RU2042483C1

RU2042483C1 - Device for the gas cutting of hard materials

Info

Publication number: RU2042483C1
Application number: RU93046516A
Authority: RU
Inventors: Виктор Евгеньевич Абалтусов; Татьяна Николаевна Немова; Нина Николаевна Алексеенко; Татьяна Михайловна Иванова
Original assignee: Виктор Евгеньевич Абалтусов; Татьяна Николаевна Немова; Нина Николаевна Алексеенко; Татьяна Михайловна Иванова
Priority date: 1993-10-06
Filing date: 1993-10-06
Publication date: 1995-08-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: charge of the mixture of solid fuel is installed in the housing. Particles of aluminum, iron and the silicone dioxide are additionally introduced into the charge. The diameter value d of the particles is in the following range 2,0·10^-5m ≅ d ≅ 3,0·10^-4m. The cutter is equipped with the system of supplying the oxidizer to the cutting zone. The system has a nozzle and a pipeline for connecting the oxidizer source which, in one of the variants of its realization, can be placed in the housing cavity. The device has the ignition system connected with the fuel charge and the charge of the hard oxidizer. EFFECT: facilitated manufacture. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение может быть применено в металлургии, горнодобывающей промышленности, в строительстве и строительной индустрии, при разделке различных конструкций, в том числе и в труднодоступных местах при проведении ремонтных и аварийно-спасательных работ в нормальных условиях и под водой. The invention can be applied in metallurgy, mining, construction and the construction industry, when cutting various structures, including in hard-to-reach places during repair and rescue operations under normal conditions and under water.

Известны устройства [1,2] работа которых основана на электродуговой и кислородно-флюсовой резке. Known devices [1,2] whose operation is based on electric arc and oxygen-flux cutting.

Однако при их эксплуатации требуется достаточно громоздкое оборудование в виде генераторов электрического тока, флюсопитателей объемных газовых баллонов. Кроме того, вероятность электролиза, образование искр и сложность применения под водой на большой глубине ограничивают их применение. However, their operation requires rather cumbersome equipment in the form of electric current generators, flux feeders for volumetric gas cylinders. In addition, the likelihood of electrolysis, the formation of sparks and the difficulty of using underwater at great depths limit their use.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является резак, содержащий корпус с размещенным в нем зарядом смеси твердого топлива, сопло и систему зажигания [3]
Недостатком данного резака является невысокая температура продуктов сгорания, выходящих из сопла резака и отсутствие абразивного воздействия на разрезаемый материал, что не позволяет осуществлять резку твердых материалов большой толщины.Closest to the invention in technical essence and the achieved result is a cutter containing a housing with a solid fuel mixture charge placed therein, a nozzle and an ignition system [3]
The disadvantage of this torch is the low temperature of the combustion products leaving the nozzle of the torch and the absence of abrasive effects on the material being cut, which does not allow cutting of solid materials of large thickness.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение температуры и режущей способности рабочей струи. The problem to which the invention is directed, is to increase the temperature and cutting ability of the working jet.

Задача решается тем, что устройство для газовой резки твердых материалов, содержащее корпус с размещенным в нем зарядом смеси твердого топлива, сопло и систему зажигания, снабжено системой подачи окислителя в зону резки, состоящей из сопла и трубопровода для подключения к источнику окислителя, а в заряд смеси твердого топлива дополнительно введены частицы алюминия, железа и двуокиси кремния, величина диаметра которых находится в следующих пределах: 2,0^.10^-5 м ≅ d_р 3,0^.10^-4 м (d_р- диаметр частиц). Устройство снабжено также источником окислителя, размещенным в полости корпуса и связанным с системой зажигания.The problem is solved in that the device for gas cutting of solid materials, comprising a housing with a solid fuel mixture charge placed therein, a nozzle and an ignition system, is equipped with an oxidizer supply system to the cutting zone, consisting of a nozzle and a pipeline for connecting to the oxidizer source, and into the charge solid fuel mixtures additionally introduced particles of aluminum, iron and silicon dioxide, the diameter of which is in the following limits: 2.0 ^. 10 ^-5 m ≅ d _p 3.0 ^. 10 ^-4 m (d _p - particle diameter). The device is also provided with an oxidizing source located in the body cavity and connected with the ignition system.

На чертеже показано устройство. The drawing shows a device.

