EA012772B1 - Flame burner and method for flame burning a metallic surface - Google Patents

Flame burner and method for flame burning a metallic surface Download PDF

Info

Publication number
EA012772B1
EA012772B1 EA200802429A EA200802429A EA012772B1 EA 012772 B1 EA012772 B1 EA 012772B1 EA 200802429 A EA200802429 A EA 200802429A EA 200802429 A EA200802429 A EA 200802429A EA 012772 B1 EA012772 B1 EA 012772B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
nozzle
section
flame burner
oxygen
gas
Prior art date
Application number
EA200802429A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA200802429A1 (en
Inventor
Эгон Эверц
Ральф Эверц
Штефан Эверц
Original Assignee
Эгон Эверц К.Г. (Гмбх & Ко)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эгон Эверц К.Г. (Гмбх & Ко) filed Critical Эгон Эверц К.Г. (Гмбх & Ко)
Publication of EA200802429A1 publication Critical patent/EA200802429A1/en
Publication of EA012772B1 publication Critical patent/EA012772B1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/38—Torches, e.g. for brazing or heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/48—Nozzles
    • F23D14/56—Nozzles for spreading the flame over an area, e.g. for desurfacing of solid material, for surface hardening, or for heating workpieces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/48—Nozzles
    • F23D14/58—Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0033—Heating elements or systems using burners
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
    • C21C5/5211—Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace
    • C21C5/5217—Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace equipped with burners or devices for injecting gas, i.e. oxygen, or pulverulent materials into the furnace
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/00012—Liquid or gas fuel burners with flames spread over a flat surface, either premix or non-premix type, e.g. "Flächenbrenner"
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/14—Special features of gas burners
    • F23D2900/14642—Special features of gas burners with jet mixers with more than one gas injection nozzles or orifices for a single mixing tube
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Gas Burners (AREA)
  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

The invention relates to a flame burner having a nozzle (10) disposed in a head, wherein in addition to annularly disposed gas supply channels (11) the nozzle has a central gas supply opening (12), which has a laval nozzle-like region and a stabilizing region having a consistent diameter connected thereto in the flow direction. In order to flame burn a metallic surface the oxygen gas guided through a central nozzle of a flame burner is incited to oscillate in such a manner, such that a pulsating oxygen flow exiting the nozzle mouth is formed at the speed of sound, or at supersonic speed.

Description

Настоящее изобретение относится к пламенной горелке, снабженной соплом, расположенным в головке, в которой дополнительно к кольцеобразно расположенным газоподающим каналам сопло снабжено центральным газоподающим каналом.The present invention relates to a flame burner equipped with a nozzle located in the head, in which, in addition to the annularly located gas supply channels, the nozzle is provided with a central gas supply channel.

Настоящее изобретение дополнительно относится к способу огневой зачистки металлической поверхности с помощью указанной пламенной горелки.The present invention additionally relates to a method of fire stripping of a metal surface using the specified flame burner.

В известных пламенных горелках горючий газ направляют к головке сопла по кольцеобразно расположенным газоподающим каналам и смешивают его с кислородом, подаваемым через центральный газоподающий канал для образования пламени горения. Пламенные горелки используют для различных целей. Например, в процессе охлаждения слябов, изготавливаемых путем литья, нередко образуются разрывы, которые необходимо устранять путем поверхностной обработки. Аналогичному удалению также подлежат заусеницы или усы, образуемые при машинной обработке слябов, например при обработке резанием. Используемые горелки огневой зачистки перемещают вдоль поврежденной поверхности с целью устранения поверхностных дефектов, и указанный процесс огневой зачистки может быть выполнен с помощью ручной горелки или автоматически направляемой горелки, при этом пламенная горелка присоединена к управляемой руке робота.In known flame burners, combustible gas is directed to the head of the nozzle through ring-shaped gas supply channels and mix it with oxygen supplied through the central gas supply channel to form a flame of combustion. Flame burners are used for various purposes. For example, in the process of cooling slabs made by casting, gaps are often formed, which must be eliminated by surface treatment. Similarly, the barbs or whiskers formed during the machining of slabs, for example during machining, are also subject to removal. The used fire stripper burners are moved along the damaged surface in order to eliminate surface defects, and this fire stripping process can be performed using a hand torch or an automatically guided torch, with the flame torch attached to the controlled arm of the robot.

Стоимость обработки поверхности в основном зависит от времени обработки и потребляемого объема газа, при этом необходимо обеспечение высокого качества обработки поверхности.The cost of surface treatment mainly depends on the processing time and the gas volume consumed, while it is necessary to ensure high quality surface treatment.

Целью настоящего изобретения является создание пламенной горелки и способа для огневой зачистки, в котором достигается оптимальное качество обрабатываемой поверхности детали при максимальном сокращении потребления кислорода и времени обработки.The aim of the present invention is to provide a flame burner and a method for fire stripping, in which an optimum quality of the workpiece surface is achieved while minimizing oxygen consumption and processing time.

