Насадка для газопламенной обработки материалов

Полезная модель относится к газовому оборудованию, в частности к устройствам для термообработки натурального камня с целью придания ему шероховатости для изготовления тротуарных плиток, плиток для лестниц и других изделий.
Для термообработки поверхности камня могут быть использованы газовые горелки. В качестве газа используется пропан-бутан и баллон с кислородом. Газовая горелка для термообработки с водяным охлаждением применяется для снятия глянца (полировки) с поверхности натурального камня и создания эффекта шероховатости.
Известно большое количество патентов на устройства термообработки камня (гранита), имеющих различные конструкции газовых горелок для обработки поверхности камня, например, патенты на изобретения: №№2534338, 27116913, 2575516, 2618634, 2213299, 2214895, 2347653, 2426030, 2483247, 2509954, 2527231, 2563462, патенты на полезные модели №№147854 и другими.
Известен патент на изобретение №2716913, приоритет 12.08.2016, «Устройство для газопламенной обработки материалов», Патентообладатель: ООО «Оксикод», которое может быть использовано для обработки различных материалов открытым пламенем, а также для газовой резки, сварки, наплавки, зачистки. Устройство содержит узел регулировки подачи газа, ствол с газоподающим каналом, инжектор, сопло в виде цилиндрического отрезка трубы с деформированным краем и смесительную камеру. Деформированная стенка сопла примыкает к наружной поверхности смесительной камеры и образует воздушный эжектор, при этом инжекционный канал соединен непосредственно с полостью смесительной камеры, смесительная камера выполнена с предварительным воздушным эжектором в виде радиальных отверстий. Недостатком данного решения является невозможность обеспечения достаточной температуры, скорости и количества смеси кислорода и горючего газа, подаваемых в зону обработки и низкая скорость реза.
Известна сменная насадка, имеющая сменный наконечник со сменной смесительной камерой в виде диффузора и муфты, в которую ввернут инжектор, и головка. 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 (патент RU 2076790 С1, B23K 5/00, 7/00, 10.04.1997). Это устройство обладает рядом недостатков, а именно: смешивание газов в сменных насадках происходит рядом с вентильной группой, после выхода из ствола газы смешиваются и перемещаются к сменному наконечнику по одной трубке, являясь взрывоопасной смесью, и при определенных условиях это может привести к взрыву в трубке; сложность в обслуживании при очистке трубки; значительный износ резьбового соединения и сокращение срока службы; необходимость замены полного комплекта смесительной камеры с инжектором. Необходимо отметить также недостаточно эффективную систему пламя гашения при обратном ударе и высокую сложность сменяемых инжекторно-смесительных узлов, так как в каждом инжекторе необходимо выполнить отверстия для прохода кислорода и для прохода горючего газа.
Наиболее близким решением, взятым в качестве прототипа является сменная насадка для газопламенной обработки металлов (патент РФ №2215623 С1, 09.09.2002, B23K 5/00, B23K 7/06, F23D 14/38), содержащая корпус с отверстиями и смесительной камерой, при этом она выполнена сопловой и снабжена переходником с конусообразной смесительной камерой и стержнем с коническим хвостовиком, расположенным в конусообразной смесительной камере переходника, который одним концом закреплен в сменном наконечнике, а на другом его конце смонтирован смеситель, концентрично расположенный на стержне, в смесителе выполнены отверстия для подачи горючего газа и кислорода и сообщающиеся с ними отверстия для смешивания газов, сообщающиеся с конусообразной смесительной камерой переходника. Необходимо отметить, что изготовление сопла с отверстиями является не технологичным и долгим процессом, так как каждое отверстие необходимо обработать отдельно. Также она не может обеспечить точные и стабильные условия горения и не исключена возможность взрыва горючей смеси внутри горелки. Кроме того, не исключена неравномерность обработки поверхности, поскольку обработка происходит точечно, не имеет большой площади поверхности горения и поэтому не подходит для термообработки больших горизонтальных поверхностей, например, поверхности натурального камня, гранита и т.п.
