一種生產製備清潔環保型高速切割和焊接氣體的裝置的製作方法
2023-06-07 02:46:26
專利名稱：一種生產製備清潔環保型高速切割和焊接氣體的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種生產製備清潔環保型高速切割和焊接氣體的裝置，該裝置利用碳電極間產生的液下電弧製造清潔環保的可燃氣體，用於高速切割和焊接；特別是，本實用新型所提供的裝置具有一個循環裝置，能夠將裝置產生的氣體多次流經電弧區，提升了氣體的燃燒熱能效，屬於清潔能源技術領域。
背景技術：
相對於雷射等離子等先進切割技術的使用，可燃氣體火焰切割技術，具有投資少、 易用性好等特點，依然是目前企業工業切割的主要技術選擇。其中，氧-乙炔切割是可燃氣體切割工藝中最為成熟、廣泛採用的方法。但是，乙炔的原料電石是一種高耗能產品，耗電3000-3500KWh和0. 5噸標準焦碳，得到It電石。生產It乙炔要排出3. 5t電石渣及C0、H2S、S&等有害氣體及汙水，而且乙炔在使用中存在安全性差、成本高等弊端。因此，乙炔切割氣的替代產品成為研究重點。為此，業界相繼出現了天然氣、丙烯、丙烷等燃氣替代乙炔作為切割燃料。20世紀 90年代，中國也開始順應技術發展，限制乙炔的使用，積極推廣環保節能工業燃氣，並引進了丙烷類切割氣技術。由於近年全球石油資源的供應緊張和開發的高成本，導致液化石油氣成本上升， 同時也間接導致該領域技術發展較慢。另外，丙烷氣密度大於空氣，不宜在船艙等密閉場所使用，在一定程度上影響了丙烷切割氣的使用推廣。上述天然氣、丙烯等工業燃氣在工作時，為了得到理想的工業切割效果，必須在工作時加入氧化催化劑，其作用機理主要是催化、助燃、阻聚、防爆、氣化等功能。此外，添加劑通過燃燒時改變火焰頻率及波長、激活燃氣，使之能放出更多的能量，延長燃燒時間，同時能抑制火焰的熱輻射，達到火焰集中、溫度高、節省切割氣的效果。如在丙烷中加入添加劑後製成的工業燃氣，燃燒時火焰溫度明顯提高，同時由於加入添加劑後改變了火焰的波長和頻率、抑止熱能向外輻射，火焰更集中，穿透力更強，熱能易被工件強化吸收。切割時可大幅提高切割速度，加工厚度增大，速度相對提高。由於內烷、天然氣、液化氣等含碳量少於乙炔，所以在使用時，加入添加劑後，方可實現與乙炔相當的性能。因此，氧化催化劑等添加劑的添加成為丙烷等燃氣實現即定技術效果的關鍵問題，同時這也增加了大多數工業燃氣的製備難度和複雜程度。在150多年前，人們發現了液下電弧產生的氣體具有可燃燒的特點，由此，液下電弧及其產生氣體的可燃特性進入技術領域，被不斷研究並加以利用。近些年，人們開始嘗試開展液下電弧產生燃氣的工業化生產，經過大量努力，得到了可使用的燃氣；但是通過液下電弧製備可燃氣體生產效率低下，生產成本高昂，並伴有環境問題，難以得到理想的工業化裝置或供消費者層面使用的小型裝置，產業化困難。基於上述現狀，以及業界對新型燃氣替代產品的需要，極有必要提供一種清潔環保、熱值高、使用安全、效果理想的新型工業燃氣；本實用新型則提供了通過液下電弧製備該新型工業燃氣的裝置。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種生產製備清潔環保型高速切割和焊接氣體的裝置。所述的製備切割和焊接氣體的裝置，為一液下電弧發生裝置，通過液下電弧實現可燃氣體的生產。所述裝置包括一個裝有液體的耐壓耐熱容器；所述容器內部設置有至少一對電極，且電極浸沒於液體中；所述電極對中至少一個電極設有至少一個孔洞；所述容器內部設置有向電極輸送電流的機構；所述容器內部設置有維持和改變電極對之間距離的機構； 所述容器內部設置有使所述液體流過至少一個電極中的至少一個孔洞的機構。