УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗОПЛАМЕННОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1998 года по МПК B23K5/00 C25B1/04 

Изобретение относится к газопламенной обработке материалов, а именно к устройствам для газовой сварки, пайки, резки и т.д. материалов газовой смесью, получаемой при электролизе воды.

Известно устройство для газопламенной обработки материалов [1], состоящее из электролизера, напорной емкости и осушителя, выполненного в виде камеры и установленного на напорной емкости, соединенного с ней дросселирующим отверстием или клапаном и обратным клапаном сброса конденсата. Недостатком известного устройства является недостаточная надежность водяного затвора.

Известен также электролизно-водный сварочный аппарат [2], состоящий из блока питания, двух биполярных электролизеров, каждый из которых связан с напорной емкостью, на которой смонтированы каплеотделители, а также огнепреградителей и узла подготовки газовой смеси (бензобака). Корпуса электролизеров установлены под углом к горизонтали. Недостатками данного устройства являются сложность конструкции и невысокая надежность при эксплуатации вследствие наличия разветвленной системы газопровода.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для газопламенной обработки материалов [3], принятое за прототип, содержащее последовательно соединенные средством для выхода газа биполярный электролизер, влагоотделитель и гидрозатвор, а также газосмеситель и горелку. Электролизер, влагоотделитель и гидрозатвор выполнены из вертикальных пластин и упругих прокладок между ними, собраны в единичный пакет и размещены в общем корпусе с предварительным сжатием упругих прокладок, в электролизер с влагоотделителем и влагоотделитель с гидрозатвором соединены газоотводящими отверстиями. Для автоматизации контроля уровня электролита в одну из ячеек электролизера вставлена токонепроницаемая перегородка с окном для газа и жидкости. Недостатком известного устройства является низкая электробезопасность, т.к. из-за большого количества электролитических ячеек электролизера, соединенных последовательно, создается большой перепад давления между крайними ячейками, в результате чего часть электролита может быть вытеснена во влагоотделитель и далее в гидрозатвор, газопровод и горелку, что снижает электробезопасность и эксплуатационную надежность устройства. Влагоотделитель, расположенный между электролизером и гидрозатвором, не исключает попадания в газоотводящий тракт капель влаги, увлекаемых за собой газом из гидрозатвора. Кроме того, ячейка, в которую вставлена токонепроницаемая перегородка для контроля уровня электролита в электролизере, обладает большим омическим сопротивлением, чем остальные, в ней будет рассеиваться большая мощность, что приведет к локальному перегреву устройства, что также снижает его надежность.

Целью предлагаемого устройства является повышение надежности и безопасности при эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для газопламенной обработки материалов, содержащее источник питания, последовательно соединенные и собранные в единый пакет биполярный электролизер и гидрозатвор, выполненные из вертикальных пластин с отверстиями для газа и воды и упругих прокладок между ними, а также узел для подготовки газовой смеси и горелку, содержит по крайней мере два пакета, имеющих общий вход по воде и общий выход по газу, в каждом из которых между электролизером и гидрозатвором расположен диэлектрический фланец с отверстием для газа. По крайней мере в один диэлектрический фланец вмонтирован электрод, один конец которого включен в цепь управления источника питания и/или цепь сигнализации, а другой соединен с каналом, выполненным в диэлектрическом фланце на минимально допустимом уровне электролита. Кроме того, по крайней мере, в один диэлектрический фланец может быть вмонтирован второй электрод, один конец которого включен в цепь управления источника питания и/или цепь сигнализации, а другой соединен с каналом, выполненным в диэлектрическом фланце на максимально допустимом уровне электролита.

Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что при неизменной производительности всего устройства в целом уменьшается производительность газа в одном пакете, уменьшаются перепад давления между крайними ячейками пакета и количество газа, проходящего через гидрозатвор. Это повышает надежность и безопасность эксплуатации, т.к. снижается вероятность попадания электролита в газоотводящий тракт. Диэлектрический фланец между электролизером и гидрозатвором обеспечивает электроизоляцию между электролитическими ячейками и остальными узлами устройства.

Многокамерный гидрозатвор (как правило достаточно три камеры), в котором все ячейки сообщаются между собой по воде и, кроме первой, по газу, защищает устройство не только от обратного удара пламени, но и от попадания влаги в газоотводящий тракт, т.е. основная часть газа проходит через вторую камеру и освобождается от капель влаги в третьей камере.

Электроды для контроля уровня электролита, вмонтированные в диэлектрический фланец, включены в цепи управления и/или сигнализации, и при снижении, например, уровня электролита ниже допустимого происходит коммутация в слаботочных цепях, а не в силовых, как в прототипе, что увеличивает безопасность эксплуатации устройства.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диэлектрический фланец с вмонтированным в него электродом.

