一種超音速火焰切割炬的製作方法

2023-07-21 08:36:41 4

專利名稱：一種超音速火焰切割炬的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種火焰切割炬，特別是一種超音速火焰切割炬。
背景技術：
火焰切割在鋼板或鋼坯的下料領域應用廣泛，目前，數控技術發展更進一步拓展 了火焰切割技術在外形複雜的工件下料方面的應用；然而現有的火焰切割槍均由於切割 槍的功率較低，導致切割速度低，在切割大厚板方面受到了嚴重的限制，特別在切割不鏽鋼 方面效率更低。中國專利CN 2056371U公布了一種超音速火焰切割器，採用液體煤油與氧 氣、壓縮空氣在一個小型的燃燒室內燃燒，產生高速高溫氣體對工件進行燒熔、衝刷、切割 的裝置，該裝置雖然功率較大，可切割粗大、較厚的工件，但是由於採用液體煤油而不是氣 體燃料，點火困難，耗氧量巨大。中國專利CN 2665532Y公布了一種火焰切割槍，通過增 加點火槍，降低能量消耗，但是由於切割槍主體火焰速度低，導致切割速度低。中國專利 201028516Y公布了一種節能型火焰切割槍，點火孔處於常明狀態，切割時開啟預熱氧氣和 燃氣主切割氣，不切割時關閉預熱氧氣和燃氣，節省了能源，但是由於切割槍主體火焰速度 低，導致切割速度仍然很低，工業切割生產效率低。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種超音速火焰切割炬，解決以往火焰切割 耗氧量巨大，切割速度低，切割溫度低而導致的切割效果不好的問題。本實用新型是通過下述技術方案予以實現的一種超音速火焰切割炬，包括燃燒 室和與燃燒室一側相通的噴管，所述燃燒室和噴管外圍設置有冷卻水外套構成的冷卻水循 環腔，所述燃燒室另一側設有與所述燃燒室相通的至少兩組燃氣與助燃氣的氣體導管，所 述燃燒室的側壁中心處設置有與所述燃燒室相通的送粉管，所述噴管的側壁上設置有粉末 入口。所述噴管的形狀為拉伐爾管或直通管或收縮管或擴張管的一種。所述燃氣與助燃氣的氣體導管為具有一定角度的直通管或奇形管的組合。所述噴管的末端出口的截面為圓形或橢圓形或方形或其組合形狀的一種。所述氣體導管中通入的氣體為燃料氣體和助燃氣體。所述燃料氣體為乙炔或丙烷或丙烯或氫氣的至少一種。所述助燃氣體為高壓氧氣或壓縮空氣。所述送粉管與粉末入口送入的粉末為鐵粉。本實用新型的有益效果為由於燃料為氣體，點火容易。燃氣與助燃氣在燃燒室中激 烈燃燒，切割炬產生火焰速度達到超音速，焰流速度高、溫度高、壓力高從而高速熔化、燒蝕、衝 刷工件，大幅度提高了切割效率，從而降低了切割成本，同時切口平整、噴嘴壽命長。因此切割 炬可快速切割較厚的鋼鐵件，同時通過設置的送粉口和粉末入口向火焰中均勻送入鐵粉等材 料，進一步提高了火焰的溫度，可用來快速切割常規火焰切割炬難於切割的不鏽鋼材料。切割炬外圍設有水冷空腔，通入冷卻水以便帶走從超音速火焰熱源傳遞到燃燒室和噴管的熱量。
圖1為本實用新型超音速火焰切割炬的剖視圖。圖2為直通噴管的超音速火焰切割炬的剖視圖。圖3為收縮噴管的超音速火焰切割炬的剖視圖。圖4為擴張噴管的超音速火焰切割炬的剖視圖。圖5為噴管出口截面的各種形狀。圖中，1、氣體導管；2、送粉管；3、噴管出口 ；4、拉伐爾噴管；5、冷卻水外套；6、粉末 入口 ；7、冷卻水接口 ；8、燃燒室；9、拉伐爾噴管收縮部分；10、拉伐爾噴管喉部；11、拉伐爾 噴管擴張部。
具體實施方式
