационным каналом, а также руко тки, снабжена вихревой трубой, на «гор чем конце которой установлена экранирующа  обечайка, образующа  с наружной 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 щёй трубки, выполненной с ребрами, и корпусом горелки, канал 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, по лость 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.

На фиг. 1 схематически представлена предлагаема  горелка, общий вид, разрез; 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; на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 1.

Горелка содержит корпус 1, выполненный с полым экранирующим выступом 2. Корпус 1 выполнен за одно целое с руко ткой 3. Внутри корпуса I расположена токоподвод ща  трубка 4 с каналом дл  подачи защитного газа 5. На токоподвод щей трубке 4 выполнены ребра 6. Горелка имеет сопло 7 дл  подачи защитного газа, на котором установлен отражатель 8. Сопло 7 выполнено с ребрами 9. В горелку входит отсасывающа  насадка 10, охватывающа  сопло 7. Отражатель 8 сопр жен с цилиндрической стенкой насадки 10, т.е. его периферийна  поверхность контактирует с внутренней поверхностью насадки 10. Сопло 7 дл  подачи защитного газа выполнено как одно целое с ребрами 9 и отражателем 8. В экранирующем выступе 2 закреплена вихрева  труба I1 своим «гор чим концом 12, на котором с зазором установлена экранирующа  обечайка 13, образующа  совместно с наружной поверхностью «гор чего конца 12 вихревой трубы 11 кольцевую полость 14 дл  сообщени  с окружающей средой . Экранирук)ща  обечайка 13 выполнена с ребрами 15. Отражатель 8 совместно с поверхностью токоподвод щей трубки 4, ее ребрами 6 и корпусом 1 образуют канал 16 дл  отвода охлаждающей среды. Канал 16

в зоне отсасывающей насадки 10 соединен (сообщаетс ) с выходным отверстием «холодного конца 17 вихревой трубы П. Внутренн   поверхность корпуса 1 и полость руко тки 3 образуют аспирационный канал 18, сообщающийс  с отсасывающей насадкой 10 и побудителем т ги (не показан). Канал 16 в зоне руко тки выполнен сужащиис  и сообщающимс  с аспирационным каналом 18. Кольцева  полость 14 сообщаетс  с полостью 19 экранирующего выступа 2, а полость 19, в свою очередь, сообщаетс  с каналом 16 дл  отвода окружающей среды (воздуха). Корпус 1 и руко тка горелки 3 выполнены полыми, состо щими из 2-х половин , с плоскостью разъема, совпадающей с плоскостью симметрии горелки. Ребра токоведущих элементов 6 сопр жены с ребрами 9 сопла подачи защитного газа посредством вставок 20 из электроизол ционного материала. Сопловой ввод 21 вихревой трубы 11 сообщен с каналом подвода сжатого воздуха 22.

Назначение отражател  8 состоит в том, чтобы, во-первых сформировать поток удал емых газов и сварочного аэрозол  таким образом, чтобы он с минимальным-и сопротивлени ми всасывалс  в аспирационный канал 18; во-вторых, отделитель полость «холодного конца 17 вихревой трубы 11 и полость между отсасывающей насадкой 10 и соплом 7 подачи защитного газа, где движетс  охлаждающий поток, от всасывающей полости отсасывающей насадки 10; в-третьих , поскольку отражатель 8 охлаждаетс , налипание сварочного аэрозол  на его поверхности практически отсутствует, а сам отражатель 8 преп тствует попаданию аэрозол  в канал 16 дл  отвода охлаждающего воздуха. Выполнение охлаждаемых отражател  8 и ребер 9 заодно с соплом 7 подачи защитного газа позвол ет улучщить охлаждение самого сопла 7 подачи защитного газа , которое  вл етс  одной из самых термонагруженных деталей, снижает засорение его аэрозолем, увеличивает его термостойкость и позвол ет поддерживать стабильное сопротивление аспирационного тракта.

Claims (6)

