RU1823U1

RU1823U1 - PLANT FOR CUTTING BY AN ENERGY JET CARRYING AN ABRASIVE POWDER

Info

Publication number: RU1823U1
Application number: RU93031522U
Authority: RU
Inventors: Владимир Сергеевич Полонский; Евгений Васильевич Шишков; Игорь Леонидович Мостинский; Сергей Александрович Котов
Original assignee: Владимир Сергеевич Полонский; Евгений Васильевич Шишков; Игорь Леонидович Мостинский; Сергей Александрович Котов
Priority date: 1993-06-10
Filing date: 1993-06-10
Publication date: 1996-03-16

Description

л 5 l 5

f - МПК 5;BSdo 5/OQf - IPC 5; BSdo 5 / OQ

Установка для резки энергетической струей, несущей абразивный порошокInstallation for cutting with an energy jet carrying an abrasive powder

Полезная модель относится к эрозионной обработке тверДЕи: материалов с применением абразива и может быть использована, в частаЕости, для резки кирпичной кладки, бетонных , железобетонных конструкций, твердых скальных пород и т.п.The utility model relates to erosion treatment of hard materials: materials using abrasive and can be used, in particular, for cutting masonry, concrete, reinforced concrete structures, hard rock, etc.

Известна пескоструйная установка для резки бетонных панелей (см.патент Японии 2-88174 кл. В 24с 9/00, 3/06), включающая дозатор абразива и сопло, связанное.с источником энергоносителя и образующее струю абразива, подаваемую на разрезаемое изделие. Носителем абразива является сжатый воздух, получаемый в компрессоре. Для эффективной резки нужен воздух с давлением 1 Ша и выше и расходом, по крайней мере, в несколько м/с, что требует использования крупных компрессоров электрической мощностью в несколько мегаватт. Эффективность использования этой вложенной в газовый поток электрической мощности невелика.A sandblasting machine for cutting concrete panels is known (see Japanese Patent 2-88174 class B 24s 9/00, 3/06), including an abrasive dispenser and a nozzle connected to an energy source and forming an abrasive stream supplied to the cut product. The abrasive carrier is compressed air received in the compressor. Effective cutting requires air with a pressure of 1 Sha and higher and a flow rate of at least several m / s, which requires the use of large compressors with an electric power of several megawatts. The efficiency of using this electric power invested in the gas stream is low.

Известна установка для резки металлических заготовок гидроабразивной струей (см. патент СНА Л 4707252, кл. 51-410), содержащая источник жидкости, рабочее сопло, ус фойство, связывающее сопло с источником жидкости и осуществляющее сжатие и накачивание жидкости в сопло, а также источник абразивной суспензии.A known installation for cutting metal billets with a hydroabrasive jet (see patent СНА Л 4707252, class 51-410), containing a fluid source, a working nozzle, a device connecting the nozzle to a fluid source and compressing and pumping fluid into the nozzle, as well as a source abrasive suspension.

Рабочее давлние в такой установке исчисляется сотнями МПа (тысячами атм) и требует специальных насосов, затрачивающих большую электрическую мощность. Как и в предыдущей установке, эффективность использования вложенной электроэнергии невелика.The long-standing working hours in such an installation are hundreds of MPa (thousands of atm) and require special pumps that consume a lot of electrical power. As in the previous installation, the efficiency of using the enclosed electric power is low.

Известна также устаноЕйка для резки скальных пород ж . дшердахA rock cutting machine is also known. dscherdah

материалов высокотемпературной энергетической , образованной продуктами сгорания жидкого топлива, несущей абразивный порошок (см. патент СЯМ J6 4384434 кл. 51-410). Установка содержит источник энергоносителя - камеру сгорания с горелкой, дозатор абразивного порошка с устройством для регулирования его подачи, связанным с источником дозярущего агента, смеситель порошка и энергоносителя, соединенный с разгонным соплом. Кроме того, камера сгорания связана с устройством подачи топлива и сжатого воздуха. Устройство для регулирования подачи абразивного поропоса, связанно с источником дозируодего агента - топлива, поступающего в дозатор и вытесняющего порошок. Газообразную смесь температурой и давлением 4 МПа разгоняют в сопле, при этом существенную роль играет запасенная тепловая энергия (адиабатическое расширение). (Зкорость режущего потока может составлять до 1700 м/с. Однако большие затраты на сжатие холодного окислителя - воздуха требуют высокого расхода электрической энергии. К тому же существенно усложняется установка за счет камеры сгорания системы, подачи топлива, организации системы охлаждения камеры сгорания и элементов установки.materials of high-temperature energy formed by the combustion products of liquid fuels bearing abrasive powder (see patent SNM J6 4384434 class 51-410). The installation contains a source of energy - a combustion chamber with a burner, an abrasive powder dispenser with a device for regulating its supply, connected with a source of coagulating agent, a powder and energy carrier mixer connected to an accelerating nozzle. In addition, the combustion chamber is connected to a fuel and compressed air supply device. A device for controlling the supply of abrasive powder, associated with the source of the dosing agent — fuel entering the dispenser and displacing the powder. The gaseous mixture with a temperature and pressure of 4 MPa is accelerated in the nozzle, with the stored thermal energy (adiabatic expansion) playing a significant role. (The cutting stream can be shortened up to 1700 m / s. However, the high cost of compressing a cold oxidizing agent - air requires a high consumption of electric energy. In addition, installation due to the combustion chamber of the system, fuel supply, organization of the cooling system of the combustion chamber and installation elements is significantly complicated. .

