RU2066604C1

RU2066604C1 - Plant for oxygen flux-cutting and flux-oxygen lance cutting of metals, high-alloyed scrap, ferroconcrete and other non-metal materials

Info

Publication number: RU2066604C1
Application number: RU95110092A
Authority: RU
Inventors: А.В. Тихомиров; А.К. Никитин; Г.П. Волков; А.Н. Красильников
Original assignee: Акционерное общество "МиДАСОТ"; Московский инновационный дом автогенного сварочного оборудования и технологий
Priority date: 1995-06-29
Filing date: 1995-06-29
Publication date: 1996-09-20
Also published as: RU95110092A

Abstract

FIELD: cutting. SUBSTANCE: plant for oxygen cutting has flux feeder, cyclone chamber, vibrator and cutting torch or lance holder, reciprocating motion mechanism, shutting element of valve installed in hole of hopper manufactured in the form of immobile bush in which groove flywheel is located joined with thread to shutting element which is spring-loaded with reference to immobile bush and has holes communicating cone chamber and pipe-line of feeding gas with vertical passage of cyclone chamber. Bodies of cyclone chamber and flux feeder are joined to vibrator. Pressure regulator is installed ahead of vibrator in pipe-line of flux-feeding gas. Mixer of cutting torch is mounted across inlet to torch tip, cone chamber is provided with restoring membrane. Parameters of cone part of shutting element make it possible to increase accuracy of feeding of powder and uniformity of feed. Ratios of parameters of spline passages of cutting torch makes it possible to increase safety of cutting under optimum condition of operation. EFFECT: enhanced operational efficiency and safety. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к кислородно-флюсовой резаковой и флюсо-копьевой резке металлов, трудно поддающихся резке неметаллических материалов, в том числе, легированных сталей, чугунов, а также резке железобетона и бетона. The invention relates to oxygen-flux cutting and flux-spear cutting of metals that are difficult to cut non-metallic materials, including alloy steels, cast irons, as well as cutting reinforced concrete and concrete.

Известны устройства для порошковой копьевой резки, в которых до начала резки нагревают конец стальной трубки копья и затем через эту трубку производят подачу кислородно-флюсовой режущей смеси [1] В известном устройстве нагрев трубки копья производят погружением в сплав на основе аллюминия легированного магния и титана при соответствующих температурах, а в процессе резки в область реза вводят порцию упомянутого сплава. Это сложно, дорого и неудобно в эксплуатации. В устройстве не предусмотрены режимы регулирования подачи флюса, что приводит к перерасходу дефицитных и дорогостоящих алюминиевых и железных порошков. Known devices for powder spear cutting, in which the end of the steel tube of the spear is heated before the start of cutting, and then an oxygen-flux cutting mixture is supplied through this tube [1] In the known device, the spear tube is heated by immersion in an alloy based on aluminum of alloyed magnesium and titanium with appropriate temperatures, and during the cutting process, a portion of the alloy is introduced into the cut region. It is difficult, expensive and inconvenient to operate. The device does not provide modes for regulating the supply of flux, which leads to an overspending of scarce and expensive aluminum and iron powders.

За прототип выбрана установка для кислородно-флюсовой и флюсо-копьевой резки железобетонных и других неметаллических материалов и высоколегированного скрапа [2] Установка содержит флюсопитатель, который выполнен в виде бункера и конусной камеры и снабжен циклонной камерой с вибратором и клапаном подачи порошка, которой соосно установлен в отверстии бункера и снабжен маховиком и механизмом возвратно-поступательного перемещения запирающего элемента, которое образовано размещенным в бункере рычажным механизмом, связанным с запирающим элементом клапана и регулирование положения запирающего элемента происходит поворотом маховика и через рычажный механизм перемещением запирающего элемента клапана подачи порошка относительно отверстия в бункере, т.е. изменением отверстия подачи порошка из бункера. For the prototype, an installation was chosen for oxygen-flux and flux-spear cutting of reinforced concrete and other non-metallic materials and high-alloy scrap [2]. The installation contains a flux feeder, which is made in the form of a hopper and a cone chamber and equipped with a cyclone chamber with a vibrator and a powder supply valve, which is coaxially mounted in the hole of the hopper and is equipped with a flywheel and a mechanism for reciprocating movement of the locking element, which is formed by a lever mechanism located in the hopper associated with the locking element of the valve and the regulation of the position of the locking element occurs by turning the flywheel and through the lever mechanism by moving the locking element of the powder supply valve relative to the hole in the hopper, i.e. changing the powder feed hole from the hopper.

