УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗОПЛАМЕННОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ Российский патент 2003 года по МПК B23K5/00 B23K7/06 F23D14/38 

Изобретение относится к газопламенной обработке металлов и может быть использовано при ручной и машинной сварке, пайке и резке металлов.

Известно устройство для газопламенной обработки металлов, состоящее из рукоятки, трубопроводов горючего газа и кислорода, корпуса с регулировочными вентилями, наконечника со смесительной камерой и инжектором, с головкой и с мундштуком (Д.Л.Глизманенко. "Сварка и резка металлов". - М.: Высшая школа, 1974, с.162-164). Это устройство предназначено для сварки и пайки металлов, оно снабжено комплектом из сменных наконечников. В каждом наконечнике установлены смесительная камера с инжектором и головка с мундштуком.

Недостатками этого устройства являются высокая сложность и металлоемкость сменных наконечников и невозможность использования его в качестве газокислородного резака, низкая эффективность защиты при обратном ударе.

Известно инжекторное устройство для газопламенной обработки металлов, предназначенное для сварки, пайки и резки, состоящее из корпуса с каналами входа горючего газа и кислорода и каналами выхода горючей смеси и режущего кислорода, сменных наконечников для газокислородной резки и сварки металлов и трубок горючей смеси, в которых имеются смесительные камеры (FR 498521, F 23 D 3/24, 1919).

Недостатком этого устройства является то, что его невозможно использовать без замены всего наконечника для резки металлов различными газами, при использовании его в качестве газосварочной горелки вентиль режущего кислорода остается на корпусе, что создает лишний вес и громоздкость горелки, кроме того, устройство не имеет системы пламягашения при обратном ударе.

Наиболее близким по конструктивным особенностям является устройство для газопламенной обработки металлов, состоящее из ствола (рукоятки) с вентилями горючего газа и кислорода на подводящих газовой и кислородной трубках и с выходным каналом горючей смеси, соединенным со сменной насадкой, имеющей сменный наконечник со сменной смесительной камерой в виде диффузора и муфты, в которую ввернут инжектор, и головку. Наконечник выполнен в виде трубки горючей смеси, на одном конце которой закреплена головка с мундштуком, а на другом посредством резьбового соединения закреплена смесительная камера с инжектором, рукоятка является неизменной при смене насадок (RU 2076790 C1, B 23 K 5/00, 7/00, 10.04.1997).

Это устройство обладает рядом недостатков: смешивание газов в сменных насадках происходит рядом с вентильной группой у ствола, после выхода из ствола газы смешиваются и перемещаются к сменному наконечнику по одной трубке, являясь взрывоопасной смесью определенного объема, и при определенных условиях это может привести к взрыву в трубке и к несчастному случаю; неудобство в обслуживании при очистке трубки, так как для очистки трубки необходимо отвертывать смесительную камеру, а после очистки снова необходимо ввернуть ее, обеспечив при этом необходимую герметичность; значительный износ резьбового соединения и сокращение срока службы; необходимость замены полного комплекта смесительной камеры с инжектором. Для каждого типоразмера свариваемого металла необходимо иметь свою смесительную камеру с инжектором; недостаточно эффективная система пламягашения при обратном ударе, выполненная в виде нескольких, например пяти, отверстий в торце инжектора; высокая сложность сменяемых инжекторно-смесительных узлов, так как в каждом инжекторе необходимо выполнить как наклонные для прохода кислорода, так и продольные для прохода горючего газа (ацетилена) отверстия.

Задачей создания данного изобретения является повышение надежности и безопасности работы устройства путем обеспечения защиты от обратных ударов и взрывобезопасности, а также обеспечение высоких газодинамических параметров в реальной эксплуатации и ремонтопригодность.

