Изобретение относится к области сварочных технологий, а именно к способу формирования газового потока, который получают при электролизе воды в электролизно-водяном генераторе, посредством которого осуществляют газопламенную обработку материалов. Способ реализуется в малогабаритных переносных устройствах.
Известен способ формирования газового потока в электролизно-водяном генераторе (см. пат. РФ 2155118 от 25.11.97 г.), согласно которому подают рабочее напряжение и формируют управляющий сигнал для управления рабочим током рабочего напряжения элементарных источников газовой смеси (ЭИГС), при этом обеспечивают последовательную подачу жидкости в ЭИГС, а также осуществляют суммирование газовых потоков, после чего суммарный газовый поток через защитный жидкостный барботер подают на выход с последующим суммированием при необходимости с парами углеводородов для раскисления (прототип).
Известный способ имеет технологические возможности, которые заключаются в простоте изготовления самих ЭИГС, что позволяет использовать его при изготовлении различного класса малогабаритных газосварочных устройств при расширенных его технологических возможностях.
Технологическим результатом предложенного изобретения является расширение возможностей известного способа путем введения дополнительных операций.
Указанный технологический результат достигается следующим способом.
Способ газопламенной обработки материалов, включающий получение газовой смеси при подаче рабочего напряжения и тока на элементарные источники газовой смеси, которые располагают в корпусе с жидкостью, формируют управляющий сигнал для управления рабочим током, при этом обеспечивают последовательную подачу дополнительной жидкости в элементарные источники газовой смеси, суммируют газовые потоки в суммарный поток, который через защитный барботер подают на выход, или подают на выход и смешивают с парами углеводородов для раскисления, формируют газовую подушку над элементарными источниками газовой смеси, при этом перед подачей рабочего напряжения и тока через элементарные источники газовой смеси пропускают ток, меньший рабочего тока для вытеснения образующейся газовой смесью части жидкости из газовой подушки в объем автоподлива, и затем устанавливают рабочий ток.
При этом смешивание газовой смеси с углеводородами осуществляют путем продувки газовой смеси через пары углеводородов.
При этом пары углеводородов формируют путем принудительного испарения.
При этом принудительное испарение осуществляют путем отвода тепла от элементарных источников газовой смеси.
При этом смешивание газовой смеси с парами углеводородов осуществляют при наличии рабочего тока, в противном случае блокируют вход и выход паров углеводородов.
При этом пары углеводородов формируют в канале внутри жидкостной среды углеводородов путем формирования газовой подушки.
При этом отвод суммарного газового потока осуществляют из объема сформированной газовой подушки и перед подачей на защитный жидкостный барботер предварительно подают в объем, где накапливают суммарный газовый поток до определенного давления, после чего суммарный газовый поток подают на защитный барботер, а попавшую жидкость возвращают обратно в элементарные источники газовой смеси.
При этом вводят автоподлив жидкости в группы элементарных источников газовой смеси, при этом непрерывно осуществляют отвод газовой смеси и подачу дополнительной жидкости в средней части элементарных газовых источников.
При этом осуществляют непрерывную подачу и отвод нагретой жидкости вместе с газовой смесью с разных уровней жидкости в элементарных источниках газовой смеси по общему или раздельным каналам.
При этом автоподлив жидкости осуществляют из дискретных электрически изолированных объемов, которые последовательно располагают над общей газовой подушкой, при этом отвод газовой смеси осуществляют по дискретным объемам с последующим формированием суммарного газового потока.
При этом последовательную подачу жидкости в элементарные источники газовой смеси осуществляют вне этих источников с их относительным смещением.
При этом элементарные источники газовой смеси формируют как совмещенные незамкнутые контуры.
При этом внутри совмещенных незамкнутых контуров последовательную подачу жидкости осуществляют посредством разрывов во всех внутренних замкнутых контурах с их относительным смещением.
При этом элементарные источники газовой смеси с газовой подушкой помещают в жидкостную среду автоподлива.
При этом подачу жидкости и отвод газовой смеси в группах элементарных источников газовой среды формируют с вертикальной последовательностью подачи и отвода.
При этом в объеме автоподлива последовательно формируют газовые подушки.
При этом осуществляют отвод тепла группы элементарных источников газовой смеси за счет формирования увеличенной длины выходного газового канала с принудительным его охлаждением.
