РЕЗАК ДЛЯ КИСЛОРОДНОЙ РЕЗКИ МЕТАЛЛОВ

Полезная модель относится к газопламенной обработке металлов, а именно, к резакам инжекторного типа для газокислородной резки металлов.
Известен резак для кислородной резки металлов, содержащий коаксиально расположенные наружный и внутренний мундштуки, головку с каналами подачи горючего газа, подогревающего и режущего кислорода, входы, которых сообщены с соответствующими каналами корпуса, а выходы через смеситель с кольцевым каналом, образованным между наружным и внутренним мундштуками и состоящим из входного участка и выходного сопла, во внутреннем мундштуке выполнен осевой канал подачи режущего кислорода, сообщенный с каналом подачи режущего кислорода в головке, а смеситель образован входными камерами подогревающего кислорода и горючего газа, сообщенными с соответствующими каналами подогревающего кислорода и горючего газа головки, и камерой смешения, расположенной на выходе этих входных камер и сообщенной с входным участком кольцевого канала (патент на изобретение РФ №2095209, МПК В23К 7806, 1997 г.).
К недостаткам указанного резака относится то, что известные резаки предназначены только для резки заготовок кислородом высокого давления, так как конструкция центрального канала для режущего кислорода головки резака и сопла в мундштуке имеют ступенчатые цилиндрические части, что снижает скорость истечения струи режущего кислорода, а это ведет к большому расходу кислорода, а при резке стали малой толщины возможно образование грата. При этом высокое давление кислорода приводит к увеличению диаметра струи на выходе из сопла, т.е. увеличению ширины реза. К недостаткам относится большое количество сменных мундштуков необходимых для подбора нужных режимов работы, что приводит к материалоемкости и увеличению затрат на их изготовление, а также затраты времени необходимые на переустановку мундштуков и переналадку оборудования при одновременной работе с металлами имеющими разные толщины. Что приводит к снижению производительности труда.
Техническое решение по патенту №2095209 принято за прототип.
Технической задачей предложенного устройства является улучшение эксплуатационных характеристик резака при одновременном снижении его материалоемкости и огнеопасности.
Указанный технический результат достигается за счет того, что резак для газокислородной резки металлов, содержащий головку, соосно соединенный с ней наружный мундштук, внутри которого коаксиально установлен внутренний мундштук, трубопроводы для подвода режущего кислорода, подогревающего кислорода и горючего газа и смесительная камера подогревающего кислорода и горючего газа, между наружным и внутренним мундштуками образован каскад каналов, а во внутреннем мундштуке и в головке выполнен центральный канал для режущего кислорода, сообщенный с трубопроводом для подвода режущего кислорода. При этом центральный канал головки имеет форму усеченного конуса, сообщенного с трубопроводом для подвода режущего кислорода, меньшее основание которого направлено внутрь головки и соединено с цилиндрической частью, которая в свою очередь сопряжена с меньшим основанием другого усеченного конуса, расположенного на выходе из головки, центральный канал внутреннего мундштука имеет форму усеченного конуса, большее основание которого сопряжено с центральным каналом головки, а меньшее основание сопряжено с цилиндрической частью, расположенной на выходе из внутреннего мундштука, при этом резак снабжен инжекторным узлом, прикрепленным к головке, трубопровод для подогревающего кислорода расположен внутри трубопровода для горючего газа и соединен с инжектором, а между инжектором и внутренними стенками инжекторной камеры имеется зазор, сообщающий трубопровод для подачи горючего газа с выходным каналом инжекторной камеры, который в месте соединения с головкой резака выполнен в виде конуса, большее основание которого связано со смесительной камерой, которая расположена в головке.
Кроме того, указанный технический результат достигается за счет того, что смесительная камера, расположенная в боковой части головки обеспечивает подачу горючей смеси на низком давлении, а конструктивные особенности внутреннего и наружного мундштуков обеспечивают стабильное истечение этой смеси, в результате чего путь прохождения и объем горючей смеси снижен до минимума.
А также указанный технический результат достигается за счет уменьшения количества мундштуков имеющих расширенный диапазон их режима работы.
На прилагаемом чертеже изображен общий вид головной части резака в разрезе.
