Газокисневі різаки
ПАРІЛЬКИ ДЛЯ КИСНЕВОГО РІЗАННЯ
У газокисневому різаку конструктивно об'єднані частини: підігрівальна та власне ріжуча. Підігрівальна частина газокисневого різака за принципом пристрою, конструкції та методами розрахунку аналогічна зварювальним пальникам. Залежно від тиску палива підігрівальна частина може бути інжекторною або безінжекторною. Інжектор необхідний при використанні ацетилену низького або середнього тиску. При ацетилені високого тиску та інших горючих газах, що подаються під достатнім тиском, можна використовувати різаки з безінжекторним підігрівальним пристроєм.
У промисловості зазвичай користуються різаками з інжекторним підігрівним пристроєм, незалежно від тиску палива, що застосовується.
Відносне розташування каналів для ріжучого кисню та підігрівального полум'я показано на фіг. 221. Послідовне розташування отворів для ріжучого кисню та підігрівального полум'я в даний час застосовується рідко, воно придатне лише для різання в одному напрямку, попереду має знаходитися підігрівальне полум'я, а за ним слідує струмінь ріжучого кисню. При зміні напрямку різання на протилежне кисень ріжучий потрапляє на недостатньо підігрітий метал і процес різання припиняється. Значно зручніше концентричне розташування вихідних отворів для суміші підігрівального полум'я та для ріжучого струменя кисню.
У різаках з концентричним розташуванням вихідних отворів підігрівальне полум'я отримує форму вогненної трубки, по осі якої розташовується ріжучий струмінь кисню. Пристрій з кільцевою щілиною найбільш поширений у кисневих різаках малої та середньої потужності, що виготовляються нашою промисловістю. Для потужних різаків кільцева щілина недає полум'я достатньої потужності, збільшення ширини щілини робить полум'я нестійким і веде до зворотних ударів. Тому для різаків середньої та великої потужності рекомендується подавати підігрівальну суміш через отвори круглого перерізу, розташовані концентрично навколо отвору для ріжучого кисню в один або два ряди.
Різаки з концентричним розташуванням вихідних отворів дозволяють різати в будь-якому напрямку; струмінь ріжучого кисню завжди потрапляє на досить підігрітий метал, що дуже зручно, а для фігурного різання, коли напрямок різу значно змінюється, необхідний. Тому в даний час застосовуються майже виключно різаки з концентричним розташуванням отворів, а різаки з послідовним розташуванням отворів майже вийшли із вживання.
Потужність підігрівального полум'я вибирається відповідно до товщини металу, що розрізається. Зазвичай для розрахунків приймають, що 85% необхідного тепла для процесу різання виходить у результаті реакції згоряння заліза в кисні, інші 15% дає підігрівальне полум'я. При конструюванні різака слід забезпечити необхідну довжину підігрівального полум'я для того, щоб воно могло підігрівати шари металу нижче. У потужних різаках для різання сталі великих товщин доводиться застосовувати підігрівне полум'я понад метр завдовжки. Довжина полум'я залежить від палива, що застосовується, саме від швидкості його згоряння. Гази, що швидко згорають, наприклад ацетилен, дають коротке полум'я. Гази, що горять повільніше, дають полум'я довше; особливо довге полум'я дає водень, який тому іноді і застосовується в різанні металу великих товщин. Досить довге полум'я дають метан, природний газ. Полум'я регулюється на максимальну температуру, а тому зазвичай має надлишоккисню порівняно з полум'ям, що застосовується для зварювання.
Важливе значення має пристрій внутрішнього каналу різального мундштука або сопла для кисню. Дотепер теоретична частина цього питання погано розроблена. Зазвичай у нашій промисловості застосовуються сопла циліндричне або східчасто-циліндричне (фіг. 222). При цих соплах доводиться користуватися киснем досить високого тиску, причому необхідний тиск швидко зростає з товщиною металу, що розрізається.
Для різання сталі необхідно мати досить потужний струмінь кисню, що забезпечує потрібну швидкість спалювання металу. Струмінь на всю товщину металу, що розрізається, повинна бути по можливості циліндричної з мінімальним розширенням для забезпечення постійної ширини різу по всій товщині металу. Для успішного здування розплавленого шлаку і доступу до поверхні металу швидкість кисню в струмені повинна бути досить високою, як показує досвід порядку 500-700 м/сек, тобто швидкість має бути надзвуковою.
