Устройство для экзотермической резки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУГОСУДАРСТВЕННОЕПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ С(54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ЭКЗОТЕРРЕЗКИ(57) Использование: резка металлов проводных материалов под водой. Сущность изобретения: Устройство включает тепловыделяющий элемент с центральным сквозным каналом дляпрохода кислорода и тонкостенный корпус Корпус концентрично окружает тепповыделяющий элемент по всей длине. Зазор между корпусом тепловыделяющим элементом образует периферийный кольцевой канал для прохода кислорода. Отношение площадей поперечного сечения центрального и периферийного каналов выбирают в пределах 0,3-0,5, а тепловыделяющего элемента и тонкостенного корпуса - в пределах 2.0-2,5, 1 ил, 1 табл.Изобретение относится преимущественно к электродным материалам для подводной резки, в частности, к штучным,трубчатым зкзотермическим электродам иможет быть использовано для резки металлов и неэлектропроводных материалов подводой.Известен электрод для подводной резки, который содержит стальной трубчатыйкорпус, в котором расположено несколькожелезных прутков.Недостатком этого известного усройства является низкая производительностьрезки вследствие нестабильного горенияэлектрода,В качестве прототипа выбрано копьедля резки, содержащее две точкостенныеметаллические трубки, концентрично расположенные друг относительно друга с оптимальным зазором, образующимпериферийный кольцевой канал для.прохода газа, г,роме того, в полости внутреннейтрубки размещены электродные стержни,образующие по оси электрода центральныйканал для прохода кислорода,Недостатком выбранного в качествепрототипа устройства является низкая производительность резки вследствие пониженной стабильности экзотермическогогорения электрода, а следовательно повышенного коэффициента его использованияиз-за неоптимального соотношения поперечных сечений тепловыделяюших элементов и образованных кислородных каналов,Цель изобретения - повышение производительности резки за счет стабилизацииэкзотермического горения электрода подводой,Поставленная цель достигается тем, чтов устройстве для резки, содержащем тепловыделяющий элемент с центральным сквозным каналом для прохода кислорода итонкостенный корпус, концентрично окружающий тепловыделяющий элемент пов."ей его длине с зазором, образующим периферийный кольцевой сквозной канал дляпрохода кислорода, отношение площадейпоперечного сечения центрального и периферийного каналов выбирают в пределах0,3 - 0,5, а тепловыделяющего элемента итонкостенного корпуса - в пределах 2,0-2,5,В предлагаемом устройстве выбор оптимальных соотношений поперечных сечений центрального и периферийногокислородных каналов в сочетании с оптимальными сечениями тепловыделяющегоэлемента и трубчатого корпуса обеспечивает эффективное взаимодействие центрального и периферийного потоков кислорода степловыделяющим элементом. В результате стабилизируется горение электрода при одновременном повышении концентрации теплового потока режущего экзотермического факела, за счет чего обеспечивается повышение производительности резки и увеличение коэффициента использования электрода под водой. При меньшем О,З соотношении площа дей поперечного сечения центрального ипериферийного каналов расход кислорода; проходящего через центральный канал, недостаточен для полного окисленив тепловыделяющего элемента и удаления металла из полости реза. При величине укаэанного соотношения более 0,5 происходит ускоренное сгорание тепловыделяющего элемента, охлаждение режущего Факела и снижение его прорезающей способности. При соотно шении площадей поперечных сечений тепловыделяющего элемента и корпуса,меньшем 2,0, сгорание тепловыделяющего элемента значительно опережает сгорание корпуса. В результате часть высокотемпера турного ядра зкзотермического факела погружается в полость корпуса, тепловая мощность режущего факела и производительность резки падают, При указанном соотношении больше 2,5 скорости сгорания ЗО тепловыделяющего элемента и корпусапрактически адекватны. При этом окружающий высокотемпературное ядро экзотермического факела козырек практически отсутствует, формирование, факела ухудша ется, концентрация его теплового потока ипроизводительность резки падают, коэффициент использования электрода уменьшается.При сочетании оптимальных соотноше ний сечений потоков газов, тепловыделяющего элемента и корпуса обеспечивается стабильность горения электрода, Улучшается формирование режущего факела, повышается концентрация теплового потока. что 45 позволяет достичь предельных значенийпроизводительности резки и коэффициента использования электрода. Следовательно, предлагаемые существенные отличия и новизна элементов электрода обеспечивают 50 получение максимальной эффективностиего работы.