Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_12344
.pdf
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_393411.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=393411&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB393411A
[]
[Второе издание.] ]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Конвенция, дата (США: 8 июня 1931 г.) 39,3411 Заявка (в Соединенном Королевстве): 27 мая 1932 г. № t5,051
32.
Полная спецификация принята. 8 июня, 19.33.
- f ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в области термического соединения или термического разделения металлов.
Мы, TEim LINDE AIR 'aOndUeTS. COWtiaff;,, из 30,, Восток. Вторая улица, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США. В
соответствии с законодательством штата Огайо, США, производители (правообладатели Джеймса Хайролда
Буффало, проживающего по адресу: Стратфорд-роуд, 19, Буффало, штат Нью-Йорк, США, и Ллойда Уоррена
Янга, проживающего по адресу: Делавэр-авеню, 2439, Буффало, штат Нью-Йорк, США, оба граждане США),
настоящим заявляют, что характер данного изобретения и способ его осуществления должны быть подробно
описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к термическому соединению или термическому разделению металлов, в
частности к технологиям сварки и резки металлов, и более конкретно к системам, работающим в
автоматическом или полуавтоматическом режиме для непрерывного получения сварного шва или реза с
неизменно превосходным качеством.
При сварке металлов плавлением с помощью кислородно-ацетиленового пламени или электрической дуги,
как при производственной или машинной сварке, получаемый сварной шов является результатом ряда
переменных факторов, таких как: теплота плавления пламени или дуги; скорость подачи заготовки
относительно пламени или дуги; химические и металлургические свойства металла; ширина зазора между
свариваемыми кромками; и, если металл должен быть сплавлен и добавлен к шву, скорость подачи
сварочного прутка или электрода в расплавленную ванну, а также размер и свойства такого прутка или
электрода. Для получения сварного шва заданного высокого качества крайне важно, чтобы эти факторы были
очень точно соотнесены в каждой точке вдоль шва.
Ранее для целей прокатки, волочения проволоки и тому подобного предлагалось повышать температуру
металла до желаемого критического значения и поддерживать ее путем пропускания электрического тока
через металл и регулирования подачи электрического тока с помощью автоматического терморегулятора,
который реагирует на изменения температуры металла. Еще одно предыдущее предложение по холодной
кузнечной обработке металла перед прокаткой состоит в достижении степени нагрева, до которой
нагревается металл для поддержания теплового тока.
До настоящего времени в большинстве типов автоматических сварочных аппаратов 60-й серии скорость
подачи заготовки и температура устанавливаются на заранее определенном уровне в начале сварки и не
изменяются в процессе ее выполнения. Следовательно, поскольку факторы, влияющие на качество сварного
шва, обычно не остаются постоянными, часто получаются неудовлетворительные сварные швы.
В некоторых сварочных аппаратах для компенсации таких колебаний скорость сварки регулируется
оператором, чьи действия определяются его собственной оценкой внешнего вида сварного шва, температуры
сварки и других факторов во время выполнения сварки. Когда он приходит к выводу, что удовлетворительный
сварной шов не получается, помощник снова полагается на свое суждение, внося корректировки в скорость
сварки, средства нагрева, подачу сварочного электрода и так далее, пытаясь компенсировать изменение
одного или нескольких из этих параметров, надеясь таким образом восстановить комбинированное состояние,
обеспечивающее сварной шов требуемого качества.
Не существует определенной связи между настройками, вносимыми обслуживающим персоналом, и заранее
определенными условиями сварки, которые они стремятся восстановить. Каждый обслуживающий персонал
вносит личный фактор в процесс сварки, выполняемый на подконтрольном ему станке, поскольку его контроль
и манипуляции в основном зависят от его остроты ума и мастерства, которые обычно снижаются в течение
рабочего дня. В таких условиях практически невозможно поддерживать удовлетворительную корреляцию всех
переменных факторов, влияющих на процесс сварки шва на протяжении всего его выполнения, от начала до
конца сварного шва.
Согласно настоящему изобретению, металл, в частности в виде листов, полос и тому подобного, термически
соединяется или термически разделяется путем осуществления относительного перемещения металла мимо
источника тепла, тем самым постепенно нагревая указанный металл и автоматически изменяя количество
тепла, приложенного к последовательным участкам металла, по мере изменения теплового состояния таких
участков относительно заданного стандарта, причем такие изменения количества тепла пропорциональны
указанным изменениям теплового состояния и постоянно стремятся восстановить это стандартное состояние.
Таким образом, навыки и суждения человека в значительной степени исключаются из процесса сварки и
заменяются автоматическим механизмом управления, который постоянно стремится восстановить
нормальный режим сварки и мгновенно реагирует даже на малейшие изменения различных факторов,
которые в совокупности обеспечивают сварной шов с заданной глубиной проплавления и качеством. Мы
установили, что одним из надежных критериев практически идеального сварного шва является состояние
сильно нагретых или слегка расплавленных металлических кромок непосредственно перед точкой сварки, или
состояние сварного шва в момент его выполнения и в состоянии плавления; и что излучаемая энергия,
испускаемая такими сильно нагретыми кромками или таким расплавленным металлом, является одной из
характеристик, которые могут быть использованы для поддержания желаемой точной корреляции факторов,
создающих условия, обеспечивающие практически идеальный сварной шов.