При этом суммирование газовых потоков осуществляют в диэлектрических каналах общей крышки объемов автоподлива, выполненных дискретными.
При этом осуществляют защиту от обратного удара в жидкостной среде барботера посредством обеспечения свободного прохождения суммарного газового потока при прямом давлении в барботере.
При этом смешивание с парами углеводородов осуществляют путем частичной или полной подачи суммарного газового потока в канал с парами углеводородов с последующей подачей на выход совместного с оставшейся частью суммарного газового потока при частичном его пропускании.
При этом осуществляют контроль за уровнем жидкости и давления путем совмещения магнитного поля с соответствующим уровнем жидкости и последующей электрической фиксации измененного уровня.
При этом между газовой подушкой и элементарными источниками газовой смеси формируют электрически изолированные каналы, совмещенные с элементарными источниками газовой смеси.
При этом осуществляют гашение пламени суммарного газового потока путем предварительной подачи углеводородов с дополнительного объема, после чего последовательно перекрывают суммарный газовый поток, а затем углеводороды с дополнительного объема.
При этом выполняют гашение пламени суммарного газового потока путем кратковременного пережатия канала суммарного газового потока, после чего снимают управляющий сигнал.
При этом управляющий сигнал в исходном положении формируют в зоне минимального рабочего напряжения, а при формировании рабочего суммарного газового потока управляющий сигнал смещают в зону повышенных рабочих токов.
На фиг.1-4 изображена группа ЭИГС, которая расположена в герметичном корпусе с крышкой 1 и П-образной пластиной 2 и выполнена в виде пакета пластин 3. Этот пакет металлических пластин 3 расположен в жидкой среде, которая связана с жидкостью объема автоподлива 4 каналом 5. Над ЭИГС 3 посредством канала 5 конструктивно формируют газовую подушку 6, которая также может быть сформирована посредством каналов 7, 8, расположенных на разной глубине жидкости ЭИГС, посредством канала с косым срезом 9 (фиг.3) и последовательно расположенных каналов 10 и 11 электрически изолированных объемов автоподлива жидкости 4.1 и 4.2. Следует отметить, что после транспортировки устройства газовая подушка 6 нарушается и жидкость практически полностью вытесняет ее в объем автоподлива 4, что в свою очередь приводит к шунтированию ЭИГС и черезмерно высоким начальным токам, что влечет за собой ряд негативных последствий. Данное неудобство устраняют предварительной корректировкой газовой подушки 6 путем пропускания малого рабочего тока через ЭИГС 3. В результате чего небольшой ток выделяет газовую смесь в ЭИГС 3 и он заполняет обьем газовой подушки 6, вытесняя из нее шунтирующую жидкость в объем автоподлива 4. После этой операции ЭИГС 3 готовы к работе с повышенными токами, т.е. работать в рабочем режиме.
Вышеотмеченные фиг.1-4 поясняют ряд операций, таких как введение автоподлива жидкости в группы ЭИГС 3, при этом отвод газовой смеси и подачу дополнительной жидкости непрерывно осуществляют в средней части группы ЭИГС 3. Там где они раздвинуты и расположены каналы 5, 7-11. Отвод нагретой жидкости вместе с газовой смесью и непрерывную подачу жидкости осуществляют с разных уровней жидкости в ЭИГС 3 по общему 5, 9-11 или раздельным 7, 8 каналам. Автоподлив жидкости осуществляют из дискретных электрически изолированных объемов 4.1 и 4.2, которые последовательно располагают над общей газовой подушкой 6 фиг.4, при этом отвод газовой смеси осуществляют по дискретным объемам 4,1 и 4.2 с последующим формированием суммарного газового потока. Последовательную подачу жидкости осуществляют в ЭИГС 3 (фиг.1) вне этих источников с их относительным смещением, т.е. посредством каналов 7.1 и 8.1, которые расположены в нижней части П-обраэного корпуса 2, при этом каналы 7.1 и 8.1 выполнены с относительным смещением.