Для подачі кисню високого тиску потрібні спеціальні броньовані шланги, кисень виходить із сопла при тиску вище атмосферного і продовжує розширюватися в струмені, надаючи їй конічну форму, що розширюється. Значне зменшення тиску охолоджує кисень, внаслідок дроселюючого ефекту, і уповільнює різання. Тому товщина 400-500 мм для циліндричних сопел може вважатися граничною, оскільки подальше підвищення тиску ріжучого кисню робить різання практично неможливою.
У потужних кисневих різаннях кисень ріжучий і кисень для підігрівального полум'я підводять по окремих шлангах, тому до різака підходять три шланги: два кисневих і один ацетиленовий. Малі та середні різаки зазвичай виготовляютьсядвошланговими кисень підводиться одним загальним шлангом і вже в самому різаку розподіляється на ріжуче сопло і на живлення підігрівального полум'я.
Наша промисловість виготовляє кілька типів кисневих різаків для ручного різання різного призначення, а також спеціальні різаки для установки на газорізальних машинах.
На фіг. 223 показана широко поширений у вашій промисловості різак УР, який складається з рукоятки 1, кисневої трубки 2, ацетиленової трубки 3; трьох вентилів: ріжучого кисню 4, підігрівального кисню 5 та ацетилену 6.
Різак може працювати на ацетилені як високого, так і низького тиску, для чого передбачений інжектор 7, розташований перед камерою змішувача 8. Ріжучий кисень надходить до голівки 9 з мундштуками 10 і 11. Технічні дані різака УР наведені в табл 31.
Застосовується також спеціальний вставний ріжучий наконечник до зварювального пальника СУ, показаний на фіг. 224. Наконечник складається з інжектора 1, камери змішувача 2, вентиля ріжучого кисню 3, кисневої трубки 4 і головки 5 з мундштуками.
Найбільша товщина сталі, що розрізається, 100 мм. Як вже було згадано, застосування ацетилену для газокисневого різання необов'язково, у багатьох випадках не тільки можливе, але й бажано замінювати ацетилен іншими, дешевшими і менш дефіцитними горючими газами.
Ацетилен дає надто високу температуру полум'я, що часто веде до оплавлення кромок; крім того, ацетилен при неточному регулюванні підігрівального полум'я навуглерожує кромки різу, що робить їх здатними до загартування і ускладнює подальшу механічну обробку.
Заміна ацетилену іншим горючим газом не вимагає великої обробки різака,розрахованого до роботи на ацетилені. У більшості випадків потрібно лише деяке збільшення подачі підігрівальної суміші, для чого змінюється або дещо розточується зовнішній мундштук. З широким розвитком газифікації дуже доцільним є переведення різання на природний газ, що є зазвичай майже чистим метаном, що добре задовольняє вимогам різання.
Різання може успішно проводитися і на рідких горючих. У нашій промисловості широко відомі бензорізи та гасорізи. Бензорез або гасоріз, що виготовляється нашою промисловістю,
складається із спеціального різака (фіг. 225) та бака для пального (фіг. 226).
Резак инжекторного типа состоит из вентиля 2 для подогревательного кислорода, вентиля 11 для регулировки подачи горючего, испарителя 8У инжектора 12, головки 15 со сменными мундштуками 6 и 13, подогревательного мундштука 5 для испарения горючего, ниппеля 3 для кислорода и ниппеля 1 для горючего.
Кисень, що надійшов у різак, розгалужується на дві частини. Підігрівальний кисень надходить у трубку 10, що знаходиться всередині трубки 7. Трубка 10 обмотана азбестом, що заповнює трубку 7 і вбирає пальне; до кінця трубки 10 припаяний інжектор 12, Пальне-поступає в трубку 4, далі в трубку 7 і по азбестовій обплетення - у випарник 8, де випаровується полум'ям підігрівача 5. Ріжучий кисень через вентиль 9 і трубку 14 йде до ріжучого.
Бак для пального (фіг. 226) складається з резервуара 1, ручного нагнітального повітряного насоса 2, запобіжного клапана 3, відвідної трубки 4, запірного вентиля 5, ніпеля для приєднання шланга 6. Головною особливістю бензореза є наявність випарної камери пари, що надходять до камери змішування, де вониутворюють горючу суміш з підігрівальним киснем для живлення полум'я, що підігріває.
Технічні дані різака, що працює на рідкому паливі, наведені в табл. 32. Також виготовляються спеціальні різаки для різних призначень, наприклад, для зрізання заклепувальних головок, для вирізки жарових труб у парових котлах, для вирізки круглих отворів малого діаметра, наприклад під складальні болти та заклепки, для стружки та поверхневої обробки металу і т.д.