Пальник газовий

Пальник газовий, такий, що складається з підігріваючої і плавлячої секцій, кожна з яких містить камеру змішувача, інжектор і широкофакельний мундштук, а широкофакельний мундштук плавлячої секції забезпечений направляючим апаратом і між широкофакельними мундштуками 3 37745 дини; - мундштук плавлячої секції має газову камеру, сполучен у через щілистий отвір шириною 0,40,5мм з направляючим апаратом, що містить перехідну камеру, порожнини для охолоджуючої рідини і дифузор з щілистим отвором шириною 0,71,3мм. Наявність цих ознак дозволяє класифікувати винахід, як відповідне критерію «новизна». Мундштук підігріваючої секції пальника, у якого газова камера містить сопло з щілистим отвором шириною 0,3-0,5мм, забезпечує ефективний нагрів поверхні, що наплавляється, знаходиться на відстані до 100мм від мундштука. При цьому газова камера мундштука зварена з двох неравнобоких сталевих куточків з утворенням вихідного щілистого отвор у шириною 0,3-0,5мм. У газову камеру вставлені і зварені в ній дві похилі сталеві пластини, створюючи між собою сопло, що звужується, а із стінками газової камери - порожнини для охолоджуючої рідини. Відоме положення технічної термодинаміки, що при закінченні газу з сопла походить збільшення швидкості потоку і збільшення кінетичної енергії газу. Рівняння сплошності має вигляд: f w f1w1 f2w2 G= = = = ... = const , u u1 u2 де: G - вага газу, що протікає через поперечний перетин каналу в одиницю часу; f - площа поперечного перетину каналу; w - швидкість руху газу в перетині f; u - питомий об'єм газу. Критичною швидкістю є швидкість звуку в газовому середовищі - wкр [див. «Довідник машинобудівника» т.2 стор.95, Москва, 1963p.]. Результати випробування приведені в табл. 1. Найбільш ефективним є мундштук з щілистим отвором шириною 0,3мм. При збільшенні ширини щілистого отвор у більше 0,5мм, швидкість закінчення газу і щільність теплового потоку зменшуються, і швидкість нагріву знижується, а при зменшенні ширини щілистого отвору менше 0,3мм швидкість закінчення газу досягає швидкості звуку і процес нагріву погіршується. Зменшення ширини щілистого отвор у також підвищує щільність теплоQ ккал вого потоку q = , , F см2 де: q - щільність теплового потоку; Q - тепловий потік, ккал; F - площа нагріву см 2 тепловим потоком. Таким чином, при зменшенні ширини щілини сопла зменшується площа нагріву, що підвищує щільність теплового потоку і підвищується швидкість нагріву. Охолоджування мундштука підігріваючої секції газового пальника відбувається за рахунок безпосереднього контакту випромінюваного теплового потоку із зовнішньою поверхнею порожнин для проходу охолоджуючої рідини. Це забезпечує інтенсивне охолоджування мундштука і виключає нагрів його до температури 450-500°С, характерною для прототипу, що веде до розпалу вихідних 4 газових отворів мундштука і виходу його з ладу. Запропонована конструкція охолоджування мундштука забезпечує тривалий термін його служби. Мундштук плавлячої секції пальника газовою містить газову камеру, сполучену через щілистий отвір 0,4-0,5мм з направляючим апаратом, що містить перехідну камеру, порожнини для охолоджуючої рідини і дифузор з щілистим отвором шириною 0,7-1,3мм. На відміну від прототипу, у якого газова камера має два ряди вихідних газових отворів діаметром 1,2мм, пропонована газова камера має вихідний щілистий отвір шириною 0,40,5мм, з якого походить закінчення газокисневої суміші із швидкістю 155-176м/сек в перехідну камеру (див. табл.2). Це забезпечує стабільну роботу пальника без бавовни і зворотних ударів полум'я. У перехідній камері газовий потік розширюється і поступає в ди фузор, в якому відбувається падіння швидкості кінетичної енергії потоку і збільшення тиску. Після порівняння з прототипом, у якого газовий потік з газової камери поступає в камеру згорання і частину тепла забирається охолоджуючою системою камери згорання, в перехідній камері цих втрат немає. Закінчення газової суміші з дифузора, що має