Мы обнаружили, что фотоэлектрический элемент, сфокусированный на сильно нагретом или расплавленном
металле, прилегающем к хрому в точке сварки, может оказывать воздействие.
Может использоваться в качестве средства, мгновенно обнаруживающего изменения в зоне сварки выше или
ниже заданного нормального состояния; и что невидимые, а также видимые световые и тепловые эффекты
таких изменений, слишком незначительные, чтобы их можно было заметить. Сопровождающий прибор
мгновенно воспроизводит соответствующие изменения заданного нормального фотоэлектрического тока.
Эти альтернативные методы, с изменением или без изменения параметров, могут использоваться для
управления механизмом сварки и восстановления заданных нормальных условий сварки.
Мы предпочитаем контролировать процесс сварки путем автоматического или полуавтоматического
изменения скорости перемещения заготовки относительно сварочного оборудования, то есть
кислородно-ацетиленовой горелки или электрической дуги с использованием или без использования
сварочного прутка или сварочного электрода. Скорость сварки, а также температура сварки и другие факторы
регулируются в начале сварочной операции для получения сварного шва заданного высокого качества и
правильного проплавления, после чего механизм под управлением фотоэлемента может автоматически или
полуавтоматически поддерживаться в состоянии, обеспечивающем непрерывное получение одинакового
результата по всей длине шва.
Предпочтительные варианты устройств, являющихся предметом настоящего изобретения, будут описаны
далее со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: Рисунок 1 представляет собой схематическое
изображение одного из вариантов устройства; Рисунки 2 и 3 представляют собой схематические изображения,
иллюстрирующие модификации системы управления, показанной на Рис. 1; Рисунок 4 представляет собой
схематическое изображение части шва, то есть...
на стадии сварки; на рисунке 5 показан фотоэлементный блок 75 с фокусирующей трубкой в разрезе.
Обращаясь к рис. 1, мы показали принципы нашего изобретения, примененные к аппарату для сварки
продольного шва S трубчатого металлического изделия, такого как 80 стальная бочка или труба WV.
Кислородно-ацетиленовая или аналогичная паяльная труба B, или электрическая дуга могут обеспечить
высокую температуру, необходимую для нагрева и сплавления соединяемых кромок и для сплавления
сварочного прутка D, 85 в котором добавляется сварочный металл для образования соединения. При
использовании электрического тока сварочный пруток может служить токопроводящим электродом; и такой
пруток или электрод, по мере расплавления его конца, может подаваться в зону сварки известным способом
(не показан). Обрабатываемая деталь, например, прилегающие кромки шва, может постепенно нагреваться,
например, путем перемещения детали и сварочного аппарата относительно друг друга на 95 градусов в
направлении, проходящем вдоль швов, для получения сплошного сварного шва.
Как показано на рисунке, подходящие подающие ролики F, приводимые в движение через соответствующую
зубчатую передачу электродвигателем 3M с регулируемой скоростью, могут зацепляться с
противоположными сторонами ствола WV и перемещать его таким образом, чтобы шов проходил мимо
относительно неподвижной продувочной трубы и сварочного прутка, связанного с ней. 105 Для обеспечения
удовлетворительного качества сварного шва по всей его длине, оператор до настоящего времени вручную
регулировал подачу заготовки относительно сварочного оборудования, например, поворачивая рукоятку HI
реостата H в цепи возбуждения двигателя вправо или влево, чтобы увеличить или уменьшить скорость
двигателя M и, таким образом, соответствующим образом изменить движение шва относительно сварочного
оборудования. При выполнении этих корректировок оператор руководствуется главным образом внешним
видом сварного шва, поэтому требуется постоянный контроль. Это имеет свои физические ограничения; он не
может обнаружить незначительные изменения, а также более выраженные изменения сразу же в начале их
возникновения; и существует заметный интервал, достаточный для развития дефекта сварного шва, прежде
чем будет произведено правильное регулирование.
Более того, такое регулирование является лишь приблизительным, поскольку нет определенной связи между
изменениями, происходящими в сварном шве, и корректирующими мерами, применяемыми аттенуирующим
393,411 393j411 для восстановления исходного состояния.
