Патент ссср 825297

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИИЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик о425297 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 270679 (21) 2785116/25-27 (5 ) К 1 3

В 23 К 31/10 с присоединением заявки Ио(23) Приоритет

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 30.0481. Бюллетеиь Hо 16

Дата опубликования описания 300431 (з) НЖ 621. 791. .755(088.8) И.С. Шапиро, 3.N. Варкан и В.М. Васильев

Р (72) Авторы изобретения

| (71) Заявитель

1 — / (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАЗМЕН НО-ДУГОВОЙ РЕЗКИ

Изобретение относится к сварочной1 технике, а именно .к оборудованию для термической резки, выполняемой с нагревом обрабатываемого металла плазменной дугой.

Известна установка для пла.-..меннодуговой резки ОПР-6, получившая широкое применение в отечественной промышленности, состоящая из резака, ап.паратного шкафа и источника питании.

Последний выполнен с цепью внешней обратной связи по току в виде трансформатора и магнитного усилителя с намагничивающими и размагничивающими обмотками, причем намагничивающие 15 обмотки имеют узел смещения, а в цепи обратной связи Io току установлен трансформатор тока с выпрямителем.

В цепЪ внешней обратной связи по току введен управляемый диод, цепь управле-20 ния которого присоединена к выпрямителю трансформатора тока через независимый регулируемый источник постоянного тока, включенный встречно с выпрямителем. -- цепь между источником питания и изделием введено реле дуги, нормально открытые контакты которого подключены последовательно с намагничивающей обмоткой магнитного усилителя, причем при механизированной рез- ЗО ке нормально закрытые контакты .реле подключены последовательно с раэмагничивающей обмоткой усилителя (1 j.

Данная установка обеспечивает плавное нарастание тока режущей дуги при ее возбуждении, что является необходимым условием гара.лтирования долговечной работы сопла дугового плазмотрона.

Недостатком данной установки является то, что она обеспечивает выполнение процесса резки только при условии циркуляционного водяного охлаждения источника питания и плазмотрона. Такая система охлаждения обеспечивает возможность эксплуатации оборудования только в цеховых условиях и не может быть использована при выполнении резательных работ в условиях монтажа. Кроме того, циркуляционная система водяного охлаждения плазмотрона не обеспечивает возможности его использования для целей поверхностей резки (стрижки) из-за трудностей обеспечения при этом достаточно малых габаритов плазмотрона.

Известна также установка для термической газовой резки, при выпол-, нении которой в качестве горючего используют керосин или бензин, вклю825297 этом отсутствует возможность попада- ное устройство связано с сетью сжато ния воды внутрь полости реза- Когда го воздуха, а выход с инжекторного расход воды не обеспечинает эффектив- бО устройства посредством шланга 16 ного охлаждения сопла плазмотрона связан с полостью 6 между наружным 1 при работе на большем токе, возможен и внутренним 2 соплами. его выход из строя вследствие днойно- Иэменение давления в камере 3 форго дугообразования, что приводит к миронания дуги при изменении J — знаухудшению качества плазменно-дугоно- .65 чения тока режущей дуги обозначено

3 4 чающая бачок с жидкостью (горючим), го рез а .. Необ ходимост ь же периодичесв который после его заливки закачи- g кой смены сопл резко снижает проиэвовают воздух до давления 0,5-2,0 кгс/см дительность обработки. обеспечивающего поступление горючего Следует отметить, что подбор расхов резак (2) ° да воды вручную помимо того, что он

Недостатком укаэанного устройства 5 является черезвычайно трудоемким, не является то, что при использовании может гарантировать подачи воды в коаналогичного бачка, заполняемого во- личестне, исключающем ее попадание дой, для получения воздушно»водяной внутрь реза. смеси, охлаждающей плазмотрон при Недостатком известной -установки плазменно-дуговой резке, содержание .IG является также то, что она не может воды в воздушно-водяной смеси не зави- быть использована для работы при отсит от величины рабочего тока. Выбор рицательных температурах окружающего (обеспечение) за счет конструктивных воздуха иэ-за замерзания среды, подапараметров системы расхода воды, га- ваемой по шлангу. рантирующего долговечную работу плаэ- Цель изобретения — повышение проиэмотрона на максимальном токе, явля. — 5 водительности и увеличение ресурса ется нежелательно завышенным для работы сопла путем обеспечения автослучаев использования плазмотрона матического регулирования расхода охпри меньших значениях тока. Послед- лаждающей среды, подаваемой между нее, н свою очередь, приводит к тому, соплами, при изменении рабочего тока. что вода, попадая на таких "не мак- 20 Поставленная цель достигается тем, симальных" режимах внутрь полости что с камерой формирования дуги камереза, охлаждает расплав и тем суще- ра для рабочей среды связана своим ственно снижает производительность входным патрубком. обработки. Выбор же расхода воды для На фиг. 1 изображен схематично подобного случая работы на некотором 5 плазмотрон, на фиг. 2 — схема ныпол"среднем" токе„ исходя из условия нения камеры для рабочей среды, на непопадания воды внутрь полости Резак фиг. 3 — график, характеризующий не гарантирует долговечной работы влияние рабочего тока на изменение плаэмотрона на предельных режимах давления н камере формирования дуги, из-эа явной недостаточности такого на фиг. 4 — то же, давления н камере расхода для эффективного охлаждения формирований дуги на изменение расхоплаэмотрона на максимальном токе. да воды, отбираемой н процессе резки

