RU2055711C1

RU2055711C1 - Metal oxygen cutting device

Info

Publication number: RU2055711C1
Application number: RU94037165A
Authority: RU
Inventors: Ю.К. Родин; С.Т. Цвигун
Original assignee: АО "Мидасот" Московский инновационный дом автогенного сварочного оборудования и технологий
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 1996-03-10
Also published as: RU94037165A

Abstract

FIELD: oxygen cutting. SUBSTANCE: oxygen cutting device has mixer mounted in heated oxygen supply channel with outlet part made in the form of radial grooves whose axes are positioned at an angle of 20-45 deg relative to spindle-type regulator. Total section area of grooves is at least 2.5 times smaller than total section area of slit-type channels of working mixture supply tip, which is provided with annular cut made in its end part on outer side of tip. EFFECT: increased efficiency by wider range of oxygen supply regulation and provision for operation under conditions of low ambient temperatures. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к кислородной резке металлов с использованием жидкого топлива, в частности бензина. The invention relates to the oxygen cutting of metals using liquid fuel, in particular gasoline.

Известен резак для кислородной резки стали. (См. Политехнический словарь. М. Советская энциклопедия, 1976, с. 349), с использованием жидкого горючего керосина или бензина, в котором испарение жидкого горючего происходит под воздействием прогрева дополнительным пламенем от головки резака, что опасно для резчика. Known cutter for oxygen cutting of steel. (See Polytechnical Dictionary. M. Soviet Encyclopedia, 1976, p. 349), using liquid combustible kerosene or gasoline, in which the evaporation of liquid fuel occurs under the influence of heating with an additional flame from the torch head, which is dangerous for the cutter.

За прототип выбран резак для кислородной резки стали по патенту США N 3192987, кл. 431-207, 1965, в котором описана горелка для сварки и резки, содержащая головку с гильзой и мундштуком, смеситель, корпус с каналом подачи бензина, каналом подачи подогревающего кислорода, каналом подачи режущего кислорода. Канал подачи бензина установлен внутри канала подогревающего кислорода и снабжен пористым фильтром и шпиндельным регулятором подачи бензина; канал подачи режущего кислорода снабжен клапаном, управляемым рукояткой и сообщен с центральным каналом мундштука. Мундштук установлен в гильзе, которая связана с головкой резьбовым соединением; между гильзой и мундштуком образован канал подачи рабочей смеси, сообщенный по входу с камерой смесителя, и запрессованы втулки, образующие петлеобразную часть канала подачи рабочей смеси, на внешней поверхности рабочего конца мундштука выполнены шлицевые пазы, торец мундштука утоплен в полости гильзы, с торцевой стороны которой выполнены поперечные пазы. В прототипе смеситель установлен соосно в головке, и нагрев головки может привести к интенсивному испарению бензина до его попадания в смеситель, что нарушает стабильность подачи бензина, стабильность горения пламени и нарушает процесс резки. Распыление бензина в смесителе производится группой проходящих вдоль оси смесителя кольцевых каналов подачи подогревающего кислорода, которую имеют малое сечение, это затрудняет регулировку пламени изменением давления кислорода, а кольцевые каналы малого сечения тяжело выполнить технологически. For the prototype of the selected cutter for oxygen cutting of steel according to US patent N 3192987, class. 431-207, 1965, which describes a torch for welding and cutting, containing a head with a sleeve and a mouthpiece, a mixer, a housing with a gas supply channel, a heating oxygen supply channel, a cutting oxygen supply channel. The gas supply channel is installed inside the oxygen heating channel and is equipped with a porous filter and a spindle gas supply regulator; the cutting oxygen supply channel is provided with a valve controlled by a handle and is in communication with the central channel of the mouthpiece. The mouthpiece is mounted in a sleeve that is connected to the head by a threaded connection; between the sleeve and the mouthpiece, a working mixture supply channel is formed, communicated at the inlet with the mixer chamber, and bushings are pressed that form a loop-like part of the working mixture supply channel, slotted grooves are made on the outer surface of the working end of the mouthpiece, the end of the mouthpiece is recessed in the cavity of the sleeve, from the end side of which transverse grooves are made. In the prototype, the mixer is mounted coaxially in the head, and heating the head can lead to intense evaporation of gasoline before it enters the mixer, which violates the stability of the gasoline supply, the stability of the flame and violates the cutting process. Spraying gasoline in the mixer is carried out by a group of ring channels of heating oxygen supply along the axis of the mixer, which have a small cross section, this makes it difficult to control the flame by changing the oxygen pressure, and the ring channels of small cross section are difficult to perform technologically.