Такая конструкция механизма возвратно-поступательным перемещения запирающего элемента клапана не обеспечивает плотного прижима запирающего элемента к седлу клапана, что приводит к зазору в отверстии подачи порошка при запирании, к потерям порошка и к грубой дозировке при регулировании. Кроме того, устройство ненадежно в работе, его трудно реализовать. Дополнительно к этому в устройстве не выбраны оптимальные параметры запирающего элемента, что снижает точность дозировки порошка. Смешение газов в устройстве осуществляется на выходе из рукоятки и увеличенный объем горючей смеси может привести к взрывоопасной ситуации. This design of the mechanism of the reciprocating movement of the locking element of the valve does not provide a tight hold of the locking element to the valve seat, which leads to a gap in the powder feed hole during locking, loss of powder and a rough dosage during regulation. In addition, the device is unreliable, it is difficult to implement. In addition to this, the device does not select the optimal parameters of the locking element, which reduces the accuracy of the dosage of the powder. The mixture of gases in the device is carried out at the outlet of the handle and the increased volume of the combustible mixture can lead to an explosive situation.

Целью изобретения является повышение точности дозировки порошка, уменьшение его потерь при одновременном повышении надежности работы, а также безопасность и повышение удобства в эксплуатации. The aim of the invention is to increase the accuracy of the dosage of the powder, reducing its losses while increasing reliability, as well as safety and ease of use.

Для достижения этого механизм возвратно-поступательного перемещения запирающего элемента образован неподвижной втулкой, в пазу которой встроен маховик, связанный резьбовым соединением с запирающим элементом, который подпружинен относительно неподвижной втулки и выполнен с отверстиями, сообщающими конусную камеру и магистраль флюсоподающего газа с вертикальным каналом циклонной камеры, при этом корпуса циклонной камеры и флюсопитателя связаны с вибратором, в магистрали флюсоподающего газа перед вибратором установлен редуктор, угол конусности запирающего элемента клапана подачи порошка не менее 15 и не более 30^o а смеситель резака установлен на входе мундштука.To achieve this, the mechanism of the reciprocating movement of the locking element is formed by a fixed sleeve, in the groove of which a flywheel is connected, connected by a threaded connection to the locking element, which is spring-loaded relative to the fixed sleeve and made with holes communicating the conical chamber and the flux-supply gas line with the vertical channel of the cyclone chamber, at the same time, the cases of the cyclone chamber and flux feeder are connected to the vibrator, a reducer is installed in front of the vibrator in the flux supply gas line, locking taper supply valve element powder not less than 15 and not more than 30 ^o and a cutter mixer is installed at the inlet of the mouthpiece.

Кроме того, для достижения этого конусная камера бункера может быть снабжена конической упругой мембраной, размещенной по поверхности конусной камеры и закрепленной по наименьшему и наибольшему сечению мембраны. In addition, to achieve this, the hopper cone chamber can be equipped with a conical elastic membrane located on the surface of the cone chamber and fixed along the smallest and largest cross-section of the membrane.

Кроме того, для достижения этого мундштук резака может быть выполнен со шлицевым каналом, длина которого равна 15-25 условных диаметров шлицевых каналов, а ширина шлица вдвое меньше его глубины. In addition, to achieve this, the mouthpiece of the cutter can be made with a spline channel, the length of which is equal to 15-25 nominal diameters of the spline channels, and the width of the slot is half its depth.

На фиг. 1 приведена блок-схема предложенного устройства; на фиг. 2 - конструктивная схема флюсопитателя; на фиг. 3 конструктивная схема резака с внутрисопловым смещением; на фиг. 4 мундштук. In FIG. 1 shows a block diagram of the proposed device; in FIG. 2 - structural diagram of the flux feeder; in FIG. 3 structural diagram of a torch with intra-nozzle displacement; in FIG. 4 mouthpiece.