Наиболее близким к предлагаемому из камеры для рабочей среды. является устройство для плазменно-ду- Устройство содержит двухпоточный гонон резки, содержащее плазмотрон плазмотрон (фиг. 1), имеющий наружс внутренним и наружным соплами и ное (электрически нейтральное) сопло камеру с входным и выходным патруб- 1 и внутреннее (токонедущее) сопло 2, ками для рабочей среды, сообщающуюся В камере 3 формирования сжатой дуги, с камерой формирования дуги плазмо- которая ограничена внутренней потрона и незамкнутой полостью, образо- лостью токонедущегосопла, расположен ванной наружным и внутренним соплами, 40 вольфрамовый стержневой катод 4. В причем с последней камера для рабочей нижней части камеры 3 формирования среды связана своим выходным патруб- дуги расположено сопло 5, формируюком (). щее дугу, а между наружным 1 и внутНедостатком известного устройства ренним 2 соплами — полость 6 . является то, что выполнение процесса 45 соответственно на корпусе камеры резки с помощью указанного оборудова- 7 для рабочей среды (фиг. ?), заполния связано с большими затратами няемой водой 8, причем высота эаполвспомогательного времени на регулиров- нения водой обозначена как h, распоку расхода среды вручную. Такая регу- ложен штуцер 9. Посредством данного лиронка необходима при изменении не- . 0 штуцера внутренняя полость 10 камеры личины рабочего тока. Для работы на 7 через шланг 11 связана с камерой более низких токах необходим меньший 3 формирования дуги. Штуцер 9 расйорасход среды, например воды, с одной ложен на высоте, причем h2 > h . стороны, он гарантирует полное испа- Штуцер 12 расположен в нижней части . Рение воды при охлаждении ею резака, камеры 7 и связан посредством шланга а с другой стороны, он обеспечивает 13 с инжекторным устройством 14, к максимальную производительность при которому также подведены шланги 15 данном значении тока, так как при и 16. Посредством шланга 15 инжектор825297 р (фиг. 3). Соответственно изменение расхода воды, отбираемой из камеры 7 при горении режущей дуги, при изменении давления в камере 3 формирования дуги-обозначено0 (фиг. 4).

Установка работает следующим образом.

До начала процесса резки заполня(ют водой камеру 7, причем уровень воды в ней устанавливают равным и, который имеет значение, гарантированно меньшее, чем высота расположения входного отверстия штуцера 9 (h<). .От сети сжатого воздуха (цеховой или автономной от отдельного компрессора) сжатый воздух поступает по шлангу 15 к инжекторному устройству 14 и через центральное отверстие данного устройства, имеющее малый диаметр в полость 6. При прохождении инжекторного устройства сжатый воздух засасывает воду из камеры 7 через отверстие штуцера 12 и шланг 13, которая поступает в шланг 16 за счет инжекции через боковые отверстия в инжекторном устройстве, имеющие больший диаметр по сравнению с диаметром отверстия инжектора для прохождения сжатого воздуха. .Подача получаемой воздушно-водяной смеси в полость 6 обеспечивает эффективное охлаждение внутреннего 2 и наружного 1 сопел .при горении сжатой дуги, горящей между катодом 4 и обрабатываемым изделием. Эта охлаждаю+щая смесь содержит частицы воды г распаренном состоянии, которые оседают на наружной поверхности сопла 2 и внутренней поверхности сопла 1, что обеспечивает испарительное охлаждение вышеуказанных сопел.

