ГОРЕЛКА ДЛЯ ДУГОВОЙ СВАРКИ

Полезная модель относится к области сварочного производства, в частности, к дуговой сварке неплавящимся электродами в среде защитных газов на форсированных режимах (сварочный ток 200-300а) в течение весьма длительного времени (3-4 часа). Полезная модель найдет широкое применение во всех отраслях промышленности, особенно, при сварке высокопрочных сталей и сплавов, а также при сварке черных и цветных металлов.
Известна горелка для дуговой сварки неплавящимся электродом в защитных газах, содержащая корпус с соплом, закрепленную в корпусе цангу для неплавящегося электрода и установленную на корпусе рубашку (систему) охлаждения в виде торообразной трубы (см а/с СССР №1704981 кл. В23к 9/167, публ. 1992 г.).
Горелка, описанная выше, имеет следующие недостатки: охлаждающая жидкость в торообразной рубашке отделена от корпуса горелки стенкой рубашки (системы) и контактной поверхностью между корпусом и примыкающей к ней торообразной трубой, а также между корпусом и цангой, что значительно снижает эффективность охлаждения корпуса горелки, цанги, неплавящегося электрода, и как следствие, его работоспособность. Кроме того, изготовление трубы специальной формы и крепление на корпусе горелки увеличивает ее габариты, усложняет технологию изготовления и повышает затраты на ее производство.
Известна другая горелка для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом, в которой система охлаждения размещена между корпусом и цангой для крепления неплавящегося электрода и выполнена в виде трех коаксиально установленных труб, образующих два коаксиально цилиндрических канала, соединенных в нижней части горелки радиальными отверстиями, выполненными в средней из труб (см. а/с СССР №236676, кл. В23к 9/167, публ. 1969 г.). Данная конструкция формирует кольцевую систему охлаждения, при которой охлаждающая жидкость через стенку внутренней трубы системы охлаждения омывает цангу от ее рабочего торца до элемента ее крепления в горелке, исключая при этом дополнительный контактный и теплопроводный теплообмен. Отсутствие дополнительного и теплопроводного теплообмена повышает эффективность охлаждения внутренней стенки корпуса, цанги и электрода, что обеспечивает качественную сварку при токе I=(200-260)А в течение времени t=(3…4) часа без замены неплавящегося электрода, так как за счет хорошего охлаждения повышена его стойкость, а следовательно и работоспособность.
Данная горелка, также как и предыдущая, имеет недостатки: гладкие поверхности труб, используемых для системы охлаждения цанги с электродом, исключают достижение максимальной интенсивности охлаждения из-за малой поверхности охлаждения, а также за счет того, что они образуют вытянутые по высоте сообщающиеся сосуды, которые невозможно быстро заполнить водой, а затем подать на выход из системы охлаждения без образования застойной зоны потока, которая не успевает быстро охладиться, а значит тепловая мощность, снимаемая с электрода, заметно снижает его стойкость, а следовательно и работоспособность, недостаточно при этом снижаются и габариты горелки.
По своей технической сущности и достигаемому результату горелка для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом, описанная в авторском свидетельстве №236676, является наиболее близкой к предложению заявителя и выбрана за прототип.
Задача новой разработки состоит в создании горелки для сварки неплавящимся электродом в среде защитного газа на форсированных режимах с высокоэффективной системой охлаждения, которая могла бы обеспечить высокую стойкость и работоспособность электрода без значительного увеличения ее габаритов.
Сущность предлагаемого технического решения состоит в повышении стойкости неплавящегося электрода и работоспособности путем достижения максимальной интенсивности охлаждения неплавящегося электрода за счет увеличения площади охлаждающей поверхности системы охлаждения цанги с электродом и скорости циркуляции в ней охлаждающей жидкости, а также уменьшении габаритов горелки, что очень важно при сварке в глубокую разделку.
Указанный выше технический результат достигается следующим образом. В горелке для дуговой сварки, содержащей корпус с соплом, закрепленную в корпусе цангу для неплавящегося электрода и размещенную между цангой и корпусом систему охлаждения, выполненную в виде коаксиально расположенных труб с образованием между ними входного и выходного каналов, которые со стороны рабочего торца цанги соединены между собой каналом сообщения, входной и выходной каналы системы охлаждения выполнены по винтовой линии вдоль оси горелки в виде двухзаходной резьбы с чередованием относительно друг друга, канал сообщения между ними выполнен по кольцу, а коаксиальные трубы, между которыми они выполнены, соединены между собой без зазора, при этом поперечное сечение входного и выходного каналов выполнено прямоугольным или трапецеидальным.