Полезная модель решает задачу создания эффективной установки для резания твердых материалов энергетической струей с абразивом, использующей тепловую энергию перегретого водяного пара высокого давления, с небольшими затратами по вложенной электроэнергии.The utility model solves the problem of creating an effective installation for cutting solid materials with an energy jet with an abrasive, using the thermal energy of superheated high-pressure steam, with low costs for invested electricity.

Использование полезной модели позволяет получить сверхзвуковую от 13СЮ до 1500 м/с струю энергоносителя перегретого водяного пара высокого давления, содержащего абразив,Using the utility model allows to obtain a supersonic jet of 13СУ up to 1500 m / s energy carrier stream of superheated high-pressure steam containing an abrasive,

. .-л-;;. .v ;;;;BJ,-;V:M e HPi ---- . .-l - ;;. .v ;;;; BJ, -; V: M e HPi ----

при температуре энергоносителя 400-550 0 и давлении 3-25 Ша. Такие параметры струи энергоносителя с абразивом достаточны для резки твердых материалов. Цри этом вложенная электроэнергия значительно меньше, т.к. идет только на сжатие жидкой фазы - воды ( в 100 раз меньше, чем при сжатии воздуха в высокотемпературном резаке на щюдуктах сгорания).at an energy carrier temperature of 400-550 0 and a pressure of 3-25 Sha. Such parameters of the jet of energy with an abrasive are sufficient for cutting solid materials. In this case, the energy invested is much less, because it only compresses the liquid phase - water (100 times less than when compressing air in a high-temperature cutter on combustion ducts).

Сущность полезной модели заключается в том, что в установке для резки энергетической струей, несущей абразишшй порошок, содержащей источник энергоносителя, дозатор абразивного порошка со средством для регулирования его подачи, смеситель порошка и энергоносителя, соединенный с разгонным соплом, источник энергоносителя выполнен в виде генератора водяного перегретого пара высокого давления, а средство для регулирования подачи абразивного порошка выполнено в виде подводов, расположенных в верхней и нижней частях дозатора, соединенных трубопроводшш через вентили с источником дозирующего агента.The essence of the utility model lies in the fact that in the installation for cutting with an energy jet carrying an abrasive powder containing an energy source, an abrasive powder dispenser with means for regulating its supply, a powder and energy mixer connected to an accelerating nozzle, the energy source is made in the form of a water generator superheated high pressure steam, and the means for regulating the supply of abrasive powder is made in the form of inlets located in the upper and lower parts of the dispenser, connected by supplied through valves with a source of dosing agent.

Цри этом в качестве источника дозирущего агента может быть использован генератор перегретого водяного пара высокого давления или исд рчншс сжатого воздуха.At the same time, a generator of superheated high-pressure steam or a source of compressed air can be used as a source of a metering agent.

Большая скорость энергоносителя, содержащего абразив, достигается за счет адиабатического расшщюния перегретого водяного пара ыюокого давления в сверхзвуковом разгонном сопле. В этом устройстве используется энергоноситель с существенно более низкой температурой, чем в установке с высокотемпературной энергетической струей.The high speed of the energy carrier containing the abrasive is achieved due to the adiabatic expansion of superheated water vapor of high pressure in a supersonic accelerating nozzle. This device uses an energy carrier with a significantly lower temperature than in a unit with a high-temperature energy jet.

- Особую привлекательность имеет щюдлагаемая полезная модель для работ на теплоэнергетических объектах (ТЭС, котельные, промышленные печи с котлами утилизаторами), где имеется- Of particular attractiveness is the proposed utility model for work at heat and power facilities (thermal power plants, boiler houses, industrial furnaces with waste heat boilers), where

перегретый пар давлением свыше 3 Ша и температурой выше .superheated steam pressure above 3 Sha and temperature above.