Для достижения указанной цели в соответствии с настоящим изобретением предусматривается создание пламенной горелки, описанной в п.1 формулы изобретения, и способа, описанного в п.9 формулы изобретения.To achieve this goal in accordance with the present invention provides for the creation of a fiery burner described in claim 1 of the claims, and the method described in claim 9 of the claims.

Дополнительные усовершенствования описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.Additional improvements are described in the dependent claims.

Пламенная горелка в соответствии с настоящим изобретением снабжена соплом, включающим несколько газоподающих каналов, кольцеобразно расположенных вокруг центрального газоподающего канала. Центральный газоподающий канал имеет, как минимум, три последовательные секции, если смотреть в направлении потока, включающие первую секцию, сужающуюся до минимального внутреннего диаметра, вторую секцию, внутренняя поверхность которой расходится конусообразно, образуя диаметр, превышающий по размеру минимальный внутренний диаметр, и третью секцию, имеющую постоянное поперечное сечение, предпочтительно постоянный внутренний диаметр цилиндра. Важным фактором является сужение внутреннего диаметра в поперечном сечении до критического размера диаметра, после чего следует конусообразное расширение. Функционируя в качестве стабилизирующей секции, последняя третья секция, имеющая постоянное поперечное сечение, предназначена для поддержания создаваемого профиля потока газа. С помощью указанной конструкции может быть создан пульсирующий поток газа, имеющий скорость звука или сверхзвуковую скорость на выходном отверстии сопла. Отношение давления кислорода перед соплом и наружным давлением, с одной стороны, и отношение давления кислорода на выходном отверстии сопла и наружным давлением определяют профиль потока газа. Если давление на выходном отверстии сопла ниже наружного давления, исходящий поток газа имеет сужающуюся форму в начальной секции позади сопла, в то время как при превышении наружного давления поток газа расширяется, принимая бочкообразную форму. Если давление кислорода перед соплом и на выходе из сопла равно наружному давлению, образуется прямолинейная наружная зона пламени начальной секции исходящего газа.The flame burner in accordance with the present invention is provided with a nozzle including several gas supply channels, which are annularly arranged around the central gas supply channel. The central gas supply channel has at least three consecutive sections, when viewed in the direction of flow, including the first section tapering to the minimum internal diameter, the second section, the inner surface of which diverges cone-shaped, forming a diameter exceeding the minimum internal diameter, and a third section having a constant cross section, preferably a constant inner diameter of the cylinder. An important factor is the narrowing of the internal diameter in cross section to a critical size of diameter, followed by a conical expansion. Functioning as a stabilizing section, the last third section, having a constant cross-section, is designed to maintain the generated gas flow profile. Using this design, a pulsating gas flow having a sound velocity or supersonic velocity at the nozzle outlet can be created. The ratio of the oxygen pressure before the nozzle and the external pressure, on the one hand, and the ratio of the oxygen pressure at the nozzle outlet and the external pressure determine the gas flow profile. If the pressure at the nozzle outlet is lower than the external pressure, the outgoing gas flow has a tapering shape in the initial section behind the nozzle, while when the external pressure is exceeded, the gas flow expands, becoming barrel-shaped. If the oxygen pressure in front of the nozzle and at the nozzle exit is equal to the external pressure, a rectilinear external flame zone of the initial section of the outgoing gas is formed.

Частота пульсации, достигаемая с помощью сопла, и амплитуда в каждом отдельном случае зависит от начального давления, степени конусообразного сужения и степени конусообразного расширения. Образовавшийся неизобарный турбулентный сверхзвуковой поток отличается высокой степенью пространственных неоднородностей полей скорости и давления, что приводит к изменениям неустойчивого состояния, т.е. к импульсным ударам и смещениям слоев при высоком градиенте скорости. Такая скорость потока и пульсация давления создают спектр пульсации. Начиная с определенного значения, скорость газа локально достигает сверхзвуковой скорости в описанном сопле в минимальном критическом сечении сопла, и при превышении указанного значения возникают импульсные сжатые и утоньшенные участки в виде импульсов. Указанные типы импульсных волн могут образовывать бочкообразный поток, напряжение сжатия которого зависит от соотношения давления кислорода в сопле и наружного давления, а также от так называемого критического отношения скорости, представляющего собой отношение скорости газа в выходном отверстии сопла к скорости звука. В принципе пламенная горелка имеет сопло, которому придана форма в виде сопла Лаваля, которое вместе с третьей секцией, функционирующей в качестве стабилизирующей секции, образует колеблющийся резонатор.The frequency of pulsation achieved by means of a nozzle, and the amplitude in each case depends on the initial pressure, the degree of cone-shaped constriction and the degree of cone-like expansion. The resulting non-isobaric turbulent supersonic flow is characterized by a high degree of spatial inhomogeneities of the velocity and pressure fields, which leads to changes in the unstable state, i.e. to impulse shocks and layer displacements at a high velocity gradient. This flow rate and pressure pulsation create a pulsation spectrum. Starting from a certain value, the gas velocity locally reaches the supersonic speed in the described nozzle in the minimum critical section of the nozzle, and when this value is exceeded, impulse squeezed and thin sections appear in the form of pulses. These types of pulsed waves can form a barrel flow, the compression stress of which depends on the ratio of oxygen pressure in the nozzle and the external pressure, as well as on the so-called critical velocity ratio, which is the ratio of the gas velocity in the nozzle outlet to the speed of sound. In principle, the flame torch has a nozzle, which is shaped in the form of a Laval nozzle, which, together with the third section, functioning as a stabilizing section, forms an oscillating resonator.