Устройство содержит корпус 1, внутри которого установлен сменный стакан 2 с зарядом 3 смеси твердого топлива и соплом 4. Ось сопла 4 для выхода продуктов сгорания и ось сопла 5 для подачи окислителя пересекаются в зоне расположения разрезаемого материала. В устройстве предусмотрена регулировка системы углов пересечения оси сопла 4 и оси сопла 5. Подача окислителя осуществляется по трубопроводу 7, на котором имеется регулировочный вентиль 8. В случае использования источника окислителя в твердом виде 6, состоящем, например, из перхлората калия, угля и связующих веществ с добавками железа и марганца, добавление двуокиси марганца повышает скорость выделения кислорода из перхлората калия. Температура газа при горении 1100 К. В выделяющемся газе содержится не менее 80% кислорода. При этом заряд 9 устанавливается в полости корпуса 1 устройства для газовой резки. Кроме того, может быть использован также окислитель в газообразном состоянии из баллона 10, который может быть укреплен в виде ранца на спине рабочего. Система зажигания включает воспламенитель 11 для поджига заряда 3 смеси твердого топлива и воспламенитель 12 для поджига заряда 9 твердого окислителя. The device comprises a housing 1, inside of which an interchangeable cup 2 is installed with a charge 3 of a mixture of solid fuel and a nozzle 4. The axis of the nozzle 4 for the exit of combustion products and the axis of the nozzle 5 for supplying the oxidizer intersect in the area of the material being cut. The device provides for the adjustment of the system of angles of intersection of the axis of the nozzle 4 and the axis of the nozzle 5. The oxidizer is supplied through a pipe 7, on which there is an adjustment valve 8. In the case of using an oxidizing source in solid form 6, consisting, for example, of potassium perchlorate, coal and binders substances with iron and manganese additives, the addition of manganese dioxide increases the rate of oxygen evolution from potassium perchlorate. The gas temperature during combustion is 1100 K. The evolved gas contains at least 80% oxygen. When this charge 9 is installed in the cavity of the housing 1 of the device for gas cutting. In addition, an oxidizing agent in a gaseous state from a cylinder 10 can also be used, which can be mounted in the form of a satchel on the back of the worker. The ignition system includes an ignitor 11 for igniting a charge 3 of a solid fuel mixture and an ignitor 12 for igniting a charge 9 of a solid oxidizer.

Запуск устройства осуществляется нажатием кнопки 13 электробатареи 14 типа "Крона", расположенной в рукоятке 15 устройства. Предохранительный клапан 16 служит для сброса избыточного давления. Вентиль 17, расположенный на трубопроводе 7, служит для подключения баллона с газообразным окислителем к резаку. The device is launched by pressing the button 13 of the electric battery 14 of the type "Crown", located in the handle 15 of the device. The safety valve 16 serves to relieve excess pressure. The valve 17, located on the pipeline 7, is used to connect a cylinder with a gaseous oxidizer to the torch.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При использовании газообразного окислителя открывается вентиль 17 и окислитель по трубопроводу 7 подается через сопло 5 в зону резки. При использовании заряда 9 твердого окислителя для получения газообразного окислителя одновременно с воспламенителем 11 для поджига смеси твердого топлива приводится в действие воспламенитель 12 электрокапсульный плюс промежуточный (так называемый черный порох). Газ через открытый вентиль 8 поступает в трубопровод 7 и далее в сопло 5. При этом заряд воспламеняется (заряд 3). Струя газов, образующихся при горении смеси твердого топлива, выходит из сопла 4 с большой скоростью и температурой, достигающей 3500-4000 К. При этом из сопла 4 вместе с газами истекают твердые частицы алюминия, железа и двуокиси кремния. Частицы алюминия и железа, сгорая, образуют термитную смесь на выходе, горение которой в окислителе сопровождается значительным тепловым эффектом, что вызывает дополнительный нагрев разрезаемой поверхности. Частицы железа и двуокиси кремния с диаметром от 2,0^.10^-5 м до 3,0^.10^-4 м вызывают абразивный износ разрезаемой детали. Диаметр частиц выбран таким образом, чтобы частицы металла сгорали в зоне смешения с окислителем, выделяя дополнительное количество тепла, а частицы железа и двуокиси кремния вызывали абразивное действие на поверхности разрезаемого материала.When using a gaseous oxidizing agent, valve 17 opens and the oxidizing agent is piped 7 through a nozzle 5 to the cutting zone. When using a solid oxidizer charge 9 to produce a gaseous oxidizing agent simultaneously with an ignitor 11 for igniting a mixture of solid fuel, an electrocapsule igniter 12 plus intermediate (so-called black powder) is activated. Gas through an open valve 8 enters the pipe 7 and then into the nozzle 5. In this case, the charge ignites (charge 3). A stream of gases generated during the combustion of a mixture of solid fuels leaves the nozzle 4 with a high speed and temperature reaching 3500-4000 K. In this case, solid particles of aluminum, iron and silicon dioxide flow from the nozzle 4. Particles of aluminum and iron, when burned, form a thermite mixture at the outlet, the combustion of which in the oxidizer is accompanied by a significant thermal effect, which causes additional heating of the cut surface. Particles of iron and silicon dioxide with a diameter of 2.0 ^. 10 ^-5 m to 3.0 ^. 10 ^-4 m cause abrasive wear of the cut part. The particle diameter is selected so that the metal particles burn in the mixing zone with the oxidizing agent, generating additional heat, and the particles of iron and silicon dioxide cause an abrasive effect on the surface of the material being cut.

Если размер частиц будет меньше, то не будет наблюдаться абразивного эффекта. Если размер частиц будет больше, то частицы не успевают разогнать газы в сопле до высокой скорости, приводящей к эрозии. If the particle size is smaller, then there will be no abrasive effect. If the particle size is larger, then the particles do not have time to disperse the gases in the nozzle to a high speed, leading to erosion.

Claims

1. DEVICE FOR GAS CUTTING OF SOLID MATERIALS, comprising a housing with a solid fuel mixture charge placed therein, a nozzle and an ignition system, characterized in that it is provided with an oxidizer supply system to the cutting zone, consisting of a nozzle and a pipe for connecting to the oxidizer source, and particles of aluminum, iron and silicon dioxide, the diameter of which is in the range 2.0 · 10 ^- ⁵ 3.0 · 10 ^- ⁴ m, are additionally introduced into the charge of the solid fuel mixture
2. The device according to claim 1, characterized in that the oxidizing agent source is located in the body cavity and is connected to the ignition system.