Для преодоления этих трудностей и получения непрерывного однородного сварного шва заданного качества
мы используем средства, изменяющиеся пропорционально и мгновенно в ответ на изменения характеристики
расплавленного сварного шва или прилегающего к нему сильно нагретого основного металла, зависящие от
температуры, и используем такие изменения для приведения в действие механизма, предназначенного для
восстановления состояния, обеспечивающего сварку однородного качества в каждой точке вдоль шва. Среди
устройств, приспособленных для обнаружения и реагирования на эти изменения, мы предпочитаем
использовать фотоэлектрический элемент, который реагирует на изменения лучистой энергии, излучаемой
сильно нагретым или расплавленным металлом в месте сварки или рядом с ним. Как показано на рисунке,
фотоэлемент C расположен таким образом, что его можно сфокусировать на сильно нагретом металле, и
предпочтительно он соединен в цепи со стандартным термоэлектронным усилителем A. Выходной ток
усилителя A может подаваться на реле R, которое управляет цепью относительно небольшого реверсивного
электродвигателя K, механически соединенного с реостатом H, который предназначен для включения или
выключения сопротивления в цепи возбуждения двигателя с регулируемой скоростью M и, таким образом,
увеличения или уменьшения скорости подачи заготовки W.
При нагревании стали для получения сварного шва цвет стали меняется от черного (385) через красные
оттенки до почти белого при температуре плавления. По мере повышения температуры стали испускаются
красные и инфракрасные лучи во всё большем количестве; и, поскольку мы можем использовать
фотоэлемент A40, очень чувствительный к лучистой энергии, соответствующей красной и инфракрасной
зонам спектра, очень незначительные изменения состояния сварного шва могут быть мгновенно обнаружены
таким элементом. Изменения лучистой энергии, передаваемой от обрабатываемой детали через трубку Cl к
фотоэлементу C, приводят к пропорциональному увеличению или уменьшению электрической энергии,
проходящей через элемент.
Иногда частицы окалины и других веществ в зоне сварки становятся очень яркими и излучают яркий белый
свет, а также, возможно, ультрафиолетовое излучение, что может давать ложный сигнал фотоэлементу.
Для преодоления этой проблемы в трубку Cl, расположенную рядом с фотоэлементом, можно поместить
фильтрующую сетку, которая будет пропускать к элементу только красные и инфракрасные лучи, тем самым
повышая его стабильность и обеспечивая более эффективную работу элемента под воздействием тепловых
лучей, чем световых. Этот экран, как показано на рис. 5, может быть изготовлен из двух стеклянных
элементов: одного из прозрачного стекла 6, отшлифованного с одной стороны для рассеивания лучей, идущих
к фотоэлементу, и другого из прозрачного красного стекла 7, которое отфильтровывает коротковолновые
лучи, включая ультрафиолетовое излучение.
Мы также можем установить ряд неподвижных диафрагм 9 в светопроводящую трубку Cl, чтобы
предотвратить отражение от стенок этой трубки. Проводники 10 и 11 7Q электрически соединяют
фотоэлемент C с входными клеммами подходящего усилителя постоянного тока A, например, Loftin-White,
который может иметь разъем 12 для подключения тока накала и ручку регулировки усиления 13. Усиленная
электрическая энергия может передаваться проводниками 14 к катушке 16 миллиамперметра G, где
изменения лучистой энергии 80, соответствующие изменениям в сварном шве, могут электрически
отображаться на шкале 18 стрелкой 19, которая приводится в действие катушкой 16.
При начале сварочных работ 85 на одном конце шва, различные факторы, такие как паяльная труба или
электрический ток, скорость подачи заготовки и скорость подачи сварочного прутка или электрода,
желательно регулировать в соответствии с предыдущим опытом и стандартами, чтобы обеспечить получение
сварного шва в этой точке с заранее определенным высоким качеством и нормальным проплавлением. «Если
соединения фотоэлемента и усилителя выполнены соответствующими переключателями, фотоэлемент будет
активироваться световым потоком от расплавленного сварного шва, на который он направлен, и по мере
продолжения сварки стрелка 100-миллиамперметра 19 будет показывать на шкале 18 любые изменения по
сравнению с исходными условиями; или же миллиамперметр может быть откалиброван таким образом, чтобы
желаемое исходное состояние отображалось в начале сварочной операции, когда стрелка 19 находится на
предварительном показании на шкале 18».
Поскольку влияние нескольких факторов сварки взаимосвязано в процессе сварки, соотношение этих
факторов, таких как скорость подачи материала, может регулироваться в зависимости от изменений
начальных или желаемых условий сварки для получения равномерного сварного шва по всей его длине, даже
если время от времени могут возникать изменения других взаимодействующих факторов сварочной
операции. Для полуавтоматического управления сваркой оператор может наблюдать за движениями стрелки
120 и, руководствуясь ими, поддерживать заданное состояние сварки, вручную поворачивая ручку реостата
11 вправо или влево, в зависимости от последовательных положений стрелки 125 относительно
фиксированной нулевой точки или заданного показания на шкале 18.
