Устройство для плазменно-дуговой резки

 

Союз Советскик . Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву —(22)Заявлено 12.11.79 (21) 2837732/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 1 5. 10. 81. Бюллетень ¹38

Дата опубликования описания 17.10.81 (5l ) M. Кл.

В 23 К 31/10

Гооударстесиный комитет во делам изобретений н открытий (53) УДК 621. 791 ° .945.55 (088.8) (72) Авторы изобретения (И.С. Шапиро, З.M. Баркан и А.С. ЛяхоВецкий (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАЗМЕННО-ДУГОВОЙ РЕЗКИ

Изобретение относится к сварочной технике, к устройствам, предназначенным для выполнения плазменно-дуговой резки при нестационурных режимных параметрах процесса.

Известны дозирующие устройства для поочередной подачи газовых или жидких сред, в которых данная подача производится с помощью электромагнитного клапана, питаемого от специального источника напряжения и электрически управляемого при помощи специального электронного программного устройства, настраиваемого каждый раз только на один из возможных режимов 11 ).

Однако известные дозирующие устройства (комплексы) сложны по конструкции, трудоемки в настройке, ненадежны в эксплуатации, громоздки, имеют между рабочей зоной и распределительными клапанами значительные мертвые пространства, препятствующие быстрой смене подаваемой среды, частота их работы ограничена скоростью срабатывания электромагнитных клапанов. Поэтому использование таких систем при плазменно-дуговой реэ" ке малоэффективно иэ-за появления

5 на кромках реза заметных рисок, связанный с изменением расхода газа изэа недостаточной частоты срабатывания данной системы. ,Известно устройство для плазменнодуговой резки, содержащее горелку, плоский золотник, газоподводящий тракт плазмообразующего газа, камеру формирования дуги с установленным s ней электродом; на корпусе горелки жестко закреплена обойма, являющаяся продолжением корпуса, в котором размещен дополнительный корпус. В этом корпусе выполнены два газоподводящих тракта, перекрываемых плоским подпру" жиненным золотником с внутренним тангенциальным пазом, причем расстояние от оси дополнительного корпуса до оси каждого иэ газоподводящих трактов рав872127 4, 25

35 но расстоянию от оси золотника до входа в тангенциально расположенный паз, а выход с этого паза посредством специального сопла связан с полостью расположенной внутри корпуса горелки и, в свою очередь, сообшающейся с полостью, в которой установлен электрод (21.

Недостатком известного устройства, несмотря на то, что оно обеспечивает .10 выполнение процесса резки с изменением расхода газа подаваемого в камеру формирования дуги, в свою очередь, приводящего к изменению давления в камере дугового плазмотрона по периодическому закону, является известная ега сложность, обусловленная наличием плоского золотника, что требует тщательной его притирки, Кроме того, при малых значениях расхода газа не может быть обеспечен соответствующий поворот золотника, так как усилие необходимое для поворота золотника при этом недостаточно, и в силу этого не мажет быть реализовано выполнение процесса резки с пульсирующей подачей газа.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к описываемому изобретению является устройство, содержащее плазмотрон с тангенциальным каналом для ввода плаэмообразующего газа в камеру формирования дуги плаэмотрона и пульсатор с электродвигателем с регулируемым числом оборотов и установленным на одной оси с его валом редуктором, на выходном валу которого закреплен,кулачок для взаимодействия

I со штоком клапана, жестко соединенным с запорным конусом клапана, вход- о ное отверстие которого соединено шлангом с системой гаэопитания, а выходное — с тангенциальным каналом плазмотрона. Устройство имеет источник питания с аппаратурой управле- 45 ния (3).

Однако оно не обеспечивает выполнения процесса резки с изменением по периодическому закону направления ввода газа, подаваемого в камеру формирования дуги. Это, в свою очередь, приводит к более крупным натекам выплавленного металла, остающимся на нижней кромке реза при выполнении процесса резки с пульсирующей пода- 55 чей газа. Данное же обстоятельство при условии неизменности направления подачи газа в камеру формирования дуги в процессе резки обусловливает зачастую необходимость в дополнительной механической обработке кромок реза, что, в свою очередь, снижает производительность обработки металла.

Цель изобретения — повышение качества кромок реза путем уменьшения размера частиц выплавленного металла, остающихся после резки на нижней кромке реза.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для плазменнодуговой резки, содержащем плазмотрон с тангенциальным каналом для ввода плазмообразующего газа в камеру формирования дуги плаэмотрона и пульсатор с электродвигателем с регулируемым числом оборотов и установленным на одной оси с его валом редуктором, на выходном валу которого закреплен кулачок для взаимодействия со штоком клапана, жестко соединенным с запорным конусом клапана, входное отверстие которого соединено шлангом с системой газопитания, а выходное — с тангенциальным каналом плаэмотрона, пульсатор снабжен вторым клапаном, аналогичным первому, со штоком, расположенным навстречу штоку первого клапана и входным отверстием, соединенным также с системой гаэопитания, при этом концы штоков обоих клапанов расположены на одинаковом расстоянии от оси вращения кулачка, а плазмотрон выполнен со вторым тангенциальным каналом, направленным навстречу первому и соединенным с выходным отверстием второго клапана.

