Устройство для газопламенной обработки металлов

 

Изобретение относится к устройствам для газопламенной обработки металлов - а именно к устройствам, работающим на принципе электролиза воды с получением газовой смеси кислорода, водорода с последующим его сжиганием для обработки металлов (сварка, пайка, резка и т.д.). Сущность изобретения: в устройстве для газопламенной обработки короб электролизера дополнительно оснащен регулируемой заслонкой для перераспределения воздушного потока из короба электрооборудования в короб электролизера или в атмосферу. Узел насыщения газовой смеси размещен параллельно по трубопроводу подачи газовой смеси к газовой горелке. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для газопламенной обработки металлов, а именно к устройствам для газопламенной сварки, пайки, резки металлов.

Широкоизвестны устройства для газопламенной обработки металлов с использованием горючих газов, а именно водородно-кислородной смеси (а.с. 967704, B 23 K 5/00, 1981).

Известен также "Способ получения газовой смеси электролизом воды и устройство для его осуществления" (а.с. СССР N 1530363, B 23 K 5/00, 1989), в котором для повышения КПД процесса и упрощения управлением электролизно-водным генератором управление величиной потребляемого тока осуществляется за счет изменения числа рабочих ячеек, последовательно соединенных в электроцепь ЭВГ (аналог). Недостатком известного решения является сложность, низкая производительность установки по газу и влияние на производительность установки температурных факторов. Повышение КПД установки обеспечивается за счет подключения дополнительных ячеек генератора.

Известно также устройство (патент N 1699733, B 23 K 5/00, 1991), в котором устройство для газопламенной обработки снабжено дополнительно устройством для регулирования качества пламени, которое также имеет существенный недостаток: при высоких температурах воздуха от 25 до 50^oC при работе в полевых условиях либо в открытой атмосфере происходит отключение агрегата из-за перегрева электролизера, при низких же температурах окружающей среды от 0 до -10^oC установка требует длительного времени для выхода на оптимальный рабочий режим, а именно от 60 мин при 0^oC до 120 мин при -10^oC. Все это сводит к минимуму все преимущества таких установок перед обычными агрегатами (газоэлектросварка) при их эксплуатации в полевых условиях, хотя существует потребность в создании промышленных установок, обеспечивающих возможность работы в полевых условиях, например, ремонт, обслуживание сельхозтехники, нефтедобывающих устройств, оборудовании и т.д. (прототип).

Изобретение направлено на реализацию задачи по обеспечению общественной потребности в создании промышленного устройства, гарантирующую возможность проведения газосварочных работ в полевых условиях, при резких перепадах температуры окружающей среды от -10^oC до +50^oC, при этом установка должна соответствовать следующим потребительским и эксплуатационным требованиям. Производительность установки по газу должна быть достаточной, чтобы обеспечить качественный ремонт техники, не должна быть дорогостоящей, не должна содержать в конструкции дефицитных материалов (электроника, контрольно-измерительные приборы, дорогостоящую нержавеющую сталь и т.д.) должна предельно проста в эксплуатации и в ремонте в полевых условиях для того, чтобы среднеквалифицированный аттестованный специалист (газоэлектросварщик, электрик 3-4 разряда) мог гарантированно эксплуатировать и производить мелкий ремонт установки без привлечения для ремонта электронщиков и т.д. устройство должно обладать высоким КПД.

Поставленная задача реализована за счет того, что устройство для газопламенной обработки металлов, содержащее размещенное в коробках электрооборудования, электролизер, укомплектованный газосушителем, водяным затвором, предохранительным клапаном, узлом насыщения газовой смеси, сухим затвором, газовую горелку, характеризуемое тем, что короб электролизера дополнительно оснащен регулируемой заслонкой (заслонками), выполненными с возможностью частичной герметизации коробов путем перераспределения воздушного потока из короба электрооборудования в короб электролизера, либо в атмосферу, при этом узел насыщения газовой смеси размещен параллельно трубопроводу подачи газовой смеси и газовой горелке.

Техническое решение соответствует критерию "новизна", предъявленному к изобретению, так как отличается от прототипа наличием новых признаков, ".короб электролизера дополнительно оснащен регулируемой заслонкой (заслонками), выполненными с возможностью частичной герметизации коробов путем перераспределения воздушного потока из короба электрооборудования в короб электролизера, либо в атмосферу, при этом узел насыщения газовой смеси размещен параллельно трубопроводу подачи газовой смеси к газовой горелке", приводящих к реализации поставленной задачи созданию промышленной установки, работающей на принципе электролиза воды, гарантирующей возможность проведения газосварочных работ в полевых условиях, при низких резких перепадах температуры окружающей среды, обладающем высоким КПД.

Техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень", предъявленному к изобретению, так как при создании заявляемого технического решения было преодолено противоречие, а именно: выработка промышленных объемов "гремучего газа" в электролизере требует обязательного интенсивного охлаждения силового электрооборудования блока питания и самого электролизера, вышедшего на рабочий режим. Однако электролизер при выходе на рабочий режим не должен охлаждаться, так как при постоянном и параллельном охлаждении силового электрооборудования и электролизера одним потоком воздуха, электролизер выводится на рабочий режим длительное время (см. фиг. 2).