вихідний щілистий отвір шириною 0,7-1,3мм, відбувається з швидкістю, зменшеною в 3,25-1,40 разу. У табл. 2 приведені результати випробування плавлячої секції двохсекційного газового пальника, з якого видно, що найбільш ефективною є щілина шириною 1,3мм, при якій швидкість закінчення газової суміші рівна 51,3-53,2м/сек. При ширині щілини менше 0,7мм швидкість закінчення газу складає більше 100м/сек, що погіршує процес наплавлення, а при ширині щілини більше 1,3мм зменшується щільність теплового потоку, що негативно позначається на швидкості наплавлення. Охолоджування мундштука плавлячої секції проводиться також, як і мундштука підігріваючої секції, при цьому порожнини для охолоджуючої рідини створюються двома профільними куточками, створюючими дифузор. Таким чином, характер прояву запропонованих істотних ознак забезпечує досягнення необхідного технічного результату, що полягає в створенні конструкції пальника газового, такого, що забезпечує ефективне наплавлення складних поверхонь зміцнюваних деталей і вищий термін служби пальника. Запропонована конструкція пальника газового пояснюється кресленням (Фіг.1), де представлений загальний вид пальника. Приклад. Пальник газовий складається з двох секцій. Секція 1 є пальником з широкофакельним мундштуком 3, у якого газова камера 4 містить сопло 5 з щілистим отвором шириною 0,4мм і порожнини 6 для охолоджуючої рідини і служить для підігріву поверхні, що наплавляється. Секція 2 уявляє собою пальник з широкофакельним мундштуком 7, що містить газову камеру 8 з щілистим отвором шириною 0,4мм, сполучену з направляючим апаратом 9, що містить перехідну камеру 10, порожнини для охолоджуючої рідини 11 і дифузор 12 з щілистим отвором шириною 1,3мм і служить для плавлення шихтови х матеріалів. До торців 5 37745 мундштуків приварені трубки 13 для підведення і відведення охолоджуючої рідини. Кожний з пальників містить змішувач з інжектором 14, сопло 15, вентиль газу ½'' 16, вентиль кисню 17, трубку 18 із запобіжником проти зворотного удару полум'я, для підведення газу до вентилю 16, тр убку 19 для підведення кисню до вентиля 17, трубку діаметром 10*1мм 20 для підведення кисню до змішувача 14, трубку діаметром 14*3мм 21 для підведення газової суміші до мундштука, що підігріває 3 і що плавить 7. Обидві секції сполучено між собою за допомогою сполучної пластини 22. Кріплення мундштуків 3 і 7 до пластини проводиться за допомогою двох шпильок 23, укручених в проміжні бобишки 24 і 25. Через проріз в сполучній пластині вставлена воронка-скребок 26 з шиберной заслінкою 27. Воронка-скребок за допомогою пружин 28, що упираються впритул 29, постійно притискається до бортів канавки, що наплавляється. Необхідне зусилля притиснення створюють за рахунок загвинчування гайок 30 на стрижні 31. Пальник газовий кріпиться до наплавляючого пристрою за 6 допомогою стрижня 32. Пальник газовий працює таким чином. Запалили мундштук підігріваючої секції і встановили витрату газ у і кисню, для пальника 1,8м 3/год. Після нагріву поверхні наплавлювальної канавки під підігріваючим мундштуком до температури 900°С включили обертання деталі у бік воронки-скребка. Після розташування нагрітої поверхні під воронкою-скребком відкрили шиберную заслінку і шихта почала сипатися на нагріту поверхню. Після розташування шихти під мундштуком плавлячої секції вимкнули обертання деталі, встановили кристалізатор і запалили плавлячий мундштук. Після розплавлення шихти включили обертання деталі і продовжували процес наплавлення. Процес йшов без бавовни, здування і розбризкування рідкого флюсу і металу не спостерігалося. Використання пропонованої конструкції пальника газового забезпечує можливість наплавлення таких деталей, як бронзові вкладиші шарнірів ковзання універсальних шпинделів прокатних станів, валів сортових станів та інші. Таблиця 1 Технічна харак- Пальник газов ий Пальник газов ий №2 Пальник газов ий №3 Прототип теристика підігрі№1 в аючої секції 2-хПальник Пальник Пальник