Измененйе величины тока 3 режущей дуги обусловливает соответствующее изменение давления в камере 3 формирования дуги Р . Изменение величины тока приводит к изменению диаметра столба дуги, который дросселирует выходное отв-рстие сопла 5. Чем меньше величина тока J, тем, соответственно, меньшую величину имеет давление Р в камере 3. Поэтому при увеличении значения тока режущей дуги давление в камере 3 возрастает пропорционально изменению тока. .Так как камеру 3 связывают с внут » ренней полостью камеры 7 посредством шланга 11, который надет на штуцер

9, то увеличение давления в камере 3 формирования дуги обу ловливает соответствующее изменение давления во внутренней полости 10 камзры 7, не= заполненной водой. Это повышение давления над уровнем воды, заполняющей бачок, приводит к тому, что возрастает количество воды, поступакщей из камеры 7 через штуцер 12, шланг 13 и инжектор 14 в шланг 16. Данное обстоятельство приводит к тому, что при данном расходе воздуха, подаваемого по шлангу 15, возрастает в нем содержание воды, отбираемой от камеры для рабочей среды 7. Соответственно уменьшение рабочего тока 3 обусловливает уменьшение давления в камере 3 и во внутренней полости камеры 7 для рабочей среды, не заполненной водой.

Предлагаемое устройство, таким образом, обеспечивает автоматическую регулировку расхода воды, затрачивае мого на образование воздушно-водяной смеси, при изменении величины рабочего тока.

Таким образом, малому значению рабочего тока соответствует малый расход охлаждающей воды, в то время как увеличение тока обусловливает увеличение ра.;хода воды.

20 Вследствие этого обеспечивается полное отсутствие испарения воды, подаваемой в камеру 3. Из-за того, что количество воды, подаваемой в камеру

3, гарантирует ее полное испарение

75 до выхода из среза сопла, отсутствует возможность поступления воды внутрь полости реза, что, в свою очередь, способствует повышению производительности обработки, так как при этом отсутствуют затраты тепла дугового разряда на испарение жидкости в полости реза.

Так как количество воды, подаваемой для охлаждения внутРеннего и наружного сопел, определяется-значением тока режущей дуги, то вследствие этого гарантируется отсутствие разрушения токоведущего сопла вследствие двойного дугообразования.

4О Использование предлагаемого устройства обеспечивает улучшение условий электробезонасности. Это обусловлено тем обстоятельством, что при пре кращении горения дуги (ее обрыве) резко падаех давление в камере 3 формирования дуги и во внутренней полости камеры 7 рабочей среды, что, в свою очередь, приводит к резкому снижению расхода воды, подаваемой в nogg лость 6. Поэтому при ручном выполнении процесса резки во время перерывов горения дуги отсутствует попадание воды на обрабатываемое изделие и блиэраспсложенные к нему участкИ 5 рабочего помещения (пол ), что улучшает условия электробезопасности при выполнении плазменной резки.

Кроме того, оно может быть эффективно использовано при выполнении резательных работ в монтажных усло60 виях."При этом дополнительный подогрев корпуса камеры для рабочей среды с помощью электрической спирали обеспечивает возможность использования, данной установки при отрицательных

65 температурах окружакицего воздуха.

825297

Использование предлагаемого устройсТВВ обеспечивает повышение производительности на 60-80Ъ при выполнении разделительной плазменно-дуговой рез» ки и поверхностной резки в диапазоне рабочих токов 200-450А. Это повышение производительности обработки обеспечивают эа счет сокращения затрат вспомогательного времени, связанного с подбором оптимального расхода воды, гарантирующего максимальную производительность выполнения резательных работ, а также иэ-за отсутствия затрат времени на смену токоведущего сопла плазмотрона вследствие повыаения его долговечности.

Формула изобретения

Устройство для плазменно-дуговой резки, содержащее плазмотрон с внут- 2 ренним и наружным соплами и камеру с входным и выходным патрубками для рабочей среды, сообщающуюся с камерой формирования дуги плазмо8 трона и неэ амкнутой полост ью, образованной наружным и внутренним соплами, причем с последней камера для рабочей среды связана своим выходным патрубком, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности и увеличения ресурса работы сопла путем обеспечения автоматического регулирования расхода охлаждающей среды, подаваемой между соплами, при изменении рабочего тока, с камерой формирования дуги камера для рабочей среды связана своим входным патрубком.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 263058, кл. В 23 К 31/10, 25.12.67.

2. Евсеев Г.Б. и Глизманенко Д.Л.

Оборудование и технология газопламенной обработки металлов и неметаллических материалов. М., "Машиностроение", 1974, с. 195-198.

3. Авторское свидетельство СССР

9 195299, кл. В 23 К 9/16, 18.11.65.