На фиг. 1 показана схема пульсатара, используемого в данном устройстве; на фиг. 2 — схема устройства плазмотрона; на фиг. 3 — сечение плазмотрона А-А на фиг. 2; на фиг. 4— график, характеризующий изменение давления в камере формирования дуги и направления ввода плазмообразующего газа.

На выходном валу I малогабаритного редуктора 2, который объединен с электродвигателем постоянного тока с регулируемым числом оборотов установлен кулачок 3, воздействующий при вращении на шток 4, механического клапана 5. Этот шток, в свою очередь, жестко соединен с запорным конусом 6, отжатие которого возможно в полости 7.

В этой же полости расположена пружина 8. Выходное отверстие 9 для выхода плазмообразующего газа из клапана

5 посредством шланга 10, связано с камерой формирования дуги II плазмотрона 12, а входное отверстие 13 для ввода плазмообразующего газа в клапан

5 посредством шланга 14 связано с системой газопитания не показана). Шток

15 второго клапана 16 ориентирован под углом 180 по отношению к штоку

4 клапана 5. При этом подвод плазмообразующего газа к этому клапану выполнен посредством шланга 17, который связан с системой газопитания шлангом 18. С этим же шлангом связан подвод газа к первому клапану 5, который выполнен шлангом 14.

Конструкция второго клапана 16 полностью идентична конструкции клапана 5. Запорный конус 19 клапана 16 также установлен с возможностью его осевого перемещения в полости 20, а выходное отверстие 21 для выхода газа из этого клапана посредством шланга 22 связано также с камерой 11 формирования дуги плазмотрона 12. Запорный конус 19 клапана 16 прижат пружиной 23, а входное отверстие 24 для ввода газа в этот клапан выполнено идентично отверстию 13 в клапане 5.

Соответственно стрелкой обозначено направление .вращения кулачка 3, а через 4 обозначено расстояние между осью вращения кулачка 3 и осью роликов 25 на конце штоков 4 и 15, а так как данные ролики 25 выполнены с равным диаметром, то вследствие этого обеспечено постоянство расстояния между концами штоков 4 и 15 и осью вращения кулачка 3.

Внутри корпуса (см. фиг. 2) плазмотрона 12 установлен электрод 26, конец которого расположен в камере

II формирования дуги. С данной камерой 11 связан также цилиндрический выходной канал 27. Подвод плазмообразующего газа от клапана 5 шлангом 10 выполнен посредством штуцера

28. Подвод же газа в данную камеру

ll от клапана 16 шлангом 22 выполнен через внутреннюю полость штуцера 29 (см. фиг. 3).

Плазмотрон выполнен с двумя тангенциальными каналами 30 и 31, связанными с внутренней полостью штуцеров 28 и 29 и ориентированными навстречу один другому. Направление ввода плазмообразующего газа "по часовой стрелке" 32 обусловлено подачей газа по шлангу 22. В то время, как направление ввода газа 33 "про721 27

1О

6 тив часовой стрелки". обусловлено подачей газа по шлангу 10 Через Рk обозначено изменение давления газа в камере 11 формирования дуги во времени t (см. фиг. 4). При этом через t обозначено время нарастания давления, а через t — время его спада при вводе плазмообразующего газа в камеру формирования дуги "против часовой стрелки" 33. Соответственно через и обозначено время нарастаt ния, а через и — время спада давления при его подаче в направлении 32

"по часовой стрелке". При этом максимальное амплитудное значение давления в камере 11 формирования дуги обозначено как P, а минимальное— как Р

И

Установка работает следующим образом.

Включением электродвигателя со встроенным малогабаритным редуктором

2 устанавливают требуемое число оборотов вращения кулачка 3 в направлении, показанном стрелкой. Кулачок 3 последовательно воздействует на штоки

4 и 15 клапанов 5 и 16. Одновременно по шлангу 18 от системы гаэопитания к клапанам 5 и 16 подводят плазмообразующий газ ° Нажатие кулачка 3 на шток 4 обусловливает перемещение штока 4 в горизонтальной плоскости, а шток 4, в свою очередь, перемещает в данной плоскости запорный конус 6 в полости 7 и при этом он.в полости

7 сжимает пружину 8. Плазмообразующий гas по шлангу 14 через отверстие 13 в штуцере поступает в клапан

5, а из него выходит через отверстие

9 в штуцере и далее поступает в шланг

10. Через шланг 10 гаэ подводят к штуцеру 28, который посредством тангенциального канала 30 связывает камеру 11 формирования дуги с внутренней . полостью шланга 10. При этом обеспечивают тангенциальную подачу плазмообразующего газа в направлении 33

