Горелка для дуговой сварки в среде защитных газов



Горелка для дуговой сварки в среде защитных газов
Горелка для дуговой сварки в среде защитных газов
Горелка для дуговой сварки в среде защитных газов

 


Владельцы патента RU 2633197:

Иванова Ирина Владимировна (RU)

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть применено при дуговой сварке и наплавке металлических деталей в среде защитного газа. Горелка для дуговой сварки в среде защитных газов состоит из корпуса, головки, ручки, накидной гайки, газотокоподвода, электрододержателя, электрода, крепежных винтов, конфузорного сопла и пакета сеток, причем внутренняя поверхность конфузорного сопла выполнена в виде параболической кривой, у которой начало и конец асимптотически стремятся к прямой линии, расположенной параллельно продольной оси сопла, перед входом в который устанавливается пакет сеток, состоящий из корпуса, втулки, уплотнительных колец и стальных сеток. Сетки в пакете имеют размер ячеи 0,15-0,25 мм и коэффициент аэродинамического сопротивления не менее 10, а расстояние между сетками составляет не менее 15 размеров ячеи. Техническим результатом изобретения является улучшение эффективности газовой зашиты зоны сварки при дуговой сварке в среде защитного газа в условиях ветра. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть применено при дуговой сварке и наплавке металлических деталей в среде защитного газа.

Известна горелка для дуговой сварки (см. Кузнецов А.Н., Щербаков Л.И. Горелка для дуговой сварки в защитных газах. Авторское свидетельство СССР №912433. Опубликовано 15.03.1982 г. Бюл. №10), которая содержит корпус, конусообразное сопло с демпфирующей камерой и электрододержатель с электродом. Указанная горелка позволяет повысить ламинарность истечения газовой струи и уменьшить расход защитного газа при низких скоростях истечения газа из сопла. Однако конструкция горелки не позволяет обеспечить эффективную защиту при высоких скоростях истечения газа из сопла при достижении устойчивости и жесткости газовой струи в условиях нарушения газовой защиты порывами ветра.

Известна горелка для дуговой сварки (см. Федоренко Г.А., Ардентов В.В., Барышников А.П., Бурашенко И.А. и др. Горелка для дуговой сварки в защитных газах. Авторское свидетельство СССР №614914. Опубликовано 15.07.1978 г. Бюл. №26), которое принято за прототип. Горелка по прототипу содержит корпус с электродом, конфузорное сопло с фильтром и пластины, выступающие за пределы сопла. Указанная горелка позволяет улучшить эффективность газовой защиты при сварке соединений с узкой разделкой. Однако, наличие пластин, выступающих за пределы сопла, ограничивает визуальное наблюдение сварщика за формированием сварного шва и увеличивает турбулентность газовой струи при высоких скоростях истечения. Указанные недостатки ограничивают применение указанной горелки при сварке в условиях ветра, а также при сварке плавящимся электродом.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является улучшение эффективности газовой зашиты зоны сварки при дуговой сварке в среде защитного газа в условиях ветра.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что при дуговой сварке в среде защитного газа используют горелку. В отличие от прототипа конструкция горелки состоит из корпуса, головки, пакета сеток, конфузорного сопла, гайки накидной, цанги, электрододержателя, ручки, электрода, газотокоподвода, крепежных винтов.

Такое сочетание известных и новых признаков позволяет улучшить эффективность газовой защиты при сварке в условиях ветра. Это становится возможным, поскольку сварочная горелка имеет конфузорное сопло, внутренняя поверхность которого имеет форму параболической кривой, у которой начало и конец асимптотически стремятся к прямой линии параллельно продольной оси сопла. Перед входом в сопло устанавливается пакет выравнивающих сеток. Такая конструкция горелки обеспечивает повышение скорости истечения защитной газовой струи на выходе из сопла при снижении турбулентности и неравномерности поперечного поля скоростей газовой струи при высоких скоростях истечения, что увеличивает эффективность газовой защиты в условиях воздействия ветра.

