RU2190511C2

RU2190511C2 - Gas-shielded arc welding torch

Info

Publication number: RU2190511C2
Application number: RU2000129961A
Authority: RU
Inventors: В.Т. Федько; С.С. Киянов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Юргинский машиностроительный завод"
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2002-10-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; arc welding. SUBSTANCE: according to invention, deturbulizing conical bushings are installed in shielding gas supply channel of torch. First bushings has taper angle 2β₁ = 20^°-40^°. Second and third bushings have taper angles 2β₂ = 16^° for outer wall and 2β₃ = 12^° - for inner wall and form symmetrical ring cylindrical channel of diffuser type. Total length of deturbulizing bushings is not less than L=3D. EFFECT: reduced consumption of shielding gas, improved gas shielding. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области сварки. The invention relates to the field of welding.

Известна горелка для дуговой сварки в защитных газах, содержащая сопло, мундштук и рассекатель газа в виде кольцевого диска со сквозными отверстиями для прохода газа (см. А.Г.Потапьевский. Сварка в защитных газах плавящимся электродом. М.: Машиностроение, 1974, с. 198, рис. 746). Known torch for arc welding in shielding gases, containing a nozzle, a mouthpiece and a gas divider in the form of an annular disk with through holes for the passage of gas (see A.G. Potapyevsky. Welding in protective gases by a consumable electrode. M: Mechanical Engineering, 1974, p. . 198, Fig. 746).

Описанная горелка не обеспечивает качество сварных швов из-за ослабленного газового потока. The described burner does not ensure the quality of the welds due to the weakened gas flow.

Известна горелка для дуговой сварки в защитных газах, содержащая канал для направления плавящегося электрода с токоподводом, мундштук и сопло, соединенное с каналом подвода защитного газа (см. авт. свид. СССР 1007875. кл. В 23 К 9/16, 1981). Known torch for arc welding in shielding gases, containing a channel for guiding a consumable electrode with a current supply, a mouthpiece and a nozzle connected to a channel for supplying a protective gas (see ed. Certificate of the USSR 1007875. class. 23 K 9/16, 1981).

Описанная горелка принята за прототип при составлении настоящей заявки. The described burner is taken as a prototype in the preparation of this application.

Недостатком прототипа является неудовлетворительная газовая защита зоны сварки из-за возникновения турбулентного потока газа и, как следствие, низкое качество сварного шва. The disadvantage of the prototype is the unsatisfactory gas protection of the weld zone due to the occurrence of a turbulent gas flow and, as a result, the poor quality of the weld.

Задача изобретения - уменьшение расхода защитного газа и улучшение газовой защиты зоны сварки путем формирования ламинарного потока газов. The objective of the invention is to reduce the consumption of protective gas and improve gas protection of the weld zone by forming a laminar gas flow.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в горелке для дуговой сварки в защитных газах, содержащей канал для направления плавящегося электрода с токоподводом, мундштук и сопло, соединенное с каналом подвода защитного газа, в котором установлены детурбулизирующие конусные втулки: первая в виде несимметричного неполного конуса с углом конусности 2β₁=20-40^o, имеющая отверстие для токоподводящего канала диаметром D, вторая и третья в виде симметричных конусов, образующих кольцевой цилиндрический диффузорный канал с углом конусности 2β₂=16^o для внешней стенки и 2β₃=12^o для внутренней. Общая длина детурбулизирующих втулок не менее 3D.The solution to this problem is achieved by the fact that in a torch for arc welding in shielding gases, containing a channel for guiding the consumable electrode with a current supply, a mouthpiece and a nozzle connected to a channel for supplying a protective gas in which deturbing cone bushings are installed: the first in the form of an asymmetric incomplete cone with taper angle 2β ₁ = 20-40 ^o , having an opening for a current-supply channel with a diameter D, the second and third in the form of symmetrical cones forming an annular cylindrical diffuser channel with a taper angle 2β ₂ = 16 ^o for the outer wall and 2β ₃ = 12 ^o for the inner. The total length of the deturbing bushings is at least 3D.