Для этого в устройстве для газопламенной обработки материалов, содержащем ствол с каналами подвода горючего газа, режущего кислорода и кислорода для горения, соединенными соответственно с трубками подвода горючего газа, режущего кислорода и кислорода для горения, головку и сменную насадку, имеющую сменный наконечник и смеситель, трубки подвода горючего газа, режущего кислорода и кислорода для горения смонтированы на головке, сменная насадка выполнена с возможностью крепления на головке и снабжена переходником с конусообразной смесительной камерой и стержнем с коническим хвостовиком, расположенным в упомянутой конусообразной смесительной камере, который одним концом закреплен в сменном наконечнике, а на другом его конце смонтирован смеситель, концентрично расположенный на стержне, при этом смеситель выполнен с отверстиями для смешивания газов и сообщающимися с ними отверстиями для подачи горючего газа и кислорода для горения, соединенными с трубками для подвода соответственно горючего газа и кислорода для горения, причем отверстия для смешивания газов сообщаются с конусообразной смесительной камерой переходника.

Для улучшения смешивания газов в минимальном объеме конический хвостовик стержня выполнен в виде завихрителя с винтовой поверхностью.

Сменная насадка для газовой резки имеет стержень, в котором выполнен центральный канал для подвода кислорода, соединенный с соответствующей трубкой подачи кислорода, сменный наконечник в ней выполнен в виде мундштука с сопловым отверстием, а сужающаяся часть смесительной камеры переходника обращена в сторону мундштука.

Сменная насадка для газовой сварки имеет сменный наконечник, выполненный в виде мундштука с сопловым отверстием, и сужающуюся часть конусообразной смесительной камеры переходника, обращенную в сторону мундштука.

Сменная насадка для рихтовки и правки имеет сменный наконечник, выполненный в виде втулки с перегородкой со сквозными отверстиями и расширяющейся частью смесительной камеры переходника, обращенной в сторону сменного наконечника.

На фиг.1 показан общий вид предлагаемого устройства, вариант применения его в качестве газосварочной горелки; на фиг.2 - общий вид устройства, вариант использования его в качестве резака для газокислородной резки металлов; на фиг.3 - сменная насадка для газовой сварки; на фиг.4 - сменная насадка для рихтовки и правки; на фиг.5 - вид А фиг.4; на фиг.6 - головка для резки; на фиг.7 - сменная насадка для резки.

Устройство для газопламенной обработки металлов состоит из ствола 1 с вентилем 2 режущего кислорода, вентилем 3 кислорода для горения и вентилем 4 горючего газа, головки 20 с трубками 7, 8 и 9 подвода режущего кислорода, кислорода для горения и горючего газа и сменной насадки 5 со сменным наконечником 6. Ствол 1 имеет каналы подвода горючего газа, режущего кислорода и кислорода для горения (на чертеже не показаны), соединенными соответственно с трубками 7, 8 и 9 подвода режущего кислорода, кислорода для горения и горючего газа. Сменная насадка 5 крепится к головке и состоит из переходника 10 с конусообразной смесительной камерой 11 для смешивания газов горючего и кислорода для горения при осуществлении сварки или горючего газа, кислорода для горения и режущего кислорода при газовой резке, стержня 12 с коническим хвостовиком 13, расположенным в смесительной камере 11 для смешивания. Одним концом переходник 10 закреплен в сменном наконечнике 6, а на другом его конце смонтирован смеситель 14, концентрично расположенный на стержне 12. Смеситель 14 выполнен с отверстиями 21 для смешивания газов и сообщающимися с ними отверстиями 15 и 16 для подачи горючего газа и кислорода для горения. Эти отверстия соединены с трубками 9 и 8 для подвода соответственно горючего газа и кислорода для горения. При выходе из смесителя 14 газ направляется в расширяющуюся или сужающуюся в направлении к наконечнику 6 смесительную камеру 11. Для улучшения смешивания газов в минимальном объеме конический хвостовик 13 стержня 12 выполнен в виде завихрителя с винтовой поверхностью. Номенклатура и количество сменных насадок 5 выбираются в зависимости от применяемых горючих газов и видов выполняемых работ. Для газовой резки в стержне 12 выполнен центральный канал 17 для подвода режущего кислорода, соединенный с соответствующей трубкой 8 головки 20. Сменный наконечник 6 в ней выполнен в виде мундштука с сопловым отверстием 18. Сужающаяся часть конусообразной смесительной камеры 11 переходника 10 обращена в сторону мундштука.