Это приведет к увеличению или уменьшению сопротивления в цепи возбуждения двигателя и, следовательно,
к увеличению или уменьшению скорости приводного двигателя 1B0 Ai, цепь возбуждения которого соединена
с сопротивлением реостата H проводниками 22, 23. Соответственно, когда световой поток от сварного шва к
фотоэлементу уменьшается, электрическая мощность элемента снижается, в результате чего указатель 19
перемещается в сторону от своего заданного или нейтрального положения. Исходя из этого, оператор
понимает, что скорость сварки слишком высока, и в связи с этим включает реостат H, чтобы снизить скорость
приводного двигателя M до точки, в которой температура в месте сварки может стать достаточно высокой,
чтобы вернуть стрелку -15 в нейтральное положение. И наоборот, когда интенсивность излучаемых световых
лучей возрастает до такой степени, что указатель 19 перемещается в противоположную сторону от своего
нейтрального положения, оператор делает вывод, что заготовка движется слишком медленно, и,
соответственно, управляет реостатом H для увеличения скорости подачи заготовки до тех пор, пока указатель
не вернется в нейтральное положение.
Благодаря такому контролю можно легко получить в 5 раз большую скорость сварки, что всегда обеспечит
полное проваривание, высокое качество и равномерный сварной шов.
Для полного исключения ручного управления мы предпочитаем организовать систему управления таким
образом, чтобы скорость приводного двигателя Mf автоматически регулировалась в соответствии с
изменениями в сварном шве. Поэтому на рис. 1 показана система, в которой контактор реостата H может
поворачиваться в любом направлении реверсивным двигателем K, управляемым изменениями
освещенности, регистрируемыми фотоэлементом C. Например, указатель 19', реагирующий на усиленные
изменения тока в фотоэлементе, может быть электрически соединен через батарею T с промежуточной
точкой проводника, противоположные концы которого соединены с катушками соленоида 26 и 97
соответственно.
Другие концы этих катушек соединены проводниками 28 и 29 с контактами 30 и 31, расположенными на
противоположных сторонах, и могут также взаимодействовать с контактом -32 на указателе 19. Когда сварка
выполняется в соответствии с заранее установленным стандартом, указатель будет находиться в
нейтральном положении, а контакт 32 будет вне зацепления с обоими контактами 30 и 81; а расстояния между
контактом указателя и двумя другими могут быть настолько велики, что мельчайшие изменения будут
неэффективны для ослабления цепи управления.
Но когда указательный контакт 32 замыкается с контактом 3CG, катушка 26 будет запитана током от батареи
T; и катушка 27 будет постоянно запитана, когда контакт 31 будет замыкаться указательным контактом 32. Эти
катушки 26 и 27 при подаче напряжения.
предназначен для осуществления реверсирования тока якоря управляющего двигателя K и, таким образом,
вызывает вращение вала якоря по часовой или против часовой стрелки, на котором может находиться червяк
83, зацепляющийся с червячным колесом 70 34, на котором расположен контактор реостата H.
Катушка 26 одновременно управляет переключателями 35 и 36, предназначенными для электрического
соединения обмотки возбуждения и обмотки якоря управляющего двигателя K в цепи 75 с сетью переменного
тока L, LV, чтобы вызвать вращение вала этого двигателя по часовой стрелке; и катушка 27 аналогичным
образом управляет переключателями 37 и 38 для электрического соединения обмоток возбуждения и якоря
a0 с сетью переменного тока L, L', чтобы вызвать вращение вала якоря двигателя против часовой стрелки.
Червяк 3.3 на этом валу постоянно зацепляется с червячным колесом 34, несущим контактор в реостате H, 85,
благодаря чему сопротивление в цепи возбуждения приводного двигателя M может быть увеличено или
уменьшено вращением двигателя K, что позволяет увеличивать или уменьшать скорость приводного
двигателя и скорость подачи заготовки 90 по мере необходимости.
Обычно указатель 19 находится в нейтральном или среднем положении, цепи катушки разомкнуты, двигатель
K находится в режиме холостого хода, а двигатель M подает заготовку W с правильной скоростью SH, чтобы
получить сварной шов заданного качества. Предполагая, что контакт указателя 32 замыкается на контакт 30,
переключатели 35 и 36 замкнутся, и ток будет течь по следующему пути: AOO (основная обмотка питания L,
проводник 40, обмотка возбуждения 41, проводник 49), переключатель 35, проводники 43 и 44, якорь 45,
проводники 41 и 47, переключатель 36, проводники 48 и 49, основная обмотка питания LW. Аналогично, 1W5
(предполагая, что контакт указателя замыкается на контакт 31), переключатели 37 и 38 замкнутся, и ток будет
течь по следующему пути: основная обмотка питания L, проводник 40, обмотка возбуждения 41, проводники
42, 110 и 49k, переключатель 38, проводники 47 и 48k, якорь 45, проводники 44 и 43, переключатель 37,
проводник 49, основная обмотка питания LW. Блоки цепи реле, содержащие катушки 26 и 27, могут включать
лампы накаливания 50 и 51 разных цветов, одна из которых загорается при работе двигателя K и служит
сигналом, позволяющим оператору мгновенно определить, ускоряется или замедляется механизм подачи
заготовки.
