§ 44. Сварочные горелки

Горелки разделяются на инжекторные и безынжекторные, однопламенные и многопламенные, для газообразных горючих (ацетиленовые и др.) и жидких (пары керосина). Наибольшее применение имеют инжекторные горелки, работающие на смеси ацетилена с кислородом.

Схема и принцип работы инжекторной горелки. Горелка состоит из двух основных частей - ствола и наконечника (рис. 64). Ствол имеет кислородный 1 и ацетиленовый 16 ниппели с трубками 3 и 15, рукоятку 2, корпус 4 с кислородным 5 и ацетиленовым 14 вентилями. С правой стороны горелки (если смотреть по направлению течения газов) находится кислородный вентиль 5, а с левой стороны - ацетиленовый вентиль 14. Вентили служат для пуска, регулирования расхода и прекращения подачи газа при гашении пламени. Наконечник, состоящий из инжектора 13, смесительной камеры 12 и мундштука 7, присоединяется к корпусу ствола горелки накидной гайкой.

Рис. 64. Устройство инжекторной горелки: 1, 16 - кислородный и ацетиленовый ниппели, 2 - рукоятка, 3, 15 - кислородная и ацетиленовая трубки, 4 - корпус, 5, 14 - кислородный и ацетиленовый вентили, 6 - ниппель наконечника, 7 - мундштук, 8 - мундштук для пропан-бутан-кислородной смеси, 9 - штуцер, 10 - подогреватель, 11 - трубка горючей смеси, 12 - смесительная камера, 13 - инжектор; а, б - диаметры выходного канала инжектора смесительной камеры, в - размер зазора между инжектором и смесительной камерой, г - боковые отверстия в штуцере 9 для нагрева смеси, д - диаметр отверстия мундштука

Инжектор 13 представляет собой цилиндрическую деталь с центральным каналом малого диаметра - для кислорода и периферийными, радиально расположенными каналами - для ацетилена. Инжектор ввертывается в смесительную камеру наконечника и находится в собранной горелке между смесительной камерой и газоподводящими каналами корпуса горелки. Его назначение состоит в том, чтобы кислородной струей создавать разреженное состояние и засасывать ацетилен, поступающий под давлением не ниже 0,01 кгс/см². Разрежение за инжектором достигается благодаря высокой скорости (порядка 300 м/с) кислородной струи. Давление кислорода, поступающего через вентиль 5, составляет от 0,5 до 4 кгс/см².

Инжекторное устройство показано на рис. 65.

Рис. 65. Разрез инжекторного устройства: 1 - смесительная камера, 2 - инжектор, 3 - корпус горелки

В смесительной камере кислород перемешивается с ацетиленом и смесь поступает в канал мундштука. Горючая смесь, выходящая из мундштука со скоростью 100 - 140 м/с, при зажигании горит, образуя ацетилено-кислородное пламя с температурой до 3150°С.

В комплект горелки входит несколько номеров наконечников. Для каждого номера наконечника установлены размеры каналов инжектора и размеры мундштука. В соответствии с этим изменяется расход кислорода и ацетилена при сварке.

Конструкция пропан-бутан-кислородных горелок отличается от ацетилено-кислородных горелок тем, что перед мундштуком имеется устройство 10 (рис. 64) для подогрева пропан-бутан-кислородной смеси. Дополнительный нагрев необходим для повышения температуры пламени. Обычный мундштук заменяется мундштуком измененной конструкции.

Техническая характеристика инжекторных горелок. В настоящее время промышленность выпускает сварочные горелки средней мощности - "Звезда", ГС-3 и малой мощности - "Звездочка" и ГС-2. В эксплуатации находятся также горелки "Москва" и "Малютка", выпускавшиеся до 1971 г.

Горелки "Москва", "Звезда" и ГС-3 предназначены для ручной ацетиленокислородной сварки стали толщиной 0,5 - 30 мм.

В комплект горелки средней мощности входит ствол и семь наконечников, присоединяемых к стволу горелки накидной гайкой (табл. 15), Обязательный комплект включает наконечники № 3, 4 и 6, чаще всего необходимые при выполнении сварочных работ, остальные наконечники поставляются по требованию потребителя. Горелки "Звездочка", ГС-2 и "Малютка" поставляются с наконечниками № 0, 1, 2, 3. В горелках "Звезда", ГС-3, "Звездочка" мундштуки изготовляются из бронзы Бр.Х 0,5, металла более стойкого, чем медь МЗ, применявшаяся для изготовления мундштуков горелок "Москва" и "Малютка". По этой причине срок службы выпускаемых горелок повышен по сравнению с выпускавшимися ранее.

