Konstrukce předehřívací trysky/hrotu hořáku na řezání plamenem

Konstrukce předehřívací trysky/hrotu hořáku na řezání plamenem

Konstrukce předehřívací trysky na řezání plamenem

2. díl dvoudílné série

V předchozím blogu na stránce Konstrukce a výběr trysky hořáku na řezání plamenem jsme probírali konstrukci otvorů řezacích trysek a požadavky na různé tloušťky plechu. V tomto vydání se podíváme na různé konstrukce trysek požadované při použití různých palivových plynů.

Konstrukce předehřívací trysky

Na americkém trhu se vyskytují čtyři hlavní palivové plyny: 1) acetylén, 2) propan, 3) zemní plyn a 4) propylen. Existují také některé přísady přimíchané do zemního plynu nebo propanu, které by měly zlepšit řezný výkon stroje. Tyto přísady však nemění konstrukci trysky pro základní topný plyn. Na rozdíl od konstrukce otvoru na řezání kyslíkovým plamenem se konstrukce předehřevu s tloušťkou plechu nemění. Níže je uvedena fotografie znázorňující tři konstrukce předehřevu pro čtyři palivové plyny, zemní plyn a propan používající stejnou konstrukci. Rozdíl v konstrukci je vynucen rozdílem v rychlosti plamene u různých plynů. Na této fotografii je 1) acetylénová tryska, 2) tryska na propan/zemní plyn, 3) tryska na propylen a 4) opět tryska na propan/zemní plyn jednodílné konstrukce.

Acetylene, propane, natural gas and propylene nozzles

Acetylénová tryska má plochou přední stranu a nemá plášť zadržující plamen. Rychlost acetylénového plamene je mnohem vyšší než u ostatních palivových plynů a pouhá interakce mezi plameny přilehlých správně umístěných otvorů předehřevu je dostatečná k udržení plamene na stěně trysky při průtocích/rychlostech používaných při řezání. Všimněte si, že plášť č. 3 je kratší než plášť č. 2, což znamená, že rychlost propylenového plamene je vyšší než rychlost u zemního plynu/propanu, takže kratší plášť bude pro propylen dostačující. Přidržování plamene u zemního plynu/propanu a propylenového hrotu je zajištěno blízkostí sousedních otvorů pro plameny, interakcí těchto sousedních otvorů a také interakcí plamenů se stěnou pláště.

Použití správné konstrukce předehřívací trysky

Je třeba zvolit správnou konstrukci předehřevu s ohledem na použitý předehřívací plyn, protože při použití nesprávné konstrukce mohou nastat vážné problémy. Použití acetylénových hrotů určených pro zemní plyn/propan nebo propylen může vést k trvalému dohoření nebo vážnému přehřátí hořáku/hrotu. Použití jiného plynu než acetylénu v acetylénovém hrotu pravděpodobně nepovede k vážnému problému, ale nezajistí použitelný plamen. Plamen bude při velmi nízkých průtocích „odskakovat“ od stěny trysky, a proto nebude použitelný. Trysky budou mít tendenci při vysokých rychlostech předehřevu chladnout, protože vyšší průtok plynů má tendenci ochlazovat trysku více než nízké průtoky.

Úkosování

Ve většině aplikací řezání plamenem je řezací hořák umístěn kolmo k plechu. Jednou výjimkou je úkosování, kde je hořák/tryska pod úhlem od 15 do 60 stupňů od kolmice k plechu. To vede ke dvěma problémům: 1) zvětšení tloušťky řezaného plechu a 2) snížení účinnosti předehřevu. Pokud jde o tloušťku plechu, berte zřetel na kosinus úhlu rozděleného na tloušťku plechu při zvýšení skutečné délky řezu. U úkosu s úhlem 45 stupňů se délka řezu zvětší o 1,41násobek tloušťky plechu. Takže při úkosování 5cm plechu při úhlu 45 stupňů zvolte trysku dimenzovanou na přibližně 7,5 cm nebo více. I když se délka řezu s rostoucím úhlem úkosu zvyšuje, účinnost předehřevu klesá ještě dramatičtěji.

Attempted 45-degree bevel where the first ½- ¾ inches of the bevel is smooth while the rest shows repeated vertical gouges in the cut surface.

Pravděpodobně nejčastější chybou při úkosování je příliš malý předehřev. Nahoře je uvedena fotografie pokusu o úkos pod úhlem 45 stupňů. Všimněte si, že prvních 1,5–2 cm úkosu je hladkých, kdežto zbytek vykazuje na řezané ploše opakované svislé rýhy. Většina uživatelů považuje takovýto rýhovaný povrch za nepřijatelný.

Důvodem, proč byla první část úkosu dobrá, bylo teplo nanášené na plech před zahájením řezání. Poté, co řez tuto předehřátou část plechu „dožene”, se povrch řezu zhorší na nepřijatelnou úroveň. Řešením tohoto problému je jedno nebo všechna z následujících opatření:

  1. Zmenšení vzdálenosti od hrotu k pracovnímu místu, kde se vnitřní kužely předehřevu dotýkají plechu.
  2. Zvýšení průtoku předehřívacích plynů na maximum, jaké hrot dovolí.
  3. Zajištění, aby byl správný poměr kyslík/palivový plyn za účelem zajištění maximální teploty plamene.
  4. Použití pomocného předehřevu.

Three-torch configuration with preheats ignited

Na této fotografii je vidět konfigurace tří hořáků se zapáleným předehřevem. Výsledná část má 45° horní úkos, špičku a 45° dolní úkos. Hořák 1 je olověný hořák, který vyžaduje největší předehřev. Všimněte si rozdílu v délce předehřívacích kuželů hořáků 1, 2 a 3. Hořák 2 je druhý hořák, který bude zajišťovat špičku/fasetku. Tento hořák vyžaduje malý předehřev a ve skutečnosti získá část potřebného ohřevu z hořáku 1. Hořák 3 ořízne horní úkos a v některých případech bude vyžadovat větší předehřev než hořák 2, obvykle však ne větší než hořák 1.

Při pohledu na tři hořáky jsou předehřívací kužely hořáku 1 opět nejdelší, zatímco hořák 3 má v porovnání s hořákem 1 o něco kratší kužely, ale delší než u hořáku 2. Na olověném hořáku je obtížné dosáhnout příliš velkého předehřevu, ale na svislém hořáku je to relativně snadné. Příliš velký předehřev v tomto případě často povede k houževnaté strusce na spodní straně plechu, kterou bude obtížné odstranit.

Úkosování představuje větší obtíže než typické řezání tvarů, ale některá nová vybavení na dnešních strojích pomáhají některé z těchto obtíží překonat.