УСТАНОВКА ДЛЯ КИСЛОРОДНОЙ ФЛЮСО-РЕЗАКОВОЙ И ФЛЮСО-КОПЬЕВОЙ РЕЗКИ МЕТАЛЛОВ, ЖЕЛЕЗОБЕТОНА И ДРУГИХ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, В ТОМ ЧИСЛЕ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННОГО СКРАПА Российский патент 1996 года по МПК B23K7/08 

Изобретение относится к кислородно-флюсовой резаковой и флюсо-копьевой резке металлов, трудно поддающихся резке неметаллических материалов, в том числе, легированных сталей, чугунов, а также резке железобетона и бетона.

Известны устройства для порошковой копьевой резки, в которых до начала резки нагревают конец стальной трубки копья и затем через эту трубку производят подачу кислородно-флюсовой режущей смеси [1] В известном устройстве нагрев трубки копья производят погружением в сплав на основе аллюминия легированного магния и титана при соответствующих температурах, а в процессе резки в область реза вводят порцию упомянутого сплава. Это сложно, дорого и неудобно в эксплуатации. В устройстве не предусмотрены режимы регулирования подачи флюса, что приводит к перерасходу дефицитных и дорогостоящих алюминиевых и железных порошков.

За прототип выбрана установка для кислородно-флюсовой и флюсо-копьевой резки железобетонных и других неметаллических материалов и высоколегированного скрапа [2] Установка содержит флюсопитатель, который выполнен в виде бункера и конусной камеры и снабжен циклонной камерой с вибратором и клапаном подачи порошка, которой соосно установлен в отверстии бункера и снабжен маховиком и механизмом возвратно-поступательного перемещения запирающего элемента, которое образовано размещенным в бункере рычажным механизмом, связанным с запирающим элементом клапана и регулирование положения запирающего элемента происходит поворотом маховика и через рычажный механизм перемещением запирающего элемента клапана подачи порошка относительно отверстия в бункере, т.е. изменением отверстия подачи порошка из бункера.

Такая конструкция механизма возвратно-поступательным перемещения запирающего элемента клапана не обеспечивает плотного прижима запирающего элемента к седлу клапана, что приводит к зазору в отверстии подачи порошка при запирании, к потерям порошка и к грубой дозировке при регулировании. Кроме того, устройство ненадежно в работе, его трудно реализовать. Дополнительно к этому в устройстве не выбраны оптимальные параметры запирающего элемента, что снижает точность дозировки порошка. Смешение газов в устройстве осуществляется на выходе из рукоятки и увеличенный объем горючей смеси может привести к взрывоопасной ситуации.

Целью изобретения является повышение точности дозировки порошка, уменьшение его потерь при одновременном повышении надежности работы, а также безопасность и повышение удобства в эксплуатации.

Для достижения этого механизм возвратно-поступательного перемещения запирающего элемента образован неподвижной втулкой, в пазу которой встроен маховик, связанный резьбовым соединением с запирающим элементом, который подпружинен относительно неподвижной втулки и выполнен с отверстиями, сообщающими конусную камеру и магистраль флюсоподающего газа с вертикальным каналом циклонной камеры, при этом корпуса циклонной камеры и флюсопитателя связаны с вибратором, в магистрали флюсоподающего газа перед вибратором установлен редуктор, угол конусности запирающего элемента клапана подачи порошка не менее 15 и не более 30^o а смеситель резака установлен на входе мундштука.

Кроме того, для достижения этого конусная камера бункера может быть снабжена конической упругой мембраной, размещенной по поверхности конусной камеры и закрепленной по наименьшему и наибольшему сечению мембраны.

Кроме того, для достижения этого мундштук резака может быть выполнен со шлицевым каналом, длина которого равна 15-25 условных диаметров шлицевых каналов, а ширина шлица вдвое меньше его глубины.

На фиг. 1 приведена блок-схема предложенного устройства; на фиг. 2 - конструктивная схема флюсопитателя; на фиг. 3 конструктивная схема резака с внутрисопловым смещением; на фиг. 4 мундштук.