上述裝置的容器內部或外部設置有維持和改變電極對之間距離的機構，該機構可瞬間短接電極對，以啟動電弧。上述裝置向電極輸送的電流為直流電或交流電。所述液下電弧發生裝置的容器內部設置有安裝/固定所述電極的夾持裝置。該夾持裝置可滿足電極的快速安裝和拆卸，以實現工作過程中電極的方便更換。所述裝置包括一個容器內液位的監測裝置。所述裝置包括一個向容器內自動再灌注液體的裝置，該裝置根據監測裝置的信號而啟動。所述容器包含一個氣體收集裝置，該裝置可收集液體表面產生的氣體。所述氣體收集裝置進一步包含一個氣水分離裝置。上述液下電弧發生裝置進一步包括一個或多個電弧發生裝置。所述的一個或多個電弧發生裝置與液下電弧發生裝置為串聯連接。上述液下電弧產生的氣體，經收集後進入一個或多個電弧發生裝置的電弧區。所述的一個或多個電弧發生裝置中，包括至少一對電極，每對電極中至少一個電極具有一個通孔，用以通過氣體，使氣體完全通過電弧區。如圖1所示，本實用新型裝置主體反應釜為一密封容器，具有完全密閉的筒體14。 該反應釜14固定於底座9之上。滑動系統15具有滑動輪19，在更換電極時使反應釜側法蘭能夠根據需要移動。反應釜內部具有一支撐輪11支撐連接的銅棒17，銅棒17在反應釜內部的一端連接於陰極電極10。銅棒17在反應釜外部的一端連接一陰極接線柱16。銅棒17由驅動電極18驅動，通過移動，來調整陰極10在反應釜中的位置。反應釜的上法蘭蓋4上設有陽極12控制機構。該控制機構具有陽極驅動電機1、 支撐架2、陽極接線柱3、上法蘭蓋4、驅動杆5、物料入口 6、陽極12及陽極夾持13構成；陽極夾持13固定陽極12，其設置可方便陽極12的更換；陽極夾持13與驅動杆5連接，驅動杆5與驅動電機1連接，工作時，通過驅動電機1，來實現陽極12的移動，以調整陽極12與陰極10之間的距離。驅動杆5連接有陽極接線柱3，用以向陽極12供電。陽極12具有一中心通孔，該通孔通過管道與物料入口 6連接。反應釜的一端設有液位監測裝置，由液位筒7和液位計8構成，通過導管分別連接反應釜；該液位監測裝置能夠在工作狀態下，監控反應釜內液態物料的消耗情況。工作時，液態物料由入口 6進入反應釜內部，並將陽極12與陰極10浸沒。通過驅動電極1和18的共同作用，使陽極12與陰極10之間處於適合的間距，通電後啟動電弧工作。電弧區在陽極12與陰極10之間形成，由於陽極12的中心通孔是物料進入反應釜的必經路徑，因而，一旦形成連續工況，全部液態物料將全部經過電弧處理。處於電弧區的物料被處理的同時，產生氣體。反應釜的上表面具有一氣體出口 65，該出口通過法蘭64與氣水分離筒63連接，氣水分離筒63與二級電弧發生裝置的下端蓋57連接。上述產生的氣體經過氣體出口 65進入氣水分離筒63，被除掉水分，然後進入二級電弧發生裝置。該二級電弧發生裝置由微動電機50、驅動杆51、接線柱52、上端蓋53、氣體出口 M、筒體55、下電極56、下端蓋57、電機支架58、上電極夾持器59、上電極60、下電極夾持器 61、絕緣層62、氣水分離筒63構成。所述的二級電弧發生裝置的主體為筒體55，其具有上端蓋53和下端蓋57。上端蓋53貫穿有一驅動杆51，驅動杆51的一端連接驅動電機50，驅動杆51在反應釜內部一端連接有上電極夾持59，上電極夾持59連接有上電極60，驅動杆51可連接電源，同時具有接線柱的作用；下端蓋57固定有下電極夾持61，下端蓋57與下電極夾持61之間設有絕緣層 62，以使兩者絕緣；下電極夾持61與接線柱52連接，為下電極56供電。