Данное противоречие в изобретении преодолено за счет изменения конструкции коробов, снабженных регулируемыми заслонками, обеспечивающих перераспределение воздушного потока таким образом, что до выхода электролизера на рабочий режим за счет перекрытия заслонок производится прогрев электролизера и вывод его на рабочий режим, далее заслонки открывают на необходимую величину в зависимости от температуры окружающего воздуха. На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень", так как является неочевидным для квалифицированного специалиста в данной области техники и решает казалось бы неразрешенное противоречие при эксплуатации устройства в полевых условиях, используя при этом имеющийся заданный поток воздуха, применяемый для охлаждения силового электрооборудования, а именно: электролизер и электрооборудование в рабочем режиме требуют постоянного интенсивного охлаждения, а при выходе на рабочий режим электролизера последний необходимо прогреть до температуры 50-75^oC, при этом время прогрева будет зависеть от температуры окружающего воздуха и может быть от 5 мин при температуре воздуха +20^oC до 30 мин при -10^oC. Период времени, достаточный для прогрева электролизера, определяют по показанию амперметра, при достижении его показаний величины тока, указанной в паспорте, регулируемые заслонки открывают на необходимую величину, указанную в инструкции по эксплуатации устройства. Применение регулируемых заслонок в генераторе электронно-водном, далее электролизере позволяет повысить КПД устройства в 2,5 раза за счет поддержания интервала температур электролита 50-75^oC, при котором происходит наиболее экономичное разделение воды на кислород и водород, при этом выход за указанные температурные интервалы, на основании практических экспериментов на реальных промышленных установках приводит к резкому до 2,5 раза повышению КПД устройства по потребляемой мощности на единицу вырабатываемого объема "гремучего газа". Теоретически это обосновано (Л.М.Якименко, "Получение водорода, кислорода, хлора и щелочей" М. 1981 изд-во "Химия" стр. 62 рис. 2-5).

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - сравнительный график выхода на рабочий режим устройства, где: a) без применения регулируемых заслонок, b) с применением регулируемых заслонок во временном интервале и зависимость КПД устройства от использования регулируемых заслонок.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для газопламенной обработки металлов, содержащего электролизер 1, газосушитель 2, водяной затвор 3, предохранительный клапан 4, узел насыщения газовой смеси 5, сухой затвор 6, газовую горелку 7, электролизер 1 размещен в коробе 8, на коробе 8 размещен короб 9 электрооборудования, в котором размещен вентилятор 10, соединенный с патрубком 11, в котором установлена регулируемая заслонка 12, стрелками 12a показано движение воздушных потоков с закрытой и открытой заслонками.

Устройство для газопламенной обработки металлов работает следующим образом. Газовая смесь из электролизера 1 поступает в бак-газосушитель 2, далее через тройник (не показан) делится на два потока: один поток проходит через водяной затвор 3 и сухой затвор 6, поступает в газовую горелку 7, второй поток через узел насыщения газовой смеси 5, сухой затвор 6 поступает в газовую горелку 7. Вентилем газовой горелки 7 (не показано) регулируется насыщение газовой смеси парами углеводородного топлива.

Система обеспечения работоспособности предлагаемого устройства работает следующим образом.

Вентилятор 10 зазасывает воздух из атмосферы через перфорированную боковину короба (не показано) и через патрубок 11 распределяет поток воздуха в двух направлениях в зависимости от режима работы электролизера. Сначала, а именно, после включения в сеть устройства, его необходимо прогреть для вывода электролизера 1 на рабочий режим, для этого регулируемая заслонка 12 перекрывает подачу воздушного потока 12а в корпус электролизера 8 и направляет его в атмосферу по патрубку 11.

По достижении рабочей температуры в электролизере 1 (50-75^oC), которая определяется обслуживающим персоналом по величине отклонения стрелки амперметра (не показано) до определенного значения, указанного в паспорте установки (фиг. 1а), обслуживающий персонал открывает заслонку 12 на величину, равную указанной в инструкции, в зависимости от температуры окружающего воздуха. А именно: 1) при t от -10 до +5^oC регулируемая заслонка 12 закрывает отверстие корпуса электролизера 8 на 3/4; 2) при t от 5 до 12^oC на 1/2; 3) при t от 12 до 20^oC на 1/4; 4) при t от 20 и выше заслонки открывают на 100% Использование регулируемых заслонок 12 в устройстве позволяет эксплуатировать его в полевых условиях с высоким КПД, при этом заявляемое техническое решение обеспечивает упрощение электросхемы силового оборудования. В настоящее время создана опытно-промышленная установка с потребляемой мощностью 1,5-2 кВт/ч. Данная установка эксплуатируется в течение года в ремонтной мастерской предприятия и зарекомендовала себя как надежное экономичное устройство при ведении ремонтных работ.

Формула изобретения

Устройство для газопламенной обработки металлов, содержащее размещенные в коробах электрооборудование, электролизер, газоосушитель, водяной затвор, предохранительный клапан, узел насыщения газовой смеси, сухой затвор и газовую горелку, отличающееся тем, что короб электролизера дополнительно оснащен не менее одной регулируемой заслонкой, установленной с возможностью частичной герметизации короба для перераспределения воздушного потока из короба электрооборудования в короб электролизера или в атмосферу, при этом узел насыщения газовой смеси размещен параллельно трубопроводу подачи газовой смеси к газовой горелке.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2