УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВЗРЫВОМ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1997 года по МПК B23K20/08 

Изобретение относится к оборудованию для взрывной обработки преимущественно длинномерных изделий, например, для сварки взрывом стальной части и алюминиевой штанги анодного штыря электролизера для производства алюминия.

При получении металлического алюминия электролиза глинозема производят в электролизерах ваннах с различным устройством анодной части (Кнорозов Б.В. Усова О.Ф. Третьякова А.В. и др. Технология металлов и материаловедение. М. Металлургия, 1987, с.73).

Для подвода тока к аноду используют стальные штыри. Стремясь уменьшить электрические потери, анодные штыри выполняют составными из стальной части и алюминиевой штанги, которые соединяют, например, сваркой взрывом. Сварку взрывом осуществляют на полигонах, работа на которых связана в значительной степени с погодными условиями.

В настоящее время проблема состоит в том, что отсутствует специализированное компактное, высокопроизводительное и надежное в эксплуатации оборудование для сварки энергией взрыва сталеалюминиевых анодных штырей в цеховых условиях.

Известно устройство для взрывной обработки материалов (патент Франции 2592818, кл. B 21 D 26\08). Взрывная камера содержит корпус с фланцем, установленный горизонтально, и подвижную крышку на тележке, скрепляемые перед взрывом байонетным замком. С подвижной крышкой связан стол, на котором возможна установка длинномерных изделий. В корпусе камеры размещены трубопроводы с запорным органом вентиляции.

Для расположения устройства в производственном помещении требуется значительная площадь, а наличие трубопроводов и запорного органа системы вентиляции внутри корпуса усложняет его изготовление и техническое обслуживание.

Известно также устройство для взрывной обработки (патент США 4100783, кл. B 21 D 26/06, которое принято за прототип.Устройство содержит горизонтально установленный корпус с фланцем, подвижную крышку на тележке и привод крышки. Корпус и крышку скрепляют перед взрывом замковым устройством, а стык между корпусом и крышкой герметизируется уплотнением. На боковой поверхности корпуса размещен стол. С крышкой нежестко связана рама с универсальными зажимами для крепления обрабатываемых длинномерных изделий, которая после перемещения ее в корпус устройства опускается на стол специальным механизмом. На цилиндрической части камеры размещены краны трубопроводов вентиляции. Установка занимает значительную площадь. Для обеспечения безопасности в работе камеру изготавливают с большим запасом прочности.

Для закрепления изделий на раме зажимами открывания и закрывания кранов трубопроводов вентиляции требуется время, что увеличивает продолжительность рабочего цикла.

Результатом изобретения является установка, конструкция которой, позволяет уменьшить необходимые производственные площади обеспечить безопасность работы, повысить производительность труда и облегчить техническое обслуживание и эксплуатацию установки при сварке взрывом длинномерных изделий.

Положительный эффект достигается тем, что корпус снабжен оболочкой для установки в шахте, его фланец расположен над шахтой, рабочий стол выполнен в виде усеченного корпуса со сквозным центральным отверстием, а устройство для размещения обрабатываемых изделий выполнено в виде съемной кассеты, снабженной направляющими для изделия, соедиенными концевыми фланцами и штангой, причем один конец штанги выполнен с коническим отверстием для ее размещения на рабочем столе и с радиальными отверстиями для соединения с полостью корпуса.

Кроме того, на корпусе с зазором установлена обечайка с дном и концентрическими перфорированными перегородками, упирающимися в дно корпуса.

На фиг. 1 показана установка для обработки изделий взрывом, разрез по продольной оси корпуса; на фиг. 2 размещение кассеты на столе, узел I на фиг. 1; на фиг. 3 анодный сталеалюминиевый штырь электролизера; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3.

Корпус 1 (фиг. 1) установки за фланец подвешен на подставке2, снабженной патрубком для присоединения к трубопроводам вентиляции. Фланец расположен над шахтой. Подставка 2 установлена на основании 3, которое связано с оболочкой 4.

Оболочка 4 установлена в шахте, а вместе с корпусом 1 образует замкнутую полость, соединенную через патрубок с трубопроводами вентиляции.

Установка для взрывной обработки снабжена крышкой 5 с уплотнением 6, которое герметизирует стык между корпусом 1 м крышкой 5.

Замок 7 скрепляет корпус 1 и крышку 5 перед подрывом заряда взрывчатого вещества (ВВ) в установке. Привод замка 7 не показан.

Для открывания и закрывания крышки 5 предусмотрен механизм, включающий стойку 8, кронштейн 9 и гидроцилиндр 10.

На дне корпуса 1 установки размещен стол 11, выполненный в виде цилиндра с усеченным посадочным конусом и осевым отверстием.

На столе 11 установлена сменная кассета для размещения обрабатываемых изделий 12.

Кассета содержит направляющие 13, связанные между собой верхним фланцем 14, нижним фланцем 15 и штангой 16 с петлей для взаимодействия кассеты с подъемно-транспортным оборудованием.

На другом конце штанги 16 (фиг. 1 и 2) выполнен внутренний посадочный конус, соответствующий конусу на столе 11, а также выполнены радиальные отверстия, соединяющие полость корпуса 1 с полостью Б, образующейся между штангой 16 и столом 11.