Система управления, показанная на рис. 2, во многом аналогична системе, показанной на рис. f-g.
1.
Здесь управляющий двигатель K и связанные с ним соединения 125 опущены, и вместо этого катушки 26 и 27
в цепи реле, управляемой стрелочным элементом 32, расположены таким образом, чтобы непосредственно
открывать или закрывать переключатели для мгновенного увеличения или уменьшения сопротивления в
приводном двигателе 130 393,411:
393,411 Полевая цепь S. Как показано, поле лидирует.
22, 23 В состав приводного двигателя М может входить последовательно включенный основной
регулируемый резистор 53 и два фиксированных резистора 54,5 и 55. Обычно резистор 54 отключается, а
резистор 58 регулируется таким образом, чтобы двигатель M работал с необходимой скоростью для подачи
заготовки W со скоростью, требуемой для получения идеального сварного шва в начале сварочной операции.
В процессе сварки, при возникновении ситуации, приводящей к перегреву металла в месте сварки, вызванное
этим увеличение лучистой энергии, например, интенсивности света или цвета, будет обнаружено
фотоэлементом С, и увеличение усиленной электрической энергии от последнего приведет в действие
указатель 19, замыкающий контакты 32 и 30, после чего катушка 26 под напряжением разомкнет
переключатель 56, включив сопротивление 54 и тем самым увеличив скорость вращения двигателя в
достаточной степени для восстановления исходного состояния или для создания условий, обеспечивающих
сварной шов нормального проплавления и качества в каждой точке. С другой стороны, если лучистая энергия
металла в сварном шве упадет ниже нормы, что указывает на перегрев, то ток фотоэлемента уменьшится, и
усиленный электрический ток в миллиметровой обмотке приведет в действие стрелку 19, размыкая контакты
30 и 32, после чего обесточенная катушка 126 отключит выключатель 5s, чтобы устранить сопротивление 54;
а если перегрев продолжится, контакты 32 и 31 замкнутся, и находящаяся под напряжением катушка 27
замкнет выключатель 57, чтобы устранить сопротивление 55 и тем самым еще больше снизить скорость
вращения приводного двигателя, чтобы восстановить исходное состояние.
Если скорость подачи заготовки становится слишком низкой, а энергия излучения от расплавленного металла
увеличивается, контакты 32 и 31 размыкаются, и переключатель 57 размыкается, чтобы снова подключить
резистор 55 и тем самым мгновенно увеличить скорость подачи заготовки.
Представленная на рис. 3 система управления представляет собой, по сути, комбинацию двух систем,
изображенных на рис. 1 и 2, и имеет определенные недостатки по сравнению с каждой из них по отдельности,
а именно: небольшое изменение скорости может быть достигнуто мгновенно, после чего изменение скорости
может продолжаться при необходимости до тех пор, пока фотоэлемент не потребует дальнейшего изменения.
Здесь фотоэлемент С, как и прежде, сфокусированный на зоне сварки, подключен к усилителю А, который
может получать ток от сети постоянного тока 220 В L, L'; а выходные клеммы усилителя могут быть
подключены к соответствующему реле Е, как уже было описано; показанное реле относится к типу,
известному как Weston Model 534, имеющему контакты, шкалу индикации и указатель, аналогичные тем,
которые схематически показаны на рис. 1 и 2. Ток для питания катушек реле 261, 271 может подаваться из
сети L, L' через проводники 191, 1911 70 и проводники 281, 291, 251, 2511; при этом проводник 2511 соединен
с сетью L' через большую часть высокоомного резистора 60. Когда катушка 261 находится под напряжением,
нормально разомкнутые контакты 61, 62, 63 замкнутся, а нормально замкнутый контакт 64 разомкнется; а
когда катушка 271 находится под напряжением, нормально разомкнутые контакты 65, 66, 67, 68 замкнутся.
Когда замыкается любой из контактов '61 и 65, загорается либо зеленая лампа 80 501, либо красная лампа
511 под действием тока, подаваемого из сети L, L' по проводам 191", 69, '70 и 71; таким образом, оператор
может вручную поворачивать рукоятку реостата HI для полуавтоматического увеличения или уменьшения
скорости приводного двигателя M в зависимости от того, какая лампа горит.
