Резак для кислородной резки металла

 

(Ä) 92996

АНИ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИЯЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 21.04.80 (21) 2912408/25-27 (51) М. Кл з с присоединением заявки №вЂ”

F 23 D 13/32

Гесудлрстеевее кемнтет

СССР (23) Приоритет— (53) УДК 621.791..034 (088.8) Опубликовано 23.05.82. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 28.05.82 лв делам лзебретений и еткрмтий

П. В. Филиштинский, Г. М. Дунчевский, Э. И. Бондарь и М. М. Лилько (72) Авторы изобретения

Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (71) Заявитель (54) РЕЗАК ДЛЯ КИСЛОРОДНОЛ РЕЗКИ МЕТАЛЛА

Изобретение относится к газовой резке металлов из малоуглеродистой стали. В качестве горючего газа может использоваться ацетилен, пропан-бутан, природный газ и другие газы-заменители.

Известен резак, содержащий корпус, несущую головку с мундштуком, в котором выполнен центральный канал для подачи режущего кислорода с закруткой струи завихрителем (1) .

Недостатком этого резака является то, что в сопле переходы от подводящей трубки к входному дозвуковому участку и от горловины к выходному цилиндрическому участку выполнены в виде внезапного сужения и внезапного расширения, что приводит к увеличению гидравлических потерь.

Кроме того, форма буравчика не является наиболее целесообразной для завихрителя и он не может выполняться любой формы, поскольку размещается в канале малого диаметра с большими скоростями потока.

Ленточные завихрители, размещаемые в мундштуках и частично в головке резака, имеют относительную длину ))5Р, что приводит к образованию провала в эторе скорости за завихрителем, нарушению симмет2 рии и разделению выходящей струи на два потока.

Причем лента 0,5 — 1,5 мм в канале с диаметром 4 мм создает загромождение для потока 16 — 50 /о. При закручивании ленты (с ростом угла закрутки завихрителя) загромождение увеличивается. К тому же наличие в выходной части завихрителя прямолинейного участка приводит к раскручиванию и спрямлению потока, а отсутствие о6текателя — к образованию развитого аэро"О динамического следа.

Указанные недостатки приводят к снижению коэффициента расхода сопла, уменьшению дальнобойности и компактности ре- жущей струи, что снижает скорость кисло15 родной резки металла.

Цель изобретения — повышение производительности и качества резки.

Эта цель достигается тем, что в резаке для кислородной резки металла, содержащем корпус с соплом, в котором выполнен . центральный канал, состоящий из цилиндрического входного и выходного участков, конфузорного и диффузорного участков, а также завихритель, конфузорный участок канала выполнен с углом 30 — 60, диффу929967

3 зорный участок — с углом 12 — 18, а цилиндрический выходной участок выполнен, равной 2 — 3d, где d — диаметр цилиндрического выходного участка, а завихритель содержит участок с переменным углом закрутки от 0 до 20 — 30 длиной, равной 0,6—

1,0D, где D — диаметр входного цилиндрического участка и участок стабилизации закрутки потока длиной 1,0 — 1,5D, с углом закрутки 20 — 30, при этом конец участка стабилизации закрутки потока выполнен в виде симметричного клина с углом 15 при вершине.

На фиг. 1 изображена головка резака; на фиг. 2 — сопло резака; на фиг. 3— завихритель.

Резак для кислородной резки металла содержит корпус 1 с соплом 2 для режущего кислорода, гильзой для газокислородной смеси 3.

Сопло содержит центральный канал, состоящий из цилиндрического входного участка 4 и выходного 5, кофузорного участка с углом 30 — 60 С, диффузорного участка

6 с углом 12 — 18 . Во входном цилиндрическом участке канала установлен завихритель 7. Завихритель состоит из участка переменного шага, выполненного по плавной кривой с изменением угла закрутки от

0 до 20 — 30 на. относительной длине 0,6—

1,0 и участка стабилизации закрутки потока постоянного шага с углом 20-30, при этом конец участка выполнен в виде симметричного клина 15 . Окончательное формирование закрученной режущей струи осуществляется цилиндрическим выходным участком сопла с относительной длиной 2 — 3.

Такое сочетание параметров сопла и завихрителя обеспечивает оптимальные гидродинамические условия для потока кислорода, создает компактную, дальнобойную, закрученную режущую струю.

Сопло в гильзе крепится на головке резака накидной гайкой 8.

Предлагаемый резак работает следующим образом.