Устройство содержит флюсопитатель 1, резак 2 или копьедержатель (на чертеже не показан), кислородную рампу 3 с баллонами 4¹, 4². 4ⁿ, баллон 5 с флюсоподающим газом и баллон 6 с горючим газом. Флюсопитатель предназначен для подачи порошка и выполнен в виде бункера 7 (см. фиг. 2) с конусной камерой 8. Флюсопитатель 1 снабжен имеющей вертикальный 9 и горизонтальный 10 каналы циклонной камеры 11 и вибратором 12, а также клапаном подачи порошка 13, запирающий элемент 14 которого соосно установлен в отверстии 15 бункера 7. Циклонная камера 11 предназначена для создания вихревого потока флюсовогазовой смеси, подаваемой в резак 2. Вибратор 12 предназначен для улучшения равномерности подачи порошка, для ликвидации застойных зон. Корпуса циклонной камеры 11 и флюсопитателя связаны с вибратором, что улучшает передачу вибраций.The device comprises a flux feeder 1, a cutter 2 or a spear holder (not shown in the drawing), an oxygen ramp 3 with cylinders 4 ¹ , 4 ² . 4 ⁿ , a cylinder 5 with a flux-supplying gas and a cylinder 6 with a combustible gas. The flux feeder is designed to supply powder and is made in the form of a hopper 7 (see Fig. 2) with a conical chamber 8. The flux feeder 1 is equipped with a vertical 9 and horizontal 10 channels of the cyclone chamber 11 and a vibrator 12, as well as a powder supply valve 13, a locking element 14 which is coaxially mounted in the hole 15 of the hopper 7. The cyclone chamber 11 is designed to create a vortex flow of the flux-gas mixture supplied to the cutter 2. The vibrator 12 is designed to improve the uniformity of the powder supply, to eliminate stagnant zones. The bodies of the cyclone chamber 11 and the flux feeder are connected to a vibrator, which improves the transmission of vibrations.

Механизм возвратно-поступательного перемещения 16 запирающего элемента 14 клапана подачи порошка 13 образован неподвижной втулкой 17, в пазу 18 которой установлен маховик 19, связанный резьбовым соединением 20 с запирающим элементом 14, который подпружинен относительно неподвижной втулки 17 пружиной 21, предназначенной для снятия крутящего момента на маховике 19 при перекрывании подачи порошка. В запирающем элементе 14 выполнены отверстия 22, сообщающие конусную камеру 8 флюсопитателя 1 и магистраль 23 флюсоподающего газа с вертикальным каналом 9 циклонной камеры 11, горизонтальный канал 10 которой сообщен с магистралью 24 флюсоподающего газа. The reciprocating mechanism 16 of the locking element 14 of the powder supply valve 13 is formed by a fixed sleeve 17, in the groove 18 of which is installed a flywheel 19 connected by a threaded connection 20 to the locking element 14, which is spring-loaded relative to the fixed sleeve 17 by a spring 21 designed to relieve torque on flywheel 19 when shutting off the powder supply. Openings 22 are made in the locking element 14, communicating the conical chamber 8 of the flux feeder 1 and the flux-supplying gas line 23 with a vertical channel 9 of the cyclone chamber 11, the horizontal channel 10 of which is in communication with the flux-supplying gas line 24.

Конусная камера 8 снабжена конической упругой мембраной 25, свободно размещенной по поверхности конусной камеры 8 и закрепленной на конусной камере по наименьшему и наибольшему сечениям. Упругая мембрана 25 предназначена для предохранения подвижного соединения элементов клапана подачи порошка 13 от попадания в них порошка. Для выравнивания давления в бункере служит патрубок 26, соединяющий камеру бункера 7 и конусную камеру 8. На крышке 27 бункера 7 смонтирован газовый редуктор 28, установленный в магистрали 29 флюсоподающего газа перед вибратором 12 и встроен запорный вентиль 30, предназначенный для распределения подачи флюсоподающего газа в бункер и в циклонную камеру по магистралям 23, 24. Входная магистраль 31 запорного вентиля 30 через вибратор 12 сообщена с баллоном 5, а выход циклонной камеры магистралью 32 сообщен с резаком 2. Баллоны 4¹, 4².4ⁿ кислородной рампы 3 предназначены для подачи в резак 2 (или копьедержатель) режущего кислорода и связаны с резаком магистралью 33 подачи кислорода.The conical chamber 8 is equipped with a conical elastic membrane 25, freely placed on the surface of the conical chamber 8 and mounted on the conical chamber in the smallest and largest sections. The elastic membrane 25 is designed to prevent the movable connection of the elements of the powder supply valve 13 from the ingress of powder. To equalize the pressure in the hopper, a pipe 26 is used that connects the chamber of the hopper 7 and the conical chamber 8. A gas reducer 28 is mounted on the cover 27 of the hopper 7 and is installed in the flux-supply gas line 29 in front of the vibrator 12 and a shut-off valve 30 is built in to distribute the flux-supply gas supply to hopper and into the cyclone chamber along the backbones 23, 24. The input line 31 shut-off valve 30 through the vibrator 12 communicates with the balloon 5 and the cyclone chamber exit manifold 32 communicates with the cutter 2. Cylinders January ^4, April ² .4 ⁿ 3 oxygen ramp etc. dnaznacheny for feeding a cutter 2 (or kopederzhatel) of cutting oxygen and a cutter associated with manifold 33 supplying oxygen.