Для этой цели три контакта 72, 73, 74 двухпозиционного переключателя J устанавливаются таким образом,
чтобы зацеплять контакты 721, 731, 741 соответственно; 90 но когда управление должно быть полностью
автоматическим, переключатель J устанавливается так, чтобы его контакты зацепляли контакты 7211, 7311,
7411 соответственно. Обычно регулируемый резистор 541 отключается от цепи возбуждения 221. 95
231 К нормально замкнутым контактам 64 подключены проводники 75, 76 двигателя М; в цепи возбуждения
обычно находится регулируемое сопротивление 551. Когда переключатель J установлен в полностью
автоматический режим работы и катушка 261 получает питание, контакты 64 размыкаются и мгновенно вводят
сопротивление 541, что приводит к немедленному увеличению скорости подачи заготовки. Одновременно
контакты 62 и 105 63 замыкаются и замыкают цепь управления двигателем K' по следующему пути:
Основной проводник L', проводник 77; обмотка возбуждения 78, проводники 79 и 80, контакты 63, проводник
81, якорь 82, проводники 83 и 84, контакты 62, проводники 85 и 86, лезвие 74, проводник 87, обмотка
возбуждения 88, проводник 419", основной проводник L'. Вал якоря 82, соединенный с рукояткой HI, вращает
последнюю против часовой стрелки, увеличивая сопротивление реостата до тех пор, пока не восстановится
нормальное сваривание и увеличенный фотоэлектрический ток не заставит указатель реле E разомкнуть цепь
катушки 261, после чего контакты 61, 64, 62, 63 вернутся в свои нормальные положения. Когда катушка 271
получает напряжение, контакты 66 замыкаются, мгновенно отключая сопротивление 551 с помощью шунта,
состоящего из проводников 76, 89, контактов 66, 125, проводника 90, лезвия 73 и проводника 91; тем самым
немедленно снижая скорость подачи заготовки. Одновременно контакты G7 и 68 замыкаются и замыкают цепь
вспомогательного двигателя K' 130 393,411 3 93,411 по следующему пути: Главный LM, проводник 77, обмотка
возбуждения 78, проводник 79,
Co:mtaets tiS, eojidjCtGr armiature S-, conductors 81 and 92, contacts 67, conconductor 86, blade 74, conductor 87,
field winding 88, conductor 1911 main L.
Затем якорь 82 вращается по часовой стрелке, регулируя контактор HI для отключения сопротивления
реостата до тех пор, пока не установится нормальная сварка, и уменьшенный ток фотоэлемента не заставит
указатель 19 разомкнуть контакты 32, 31 (как на рис. 1 и 2) и обесточить катушку реле 27, после чего контакты
65, 66, 67 и 68 вернутся в разомкнутое положение. Регулируемое сопротивление 531 автоматически
вставляется в цепь возбуждения приводного двигателя посредством механизма, который размыкает
нормально замкнутый выключатель 94 в нужное время вблизи хвостовых концов винта. Таким образом, t! То
есть, приводной двигатель быстро увеличит скорость подачи заготовки, если это необходимо для
предотвращения быстрого накопления тепла и перегрева в таких условиях.
Хотя и практично и выгодно фокусировать фотоэлемент на расплавленной металлической ванне и тем самым
мгновенно регулировать скорость сварки в соответствии с изменениями лучистой энергии, интенсивности
света или цвета ванны, мы обнаружили, что в многослойной сварке, где можно последовательно применять
ряд нагревательных элементов к свариваемым поверхностям и вдоль них, большие изменения лучистой
энергии происходят на небольшом расстоянии от ванны. По этой причине во многих случаях
предпочтительнее фокусировать фотоэлемент на сильно освещенной части металлической поверхности — на
небольшом расстоянии перед расплавленной лужей; — что для удобства можно назвать распознаванием.
При сварке шва между тонкими металлическими кромками с использованием многопламенной
кислородно-ацетиленовой горелки, сварочное пламя, воздействующее на сварочную ванну, обеспечивает
плотное проплавление шва, когда последовательные нагревательные элементы расположены таким образом,
что так называемое заднее предварительное пламя слегка расплавляет кромки на небольшом расстоянии
перед сварочным пламенем.
Этот задний предварительный нагрев можно назвать направляющим пламенем tC, и «направляющей точкой»,
на которую фокусируется фотоэлемент, предпочтительно является слегка расплавленная область вдоль шва
t5 сразу после того, как последний проходит направляющее пламя. Когда фотоэлемент правильно
сфокусирован на «направляющей точке», происходят относительно большие изменения интенсивности
излучаемой энергии за счет сужения M или расширения зоны расплавленного металла в этой точке, которые
могут быть использованы в системах управления, показанных на рисунках 1, 2 и 3, для регулирования
скорости подачи заготовки. Следовательно, когда «направляющая точка» не расплавляет края листа,
индикатор находится в «направляющей точке», поскольку края металла недостаточно нагреты, чтобы
сварочное пламя могло обеспечить нормальный или полностью проплавленный сварной шов, поэтому
фотоэлемент мгновенно замедляет скорость подачи заготовки до достижения желаемого состояния
предварительного нагрева; с другой стороны...
при слишком сильном плавлении под действием направляющего пламени, направляющая точка - 7! 5 Это
указывает на то, что в конечном сварном шве будет чрезмерное проплавление, и система управления в связи
с этим мгновенно реагирует, ускоряя скорость подачи материала. 84 Описанная выше процедура
схематически проиллюстрирована на рис. 4, где показан процесс формирования сварного шва с
предпочтительной нормальной глубиной проплавления. Края X', Y' металлической пластины M, трубы или
аналогичных участков X, Y расположены вплотную или с небольшим зазором, образуя сварной шов S.