Струя кислорода, проходя через разрезаемый металл, загрязняется продуктами сгорания. В наибольшей степени загрязняются фронтальные слои, меньше боковые и еще меньше тыльные. Кислород из тыльных слоев и частично из боковых расходуется на увеличение ширины реза и рассеивание в атмосфере. Во вращающейся струе неравномерность загрязнения в поперечном сечении снижается Закрутка режущей струи позволяет использовать во фронтальной, активной зоне реза боковые и, главным образом, тыльные, более чистые слои кислорода. Кроме того, происходит перераспределение потока в струе с увеличением плотности на периферии и уменьшением ее в центре. Этим облегчается доступ чистого кислорода в активную зону из центральных слоев струи.

5

Зо

З5

4

Из-за наличия тангенциальной составляющей периферийные скорости в закрученной струе больше аналогичных скоростей осевой струи при такой же среднерасходной скорости. Повышение плотности и скорости слоев кислорода в активной зоне уменьшает толщину ламинарной прослойки и слоя шлака между режущим ки. породам и металлом, облегчая доступ кислорода к металлу. Эффект от закрутки струи в большой мере зависит от начальной чистоты кислорода, возрастает с ее увеличением.

Перечисленные факторы способствуют повышению скорости резки металла и уменьшению ширины реза. С другой стороны, увеличение интенсивности крутки приводит к уменьшению дальнобойности (увел.*-:чен% ю угла раскрытия струи) даже учитыв-, ., что режущая струя ограничена разрез; — -металлом и греющим пламенем. Увеличение интенсивности крутки им снижает коэффициент расхода сопла. Эти факторы оказывают отрицательное действие на процесс кислородной резки металла.

Эксперименты по резке малоуглеродистой стали с толщинами до 20 мм показали, что максимальное приращение скорости резки обеспечивают завихрители с : а закрутки до 30 . Дальнейшее увеличение угла закрутки сохраняет скорость резки, а завихрители с углами 60 ее уменьшают.

При увеличении толщины металла до 100 мм оптимальный угол закрутки завихрителя уменьшается до 5 . Это вызвано тем, что с увеличением толщины металла и при соответствующем переходе на сопла больших номеров, отношение толщины металла к выходному диаметру сопла увеличивается. Закрученная кислородная струя эффективно работает в толщинах измеряемых 40 — 50 ее начальными диаметрами, совершая при этом не более одного оборота.

Эксперименты с большим количеством завихрителей на аэродинамическом и гидродинамическом стендах с диаметрами цилиндрического канала рабочей части соответственно 97 и 16 мм, показали, что потери энергии, связанные с закруткой потока в значительной мере зависят от параметров завихрителя. С ростом угла закрутки гидравлические потери возрастают, а по количеству лопаток и длине существует оптимум, обеспечивающий минимум потерь. На этих же стендах были установлены зависимости длин входного участка переменного шага и участка стабилизации закрутки потока постоянного шага от количества лопаток и угла закрутки завихрителя.

С учетом загромождения сечения канала сопла завихрителем увеличены диаметры входного участка и горловины. В резаке площадь сечения трубы подводящей режу щий кислород в 2,25 раза больше площади входного участка сопла, поэтому в сопле

Формула изобретения

5 введен дополнительный конический переход с углом 30 — 60 .

Применение сопел с завихрителями переменного шага обеспечивает повышение скорости резки до 20% и снижение ширины реза на 20 — 30%.

Экономический эффект составляет

440 тыс. руб. в год. Внедрение представленных сопел и завихрителей обеспечивает годовой экономический эффект 880 тыс. руб.

Резак для кислородной резки металла, содержащий корпус с соплом, в котором выполнен центральный канал; состоящий из цилиндрического входного и выходного участков, конфузорного и диффузорного участков, а также завихритель, отличающийся

29967 тем, что, с целью повышения производительности и качества резки, конфузорный участок канала выполнен с углом 30 — 80, диффузорный участок — с углом 12 — 18, а цилиндрический выходной участок выполнен длиной, равной 2 — 3d, где d — диаметр

5 цилиндрического выходного участка, а завихритель содержит участок с переменным углом закрутки от 0 до 20 — 30, длиной, равной 0,6 — 1,0Р, где D — диаметр входного цилиндрического участка и участок

io стабилизации закрутки потока с углом закрутки 20 — 30, длиной 1,0 — 1,5Р, при этом конец участка стабилизации закрутки потока выполнен в виде симметричного клина с углом 15 при вершине.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 580406, кл. F 23 D 13/32, 04.10.74.

929967

7 Х

Составитель Л. Грунина

Редактор Т. Кугрышева Тех ред А. Бойкас Корректор М. Демчнк

Заказ 3329/48 Тираж 598 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и о1крытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4