"против часовой стрелки". Выполнение процесса резки осуществляют при горении дуги между электродом 26 и обра-. батываемым изделием и перемещении корпуса плазмотрона 12 в заданном направлении. При открывании клапана 5, давление в камере формирования 11 дуI ги возрастает до значения P . После того, как кулачок 3 выходит из соприкосновения со штоком 4 запорный конус

6 под действием пружины 8 перекрывает отверстие 13, что приводит к прекра872)27

Щ

4О

55 щению подачи газа клапаном 5, При этом в течение времени t „давление в камеИ ре 1) падает до значения Р

Соприкосновение кулачка 3 со штоком )5 приводит к тому, что шток )5 перемещает запорный конус 19, который сжимает пружину ?3. Плазмообразующий газ через отверстие 24 во входном штуцере, который посредством шланга

17 связан со шлангом 18, поступает в )9 полость 20, и далее через отверстие

21 в выходном штуцере газ поступает в шланг 22. По шлангу 22 через отверстие в штуцере 29 газ поступает в камеру 11 формирования дуги. Танген- 15 циальный канал 31 для ввода газа в камеру 11 через штуцер 29 направлен навстречу каналу 30, ° связанному со штуцером 28. Т.е. при подаче "аза клапаном.16 этот газ в камере !) формиро- щ вания дуги приобретает движение в направлении 32 "по часовой стрелке".

При подаче газа клапаном !6 давление в камере !) в течение времени ! возрастает до максимального значения, что приводит к сжатию дуги, горящей в канале сопла 27 плазмотроча

12. В свою очередь, прекращение подачи газа клапаном !6 приводит к спаду значения давления Р1, до минимального значения в течение времени

Так как все конструктивные элементы клапанов 5 и !6 строго идентичны, а оси обоих клапанов ориентированы в одной плоскости, то при постоянстве расстояния С! между концами штоков.

4 и 15 и осью вращения кулачка 3, а TBK3Ke TjOCTORHCTBP pJTHH шлангOB 10

H 22, одводящих " з K II éo роН

12, и постоянстве размера отверстия для ввода газа по этим шлангам 10 и

22 в камеру )1 формирования дуги обеспечивают идентичную форму изменения импульса давления в камере 11 формирования дуги. При этом получают, что

f и „ а = с„, В то же время

П за счет периодически повторяющегося изменения направления подачи газа в камеру 11 формирования дуги во времени получают длительность одного цикла изменения направления подачи газа

t ц = tH+ tn+t H Ф teï= 2 tH+ 2 t=п

=" 2():м w п) . Так как длительности одного цикла изменения давления соответствует значение t

+ t, "î получают что t, =- 2й"

И СП

У

Таким образом, устройство обеспечивает при выполнении процесса резки с пульсирующей подачей газа изменение направления по периодическому закону тангенциального движения потока газа в камере 11 формирования. дуги и в качале сопла 27.

Использование предложенного устрой— ства обеспечивает повышение качества плазменно-дугового реза за счет уменьшения в 3-4 раза размера частиц выплавленного металла, остающихся после резки на нижней кромке реза. Такое уменьшение размера частиц металла (грата) на нижней кромке реза гарантирует отсутствие приваривания этих частиц к нижней кромке реза, что, в свою очередь, делает их легко удалимыми, вследствие чего возрастает производительность работ, выполняемых плазменной резкой, так как ее осуществление не связано с необходимостью осуществления после резки дополнительной операции, связанной с удалением грата с помощью трудоемкой механической обработки.

Формула изобретения

Устройство для плазменно-дуговой резки, содержащее плазмотрон с тангенциальным каналом для ввода плазмообразующего газа в камеру формирования дуги плазмотрона и пульсатор с электродвигателем с регулируемым числом оборотов и установленным на одной оси с его валом редуктором, на выходном валу которого закреплен кулачок для взаимодействия со штоком клапана, жестко соединенным с запорным конусом клапана, входное отверстие которого соединено шлангом с системой газопитания, а выходное — с тангенциальным каналом плазмотрона, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества кромок паза путем уменьшения размера частиц выплавленного металла, остающихся после резки на нижней кромке реза, пульсатор снабжен вторым клапаном, аналогичным первому, со штоком, расположенным навстречу штоку первого клапана и входным отверстием, соединенным так же с системой газопитания, при этом концы штоков обоих клапанов расположены на одинаковом расстоянии от оси вращения кулачка, а плазмотрон выполнен со вторым тангенциальным каналом, направленным навстречу первому и соединенным с выходным отверстием второго канала.

872127

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Башта Т.М. Гидравлические привода летательных аппаратов. М., "Иашгиз", 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 664793, кл. В 23 К 31/10. 21.04.77.

3. Шапиро И.С. и др. Плазменно-дуговая резка с пульсирующей подачей газа.-"Сварочное производство", 1978.

У 3, с. 40-43.

872127

/О

Составитель Г. Квартальнова

Редактор Т. Парфенова Техред М.Рейвес Корректор B БУтяга

Заказ 8891/19 Тираж 1151 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35д Раушская наб, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4