УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗОПЛАМЕННОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ

Предлагаемая полезная модель относится к машиностроению, а в частности, к устройству для газопламенной обработки материалов и может быть использовано для газовой резки, сварки, наплавки, зачистке или другой газопламенной обработке материалов.
Известно устройство для газопламенной обработки материалов, содержащее газоподающую трубку с головкой и вентильный блок, в монолитном корпусе которого выполнены газоподающие каналы и несквозное отверстие с малым проходным сечением, связанное с седлом вентиля для подачи кислорода (см.патент ПМ РФ №47075, по кл. F23D 14/00, 2005 г.).
При этом несквозное отверстие расположено тангенциально по отношению к газоподающей трубке, что обеспечивает высококачественную подготовку горючей смеси (кислород+горючий газ) внутри газоподающей трубки.
Устройство отличается простотой конструкции и соответственно низкой себестоимостью при изготовлении.
Однако, эксплуатация известного устройства приводит к аварийным ситуациям, связанным с возгоранием образовавшейся в системе горючей смеси (в том числе к взрывам).
Это связано с тем, что направление струи кислорода в несквозном отверстии не совпадает с направлением дальнейшего движения горючей смеси в газоподающей трубке.
Поскольку давление кислорода при газопламенной обработке всегда выше, чем давление горючего газа, то в известном устройстве при тангенциальной подаче струи кислорода давление в зоне поступления кислорода в газоподающую трубку будет выше, чем давление в других частях газоподающей трубки, что при открытии вентилей устройства
приведет к постепенному «накачиванию» кислородом (горючей смесью) всей газовой системы, подсоединенной к устройству (включая газовую магистраль и баллон с горючим газом).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является устройство для газопламенной обработки материалов, содержащее газоподающую трубку с головкой и вентильный блок, в монолитном корпусе которого выполнены сквозное отверстие и газоподающие каналы, при этом в сквозном отверстии установлен инжектор с инжектирующим каналом (см. патент Китая CN 1690514).
В известном решении поверхность сквозного отверстия представляет собой тело вращения, ось которого совпадает с осью газоподающей трубки.
В известном устройстве направление движения кислорода по инжектирующему каналу совпадает с движением газовой смеси в газоподающей трубке.
Известное устройство лишено указанных выше недостатков. Однако, данное решение обладает недостатками:
- высокая себестоимость, поскольку требуется изготовление отдельной дорогостоящей детали - инжектора.
- необходимо обеспечивать надежную внутреннюю герметичность устройства за счет высокоточной механической обработки сквозного отверстия в монолитном корпусе вентильного блока (в частности, посадочного места под инжектор).
Задачами, решаемыми предлагаемой полезной моделью, являются упрощение конструкции устройства для газопламенной обработки материалов, позволяющей обеспечить инжекционную схему подготовки горючей смеси, а также снижение трудоемкости технического обслуживания.
Технический результат в предлагаемой полезной модели достигают созданием устройства для газопламенной обработки материалов, содержащего газоподающую трубку с головкой, вентильный блок, в
монолитном корпусе которого выполнены газоподающие каналы, сквозное отверстие, и инжектирующий канал, образованный сужением сквозного отверстия, при этом сквозное отверстие с обеих сторон инжектирующего канала соединено с газоподающими каналами и снабжено герметизирующим элементом, и смесительную камеру, выполненную в виде полой детали типа тела вращения, и частично или полностью, размещенную в газоподающей трубке, при этом отверстие смесительной камеры соосно цилиндрическому инжектирующему каналу, а сквозное отверстие имеет кольцевую полость, соединенную с газоподающим каналом и образованную торцем газоподающей трубки и внешней поверхностью смесительной камеры
Выполнение зацело головки, газоподающих трубок и корпуса вентильного блока упрощает сборку и техническое обслуживание предлагаемого устройства вентильного блока.
Снабжение предлагаемого устройства дополнительной трубкой для подачи режущего кислорода к головке и вентилем режущего кислорода позволяет расширить технологические возможности предлагаемого устройства.
При использовании заявляемого устройства достигается технический результат за счет того, что в составе устройства отсутствует отдельная деталь - инжектор, но при этом эффект инжекции достигают за счет применения инжектирующего канала в виде сужения сквозного отверстия в монолитном корпусе вентильного блока, соединенного с обеих сторон инжектирующего канала с газоподающими каналами и герметично закрытого с одной стороны.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется нижеследующим описанием и чертежами, где
на фиг.1 изображен общий вид устройства для газопламенной обработки материалов;
на фиг.2 разрез фиг 1 по вентильному блоку,
на фиг.3 разрез резака по А-А.
Устройство для газопламенной обработки материалов содержит газоподающую трубку 1, головку 2 (со сменными мундштуками), вентильный блок 3, в монолитном корпусе 4 которого выполнено сквозное отверстие 5, газоподающие каналы 6 и 7, цилиндрический инжектирующий канал 8, образованный сужением сквозного отверстия 5.