Кроме того, в резаке по прототипу отношение площадей сечения каналов подачи подогревающего кислорода и площадей сечения каналов подачи рабочей смеси на выходе устройства не дает возможности поддержать необходимые режимы резки для металлов малых толщин. In addition, in the torch according to the prototype, the ratio of the cross-sectional areas of the heating oxygen supply channels and the cross-sectional areas of the working mixture supply channels at the device output does not make it possible to maintain the necessary cutting conditions for metals of small thicknesses.

Еще один недостаток состоит в том, что в режиме резки при отрицательных температурах окружающей среды газовая смесь охлаждается потоком режущего кислорода, происходит конденсация и появление жидкости в пламени, что снижает эффективность использования резака. Another disadvantage is that in the cutting mode at negative ambient temperatures the gas mixture is cooled by the flow of cutting oxygen, condensation and the appearance of liquid in the flame occur, which reduces the efficiency of use of the torch.

Целью изобретения является увеличение стабильности процесса резки, увеличение диапазона регулирования давления подогревающего кислорода, расширение функциональных возможностей при одновременном повышении эффективности резки в условиях отрицательных температур окружающей среды. The aim of the invention is to increase the stability of the cutting process, increase the control range of the pressure of the heating oxygen, expand the functionality while improving the cutting efficiency in conditions of negative ambient temperatures.

Для этого в резаке для кислородной резки металлов смеситель установлен соосно в канале подачи подогревающего кислорода вдоль оси шпиндельного регулятора, соосно сообщен с каналом подачи бензина через выходное отверстие шпиндельного регулятора, а оси отверстий канала подогревающего кислорода пересекают ось шпиндельного регулятора подачи бензина под углом, величина которого не менее 20 и не более 45^о, при этом суммарная площадь поперечного сечения шлицевых каналов мундштука по крайней мере в 2,5 раза больше суммарной площади поперечного сечения отверстий каналов подогревающего кислорода.To do this, in the cutter for oxygen cutting of metals, the mixer is mounted coaxially in the heating oxygen supply channel along the axis of the spindle regulator, coaxially connected to the gasoline supply channel through the outlet hole of the spindle regulator, and the axis of the heating oxygen channel openings intersect the axis of the gasoline supply spindle regulator at an angle whose value not less than 20 and not more than ^about 45, the total cross-sectional area 2.5 times larger mouthpiece slotted channels at least the total cross section of the holes of the channels of the heating oxygen.

Кроме того, в устройство рабочий конец мундштука может быть выполнен с кольцевой проточкой с внешней стороны. In addition, in the device the working end of the mouthpiece can be made with an annular groove from the outside.

На фиг.1 представлена конструктивная схема резака; на фиг.2 узел регулирования подачи подогревающего кислорода; на фиг.3 конструктивная схема головки и элементы конструкции смесителя; на фиг.4 рабочий торец мундштука. Figure 1 presents a structural diagram of a torch; figure 2 node regulating the supply of heating oxygen; figure 3 structural diagram of the head and structural elements of the mixer; figure 4 working end face of the mouthpiece.

Устройство содержит корпус 1, скрепленный с головкой 2. В корпусе 1 выполнен канал 3 подачи режущего кислорода, канал 4 подачи подогревающего кислорода и канал 5 подачи бензина. Канал 3 подачи режущего кислорода далее проходит по оси головки 2. The device comprises a housing 1 fastened to the head 2. In the housing 1, a cutting oxygen supply channel 3, a heating oxygen supply channel 4, and a gasoline supply channel 5 are made. The cutting oxygen supply channel 3 then passes along the axis of the head 2.