Резак для кислородной резки металла содержит головку 1 с центральным каналом 2 для режущего кислорода. К головке 1 через накидную гайку присоединен наружный мундштук 3, внутри которого коаксиально установлен внутренний мундштук 4 с каналом 5 для режущего кислорода, причем канал 5 сопряжен с каналом 2, а последний в свою очередь сообщен с трубопроводом 6 подачи режущего кислорода. Канал 2 выполнен в своей приемной части в виде усеченного конуса 7, меньшее основание которого направлено во внутрь головки 1, в сторону мундштуков, и переходит в цилиндрическую часть 8, которая в свою очередь сопряжена с меньшим основанием другого усеченного конуса 9, расположенного на выходе из головки 1 резака. Канал 5 для режущего кислорода во внутреннем мундштуке 4 также имеет форму усеченного конуса 10, большее основание которого сопряжено с большим основанием конусной части 9 канала 2, а меньшее основание плавно переходит в цилиндрическую часть 11 на выходе из внутреннего мундштука 4. Диаметр цилиндрической части 8 в 1,0-1,2 раза меньше диаметра большего основания конуса 9, и 1,7-2 раза меньше диаметра большего основания конуса 7.
Большее основание конуса 10 равно большему основанию конуса 9, а меньшее основание конуса 10 в 2,5-3 раза меньше большего основания этого конуса.
Таким образом, центральный канал режущего кислорода выполнен по схожему принципу работы с соплом Ловаля, и имеет две ступени разгона струи режущего кислорода.
К головке 1 прикреплен инжекторный узел 13, который работает по принципу струйного насоса. Трубопровод 14 для подогревающего кислорода расположен внутри трубопровода 15 для горючего газа и соединен с инжектором 16. Между инжектором 16 и внутренними стенками инжекторной камеры 17 имеется зазор 18, соединенный с трубопроводом 15 и предназначенный для подачи горючего газа к выходному каналу 19 инжекционной камеры. Выходной канал 19 в месте соединения с головкой 1 резака выполнен в виде конуса, большее основание которого сопряжено со смесительной камерой 20, расположенной в головке 1 резака. Смесительная
камера 20 сообщена каналами 21, кольцевым каналом 22 и шестью каналами 23 расположенными во внутреннем мундштуке 4.
Мундштуки 3 и 4 сопрягаясь самоцентрируются, (самоцентровка происходит за счет скользящей посадки между внутренним диаметром N наружного мундштука 3 и наружным диаметром F внутреннего мундштука 4). При сопряжении мундштуков 3 и 4 формируются, кольцевой канал 12а, который имеет форму усеченного конуса, три канала 12∂ (разрез А-А), кольцевой канал 12б также имеющий форму усеченного конуса и кольцевую щель 12в для выхода горючей смеси.
Резак работает по принципу двухступенчатого разгона струи. На первой ступени разгона струи, режущий кислород, поступающий в головку резака 1, попадает на приемную часть центрального канала 2, выполненного в виде усеченного конуса 7, меньшее основание которого направлено внутрь головки и сопряжено с цилиндрической частью 8, которая в свою очередь сопряжена с меньшим основанием конуса 9, расположенного уже на выходе из головки 1 резака. Двигаясь по конусу, поток кислорода сужается и в цилиндрической части ускоряется и имеет максимальное значение. На выходе из цилиндрической части 8 канала 2, попадая на расширяющуюся часть конуса 9, расположенного на выходе из головки 1 и сопряженного с конусом 10 внутреннего мундштука 4, скорость потока кислорода будет уменьшаться, а давление возрастать. Проходя первую ступень, получаем первичный разгон потока кислорода, в котором гасятся завихрения, создаваемые неровностями каналов.
На второй ступени разгона струи, поток кислорода попадает в конус 10, расположенный во внутреннем мундштуке 4. Двигаясь по конусу в сторону его сужения, поток снова ускоряется и, проходя цилиндрическую часть канала 11, достигает максимальной скорости, то есть скорости максимально приближенной к скорости звука, и имеет цилиндрическую форму струи практически на протяжении всей длинны движения.
Заявленное устройство позволяет обеспечить разгон струи режущего кислорода на малом давлении до скорости приближенной к скорости звука и сохранить цилиндрическую форму струи на всем протяжении после выхода из внутреннего мундштука по каналу режущего кислорода, обеспечивая двухступенчатый разгон струи, а также снизить объем взрывоопасной смеси до минимума (то есть смеси
получаемой в результате смешивания горючего газа и кислорода). Обеспечить подачу горючей смеси на низком давлении кислорода, и стабильное горение подогревающего пламени, что позволяет предотвратить возможность обратного удара
Инжекторный узел 13, прикрепленный к головке резака 1, обеспечивает подачу горючей смеси в смесительную камеру 20, путь прохождения горючей смеси сокращается с момента смешивания и до момента воспламенения. В результате, объем горючей смеси, находящейся в каналах 21; 22 головки 1, в каналах 23 внутреннего мундштука 4 и в каналах 12а; 12∂; 12б; 12в образованных между внутренним 4 и наружным 3 мундштуками незначителен и не может спровоцировать обратный удар, так как конструкция каналов расположенных между внутренним 4 и наружным 3 мундштуками обеспечивает стабильное истечение горючей смеси, обеспечивая тем самым на отрыве от наконечника стабильное горение.