Вся поверхность сквозного отверстия 5 представляет собой тело вращения, ось которого совпадает с осью цилиндрического инжектирующего канала. При этом сквозное отверстие 5 с обеих сторон инжектирующего канала 8 соединено с газоподающими каналами 6, 7 и герметично закрыто со стороны противоположной присоединению к корпусу 4 газоподающей трубки 1.
Предлагаемое устройство содержит смесительную камеру 9, выполненную в виде полой детали типа тела вращения, которая размещена в газоподающей трубке 1. При этом отверстие смесительной камеры 9 расположено соосно цилиндрическому инжектирующему каналу 8. Герметичность сквозного отверстия 5 обеспечивают герметизирующим элементом 10(например, винтом), установленным в сквозном отверстии 5 корпуса 4 вентильного блока 3. Герметизирующий винт 10 снабжен кольцевой проточкой, в которой установлено герметизирующее резиновое кольцо 17.
Устройство содержит трубку 11 для подачи режущего кислорода к головке 2, вентиль режущего кислорода 12 и смонтированные в вентильном блоке 3 вентиль горючего газа 13 и вентиль подогревающего кислорода 14.
В предлагаемом устройстве газоподающая трубка 1, головка 2, и корпуса вентильного блока 4 выполнены зацело, например, в виде цельной паяной конструкции.
В сквозном отверстии 5 имеет кольцевую полость 15, образованную торцем газоподающей трубки 1 и внешней поверхностью смесительной камеры 9 и соединенную с газоподающим каналом 7. Это обеспечивает
соединение сквозного отверстия 5 с газоподающими каналами 6 и 7 с обеих сторон от инжектирующего канала 8.
В торце смесительной камеры 9, который входит в сквозное отверстие 5, выполнен паз 16.
Устройство для газопламенной обработки материалов работает следующим образом.
При открытии вентиля подогревающего кислорода 14, кислород под избыточным давлением по газоподающему каналу 6 поступает в сквозное отверстие 5 в корпусе 4, и ускоряясь проходит через узкий цилиндрический инжектирующий канал 8.
На входе в смесительную камеру 9 резко увеличивается проходное сечение газового канала, при этом ввиду инжекционного эффекта (после резкого расширения газового потока - давление падает) там создается разрежение.
После открытия вентиля горючего газа 13, горючий газ (например, ацетилен) по каналу 7 поступает в кольцевую полость 15, затем через паз 16 засасывается в зону разрежения (начало смесительной камеры), а затем, увлекаясь инжекционным потоком, смешивается с кислородом, проходя зону турбуленции в смесительной камере 9, в которой при этом образуется горючая (кислородно-ацетиленовая) смесь.
Горючая смесь поступает далее в газоподающую трубку 1 и по ней в головку 2.
При поджигании горючей смеси, на выходе головки возникает факел (подогревающее пламя).
Для обеспечения резки (например, стального листа), после достаточного разогрева подогревающим пламенем места врезания, открывают вентиль режущего кислорода 12.
Кислород по трубке 11 поступает в головку 2, из которой через сопло мундштука 17 поступает в зону реза, обеспечивая процесс интенсивного окисления стали и тем самым процесс резки.
В заявляемом устройстве для газопламенной обработки материалов реализована традиционная инжекторная схема, применяемая в подавляющем большинстве аналогичных газопламенных устройств (газокислородных резаках и горелках).
В предлагаемой полезной модели инжекторный узел сформирован в сквозном отверстии 5 поверхностями смесительной камеры 9, газоподающей трубки 2 и монолитного корпуса 4 вентильного блока 3. Цилиндрический инжектирующий канал 8 образован сужением сквозного отверстия 5.
Таким образом, в заявленной конструкции отсутствует отдельная дорогостоящая деталь - инжектор, но при этом присутствует набор всех конструктивных признаков присущий традиционному инжекторному узлу.
Работоспособность предлагаемого устройства для газопламенной обработки материалов подтверждена испытанием опытных образцов.
При проведении испытаний опытных образцов (резаков и горелок) было установлено соотношение внутреннего минимального диаметра смесительной камеры к диаметру цилиндрического инжектирующего канала в пределах 1,5-14,0, при котором наблюдался эффект инжекции.
Оптимальным диапазоном для соотношений указанных диаметров был выбран 1,9-5,5. За пределами этого диапазона факел подогревающего пламени может быть нестабилен.
При испытаниях в качестве горючего газа использовали ацетилен и пропан-бутановая смесь (в широком диапазоне рабочих давлений кислорода и горючего газа).
Предлагаемое устройство удобно в техническом обслуживании инжекторного узла. При необходимости прочистки цилиндрического инжектирующего канала 8 достаточно вывернуть герметизирующий элемент 10. Прочистку цилиндрического инжектирующего канала 8 осуществляют через сквозное отверстие 5.
После прочистки цилиндрического инжектирующего канала 8 необходимо обратно установить герметизирующий элемент 10.