Резак для кислородной резки металла

Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик ИЯЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМ(22) Заявлено 21.04.80 (21) 2912408/25-27 23 Р 13/32 соединением заявки Мо щирствинВВ квмн 3) Приоритет -УДК 621.79034 (088.8) ллетень Мо 19 публиковано 23.05.82. м взабретениеткрмтий ата опубликования описания 28.05.82 иштинский, Г. М. Дунчевский, Э и М. М. Лилько2) Авторы П. изобретения ена Трудового Красного Знаменилитехнический институт десскии 1) Заявите МЕТАЛЛ ИСЛОРОДНОЙ Р(54) РЕЗАК 1Изобретение 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 .20 мундштуках и частично в головке резака, имеют относительную длину 5 Р, что приводит к образованию провала в эторе скорости за завихрителем, нарушению симметрии 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/,. 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 обтекателя - к образованию развитого аэродинамического следа.Указанные недостатки приводят к снижению коэффициента расхода сопла, уменьшению дальнобойности и компактности ре-жущей струи, что снижает скорость кислородной 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, днффу 9299673зорный участок - с углом 12 - 18, а цилиндрический выходной участок выполнен, равной 2 - Зд, где д - диаметр цилиндрического выходного участка, а завихритель содержит участок с переменным углом закрутки от 0 до 20 - 30 длиной, равной 0,6 - 1,0 Р, где Р - диаметр входного цилиндрического участка и участок стабилизации закрутки потока длиной 1,0 - 1,5 Р, с углом закрутки 20 - 30, при этом конец участка стабилизации закрутки потока выполнен в виде симметричного клина с углом 5 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.55 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 4Из-за наличия тангенциальной составляющей периферийные скорости в закрученной струе больше аналогичных скоростей осевой струи при такой же средне- расходной 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 (увеличению угла раскрытия струи) даже учитывая., 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 гидро- динамическом 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 ре аке площадь сечения трубы подводящей режу щий кислород в 2,25 раза больше площади входного участка сопла, поэтому в соплеФормула изобретения 95введен 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 29967тем, 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 выполнендлиной, равной 2 - Зд, где д - диаметр5цилиндрического выходного участка, а завихритель содержит участок с переменнымуглом закрутки от 0 до 20 - 30, длиной,равной 0,6 - 1,0 Р, где Р - диаметр входного цилиндрического участка и участок10 стабилизации закрутки потока с углом закрутки 20 - 30, длиной 1,0 - 1,5 Р, при этомконец участка стабилизации закрутки потока выполнен в виде симметричного клина с углом 15 при вершине.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР580406, кл. Р 23 Р 13/32, 04.10.74.Составитель Л. ГрТех ред А. БойкасТираж 598осударственного комитам изобретений и отва, Ж - 35, Раушскаяатент, г. Ужгород, у ВНИИПИ Гпо дел 113035, Моск лиал ППП П дактор Т, Кугрышевказ 3329/48 нинаКорректор М. ДемчиПодписноеета СССРрытийнаб., д, 4/5Проектная, 4