Форма параболической кривой внутренней поверхности сопла может быть рассчитана согласно функциональным зависимостям (см. Жуковский Н.Е. Насадки и диффузоры аэродинамических труб. / Н.Е. Жуковский. - М.: Наука, 1949. - Т. IV. - 613 с):

, , ,

где l - длина конфузора, x - текущая осевая координата, q - произвольный коэффициент, который во всех случаях >1.

При этом на входе конфузорного сопла устанавливается пакет выравнивающих сеток с диаметром D и толщиной пакета h, конструкция которого состоит из корпуса, втулки, сеток и уплотнительных колец. Пакет сеток содержит не менее двух стальных сеток с размером ячеи 0,15-0,25 мм, а каждая сетка имеет коэффициент аэродинамического сопротивления не менее 10, при этом расстояние между сетками составляет не менее 15 размеров ячеи.

Если материал сеток будет изготовлен из материалов с высокой пластичностью, то при прохождении газовой струи сетки будут вибрировать, что увеличит неравномерность поля скоростей и турбулентность газовой струи. Если расстояние между сеток будет менее 15 размеров ячеи, то снижается коэффициент аэродинамического сопротивления пакета сеток и его выравнивающая способность по отношению к поперечному полю скоростей газовой струи. Протяженность траектории движения газа в сварочной горелке является незначительной, поэтому для эффективного снижения неравномерности поля скоростей и турбулентности размеры ячеи сеток должны быть не более 0,15-0,25 мм.

Если на входе конфузорного сопла установить одну сетку, то выравнивающая способность сетки по отношению к полю скоростей истечения газовой струи будет недостаточной, что приведет к увеличению турбулентности при истечении газовой струи и ухудшит эффективность газовой защиты зоны сварки.

Так как протяженность каналов сварочных горелок и время прохождения газа незначительны, для интенсивного увеличения выравнивающей способности сетки по отношению к полю скоростей истечения газовой струи коэффициент аэродинамического сопротивления сеток должен быть не менее 10 с малым размером ячеек L≤10d, где L - расстояние между соседними проволочками в сетке; d - диаметр проволочки сетки [см. Повх И.Л. Аэродинамический эксперимент в машиностроении. - М.: Машиностроение. - 1974. - 480 с.].

Изобретение иллюстрируется чертежом (см. фигуру 1), на котором показана конструкция горелки. Конструкция горелки состоит из корпуса 1, который соединяется с конфузорным соплом 2 через накидную гайку 3. Перед входным отверстием сопла 2 закрепляется пакет сеток 4. В верхней части корпуса горелки 1 через крепежные винты 5 закреплена головка горелки 6, в которой размещается электрододержатель 7 с цангой 8, в которой закрепляется электрод 9, который сверху фиксируется ручкой 10. В боковой части головки 6 подходит трубка газотокоподвода 11.

На чертеже (см. фигуру 2) показана конструкция пакета сеток, которая состоит из корпуса 1 и втулки 2, в которых через кольца 3 и 4 завальцованы сетки 5.

При подаче защитного газа через трубку газотокоподвода 11 поток газа заполняет внутреннюю полость головки 6 и корпуса горелки 1, затем поток газа проходит через пакет рассеивающих сеток 4, в котором происходит выравнивание поперечного поля скоростей газовой струи, уменьшение градиента давления скоростного напора газовой струи и снижение поля турбулентности в отдельных элементарных ячейках пакета сеток. При прохождении газовой струи через конфузорное сопло 2 происходят сжатие и увеличение скорости газовой струи. Таким образом, конструкция горелки позволяет увеличить жесткость защитной газовой струи при обеспечении низкой турбулентности, что повышает эффективность газовой защиты зоны сварки при воздействии на защитную струю потока ветра.