секційного пальгазов ий газов ий газов ий № ника газов ого з Варіанти щілис- Варіанти щілистого Варіанти щілистого №1 №2 №3 п/п газов ою камерою того отвору отвору отвору Без щіБез щіБез щімундштука, що листого листого листого містить сопло з отвору отвору отвору щілистим отво1 2 3 1 2 3 1 2 3 ром Запропонований в аріант підігрів аючого мундштука Максимальна ширина пов ерхні, 1 80 80 80 150 150 150 200 200 200 80 150 200 що наплав ляється, мм Умов ний діаметр 2 9,5 9,5 9,5 11,5 11,5 11,5 13 13 13 7,5 9,5 11 сопла, мм Площа перетину 3 каналу мундшту- 72,2 72,2 72,2 105,8 105,8 105,8 135,2 135,2 135,2 45 72,2 95,8 ка, що газопідв одить, мм 2 Допустима площа в ихідного 4 щілистого отв ору 60 60 60 88,1 88,1 88,1 112,6 112,6 112,6 37,5 60 80,6 сопла мундштука f 1, мм 2 Ширина щілисто5 го отвору сопла 0,3 0,4 0,5 0,3 0,4 0,5 0,3 0,4 0,5 мундштука, мм Площа щілистого отвору сопла 6 24 32 40 45 60 75 60 80 100 мундштука f 2, мм2 Коефіцієнт зменшення площі 7 2,5 1,8 1,5 1,95 1,46 1,17 1,87 1,4 1,12 щілистого отв ору, f 1/f 2 7 37745 8 Продов ження таблиці 1 Технічна харак- Пальник газов ий Пальник газов ий №2 Пальник газов ий №3 Прототип теристика підігрі№1 в аючої секції 2-хПальник Пальник Пальник секційного пальгазов ий газов ий газов ий № ника газов ого з Варіанти щілис- Варіанти щілистого Варіанти щілистого №1 №2 №3 п/п газов ою камерою того отвору отвору отвору Без щіБез щіБез щімундштука, що листого листого листого містить сопло з отвору отвору отвору щілистим отво1 2 3 1 2 3 1 2 3 ром Шв идкість закінчення газу з допустимого щілис8 93,3 93,3 93,3 119 119 119 124,3 124,3 124,3 114 133 144 того отвору мундштука w 1, м/сек Шв идкість закінчення газу з мундштука із заданою шири9 233 167 140 232 173 140 232 173 140 ною щілистого отвору w 2=w1*(f 1/f2), м/сек Таблиця 2 Технічна характеристика плав лячої секції 2х- секційного № пальника газоп/п в ого з направляючим апаратом, що містить перехідну камеру і дифузор Максимальна ширина пов ер1 хні, що наплавляється, мм Умов ний діа2 метр сопла, мм Площа перетину каналу 3 мундштука, що газопідв одить, мм2 Ширина в ихід4 ного щілистого отвору з газов ої камери, мм Шв идкість закінчення газу з 5 газов ої камери в перехідну w1, м/сек Площа в ихідного щілистого 6 отвору газов ої камери f1, мм 2 Ширина в ихідного щілистого 7 отвору дифузор направ ляючого апарату, мм Пальник газов ий №1 Пальник газов ий №2 Пальник газов ий №3 Варіанти направ - Варіанти направ ляю- Варіанти направ ляюляючого апарату чого апарату чого апарату Прототип Пальник газов ий №1 Пальник газов ий №2 Пальник газов ий №3 Направ ляючий апарат і газова камера конструкції, що в ідрізняється 1 2 3 1 2 3 1 2 3 80 80 80 150 150 150 200 200 200 80 150 250 9,5 9,5 9,5 11,5 11,5 11,5 13 13 13 7,5 9,5 11,5 72,2 72,2 72,2 105,8 105,8 105,8 135,2 135,2 135,2 45 72,2 105,8 0,4 0,45 0,5 0,4 0,45 0,5 0,4 0,45 0,5 167 155 140 173 155 140 173 155 140 114 133 144 32 36 40 60 67,5 75 80 90 100 36,8 60 87,5 1,3 1,0 0,7 1,3 1,0 0,7 1,3 1,0 0,7 0,7 1,0 1,3 9 37745 10 Продов ження таблиці 2 Технічна характеристика плав лячої секції 2х- секційного № пальника газоп/п в ого з направляючим апаратом, що містить перехідну камеру і дифузор Площа в ихідного щілистого отвору дифузо8 ра направ ляючого апарату f 2, мм2 Коефіцієнт збільшення 9 площі щілистого отвору дифузора, f2/f 1 Шв идкість закінчення газу з направ ляючого 10 апарату w 2=w1*(f 1/f2), м/сек Пальник газов ий №1 Пальник газов ий №2 Пальник газов ий №3 Прототип Пальник Варіанти направ - Варіанти направ ляю- Варіанти направ ляю- газов ий ляючого апарату чого апарату чого апарату №1 Пальник газов ий №2 Пальник газов ий №3 Направ ляючий апарат і газова камера конструкції, що в ідрізняється 1 2 3 1 2 3 1 2 3 104 80 56 195 150 105 260 200 140 56 105 250 3,25 2,2 1,4 3,25 2,2 1,4 3,25 2,2 1,4 1,52 1,75 2,0 51,3 70,4 100 53,2 70,4 100 53,2 70,4 100 75 76 72 Комп’ютерна в ерстка А. Крулевський Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601