ГОРЕЛКА ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ Российский патент 2003 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. Потапьевский А.Г. Сварка в защитных газах плавящимся электродом. М., Машиностроение, 1974, с. 198, рис. 74б).

Описанная горелка не обеспечивает качество сварных швов из-за ослабления потока защитного газа в результате значительных местных сопротивлений.

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 наличия значительных местных сопротивлений газовому потоку, возникновения турбулентных вихрей и, как следствие, получения низкого качества сварочных соединений.

Задача изобретения - снижение расхода защитного газа и улучшение газовой защиты зоны сварки путем уменьшения местных сопротивлений и формирования ламинарного газового потока.

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, канал для подвода защитного газа выполнен с круглым сечением диаметром D и с внутренней и внешней стенками, очерченными радиусами, проведенными из одного центра, с образованием поворотного колена конфузорного типа. Отношение радиуса кривизны поворотного колена к диаметру D больше или равно единице, шероховатость его внутренней стенки имеет высокую чистоту, а сопло соединено с каналом подвода защитного газа через отводящий канал, выполненный длиной не менее 2D.

Заявленная горелка характеризуется наличием следующих существенных отличительных признаков:
а) канал для подвода защитного газа выполнен с круглым сечением диаметром D;
б) внутренняя и внешняя стенки канала очерчены радиусами, проведенными из одного центра с образованием поворотного колена конфузорного типа;
в) отношение радиуса кривизны поворотного колена к диаметру D больше или равно единице;
г) шероховатость внутренней стенки поворотного колена имеет высокую чистоту;
д) сопло соединено с каналом подвода защитного газа через отводящий канал;
е) отводящий канал выполнен длиной не менее 2D.

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

Сущность заявленного поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид горелки, на фиг.2 - канал для подвода защитного газа.

Горелка для дуговой сварки в защитных газах содержит канал 1, являющийся токоподводом, а также служащий для направления плавящегося электрода (не показан), мундштук 2 и сопло 3, соединенное с каналом 4 для подвода защитного газа, который через поворотное колено 5, отводящий кольцевой канал 6, вход 7, сетку 8, центральную часть 9 и выход 10 сопла 3 направляет поток газа в зону сварки. Канал 6 и вход 7 снабжены детурбулизирующими вставками 11, 12 и 13.

Канал 4 имеет круглое сечение с диаметром D, у которого внутренняя и внешняя стенки очерчены радиусами R₁ и R₂, проведенными из одного центра. При этом отношение радиуса R кривизны поворотного колена 5 к диаметру D канала 4 больше или равно единице, а длина L отводящего канала 6 должна быть не менее 2D. Углы поворота канала α₁ и α₂ составляют величину не более 60^o. При этом шероховатость внутренней стенки канала 4 имеет высокую чистоту, а само колено 5 выполнено конфузорного типа, т.е. D больше D₁.

Горелка работает следующим образом.

В ходе сварочного процесса защитный газ из канала 4 поступает в поворотное колено 5, в котором, как показывают экспериментальные данные, коэффициент местного сопротивления уменьшается с увеличением соотношения R/D. Он очень сильно падает при изменении R/D в пределах от 0 до 1, в то время как при изменении от 1 до 2 изменяется слабо, а при R/D больше 2 принимает постоянное значение. Практически необходимо достигнуть значения R/D, равного 1, при условии, что колено 5 круглого сечения, что обеспечивает наименьший коэффициент сопротивления. Внутренняя и внешняя стенки поворотного колена очерчены радиусами R₁ и R₂, проведенными из одного центра. При практически гладких стенках поворотного колена 5 и числе Рейнольдса Re=10⁵ наблюдается сильное падение коэффициента потерь, которое продолжается до Re=2•10⁵, после чего коэффициент потерь практически перестает зависеть от значения Re, т.е. наступает автомодельная область.

После поворотного колена 5 газ поступает в отводящий кольцевой канал 6. Причем требование поворота газового потока под углом α₂≤60^° сохраняются и в этом случае. Для дальнейшего снижения потерь необходимо, чтобы длина L отводящей части поворотного колена составляла не менее 2D.

Газовый поток через каналы 6 и 7, снабженные детурбулизирующими вставками 11, 12 и 13, через сетку 8, центральную часть 9 и выход 10 сопла 3 направляется в зону сварки, обеспечивая оптимальную защиту сварочной ванны от кислорода атмосферного воздуха.

Изобретение относится к области сварки и может найти применение в различных отраслях машиностроения при изготовлении сварных конструкций. Для уменьшения потерь давления защитного газа и улучшения газовой защиты зоны сварки путем формирования ламинарного потока газов и снижения местных сопротивлений канал подвода защитного газа в горелке выполнен с круглым сечением диаметром D и с внутренней и внешней стенками, очерченными радиусами, проведенными из одного центра, с образованием поворотного колена конфузорного типа. Отношение радиуса кривизны поворотного колена к диаметру D больше или равно единице. Шероховатость его внутренней стенки имеет высокую частоту. Сопло соединено с каналом подвода защитного газа через отводящий канал, выполненный длиной не менее 2D. 2 ил.

Горелка для дуговой сварки в защитных газах, содержащая канал для направления плавящегося электрода с токоподводом, мундштук и сопло, соединенное с каналом подвода защитного газа, отличающаяся тем, что канал подвода защитного газа выполнен с круглым сечением диаметром D и с внутренней и внешней стенками, очерченными радиусами, проведенными из одного центра, с образованием поворотного колена конфузорного типа, отношение радиуса кривизны которого к диаметру D больше или равно единице и шероховатость его внутренней стенки имеет высокую частоту, а сопло соединено с каналом подвода защитного газа через отводящий канал, выполненный длиной не менее 2D.