Выполнение входного и выходного каналов системы охлаждения по винтовой линии вдоль оси горелки в виде двухзаходной резьбы с чередованием относительно друг друга позволяет значительно увеличить охлаждающую поверхность системы охлаждения и значительно увеличить скорость подачи охлаждающей жидкости, так как эта конструкция не только формирует и организует поток охлаждающей жидкости, но и полностью исключает застойные зоны у рабочего торца цанги.
Выполнение канала сообщения между входным и выходным каналами по кольцу исключает различные нарушения потока охлаждающей жидкости у рабочего торца цанги для неплавящегося электрода, при этом выполнение поперечного сечения этих каналов в виде прямоугольника или трапеции позволяют достигнуть наиболее оптимальные условия прохождения охлаждающей жидкости по каналам, а значит достигнуть наилучшие условия для увеличения скорости подачи жидкости и выведения нагретой ее части из корпуса горелки.
Соединение коаксиальных труб между собой без зазора и выполнение между ними входного и выходного каналов позволяют значительно сократить радиальные размеры системы охлаждения горелки, а значит сократить ее габариты, так как уменьшено количество этих труб.
Таким образом, данное техническое решение позволяет достигнуть значительного повышения интенсивности охлаждения неплавящегося электрода электродуговой горелки без значительного увеличения ее габаритов, снижает затраты на ее производство, а также расход электродов и повышает качество сварки.
Признаки указанные выше являются необходимыми и достаточными для достижения указанного выше результата, то есть являются существенными.
Наличие отличительных признаков по отношению к выбранному прототипу свидетельствуют о соответствии заявленного технического решения критерию «новизна» по действующему законодательству.
Сведения подтверждающие возможность осуществления предлагаемой полезной модели с получением вышеуказанного технического результата поясняются чертежами:
На фиг 1 изображена заявляемая горелка для аргоно дуговой сварки в разрезе: слева с разрезом системы охлаждения, а справа без разреза системы охлаждения.
Горелка состоит из корпуса 1, выполненного из диэлектрического материала. На корпусе 1 закреплено водоохлаждаемое сопло 2. В корпусе 1 закреплена зажимная цанга 3, а в ней неплавящийся электрод 4. Между корпусом 1 и цангой 3 размещена охлаждающая система 5, выполненная в виде двух коаксиально установленных внутренней и внешней труб соответственно 6 и 7 без видимого зазора, например, по плотной посадке H7/j6, что исключает перетекание охлаждающей жидкости по контактирующим поверхностям этих труб. Между трубами, например, в трубе 6 по винтовой линии вдоль оси корпуса 1 выполнены входной и выходной каналы соответственно 8 и 9 в виде двухзаходной резьбы с чередованием относительно друг друга и с поперечным сечением 10, например прямоугольной формы. Оба каналы 8 и 9 соединены между собой кольцевым каналом 11 сообщения.
На коммуникационном торце системы охлаждения входной и выходной каналы 8 и 9 размещены по диаметральной плоскости, например, под углом 180° и снабжены соответствующими штуцерами 12 и 13.
Предложенная система охлаждения работает следующим образом. Охлаждающая жидкость по входному штуцеру 12 поступает на большой скорости во входной винтовой канал 8 и по его прямоугольным виткам 10 опускается на нижний торец внутренней трубы 6, и внешней трубы 7, где поступает в его кольцевой канал 11 сообщения. Протекая между этим каналом и выходным каналом 9 по кольцевому каналу 11 сообщения жидкость охлаждает торец трубы 6, контактирующую с ним цангу 3 и неплавящийся электрод 4. Из канала 11 сообщения жидкость поступает в выходной канал 9, без образования здесь застойной зоны, и по его виткам 9 поднимается до коммуникационного торца системы охлаждения, где по выходному штуцеру 13 покидает систему охлаждения.
Таким образом, предложена горелка для аргонодуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов, конструкция которой, по сравнению с прототипом, позволила в 2,87 раза увеличить коэффициент теплоотдачи и в 1,87 раза площадь поверхности охлаждения. Это значительно повысило эффективность охлаждения электрода, а следовательно его стойкость и работоспособность при одновременном снижении габаритов горелки, что очень важно для сварки в узкую разделку высокопрочных материалов, как при ручной, так и при автоматической сварке. Кроме того, предложенная система охлаждения, используемая в горелке, упомянутого выше назначения, проста и технологична в изготовлении.
Из вышеизложенного следует, что заявленная полезная модель направлена на решение поставленной задачи с достижением качественно нового технического результата и соответствует требованиям патентоспособности по действующему законодательству.