1. Назначение сужающегос  канала 16 состоит в том, чтобы, во-первых, направить охлаждающий поток к аспирационному каналу 18 вдоль токоведущих элементов дл  их охлаждени ; во-вторых, обеспечить подсос атмосферного воздуха через канал 14 и полость 19. Разрежение в полости 19 образуетс  как за счет вакуума от внешнего источника, так и за счет пониженного давлени  в сужающемс  канале (вследствие увеличени  скорости охлаждающего потока в сужающемс  канале 16), что обеспечивает охлаждение «гор чего конца 12 вихревой трубы 11. Горелка работает следующим образом. Сварочна  проволока непрерывно подаетс  в зону сварки через центральный канал 5 токоподвод щей трубки4 с ребрами 6. Одновременно через канал токоподвод щей трубки 4 в полость сопла подачи защитного газа 7 подаетс  защитный газ. В процессе сварки больщими токами происходит интенсивный нагрев токоведущих элементов, сопла 7 и насадки 10 и менее интенсивный - внутренних и наружных поверхностей корпуса 1, руко тки 3, выключател . Охлаждение нагревающихс  элементов горелки осуществл етс  воздухом. В процессе работы горелки сжатый воздух по каналу 22 при температуре сети подаетс  в сопло 21 вихревой трубы 11. В результате известного вихревого эффекта (эффекта Ранка) из «холодного конца 17 неадиабатной вихревой трубы 11 весь подаваемый воздух выходит охлажденным и далее поступает в полость между указанной насадкой 10 и соплом 7, охлажда  при этом поверхности сопла 7, насадки 10, отражатель 8 и ребра 6 и 9 токоподвод щей трубки 4 и сопла 7. Далее охлаждающий поток поступает в сужающийс  канал 16 и аспирационный канал 18, охлажда  токоведущие элементы и корпус 1 горелки. При этом скорость охлаждающего воздуха в сужающемс  канале 16 возрастает. В результате совместного воздействи  разрежени , создаваемого побудителем (не показан), и кинетической энергии потока охлаждающего воздуха происходит подсос атмосферного воздуха через полость 19 и полость 14. При этом охлаждаетс  «гор чий конец 12 вихревой трубы 11. Одновременно охлаждаетс  экранирующа  обечайка 13 с ребрами 15, защищающие вместе с экранирующим выступом 2 руку сьарщика от и.злучени  дуги. Отсос газов и сварочного аэрозол  осуществл етс  через насадку 10. При этом дополнительно охлаждаютс  стенки сопла 7, насадки 10, отражател  8, корпуса 1 и руко тки 3. Выполнение отражател  8 аспирационного тракта жестко сопр женным с цилиндрической внутренней поверхностью сопла 7 и его ребрами 9 позвол ет легко осуществить замену сопла и насадки в случае необходимости, сформировать поток отсасываемых газов оптимальным образом и добитьс  дополнительного охлаждени  одного из наиболее термонагруженных элементов - сопла дл  подачи защитного газа. Соединение «холодного конца 17 вихревой трубы с каналом 16 в зоне отсасывающей насадки 10 увеличивает эффект о; лаждени . Поскольку температура его стенок всегда отрицательна, охлаждение сопла 7, и особенно насадки 10, производитс  не только обдувом, но и посредством контакта корпуса «холодного конца 17 с корпусом насадки 10. По сравнению с прототипом при применении предлагаемой горелки достигаетс  эффективное охлаждение ее термонагруженных элементов, обеспечиваемое использованием энергии сжатого воздуха в вихревой трубе, увеличение производительности труда, обусловленное , во-первых, с возможностью сварки на повыщенных сварочных токах, и, вовторых , улучщением условий труда при сварке (защитой руки от Ожегов и перегрева, эффективным удалением сварочного аэрозол  и газов) и увеличиваетс  срок службы как отдельных элементов горелки, так и всей горелки, повыщаетс  надежность работы ее охлаждаемых элементов и отсоса, отсутствует полностью или уменьщено до минимума залипание каналов аэрозолем. Предлагаемое исполнение горелки позвол ет эффективно охладить не только наиболее термонагруженные элементы (сопло, насадку, токоведущие элементы), но и менее термонагруженные (стенки корпуса и руко тки, экранирующие элементы). Кроме того, отражатель защищает аспирационный канал и канал отвода охлаждающего воздуха от засорени  сварочным аэрозолем , формирует поток охлаждающего воздуха . Формула изобретени  I. Горелка дл  дуговой сварки в среде защитных газов с отсосом выделений из зоны сварки, содержаща  корпус с установленной в нем токоподвод щей трубкой, сопло дл  подачи защитного газа, охватывающую сопло отсасывающую насадку, соединенную с аспирационным каналом, а также руко тку, отличающа с  тем, что, с целью повыщени  эффективности охлаждени  горелки, удобства эксплуатации и производительности труда , горе ка снабжена вихревой трубой, на «гор чем конце которой установлена экранирующа  обечайка, образующа  с наружной 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 ребрами и корпусом горелки канал дл  отвода охлаждающей среды, соединенный в зоне отсасывающей насадки с выходным отверстием «холодного конца ви.хревой 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 ередои , а вихрева  труба закреплена в полом экранирующем выступе.
2. 2. Горелка по п. 1, отличающа с  тем, что канал дл  отвода охлаждающей среды выполнен сужающимс  в зоне руко тки. Источники информации,

   прин тые во внимание при экспертизе

   1.Авторское свидетельство СССР № 332964, кл. В 23 К 9/16, 22.05.70.

   2.Патент ФРГ №1565627, кл.49Ь9/12, 23.12.71.
3. 3.Отсос газопылевыделений при сварке плав щимс  электродом в среде защитных

   газов. Экспрессинформаци . Информэнерго, сер. «Сварочные работы, № 1 (142) 1973, с. 16-17.
4. 4.Рагунович С. Выбор системы охлаждени  сварочных горелок, предназначенных дл  работы на открытых площадках. - «Теори  и практика сварочного производства. Свердловск, 1978, № 2, с. 61-63.
5. 5.Авторское свидетельство СССР № 599938, кл. В 23 К 9/16, 28.06.76.
6. 6.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2457424, кл. В 23 К 9/16, 01.03.77 (прототип).

   «