Технической проблемой заявленного решения является создание насадки, обеспечивающей оптимальную ширину и равномерность обработки поверхности, а также повышение надежности работы.
Поставленная проблема решается за счет того, что в насадке для газопламенной обработки материалов, содержащей корпус с отверстиями и смесительной камерой, корпус выполнен в виде горизонтальной шестигранной призмы, содержащей верхнюю и нижнюю грани, две боковые прямые и две боковые конические грани, при этом на верхней грани расположено глухое резьбовое отверстие, а смесительная камера выполнена в виде треугольного канала, состоящего из двух наклонных каналов, отходящих от глухого резьбового отверстия и соединенных со сквозным горизонтальным каналом, расположенным параллельно нижней грани корпуса, при этом на нижней грани корпуса выполнены сквозные отверстия, расположенные группами на равном расстоянии друг от друга с образованием контуров в виде окружности, кроме того, на нижней грани корпуса выполнен выступ, а на торцевых гранях по оси симметрии корпуса выполнены цилиндрические выступы, на которых установлены колеса. При этом наклонные каналы расположены под углом 45 градусов к верхней грани корпуса, сквозной горизонтальный канал снабжен боковыми заглушками, а конические боковые грани расположены под углом 18±2 градуса к боковым прямым граням корпуса. Кроме того, по центральной оси цилиндрических выступов выполнены глухие отверстия, а колеса зафиксированы с помощью внутренней и внешней шайб. Корпус насадки выполнен из меди.
Технический результат достигается за счет выполнения корпуса в виде горизонтально ориентированной шестигранной призмы, с выполненными на нижней грани равномерно расположенными отверстиями для выхода смеси, что обеспечивает возможность увеличения площади поверхности горения и равномерности обработки ее. Ширина корпуса насадки может варьироваться и определяется габаритами обрабатываемой поверхности. Выполнение корпуса насадки монолитным обеспечивает прочность его и повышение надежности работы насадки. Заявленная форма боковых граней корпуса обеспечивает уменьшение металлоемкости и площади нагрева корпуса. За счет выполнения выступа на нижней грани корпуса обеспечивается улучшение эксплуатационных условий работы насадки: уменьшения нагрева насадки путем распределения охлаждающей жидкости по всей поверхности насадки и отведения жара. В конструкции насадки камера для прохождения смеси выполнена в виде треугольного канала, состоящего из двух наклонных каналов, соединенных со сквозным горизонтальным каналом, расположенным параллельно нижней грани корпуса. Указанное расположение и форма выполнения каналов для подачи смеси позволяют реализовать такую схему движения смеси сверху вниз, которая обеспечивает равномерное поступление смеси, исключая возможность резкого удара и взрыва смеси. Через ряд тоненьких сквозных отверстий, выполненных группами на равном расстоянии друг от друга в горизонтальном канале, смесь газа равномерным потоком заданной ширины выходит наружу за нижнюю грань корпуса.
Предлагаемая конструкция насадки для газопламенной обработки материалов отличается простотой и технологичностью изготовления, надежностью, удобством эксплуатации и высокими эксплуатационными и эргономическими характеристиками. Заявленное решение позволяет повысить надежность и энергоэффективность насадки для газопламенной обработки материалов, а также повысить эффективность обработки натурального камня с целью придания ему шероховатости для изготовления тротуарных плиток, плиток для лестниц и других изделий.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено:
Фиг 1. - общий вид насадки с колесами
Фиг 2. - вид с торца;
Фиг. 3 - продольный разрез насадки;
Фиг. 4 - вид В на фиг. 5;
Фиг. 5 - вид снизу.
