ГОРЕЛКА ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ Российский патент 2002 года по МПК B23K9/16 

Изобретение относится к области сварки.

Известна горелка для дуговой сварки в защитных газах, содержащая сопло, мундштук и рассекатель газа в виде кольцевого диска со сквозными отверстиями для прохода газа (см. А.Г.Потапьевский. Сварка в защитных газах плавящимся электродом. М.: Машиностроение, 1974, с. 198, рис. 746).

Описанная горелка не обеспечивает качество сварных швов из-за ослабленного газового потока.

Известна горелка для дуговой сварки в защитных газах, содержащая канал для направления плавящегося электрода с токоподводом, мундштук и сопло, соединенное с каналом подвода защитного газа (см. авт. свид. СССР 1007875. кл. В 23 К 9/16, 1981).

Описанная горелка принята за прототип при составлении настоящей заявки.

Недостатком прототипа является неудовлетворительная газовая защита зоны сварки из-за возникновения турбулентного потока газа и, как следствие, низкое качество сварного шва.

Задача изобретения - уменьшение расхода защитного газа и улучшение газовой защиты зоны сварки путем формирования ламинарного потока газов.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в горелке для дуговой сварки в защитных газах, содержащей канал для направления плавящегося электрода с токоподводом, мундштук и сопло, соединенное с каналом подвода защитного газа, в котором установлены детурбулизирующие конусные втулки: первая в виде несимметричного неполного конуса с углом конусности 2β₁=20-40^o, имеющая отверстие для токоподводящего канала диаметром D, вторая и третья в виде симметричных конусов, образующих кольцевой цилиндрический диффузорный канал с углом конусности 2β₂=16^o для внешней стенки и 2β₃=12^o для внутренней. Общая длина детурбулизирующих втулок не менее 3D.

Заявляемая горелка характеризуется наличием следующих существенных отличительных признаков:
а) в канале для подвода защитного газа установлены:
а) 1 - детурбулизирующая несимметричная конусная втулка;
а) 1.2 - угол конусности детурбулизирующей втулки выполнен равным 2β₁= 20÷40^o;
а) 1.3 - детурбулизирующая втулка имеет отверстие для токоподводящего канала диаметром D;
а) 2 - две детурбулизирующие симметричные конусные втулки;
а) 2.1 - втулки образуют кольцевой цилиндрический канал диффузорного типа;
а) 2.2 - углы конусности диффузорного канала составляют 2β₂=16^o для внешней стенки и 2β₃=12^o - для внутренней;
а) 2.3 - общая длина детурбулизирующих втулок не менее L=3D.

Проведенные исследования по патентной и научно-технической литературе позволили выявить ряд технических решений аналогичного назначения, однако признаков "а...а)2.3" в них нет, следовательно, заявляемая горелка соответствует условиям патентоспособности полезной модели.

Сущность заявленного поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид горелки; на фиг.2 - возможный вариант исполнения детурбулизирующей вставки.

Горелка для дуговой сварки в защитных газах содержит канал 1 для направления плавящегося электрода (не показан), мундштук 2 и сопло 3, соединенное с каналом 4 для подвода защитного газа, который через поворотное колено 5, отводной канал 6, вход 7, сетку 8, центральную часть 9 и выход 10 направляет газовый поток в зону сварки. Ввиду того, что поток газа, выходящий из поворотного колена 5, не сразу заполняет все сечение кольцевого канала 6, а в месте расширения отрывается от стенок и дальше движется в виде свободной струи, отделенной от остальной части газового потока поверхностью раздела. Транзитная струя перемешивается с окружающим потоком газа, что приводит к интенсивному вихреобразованию, а следовательно, к значительным потерям давления газа.

Для снижения этих потерь в канал 6 отвода защитного газа устанавливают несимметричную детурбулизирующую конусную втулку 11 с углом конусности 2β₁= 20^o÷40^o. При этом во втулке 11 выполнено отверстие для токоподводящего канала 1 диаметром D. Данная втулка плавно переходит в симметричные конусные втулки 12 и 13, образующие кольцевой цилиндрический канал диффузорного типа. Угол конусности диффузорного канала составляет 2β₂=16^o - для внешней стенки и 2β₃=12^o для внутренней. Общая длина втулок равна не менее L=3D.

Таким образом, на основании вышеизложенного входная часть сопла 3 горелки, т.е. каналы 6 и 7, представляет собой кольцевые цилиндрические каналы диффузорного типа.

При течении газа в диффузорных каналах 6 и 7 скорость потока постепенно уменьшается, а давление увеличивается. Кинетическая энергия частиц газа уменьшается как вдоль диффузора, так и по направлению к стенкам. Слои газа у стенок обладают столь малой кинетической энергией, что не могут преодолевать нарастающее давление, останавливаются и начинают двигаться обратно. При столкновении основного потока с обратными потоками возникают вихреобразования, связанные с потерями давления. Интенсивность этих явлений возрастает с увеличением конусности диффузора. Указанные выше устройства и служат для уменьшения воздействия местных сопротивлений на газовый поток.

Горелка для дуговой сварки в защитных газах работает следующим образом. В процессе сварки защитный газ подается по каналу 4, поворотному колену 5, кольцевому каналу 6, где при помощи детурбулизирующей втулки 11 плавно расширяется до объема входной части сопла. Дальнейшее его расширение носит симметричный характер благодаря наличию детурбулизирующего конусного канала 7 и через сетку 8, центральную часть 9 и выход 10 сопла 3 направляется в зону сварки. В результате формируется ламинарный поток защитного газа, что позволяет надежно защитить сварочную ванну от кислорода атмосферного воздуха.

Изобретение относится к дуговой сварке и может найти применение при изготовлении сварных конструкций в различных отраслях машиностроения. В канале подвода защитного газа горелки установлены детурбулизирующие конусные втулки. Первая втулка с углом конусности 2β₁=20^o-40^o, вторая и третья втулки с углами конусности 2β₂=16^o - для внешней стенки и 2β₃=12^o - для внутренней образуют симметричный кольцевой цилиндрический канал диффузорного типа. Общая длина детурбулизирующих втулок составляет не менее L=3D. Такое выполнение горелки позволяет достигнуть уменьшения расхода защитного газа и улучшения газовой защиты. 2 ил.

Горелка для дуговой сварки в защитных газах, содержащая токоподводящий канал для направления плавящегося электрода, мундштук и сопло, соединенное с каналом для подвода защитного газа, отличающаяся тем, что в канале подвода защитного газа установлены детурбулизирующие конусные втулки: первая с углом конусности 2β₁=20-40^o, а вторая и третья, образующие симметричный кольцевой цилиндрический канал диффузорного типа, с углами конусности 2β₂=16^o - для внешней стенки и 2β₃=12^o - для внутренней, причем общая длина детурбулизирующих втулок составляет не менее L=3D.