На чертеже показано устройство дляподводной экзотермической резки, разрез, Электрод состоит из тепловыделяющего 55 элемента 1 с центральным сквозным каналом 2 для прохода кислорода, расположенного внутри тонкостенного корпуса 3 с равномерным зазором, образующим периферийный кольцевой свозной канал 4 для прохода кислорода.1792043 10 15 20 25 30 40 и/п площади тепловыдел, элемента к площади кориспользованала центрального и перифер,каналовния электрода пусэ 180 0,40 1 2 3 4 2,0 0,2 2,8 2,5 0,3 2,5 220 0,49 3.0 0,4 0.5 2,3 310 0,69 2,0 0,53 Для осуществления резки зафиксированный в электрододержателе электрод замыкают на электропроводную поверхность, открывают главный клапан (на рисунке не показан), осуществляя подачу кислорода внутрь электрода через каналы 2 и 4, и включают ток. После поджига электрода ток может быть отключен, а горение будет продолжаться за счет экзотермической реакции между электродными материалами 1 и 3 и кислородом, Резка осуществляется высокотемпературн ым экзотермическим факелом. При отключении подачи кислорода электрод гаснет и процесс резки прекращается.Достижение положительного эффекта при осуществлении данного технического ре- шения подтверждается результатами лабораторных исследований вариантов конструкции электрода. Увеличение производительности резки обеспечивается повышением тепловой мощности и концентрации экзотермического факела при уменьшении расхода электрода.Увеличение концентрации экзотермического факела, связанное с увеличением удельной массы сгорающего тепловыделяющего элемента и уменьшением поперечного сечения электрода, обеспечивается предлагаемой конструкцией тепловыделяющего элемента из толстостенной трубки при оптимальном сечении центральногокислородоподающего канала в пределах 0,3-0,5 установленной величины поперечного сечения периферийного кольцевого канала, при этом оптимальную площадь поперечного сечения металла цилиндрического тепловыделяющего элемента по отношению к площади поперечного сечвния металла, окружающего тепловыделяющий элемент тонкостенного корпуса, устанавливают в пределах 2,0-2,5.В рассматриваемых вариантах электрода(таблица) проходной кольцевой зазор пеДиаметр цен- Отношение трального ка- площадей риферийного канала составляет 0,6-0,8 мм. а диаметр центрэльйого канала тепловыделяющего элемента - в пределах 2,5-3,5,Один из вариантов выполнения предлагаемого устройства следующий. При выполнении центрального канала тепловыделяющего элемента сечением, меньшим 0,3 величины периферийного канала (вариант 1 таблицы), не был обеспечен достаточный центральный поток кислорода как для сгорания тепловыделяющего элемента, так и для сжигания и выдувания металла и 3 полбсти реза, Превышение площади поперечного сечения сгорающего металла тепловыделвдщего элемейта более, чем в 2,5 раза по отношению к.металлическому сечению тонкостенного корпуса привело к снижению производительности экзотермической резки и коэффициента использования электрода.При увеличении проходного сечения центрального канала тепловыделяющего элемента до величины более, чем 0.5 величины проходного сечения периферийного канала электрода и уменьшении площади сечения сгорающего металла тепловыделяющего элемента менее 2,0 величины площади поперечного сечения металла тонкостенного корпуса электрода (вариант 5 таблицы) снизились тепловая эффективность и прорезающая способность экзотермического факела, а также, коэффициент использования электрода. Оптимальный вэриант 3 (см, таблицу) конструкции экзотермического электрода при отношении проходного сечения центрального канала к периферийному около 0,4 при отношении площади сечения тепловыделяющего элемента к корпусу около 2,3 обеспечил повышение производительности резки при увеличении коэффициента использованияэлектрода почти вдвое. Отношение Длина реза, Коэффициент1792043 7 Продолжение таблицы рмула изобретен Составитель М,ДанченкоРедактор Т,Егорова Техред М,Моргентал Корректор Л.Ф Заказ 1190 Подписпатентаская наб 4/ раж е О "Поиск" Р ва, Ж, Рау 3035, М водствеино-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гага П УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКЗОТЕРМИЧЕСКОЙ РЕЗКИ, включающее тепловыделяющий элемент с центральным сквозным каналом для прохода кислорода и тонкостенный корпус, канцентрично окружающий тепловыделяющий элемент по всей длине с зазором, образующим периферийный кольцевой сквозной касло рода, отличаю- целью повышения резки за ,счет стаического горения е площадей попетрального и пери- оставляет 0,3 - 0,5, элемента и тонко - 25 нал для прохода ки шееся темчто, с производительности билизации экзотерм под водой, отношени речного сечения цен ферийного каналов с а тепловыделяющего10 стенного корпуса - 2,