Канал 5 подачи бензина установлен в канале 4 подогревающего кислорода и снабжен шпиндельным регулятором 6 подачи бензина, который образован шпинделем 7, проходящим внутри трубки 3 подачи бензина. Наконечник шпинделя 7 входит в выходное отверстие 9 шпиндельного регулятора 6, величина выходного отверстия 9 регулируется вентилем 10. The gasoline supply channel 5 is installed in the oxygen heating channel 4 and is equipped with a spindle gasoline supply regulator 6, which is formed by a spindle 7 passing inside the gasoline supply pipe 3. The tip of the spindle 7 enters the outlet 9 of the spindle controller 6, the size of the outlet 9 is regulated by the valve 10.

Канал 5 подачи бензина и канал 4 по- дачи подогревающего кислорода установлены соосно таким образом, что указанные каналы образуют кольцевую полость, через которую подается подогревающий кислород. Внутри канала 4 подачи подогревающего кислорода по оси канала 5 подачи бензина установлен смеситель 11, камера 12 которого сообщена с каналом 5 подачи бензина через выходное отверстие 9 шпиндельного регулятора 6. The gas supply channel 5 and the heating oxygen supply channel 4 are mounted coaxially so that these channels form an annular cavity through which the heating oxygen is supplied. Inside the channel 4 for supplying heating oxygen along the axis of the channel 5 for supplying gasoline, a mixer 11 is installed, the chamber 12 of which is in communication with the channel 5 for supplying gasoline through the outlet 9 of the spindle controller 6.

Канал 4 подачи подогревающего кислорода сообщен с камерой 12 смесителя 11 через отверстия 13, оси которых пересекают ось смесителя под углом к оси шпиндельного регулятора 6, величина которого не менее 20 и не более 45^о у выходного отверстия шпиндельного регулятора 6. Внутри шпиндельного регулятора установлен кольцевой пористый фильтр 14, который пpедставляет собой кольцевую втулку из спеченного металлического порошка и предназначен для стабилизации подачи жидкого горючего (бензина).Channel 4 supplying oxygen preheating chamber 12 communicates with the mixer 11 through the holes 13 whose axes intersect the axis of the mixer at an angle to the axis of the spindle controller 6, the value of which is not less than 20 and not more than ^about 45 at the outlet of the regulator spindle 6. Inside regulator spindle an annular a porous filter 14, which is an annular sleeve of sintered metal powder and is designed to stabilize the flow of liquid fuel (gasoline).

Вентиль 15 предназначен для регулировки подачи подогревающего кислорода. В канале 3 подачи режущего кислорода установлен клапан 16, запирающий элемент которого связан с рукояткой 17. The valve 15 is designed to adjust the supply of heating oxygen. In the channel 3 for supplying cutting oxygen, a valve 16 is installed, the locking element of which is connected with the handle 17.

На входе в канал подачи бензина установлен штуцер 18 с трубкой 19. На входе канала подачи кислорода установлен штуцер 20 с трубкой 21. At the entrance to the gas supply channel, a fitting 18 with a tube 19 is installed. At the entrance to the oxygen supply channel, a fitting 20 is installed with a tube 21.

Головка 2 выполнена с коническим отверстием 22, мундштук 23 соосно расположен в гильзе 24, которая выполнена с коническим отверстием 25. Мундштук выполнен в виде 3-х конических поверхностей 26, 27 и 28, одна из которых (28) входит в ответное коническое отверстие 22 головки 2, другая (27) в ответное коническое отверстие 25 гильзы 24, а третья (25) образует с указанной гильзой 24 канал 29 подачи горючей смеси. На гильзе и мундштуке запрессованы втулки 30, образующие петлеобразную часть 31 канала 29, предназначенную для доведения бензина до газового состояния за счет увеличения времени контакта смеси с прогретыми наружными стенками, а также для исключения утечек из головки резака в нерабочем положении. The head 2 is made with a conical hole 22, the mouthpiece 23 is coaxially located in the sleeve 24, which is made with a conical hole 25. The mouthpiece is made in the form of 3 conical surfaces 26, 27 and 28, one of which (28) enters the counter conical hole 22 heads 2, the other (27) in the conical mating hole 25 of the sleeve 24, and the third (25) forms, with the specified sleeve 24, a channel 29 for supplying the combustible mixture. Sleeves 30 are pressed on the sleeve and the mouthpiece, forming a loop-shaped part 31 of the channel 29, designed to bring gas to a gas state by increasing the contact time of the mixture with the heated outer walls, as well as to prevent leaks from the torch head in the idle position.