Не выходя за пределы объема настоящего изобретения, в целом предусматривается, что первая и вторая секции расположены последовательно, тем не менее, в них могут быть выполнены короткие отдельные участки, на которых минимальный диаметр остается постоянным. Скорость потока сохраняется на таких коротких отдельных участках.Without going beyond the scope of the present invention, it is generally envisaged that the first and second sections are arranged in series, however, short individual sections can be made in them, in which the minimum diameter remains constant. The flow rate is maintained in such short individual sections.

В настоящем изобретении центральный газоподающий канал также заканчивается непосредственноIn the present invention, the central gas feed channel also ends directly

- 1 012772 перед уровнем, определяемым отверстиями, которыми заканчиваются кольцеобразно расположенные газоподающие каналы. Также инкорпорированы решения в пределах объема настоящего изобретения, в соответствии с которыми имеется несколько колец коаксиально расположенных газоподающих каналов, заканчивающихся на различных уровнях позади выходного отверстия центрального канала в определенном порядке.- 1 012772 in front of the level determined by the openings with which the gas supply channels are terminated in a ring-shaped manner. Solutions within the scope of the present invention are also incorporated, in accordance with which there are several rings of coaxially located gas supply channels ending at various levels behind the outlet of the central channel in a certain order.

Для обеспечения потока в техническом плане длина первой секции предпочтительно меньше длины второй секции и также предпочтительно меньше длины третьей секции. В зависимости от требуемых импульсных характеристик размер третьей секции может быть подобран таким образом, чтобы он превышал длину, равнялся по длине или даже был короче по длине, чем общая длина первой и второй секции.To ensure technical flow, the length of the first section is preferably less than the length of the second section and also preferably less than the length of the third section. Depending on the required impulse characteristics, the size of the third section can be chosen so that it is longer than, equal in length or even shorter in length than the total length of the first and second sections.

В соответствии с дополнительным усовершенствованием настоящего изобретения диаметр третьей секции меньше, чем максимальный выходной диаметр центрального газоподающего канала перед первой секцией. С целью оптимизации эффекта диаметр и длина указанных трех секций согласуется таким образом, чтобы обеспечивалось истечение газа из выходного отверстия сопла в форме импульсов, предпочтительно имеющих частоту в пределах 100-650 Гц. Предпочтительно, чтобы максимальная скорость потока газа в центральном газоподающем канале составляла 2 М при заданных значениях давления кислорода и горючего газа.In accordance with a further improvement of the present invention, the diameter of the third section is smaller than the maximum output diameter of the central gas supply duct before the first section. In order to optimize the effect, the diameter and length of these three sections are coordinated in such a way as to ensure the outflow of gas from the nozzle outlet in the form of pulses, preferably having a frequency within 100-650 Hz. Preferably, the maximum gas flow rate in the central gas supply channel is 2 M at given oxygen and combustible gas pressures.

Сопло может иметь круглое или концентрическое сечение, в котором, в частности, центральный газоподающий канал имеет кольцевое сечение с целью удлинения, как минимум, одного кольца или, возможно, двух колец, на которых расположены дополнительные газоподающие каналы для подачи горючего газа.The nozzle may have a circular or concentric section, in which, in particular, the central gas supply channel has an annular section in order to extend at least one ring or possibly two rings on which additional gas supply channels are located for supplying combustible gas.

Как известно из предшествующего уровня техники, головка сопла является предпочтительно охлаждаемой головкой, при этом вода, в частности, приемлема в качестве охладителя.As is known from the prior art, the nozzle head is preferably a cooled head, while water, in particular, is acceptable as a cooler.