15. Техническая характеристика горелок малой и средней мощности

Горелки типа ГС-3 работают с рукавами диаметром 9 мм. Горелки малой мощности "Малютка", "Звездочка" и ГС-2 предназначены для сварки сталей толщиной 0,2 - 4 мм. Горелки ГС-2 работают с резиновыми рукавами диаметром 6 мм.

Для пропан-бутан-кислородной смеси промышленность выпускает горелки типов ГЗУ-2-62-I и ГЗУ-2-62-II; первая предназначена для сварки стали толщиной от 0,5 до 7 мм, вторая - для подогрева металла. Для пламенной очистки поверхности металла от ржавчины, старой краски и т. д. выпускается ацетиленокислородная горелка Г АО (горелка ацетиленовая, очистка). Ширина поверхности, обрабатываемой горелкой за один проход, составляет 100 мм.

Для закалки металла выпускаются наконечники НАЗ-58 к стволу горелки ГС-3.

Сварку и другие виды обработки металлов пропан-бутан-кислородным пламенем можно производить горелкой ГЗМ-2-62М с четырьмя наконечниками.

Нарушение работы инжекторного устройства приводит к обратным ударам пламени и снижению запаса ацетилена в горючей смеси. Запас ацетилена представляет собой увеличение его расхода при полностью открытом ацетиленовом вентиле горелки по сравнению с паспортным расходом для данного номера мундштука. Причинами этих неполадок могут быть засорение кислородного канала, чрезмерное увеличение его диаметра вследствие износа ацетиленовых каналов, смещение инжектора по отношению к смесительной камере и наружные повреждения инжектора. Для нормальной работы горелки диаметр выходного канала мундштука должен быть равен диаметру канала смесительной камеры, а диаметр канала инжектора - в 3 раза меньше.

Посадочное место инжектора отрегулировано для инжекторов, входящих в комплект горелки.

Инжекторы горелки "Москва" можно использовать в горелке "Звезда", а инжекторы горелки "Малютка" - в горелке "Звездочка".

Проверка горелки на инжекцию (разрежение) проводится каждый раз перед началом работы и при смене наконечника. Для этого с ниппеля снимается ацетиленовый рукав и открывается кислородный вентиль. В ацетиленовом ниппеле исправной горелки должен создаваться подсос, обнаруживаемый прикосновением пальца к отверстию ниппеля.

Поддержание мундштука в надлежащем состоянии обеспечивает нормальное пламя по форме и размерам (см. гл. X). Мундштуки работают в условиях высокой температуры, подвергаются механическому разрушению от брызг при сварке и требуют ухода за ними (чистка, охлаждение и т. д.). Риски, задиры, нагар на стенках отверстия выходного канала мундштука снижают скорость выхода горючей смеси и способствуют образованию хлопков и обратных ударов, искажают форму пламени. Эти недостатки устраняют подрезкой торца мундштука на 0,5 - 1 мм, калибровкой и полировкой выходного отверстия.

После каждого ремонта детали горелок обязательно обезжиривают бензином марки Б-70.

Безынжекторные горелки работают под одинаковым давлением кислорода и ацетилена, равным от 0,1 до 0,8 кгс/см². Эти горелки обеспечивают более постоянный состав горючей смеси в процессе работы. Безынжекторные горелки можно питать ацетиленом, либо от баллонов, либо от генераторов среднего давления.

Специальные горелки. Для газопламенной обработки материалов иногда целесообразно применять специальные горелки. Промышленностью выпускаются горелки для нагрева металла с целью термической обработки, удаления краски, ржавчины, горелки для пайки, сварки термопластов; пламенной наплавки и др. Принципиальное устройство специальных горелок во многом аналогично горелке, используемой для сварки металлов. Отличие состоит в форме и размерах мундштуков, а также в тепловой мощности, форме и размерах пламени. Специальные горелки выпускают для любого горючего газа.

1. Почему для газовой сварки из горючих газов употребляют главным образом ацетилен?

2. Расскажите о классификации ацетиленовых генераторов.

3. Какую роль выполняет в горелке инжектор?

4. Какое влияние оказывает инжекторное устройство и устройство мундштука на работу горелки?

5. Какие бывают специальные горелки?