Сопло резака и газовый резак с этим соплом - RU2643924C2

Чертежи

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к газовому резаку и соплу резака с, по меньшей мере, каналом для подачи кислорода для подогревающего пламени горелки, с, по меньшей мере, каналом для подачи газа для подогревающего пламени горелки, с каналом для подвода режущего кислорода, который имеет сопло Лаваля с сужающимся и расширяющимся участком, и с головкой резака, которая имеет свободное пространство, в которое выходят канал для подачи кислорода для подогревающего пламени горелки, канал для подачи газа для подогревающего пламени горелки и сопло Лаваля канала для подвода режущего кислорода.

Уровень техники

В смешивающем газы ("premixing") сопле резака известно (DE 680158 A) осуществление сопла Лаваля канала для подвода режущего кислорода в виде сопла с параллельными струями, чтобы таким образом повысить производительность резки и качество резки сопла резака. Смешивающие газы сопла резака, однако, имеют недостаток, а именно, ведут к повышенным температурам в головке резака, отсюда необходимость в повышенных конструктивных затратах, чтобы обеспечить требуемую стойкость подобного рода сопел.

В дополнительно смешивающих газы ("postmixing") соплах резака (US 5700421 B, WO 2011/042044 A1, WO 2011/103923 A1) известно придание головке резака сопла резака втулки ("shroud"), которая образует с концевой стороны цилиндрическое свободное пространство. В это свободное пространство выходят канал для подачи кислорода для подогревающего пламени горелки, канал для подачи газа для подогревающего пламени горелки и канал для подвода режущего кислорода, причем на основе этого свободного пространства может повышаться, а также концентрироваться перемешивание газа для подогревающего пламени горелки и кислорода для подогревающего пламени горелки. Таким образом как и в смешивающем газы ("premixing") сопле резака может улучшаться качество резки и, следовательно, также скорость резки сопла резака. В качестве недостатка такое свободное пространство в головке резака, в которое через сопло Лаваля также выходит канал для подвода режущего кислорода, может вести к причинению ущерба струе режущего кислорода или смеси газа для подогревающего пламени горелки и кислорода для подогревающего пламени горелки, что может уменьшать скорость резки.

Раскрытие изобретения

Поэтому задачей изобретения является улучшение дополнительно смешивающего сопла резака однажды описанного вида таким образом, чтобы с ним несмотря на конструктивную простоту могли достигаться повышенное качество резки и скорость резки.

Изобретение решает поставленную задачу с помощью того, что выходящее в свободное пространство головки резака сопло Лаваля образовано в виде сопла с параллельными струями.

Если выходящее в свободное пространство головки резака сопло Лаваля образовано в виде сопла с параллельными струями, таким образом может становиться возможным существенное повышение качества резки и скорости резки внутреннего сопла, без необходимости считаться с перегревом сопла резака, как это известно, например, в смешивающих газ соплах резака (DE 680158 A). Удалось установить, что именно струя режущего кислорода, параллельно поступающая в основном в свободное пространство головки резака, может содействовать улучшенному со стороны головки резака перемешиванию газа для подогревающего пламени горелки и кислорода для подогревающего пламени горелки, и благодаря этому может уменьшаться опасность скачка уплотнения в области свободного пространства. Таким образом могут использоваться известные преимущества свободного пространства на концевой стороне головки резака для концентрирования газа для подогревающего пламени горелки и кислорода для подогревающего пламени горелки и тем не менее также улучшается их перемешивание, что позитивно может сказываться на качестве резки и скорости резки. К тому же может оказаться, что в области свободного пространства смесь струи режущего кислорода с газом для подогревающего пламени горелки, кислородом для подогревающего пламени горелки соответственно с их реакционными газами может удерживаться сравнительно мало. Это может предотвращаться не только снижением давления струи режущего кислорода с помощью разветвления его границы струи, а также одновременно может сохраняться ее чистота для высокой скорости реакции. Это может способствовать дальнейшему улучшению качества резки и повышению скорости резки сопла резака, в результате чего может устанавливаться более высокий по сравнению с известными дополнительно смешивающими соплами резака коэффициент полезного действия. Отсюда может обнаружиться, что эта предложенная в соответствии с изобретением модификация сопла Лаваля позволяет сохранить сравнительно простые условия конструирования известные по дополнительно смешивающим соплам резака. Таким образом может достигаться создание конструктивно простого, прочного и имеющего повышенный коэффициент полезного действия дополнительно смешивающего сопла резака.

