РЕЗАК ДЛЯ КИСЛОРОДНОЙ РЕЗКИ МЕТАЛЛА НА ЖИДКОМ ГОРЮЧЕМ Российский патент 1995 года по МПК F23D14/42 B23K7/00 

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.

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.

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.

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.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности, надежности конструкции и обеспечение безопасности работы резчика.

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.

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.

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.

На фиг.1 представлен резак, общий вид; на фиг.2 и 3 варианты исполнения каналов в наружном мундштуке.

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.

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.

Резак работает следующим образом.

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.

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.

Таким образом, изобретение позволяет повысить эффективность, надежность и безопасность работы резчика.

Использование: для ручной разделительной резки углеродистых сталей толщиной до 300 мм. Сущность изобретения: резак содержит головку с наружным и внутренним мундштуками, между которыми расположена испарительная камера. Подогревающее сопло для нагрева испарительной камеры смонтировано коаксиально наружному мундштуку и содержит кольцевую полость, открытую со стороны рабочего торца наружного мундштука. Подогревающий кислород через жиклер попадает в смесительную камеру. Через канал в эту камеру попадает также жидкое горючее. Расстояние от жиклера до канала не менее 40 диаметров смесительной камеры. Смесь горючего с кислородом через канал в головке попадает в смесительную камеру. Часть смеси выходит в зазор между мундштуками, а часть через каналы, выполненные в теле наружного мундштука, попадает в кольцевую полость и через подогревающее сопло выходит наружу. Каналы могут быть выполнены ступенчатыми, при этом часть канала с меньшим гидравлическим диаметром расположена со стороны испарительной камеры. В каналы могут быть вставлены проницаемые вставки. Соотношение площадей смесительной камеры и сечения канала для подачи жидкого горючего в смесительную камеру равно числу из ряда 4-300. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. РЕЗАК ДЛЯ КИСЛОРОДНОЙ РЕЗКИ МЕТАЛЛА НА ЖИДКОМ ГОРЮЧЕМ, содержащий головку с внутренним и наружным мундштуками и подогревающим соплом, смесительную камеру, полость которой соединена с испарительной камерой и посредством жиклера с трубопроводом для подачи подогревающего кислорода, а также трубопровод для подачи жидкого горючего, отличающийся тем, что подогревающее сопло расположено коаксиально наружному мундштуку и выполнено с открытой со стороны рабочего торца наружного мундштука кольцевой полостью, 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 подогревающего сопла, а трубопровод для подачи жидкого горючего смонтирован под углом к смесительной камере и соединен с ней каналом, выполненным в ее стенке. 2. Резак по п. 1, отличающийся тем, что каналы в наружном мундштуке выполнены ступенчатыми, при этом часть канала с меньшим гидравлическим диаметром расположена со стороны испарительной камеры. 3. Резак по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что головка снабжена проницаемыми вставками, установленными в каналах наружного мундштука. 4. Резак по пп. 1 3, отличающийся тем, что расстояние по оси смесительной камеры от жиклера для подачи подогревающего кислорода до канала для подачи жидкого горючего равно не менее 40 диаметров смесительной камеры. 5. Резак по пп. 1 4, отличающийся тем, что отношение площадей сечения смесительной камеры к сечению канала для подачи жидкого горючего в смесительную камеру равно 4 300.