Готовая часть сварного шва показана в точке Z, а расплавленная ванна — в точке P. 90 Количество пламен
кислородно-ацетиленовой смеси, подаваемых на шов с помощью многопламенной сварочной трубки, может
варьироваться, как показано на рисунке; n, сварочное пламя 99 может воздействовать непосредственно на
ванну, заднее предварительно нагревающее или направляющее пламя 98 может слегка расплавить
несваренные кромки на небольшом расстоянии от ванны, а пара передних нагревающих пламен 95 и 95
может воздействовать на несваренные кромки на небольшом расстоянии от шва и до того, как эти кромки
пройдут под действием направляющего пламени.
Как показано на рисунке 97, фокусирующая трубка фотоэлемента может иметь удлиненное отверстие,
которое простирается поперек шва в точке 1t5 между пластинами 99 и 98, чтобы принимать лучистую энергию
от слегка расплавленных краев и сильно изогнутого прилегающего металла и передавать этот свет на
фотоэлемент. Трубка для выдувания пламени 99, 98, 95, 96 и фокусирующая трубка с отверстием 97 могут
быть неподвижными, в то время как рабочие участки X и Y могут подаваться вместе вдоль шва, как показано
стрелкой; 115 после чего фотоэлемент и связанный с ним механизм, показанные на фиг. 1, 2 и 3, будут
полуавтоматически или автоматически регулировать скорость подачи заготовки для получения равномерного
непрерывного сварного шва. 120 Из вышеизложенного следует, что получение однородного непрерывного
сварного шва может быть достигнуто путем соответствующего изменения количества тепла, подаваемого в
шов при его формировании, например, путем изменения движения паяльной трубки и заготовки относительно
друг друга при использовании средств постоянной подачи тепла; а в описанной подробно выгодной процедуре
скорость подачи заготовки может быть использована для применения комбинаций уже описанных методов и
механизмов, то есть мы можем изменять скорость подачи заготовки и одновременно изменять давление
сварочных газов или расстояние между паяльной трубкой и заготовкой.
Например, управляемые реле фиксированные сопротивления, подобные показанным на рисунках 54, 55 и 541
551, при установке или удалении могут быстро изменять скорость основного двигателя подачи заготовки M, а
управляемый реле вспомогательный двигатель может одновременно приводить в действие механизм
регулировки паяльной трубки и ее пламени либо в направлении заготовки, либо от нее, чтобы обеспечить
плавное изменение количества тепла, подаваемого в сварной шов. Такое сочетание желательно в тех
случаях, когда относительно большое изменение температуры необходимо производить постепенно, но
быстрее, чем это удобно сделать, перемещая регулирующий реостат H главного приводного двигателя.
Мы подробно описали несколько вариантов осуществления нашего изобретения с целью иллюстрации его
основных принципов. 90 Эти принципы, хотя и особенно выгодны при сварке плавлением, могут также
применяться для соединения металлов пайкой и серебряным припоем; а также при так называемой кузнечной
сварке, при которой, например, заготовка, нагретая в печи до температуры сварки, может быть протянута или
подана через подходящую матрицу или средство приложения давления и сварена встык или внахлест, с
дополнительным нагревом или без него в точке сварки или вблизи нее. В обоих случаях, как с
дополнительным нагревом, так и без него, фотоэлектрический элемент может быть сфокусирован на
обрабатываемой детали в точке, непосредственно предшествующей матрице или средству приложения
давления, используемому для создания сварного шва (105). При использовании дополнительного нагрева
средства управления могут изменять количество дополнительного нагрева, а также скорость перемещения
заготовки; а при отсутствии дополнительного нагрева средства управления могут изменять скорость вытяжки
или подачи заготовки из печи к штампу или устройству приложения давления для получения сварного шва
равномерного качества.
Принципы данного изобретения могут также применяться при резке материалов, например, при так
называемой резке металла с использованием кислородно-ацетиленового режущего пламени, состоящего из
газового нагрева и окислительных струй. Фотоэлемент или средство, реагирующее на лучистую энергию,
вместо того, чтобы фокусироваться на внешней стороне изделия или воздействовать на нее, как показано на
рис.
1, Может быть сфокусировано на нижней или внутренней стороне шва, прилегающей к точке сварки при
температуре 125°F; трубка легкого конвейера C надлежащим образом поддерживается внутри трубки W и
закреплена на сильно нагретой зоне на противоположной стороне шва от нагревательного пламени или зоны.
Например, lB(&) может изменяться, пока паяльная трубка неподвижна. С другой стороны, если скорость
подачи заготовки поддерживается практически постоянной, отличные результаты могут быть получены либо
путем изменения давления газов, подаваемых в паяльную трубу, и, следовательно, изменения размера
пламени паяльной трубы, либо путем изменения расстояния между заготовкой и пламенем паяльной трубы. В
обоих случаях количество тепла, подаваемого на шов, регулируется, разумеется, в соответствии с
изменениями лучистой энергии, излучаемой нагретой заготовкой и регистрируемой фотоэлементом.