Перемешивание струи режущего кислорода с газом для подогревающего пламени горелки, кислородом для подогревающего пламени горелки соответственно с их реакционными газами может дальше уменьшаться, если свободное пространство образовано цилиндрически. К тому же такое свободное пространство может предусматриваться в головке резака со сравнительно небольшими затратами, например, с помощью расточки, благодаря чему сопло резака может изготавливаться сравнительно недорого.

Конструктивная простота может достигаться, если сопло резака имеет корпус сопла, в котором предусмотрены канал для подачи кислорода для подогревающего пламени горелки, канал для подачи газа для подогревающего пламени горелки и канал подвода режущего кислорода, причем к корпусу сопла примыкает головка резака. Преимущественно корпус сопла является цельным, что может значительно повышать прочность при проделывании каналов.

Изготовление газового резака может становиться легче с помощью того, что надетая на корпус сопла головка резака имеет наружную резьбу, с которой сопло резака может соединяться с другими частями газового резака. Это пригодно, в частности, если нахлестка между головкой резака и корпусом сопла ограничивается с помощью упора на корпусе сопла. Благодаря этому может создаваться механическое соединение, соответственно крепление, которое может головку резака и корпус сопла прочно удерживать на газовом резаке. К тому же благодаря этому может существенно облегчаться замена сопла резака в газовом резаке.

Особенно стойкое к нагрузкам во время работы сопло резака может создаваться с помощью того, что корпус сопла образован цельно с головкой резака.

Если гильза образует головку резака, могут еще больше упрощаться конструктивные условия для изготовления сопла резака.

Условия конструирования для образования параллельной струи могут упрощаться, если сужающийся и/или расширяющийся участок сопла Лаваля следует изогнутому контуру продольного сечения.

Если изогнутый сужающийся участок через место излома примыкает к изогнутому расширяющемуся участку сопла Лаваля, может получаться конструктивно просто образованное сопло с параллельными струями.

Чтобы в свободном пространстве головки резака улучшить смесь из канала для подачи кислорода для подогревающего пламени горелки и газа для подогревающего пламени горелки, может быть предусмотрено несколько каналов для подачи кислорода для подогревающего пламени горелки и газа для подогревающего пламени горелки, причем сопло Лаваля центрально и каналы для подачи кислорода для подогревающего пламени горелки и подачи газа для подогревающего пламени горелки с их концентрично к соплу Лаваля расположенными отверстиями выходят в свободное пространство.

Дополнительное улучшение качества резки и повышенная скорость резки могут получаться с помощью того, что лежащие снаружи отверстия каналов для подачи кислорода для подогревающего пламени горелки попеременно имеют различные диаметры.

Если отверстия каналов для подачи газа для подогревающего пламени горелки расположены с зазором к отверстиям каналов для подачи кислорода для подогревающего пламени горелки, может становиться возможным дальнейшее улучшением смеси газа для подогревающего пламени горелки и кислорода для подогревающего пламени горелки, что положительно сказывается на коэффициенте полезного действия и применимости сопла резака.

Изобретение может, в частности, выделяться, если предложенное в соответствие с изобретением дополнительно смешивающее сопло резака применяется для газового резака.

Если газовый резак имеет примыкающий к соплу резака присоединительный штуцер, который его подводящий трубопровод кислорода для подогревающего пламени горелки соединяет с каналом для подачи кислорода для подогревающего пламени горелки сопла резака, его подводящий трубопровод газа для подогревающего пламени горелки с каналом для подачи газа для подогревающего пламени горелки сопла резака и его подводящий трубопровод режущего кислорода с каналом для подачи режущего кислорода сопла резака, может создаваться герметичный и прочный переход от присоединительных трубопроводов газового резака к каналам сопла резака.

