Syrgasbrännare spets/munstycke design & val

Tips för design/val av syrgasbrännare

Del 1 av en serie med två delar

Vid utformning eller val av en syrgasbrännare med munstycke/nos måste man ta hänsyn till flera faktorer. Vi kommer att gå igenom några av de nyckelfaktorer som du bör överväga för att välja rätt munstycke till din syrgasbrännare.

Det här är några, men inte alla, faktorer som ska beaktas

1. Tjockleken på stålet som ska skäras
2. typ skärhål (cylindriskt hål eller höghastighets/divergerande hål)
3. förvärma gas som ska användas
4. typskärning som ska utföras (formskärning, fasskärning osv.) och
5. egenskaper hos materialet som ska skäras (materialsammansättning, grundmålad plåt, glödskal osv.).

Det finns andra parametrar att beakta men dessa verkar vara de viktigaste. Av alla faktorer i flamskärning är munstycket, och strömmen av skärande syre som kommer ut ur det, den överlägset viktigaste punkten i processen. Varken brännaren eller tryckkontrollanordningarna som är associerade med den har mycket att göra med själva skärningen.

Godstjocklek

Skärkonventionen i dag finner att det är nödvändigt att öka skärmunstyckets håldiameter när plåttjockleken ökar. Den primära orsaken till denna ökning är det faktum att skärströmmens kvalitet/hastighet minskar när avståndet från munstycksutgången ökar. Hastigheten för den skärande syreströmmen är alltid minst sonisk (Mach=1) och expanderar till överljud antingen i munstycket eller nedströms munstycket.

Termen "laminär" används ibland för att beskriva denna ström men är inte en lämplig term att använda för en överljudsström. Längden som strömmen förblir "god" är en funktion av hålets diameter. Med denna överljudsström finns det ett L/d-förhållande mellan längden av en bra skärström (L) och munstycksdiametern (d); därför ökar den faktiska längden av denna ström när hålets diameter ökar.

Även om man kan använda ett "överdimensionerat" munstycke för att skära "tunt" material, kommer detta vanligtvis att resultera i en sänkt kvalitet såväl som en ökning av skärande syreförbrukning. När hålets diameter ökar ökar även mängden skärsyre. För ett fast driftstryck ökar flödeshastigheten/mängden skärsyre med kvadraten på diametern, d2, så små ökningar av hålets diameter resulterar i stora ökningar i flödeshastigheten.

Därför är det ingen bra idé att överdimensionera eftersom det resulterar i en betydande ökning av driftskostnaderna. Att bli kraftigt "oversized" minskar också snittets fyrkantighet. Vanligtvis blir snittet ett inverterat "V" med botten av snittet bredare än toppen av snittet.

Skärande syreborrningsmönster

I dag finns det två grundläggande borrkonstruktioner

1. Cylindriskt hål och
2. divergerande hål (även kallat höghastighetshål) (se figur 1).

Det cylindriska hålet används mest för handskärning och maskinskärning av tunna material (1/8-3/8 tum) medan det divergerande hålet vanligtvis används för material som är tjockare än 3/8 tum. Eftersom de flesta CNC-skärmaskiner i dag är utrustade med både plasma- och gasskärning, skär de flesta kunder tunt material med plasma och byter från plasma till gas med ¾ till 1 tum tjocka material. Omkopplingspunkten bestäms vanligtvis av antalet installerade plasmabrännare, kraften hos dessa facklor samt antalet installerade syrgasbrännare.

Driftsskillnaden i dessa två syrgashål är det tryck som krävs för bästa funktion. Det cylindriska hålet fungerar bäst vid ca 40 psig medan det divergerande hålet fungerar bäst vid tryck inom området 75-100 psig. Det faktiska bästa trycket är en funktion av förhållandet mellan utgångsstorleken och halsstorleken, så trycket bestäms av tillverkaren av spetsen beroende på förhållandet de väljer. Dessa tryck är tryck som mäts vid brännarens inlopp. Skärmunstycken kommer vanligtvis att fungera tillfredsställande vid tryck +/- 10 psig av designtrycket. Vissa operatörer finner dessa speciella villkor efter en utvärdering av deras speciella förhållanden. Det bör noteras att skärets bredd kommer att öka när skärsyretrycket ökar.

Effektivt använda munstycken med divergerande hål har snabbare skärhastighet jämfört med cylindriska hålmunstycken och trots att de har högre arbetstryck förbrukar de mindre syre per fot skär. Tabellen nedan är en generell jämförelse av skärhastigheter för dessa två typer av munstycken.

Flameskärhastighetsdiagram – Klicka för en större vy

Även om de faktiska hastigheterna inte är imponerande med plasmastandarder, är den procentuella skillnaden mellan de två stilarna imponerande. Eftersom all flamskärning utförs vid hastigheter mindre än 20 ipm, resulterar en ökning med 1 ipm i en betydande procentuell ökning av produktionen.

I del 2 av den här artikeln kommer vi att diskutera munstyckesförvärmningskonstruktioner för de olika bränslegaserna och kraven för fasning i motsats till formskärning. Vi kommer också att diskutera flera förhållanden som kan skapa kvalitetsproblem.