在工作狀態下，驅動電機50通過驅動杆51調整上電極60的位置，以維持上電極 60和下電極56之間適合的距離，形成電弧區；上電極60和下電極56均具有中心通孔。上述經去除水分的氣體通過下電極的中心通孔進入電弧區，再次被電弧處理。筒體55上端設有氣體出口 54，用以排出處理後的氣體。如果需要，還可以將排出的氣體進一步通過圖2所示的電弧處理裝置處理。每經過一次這樣的處理，所得到的氣體在使用性能上會有更優異的提升，與乙炔、丙烷相比，氣體中co、SO2、NO2的含量更低，具有火焰溫度高、燃點高、不易燃、空氣中爆炸極限高、使用安全、切割/穿孔預熱時間短、切割厚度上限高和切割速度高的特點。
圖1為本實用新型所述生產製備清潔環保型高速切割和焊接氣體的裝置的結構示意圖；圖2為圖1所示裝置中的二級電弧發生裝置示意圖；1-陽極驅動電機；2-支撐架；3-陽極接線柱；4-上法蘭蓋；[0038]5-驅動杆；6-物料入口 ；7-液位筒；8-液位計；[0039]9-底座；10-陰極；11--支撐輪；12--陽極；[0040]13-陽極夾持；14-反應釜筒體；15--滑動系統；16--陰極接線柱[0041]17-銅棒；18-陰極驅動電機；19--滑動輪；50--微動電機；[0042]51-驅動杆；52-接線柱；53-~上立而蓋；54--氣體出口 ；[0043]55-筒體；56-電極；57--下端蓋；58--電機支架；[0044]59-上電極夾持；60-上電極；61--下電極夾持；62--絕緣層；[0045]63-氣水分離筒；64-法蘭；65-氣體出口。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖，對本實用新型進行進一步詳細說明。圖1中所示的裝置主體反應釜為一密封容器，具有完全密閉的筒體14。該反應釜 14由一滑動系統15支撐於底座9之上。滑動系統15具有滑動輪19，以使反應釜能夠根據需要移動。反應釜內部具有一支撐輪11支撐連接的銅棒17，銅棒17在反應釜內部的一端連接於陰極電極10。銅棒17在反應釜外部的一端連接一陰極接線柱16。銅棒17由驅動電極18驅動，通過移動，來調整陰極10在反應釜中的位置。反應釜的上法蘭蓋4上設有陽極12控制機構。該控制機構具有陽極驅動電機1、 支撐架2、陽極接線柱3、上法蘭蓋4、驅動杆5、物料入口 6、陽極12及陽極夾持13構成；陽極夾持13固定陽極12，其設置可方便陽極12的更換；陽極夾持13與驅動杆5連接，驅動杆5與驅動電機1連接，工作時，通過驅動電機1，來實現陽極12的移動，以調整陽極12與陰極10之間的距離。驅動杆5連接有陽極接線柱3，用以向陽極12供電。陽極12具有一中心通孔，該通孔通過管道與物料入口 6連接。反應釜的一端設有液位監測裝置，由液位筒7和液位計8構成，通過導管分別連接反應釜；該液位監測裝置能夠在工作狀態下，監控反應釜內液態物料的消耗情況。工作時，液態物料由入口 6進入反應釜內部，並將陽極12與陰極10浸沒。通過驅動電極1和18的共同作用，使陽極12與陰極10之間處於適合的間距，通電後啟動電弧工作。電弧區在陽極12與陰極10之間形成，由於陽極12的中心通孔是物料進入反應釜的必經路徑，因而，一旦形成連續工況，全部液態物料將全部經過電弧處理。處於電弧區的物料被處理的同時，產生氣體。反應釜的上表面具有一氣體出口 65，該出口通過法蘭64與氣水分離筒63連接，氣水分離筒63與二級電弧發生裝置的下端蓋57連接。上述產生的氣體經過氣體出口 65進入氣水分離筒63，被除掉水分，然後進入二級電弧發生裝置。該二級電弧發生裝置由微動電機50、驅動杆51、接線柱52、上端蓋53、氣體出口 M、筒體55、下電極56、下端蓋57、電機支架58、上電極夾持器59、上電極60、下電極夾持器 61、絕緣層62、氣水分離筒63構成。