Замена сопла резака может облегчаться, если присоединительный штуцер имеет внутреннюю резьбу, которая с зацеплением с наружной резьбой втулки с возможностью замены фиксирует сопло резака на присоединительном штуцере.

Краткое описание чертежей

На чертежах в качестве примера с помощью примера осуществления представлен предмет изобретения, где:

фиг. 1 - вид с торца сопла резака;

фиг. 2 - вид разреза по II-II на фиг. 1;

фиг. 3 - вид разреза по III-III на фиг. 1; и

фиг. 4 - частичное изображение газового резака с соплом резака согласно фиг. 1-3.

Осуществление изобретения

Сопло 1 резака, изображенное в качестве примера на чертежах, имеет несколько каналов 2 для подачи кислорода для подогревающего пламени горелки, каналов для подачи газа для подогревающего пламени горелки и канал 4 для подвода режущего кислорода. Как можно видеть на видах разреза согласно фиг. 2 и 3, канал 4 для подвода режущего кислорода переходит в сопло 5 Лаваля с сужающимся участком 6 и расширяющимся участком 7.

Вообще возможно дополнительно к сужающемуся участку 6 и расширяющемуся участку 7 сопла Лаваля предусмотреть другие подробно не изображенные участки, например цилиндрическое горло между участками 6 или 7 и/или цилиндрическое выпускное отверстие, примыкающее к расширяющемуся участку 7, и т.д.

Канал 4 для подвода режущего кислорода, как и другие каналы 2 и 3, выходит в цилиндрическое свободное место 9 головки 8 резака сопла 1 резака. В этом свободном месте 9 происходит, по меньшей мере, незначительное перемешивание газов, поступивших из каналов 2 для подачи кислорода для подогревающего пламени горелки и каналов 3 для подачи газа для подогревающего пламени горелки. Чтобы уменьшить недостатки происходящего там перемешивания с помощью точно так же поступающей в этой области струи 10 режущего кислорода, сопло Лаваля канала для 4 подвода режущего кислорода согласно изобретению образовано в виде сопла с параллельными струями. Таким образом предотвращаются создающие помехи скачки уплотнения, по меньшей мере, в области свободного пространства 9. Кроме того, параллельной струей 10 режущего кислорода можно избежать сужения области смешивания для кислорода для подогревающего пламени горелки и газа для подогревающего пламени горелки в направлении к открытому концу 11 свободного пространства 9. Дальше не нарушается концентрирование газов каналов 2 для подачи кислорода для подогревающего пламени горелки и каналов 3 для подачи газа для подогревающего пламени горелки, как это в уровне техники (US 5700421 B, WO 2011/042044 A1 и WO 2011/103923 A1) неизбежно при конусообразном расширения струи 10 режущего кислорода.

На фиг. 2 дальше можно видеть, что сужающийся и расширяющийся участки 6 и 7 сопла Лаваля 5 следуют соответственно изогнутому контуру продольного сечения. Оба участка 6 и 7 через место 12 излома примыкают друг к другу.

Сопло Лаваля 5 в отношении канала 2 для подачи кислорода для подогревающего пламени горелки и 3 канала для подачи газа для подогревающего пламени горелки расположено центрально. Отверстия 13, 14 и 15 по отношению сопла Лаваля 5 расположены концентрично выходя в свободное пространство 9.

Отверстия 14 и 15 каналов 2 для подачи кислорода для подогревающего пламени горелки, лежащие снаружи в отношении сопла Лаваля 5 и отверстий 13 каналов 3 для подачи газа для подогревающего пламени горелки, меняются в своих диаметрах. Таким образом обеспечивается предпочтительная подача кислорода для подогревающего пламени горелки в свободное пространство 9.

Так как отверстия 13 каналов 3 для подачи газа для подогревающего пламени горелки расположены с зазором к отверстиям 14 и 15 каналов 2 для подачи кислорода для подогревающего пламени горелки, получаются предпочтительные условия истечения и смешивания.