Способ в соответствии с настоящим изобретением для газопламенной обработки металлической поверхности, такой как поверхность сляба, отличается тем, что кислороду, подаваемому через центральное сопло пламенной горелки, придаются колебания таким образом, чтобы пульсирующий поток кислорода выходил из выходного отверстия сопла со скоростью звука или со сверхзвуковой скоростью. Поток пульсирующего кислорода состоит из продольных волн, т. е. периодической последовательности повышения и уменьшения давления газообразного кислорода. При этом с помощью указанного способа обеспечивается пульсация не только центрального потока кислорода, но также и колебания периферийно подаваемого горючего газа. В результате этого достигается существенная экономия в потреблении кислорода и обеспечивается гладкая поверхность металлической детали, обрабатываемой с использованием технологии огневой зачистки. Предпочтительно, чтобы параметры процесса, в частности подводимое давление кислорода, под которым поток кислорода поступает в сопло, подбирались в зависимости от формы сопла таким образом, чтобы обеспечивалось распределение потока кислорода на центральный поток и периферийные потоки. Отношение давления кислорода перед центральным соплом к наружному давлению N = Ро/ри предпочтительно находится в пределах от 1 к 200, в то время как отношение давления кислорода ра в выходном отверстии сопла к наружному давлению ри составляет 0,1 к 100.The method in accordance with the present invention for the flame treatment of a metal surface, such as a slab surface, is characterized in that oxygen supplied through the central nozzle of the flame burner is oscillated so that a pulsating stream of oxygen leaves the nozzle outlet at the speed of sound or supersonic by speed. The flow of pulsating oxygen consists of longitudinal waves, i.e., a periodic sequence of increasing and decreasing the pressure of gaseous oxygen. In this case, using this method, the pulsation is provided not only for the central oxygen flow, but also for the oscillations of the peripherally supplied combustible gas. As a result, significant savings in oxygen consumption are achieved and the smooth surface of the metal part processed using fire stripping technology is ensured. Preferably, the process parameters, in particular the supplied oxygen pressure, under which the oxygen flow enters the nozzle, are selected depending on the shape of the nozzle so as to ensure the distribution of the oxygen flow to the central flow and peripheral flows. The ratio of oxygen pressure to the central nozzle to ambient pressure N = po / p, and preferably is in the range from 1 to 200, while the ratio of the oxygen pressure P at the outlet of a nozzle to ambient pressure and p is 0.1 to 100.

Дополнительные примеры осуществления настоящего изобретения и подробное описание изобретения приведены ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 - общий вид сбоку и продольное сечение сопла пламенной горелки в соответствии с настоящим изобретением;Additional embodiments of the present invention and a detailed description of the invention are given below with reference to the accompanying drawings, in which FIG. 1 is a general side view and a longitudinal section of a flame burner nozzle in accordance with the present invention;

фиг. 2 - вид сверху сопла и фиг. 3а-б - сечение центрального газоподающего канала, имеющего различные формы потока газа.FIG. 2 is a top view of the nozzle and FIG. 3a-b is a cross section of a central gas supply channel having various forms of gas flow.

В соответствии с фиг. 1 и 2 основным элементом пламенной горелки является сопло 10, расположенное в головке, в которой дополнительно к кольцеобразной матрице газоподающих каналов 11 сопло снабжено центральным газоподающим каналом 12. Как показано на фиг. 2, кольцеобразные матрицы газовых впускных отверстий 111 и 112 на кольцах расположены концентрично газоподающему каналу 12. Их угловой интервал α определяется их количеством η таким образом, чтобы он составлял 360/п. В данном случае газоподающие каналы 111 и 112 сообщаются с газоподающим каналом 11, как показано на фиг. 1. По каналам 112, 111 и 11 подают горючий газ или смесь кислорода и горючего газа, в то время как центральный газоподающий канал 12 предназначен для подачи кислорода.In accordance with FIG. 1 and 2 the main element of the flame burner is a nozzle 10 located in the head, in which, in addition to the annular matrix of gas supply channels 11, the nozzle is equipped with a central gas supply channel 12. As shown in FIG. 2, the annular matrixes of gas inlet openings 111 and 112 on the rings are located concentric to the gas supply channel 12. Their angular interval α is determined by their number η so that it is 360 / n. In this case, the gas supply channels 111 and 112 communicate with the gas supply channel 11, as shown in FIG. 1. A combustible gas or a mixture of oxygen and combustible gas is supplied through channels 112, 111 and 11, while the central gas supply channel 12 is designed to supply oxygen.

Центральный газоподающий канал 12 по всей своей длине Ь разделен на секции Ь1, Ь2, Ь4, Ь3 и Ьк или Ь1, Ьс и Ьк, при этом последние секции имеют особое значение. Секция Ь1 для впуска газа соответствует впускной секции, используемой в соплах предшествующего уровня техники. Тем не менее, форма в виде сопла Лаваля центрального первого газоподающего канала 12, расположенного по длине Ьс, характеризуется новизной. Указанная форма сопла образована секцией, в которой внутренний диаметр сопла сужается до минимального критического диаметра бтт, сохраняющегося по длине Ь4 (см. также фиг. 3). В секции, расположенной непосредственно со стороны выпуска в направлении 13 потока газа, внутренняя поверхность газоподающего канала 12 плавно расширяется, образуя канал большего диаметра бк (см. фиг. 3), который остается постоянным вплоть до выходного отверстия сопла по всей остальной длине Ьк. В конкретном проиллюстрированном примере осуществления настоящего изобретения были выбраныThe central gas supply channel 12 along its entire length b is divided into sections b 1 , b 2 , b 4 , b 3 and b c or b 1, b c and b c , with the latter sections being of particular importance. Section L 1 corresponds to inlet gas inlet section used in nozzles of prior art. However, the shape of a Laval nozzle first central gas-supply duct 12 disposed along the length L s, characterized by novelty. This nozzle shape is formed by a section in which the inner diameter of the nozzle narrows to the minimum critical diameter b tt , which is maintained along the length L 4 (see also Fig. 3). In the section located directly on the outlet side in the direction 13 of the gas flow, the inner surface of the gas supply channel 12 expands smoothly, forming a channel of larger diameter b k (see Fig. 3), which remains constant until the nozzle outlet across the rest of the length b to . In the specific illustrated embodiment of the present invention,

