Мундштук инжекторного резака с внутрисопловым смешением горючего газа и кислорода

 

(ii 934159

Сююа Советскик

Социапнстнческнк

Республнн

ОП ИСАЙКЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТИЯЬСТВУ (5! )М. Кл

F 23 0 15/04 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (223Заявлено 06.11.80 (21) 3001413/2S-27 с прнсоеднненнем заявкн ЭЬ (23) Приоритет

Опубликовано 07. 06. 82 ° Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 07. Об. 82. (еоударстеанай конитет

СССР ио лолам изо4ретений и открытии (53) УДК 621.79}..034(088. 8) (72) Авторы изобретения

М.М.Лилько и В. К.Мармусевич

Научно-исследовательский институт технол криогенного машиностроения (21) Заявитель (54) МУНДШТУК ИНЖЕКТОРНОГО РЕЗАКА

С ВНУТРИСОПЛОВЬК СМЕШЕНИЕМ ГОРЮЧЕГО

ГАЗА И КИСЛОРОДОМ

Изобретение относится к термической резке металлов, в частности к резакам для газокислородной резки, конкретнее к конструкции мундштуков инжекторного типа с внутрисопловым смеше- . нием горючего газа и кислорода, Известен мундштук инжекторного резака с внутрисопловым смешением горючего газа с кислородом, содержащий сопло, гильзу и узел смесе30 приготовления, включающий несколько автономных инжекторов, в каждом из которых имеются расноложенвые на одной оси образованные просверленными в муццштуке отверстиями канал

35 подогревающего кислорода и канал смесеприготовления с камерой сме-. щения газов и камерой истечения сме" си, при этом начальный по ходу rasa участок канала смесеприготавления является камерой .захвата горючего газа, в которую под углом к упомянутой оси входит канал для подачи последнего (}).

Однако этот мундштук недостаточно надежен нри эксплуатации.

Известен также мундштук резака с внутрисопловым смешением горючего газа н кислорода, содержащий гильзу с соплом и узлом для получения горючей смеси, в котором выполнены инжекторные каналы, имеющие размещенные по ходу горючей смеси, канал для подогревакацего кислорода, камеру для захвата горючего газа и канал для смешения подогреваю- щего кислорода и горючего газа, а также каналы для подачи горючего газа f 2 $.

Однако надежность работы такого мундшутка также недостаточна. Во время работы довольно часто происходят .обратные удары, что является причиной периодического прекращения процесса резки, приводящего к уменьшению среднесуточной производительности. Причиной обратных ударов является падение, давления

4159 4 I0

20 в

Э

3 93 смеси на выходе из мундштука при падении давления в газоподводящей (горючий газ) магистрали ввиду низко.го КПИ инжекторов. КПД инжектора в нанном случае значительно ниже ве-. личины, необходимой для надежной, устойчивой работы резака, поскольку конфигурация каналов инжектора значительно отличается от теоретической (идеальный инжектор обязательно должен содержать конфузор, расположенный между камерой захвата и камерой смешения, и диффузор, расположенный за камерой смешения).

Так как выполнить в мундштуке несколько классических инжекторов технологически очень сложно, а зачастую .и невозможно, инжекторы в известных мундштуках выполняют упрощенной формы, что приводит к потере

К1Щ (уменьшению на выходе напора проти теоретически возможного), а следовательно и устойчивости работы, кроме того, канал горючего газа должен попадать в строго определенную зону ка— меры захвата, в которой во время работы резака создается разрежение, а именно в ее начальный по ходу газа участок. B противном случае КПД также резко падает, ухудшается подсос горючего газа.

Однако обеспечить точное попадание указанного канала в определенную точку камеры захвата весьма сложно, поскольку весь канал смесеприготовления выполняется одного диаметра, ко торый весьма невелик, он равен расчетному диаметру камеры смешения. Поэтому за базу при сверлении его взять невозможно, и приходится брать за ба— зу поверхность узла смесеприготовления не имеющую никакого отношения к указанным каналам (т.е. сверление осуществляется не из необходимой точки, а как бы вслепую). В результате канал горючего газа часто попадает в канал подогревающего кислорода либо в камеру смешения. Поскольку канал горючего газа сравним по диаметру с камерой захвата, проблема еще более усложняется (вход канала перекрывает большой участок камеры захвата и захватывает часть канала подогревающего кислорода или камеры с м еш е ни я ), Другим следствием недостаточно высокого КПД и коэффициента подсоса инжекз оров является также и то, что для обеспечения минимально необходимого давления на выходе смеси из мундштука необходимо использовать довольно высокое давление горючего газа.

Это снижает эксппуатационные возможности резака, если отсутствует линия горючего газа с необходимым давлением, приходится ставить компрессор для сжатия горючего газа, в противном случае резак не может ра— ботать. Кроме того, при работе от сети горючего газа довольно часто, особенно в зимнее время, давление в сети падает настолько, что резак не может продолжать работу.

Цель изобретения — обеспечение устойчивой работы резака при низком давлении горючего газа и повышение безопасности за счет снижения вероятности обратных ударов.

Указанная цель достигается тем, что в мундштуке инжекторного резака с внутрисопловым смешением горючего газа с кислородом, содержащем гильзу с соплом и узлом для получения горючей смеси, в котором выполнены инжекторные каналы, имеющие размещенные по ходу горючей смеси канал для подогревающего кислорода, камеру для захвата горючего газа и канал для смешения подогревающего кислорода и горючего газа, а также каналы для подачи горючего газа, мундштук снабжен втулками по числу инжекторных каналов, установленными в каждом канале для смешения горючего газа и кислорода, при этом во втулке выполнены, размещенные по ходу подачи горючей смеси конфузор, камера смешения и диффузор, а камера для захвата горючего газа выполнена диаметром, равным входному диаметру конфузора, причем каналы для подачи горючего газа в каждом инжекторе размещены под углом один к другому и вершина угла размещена на продольной оси камеры захвата горючего газа.

На фиг. изображен предлагаемый мундштук, разрез; на фиг. 2 — узел для получения горючей смеси мундштука без втулок, образующих конфузор и диффузор в инжекторе, на фиг. 3— разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4— втулка, внутренняя полость которой образует конфузор, камеру смешения и диффузор.

Иундштук состоит из гильзы 1, установленного в ней сопла 2, узла для получения горючей смеси 3, имеющего плоские торцы. Узел для полу5 9341 чения горючей смеси содержит ряд ин-. жекторных каналов 4, выходящих в общую камеру 5 усреднения состава смеси, которая переходит затем в камеру 6 истечения смеси, образованную З соплом 2 и гильзой l. Каждый из каналов 4 содержит расположенные на одной оси канал 7 подогревающего кислорода (d<>) и канал для смешения горючего газа и кислорода 8 (d ). 111 см

Кроме того последовательно по ходу газа расположена камера 9 захвата горючего газа (d ), конфузор 10 и диффузор 11. В одну из точек камеры

9 захвата под углом к упомянутой оси 15 входят два канала 12 горючего газа (дГ„), расположенные под углом друг к другу. Конфуэор 10, канал 8 для смешения и диффузор ll образованы внутренней полостью втулки 13, встав- 20 ленной в просверленное в мундштуке технологическое отверстие 14 (d ), соосное с каналом подогревающего кислорода 7. Диаметр камеры 9 захвата примерно равен входному диаметру кон- 25 фузора 10, т. е. з начительно больше диаметра канала смешения (d ), котосй рый определяется расчетным йутем и близок к диаметру канала горючего газа. 30

Количество инжекторных каналов определяется в основном тепловой мощ— ностью резака (горелки) и видом горючего газа.

Так, например, при работе на ацетилене для резака нормальной тепловой мощности количество инжекторных каналов 2-3, а при работе на газах заменителях ацетилена (пропан — бутане природном) — 5-6. При этом все ин40 жекторные каналы имеют одинаковый профиль и размеры (независимо от вида горючего газа) .

Инжекторные каналы изготавливают следующим образ ом.