Как дальше можно видеть на фиг. 2 и 3, сопло 1 резака состоит из монолитного корпуса 16 сопла и головки 8 резака. Головка 8 резака образована в виде надетой на корпус 16 сопла втулки 17, которая имеет зазор 18 к корпусу 16 сопла и в направлении надевания ограничивается упором 19, что облегчает замену втулки 17 на головке 8 резака. Однако также возможно, что между корпусом 16 сопла и втулкой 17 образована прессовая посадка. К тому же корпус 16 сопла может быть выполнен цельно с головкой 8 резака, что подробно не изображено. В корпусе 16 сопла предусмотрены, соответственно проделаны, например, сверлением, канал 2 для подачи кислорода для подогревающего пламени горелки, канал 3 для подачи газа для подогревающего пламени горелки и канал 4 для подвода режущего кислорода. Таким образом, корпус 16 сопла стабильно направляет эти каналы 2, 3 и 4 к головке 8 резака. Таким образом, создано конструктивно простое, дополнительно смешивающее сопло 1 резака.

Применение этого предложенного в соответствии с изобретением сопла 1 резака дает прочный газовый резак 20, который частично можно видеть на фиг. 4. Для этого газового резака 20 показывается присоединительный штуцер 21, который примыкает к соплу резака 1 и включает подводящий трубопровод 22 для подачи кислорода для подогревающего пламени горелки, подводящий трубопровод 23 для подачи газа для подогревающего пламени горелки, подводящий трубопровод 24 для подвода режущего кислорода. Присоединительный штуцер 21 обеспечивает здесь соединение между его подводящим трубопроводом 22 для подачи кислорода для подогревающего пламени горелки и каналом 2 для подачи кислорода для подогревающего пламени горелки сопла 1 резака, его подводящего трубопровода 23 для подачи газа для подогревающего пламени горелки и канала 3 для подачи газа для подогревающего пламени горелки сопла 1 резака и его трубопровода 24 для подвода режущего кислорода и канала 4 для подвода режущего кислорода сопла 1 резака.

К тому же присоединительный штуцер 21 применяется для крепления сопла 1 резака на газовом резаке 20. Для этого присоединительный штуцер 21 имеет внутреннюю резьбу 25, которая взаимодействует с наружной резьбой 26 втулки 17. Таким образом, втулка 17 может надеваться на присоединительный штуцер 21 и вследствие чего корпус 16 вдавливается в присоединительный штуцер 21, соответственно закрепляется между втулкой и присоединительным штуцером 21.

Для этой цели присоединительный штуцер 21 имеет несколько сопряженных упоров 27, 28, которые к тому же образуют преимущественно конические уплотнительные поверхности между присоединительным штуцером 21 и корпусом 16 сопла. Вообще, однако, в присоединительном штуцере 21 возможен только один сопряженный упор 27, который образует уплотнительную поверхность между присоединительным штуцером 21 и корпусом 16 сопла.

Таким образом, с помощью простого конструктивного решения обеспечено герметичное подключение газа между каналами 2, 3, 4 корпуса 16 сопла и трубопроводами 22, 23, 24 присоединительного штуцера 21. К тому же таким образом может просто заменяться изношенное сопло 1 резака на газовом резаке 20.

Реферат

Изобретение относится к области энергетики. Сопло резака с, по меньшей мере, каналом для подачи кислорода для подогревающего пламени горелки, с, по меньшей мере, каналом (3) для подачи газа для подогревающего пламени горелки, с каналом (4) для подвода режущего кислорода, который имеет сопло (5) Лаваля с сужающимся и расширяющимся участком (6, 7), и с головкой (8) резака, которая имеет свободное пространство (9), в которое выходят канал для подачи кислорода для подогревающего пламени горелки, канал (3) для подачи газа для подогревающего пламени горелки и сопло (5) Лаваля канала (4) для подвода режущего кислорода, отличающееся тем, что сопло (5) Лаваля, выходящее в свободное пространство (9) головки (8) резака, образовано в виде сопла с параллельными струями. Свободное пространство (9) образовано цилиндрическим. Сопло (1) резака имеет корпус (16) сопла, в котором предусмотрены канал (2) для подачи кислорода для подогревающего пламени горелки, канал (3) для подачи газа для подогревающего пламени горелки и канал (4) для подвода режущего кислорода, причем к корпусу (16) сопла примыкает головка (8) резака. Изобретение позволяет повысить качество и скорость резки. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула