УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗОВОЙ РЕЗКИ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1995 года по МПК B23K7/08 F23D14/44 

Изобретение может быть применено в металлургии, горнодобывающей промышленности, в строительстве и строительной индустрии, при разделке различных конструкций, в том числе и в труднодоступных местах при проведении ремонтных и аварийно-спасательных работ в нормальных условиях и под водой.

Известны устройства [1,2] работа которых основана на электродуговой и кислородно-флюсовой резке.

Однако при их эксплуатации требуется достаточно громоздкое оборудование в виде генераторов электрического тока, флюсопитателей объемных газовых баллонов. Кроме того, вероятность электролиза, образование искр и сложность применения под водой на большой глубине ограничивают их применение.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является резак, содержащий корпус с размещенным в нем зарядом смеси твердого топлива, сопло и систему зажигания [3]
Недостатком данного резака является невысокая температура продуктов сгорания, выходящих из сопла резака и отсутствие абразивного воздействия на разрезаемый материал, что не позволяет осуществлять резку твердых материалов большой толщины.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение температуры и режущей способности рабочей струи.

Задача решается тем, что устройство для газовой резки твердых материалов, содержащее корпус с размещенным в нем зарядом смеси твердого топлива, сопло и систему зажигания, снабжено системой подачи окислителя в зону резки, состоящей из сопла и трубопровода для подключения к источнику окислителя, а в заряд смеси твердого топлива дополнительно введены частицы алюминия, железа и двуокиси кремния, величина диаметра которых находится в следующих пределах: 2,0^.10^-5 м ≅ d_р 3,0^.10^-4 м (d_р- диаметр частиц). Устройство снабжено также источником окислителя, размещенным в полости корпуса и связанным с системой зажигания.

На чертеже показано устройство.

Устройство содержит корпус 1, внутри которого установлен сменный стакан 2 с зарядом 3 смеси твердого топлива и соплом 4. Ось сопла 4 для выхода продуктов сгорания и ось сопла 5 для подачи окислителя пересекаются в зоне расположения разрезаемого материала. В устройстве предусмотрена регулировка системы углов пересечения оси сопла 4 и оси сопла 5. Подача окислителя осуществляется по трубопроводу 7, на котором имеется регулировочный вентиль 8. В случае использования источника окислителя в твердом виде 6, состоящем, например, из перхлората калия, угля и связующих веществ с добавками железа и марганца, добавление двуокиси марганца повышает скорость выделения кислорода из перхлората калия. Температура газа при горении 1100 К. В выделяющемся газе содержится не менее 80% кислорода. При этом заряд 9 устанавливается в полости корпуса 1 устройства для газовой резки. Кроме того, может быть использован также окислитель в газообразном состоянии из баллона 10, который может быть укреплен в виде ранца на спине рабочего. Система зажигания включает воспламенитель 11 для поджига заряда 3 смеси твердого топлива и воспламенитель 12 для поджига заряда 9 твердого окислителя.

Запуск устройства осуществляется нажатием кнопки 13 электробатареи 14 типа "Крона", расположенной в рукоятке 15 устройства. Предохранительный клапан 16 служит для сброса избыточного давления. Вентиль 17, расположенный на трубопроводе 7, служит для подключения баллона с газообразным окислителем к резаку.

Устройство работает следующим образом.

При использовании газообразного окислителя открывается вентиль 17 и окислитель по трубопроводу 7 подается через сопло 5 в зону резки. При использовании заряда 9 твердого окислителя для получения газообразного окислителя одновременно с воспламенителем 11 для поджига смеси твердого топлива приводится в действие воспламенитель 12 электрокапсульный плюс промежуточный (так называемый черный порох). Газ через открытый вентиль 8 поступает в трубопровод 7 и далее в сопло 5. При этом заряд воспламеняется (заряд 3). Струя газов, образующихся при горении смеси твердого топлива, выходит из сопла 4 с большой скоростью и температурой, достигающей 3500-4000 К. При этом из сопла 4 вместе с газами истекают твердые частицы алюминия, железа и двуокиси кремния. Частицы алюминия и железа, сгорая, образуют термитную смесь на выходе, горение которой в окислителе сопровождается значительным тепловым эффектом, что вызывает дополнительный нагрев разрезаемой поверхности. Частицы железа и двуокиси кремния с диаметром от 2,0^.10^-5 м до 3,0^.10^-4 м вызывают абразивный износ разрезаемой детали. Диаметр частиц выбран таким образом, чтобы частицы металла сгорали в зоне смешения с окислителем, выделяя дополнительное количество тепла, а частицы железа и двуокиси кремния вызывали абразивное действие на поверхности разрезаемого материала.

Если размер частиц будет меньше, то не будет наблюдаться абразивного эффекта. Если размер частиц будет больше, то частицы не успевают разогнать газы в сопле до высокой скорости, приводящей к эрозии.

Использование: для резки металлических, бетонных, кирпичных, гранитных и других конструкций при проведении ремонтных и аварийно-строительных работ в нормальных условиях и под водой. Сущность изобретения: в корпусе установлен заряд смеси твердого топлива, в который дополнительно введены частицы алюминия, железа и двуокиси кремния, величина диаметра d_p которых находится в следующих пределах: 2,0·10^-5м ≅ d_p≅ 3,0·10^-4м. Резак снабжен системой подачи окислителя в зону резки, состоящей из сопла и трубопровода для подключения к источнику окислителя, который в одном из вариантов выполнения может быть размещен в полости корпуса. Устройство имеет систему зажигания, связанную с зарядом топлива и зарядом твердого окислителя. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗОВОЙ РЕЗКИ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее корпус с размещенным в нем зарядом смеси твердого топлива, сопло и систему зажигания, отличающееся тем, что она снабжена системой подачи окислителя в зону резки, состоящей из сопла и трубопровода для подключения к источнику окислителя, а в заряд смеси твердого топлива дополнительно введены частицы алюминия, железа и двуокиси кремния, величина диаметра которых находится в пределах 2,0·10^-5 3,0·10^-4 м
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источник окислителя размещен в полости корпуса и связан с системой зажигания.