Одновременная подача пара в дозатор снизу и сверху позволяет активно регулировать расход абразива (содержание его в режущей паровой струе). В этом случае дозатор работает при температуре не ниже температуры насыщенного пара при его рабочем давлении (во избежание конденсации пара и увлажнения абразива), что требует подогрева корпуса дозатора (паром или с помощью электрического нагревателя).Simultaneous supply of steam to the dispenser from the bottom and top allows you to actively control the flow of abrasive (its content in the cutting steam stream). In this case, the dispenser operates at a temperature not lower than the temperature of saturated steam at its working pressure (in order to avoid condensation of the steam and humidification of the abrasive), which requires heating the dispenser body (with steam or using an electric heater).

В случае вытеснения абразива из дозатора сжатым воздухом (расход его не превышает 2Ж по отношению к расходу основного пара) дозатор работает при невысокой температуре. Правда, при этом требуется компрессор высокого давления, но в отличие от установки с высокотемпературной энергетической струей его мопщость, по крайней мере, на порядок меньше, т.к. массовый расход невелик (в 50-100 раз меньше).If the abrasive is displaced from the dispenser by compressed air (its consumption does not exceed 2G relative to the consumption of the main steam), the dispenser operates at a low temperature. True, this requires a high-pressure compressor, but in contrast to a unit with a high-temperature energy jet, its power is at least an order of magnitude lower, because mass consumption is small (50-100 times less).

Полезная модель поясняется рисунками, где на Еиг.1 изображена схема установки с использованием части пара для регулирования подачи абразива, а на фиг.2 изображена схема установки с использованием для регулирования подачи абразива сжатого воздуха.The utility model is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows the installation diagram using part of the steam to control the supply of abrasive, and Fig. 2 shows the installation diagram using compressed air to control the supply of abrasive.

Установка содержит источник энергоносителя 1 - генератор перегретого водяного пара высокого давления, дозатор 2 абразивного порошка, связанные со смесителем 3 энергоносителя и абразивного порошка, соединенным со сверхзвуковым разгонным соплом 4, средство для регулирования подачи абразива из дозатора 2, связанное с источником дозв ующего агента, камеру 5 для размещения разрезаемого изделия 6 и приема обработанного энергоносителя (пара), абразива и продуктов эрозии, снабженнуюThe installation comprises a source of energy carrier 1 — a generator of superheated high-pressure steam, a dispenser 2 of abrasive powder, connected to a mixer 3 of an energy carrier and abrasive powder connected to a supersonic accelerating nozzle 4, means for controlling the supply of abrasive from dispenser 2, connected with a source of dispensing agent, a chamber 5 for accommodating the cut product 6 and receiving the treated energy carrier (steam), abrasive and erosion products, provided

. .

средством для конденсации пара, напршлер системой интенсивного орошения холодной технической водой, расхшляемой форсунками 7.means for condensation of steam, for example, an intensive irrigation system with cold industrial water, which is poured by nozzles 7.

Средство для регулирования подачи абразива может быть выполнено в виде подводов 8,9, расположенных соответственно в верхней и нижней частях дозатора 2 и соедцгаенных с источником 1 дозирующего агента пара 1 или сжатого воздуха через вентили 11 и 12, установленные в трубопроводах подачи пара или сжатого через вентили 13, 14, установленные в трубопроводах подачи сжатого воздуха.The means for controlling the supply of abrasive can be made in the form of inlets 8.9 located respectively in the upper and lower parts of the dispenser 2 and connected to the source 1 of the dispensing agent of steam 1 or compressed air through valves 11 and 12 installed in the pipelines for supplying steam or compressed through valves 13, 14 installed in the compressed air supply pipelines.