以下結合附圖說明和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細描述。參照圖1，本實用新型超音速火焰切割炬包括燃燒室8，與燃燒室8 一側相通的燃 氣和助燃氣氣體導管1，和燃燒室8另一側相通的拉伐爾噴管4，燃燒室8和拉伐爾噴管4 外圍設置有冷卻水外套5，冷卻水外套5上設有冷卻水接口 7，氣體導管1為多組且為直通 管或奇形管的組合呈軸對稱的設置在燃燒室8的側壁上，燃燒室8的側壁中心設有一送粉 口 2，拉伐爾噴管4擴張部管壁上設置有粉末入口 6。工作時，乙炔、丙烷、丙烯和氫氣等燃料氣體與高壓氧氣或壓縮空氣通過氣體導管 1均勻分配至燃燒室8中進行激烈的燃燒，產生的高溫高壓焰流通過拉伐爾噴管4高速噴射 至被切割工件上進行快速切割。通過設置的送粉口 2和6向火焰中均勻送入鐵粉等材料， 從而進一步提高火焰的溫度，可用來快速切割常規火焰切割炬難於切割的不鏽鋼材料。燃 燒室8和拉伐爾噴管4與冷卻水外套5之間形成空腔，通過冷卻水接口 7通入冷卻水保護 燃燒室8內壁不被高溫氣體燒蝕。圖2所示為本實用新型另一種實施方式的剖視圖，其中噴管4為拉伐爾噴管的一 種特殊情況，即拉伐爾噴管的擴張部分改為一直通管，即其擴張部截面積沿長度方向不發
生變化。圖3所示為本實用新型又一種實施方式的剖視圖，其中噴管4為拉伐爾噴管的一 種特殊情況，即無拉伐爾噴管的擴張部分，為一收縮管。圖4所示為本實用新型另一種實施方式的剖視圖，其中噴管4為拉伐爾噴管的一 種特殊情況，即無拉伐爾噴管的收縮部分，為一擴張管。如圖5所示，噴管4的出口端3的截面形狀可為圓形、橢圓形、方形或其組合形狀。本實用新型將超音速火焰應用於切割領域以提高切割速度，採用易點火的氣體燃 料並送入鐵粉等粉末從而提高切割溫度和速度，大幅度提高了切割效率，可用來快速切割 常規火焰切割炬難於切割的不鏽鋼材料。本實用新型並不局限於實施例中所描述的設計結構，它的描述是說明性的，並非 限制性的，本實用新型的權限由權利要求所限定，基於本技術領域人員依據本發明所能夠 變化、重組等方法得到的與本實用新型相關的技術，都在本實用新型的保護範圍內。
權利要求一種超音速火焰切割炬，包括燃燒室(8)和與燃燒室(8)一側相通的噴管(4)，所述燃燒室(8)和噴管(4)外圍設置有冷卻水外套(5)構成的冷卻水循環腔，其特徵在於，所述燃燒室(8)另一側設有與所述燃燒室(8)相通的至少兩組氣體導管(1)，所述燃燒室(8)的側壁中心處設置有與所述燃燒室(8)相通的送粉管(2)，所述噴管(4)的側壁上設置有粉末入口(6)。
2.根據權利要求1所述超音速火焰切割炬，其特徵在於，所述噴管(4)的形狀為拉伐爾 管或直通管或收縮管或擴張管的一種。
3.根據權利要求1或2所述超音速火焰切割炬，其特徵在於，所述噴管(4)的末端出口 (3)的截面為圓形或橢圓形或方形的一種。
4.根據權利要求1或2所述超音速火焰切割炬，其特徵在於，所述氣體導管(1)中通入 的氣體為氣體燃料和助燃氣體。
5.根據權利要求4所述超音速火焰切割炬，其特徵在於，所述氣體燃料為乙炔或丙烷 或丙烯或氫氣的至少一種。
6.根據權利要求4所述超音速火焰切割炬，其特徵在於，所述助燃氣體為高壓氧氣或 壓縮空氣。
7.根據權利要求1所述超音速火焰切割炬，其特徵在於，所述送粉管(2)與粉末入口 (6)中的送入的粉末為鐵粉。
專利摘要本實用新型公開了一種超音速火焰切割炬，包括燃燒室和與燃燒室一側相通的噴管，所述燃燒室和噴管外圍設置有冷卻水外套構成的冷卻水循環腔，所述燃燒室另一側設有與所述燃燒室相通的至少兩組通入燃料氣體與助燃氣的氣體導管，所述燃燒室的側壁中心處設置有與所述燃燒室相通的送粉管，所述噴管的側壁上設置有粉末入口。由於燃料為氣體燃料，點火容易。氣體燃料與助燃氣在燃燒室激烈燃燒，切割炬產生火焰速度達到超音速，速度高、溫度高、壓力高從而高速熔化、燒蝕、衝刷工件，大幅度提高了切割速度，從而降低了切割成本，同時切口平整、噴嘴壽命長。通過設置的送粉口和粉末入口向火焰中均勻送入鐵粉等材料，進一步提高了火焰的溫度，可用來快速切割常規火焰切割炬難於切割的不鏽鋼材料。
文檔編號F23D14/54GK201636866SQ200920097728
公開日2010年11月17日 申請日期2009年7月10日 優先權日2009年7月10日
發明者葉福興, 黎科 申請人:天津大學