Механизм управления для изменения давления газов при постоянной скорости подачи заготовки может
включать фотоэлемент, сфокусированный на нагретом металле, усилительный блок и контактный миллиметр,
как уже было описано, а также соответствующие электрически управляемые реле или соленоиды, такие как
показанные на рисунках 26 и 27, которые либо открывают, либо закрывают клапаны, управляющие
отверстиями в газопроводах, для подачи кислорода и ацетилена в сварочную трубу с контролируемой
скоростью, и тем самым обеспечивают либо большее, либо меньшее сварочное пламя и либо увеличивают,
либо уменьшают количество тепла, подаваемого в шов сварочной трубой в соответствии с изменениями
лучистой энергии, излучаемой нагретым металлом.
Для изменения расстояния между пламенем сварочной трубки и свариваемым швом и, таким образом,
контроля качества сварки при сохранении постоянной скорости подачи заготовки и давления газов, мы можем
регулировать направление сварочной трубки в сторону заготовки и от нее в зависимости от изменения
интенсивности излучения от нагретого металла. Это может быть достигнуто с помощью механизма
управления, аналогичного уже подробно описанному, и может включать фотоэлемент, сфокусированный на
нагретом металле, усилительный блок, контактный миллиамперметр и реверсивный электродвигатель,
направление вращения которого может регулироваться соответствующими реле, включенными в цепь с
контактами миллиамперметра.
Реверсивный паяльник может быть соединен подходящими средствами, такими как червячная передача, с
устройством для подъема или опускания паяльной трубки и ее пламени относительно проходящей
обрабатываемой детали. Когда излучение энергии a5, передаваемое от нагретой детали к фотоэлементу,
указывает на перегрев сварного шва, механизм срабатывает и автоматически отводит паяльную трубку от
детали, чтобы уменьшить ее тепловое воздействие.
Если излучение, проходящее через фотоэлемент, указывает на недостаточный нагрев сварного шва,
механизм автоматически переместит паяльную трубку ближе к заготовке, чтобы увеличить приложенный
нагрев.
В рамках нашего соглашения также предусмотрено, что фотоэлемент может быть надлежащим образом
установлен на конце стержня, проходящего продольно внутри заготовки, противоположный конец которого
поддерживается S-образной стойкой, расположенной на соответствующем расстоянии от подающих роликов
F, чтобы обеспечить сварку всей длины шва заготовки NY. После сварки каждой секции ствола или трубы
опорный стержень фотоэлемента извлекается из заготовки и устанавливается обратно для следующей
сварочной операции. Отверстие конвейерной трубки может иметь такую форму, при которой как рабочая
точка, так и часть сварочной ванны подвергаются воздействию фотоэлемента, причем последний может
получать лучистую энергию либо непосредственно, либо через систему призм. Хотя мы предпочитаем
автоматически или полуавтоматически регулировать параметры работы, определяемые с помощью хорошо
известного фотоэлемента лампового типа, мы можем использовать вместо него селеновый элемент; а вместо
них мы можем использовать устройство, например, электрический пирометр, реагирующее на изменения
температуры расплавленного сварочного металла.
Например, хорошо известным типом электрического пирометра, который может быть использован, является
так называемый радиационный пирометр, в котором практически параллельные лучи от нагретой детали
направляются на вогнутое зеркало. Эти лучи, интенсивность которых зависит от теплового состояния
нагреваемого объекта, отражаются и сходятся в фокусе зеркала, где расположен соответствующий
термоэлемент. Термопара реагирует на изменения теплового состояния нагреваемой детали аналогично
фотоэлементу и может быть подключена, как и описанный выше фотоэлемент, для обеспечения
автоматического или полуавтоматического управления сварочными работами.
Другой тип пирометра, который может использоваться в определенных случаях, особенно при сварке на
низких скоростях, — это термопара, предназначенная для установки на подходящем роликовом механизме,
который перемещается вдоль заготовки в точке сварки или рядом с ней, и через который тепло эффективно
передается от заготовки к термопаре. Термопара в данной конструкции может быть подключена аналогичным
образом, как и описанный выше фотоэлемент, для регулирования процесса сварки в соответствии с
изменениями условий работы. Кроме того, тип усилителя и система реле и резисторов, показанные на рис. 1 и
2, могут быть исключены путем подключения фотоэлемента C в цепи к подходящей усилительной лампе с
большой пропускной способностью, такой как тиристорная лампа, подключенная к основной цепи
возбуждения приводного двигателя, при этом изменения тока от фотоэлемента вызывают аналогичные
изменения в цепи возбуждения двигателя и приводят к изменению скорости вращения двигателя. В детали
описанных методов и механизмов могут быть внесены и другие изменения, не отступающие от принципов
нашего изобретения и не теряющие его преимуществ.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы 75
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_393412.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=393412&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
Соседние файлы в папке патенты