На фиг.5 и 6 изображена конструкция устройства, которое поясняет ряд операций. ЭИГС 12 формируют как совмещенные замкнутые контуры, т.е. металлические пластины ЭИГС 12 совмещены или расположены соосно и по кругу, в виде соосной последовательности замкнутых контуров. Внутри совмещенных замкнутых контуров последовательную подачу жидкости осуществляют посредством разрывов во всех внутренних замкнутых контурах с их относительным смещением. Разрыв в контурах реализуется посредством зазоров 13 и 14 между пластинами ЭИГС 12. При этом разрывы или зазоры 13 и 14 расположены с относительным смещением друг относительно друга. В данном случае объем автоподлива 4 также выполняет функцию контура, поэтому разрыв выполнен во всех внутренних замкнутых контурах, что можно также охарактеризовать так, что ЭИГС 12 с газовой подушкой 16, которую реализует диэлектрическая пластина 15 с внутренним объемом, помещают в жидкостную среду автоподлива, т.е. в объем автоподлива 17, где последовательно формируют газовые подушки, посредством пластин 18 и патрубков 19.
На фиг.7 изображена конструкция, посредством которой поясняется операция подачи жидкости и отвода газовой смеси, в группах ЭИГС 12 и 22 формируется с вертикальной последовательностью подачи и отвода. В данном случае конструкция содержит ЭИГС 12 с газовой подушкой 6, которые расположены в пазах диэлектрической пластины 20, которая выполнена с возможностью формирования газовой подушки 21 над ЭИГС 22 и с отверстием 23, которое выполнено также с возможностью формирования газовой подушки 21. Наружний контур 24 ЭИГС 22 выполнен герметично соединенным с диэлектрической пластиной 2 и 20. Внутренние контуры ЭИГС 12 и 22 электрически соединены 25. В герметичном объеме автоподлива жидкости 17 также расположена направляющяя 26 с поплавком 27 и магнитом 28, а с наружной стороны расположен геркон 29, с помощью которого контролируют позиционное положение магнитного поля магнита 28, который совмещают с уровнем жидкости, и при изменении уровня жидккости изменяется позиционное положение магнитного поля. А посредством геркона 29 фиксируют это изменение. В случае расположения магнита с поплавком 27 в замкнутом сверху объеме осуществляют контроль давления внутри объема автоподлива жидкости 17. Что можно охарактеризовать следующими операциями. Контроль за уровнем жидкости и давления осуществляют путем совмещения магнитного поля с соответствующим уровнем жидкости и последующей фиксацией (электрической) измененного уровня.
На фиг.8-11 изображены различные варианты последовательной подучи жидкости в ЭИГС. В частности на фиг.8 эта последовательная подача осуществляется между пластинами 30 и 31 ЭИГС, которые образуют зазор между собой 32, причем этот зазор смещен друг относительно друга в каждой последующей паре пластин ЭИГС.
На фиг. 9 операция последовательной подачи реализована посредством трех пластин 33, 34 и 35 ЭИГС, образуя зазоры 36, 37 и 38, т.е. последовательная подача реализована последовательностью обтекания вначале с двух сторон 37 и 38 пластины, затем между зазором 36 пластина 33 и 34 или наоборот.
На фиг. 10 последовательная подача реализована в замкнутых совмещенных контурах с разрывами 39 и 40 с их относительным смещением.
На фиг.11 последовательная подача также реализована в замкнутых контурах 43, 44 с разрывами 41 и 42 с их относительным смещением.
На фиг. 12 и 13 изображена конструкция, в которой суммирование газовых потоков осуществляют в диэлектрических каналах общей крышки дискретных объемов автоподлива 45, диэлектрическая крышка выполнена из пластин 46 и 47 с прокладками 48-50, посредством которых формируют диэлектрические каналы. Конструкция устройства содержит датчик давления 51, датчик уровня 52, а также жидкостный барботер 53 и 54, в данном случае он выполнен сдвоенным, и устройство визуального контроля за уровнем жидкости 55 в объемах автоподлива жидкости 45, при этом сдвоенный барботер 53, 54 запараллелен с жидкостным барботером 56. Каналы 57, 58, 59, 60 и 61 - каналы функционирования устройства или диэлектрические каналы. Защиту от обратного удара осуществляют в жидкостной среде барботера посредством обеспечения и свободного прохождения суммарного газового потока при прямом давлении в барботере и блокировки свободного прохождения суммарного газового потока при обратном давлении в барботере, т.е. при попадании искры в барботер происходит резкое повышение давления за счет цепной реакции газовой смеси, и входное отверстие перекрывается эластичной пластиной в жидкой среде, и жидкость не выдавливается из барботера.