Для газовой сварки используют сменный наконечник 6 в виде мундштука с сопловым отверстием 18, а сужающаяся часть конусообразной камеры 11 переходника обращена в сторону мундштука.

Сменная насадка 5 для рихтовки и правки имеет сменный наконечник 6, выполненный в виде втулки с перегородкой с множеством сквозных отверстий 19, а расширяющаяся часть конусообразной смесительной камеры 11 переходника, обращенной в сторону сменного наконечника, для создания рассеянного потока пламени при обработке.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В зависимости от применяемого горючего газа и вида выполняемых работ выбирается соответствующая сменная насадка 5, которая крепится к головке 20.

При необходимости выполнения газосварочных работ берется сменная насадка со сменным наконечником 6 в виде мундштука с сопловым отверстием 18 и сужающейся частью конусообразной смесительной камеры 11 переходника, обращенной в сторону мундштука. Собранный газосварочный наконечник присоединяется к головке 20 с трубками горючей смеси 9 и кислорода для горения 8, которые соединены с соответствующими каналами в стволе 1. Открывая поочередно вентиль кислорода для горения 3 и вентиль горючего газа 4, рабочий устанавливает на выходе из мундштука 6 факел необходимой мощности и производит сварку металла. По окончании сварки закрывают вентиль горючего газа 4 и вентиль кислорода 3. При необходимости переналадки на сварку металла другой толщины отсоединяют газосварочный наконечник 5 от головки 20 ствола 1 и заменяют мундштук 6. Собранный газосварочный наконечник присоединяют к головке 20 с соответствующими трубками подачи газа 9 и 8 и производят сварку. При необходимости выполнения газорезательных работ от головки 20 ствола 1 отсоединяют газосварочный наконечник 5. В зависимости от применяемого горючего газа (ацетилен, пропан, бутан, природный газ) выбирают насадку с соответствующей смесительной камерой 11 переходника 10, стержнем 12 с центральным каналом 17 для подачи режущего кислорода и смесителем 14 с соответствующими калиброванными отверстиями 15 и 16. Насадку соединяют с головкой с трубками горючей смеси 9, режущего кислорода 7 и кислорода для горения 8. Открывая поочередно вентиль 3 кислорода для горения и вентиль 4 горючего газа на стволе 1, регулируют величину факела на выходе из мундштука 6, нагревают металл, а затем, открывая вентиль 2 режущего кислорода, производят резку металла. По окончании резки закрывают поочередно вентиль 2 режущего кислорода, вентиль 4 горючего газа и вентиль 3 кислорода для горения. Таким образом, при смене насадок в устройстве несменяемым остается ствол с вентильной группой и головкой 20 с трубками для подачи газов к насадке.

При обратном ударе горючая смесь горит только в сопловом канале 18 мундштука 6 или смесительной камере 11 переходника 12 газосварочной или газорезательной насадок 5 или насадки для рихтовки и правки и, поскольку она имеет минимальный объем, при возможном взрыве обратный удар не может вызвать разрыв устройства, что гарантирует безопасность работы, и увлекаемая горючей смесью, через наружный мундштук 18 выбрасывается наружу, чем и предохраняется от разрушения все устройство и обеспечивается безопасность работающего. После гашения обратного удара перекрывают все вентили и производят ремонт сменного узла.