Устройство содержит два пакета. Каждый пакет состоит из ряда электролитических ячеек 1, многокамерного гидрозатвора 2, расположенного между ними диэлектрического фланца 3 с отверстием для прохода газа 4, источника питания 5. Все электролитические ячейки устройства электрически включены последовательно посредством общего для обоих пакетов электрода 6. Пакеты расположены между двумя стяжными фланцами 7 и 8, один из которых снабжен штуцером 9 для подвода воды, а другой - средством для отвода газа 10. Во фланец 3 вмонтирован электрод 11, включенный в цепь управления и/или сигнализации источника питания 5. Для контакта с электролитом во фланце 3 выполнен канал 12 на максимально или минимально допустимом уровне электролита. Второй электрод, газоотводящей тракт, узлы для подготовки газовой смеси и горелка не изображены. Пакеты электрически могут быть соединены и параллельно в случае низковольтного источника питания.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. При подключении последовательно соединенных электролитических ячеек 1 к источнику выпрямленного напряжения в них в процессе электролиза воды вырабатывается водородно-кислородная газовая смесь, которая создает в электролизере давление. Под воздействием этого давления газ через газоотводящие отверстия 4 во фланцах 3 поступает в первую камеру гидрозатвора 2, вытесняя оттуда воду. Все камеры гидрозатвора сообщаются через отверстия в нижней части пластин, а вторая и третья камеры - еще и через отверстия в верхней части. Газ, барботируя через воду во второй камере, поступает в третью, освобождается там от капель воды, унесенных газом из второй камеры, и через средство для выхода газа 10, расположенное во фланце 8, поступает в газоотводящий тракт и через узел подготовки газовой смеси к горелке. Источник питания может быть выполнен, например, на базе тиристорного выпрямителя, в котором тиристоры управляются от анодного напряжения. При снижении уровня электролита ниже допустимого цепь управления выпрямителем, в которую включен электрод 11, размыкается, и выработка газа прекращается. При повышении уровня электролита выше допустимого при помощи электрода, расположенного на этом уровне, управляющие электроды тиристоров могут быть замкнуты на катод, и выработка газа также прекращается, при этом исключается попадание электролита из электролизера в гидрозатвор, а оттуда - в газоотводящий тракт.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность и безопасность работы устройства для газопламенной обработки материалов.

Источники информации
1. Патент РФ N 1838058, МКИ B 23 K 5/00, 1991.

2. Патент РФ N 2056983, МКИ B 23 K 5/00, 1994.

3. Патент РФ N 2073594, МКИ B 23 K 5/00, 10.11.94 (прототип).

Устройство может найти применение для газовой сварки, пайки, резки и т. д. материалов газовой смесью, получаемой при электролизе воды. Устройство содержит источник питания, узел подготовки газовой смеси, горелку и по крайней мере два пакета. Каждый пакет состоит из биполярного электролизера и гидрозатвора, выполненных из вертикальных пластин с отверстиями для газа и жидкости и упругих прокладок между ними, а также диэлектрического фланца с отверстием для газа, расположенного между электролизером и гидрозатвором. Пакеты имеют общий вход по воде и общий выход по газу. Кроме того, по крайней мере в один диэлектрический фланец вмонтирован электрод, один конец которого включен в цепь управления источника питания и/или цепь сигнализации, а другой соединен с каналом, выполненным в диэлектрическом фланце на минимально допустимом уровне электролита. Также может быть вмонтирован и второй электрод, один конец которого включен в цепь управления источника питания и/или цепь сигнализации, а другой соединен с каналом, выполненным в даэлектрическом фланце на максимально допустимом уровне электролита. Такая конструкция устройства позволяет повысить надежность и безопасность при эксплуатации. 1 н. и 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

\ \ \ 1 1. Устройство для газопламенной обработки материалов, содержащее источник питания, последовательно соединенные и собранные в единый пакет биполярный электролизер и гидрозатвор, выполненные из вертикальных пластин с отверстиями для газа и жидкости и упругих прокладок между ними, а также узел для подготовки газовой смеси и горелку, отличающееся тем, что устройство содержит по крайней мере два пакета, имеющих общий вход по воде и общий выход по газу, в каждом из которых между электролизером и гидрозатвором расположен диэлектрический фланец с отверстием для газа. \\\2 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что по крайней мере в один диэлектрический фланец вмонтирован электрод, один конец которого включен в цепь управления источника питания и/или цепь сигнализации, а другой соединен с каналом, выполненным в диэлектрическом фланце на минимально допустимом уровне электролита. \\\2 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что по крайней мере в один диэлектрический фланец вмонтирован электрод, один конец которого включен в цепь управления источника питания и/или цепь сигнализации, а другой соединен с каналом, выполненным в диэлектрическом фланце на максимально допустимом уровне электролита.