- 2 012772 следующие размеры: Ц = 43 мм, Ь2 = 10 мм, Ь3 = 25 мм, Ь4 = 2 мм и Ьк = 72 мм. В то время как Ц, Ь2, Ь3 и Ь4 остаются постоянными при заданном давлении кислорода и горючего газа, длина Ьк может изменяться до 65 или 25 мм.- 2 012772 the following dimensions: D = 43 mm, L 2 = 10 mm, L 3 = 25 mm, L 2 = 4 mm and b k = 72 mm. While C, b 2 , b 3 and b 4 remain constant at a given pressure of oxygen and combustible gas, the length of b k can vary up to 65 or 25 mm.

На фиг. 3 проиллюстрированы виды сечения центрального газоподающего канала в секции, снабженной соплом Лаваля, и в стабилизирующей секции. Газообразный кислород, поступающий в секцию в виде сопла Лаваля, подают под давлением Р0 и при температуре Т0. Давление составляет РА в конце указанной секции в виде сопла Лаваля, т.е. на выходе со стороны впускной секции Ьс. Первая секция, в которой сопло сужено в форме усеченного конуса, обозначена позицией 121, смежная секция расширения сопла в форме усеченного конуса обозначена позицией 122, в то время как последняя секция с постоянным диаметром обозначена позицией 123 и имеет форму, проиллюстрированную на фиг. 3. На фиг. 3а-б проиллюстрированы различные пульсации газа в зависимости от начального давления Р0, которые принимают форму продольных волн и в которых происходит чередование более высокого и более низкого давления. Также очевидно, что в зависимости от выбранного начального давления Р0 происходит сужение или расширение центрального потока газообразного кислорода, окруженного периферийным потоком горючего газа. Длина Ьк является определяющим фактором в отношении степени, в которой обеспечивается стабилизация пульсирующего потока кислорода.FIG. 3 illustrates sectional views of a central gas supply channel in a section provided with a Laval nozzle and in a stabilizing section. The gaseous oxygen entering the section in the form of a Laval nozzle is fed under pressure P 0 and at temperature T 0 . The pressure P A is in the end of said section in the form of a Laval nozzle, i.e. at the exit from the side of the inlet section b c . The first section, in which the nozzle is narrowed in the shape of a truncated cone, is denoted by reference numeral 121, the adjacent expansion section of the nozzle in the shape of a truncated cone is indicated by reference numeral 122, while the last section with a constant diameter is designated by reference numeral 123 and has the shape illustrated in FIG. 3. In FIG. 3a-b illustrate various gas pulsations depending on the initial pressure P0, which take the form of longitudinal waves and in which the alternation of higher and lower pressure occurs. It is also obvious that, depending on the selected initial pressure P 0 , the central flow of gaseous oxygen surrounded by the peripheral flow of combustible gas narrows or expands. The length b k is a determining factor in relation to the extent to which the pulsating oxygen flow is stabilized.

Пламенная горелка в соответствии с настоящим изобретением может быть выполнена в виде ручного или автоматического устройства. Используемые значения давления, при котором газообразный кислород нагнетается в центральное отверстие, находится в пределах от 5 до 20 бар. Природный газ, используемый в качестве горючего газа, в основном состоит из метана и подается под давлением в интервале от 1 до 5 бар. Метан подают через впускные отверстия 111 сопла, после чего он смешивается с кислородом, подаваемым через впускные отверстия 112 сопла таким образом, чтобы обеспечивался периферийный поток смеси кислорода и метана к выходному отверстию сопла через кольцевое отверстие 11. Скорость, достигаемая в центральном выпускном отверстии 112 при указанном давлении нагнетания потока воздуха, должна находиться в пределах сверхзвуковой скорости и должна составлять значение до 2 М при заданных значениях давления кислорода и горючего газа.Flame burner in accordance with the present invention can be made in the form of a manual or automatic device. The pressure values used, at which gaseous oxygen is injected into the central orifice, is in the range from 5 to 20 bar. Natural gas, used as a combustible gas, consists mainly of methane and is supplied under pressure in the range from 1 to 5 bar. Methane is fed through the nozzle inlet 111, after which it is mixed with oxygen supplied through the nozzle inlet 112 so that a peripheral flow of a mixture of oxygen and methane is provided to the nozzle outlet through the annular opening 11. The speed achieved in the central outlet 112 at the specified discharge pressure of the air flow must be within the limits of supersonic speed and must be up to 2 M at given values of oxygen and combustible gas pressure.