На фиг.14 изображена конструкция, в которой суммирование или смешивание газовой смеси с углеводородами осуществляется путем продувки газовой смеси через пары углеводородов. Данная конструкция содержит объем 62 с углеводородами (жидкими) 63, патрубок 64, который является входом для подачи смеси газов. Поскольку в верхней части объема 62 всегда находятся пары углеводородов 63, то они вместе с поданной газовой смесью из патрубка 64 будут увлекаться и поступать на выход 65. Для увеличения плотности паров в верхней части объема 62 их формируют путем принудительного испарения, а принудительное испарение осуществляют путем отвода тепла от ЭИГС, поскольку процесс в ЭИГС осуществляется экзотермически.
На фиг. 15 изображена конструкция, в которой допуск к газовой смеси для смешивания с парами углеводородов осуществляют только при наличии рабочего тока, в противном случае блокируют вход и выход паров углеводородов. Данная конструкция выполнена в виде герметичного объема 66 с жидкими углеводородами 67 и входом 68 и выходом 69 с электромагнитными клапанами 70. В результате наличия рабочего тока клапан 70 открыт и газовая смесь через вход 68 поступает в объем 71, где находятся пары углеводородов, и вместе с ними поступает на выход 69.
На фиг.16 и 17 изображена конструкция, в которой между газовой подушкой 6 и ЭИГС 3 формируют электрически изолированные каналы 74, совмещенные с ЭИГС 3. Электрически изолированные каналы 74 конструктивно объединены 72, а ширина их не обязательно должна быть равной шагу расположения пластин ЭИГС 3, поскольку в процессе работы ЭИГС 3 уровень жидкости опускается до уровня пластин ЭИГС 3, что позволяет существенно снизить высоту металлических пластин ЭИГС 3, которые обычно выполняют из нержавеющего материала.
На фиг. 18 изображена конструкция, в которой гашение пламени суммарного газового потока осуществляют путем предварительной подачи углеводородов с дополнительного объема 78, после чего последовательно перекрывают поток суммарного газа, а затем углеводороды с дополнительного объема 78, а также гашение пламени суммарного газового потока выполняют путем кратковременного пережатия канала 76 упором 81 суммарного газового потока, после чего осуществляют снятие управляющего сигнала. Конструкция устройства содержит ручку 75 с упругим каналом 76 подачи суммарного газового потока на горелку 77, дополнительный объем 78 с углеводородами, выход которого 79 соединен с горелкой 77. Так что когда необходимо выключить пламя, нажимают на рычаг 80 и из дополнительного объема газ поступает на выход горелки и пламя сохраняется и после выключения устройства, после чего отпускают рычаг 80 и пламя на выходе горелки гаснет. Выключить пламя можно путем нажатия на упор 81. В этом случае газовая смесь выгорает до упора 81 и после хлопка отпускают упор 31, и суммарный газовый поток поступает на выход горелки без пламени, после чего выключают устройство.
На фиг.19 изображена конструкция, аналогичная конструкции фиг.15, в которой суммирование или смешивание с парами углеводородов осуществляют путем частичной или полной подачи суммарного газового потока в канал с парами 71 углеводородов с последующей подачей на выход совместно с оставшейся частью суммарного газового потока при частичном его пропускании. В данном случае конструктивно данный процесс совмещен с барботером 56, который содержит смещенные обечайки 82 и 83, входное отверстие 84 с эластичной прокладкой 85 для блокировки обратного удара в жидкостной среде 86, выходные отверстия 87 и 88, сам переключатель 89 с отверстием и пазом 91 и 90 соответственно и дополнительные выходной 92 и входной 93 каналы. В результате разворота переключателя 89 газовый суммарный поток поступает через отверстие 87 на выход в горелку через отверстие 91, либо, как это изображено на фиг.19, суммарный газовый поток, проходя дополнительные каналы 92, 70, 68, 71, 68, 70, 93 и отверстие 91, также поступает на горелку, но только с парами углеводородов. В промежуточном положении переключателя осуществляется частичная подача паров углеводородов на выход горелки.