Заявляемая горелка характеризуется наличием следующих существенных отличительных признаков:
а) в канале для подвода защитного газа установлены:
а) 1 - детурбулизирующая несимметричная конусная втулка;
а) 1.2 - угол конусности детурбулизирующей втулки выполнен равным 2β₁= 20÷40^o;
а) 1.3 - детурбулизирующая втулка имеет отверстие для токоподводящего канала диаметром D;
а) 2 - две детурбулизирующие симметричные конусные втулки;
а) 2.1 - втулки образуют кольцевой цилиндрический канал диффузорного типа;
а) 2.2 - углы конусности диффузорного канала составляют 2β₂=16^o для внешней стенки и 2β₃=12^o - для внутренней;
а) 2.3 - общая длина детурбулизирующих втулок не менее L=3D.The inventive burner is characterized by the presence of the following significant distinguishing features:
a) in the channel for supplying a protective gas are installed:
a) 1 - a deturbing asymmetric conical sleeve;
a) 1.2 - the taper angle of the deturbing sleeve is made equal to 2β ₁ = 20 ÷ 40 ^o ;
a) 1.3 - the deturbing sleeve has an opening for the current-supply channel with a diameter D;
a) 2 - two deturbing symmetrical conical bushings;
a) 2.1 - the bushings form an annular cylindrical channel of the diffuser type;
a) 2.2 - the taper angles of the diffuser channel are 2β ₂ = 16 ^o for the outer wall and 2β ₃ = 12 ^o for the inner;
a) 2.3 - the total length of the deturbing sleeves is not less than L = 3D.

Проведенные исследования по патентной и научно-технической литературе позволили выявить ряд технических решений аналогичного назначения, однако признаков "а...а)2.3" в них нет, следовательно, заявляемая горелка соответствует условиям патентоспособности полезной модели. The studies on patent and scientific and technical literature have revealed a number of technical solutions for a similar purpose, however, there are no signs "a ... a) 2.3" in them, therefore, the inventive burner meets the patentability conditions of the utility model.

Сущность заявленного поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид горелки; на фиг.2 - возможный вариант исполнения детурбулизирующей вставки. The essence of the claimed is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a General view of the burner; figure 2 is a possible embodiment of the deturbing insert.

Горелка для дуговой сварки в защитных газах содержит канал 1 для направления плавящегося электрода (не показан), мундштук 2 и сопло 3, соединенное с каналом 4 для подвода защитного газа, который через поворотное колено 5, отводной канал 6, вход 7, сетку 8, центральную часть 9 и выход 10 направляет газовый поток в зону сварки. Ввиду того, что поток газа, выходящий из поворотного колена 5, не сразу заполняет все сечение кольцевого канала 6, а в месте расширения отрывается от стенок и дальше движется в виде свободной струи, отделенной от остальной части газового потока поверхностью раздела. Транзитная струя перемешивается с окружающим потоком газа, что приводит к интенсивному вихреобразованию, а следовательно, к значительным потерям давления газа. The torch for shielded gas arc welding contains a channel 1 for guiding a consumable electrode (not shown), a mouthpiece 2 and a nozzle 3 connected to a channel 4 for supplying a protective gas, which through a knee 5, outlet channel 6, input 7, grid 8, the central part 9 and the outlet 10 directs the gas flow into the welding zone. Due to the fact that the gas flow exiting from the rotary elbow 5 does not immediately fill the entire cross section of the annular channel 6, it breaks away from the walls at the expansion point and moves further in the form of a free stream separated from the rest of the gas stream by an interface. The transit jet is mixed with the surrounding gas stream, which leads to intense vortex formation, and, consequently, to significant losses in gas pressure.