Баллон 6 предназначен для подачи горючего газа к резаку 2 через баллонный редуктор 34 и газоразборный пост 35. Cylinder 6 is designed to supply flammable gas to the cutter 2 through the balloon reducer 34 and gas pickup station 35.

Резак выполнен с внутрисопловой схемой смешения газов подогревающего пламени и содержит рукоятку 36, головку 37, мундштук 38 со шлицевыми каналами ламп 39 и установленный на входе мундштука 38 смеситель 40. Длина шлицевых каналов l равна 15-25 условных диаметров d_ш шлица, а ширина шлица b вдвое меньше его глубины h. Условный диаметр шлица

.Cutter configured vnutrisoplovoy diagram mixing gases and preheating flame comprises a handle 36, a head 37, a mouthpiece 38 with slotted channels 39 and bulbs mounted at the inlet of the mouthpiece 40. The mixer 38 slotted channel length l equal to 15-25 nominal size d _w slot, and the slot width b is half its depth h. Conditional slot diameter

.

Это необходимо для выбора оптимальных режимов резки при одновременном уменьшении объемов горючей смеси, что создает условия для безопасной работы. This is necessary to select the optimal cutting conditions while reducing the volume of the combustible mixture, which creates the conditions for safe operation.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Засыпка порошка в бункер производится через патрубок в крышке. Флюсоподающий газ от баллона 5 через редуктор 28 по магистрали 29 подается на вход вибратора 12 и далее по магистрали 31 поступает к запорному вентилю 30. Пройдя запорный вентиль, газ подается в флюсопитатель 1, а также по магистрали 23 поступает вместе с порошком в вертикальный канал 9 циклонной камеры 11. Другая часть газа направляется запорным вентилем 30 в горизонтальный канал 10 циклонной камеры 11, представляющий собой кольцеообразный завихритель. Во внутренней полости циклонной камеры 11 образуется вихревой поток, образующий в результате смешения мелкодисперсную смесь флюса с флюсоподающим газом, которая по магистрали 32 поступает к резаку 2. The powder is filled into the hopper through the nozzle in the lid. The flux-supplying gas from the cylinder 5 through the reducer 28 through the line 29 is fed to the input of the vibrator 12 and then goes through the line 31 to the shut-off valve 30. Having passed the shut-off valve, gas is supplied to the flux feeder 1, and also along the line 23 enters the vertical channel 9 with the powder cyclone chamber 11. Another part of the gas is directed by a shut-off valve 30 into the horizontal channel 10 of the cyclone chamber 11, which is an annular swirler. In the inner cavity of the cyclone chamber 11, a vortex flow is formed, which, as a result of mixing, forms a finely divided mixture of flux with flux-supplying gas, which enters through torch 32 to torch 2.

Циклонная камера 11 и флюсопитатель 1 жестко связаны с вибратором 12, в результате чего бункер 7, конусная камера 8 и циклонная камера 11 получают колебания от вибратора 12, которые способствуют более равномерной подаче порошка и устраняют застойные зоны. коническая упругая мембрана 25 предохраняет конструкцию подвижных соединений клапана от попадания порошка. The cyclone chamber 11 and the flux feeder 1 are rigidly connected to the vibrator 12, as a result of which the hopper 7, the cone chamber 8 and the cyclone chamber 11 receive vibrations from the vibrator 12, which contribute to a more uniform flow of powder and eliminate stagnant zones. conical elastic membrane 25 prevents the design of the movable valve joints from ingress of powder.

Кислород от баллонов 4¹, 4².4ⁿ рампы 3 по магистрали 33 поступает к резаку 2.Oxygen from cylinders 4 ¹ , 4 ² .4 ^{n of the} ramp 3 along line 33 enters the torch 2.