Преимущества данной конструкции устройства для газопламенной обработки металлов заключается в следующем:
- рабочие газы транспортируются к сопловому каналу от ствола по отдельным магистралям;
- смешивание газов происходит непосредственно перед входом в сопловой канал или в самом сопловом канале;
- взрывоопасная горючая смесь находится только в рабочем сопловом канале и вследствие этого имеет самый минимальный возможный объем, который при взрыве не может вызвать разрыв изделия, что гарантирует резкое повышение безопасности проведения работ;
- конструкция устройства предусматривает сменные насадки, предназначенные для выполнения различных функций, как то резки, сварки, пайки и нагрева при рихтовке или правке, при этом несменяемыми остаются ствол и головка с трубками для транспортировки газов, на которой фиксируются насадки;
- применение завихрителя позволяет произвести качественное смешивание газов в минимальном объеме смесительной камеры;
- поскольку сопловой канал непосредственно соединен со смесительной камерой, то при нестандартной ситуации не происходит взрыва, возможны лишь легкие хлопки, т.к. возникающее высокое давление разряжается через сопловой канал.

Изобретение относится к газопламенной обработке металлов и может быть использовано при ручной и машинной сварке, пайке и резке металлов. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности и безопасности работы устройства путем обеспечения защиты от обратных ударов и взрывобезопасности, а также обеспечении высоких газодинамических параметров в реальной эксплуатации и ремонтопригодность. Ствол с каналами подвода горючего газа, режущего кислорода и кислорода для горения соединен соответственно с трубками подвода горючего газа, режущего кислорода и кислорода для горения. Сменная насадка выполнена с возможностью крепления на головке, имеет переходник с конусообразной смесительной камерой и стержень с коническим хвостовиком, расположенным в конусообразной смесительной камере. Смеситель концентрично расположен на стержне и выполнен с отверстиями для смешивания газов и сообщающимися с ними отверстиями для подачи горючего газа и кислорода для горения, соединенными с трубками для подвода соответственно горючего газа и кислорода для горения. Отверстия для смешивания газов сообщаются с конусообразной смесительной камерой переходника. Конический хвостовик стержня выполнен в виде завихрителя с винтовой поверхностью. Сменная насадка для газовой резки имеет стержень, в котором выполнен центральный канал для подвода кислорода, соединенный с соответствующей трубкой. Сменная насадка для рихтовки и правки имеет сменный наконечник, выполненный в виде втулки с перегородкой со сквозными отверстиями и расширяющейся частью смесительной камеры переходника, обращенной в сторону сменного наконечника. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для газопламенной обработки материалов, содержащее ствол с каналами подвода горючего газа, режущего кислорода и кислорода для горения, соединенными соответственно с трубками подвода горючего газа, режущего кислорода и кислорода для горения, головку и сменную насадку, имеющую сменный наконечник и смеситель, отличающееся тем, что трубки подвода горючего газа, режущего кислорода и кислорода для горения смонтированы на головке, сменная насадка выполнена с возможностью крепления на головке и снабжена переходником с конусообразной смесительной камерой и стержнем с коническим хвостовиком, расположенным в упомянутой конусообразной смесительной камере, который одним концом закреплен в сменном наконечнике, а на другом его конце смонтирован смеситель, концентрично расположенный на стержне, при этом смеситель выполнен с отверстиями для смешивания газов и сообщающимися с ними отверстиями для подачи горючего газа и кислорода для горения, соединенными с трубками для подвода соответственно горючего газа и кислорода для горения, причем отверстия для смешивания газов сообщаются с конусообразной смесительной камерой переходника. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что конический хвостовик стержня выполнен в виде завихрителя с винтовой поверхностью. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что сменная насадка выполнена газорезательной, при этом в стержне выполнен центральный канал для подвода кислорода, соединенный с соответствующей трубкой подачи кислорода головки, сменный наконечник насадки выполнен в виде мундштука с сопловым каналом, а сужающаяся часть смесительной камеры переходника обращена в сторону мундштука. 4. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что сменная насадка выполнена газосварочной, при этом сменный наконечник выполнен в виде мундштука с сопловым каналом, а сужающаяся часть конусообразной смесительной камеры переходника обращена в сторону мундштука. 5. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что сменная насадка выполнена для рихтовки и правки, при этом сменный наконечник выполнен в виде втулки с перегородкой со сквозными отверстиями, а расширяющаяся часть смесительной камеры переходника обращена в сторону сменного наконечника.