Ниже приведены результаты, достигнутые при испытании пламенных горелок.Below are the results achieved when testing the flame burners.

Сначала использовали первую пламенную горелку, имеющую известное сопло в соответствии с известным уровнем техники для огневой зачистки слябов. Кислород подавали через центральное сопло под давлением приблизительно 12х105 Па, в то время как горючий газ подавали через периферийно расположенные сопла под давлением 2х 105 Па.First, a first flame burner was used, having a known nozzle in accordance with the prior art for firing a slab. Oxygen was supplied through a central nozzle under a pressure of approximately 12 x 10 5 Pa, while combustible gas was supplied through a peripherally located nozzle under a pressure of 2 x 10 5 Pa.

Далее использовали пламенную горелку, снабженную соплом в соответствии с настоящим изобретением. Ввиду возникших импульсов давления обратный удар пламени оказался настолько сильным, что газопламенная обработка в ручном режиме оказалась неосуществимой при давлении кислорода 12х105 Па. В связи с этим давление кислорода снизили до 8х 105 Па, в то время как давление горючего газа осталось постоянным.A flame burner equipped with a nozzle in accordance with the present invention was further used. Due to the pressure impulses that have arisen, the backfire of the flame was so strong that the gas-flame processing in the manual mode turned out to be impractical at an oxygen pressure of 12x10 5 Pa. In this regard, the oxygen pressure was reduced to 8x10 5 Pa, while the pressure of the combustible gas remained constant.

Было обнаружено, что в первом случае проведение газопламенной обработки потребления кислорода составило 370-290 м3. При проведении аналогичных работ газопламенной обработки потребление кислорода составило лишь 90-100 м3 при использовании сопла в соответствии с настоящим изобретением, что является доказательством того, что данный способ позволяет достичь существенной экономии газообразного кислорода.It was found that in the first case, carrying out a gas treatment of oxygen consumption amounted to 370-290 m 3 . When conducting similar gas treatment processing, oxygen consumption was only 90-100 m 3 when using a nozzle in accordance with the present invention, which proves that this method allows to achieve significant savings in gaseous oxygen.