На фиг. 21 изображена схема управления ЭИГС, а на фиг. 22 - графики работы схемы управления, в которой управляющий сигнал в исходном положении (при корректировке газовой подушки) формируют в зоне минимального рабочего напряжения 107, а при формировании рабочего суммарного газового потока управляющий сигнал смещают в зону повышенных рабочих токов 109. Конструктивно схема содержит группы ЭИГС 99 с выпрямителем 100 и тиристором управления 101, устройство формирования управляющего сигнала 102, схему формирования синхронизирующего сигнала 103, который подают по шине 104. При этом формируемые диаграммы включают рабочее напряжение 105 на выходе выпрямителя 100 и два положения управляющего сигнала 106 и 108. Первый из них 106 соответствует формированию рабочего тока малой величины, поскольку попадает в зону 107 минимальных напряжений, а при сдвиге его 110, посредством потенциометра устройства 102, управляющий сигнал попадает в зону 109 максимального напряжения, следовательно и максимального рабочего тока.
На фиг.20 изображена конструкция, к которой отвод тепла группы ЭИГС осуществляют дополнительно за счет формирования увеличенной длины выходного газового канала с принудительным его охлаждением. Конструкция устройства выполнена из канала 94 с ребрами 95 для принудительного охлаждения, который может быть подключен через клапан давления 97 с входом барботера, либо через канал 96 соединен с нижний частью объема автоподлива жидкости 45.
На фиг. 23-25 изображена конструкция, в которой пары углеводородов формируют в канале 116 внутри жидкостной среды углеводородов путем формирования газовой подушки. Конструкция содержит герметичный объем 111 с углеводородами и канал 112, который в нижней части связан с углеводородами объема 111, канал 112 имеет входной патрубок 113 и выходной патрубок 114. Углеводороды в канал 112 поступают через нижнюю часть 115 канала 112 и образуется газовая подушка 116 из паров углеводородов. Эта подушка сохраняется при давлении в патрубках 13 и 14 большем, чем уровень углеводородов в объеме 111, это условие можно обеспечить при наличии, например, клапанов давления в верхней части патрубков 113 и 114, либо при предварительной подаче смеси газа одновременно на вход и выход патрубков 113 и 114, после чего сохранять разность давлений в процессе работы.
На фиг. 26 и 27 изображена конструкция, аналогичная в некотором смысле конструкции фиг.20, в которой отвод суммарного газового потока осуществляют из объема сформированной газовой подушки 121, и перед подачей на защитный жидкостный барботер предварительно подают в объем, где накапливают суммарный газовый поток до определенного давления, после чего суммарный газовый поток подают на защитный жидкостный барботер, а попавшую жидкость возвращают обратно в ЭИГС. Указанная последовательность характерна как фиг.20, при наличии клапана давления 97, выход которого связан с каналами пластины 98, выходы которых подключены к жидкостному барботеру, так и к фиг.26 при расположении клапана давления 123 на выходе объема 124, в который через отверстие 122 подают суммарный газовый поток с ЭИГС 127. Конструктивно это устройство содержит объемы автоподлива 117, ЭИГС 127, которые расположены в пазах 128 нижней П-образной пластины 118 и верхней крышки 119, с отверстием 120, через которое осуществляется автоподлив жидкости в ЭИГС. Пластины ЭИГС 127 подрезаны 125 и 126 для последовательной подачи жидкости в ЭИГС. Верхняя крышка 119 в площади газовой подушки 121 снабжена перегородками 129 жесткости.
Использование изобретения позволяет повысить надежность работы электролизно-водяных генераторов.
Изобретение относится к сварке и может найти применение в устройствах газопламенной обработки материалов. Способ заключается в следующем. Формируют рабочее напряжение и формируют управляющий сигнал для управления рабочим током элементарных источников газовой (ЭИГ) смеси. При этом обеспечивают последовательную подачу жидкости в ЭИГ. Осуществляют суммирование газовых потоков. При этом формируют газовую подушку над ЭИГ. После транспортировки устройства, реализующего данный способ, корректируют уровень газовой подушки путем пропускания через ЭИГ малого тока рабочего напряжения, после чего устанавливают рабочий ток. Такой способ получения газовой смеси приводит к существенному упрощению конструкции устройства газопламенной обработки. 24 з.п. ф-лы, 27 ил.
RU 9712079 А, 20.08.1999 | |||
Аппарат для сварки, пайки и резки металлов | 1990 |
|
SU1776507A1 |
Электролизер для получения горючих газов | 1991 |
|
SU1811452A3 |
Способ получения газовой смеси электролизом воды и устройство для его осуществления | 1987 |
|
SU1530363A1 |
Авторы
Даты
2003-11-27—Публикация
2000-11-13—Подача