В качестве генератора перегретого водяного пара высокого давления может быть использован электрический котел с пароперегревателем давлением от 35 бар. В качестве источника сжатого воздуха 12 может быть использован компрессор, обеспечивакощй сжатие воздуха до рабочего давления пара. В качестве абразивного порошка может быть использован песок, глинозем, абразивная зола, щебеночная пыль и т.п.An electric boiler with a superheater with a pressure of 35 bar or more can be used as a generator of superheated high-pressure steam. As a source of compressed air 12, a compressor can be used, ensuring that the air is compressed to a working vapor pressure. As abrasive powder, sand, alumina, abrasive ash, crushed stone dust, etc. can be used.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Пар, испаряемый в электрокотле и перегреваемый в пароперегревателе - источнике энергоносителя 1, с температурой до и давлением до 25 МПа по трубопроводам поступает большей частью (200 кг/ч) непосредственно в смеситель 3, а в меньшем количестве (до 50 кг/ч) в верхнюю и нижнюю части дозатора 2 через подводы 8 и 9. (Зистема вентилей 11,12 позволяет регул1Ч)овать расход пара по этим трем трубопроводам г воздействуя -на.. скорость родачиабразжа, изменяя и регулируя содеряюние его в паровом потоке. Подача пара сверху дозатора через подвод 8 обеспечивает |гсжорение штека абразива из дозатора 2 в смеситель 3, а поддача пара снизу через подвод 2 улучшает сыпучесть абразива заSteam evaporated in an electric boiler and superheated in a superheater - a source of energy carrier 1, with a temperature up to and pressure up to 25 MPa, flows through pipelines for the most part (200 kg / h) directly to mixer 3, and in a smaller amount (up to 50 kg / h) to the upper and lower parts of the dispenser 2 through the inlets 8 and 9. (The valve system 11,12 allows you to control the steam flow through these three pipelines and acting on .. the flow rate of the flow, changing and regulating its content in the steam stream. The steam supply from the top of the dispenser through the inlet 8 provides | the burning of the abrasive pin from the dispenser 2 to the mixer 3, and the supply of steam from the bottom through the inlet 2 improves the flowability of the abrasive for

местного псевдоожижения, HapptaeT связи иезкду частицами абразива. При этом происходит равномерная, регулируемая подача абразива в смеситель 3, где перегретый пар, содержащий до 25% мае.абразива смепшвается с основным паровым потоком и далее поступает в сБюрхзвуковое сопло |. из которого 1нсоко 5коросгаая струя пара с абразивом подается в камеру 5 на разрезаемое изделие 6. При этом скорость струи зависит от исходных параметров пара (давления и температуры), а также от соотношения потоков пара, оснонного и проходящего через дозатор 2, от концентрации абразива в паровом потоке, от конструкции разгонного сопла. local fluidization, HapptaeT bonding to the abrasive particles. In this case, a uniform, controlled supply of abrasive to the mixer 3 takes place, where superheated steam containing up to 25% of the abrasive mixes with the main steam stream and then enters with the Buhrsonic nozzle |. from which a 1-short 5-long jet of steam with an abrasive is fed into chamber 5 onto the product 6 to be cut. In this case, the jet velocity depends on the initial parameters of the vapor (pressure and temperature), as well as on the ratio of the steam flows, main and passing through the dispenser 2, on the concentration of abrasive in steam flow from the design of the booster nozzle.

Техническая вода, направляемая через форсунки 7, обеспечивает конденсацию пара в камере 5.Technical water directed through the nozzles 7, provides condensation of steam in the chamber 5.

При регулировании подачи абразива сжатым воздухом его подают через вентили 13 и 14 в подводы 8,9 дозатора 2 от иаточника сжатого воздуха - компрессора 10. Подача воздуха снизу через подвод 4 позволяет взрыхлять абразив в дозаторе, а воздух, подаваемый сверху через подвод 8 способствует выдавливанию абразива из дозатора 2. Кроме того, вытекающий с абразивом из дозатора 2 воздух исключает диффузию пара в дозатор и снижает опасность его конденсации и увлажнения абразива. С помощью вентилей 13 и 14 возможно регулирование подачи абразива из дозатора 2.. When regulating the supply of abrasive with compressed air, it is fed through valves 13 and 14 to the inlets 8.9 of the dispenser 2 from the compressed air source - compressor 10. The air supply from below through the inlet 4 allows the abrasive to be loosened in the dispenser, and the air supplied from above through the inlet 8 promotes extrusion abrasive from the dispenser 2. In addition, the air flowing with the abrasive from the dispenser 2 eliminates the diffusion of steam into the dispenser and reduces the risk of condensation and humidification of the abrasive. Using valves 13 and 14, it is possible to control the flow of abrasive from the dispenser 2 ..

Claims

1. PLANT FOR CUTTING BY AN ENERGY JET CARRYING ABRASIVE POWDER, containing a source of energy, a dispenser of abrasive powder with means for regulating its supply and concentration, connected with a source of a metering agent, a powder and energy mixer connected to an accelerating nozzle, characterized in that the source of energy made in the form of a generator of superheated high-pressure steam, and the means for controlling the supply of abrasive powder and its concentration in the mixture is made in the form of inlets laid in the upper and lower parts of the dispenser, connected by piping through the valves to the source of the dispensing agent.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the generator of superheated high-pressure steam is used as the source of the dosing agent.

3. Installation according to claim 1, characterized in that a source of compressed air is used as the source of the dosing agent.