К нижней части (фиг. 1) корпуса 1 примыкает обечайка 17 с дном и концентрическими кольцевыми перфорированными перегородками, упертыми в дно корпуса 1. Обечайка 17 установлена относительно корпуса 1 с зазором.

Обрабатываемое изделие (фиг. 1-3) анодный штырь электролизера для производства алюминия, состоит из стальной части 18 и алюминиевой штанги 19.

Выступы с полостями Г (фиг. 4) штанги 19 входят в отверстия штыря 18. Полость Г предназначена для заряда ВВ. Сварка при подрыве заряда происходит по поверхности В.

Установка работает следующим образом.

Обрабатываемые изделия 12 (фиг. 1, 3, 4) устанавливают в направляющих 13 сменной кассеты. В полостях Г выступов штанг 19 размещают заряды ВВ. Сменную кассету с обрабатываемыми изделиями 12 посадочным конусом штанги 16 устанавливают на конусную поверхность стола 11. Электродетонаторы с клеммами токоввода (не показано).

Корпус 1 установки закрывают крышкой 5 и скрепляют их замком 7. Заряды ВВ детонируют при подаче высоковольтного импульса на клеммы токоввода. Происходит сварка выступов штанги 19 со штырями 18 по поверхностям В.

При взрыве зарядов ВВ давление в установке резко повышается. Продукты детонации за счет избыточного давления стравливаются через радиальные отверстия в штанге 16 в полость Б, далее через осевое отверстие стола 11 отверстия концентрических перегородок обечайки и зазор между обечайкой 17 и корпусом 1 в полость шахты, откуда через патрубок подставки 2 и трубопроводы отсасываются вентилятором (не показано).

Далее открывают крышку 5 и извлекают с помощью подъемно-транспортного устройства кассету с обработанными изделиями. Проходное сечение системы вентиляции при этом резко увеличивается, продолжается интенсивное удаление остатков продуктов детонации из корпуса 1.

Кассету отправляют на разгрузку сваренных анодных штырей, загрузку новой партии. Далее цикл работы установки повторяется.

Различный мусор: остатки проводников, соединяющих токоввод и электродетонаторы, остатки материала, в который были упакованы заряды ВВ, куски алюминия от выступов привариваемой штанги, выносятся продуктами детонации в обечайку 17 и накапливаются в ней. При техническом обслуживании установки корпус 1 и обечайку 17 извлекают из шахты и удаляют накопившийся мусор.

Пример. Создана установка для изготовления сваркой взрывом анодных сталеалюминиевых штырей электролизера. Длина сваренного штыря 2700 мм, масса 200 кг.

Площадь, занимаемая установкой, равна 6 м², что в 2,5 раза меньше площади, необходимой для размещения оборудования, аналогичного назначения, с горизонтально установленным корпусом. Вертикальное расположение корпуса установки в шахте позволило снизить его металлоемкость.

В сменную кассету устанавливают 6 заготовок сталеалюминиевых штырей. Какое-либо закрепление штырей в кассете не требуется. Загрузка и выгрузка штырей из направляющих кассеты, размещение зарядов ВВ в штырях производится вне корпуса установки.

Привод механизмов установки гидравлический, мощность установленного электродвигателя 3,2 кВт.

Установка разработана КТИ гидроимпульсной техники СО РАН в Новосибирске. Две установки смонтированы на участке реставрации сталеалюминиевых штырей на БрАЗ в Братске. В настоящее время установки находится в опытно-промышленной эксплуатации, производительность каждой из них доведена до 60 штырей за смену.

Изобретение относится к оборудованию для обработки энергией взрыва, преимущественно длинномерных изделий, например, для сварки взрывом стальной части и алюминиевой штанги анодного штыря электролизера для производства алюминия. Сущность изобретения: установка содержит корпус К 1 с фланцем, за который К 1 подвешен в шахте. Стол 11, размещенный на дне К 1, имеет посадочный конус, взаимодействующий с посадочным конусом сменной кассеты с обрабатываемыми изделиями 12. К 1 закрывают крышкой 5 через герметизирующее уплотнение 6. Система вентиляции обеспечивает интенсивный отсос газов. После подрыва заряда ВВ происходит сварка стальной части 18 и алюминиевой штанги 19 анодного штыря по поверхности Д. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Установка для обработки взрывом длинномерных изделий, содержащая корпус с фланцем, соединенную с ним замком крышку, уплотнение между фланцем и крышкой, привод замка, установленный на дне корпуса рабочий стол с устройством для размещения обрабатываемых изделий и вентиляционные трубы, отличающаяся тем, что она снабжена оболочкой для размещения в шахте, в которой установлен корпус, причем фланец корпуса расположен над шахтой, рабочий стол выполнен в виде усеченного конуса со сквозным центральным отверстием, а устройство для размещения обрабатываемых изделий выполнено в виде съемной кассеты, состоящей из направляющих для изделий, концевых фланцев, соединенных с ними, и штанги, при этом в одном конце штанги выполнены коническое отверстие для ее размещения на рабочем столе и радиальные отверстия для соединения полости корпуса с полостью между штангой и рабочим столом. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена обечайкой с дном и концентрическими перфорированными перегородками, установленной на дне оболочки с зазором по отношению к корпусу и с возможностью контактирования перегородок с корпусом.