所述的二級電弧發生裝置的主體為筒體55，其具有上端蓋53和下端蓋57。上端蓋53貫穿有一驅動杆51，驅動杆51的一端連接驅動電機50，驅動杆51在反應釜內部一端連接有上電極夾持59，上電極夾持59連接有上電極60，驅動杆51可連接電源，同時具有接線柱的作用；下端蓋57固定有下電極夾持61，下端蓋57與下電極夾持61之間設有絕緣層 62，以使兩者絕緣；下電極夾持61與接線柱52連接，為下電極56供電。在工作狀態下，驅動電機50通過驅動杆51調整上電極60的位置，以維持上電極 60和下電極56之間適合的距離，形成電弧區；上電極60和下電極56均具有中心通孔。上述經去除水分的氣體通過下電極的中心通孔進入電弧區，再次被電弧處理。筒體55上端設有氣體出口 54，用以排出處理後的氣體。將排除的氣體收集，即為一種清潔環保型高速切割和焊接氣體。與乙炔、丙烷相比，本實用新型裝置產生的氣體在切割性能對比上，具有以下優勢
權利要求1.一種生產製備清潔環保型高速切割和焊接氣體的裝置，其特徵是，所述裝置為一液下電弧發生裝置，通過液下電弧實現可燃氣體的生產；所述裝置包括一個裝有液體的耐壓耐熱容器；所述容器內部設置有至少一對電極，且電極浸沒於液體中；所述電極對中至少一個電極設有至少一個孔洞；所述容器內部設置有向電極輸送電流的機構；所述容器內部設置有維持和改變電極對之間距離的機構；所述容器內部設置有使所述液體流過至少一個電極中的至少一個孔洞的機構；上述裝置的容器內部或外部設置有維持和改變電極對之間距離的機構，該機構可瞬間短接電極對，以啟動電弧。
2.根據權利要求1所述的一種生產製備清潔環保型高速切割和焊接氣體的裝置，其特徵是，所述裝置的容器內部設置有安裝/固定所述電極的夾持裝置。
3.根據權利要求1所述的一種生產製備清潔環保型高速切割和焊接氣體的裝置，其特徵是，所述裝置包括一個容器內液位的監測裝置。
4.根據權利要求1所述的一種生產製備清潔環保型高速切割和焊接氣體的裝置，其特徵是，所述容器包含一個氣體收集裝置，該裝置可收集液體表面產生的氣體。
5.根據權利要求4所述的一種生產製備清潔環保型高速切割和焊接氣體的裝置，其特徵是，所述氣體收集裝置進一步包含一個氣水分離裝置。
6.根據權利要求1-5中任一所述的一種生產製備清潔環保型高速切割和焊接氣體的裝置，其特徵是，所述裝置進一步包括一個或多個電弧發生裝置；所述的一個或多個電弧發生裝置與液下電弧發生裝置為串聯連接。
7.根據權利要求6所述的一種生產製備清潔環保型高速切割和焊接氣體的裝置，其特徵是，所述的一個或多個電弧發生裝置中，包括至少一對電極，每對電極中至少一個電極具有一個通孔，用以通過氣體，使氣體完全通過電弧區。
專利摘要本實用新型涉及一種生產製備清潔環保型高速切割和焊接氣體的裝置，所述裝置為一液下電弧發生裝置，通過液下電弧實現可燃氣體的生產；所述裝置包括一個裝有液體的耐壓耐熱容器；所述容器內部設置有至少一對電極，且電極浸沒於液體中；所述電極對中至少一個電極設有至少一個孔洞；所述容器內部設置有向電極輸送電流的機構；所述容器內部設置有維持和改變電極對之間距離的機構；所述容器內部設置有使所述液體流過至少一個電極中的至少一個孔洞的機構；上述裝置的容器內部或外部設置有維持和改變電極對之間距離的機構，該機構可瞬間短接電極對，以啟動電弧，屬於清潔能源技術領域。
文檔編號B23K5/00GK202272852SQ20112034951
公開日2012年6月13日 申請日期2011年9月19日 優先權日2011年9月19日
發明者馮曉紅 申請人:派石新能源技術開發(北京)有限公司