С внешней стороны вдоль оси мундштука 23 выполнены шлицевые пазы 32, образующие шлицевые каналы 33, являющиеся продолжением петлеобразной части 31 канала 29 подачи рабочей смеси. On the outside, along the axis of the mouthpiece 23, slotted grooves 32 are made, forming slotted channels 33, which are a continuation of the loop-shaped part 31 of the working mixture supply channel 29.

У торца рабочего конца мундштука 23 выполнена кольцевая проточка 34. У торца гильзы 24 выполнены поперечные пазы 35 (4 паза). Мундштук 23 утоплен в гильзе 24. Мундштук 23 и гильза 24 скреплены с головкой гайкой 36. At the end of the working end of the mouthpiece 23, an annular groove 34 is made. At the end of the sleeve 24 transverse grooves 35 (4 grooves) are made. The mouthpiece 23 is recessed in the sleeve 24. The mouthpiece 23 and the sleeve 24 are fastened to the head with a nut 36.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Бензин подается через штуцер 18 по трубке 19 к кольцевому каналу 5 подачи бензина, проходит через пористый фильтр 14 и входит в камеру 12 смесителя 11 через регулируемое выходное отверстие 9 шпиндельного регулятора 6. Gasoline is supplied through the nozzle 18 through the tube 19 to the annular channel 5 for supplying gasoline, passes through a porous filter 14 and enters the chamber 12 of the mixer 11 through an adjustable outlet 9 of the spindle controller 6.

Подача подогревающего кислорода происходит от штуцера 20 по трубке 21 по кольцевому каналу 4 подачи подогревающего кислорода через отверстия 13. Оси отверстий 13 подачи подогревающего кислорода пересекают ось смесителя 11 у выходного отверстия 9 шпиндельного регулятора 6 под углом к оси шпиндельного регулятора (20-45^о). В результате этого в камере 12 смесителя 11 струи бензина распыляются высокоскоростными струями кислорода. Смеситель позволяет получить взвесь, которая сама распространяется равномерно по всем объему мундштука и не требует дополнительных средств распределения. Такой смеситель может работать даже с тяжелым бензином.Preheating feed oxygen originates from fitting 20 through tube 21 to the annular channel 4 supplying the heated oxygen through the apertures 13. The axes of holes 13 supplying heated oxygen mixer intersect axis 11 at the outlet 9 of the spindle controller 6 at an angle to the axis of the spindle controller (20-45 ^v) . As a result, in the chamber 12 of the mixer 11, jets of gasoline are sprayed with high-speed jets of oxygen. The mixer allows you to get a suspension, which itself is distributed evenly throughout the volume of the mouthpiece and does not require additional means of distribution. Such a mixer can even work with heavy gasoline.

Площадь сечения отверстий 13 подачи подогревающего кислорода меньше площади сечения шлицевых каналов 33 подачи горючей смеси не менее, чем в 2,5 раза (даже для мундштуков, используемых для резки изделий малых толщин). Это позволяет плавно изменять режимы резки при малых изменениях давлений кислорода на входе. The cross-sectional area of the heating oxygen supply openings 13 is less than the cross-sectional area of the spline channels 33 for supplying the combustible mixture by at least 2.5 times (even for mouthpieces used for cutting small thickness articles). This allows you to smoothly change the cutting conditions with small changes in oxygen pressure at the inlet.

