УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗКИ И ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ

Предложение относится к технологии резки и обработки различных материалов в строительной индустрии, а также может быть использовано для разделки материала аварийных конструкций, обработки поверхности материала методом напыления.
В настоящее время известны различные конструктивные решения устройств в виде инструмента для выполнения операций по резке и обработке материалов, из которых наиболее характерным можно выделить устройство для резки материала, содержащее прочный корпус, рабочий насадок и камеру с энергетическим материалом /RU 2005988, 15.02.1993, НПЦ "КВАЗАР"; SU 1577409, 16.03.1990./.
Существенными и очевидными недостатками такого типа устройств являются значительная металлоемкость, невысокая эффективность процесса резки материала ввиду низкой производительности генератора рабочего агента, сужающих области использования устройства.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для резки и обработки материала, содержащее корпус, соединенный с ним рабочий орган, одну или две рукояти, соединенные с корпусом, камеру образования рабочего агента с узлом инициирования материала образования рабочего агента, рабочий насадок для воздействия на материал /RU 2178077, 29.02.2000. (А.И.Плугин); или- Промышленное и строительное оборудование, М.-СПб, Сб. №36, 2003., с.27-30./.
Обладая определенным преимуществом перед аналогами, это устройство обладает также и существенным недостатком, заключающимся в несовершенстве, в связи с современными требованиями, его рабочего органа, рабочего насадка, низкой производительности камеры образования рабочего агента при ограниченных динамических и тепловых его показателях, ведущих к снижению удельной нагрузки на обрабатываемый материал, понижающей производительность и эффективность воздействия на материал, особенно в аварийных и нештатных ситуациях.
Технической задачей и технологическим результатом данного предложения является повышение производительности устройства при резке прочных минеральных материалов, сложных сплавов и синтезированных композиционных полимерных материалов; повышение эффективности процесса обработки поверхностей минеральных материалов.
Это в устройстве для резки и обработки материалов достигается за счет выполнения его корпуса с рабочим органом, с одной или двумя рукоятями, соединенными с телом корпуса, имеющего камеру образования рабочего агента и рабочий насадок для истечения рабочего агента на поверхность материала, при этом его корпус выполнен в виде удлиненного профилированного элемента, имеющего несколько гнезд для закрепления в теле корпуса указанной одной или двух рукоятей, а соединенный с корпусом рабочий орган выполнен из набора цилиндров, коаксиально расположенных между собой (входящих один в другой по одной общей оси), центральный из цилиндров является камерой образования рабочего агента, а охватывающие его цилиндры формируют собой последовательно: кольцевую полость, заполненную пористым минеральным материалом, пропитанным хладагентом; стенку рабочего органа, по образующей которой выполнен наружный защитный цилиндр, с полостью камеры для образования рабочего агента соединен рабочий насадок, имеющий центральное отверстие для истечения рабочего агента и - боковые отверстия, соединенные с указанной кольцевой полостью рабочего органа.
При этом корпус устройства выполнен из нескольких профилированных элементов, соединенных между собой с помощью входящих друг в друга пазов, а длина корпуса устанавливается по длине рабочего органа с помощью указанных пазов.
Причем рабочий орган и камеру образования рабочего агента выбирают из набора модульных элементов, имеющих различную длину и разный диаметр в соответствии с родом обрабатываемого материала.
На фиг.1 показан общий вид описываемого устройства;
на фиг.2 - рабочий орган, его техническое оснащение;
на фиг.3 - поперечное сечение рабочего органа устройства;
на фиг.4 показано распределение струй рабочего агента.
Устройство для резки и обработки материалов содержит корпус 1, с телом которого соединен рабочий орган 2 и рукоять 3 или две рукояти 3 и 4; в корпусе размещена камера образования рабочего агента - 5 и узел 6 инициирования материала 7, предназначенного для образования рабочего агента (газа, парогазовой смеси, газожидкостной смеси) из топливного состава (типа НМФ-2 (3), соединенный с рабочим пространством камеры 5 рабочий насадок 8 для воздействия на забой.
Корпус выполнен в виде удлиненного профилированного элемента 9, в котором выполнено несколько гнезд 10 для закрепления в этом корпусе рукоятей 3, 4. Рабочий орган 2 выполнен из набора цилиндров 11, 12, 13 и 14, которые расположены между собой коаксиально (на одной общей оси, входя один в другой), при этом центральный цилиндр 11 является камерой образования рабочего агента, а охватывающие его цилиндры формируют собой последовательно: кольцевую полость (между 12 и 13), заполненную пористым минеральным материалом (вспученным перлитом, или вермикулитом), структура пор этого материала пропитана хладагентом (ПГГ с сжиженным углекислым газом или другим компонентом, - по выбору и наличию); эта полость формирует также стенку 14 рабочего органа, по образующей которой выполнен наружный защитный цилиндр 15, покрытый защитной оболочкой из силоксанового блоксополимера для удобства пользования.
С полостью рабочей камеры 5 соединен рабочий насадок 8, имеющий центральное отверстие 16 для истечения рабочего агента и боковые отверстия 17, соединенные с указанной кольцевой полостью рабочего органа. Корпус устройства выполнен из нескольких профилированных элементов 18, 19 и 20, соединенных между собой с помощью входящих друг в друга пазов 21, при этом длина корпуса 1 выбирается и устанавливается по длине конкретного рабочего органа 2 и фиксируется с помощью указанных пазов, причем рабочий орган 2 и камеру 5 целесообразно набирать (по габаритам и производительности) из набора модульных элементов, имеющих различную длину и различный диаметр в соответствии с родом(прочностью) обрабатываемого материала, длины шва реза, площади обработки и т.п.
Работа описанного устройства осуществляется следующим образом.
Камеру 5 рабочего органа 2 заправляют материалом 7 в виде блока твердого топлива (типа НМФ-2(3) с линейным его расходом по длине, рабочий насадок 8 ориентируют на линию реза или на поверхность обработки материала, включают узел 6 инициирования срабатывания топливной смеси, например, от электровоспламенителя - 6, при этом из рабочего насадка вырывается рабочая струя (фиг.4) и разрушает материал. По мере расхода топливной смеси в рабочем органе кольцевые полости (фиг.3) прогреваются и хладагент из пор материала также истекает на поверхность этого обрабатываемого материала (фиг.4) и позволяет усилить разрушающий эффект материала за счет разнотемпературного воздействия на этот материал, что приводит к значительным температурным напряжениям и более интенсивному разрушению материала (см. Дмитриев А.П., Термическое и комбинированное...).
Если требуется только срезать предмет незначительного сечения (стержень, прут и т.п.), выбирают устройство с одной рукоятью 3 и незначительной длиной топливного элемента в рабочем органе, но при необходимости длительной работы используют возможности корпуса 1, его раздвигают в пазах 21, выбирают длину топливного элемента - 7 (материала) и ведут резку или обработку материала: минерального, металла, полимерного материала и т.п. материалов, при этом ставят вторую рукоять - 4 для более удобного пользования, т.к. вес устройства при этом увеличивается за счет большого количества топливной смеси и более весомого рабочего органа.