Для снижения этих потерь в канал 6 отвода защитного газа устанавливают несимметричную детурбулизирующую конусную втулку 11 с углом конусности 2β₁= 20^o÷40^o. При этом во втулке 11 выполнено отверстие для токоподводящего канала 1 диаметром D. Данная втулка плавно переходит в симметричные конусные втулки 12 и 13, образующие кольцевой цилиндрический канал диффузорного типа. Угол конусности диффузорного канала составляет 2β₂=16^o - для внешней стенки и 2β₃=12^o для внутренней. Общая длина втулок равна не менее L=3D.To reduce these losses in the channel 6 of the shielding gas set asymmetric deturbing conical sleeve 11 with a taper angle of 2β ₁ = 20 ^o ÷ 40 ^o . In this case, a hole for the current-carrying channel 1 with a diameter D is made in the sleeve 11. This sleeve smoothly passes into the symmetrical conical bushings 12 and 13, forming an annular cylindrical channel of the diffuser type. The cone angle of the diffuser channel is 2β ₂ = 16 ^o for the outer wall and 2β ₃ = 12 ^o for the inner. The total length of the bushings is at least L = 3D.

Таким образом, на основании вышеизложенного входная часть сопла 3 горелки, т.е. каналы 6 и 7, представляет собой кольцевые цилиндрические каналы диффузорного типа. Thus, based on the foregoing, the inlet portion of the burner nozzle 3, i.e. channels 6 and 7, is an annular cylindrical channel diffuser type.

При течении газа в диффузорных каналах 6 и 7 скорость потока постепенно уменьшается, а давление увеличивается. Кинетическая энергия частиц газа уменьшается как вдоль диффузора, так и по направлению к стенкам. Слои газа у стенок обладают столь малой кинетической энергией, что не могут преодолевать нарастающее давление, останавливаются и начинают двигаться обратно. При столкновении основного потока с обратными потоками возникают вихреобразования, связанные с потерями давления. Интенсивность этих явлений возрастает с увеличением конусности диффузора. Указанные выше устройства и служат для уменьшения воздействия местных сопротивлений на газовый поток. When the gas flows in the diffuser channels 6 and 7, the flow rate gradually decreases, and the pressure increases. The kinetic energy of the gas particles decreases both along the diffuser and towards the walls. The layers of gas at the walls have such low kinetic energy that they cannot overcome the increasing pressure, they stop and begin to move back. In the collision of the main flow with reverse flows, vortexes occur, associated with pressure losses. The intensity of these phenomena increases with increasing conicity of the diffuser. The above devices also serve to reduce the impact of local resistance on the gas stream.

Горелка для дуговой сварки в защитных газах работает следующим образом. В процессе сварки защитный газ подается по каналу 4, поворотному колену 5, кольцевому каналу 6, где при помощи детурбулизирующей втулки 11 плавно расширяется до объема входной части сопла. Дальнейшее его расширение носит симметричный характер благодаря наличию детурбулизирующего конусного канала 7 и через сетку 8, центральную часть 9 и выход 10 сопла 3 направляется в зону сварки. В результате формируется ламинарный поток защитного газа, что позволяет надежно защитить сварочную ванну от кислорода атмосферного воздуха. A torch for arc welding in shielding gases works as follows. In the process of welding, the protective gas is supplied through the channel 4, the rotary elbow 5, the annular channel 6, where, with the help of the deturbing sleeve 11, it gradually expands to the volume of the inlet part of the nozzle. Its further expansion is symmetrical due to the presence of a deturbulating conical channel 7 and through the grid 8, the central part 9 and the outlet 10 of the nozzle 3 is sent to the welding zone. As a result, a laminar flow of protective gas is formed, which allows you to reliably protect the weld pool from atmospheric oxygen.

Claims

A torch for arc welding in shielding gases, containing a current supply channel for guiding the melting electrode, a mouthpiece and a nozzle connected to a channel for supplying a shielding gas, characterized in that deturbing cone bushings are installed in the shielding gas supply channel: the first with a taper angle of 2β ₁ = 20 -40 ^o, and the second and third forming symmetrical annular cylindrical diffuser channel type with taper angles 2β ₂ = 16 ^o - to the outer wall ₃ and 2β = 12 ^o - internal, the total length of the sleeves constitute deturbuliziruyuschih Still L = 3D.