Вытекающая в атмосферу смесь зажигает торец гильзы 24. Благодаря наличию камеры, образованной несовпадением торцов мундштука 23 и гильзы 24, а также поперечными пазами 35 гильзы 24 происходит нагрев гильзы 24 и втулок 30, которые образуют петлеобразную часть 31 канала подачи горючей смеси, и сокращается процесс доведения парокапельной горючей смеси до газообразного состояния до 5-7 с. The mixture flowing into the atmosphere ignites the end face of the sleeve 24. Due to the presence of a chamber formed by the mismatch of the ends of the mouthpiece 23 and the sleeve 24, as well as the transverse grooves 35 of the sleeve 24, the sleeve 24 and the bushings 30 are heated, which form a loop-like part 31 of the feed channel of the combustible mixture, and the process is shortened bringing the vapor-droplet combustible mixture to a gaseous state up to 5-7 s.

При работе резака в режиме резки металла в работу включается канал 3 подачи режущего кислорода. При этом нужно установить рукоятку 17 в открытое положение и открыть запирающий элемент клапана 16. При этом режущий кислород через клапан 16 поступает в головку 2 горелки и по каналу, совпадающему с осью гоpелки, выходит к разрезаемой поверхности. Благодаря наличию кольцевой проточки 34, выполненной на конце мундштука 23 с его внешней стороны, которая равна 4-м размерам шлица, устраняется конденсация бензиновых паров из газовой смеси при резке и появление жидкости в пламени. Это происходит за счет пространственного удаления места выхода режущего кислорода от газовой смеси. When the torch is in metal cutting mode, the cutting oxygen supply channel 3 is switched on. In this case, it is necessary to set the handle 17 in the open position and open the locking element of the valve 16. In this case, the cutting oxygen through the valve 16 enters the burner head 2 and through the channel coinciding with the axis of the burner goes to the surface being cut. Due to the presence of an annular groove 34, made at the end of the mouthpiece 23 from its outer side, which is equal to the 4th dimensions of the slot, the condensation of gasoline vapors from the gas mixture during cutting and the appearance of liquid in the flame are eliminated. This is due to the spatial removal of the exit point of the cutting oxygen from the gas mixture.

Положительный эффект изобретения состоит в возможности увеличения диапазона регулирования рабочего давления кислорода, что увеличивает диапазон разрезаемых толщин стали, а также в повышении эффективности резки при отрицательных температурах. The positive effect of the invention lies in the possibility of increasing the range of regulation of the working pressure of oxygen, which increases the range of cut thicknesses of steel, as well as improving the efficiency of cutting at low temperatures.

Claims

1. CUTTER FOR OXYGEN CUTTING OF METAL, comprising a housing with a cutting oxygen supply channel, in which a valve controlled by a handle is installed, and a heating oxygen supply channel, inside of which there is a channel for supplying combustible liquid with a spindle regulator for supplying combustible liquid installed in it, a head with a sleeve made with end grooves, in which, with the formation of an annular channel for supplying the working mixture, a mouthpiece is installed made with spline grooves on the outer surface from the side of the working end, together with the sleeve forming spline channels, with a central channel connected to the cutting oxygen supply channel and with an end located in the sleeve cavity, installed in the annular channel of the sleeve, forming a loop-shaped cavity connected to the spline channels, as well as a porous element and mixer connected to an annular channel for supplying the working mixture, characterized in that the mixer is made with a central axial mixing chamber, and the output section of the heating oxygen supply channel is made in the form of radial channels s connected to the mixing chamber and disposed at an angle of not less than 20 and not more than 45 ^o to the spindle control axis mixer installed in the feed channel heated oxygen and is connected with the channel supplying the combustible fluid through the outlet spindle controller, wherein the porous member is mounted in the channel supply of flammable liquid, and the total cross-sectional area of the spline channels is not less than 2.5 times the total cross-sectional area of the radial channels.

2. The cutter according to claim 4, characterized in that the working end of the mouthpiece is made with an annular groove on the outside.