Claims (11)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Пламенная горелка, снабженная соплом (10), расположенным в головке, в которой дополнительно к кольцеобразно расположенным газоподающим каналам (11, 111, 112) сопло снабжено центральным газоподающим каналом (12), отличающаяся тем, что центральный газоподающий канал (12) имеет последовательно расположенные секции в направлении потока (13), а именно:1. Flame burner equipped with a nozzle (10) located in the head, in which, in addition to ring-shaped gas supply channels (11, 111, 112), the nozzle is equipped with a central gas supply channel (12), characterized in that the central gas supply channel (12) has sequentially arranged sections in the flow direction (13), namely: a) первую секцию (121), сужающуюся на конус до минимального внутреннего диаметра (бтт),a) the first section (121) tapering to a minimum internal diameter (b tt ), b) вторую секцию (122), внутренняя поверхность которой расходится конусообразно, образуя больший диаметр (бк), размер которого превышает минимальный диаметр (бтш),b) a second section (122), the inner surface of which diverges cone-shaped, forming a larger diameter (b c ), the size of which exceeds the minimum diameter (b min ), c) третью секцию (123), заканчивающуюся у выходного отверстия сопла и имеющую постоянное сечение, предпочтительно имеющую постоянный внутренний диаметр цилиндра.c) a third section (123) ending at the nozzle outlet and having a constant cross section, preferably having a constant internal diameter of the cylinder. 2. Пламенная горелка по п.1, отличающаяся тем, что длина Ь2 первой секции (121) меньше длины Ь3 второй секции (122).2. Flame burner according to claim 1, characterized in that the length b 2 of the first section (121) is less than the length b 3 of the second section (122). 3. Пламенная горелка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что диаметр бк третьей секции (123) меньше максимального начального диаметра на стороне впуска первой секции (121).3. Flame burner according to claim 1 or 2, characterized in that the diameter b to the third section (123) is less than the maximum initial diameter on the inlet side of the first section (121). 4. Пламенная горелка по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что значения диаметров трех секций и их длины отрегулированы по отношению друг к другу таким образом, что газ истекает в виде импульсов в выходном отверстии сопла.4. Flame burner in one of the paragraphs.1-3, characterized in that the values of the diameters of the three sections and their lengths are adjusted with respect to each other so that the gas expires in the form of pulses in the outlet of the nozzle. 5. Пламенная горелка по п.4, отличающаяся тем, что частота импульсов в выходном отверстии сопла составляет 100-650 Гц.5. Flame burner according to claim 4, characterized in that the frequency of the pulses in the outlet of the nozzle is 100-650 Hz. - 3 012772- 3 012772 6. Пламенная горелка по п.4 или 5, отличающаяся тем, что максимальная скорость потока газа составляет 2 М (= вдвое выше скорости звука) при заданных значениях давления кислорода и горючего газа.6. Flame burner according to claim 4 or 5, characterized in that the maximum gas flow rate is 2 M (= twice the speed of sound) for given values of oxygen and combustible gas pressure. 7. Пламенная горелка по одному из пп.1-6, отличающаяся тем, что центральный газоподающий канал (12) имеет кольцевое сечение.7. Flame burner according to one of claims 1 to 6, characterized in that the central gas supply channel (12) has an annular section. 8. Пламенная горелка по одному из пп.1-7, отличающаяся тем, что головка (10) сопла является головкой с жидкостным охлаждением, в частности с водяным охлаждением.8. Flame burner in one of the paragraphs.1-7, characterized in that the head (10) of the nozzle is a head with liquid cooling, in particular with water cooling. 9. Способ газопламенной обработки металлической поверхности, отличающийся тем, что газообразному кислороду, подаваемому через центральное отверстие пламенной горелки (10), придают колебания таким образом, чтобы обеспечивалось истечение пульсирующего потока кислорода из выходного отверстия сопла со скоростью звука или сверхзвуковой скоростью.9. Method of gas-flame treatment of a metal surface, characterized in that oxygen gas supplied through the central opening of the flame burner (10) is oscillated in such a way as to ensure the outflow of the pulsating oxygen flow from the nozzle outlet with the speed of sound or supersonic speed. 10. Способ газопламенной обработки по п.9, отличающийся тем, что поток газообразного кислорода разделяют на центральный поток и периферийные потоки.10. The method of gas treatment according to claim 9, characterized in that the flow of gaseous oxygen is divided into a central stream and peripheral streams. 11. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что отношение давления кислорода перед центральным соплом к наружному давлению N = р0/ри предпочтительно находится в пределах от 1 к 200, в то время как отношение давления кислорода ра в выходном отверстии сопла к наружному давлению ри составляет 0,1 к 100.11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the ratio of the oxygen pressure in front of the central nozzle to the external pressure is N = p 0 / p and is preferably in the range from 1 to 200, while the ratio of the oxygen pressure p a in the output the nozzle opening to the external pressure p and is 0.1 to 100.
EA200802429A 2006-07-22 2007-05-18 Flame burner and method for flame burning a metallic surface EA012772B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006034014A DE102006034014A1 (en) 2006-02-23 2006-07-22 Flame deseaming burner has nozzle arranged in head and circularly arranged gas supply channels has central gas supply opening
PCT/DE2007/000901 WO2008011851A1 (en) 2006-07-22 2007-05-18 Flame burner and method for flame burning a metallic surface

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200802429A1 EA200802429A1 (en) 2009-06-30
EA012772B1 true EA012772B1 (en) 2009-12-30

Family

ID=38475981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200802429A EA012772B1 (en) 2006-07-22 2007-05-18 Flame burner and method for flame burning a metallic surface

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20090214990A1 (en)
EP (1) EP2044366A1 (en)
JP (1) JP2009544925A (en)
KR (1) KR20090037894A (en)
CN (1) CN101460780A (en)
BR (1) BRPI0715425A2 (en)
DE (1) DE102006034014A1 (en)
EA (1) EA012772B1 (en)
MX (1) MX2009000447A (en)
WO (1) WO2008011851A1 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140291900A1 (en) * 2011-11-25 2014-10-02 Alexander Deica Nozzle System for a Cutting Torch for Autogenous Torch-Cutting with a Sleeve-Like Pipe Jacket for Drawing in Outside Air
JP5977369B2 (en) 2012-12-27 2016-08-24 株式会社Ihi Providing proper dosage form of magnetic drugs
DE102013101184A1 (en) * 2013-02-07 2014-08-07 Gega Lotz Gmbh Flämmblockbaugruppe
JP7455653B2 (en) * 2016-06-15 2024-03-26 リケンテクノス株式会社 Antibacterial hard coat and its manufacturing method
CN108204590B (en) * 2016-12-16 2020-01-24 中国石油化工股份有限公司 Combustor for gas well blowout test
MX2021013395A (en) * 2019-05-03 2022-01-04 Thierry Rozot Systems, apparatuses, and methods for reducing the size of a material.
JP7270577B2 (en) * 2020-05-12 2023-05-10 リケンテクノス株式会社 ANTIBACTERIAL HARD COAT AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME
JP7032473B2 (en) * 2020-05-12 2022-03-08 リケンテクノス株式会社 Antibacterial hard coat and its manufacturing method
JP7270578B2 (en) * 2020-05-12 2023-05-10 リケンテクノス株式会社 ANTIBACTERIAL HARD COAT AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME
CN113757660B (en) * 2021-09-29 2023-08-29 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 Burner and gas stove