Устройство содержит флюсопитатель 1, резак 2 или копьедержатель (на чертеже не показан), кислородную рампу 3 с баллонами 4¹, 4². 4ⁿ, баллон 5 с флюсоподающим газом и баллон 6 с горючим газом. Флюсопитатель предназначен для подачи порошка и выполнен в виде бункера 7 (см. фиг. 2) с конусной камерой 8. Флюсопитатель 1 снабжен имеющей вертикальный 9 и горизонтальный 10 каналы циклонной камеры 11 и вибратором 12, а также клапаном подачи порошка 13, запирающий элемент 14 которого соосно установлен в отверстии 15 бункера 7. Циклонная камера 11 предназначена для создания вихревого потока флюсовогазовой смеси, подаваемой в резак 2. Вибратор 12 предназначен для улучшения равномерности подачи порошка, для ликвидации застойных зон. Корпуса циклонной камеры 11 и флюсопитателя связаны с вибратором, что улучшает передачу вибраций.

Механизм возвратно-поступательного перемещения 16 запирающего элемента 14 клапана подачи порошка 13 образован неподвижной втулкой 17, в пазу 18 которой установлен маховик 19, связанный резьбовым соединением 20 с запирающим элементом 14, который подпружинен относительно неподвижной втулки 17 пружиной 21, предназначенной для снятия крутящего момента на маховике 19 при перекрывании подачи порошка. В запирающем элементе 14 выполнены отверстия 22, сообщающие конусную камеру 8 флюсопитателя 1 и магистраль 23 флюсоподающего газа с вертикальным каналом 9 циклонной камеры 11, горизонтальный канал 10 которой сообщен с магистралью 24 флюсоподающего газа.

Конусная камера 8 снабжена конической упругой мембраной 25, свободно размещенной по поверхности конусной камеры 8 и закрепленной на конусной камере по наименьшему и наибольшему сечениям. Упругая мембрана 25 предназначена для предохранения подвижного соединения элементов клапана подачи порошка 13 от попадания в них порошка. Для выравнивания давления в бункере служит патрубок 26, соединяющий камеру бункера 7 и конусную камеру 8. На крышке 27 бункера 7 смонтирован газовый редуктор 28, установленный в магистрали 29 флюсоподающего газа перед вибратором 12 и встроен запорный вентиль 30, предназначенный для распределения подачи флюсоподающего газа в бункер и в циклонную камеру по магистралям 23, 24. Входная магистраль 31 запорного вентиля 30 через вибратор 12 сообщена с баллоном 5, а выход циклонной камеры магистралью 32 сообщен с резаком 2. Баллоны 4¹, 4².4ⁿ кислородной рампы 3 предназначены для подачи в резак 2 (или копьедержатель) режущего кислорода и связаны с резаком магистралью 33 подачи кислорода.

Баллон 6 предназначен для подачи горючего газа к резаку 2 через баллонный редуктор 34 и газоразборный пост 35.

Резак выполнен с внутрисопловой схемой смешения газов подогревающего пламени и содержит рукоятку 36, головку 37, мундштук 38 со шлицевыми каналами ламп 39 и установленный на входе мундштука 38 смеситель 40. Длина шлицевых каналов l равна 15-25 условных диаметров d_ш шлица, а ширина шлица b вдвое меньше его глубины h. Условный диаметр шлица .

Это необходимо для выбора оптимальных режимов резки при одновременном уменьшении объемов горючей смеси, что создает условия для безопасной работы.

Устройство работает следующим образом.

Засыпка порошка в бункер производится через патрубок в крышке. Флюсоподающий газ от баллона 5 через редуктор 28 по магистрали 29 подается на вход вибратора 12 и далее по магистрали 31 поступает к запорному вентилю 30. Пройдя запорный вентиль, газ подается в флюсопитатель 1, а также по магистрали 23 поступает вместе с порошком в вертикальный канал 9 циклонной камеры 11. Другая часть газа направляется запорным вентилем 30 в горизонтальный канал 10 циклонной камеры 11, представляющий собой кольцеообразный завихритель. Во внутренней полости циклонной камеры 11 образуется вихревой поток, образующий в результате смешения мелкодисперсную смесь флюса с флюсоподающим газом, которая по магистрали 32 поступает к резаку 2.

Циклонная камера 11 и флюсопитатель 1 жестко связаны с вибратором 12, в результате чего бункер 7, конусная камера 8 и циклонная камера 11 получают колебания от вибратора 12, которые способствуют более равномерной подаче порошка и устраняют застойные зоны. коническая упругая мембрана 25 предохраняет конструкцию подвижных соединений клапана от попадания порошка.

Кислород от баллонов 4¹, 4².4ⁿ рампы 3 по магистрали 33 поступает к резаку 2.

Пропан подается в резак 2 от баллона 6 в качестве горючего газа через баллонный редуктор 34 и газоразборный пост 35.

Рабочее давление кислорода, пропана и горючего газа устанавливается в зависимости от толщины разрезаемого материала.

В устройстве предусмотрены режимы регулировки подачи порошка. Поворотом маховика перемещают запирающий элемент 14 по его оси и устанавливают зазор между отверстием 15 и коническим запирающим элементом 14. Указанный зазор определяет расход флюса и равномерность его подачи. Многочисленными экспериментами установлено, что оптимальным для этих целей является угол конусности запирающего элемента, который должен быть не менее 15 и не более 30^o. Дополнительная регулировка подачи порошка может быть произведена путем изменения давления и расхода флюсоподающего газа на газовом редукторе 28, запорном вентиле и установкой зазора в циклонной камере, которая должна быть произведена до начала работы.

Резак выполнен с внутрисопловой схемой смещения. Многочисленными экспериментами установлено, что при выполнении длины мундштука, равной 15-25 условных диаметров шлицевых каналов и при ширине шлица, вдвое меньшей его глубины можно получить оптимальные параметры режимов резки, исключив хлопки или обратные удары пламени, т. е. повысив безопасность. Технико-экономический эффект предложенного технического решения состоит в повышении точности дозировки подачи порошка, в возможности регулировки в процессе работы, в повышении надежности работы за счет упрощения устройства, а также в повышении безопасности работы при одновременном увеличении удобства в эксплуатации.

Использование: для флюсо-резаковой и флюсо-копьевой резки металлов и неметаллических материалов, железобетона, а также высоколегированного скрапа, легированных сталей, чугунов и других трудно поддающихся резке материалов. Сущность изобретения: в устройстве для кислородной резки, содержащей флюсопитатель, циклонную камеру, вибратор и резак или копьедержатель. Механизм возвратно-поступательного перемещения запирающего элемента клапана, установленного в отверстии бункера, выполнен в виде неподвижной втулки, в пазу которой размещен маховик, связанный резьбой с запирающим элементом, который подпружинен относительно неподвижной втулки и выполнен с отверстиями, сообщающими конусную камеру и магистраль флюсоподающего газа с вертикальным каналом циклонной камеры. Корпуса циклонной камеры и флюсопитателя связаны с вибратором, в магистрали флюсоподающего газа перед вибратором установлен редуктор. Смеситель резака установлен на входе в мундштук, а конусная камера снабжена упругой мембраной. Параметры конусной части запирающего элемента позволяют повысить точность подачи порошка и равномерность подачи. Соотношения параметров шлицевых каналов резака позволяют при оптимальных режимах резки увеличить безопасность. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Установка для кислородной флюсо-резаковой и флюсо-копьевой резки металлов, железобетона и других неметаллических материалов, в том числе высоколегированного скрапа, содержащая выполненный в виде бункера с конусной камерой флюсопитатель, снабженный циклонной камерой, имеющей вертикальный и горизонтальный каналы, вибратором и клапаном подачи порошка, запирающий элемент которого соосно установлен в отверстии бункера и снабжен механизмом возвратно-поступательного перемещения, управляемым маховиком, а также резак со смесителем и мундштуком или копьедержатель, связанные соответствующими магистралями с баллоном с кислородом, с баллоном с горючим газом и через флюсопитатель с баллоном с флюсоподающим газом, отличающаяся тем, что клапан подачи порошка снабжен неподвижной резьбовой втулкой с пазом, установленной коаксиально запирающему элементу клапана, маховик размещен в пазу втулки, а запирающий элемент подпружинен относительно втулки, и в нем выполнены отверстия для соединения конусной камеры и магистрали флюсоподающего газа с вертикальным каналом циклонной камеры, при этом корпуса циклонной камеры и флюсопитателя связаны с вибратором, в магистрали флюсоподающего газа перед вибратором установлен редуктор, запирающий элемент клапана подачи порошка имеет угол конусности 15 30^o, а смеситель резака установлен на входе мундштука. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что конусная камера бункера снабжена конической упругой мембраной, размещенной по внутренней поверхности конуса. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что мундштук резака выполнен со шлицевыми каналами, длина которых составляет 15 20 условных диаметров шлицевых каналов, а ширина шлица вдвое меньше его глубины.