Испытания сварочной горелки производили при аргонодуговой сварке на лабораторном стенде с аэродинамической трубой с моделированием воздействия ветра со скоростью 3 м/с с резкими усилениями. Производили сварку контрольных сварных соединений пластин из стали 09Г2С размером 300×200 мм толщиной 10 мм с разделкой кромок С21 по ГОСТ 14771-75 в условиях ветровой нагрузки с использованием промышленной и разработанной горелки с диаметром сопла Dсопла=20 мм. Расход защитного газа составлял 6-12 л/мин. Давление динамического напора газовой струи определяли с помощью цифрового термоанемометра Dwyer Series 471. Горелка имела конфузорное сопло из нержавеющей стали с выходным внутренним диаметром 20 мм. Перед входным отверстием сопла устанавливали пакет из двух нержавеющих сеток с размером ячеи 0,15 мм при общей толщине пакета сеток 12 мм.

Измерения показали, что давление динамического напора газовой струи при выходе из сопла предлагаемой сварочной горелки по сравнению со стандартной горелкой типа ГДС-160 увеличивается в 5-6 раз, см. таблицу 1.

При нарушении газовой защиты ветром содержание кислорода и азота в металле шва увеличиваются. Содержание азота и кислорода в металле сварных швов определяли с помощью газоанализатора ELTRA ON900 в соответствии с ГОСТ 18895-97 методом восстановительного плавления в графитовых тиглях в среде сверхчистого гелия. Результаты газового анализа шва образцов, выполненных в условиях ветра со стандартной горелкой ГДС-160 с цилиндрическим соплом и с предлагаемой горелкой с конфузорным соплом и пакетом сеток, показали, что среднее содержание эквивалентного кислорода [О] уменьшилось с 670 ppm до 460 ppm, а среднее содержание эквивалентного азота [N] уменьшилось с 100 ppm до 67 ppm.

Таким образом, предлагаемая сварочная горелка обеспечивает технический эффект, который выражается в улучшении эффективности газовой защиты и увеличении скоростного напора газовой струи в условиях воздействия ветра, может быть изготовлена и применена с использованием известных в технике средств, следовательно, горелка обладает промышленной применимостью.

1. Горелка для дуговой сварки в среде защитных газов, состоящая из корпуса, головки, ручки, накидной гайки, газотокоподвода, электрододержателя, электрода, крепежных винтов, конфузорного сопла и пакета сеток, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность конфузорного сопла выполнена в виде параболической кривой, у которой начало и конец асимптотически стремятся к прямой линии, расположенной параллельно продольной оси сопла, перед входом в который устанавливается пакет сеток, состоящий из корпуса, втулки, уплотнительных колец и стальных сеток.

2. Горелка для дуговой сварки в среде защитных газов по п. 1, отличающаяся тем, что сетки в пакете имеют размер ячеи 0,15-0,25 мм и коэффициент аэродинамического сопротивления не менее 10.

3. Горелка для дуговой сварки в среде защитных газов по п. 1, отличающаяся тем, что расстояние между сетками составляет не менее 15 размеров ячейки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области энергетики. Вихревая форсунка для газовой горелки содержит корпус форсунки, выполненный с возможностью размещения в головке горелки и содержащий центральный канал, проходящий между первым и вторым концами корпуса форсунки, первая часть которого охватывает завихрительный дефлектор; вторую часть указанного центрального канала, включающую отверстие форсунки, имеющее диаметр меньший, чем диаметр первой части указанного центрального канала; третью часть указанного центрального канала, включающую смесительную камеру, имеющую диаметр больший, чем диаметр отверстия форсунки, и меньший, чем диаметр первой части указанного центрального канала; и по меньшей мере один газовый подводящий канал, выходящий из смесительной камеры на внешнюю сторону корпуса форсунки для приема газового топлива из линии подачи газового топлива и его направления в указанную смесительную камеру, при этом по меньшей мере один газовый подводящий канал находится в сообщении по текучей среде с частью меньшего диаметра топливопровода, расположенного в пределах головки горелки, причем топливопровод имеет часть большего диаметра, проходящую в осевом направлении от конца топливной трубки, а часть меньшего диаметра проходит от нижнего конца части большего диаметра.