1 45

Сначала сверлят технологическое отверстие 14 (й ), а затем, используя отверстие 14 в качестве технологической базы, сверлят последовательно участок канала для смешения, служащий камерой 9 захвата горючего газа, и канал 7 подогревающего кислорода (отверстие 14 выполняет при этом роль кондукторной втулки). 3атем сверлят два канала 12 горючего газа, также путем использования в качестве технологической базы отверстие 14, ориентируясь на которое разворачивают узел смешения под

59 нужным углом для сверловки. После

t этого вставляют в отверстие 14 втулку 13. Для предотвращения выпадания последней диффузор 1 окончательно формируют путем развальцовки внутренней полости втулки 13.

Резак работает следующим образом.

Подогревающий кислород истекает через канал 7 (d„) и попадает в камеру 9 захвата, где подсасывает через каналы 12 горючий газ. Захватив необходимое количество горючего газа газокислородная смесь через конфузор 10 попадает в канал 8 смешения (горловину) где происходит перестройка профиля потока с колоколообразного на более равномерньй — трапецеидальный, и выравнивание поля скоростей по сечению потока. Затем поток газокислородной смеси попадает в диффузор 11, где скорость гасится и динамический напор переходит в статический. Все инжекторные каналы работают на общую камеру 5 усреднения состава смеси, откуда газокислородная смесь через отверстия в сопле 2 попадает в камеру 6, образованную соплом 2 и гильзой 1, и истекает наружу, Таким образом, установка в технологическое отверстие втулок, внутренняя полость каждой из которых образует конфузор, канал смешения и диффузор, позволяет создать в мундштуке классические инжекторные каналы, а выполнение камеры захвата диаметром, равным входному диаметру конфузора, т.е. также значительно большим диаметра камеры смещения, позволяет использовать d в качет стве базы для сверления канала горючего газа, что обеспечивает попадание последнего в нужную точку камеры захвата. В результате значительно увеличиваются КПД, что дает возможность повысить надежность работы резака, увеличив давление на выходе смеси и значительно снизив, тем самым, вероятность обратных ударов, а также минимально необходимое давление в сети горючего газа. Это приводит к увеличению среднесуточной производительности резака и его э ксплуат ационных возможностей.

С набжение каждогo инжекторного канала по крайней мере двумя каналами для подачи горючего газа, входящими в одну точку камеры захвата, 1 позволяет уменьшить диаметр кана7 9341 лов горючего газа, что также облег чает попадание их строго в опреде- . ленную зону камеры захвата, и дополнительно увеличивает, КПД, усиливая указание выше эффекты, 5

При этом среднесуточная производительность резака повысилась приблизительно на 107 за счет, значительного уменьшения количества (практически полного устранения) обрат- 10 нь1х ударов, приводящих к остановкам работы резака.

Формула изобретения

Иундштук инжекторного резака с внутрисопловым смешением горючего газа и кислородом, содержащий гильзу с соплом и узлом для получения щ горючей смеси, в котором выполнены .инжекторные каналы, имеющие размещенные по ходу горючей смеси канал для подогревающего кислорода, камеру для захвата горючего газа и канал 25 для смешения подогревающего кисло рода и горючего газа, а также каналы

59 для подачи горючего газа, о т л ич а ю шийся тем, что, .с целью обеспечения устойчивой работы резака при низком давлении горючего газа и повышения безопасности за счет

Ъ снижения вероятности обратных ударов, мундштук снабжен втулками по числу ивжекторных каналов, установленными в каждом канале для смешения горючего rasa и кислорода, при этом во втулке выполнены размещенные по ходу подачи горючей смеси конфузор, камера смешения и диффузор, а камера для захвата горючего газа выполнена диаметром, равным входному диаметру конфуэора, причем каналы для подачи горючего газа в каждом инжекторном канале размещены под углом один к другому и вершина угла размещена на продольной оси камеры захвата горючего газа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии Ф 45-21586, кл. 12 В 51.

2. Патент С1ИА 9 3558062, кл. 239-419.3, 26.01 71 (прототипj.

934!59

Ф ж Г

7У е с. fI

Составитель N.Íîâèê

Редактор Н.Рогулич ТехредМ.Гергель. Корректор А.Ференц

Заказ 3899 29 Тираж 598 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППГ! "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная. 4