Корпус 1 насадки выполнен монолитным в виде горизонтальной шестигранной призмы, содержащей верхнюю 2 и нижнюю 3 грани, две боковые прямые грани 4 и две боковые конические грани 5. На верхней грани 2 расположено глухое резьбовое отверстие 6 для соединения с держаком для подвода газовой смеси и воды. В теле корпуса 1 выполнены два наклонных канала 7, отходящие от глухого резьбового отверстия 5 и соединенные со сквозным горизонтальным каналом 8, расположенным параллельно нижней грани 3 корпуса 1. Наклонные каналы 7 образуют с горизонтальным каналом 8 камеру для прохождения смеси газа сверху вниз. На нижней грани 3 корпуса выполнены сквозные отверстия 9, расположенные группами на равном расстоянии друг от друга с образованием контуров в виде окружности. На нижней грани 3 корпуса 1 выполнен выступ 10. На торцевых гранях по оси симметрии корпуса выполнены цилиндрические выступы 11, на которых установлены колеса 12. Наклонные каналы 7 расположены под углом 45 градусов к верхней грани 2 корпуса 1. Конические боковые грани 5 расположены под углом 18±2 градуса к боковым прямым граням 4 корпуса 1. Сквозной горизонтальный канал 8 снабжен боковыми заглушками 13. Наличие заглушек исключает возможность выхода смеси за торцевые грани корпуса. Колеса 12 установлены на цилиндрический выступах 11 с помощью внутренней 14 и внешней 15 шайб. По центральной оси цилиндрических выступов выполнены глухие отверстия 16. Корпус насадки выполнен из меди. Насадка используется совместно с держаком, по которому подается газовая смесь и вода для охлаждения материала в процессе термообработки. Ширина корпуса насадки может варьироваться и определяется габаритами обрабатываемой поверхности. Заявленная форма боковых граней корпуса обеспечивает уменьшение металлоемкости и площади нагрева корпуса. Выступ 10 на нижней грани корпуса насадки обеспечивает улучшение эксплуатационных условий: уменьшает нагрев горелки, вода, поступающая для охлаждения насадки, капает на него и распределяется по всей длине корпуса, а также он служит для отведения жара. Наличие по бокам горелки колес 12, закрепленных с помощью внутренней 14 и внешней 15 шайб, обеспечивает плавное движение насадки по плите в процессе термообработки гранита.
Насадка для газопламенной обработки материалов с водяным охлаждением, должна работать в краткосрочном режиме. Насадка охлаждается за счет воды, которая подается по трубкам непосредственно на нее, таким способом насадка меньше нагревается, этим увеличивается срок ее службы. Водяное охлаждение настраивают так, чтобы стекающая вода испарялась с выступа нижней грани насадки. Возможно охлаждение насадки полным погружением в воду, с последующим обязательным продувом капель воды кислородом перед очередным розжигом горелки. При отсутствии воды необходимо делать перерывы в работе. Чем шире горелка, тем больше она нагревается и тем чаще ее надо охлаждать.
Обработка поверхности камня осуществляется частями, начиная с краев примерно по 300 мм, давая камню остыть или 300 мм с одной стороны, 300 мм с другой. Насадка в процессе обжига должна быть расположена под углом меньше 90°, но больше 45° относительно обрабатываемой поверхности. Чем шире насадка, тем продуктивнее она работает и тем больше она потребляет газа. Для нормальной работы насадки требуется определенное давление газа, а по мере расхода газа давление в баллоне падает. Чем уже насадка, тем более рационально будет расходоваться газ, но тем меньше будет скорость обработки.
При обработке поверхности камня, под воздействием высокой температуры, минералы, входящие в состав камня, выгорают и поверхность становится рельефной, получается шероховатость поверхности камня, требуемая для изготовления тротуарных плиток (брусчатки), плиток для лестниц и т.д. Таким образом решается несколько задач:
- создать интересную фактуру с небольшими затратами
- решить проблему скольжения
- зрительно сгладить перепады между плитами, дефекты плит
- сделать первую операцию в технологии искусственного старения гранита, с последующей обработкой алмазно-полимерными щетками.