Изобретение относится к электролизно-водному аппарату, содержащему электролизер, блок электропитания, узлы подготовки газовой смеси и инжекционную или равного давления горелку, работающую на смеси водорода с кислородом.

Изобретение относится к ручным устройствам для газопламенной обработки материалов, в том числе к устройствам для газовой резки, сварки, наплавки и нагрева различных материалов.

Изобретение относится к области энергетики, в частности к способам сжигания горючих смесей в потоке и устройствам для сварки, резки, пайки и нагрева различных материалов пламенем, и обеспечивает при его использовании расширение пределов тепловой мощности и технологических возможностей, расширение диапазона регулирования тепловой мощности, увеличение температуры и скорости истечения струи горючей смеси.

Изобретение относится к устройствам для сжигания газа и может быть применено для обработки металла и стекла. .

Горелка // 2278328
Изобретение относится к конструкции горелки. .

Горелка // 2278327
Изобретение относится к конструкции горелки. .

Изобретение относится к устройствам для газокислородной обработки металлов со встроенными пламегасителями и может быть использовано в резаках и горелках как ручного, так и машинного исполнения для сварки, резки и других видов обработки металлов.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано, например, при ручной газоплавильной обработке стекла и металла. .

Изобретение относится к способу аргонодуговой сварки кольцевых стыков трубчатых деталей, одна из которых выполнена в форме стакана с центральным отверстием в донной части, а другая трубчатой формы.

Изобретение относится к способу получения сварного соединения металлических деталей. Осуществляют дуговую сварку угловыми швами в зоне сопряжения поверхности листа одной металлической детали и одной или обеих поверхностей листа другой металлической детали.

Изобретение может быть использовано для газовой защиты сварочной ванны, сварного шва и околошовной зоны при сварке плавлением в среде защитных газов. Устройство содержит сопло для подачи защитного газа в зону сварки и закрепленную на нем приставку, имеющую ребра, выполненные со стороны, обращенной к поверхности свариваемой детали, и снабженную опорами для перемещения по ней.

Изобретение может быть использовано при изготовлении механизированной сваркой металлоконструкций ответственного назначения. С основной сварочной проволокой применяют дополнительную присадочную проволоку, содержащую оболочку, наполненную наноструктурированными порошками вольфрама, или молибдена, или оксида алюминия.

Изобретение относится к способу сварки корпуса измерительного преобразователя с корпусом измерительного устройства для установки и герметизации измерительных преобразователей в ультразвуковых расходомерах.

Изобретение относится к способу изготовлению сварных корпусов сосудов высокого давления из высокопрочных легированных сталей. Вначале получают тонкостенную оболочку путем резки труб из стали типа 28Х3СНМВФА на заготовки, калибровки, рекристаллизационного отжига, механической обработки, ротационной вытяжки за несколько переходов с промежуточными отжигами деформирующими роликами с треугольным профилем со скругленными по радиусу или (и) плоскими вершинами, установленными с различными зазорами относительно оправки.

Изобретение относится к сварочной головке (1) для сварки вручную сварочной дугой (3) в инертном газе (WIG). Головка содержит теплостойкий электрод (2).

Изобретение относится к способу создания тройникового соединения. Очищают поверхность основной трубы в месте приварки усиленного патрубка углового и осуществляют разметку упомянутого места и вырезку.

Изобретение относится к способу сварки роторов для генерации энергии (газовых турбин, паровых турбин, генераторов), которые содержат множество роторных дисков, размещенных вдоль оси ротора.

Техническое решение относится к головке горелки для дуговой сварки неплавящимся электродом в среде защитных газов. Головка содержит корпус с каналом для подачи защитного газа, цангу для крепления неплавящегося электрода, сопло и сопряженную с соплом оправку со сквозными отверстиями.
Наверх