Пропан подается в резак 2 от баллона 6 в качестве горючего газа через баллонный редуктор 34 и газоразборный пост 35. Propane is fed into the cutter 2 from the cylinder 6 as combustible gas through the balloon reducer 34 and gas folding station 35.

Рабочее давление кислорода, пропана и горючего газа устанавливается в зависимости от толщины разрезаемого материала. The working pressure of oxygen, propane and combustible gas is set depending on the thickness of the material being cut.

В устройстве предусмотрены режимы регулировки подачи порошка. Поворотом маховика перемещают запирающий элемент 14 по его оси и устанавливают зазор между отверстием 15 и коническим запирающим элементом 14. Указанный зазор определяет расход флюса и равномерность его подачи. Многочисленными экспериментами установлено, что оптимальным для этих целей является угол конусности запирающего элемента, который должен быть не менее 15 и не более 30^o. Дополнительная регулировка подачи порошка может быть произведена путем изменения давления и расхода флюсоподающего газа на газовом редукторе 28, запорном вентиле и установкой зазора в циклонной камере, которая должна быть произведена до начала работы.The device provides powder flow control modes. By turning the flywheel, the locking element 14 is moved along its axis and a gap is established between the hole 15 and the conical locking element 14. The specified gap determines the flux consumption and the uniformity of its supply. Numerous experiments have established that the taper angle of the locking element, which should be at least 15 and not more than 30 ^o , is optimal for these purposes. Additional adjustment of the powder supply can be made by changing the pressure and flow rate of the flux-supplying gas at the gas pressure reducer 28, a shut-off valve, and setting a clearance in the cyclone chamber, which must be done before starting work.

Резак выполнен с внутрисопловой схемой смещения. Многочисленными экспериментами установлено, что при выполнении длины мундштука, равной 15-25 условных диаметров шлицевых каналов и при ширине шлица, вдвое меньшей его глубины можно получить оптимальные параметры режимов резки, исключив хлопки или обратные удары пламени, т. е. повысив безопасность. Технико-экономический эффект предложенного технического решения состоит в повышении точности дозировки подачи порошка, в возможности регулировки в процессе работы, в повышении надежности работы за счет упрощения устройства, а также в повышении безопасности работы при одновременном увеличении удобства в эксплуатации. The cutter is made with an internal nozzle displacement scheme. Numerous experiments have found that when the length of the mouthpiece is equal to 15-25 nominal diameters of the spline channels and when the width of the slot is half its depth, it is possible to obtain the optimal parameters of the cutting conditions, eliminating pops or backfires, i.e. increasing safety. The technical and economic effect of the proposed technical solution consists in increasing the accuracy of the dosage of the powder supply, in the possibility of adjustment during operation, in increasing the reliability of the work by simplifying the device, and also in improving the safety of operation while increasing ease of use.

Claims

1. Installation for oxygen flux-cutting and flux-lance cutting of metals, reinforced concrete and other non-metallic materials, including high-alloy scrap, containing a flux feeder made in the form of a hopper with a conical chamber, equipped with a cyclone chamber having vertical and horizontal channels, a vibrator and a valve powder supply, the locking element of which is coaxially mounted in the hole of the hopper and equipped with a reciprocating mechanism controlled by a flywheel, as well as a cutter with a mixer and a mouthpiece with a fat or spear holder connected by appropriate lines with an oxygen cylinder, with a combustible gas cylinder and through a flux feeder with a gas supply cylinder, characterized in that the powder supply valve is equipped with a fixed threaded sleeve with a groove installed coaxially to the valve locking element, the flywheel is placed in the groove bushings, and the locking element is spring-loaded relative to the sleeve, and holes are made in it for connecting the cone chamber and the flux supply gas line to the vertical channel of the cyclone chamber while the cyclone chamber and flux feeder are connected to the vibrator, a reducer is installed in front of the vibrator in the flux supply gas line, the locking element of the powder supply valve has a taper angle of 15-30 ^o , and the torch mixer is installed at the mouthpiece inlet.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the hopper cone chamber is provided with a conical elastic membrane located on the inner surface of the cone.

3. The installation according to claim 1, characterized in that the mouthpiece of the cutter is made with spline channels, the length of which is 15 to 20 nominal diameters of the spline channels, and the width of the slot is half its depth.