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5843368A (en) * 1994-08-29 1998-12-01 American Combustion, Inc. Apparatus for electric steelmaking
US6322610B1 (en) * 1998-11-10 2001-11-27 Danieli & C. Officine Meccaniche Spa Integrated device to inject oxygen, technological gases and solid material in powder form and method to use the integrated device for the metallurgical processing of baths of molten metal
EP1179602A1 (en) * 2000-08-07 2002-02-13 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for injection of a gas with an injection nozzle
WO2002081967A1 (en) * 2001-04-06 2002-10-17 L'air Liquide Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Combustion method comprising separate injections of fuel and oxidant and burner assembly therefor
WO2004007776A2 (en) * 2002-07-11 2004-01-22 Danieli & C. Officine Meccaniche S.P.A. Injector-burner for metal melting furnaces

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2825202A (en) * 1950-06-19 1958-03-04 Snecma Pipes traversed by pulsating flow gases
US3230924A (en) * 1962-12-26 1966-01-25 Sonic Dev Corp Sonic pressure wave generator
DE2823037C2 (en) * 1976-04-30 1980-06-26 E. Schlueter Fachhandel Fuer Schweisstechnik, 3014 Laatzen Welding, cutting, heating or scarfing torches
US5304256A (en) * 1991-12-09 1994-04-19 Esab Welding Products, Inc. Scarfing method
DE4442362C1 (en) * 1994-11-18 1996-04-18 Mannesmann Ag Method and appts. for performing a variety of processes on a melt using standard equipment
GB2342610B (en) * 1998-10-14 2003-01-15 Heckett Multiserv Plc Surface treatment of metal articles

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5843368A (en) * 1994-08-29 1998-12-01 American Combustion, Inc. Apparatus for electric steelmaking
US6322610B1 (en) * 1998-11-10 2001-11-27 Danieli & C. Officine Meccaniche Spa Integrated device to inject oxygen, technological gases and solid material in powder form and method to use the integrated device for the metallurgical processing of baths of molten metal
EP1179602A1 (en) * 2000-08-07 2002-02-13 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for injection of a gas with an injection nozzle
WO2002081967A1 (en) * 2001-04-06 2002-10-17 L'air Liquide Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Combustion method comprising separate injections of fuel and oxidant and burner assembly therefor
WO2004007776A2 (en) * 2002-07-11 2004-01-22 Danieli & C. Officine Meccaniche S.P.A. Injector-burner for metal melting furnaces

Also Published As

Publication number Publication date
BRPI0715425A2 (en) 2013-01-01
CN101460780A (en) 2009-06-17
EP2044366A1 (en) 2009-04-08
MX2009000447A (en) 2009-03-03
KR20090037894A (en) 2009-04-16
DE102006034014A1 (en) 2007-10-31
WO2008011851A1 (en) 2008-01-31
JP2009544925A (en) 2009-12-17
US20090214990A1 (en) 2009-08-27
EA200802429A1 (en) 2009-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA012772B1 (en) Flame burner and method for flame burning a metallic surface
EP1489358A3 (en) A gas turbine combustor and fuel supply method for same
CN105899879B (en) fuel injection nozzle, fuel injection module and gas turbine
RU2008107640A (en) DEVICE AND METHOD FOR QUALITY CONTROL OF A WATER JANE ALIGNMENT IN A CUTTING SYSTEM BY USING A WATER JET
KR20090023593A (en) Gas burner nozzle
CN108534137A (en) Mixer
RU131455U1 (en) BURNER
RU114514U1 (en) Gas oil burner
UA119241C2 (en) BURNER UNIT AND METHOD OF GASIFICATION OF LIQUID OR LIQUID FUEL
RU2338638C2 (en) Method of thermo abrasive treatment and machine "castor" for its implementation
AU2007278611A1 (en) Flame burner and method for flame burning a metallic surface
SU905293A1 (en) Rolled stock cooling nozzle
RU2277672C1 (en) Gas burner
RU139024U1 (en) DEVICE FOR GAS-FLAME TREATMENT OF MATERIALS (OPTIONS)
RU54142U1 (en) BURNER
SU1554986A1 (en) Supersonic torch for flame spraying of coatings
SU876179A1 (en) Spraying method
RU38896U1 (en) INJECTOR TWO-CIRCUIT BURNER DEVICE
RU2039612C1 (en) Gas cap of burner for supersonic spraying
SU1462063A1 (en) Method and apparatus for burning up gaseous fuel
RU41353U1 (en) GAS-LIQUID BURNER
RU12542U1 (en) CUTTER FOR GAS OXYGEN CUTTING OF METAL
JP2009198036A (en) Pulse combustion device and pulse combustion method
RU55660U1 (en) OXYGEN CUTTER
RU2223164C2 (en) Gas - oxygen cutter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU