专利名称：点燃铝热组合物的设备、包含该铝热组合物的坩埚以及相关方法
技术领域：
本发明涉及一种用于点燃铝热组合物的方法，并且涉及相关的设 备，特别地本发明涉及如下类型的方法和设备其中连接两个电极的 电阻放置于紧挨该组合物的位置，该电阻被供给电流，从而通过来自 后者的焦耳效应引起热量释放。
背景技术：
这种方法和这种设备本身是总所周知的，在一个实施例中，电阻 覆盖有烟火式点燃组合物并且因此被覆盖，浸入在待点燃的铝热组合 物中。该烟火式点燃组合物的组合以及配比的方式使得当电阻被供给 电流时在电阻中由焦耳效应引起的热量的释放效果下，产生充分的热 量释放，从而使得铝热燃料点燃，其中通过焦耳效应的简单热量释放 并不会产生这种结果。
因此，US专利第1,562,137号描述了这样一种方法，其应用于用 作"热地雷(thermal mine)"的铝热组合物的点燃，意在在液压装置的 供水系统中破冰，然而还已经提出了其它应用，特别是在铁路轨道的 铝热焊接的领域。
以已知方式那样应用的该方法被证明是特别危险的，只要其开始 反应，即使是出于意外，烟火式组合物本身就会维持该反应而不会有 任何使其停止的可能性，从而过早地使得铝热组合物点燃以及随之而 来的这种特别大的热量释放，不论预期的应用是什么，这会使得现场 的人员和装置承担特别大的风险。
此外，申请人试图开发一种用于点燃铝热组合物的方法，所述铝 热组合物的类型在序言中表述，其特征在于，电极中的至少一个由具 有高于第二确定温度的第一确定熔化温度的材料制成，以点燃铝热组 合物，其特征在于，热量的释放是在初始充分限制的空间中在碳和氧 存在的条件下通过焦耳效应引起的，以在该空间中达到高于所述第一温度的第三温度，从而产生电离一氧化碳，从而使得所述材料局部电 离熔化，然后维持两个电极的电流供给，同时使得电离一氧化碳的产 生和它们之间的电流通过持续进行，从而使得材料的局部电离熔化至
少持续充分的时间，从而产生所述熔化材料的电离熔珠(bead)，该电离 熔珠具有足够的质量和温度，以通过与所述铝热组合物进行热交换并 且通过其离子激发，使得后者点燃。
然而，这种方法具有缺点，不能使得铝热组合物足够可预测地并 且可靠地点燃。此外，引燃组合物的电离熔珠具有产生短路的风险， 因为它在电极之间形成了物理接触。
发明内容
本发明的目的是找到一种对于现有技术的缺点的补救措施。 根据第一方面，出于这个目的提出了一种用于点燃铝热组合物的 设备，其特征在于，它包括电阻，所述电阻连接两个电极并且用于通 过电流源而被供能，从而通过焦耳效应引起热量释放，所述电阻暴露 于包括氧和碳的介质，从而由电阻导致的介质温度上升导致一氧化碳 的形成并且然后使得后者与氧发生放热反应，导致能够引起铝热组合 物点燃的火焰出现。
申请人用这种设备进行的试验已经显示出，电流的建立引起设备 的即时反应。
某些优选的但并非限制性的方面如下 电阻包括碳，
至少部分地通过包括在电阻中的碳实现形成一氧化碳， 电阻包括支撑碳纤维的绝缘支架， 碳纤维是机织的，
碳纤维通过压力应用为抵靠在电极上，
支架将碳纤维支撑在其周围，并且被强行插入在电极之间，
支架是可弹性压縮的，
碳纤维围绕支架符合一般U形截面，
氧来自于周围的空气，
它包括用于提供周围的空气的通道， 通道在电阻附近开放，
对于固体形成障碍物的元件设置在电阻周围，
所述形成障碍物的元件通过所述支架形成，后者包括应用为抵 靠在电极上的绝缘胶带，
它进一步包括外部的基本上刚性的结构，保证胶带保持在适当 位置，
铝热组合物的水平面位于电极的下端之下，并且与后者有一定 距离，
铝热组合物的水平面位于电极的下端之上，
电极的下端包含在形成障碍物的元件中，从而使得电极不与铝 热组合物直接接触，
电极是由钢制成的， 电阻是预成型的套管，
它包括密封的外壳，所述外壳包含引燃铝热组合物剂量并且安 装在基座上，电极安装在所述基座中，
所述外壳由一种材料制成，对于所述材料熔点基本上低于引燃 剂量的铝热反应所达到的温度，
所述外壳由铝或铝合金以单片形式制成，
所述通道在所述外壳的壁中形成，
在所述外壳中的铝热组合物的水平面位于电极的下端之下并且 与后者有一定距离，
在所述外壳中的铝热组合物的水平面位于所述通道之下，
在所述外壳中的铝热组合物的水平面位于所述电极的下端之
上，
电极的下端包含在形成障碍物的元件中，从而使得电极不与铝 热组合物直接接触。
根据本发明的第二方面，提出了一种用于点燃铝热组合物的方法， 包括以下步骤将如上面所限定的设备放置于组合物附近，并且将电 流供给至该设备的电阻，在电阻处产生的火焰直接触发铝热反应。
根据本发明的第三方面，提出了一种用于点燃主要铝热组合物的 方法，包括以下步骤将如上面所限定的设备放置于组合物附近，并且将电流供给至该设备的电阻，在电阻处产生的火焰触发引燃剂量的 铝热反应，其自身伴随着外壳的至少部分熔化，使得来自所述反应的 白热熔化金属朝着主要铝热组合物扩散。
根据本发明的第四方面，提出了一种用于诸如铁路轨道的型材的 铝热焊接的方法，其中在模具之上的坩埚中放置铝热组合物的一定剂 量，所述模具和两个面对的型材端部一起限定出模制空腔，其特征在 于，通过前述方法之一在所述剂量中触发铝热反应。
根据本发明的第五方面，提出了一种用于制造点燃设备的方法，
其特征在于它包括以下步骤从挤压出的绝缘部分(extruded insulating part)切割出来绝缘支架、围绕所述支架使用碳纤维以及将具有碳纤维 的支架强行安装在电极之间。
根据本发明的第六方面，提出了一种用于制造点燃设备的方法， 其特征在于它包括以下步骤从挤压出的绝缘部分切割出来绝缘支架， 围绕所述挤压出的绝缘部分在其整个长度上预先固定碳纤维，以及将 具有碳纤维的支架强行安装在电极之间。
两个较后的方法的某些优选的但并非限制性的方面如下
绝缘部分是由硅制成的，
它包括在电极上施加倾向于使电极更加靠近在一起的力的附加 步骤。
根据第七方面，本发明提出一种用于铝热反应的坩埚组件，能够 在用于焊接诸如铁路轨道的型材的模具之上调节，其特征在于它包括 点燃设备。
某些优选的但并非限制性的方面如下
它包括盖子，所述设备放置在通过所述盖子的开口中， 所述坩埚在侧壁中包括用于容纳所述点燃设备的合适的开口。 根据本发明的方法和设备可以具有很多应用方式，特别是诸如铁
路轨道的型材的铝热焊接的应用方式，这是一种运输和处理不同设备
的条件并不允许轻易遵守严格的安全指示的应用方式，其特别需要点
燃设备排除铝热焊接燃料的任何过早点燃。
与这种应用方式相关，可以设置为将铝热焊接燃料容纳在坩埚中。
然后可以设置为将根据本发明的设备或多或少埋藏在铝热焊接燃料中。
不论根据本发明的设备因而如何相对于容纳在柑埚中的铝热焊接 燃料而布置，它可以以独立于后者的形式出现，从而仅仅在必须进行 焊接时被放置在其中，并且坩埚是否需要在焊接之后再次使用或者在 焊接之后被毁掉也这样布置。
然而，也可以设置为将根据本发明的设备整体结合至坩埚或者坩 埚组件的一部分，根据本发明的设备本身用于单一用途。
出于这个目的，提出了根据本发明的点燃设备分别包括用于将电 极牢固地整体结合至用于铝热焊接的坩埚组件的壁的装置，或者用于 将设备牢固地整体结合至用于铝热焊接的坩埚组件的壁的装置。
在这里"坩埚组件"并不仅仅意味着实际的坩埚，即包含铝热焊 接燃料的容器，还意味着该坩埚的附件，例如盖子，所述盖子可能地 加在坩埚的上开口之上以限制或避免白热颗粒的任何突出并且在该反 应过程中过滤任何气体散发。
本发明的其它方面、目的和优点在阅读对于本发明的优选实施例 的以下具体描述之后将变得更加明显，所述实施例是作为非限制性的 例子给出的，并且以附图为参考，其中-
图1显示了根据本发明的点燃设备的视图，根据第一实施例， 其部分地作为通过对称中央纵向平面的剖视图，包括设备的对称轴线， 并且部分地作为主视图。
图2是图1的点燃设备的侧视图。
图3a显示了根据本发明的点燃设备的视图，根据第二实施例， 其部分地作为通过对称中央纵向平面的剖视图，包括设备的对称轴线， 并且部分地作为主视图。
图3b显示了根据本发明的点燃设备的视图，根据第二实施例的 选择形式，其部分地作为通过对称中央纵向平面的剖视图，包括设备 的对称轴线，并且部分地作为主视图。
图4显示了点燃设备的局部视图，作为通过图1中的横向平面 IV-IV的剖视图。 图5显示了图3a的点燃设备的局部视图，作为通过图3a中的 横向平面V-V的剖视图。
图6描述了在用于铁路轨道的铝热焊接的类型的坩埚组件中根 据图1和图2的设备的置入实施例(implantation embodiment)的非限制 性的例子，作为通过包括根据本发明的设备的纵向轴线的对称纵向平 面的剖视图。
图7a和图7b根据相同的实施例描述了根据本发明的另一点燃 设备，作为类似于图1的视图。
图8显示了在用于铁路轨道的铝热焊接的类型的坩埚组件中根 据图7b的设备的置入实施例的非限制性的例子，作为通过包括根据本 发明的设备的纵向轴线的对称纵向平面的剖视图。
具体实施例方式
首先参考图1-5，描述了根据本发明的点燃设备1的两个非限制性 的例子，为了使得包含在坩埚组件3中的铝热焊接燃料2点燃，所述 例子包括铝热组合物的适当剂量4，其具有相对于燃料2显著减小的体 积。
形成剂量4的铝热组合物以及铝热焊接燃料2优选地以颗粒状态 存在，这考虑到对抗铝热反应的自然开始的安全性。形成剂量4的铝 热组合物的性质可以与铝热焊接燃料2的性质相同，或者可以与铝热 焊接燃料2的性质稍微不同，如果这样不会导致后者的任何污染的话。
因此，为了容纳铝热组合物剂量4，设备1包括密封的外壳6，然 而制造所述外壳6的材料通过将其加热至通过形成剂量4的铝热组合 物所达到的温度的量级的温度，而能够熔化或者被毁掉，而不会有导 致铝热燃料2的污染的任何风险。因此，外壳6可以有利地由铝或铝 合金以单片形式制成。
外壳6在形成它的管状壁7的上端处是开放的，但是其开口 11通 过塞子(或基座)IO可密封地关闭，所述塞子(或基座)IO由一种材料制 成，该材料形成电绝缘体并且经受一段足够长的时间的温度上升，其 在设备1的操作过程中承受该温度上升。例如，基座IO可以由热固的 或甚至热塑性合成材料制成，例如填充有玻璃纤维的类似PA6的聚酰胺。
基座10在壁7的端部处通过同轴接合在开口 11中牢固地连接至 外壳6，并且通过壁7中的巻边13牢固地连接至外壳6。
与外壳6类似，在所述例子中，基座10具有围绕轴线8的大体轴 对称形状。
在基座IO之内，例如，两个基本上纵向的电极20、 21例如通过 二次模制被部分地容纳并且牢固地保持。基座IO在它们之间维持电绝 缘。
电极20和21都由一种材料制成，该材料具有高于铝热组合物4 的弓I燃温度并且低于点燃火焰的温度的熔化温度。
因此，对于134(TC量级的组合物4的引燃温度，电极20和21有 利地由熔化温度至少等于1600'C的材料制成，例如由低碳钢制成。
因此，由钢制成的每个电极20、 21可以随意地涂覆导电护套并且 是抗氧化的，这在使用设备之前保护电极免受腐蚀。
例如，电极20和21中的每一个都具有具有不变圆形截面的完整 杆的形状，并且每一个都包括纵向连接的两个直线截面。第一截面平 行于轴线8，并且从基座10部分地突出。第二截面相对于基座10的上 表面逐渐地从轴线8离开，直到各个自由端22、 23。
根据一个实施例的这些自由端22、 23能够通过互锁形式连接至各
自的电源导体，并且能够例如通过简单地在相应的导体上拉动而分离。 这些导体本身可以连接至提供高强度的受控电流源设备74,并且
连接至开关75，所述开关75使得导体能够被供给电流并且使得这种供
给能够维持需要的时间。
电源设备74优选地包括快速放电的12伏电池，从而能够非常快 速地提供需要的电流。
在外侧开放的通道30设置在设备1中，从而使得空气可以进入由 基座10和外壳6所限定的封闭空间。该通道30使得能够供给操作设 备所需的氧气，这一点将会在下文中具体描述。
例如，通道30可以在基座10中形成，作为与外壳6的内部空间9 联通的通道31，如图2中所示。
或者，它也可以在空间9处直接穿孔于外壳6，如图3中所示；或所示。然后，在设备l 的存储过程中，临时保护装置32覆盖通道30。在使用设备时，接着在 点燃燃料之前移除该保护装置就可以了。作为非限制性的例子，这可 以是诸如标签的粘性保护装置，同时它也可以标注终止日期。 设备进一步包括安装在两个电极20、 21之间的电阻40。 可以以不同形式制成的该电阻包含碳，以使得能够形成点燃火焰 所需的一氧化碳，这一点会在下文中说明。此外，电阻40安装在电极20、 21上，从而在它们之间保证了牢 固的物理接触，从而使得电流可以在电阻中适当地产生，而同时在足 够长的时间中经受温度的上升，以形成火焰而终止，这一点也会在下 文中具体说明。应该注意的是，电阻40直接暴露于由外壳6和底座10所限定的 内部空间。在优先实施例中(如图1、 2和3a所示)，在外壳6中的铝热组合物 4的水平面位于电极20、 21的下端之下，并且与后者有一定距离，更 特别地，有几毫米量级的距离。因此，由于在电极21、 22和组合物4 之间在开始反应时不会发生接触，可以避免熔化电极20、 21或使它们 短路的任何风险。此外，为了防止组合物通过通道30泄露的任何风险，如果通道30 是在外壳6中制成，则在移除保护装置32时，所述通道30可以有利 地在电极20、 21的下端处稍微地位于铝热组合物4的上表面之上。根据另一实施例(如图3b中所示)，在外壳6中的铝热组合物的水 平面位于电极20、 21的下端之上。为了使它们不嵌入铝热组合物4中 (这一方面会有在组合物4和电极20、 21之间引起短路的风险，另一方 面会有在开始反应时电极20、 21部分熔化的风险)，形成障碍物的元件 放置于电极的所述下端。例如该元件可以通过电阻或者围绕电阻40放 置的任何其它固体元件形成，这样可以避免电极20、 21和组合物4之 间的任何接触。根据如图1、 2和4中所示的第一实施例，电阻40包括用作碳纤 维44的支架的绝缘本体43。碳纤维44形成为形成部分地围绕本体43 的U形的灯芯(wick)，从而抵靠其侧表面而变平，这一点会在下文中具1体说明。作为非限制性的例子，本体43以弹性可压縮材料制成，并且优选 地通过在具有合适的厚度的铸造的或挤压出的部分(例如完整的硅片) 中将其切割出来而制成。关于碳纤维44，可以使用直径为几微米量级(例如4 pm)的单向性 碳纤维条，纤维包中的纤维的数量典型地为从几百到几千。根据优选实施例，本体43为矩形型材，其宽度稍微大于电极21、 22之间的空间的宽度。它可以包括在前表面上具有例如半圆截面的凹 口 45(参见图2)，在凹口中纤维44被保持为在U形的两个分支部分之 间的过渡段。将电阻安装在电极上是通过手动或者使用自动化装备将具有碳纤 维44的本体43强行安装在电极21、 22之间来实现的，所述碳纤维44 从U形的分支部分之间的过渡区域布置为如上面所述的U形(即在图2 中从左至右)。本体43的弹性可压縮性使得在这种插入的过程中，纤维44在基 本上垂直于电极而定向时，纤维44通过压力而被保持在本体的任一侧 上，分别在本体的两个侧表面和两个电极21、 22之间。中间本体43插入两个电极21、 22之间可以通过以下方式进行 或者通过从电极21、 22的自由端开始，并且沿后者正好滑动至 需要的位置，其中纤维44的包在其整个高度上与电极接触， 或者通过电极的侧面，垂直于它们形成的平面，从本体的前表 面，其中形成凹口 45以保证纤维44的正确的放置。在两种情况中，在将具有后面的纤维的本体43放置在电极之间过 程中，使用凹口45可以促进将纤维44的保持在适当的位置。通过本体的弹性，并且如果必要的话通过电极21、 22的弹性，可 以保证将具有纤维44的本体43以所需的稳固性在电极之间保持在适 当的位置，在放置的过程中，所述电极21、 22可以通过产生回弹力的 弹性变形稍微远离彼此而移动。选择性地，为了增强纤维44和电极21、 22之间的物理接触，可 以通过钳子在电极21、 22上施加倾向于使它们更加靠近的力。也可以 考虑通过布置胶带来保证或增强所述接触，以使得空气能够渗透至电阻。考虑到设备的大规模生产，为了生产电阻，可以使用较长长度的型材，例如在支架43的绝缘材料中被挤压而成，并且在其长度上碳纤 维44折叠为U形。在装配过程中，该型材然后被平行于纤维而切开为 合适的宽度，以获得如上所述设置到合适位置的上述类型的电阻40。应该注意到，根据选择性的实施例，碳纤维44可以都围绕本体43 而缠绕。根据第二实施例，如图3和图5中所示，电阻40包括碳纤维44， 所述碳纤维44通过绝缘支架粘性地粘合至电极，所述绝缘支架包括胶 带42，所述胶带42例如为PTFE(Teflon⑧)材料，围绕电极而缠绕。为了保证将碳纤维44牢固地应用在电极20和21上，然后如图3 中所示，例如可以通过铁丝41来紧固胶带42，或者通过任何其它基本 上刚性的外部结构来紧固胶带42。在所有的情况下，选择这种刚性结 构为一种材料，如果所述材料将要分解，其既不会污染铝热组合物4 也不会污染铝热燃料2。胶带42的布置方式使得碳纤维44和电极21和22之间的接触尽 可能地坚固。为了这个目的，如图5中所示，例如可以将其推回使得 它在两个电极20和21之间形成折叠形式并且至少部分地填充两个电 极20和21之间的空间。这种布局进一步使得周围的空气能够到达电 阻40。根据第三实施例(未示出)，电阻40是预成型的碳套管单元，其将 通过使得套管和/或电极弹性变形而安装在电极20和21上。套管40和/或电极20和21的变形使得足以保证正确操作设备1 所需的碳通过压力应用为抵靠电极。在该实施例中，保证了空气可以 流动至电阻，另外防止了任何来自铝热组合物4的颗粒渗透进入电阻 之内。此外，在铝热组合物的水平面位于电极21、 22的下端之上的情况 下，在之前描述的两个实施例中的电阻的布局和形状使其能够用作形 成障碍物的元件，以保护电极21、 22避免熔化以及与组合物短路的风险。根据第四实施例(未示出)，电阻40通过碳纤维织物制成。在这种的牢固的物理接触，可 以设置为使碳织物围绕第一实施例的情况的类型的本体，从而使其采 用U形截面，或者如同第二实施例，设置为通过基本上刚性的外部结 构通过压力将其应用为抵靠电极20和21。本发明的设备以如下方式操作。当其连接至电源时，电流流入电 阻40并且特别地流入碳纤维44。产生的焦耳效应使得纤维的温度快速 上升，直到达到周围的氧气与电阻的碳结合而形成一氧化碳的温度。然后，后者通过放热反应转化为二氧化碳。这种反应的放热特征 快速地导致在点燃燃料4中形成火焰，该火焰的温度可以估计为超过 200(TC，其触发后者的铝热反应。随着燃料4的点燃，可以快速地获得外壳6的材料的熔化温度。 然后，来自燃料4的铝热反应的白热熔化铁可以漏出。图6描述了具有根据本发明的点燃设备并且具有设有控制开关的 电源74的坩埚组件3。在一种本身已知的方式中，坩埚组件包括容纳主要铝热燃料2的 柑埚部分3a和在上部封闭坩埚的盖子3b，这些元件都优选地由集聚的 沙制成。完全为本领域技术人员所知的这些元件不再进行描述。该坩 埚组件典型地放置在模具之下，所述模具放置在彼此面对的两个轨道 端部周围，以通过来自主要燃料2中的铝热反应的熔化的钢来对它们 进行焊接，在典型地由卡纸板制成的塞子32已经消耗掉之后，其熔化 的钢会流过出口孔31。设备1安装到在盖子3b的中心制成的贯通开口中，从而使得外壳 6在燃料3之上竖直地开放进入坩埚的内部空间，并且可以在盖子之上 到达电极20和21的端部22和23。因此，柔性导体(未标记)可以将电源74连接至点燃设备。应该理解的是，当点燃设备打开时，白热熔化铁向下流动并且到 达主要铝热燃料2，这使得后者在到达的区域点燃并接着快速地扩散至 全部燃料2。一旦己经确定铝热燃料2已经被点燃，就可以切断设备1的电流 供给。在丢弃坩埚及其盖子之前，柔性导体将会从电极的端部22和23分离(一次性使用的坩埚的情况)。根据选择性的实施例，点燃设备1可以放置为与燃料2直接接触， 在这种情况下有利地简化为既不包括外壳6又不包括如上述的引燃铝 热燃料4的一种点燃头部。这种点燃头部在图7a中描述。根据这种简化设备的选择性形式，如图7b中所示，在头部上设置 一种装置，用于检测其从燃料2的自由表面的埋入深度，或者甚至用 于限制这种埋入深度。这种装置可以包括连接至基座10的下部的平垫圈70。在图7a和图7b中，等同于或者类似于图1至图5的元件的元件 标记有相同的附图标记。应该理解的是，在头部5与主要燃料2接触的情况下，正是如上 所述的在电阻40处产生的火焰直接导致了铝热反应的触发。简化的设备1可以或者简单地以平躺的位置放置在燃料2的表面 上，或者优先地直接插入铝热燃料2，如图8中所示。然后，电极21、 22的端部优选地被之前描述的类型的形成障碍物的元件(未示出)所保 护，以避免使得电极21、 22短路或熔化的任何风险。在垫圈70的帮助下，头部5被平直地向下支持在燃料的上表面2 上，从而使得电极20和21以及电阻40穿透进入燃料2超过一定深度。 同时，这种深度被减小以使得坩埚中周围的空气能够在点燃时流到电 阻40，以提供所需的氧气供给。在这种情况下，优选地通过坩埚部分3a和盖子部分3b之间的间 隙将电流引导至头部5的导体，通常设置在该间隙中的的毡垫密片避 免了这些导体被破坏。选择性地，可以设置为将如上所述的头部5或者甚至完整的点燃 设备1插入坩埚部分3a的侧壁中，或者在坩埚的制造过程中通过直接 并入，或者在进行焊接以前并且在将铝热燃料放入坩埚之前通过接头 接合至外壳中，为了这个目的所述外壳在坩埚的制造过程中布置在所 述壁中。这里， 一旦火焰在电阻40处产生，铝热反应就再一次开始。 本领域技术人员会理解到，根据上面已经描述的本发明的设备的 不同实施例都仅仅是非限制性的例子，根据本发明的这种设备和待点燃的主要燃料2之间的协作的不同模式也仅仅是非限制性的例子。因 此，本发明对于已经描述的内容能够具有很多选择性形式，这些选择 性形式不会背离本发明的范围。
权利要求
1、一种用于点燃铝热组合物(4)的设备(1)，其特征在于，它包括电阻(40)，所述电阻(40)连接两个电极(20、21)并且用于通过电流源被供能，从而通过焦耳效应引起热量释放，所述电阻暴露于包括氧和碳的介质，从而由所述电阻导致的介质温度上升导致一氧化碳的形成并且然后使得后者与氧发生放热反应，导致能够点燃铝热组合物(4)的火焰出现。
2、 根据权利要求1所述的设备(l)，其特征在于，所述电阻(40)包 括碳。
3、 根据权利要求2所述的设备(1)，其特征在于，至少部分地通过 包括在所述电阻(40)中的所述碳实现形成一氧化碳。
4、 根据权利要求3所述的设备(1)，其特征在于，所述电阻(40)包 括支撑碳纤维的绝缘支架(43)。
5、 根据权利要求4所述的设备(1),其特征在于，所述碳纤维是机 织的。
6、 根据权利要求4或5所述的设备(1)，其特征在于，所述碳纤维 通过将其按压抵靠在所述电极(20、 21)上而应用。
7、 根据权利要求2至6中任一项所述的设备(1),其特征在于，所 述支架(43)将所述碳纤维支撑在其周围，并且被强行插入在所述电极 (20、 21)之间。
8、 根据权利要求7所述的设备(1)，其特征在于，所述支架(43)是可弹性压縮的。
9、 根据前述权利要求所述的设备(l)，其特征在于，所述碳纤维(44)围绕所述支架(43)符合一般U形截面。
10、 根据权利要求1至9中任一项所述的设备(l)，其特征在于， 所述氧来自于周围的空气。
11、 根据权利要求7所述的设备(l)，其特征在于，该设备包括用 于提供周围的空气的通道(30)。
12、 根据权利要求11所述的设备(l)，其特征在于，所述通道(30) 在所述电阻(40)附近开放。
13、 根据权利要求1至12中任一项所述的设备(l)，其特征在于， 对于固体形成障碍物的元件设置在所述电阻(40)周围。
14、 根据权利要求4和13的组合所述的设备(1)，其特征在于，所述形成障碍物的元件通过所述支架形成，所述支架包括应用为抵靠在 所述电极(21、 22)上的绝缘胶带(41)。
15、 根据权利要求14所述的设备(1)，其特征在于，该设备进一步 包括基本上刚性的外部结构(42)，保证所述胶带(41)保持在适当位置。
16、 根据权利要求15所述的设备(l)，其特征在于，所述铝热组合 物(4)的水平面位于所述电极(20、 21)的下端之下，并且与所述电极的下 端有一定距离。
17、 根据权利要求1至15中任一项所述的设备(l)，其特征在于， 所述铝热组合物(4)的水平面位于所述电极(20、 21)的下端之上。
18、 根据权利要求17所述的设备(1)，其特征在于，所述电极(20、 21)的下端包含在所述形成障碍物的元件中，从而使得所述电极(20、 21) 不与所述铝热组合物(4)直接接触。
19、 根据权利要求1至18中任一项所述的设备(l)，其特征在于， 所述电极是由钢制成的。
20、 根据权利要求1至19中任一项所述的设备(l)，其特征在于， 所述电阻(40)是预成型的套管。
21、 根据权利要求1至20中任一项所述的设备(1)，其特征在于， 该设备包括密封的外壳(6)，所述外壳(6)包含引燃铝热组合物剂量(4)并 且安装在基座上，所述电极(20、 21)安装在所述基座中。
22、 根据权利要求21所述的设备(l)，其特征在于，所述外壳(6) 由一种材料制成，对于所述材料熔点基本上低于引燃剂量(4)的铝热反 应所达到的温度。
23、 根据权利要求22所述的设备(l)，其特征在于，所述外壳(6) 由铝或铝合金以单片形式制成。
24、 根据权利要求21至23中任一项与权利要求10的组合所述的 设备(l)，其特征在于，所述通道在所述外壳(6)的壁中形成。
25、 根据权利要求24所述的设备(1)，其特征在于，在所述外壳(6) 中的所述铝热组合物(4)的水平面位于所述电极(20、 21)的下端之下。
26、 根据权利要求24所述的设备(1)，其特征在于，在所述外壳(6) 中的所述铝热组合物(4)的水平面位于所述通道(30)之下。
27、 根据权利要求24所述的设备(1)，其特征在于，在所述外壳(6) 中的所述铝热组合物(4)的水平面位于所述电极(20、 21)的下端之上。
28、 根据权利要求27与权利要求13至15的组合所述的设备(l)， 其特征在于，所述电极(20、21)的下端包含在所述形成障碍物的元件中， 从而使得所述电极(20、 21)不与所述铝热组合物(4)直接接触。
29、 一种用于点燃铝热组合物(2)的方法，包括以下步骤将如权 利要求1至20中任一项所述的设备(l)放置于所述组合物附近，并且将 电流供给至该设备的电阻，在所述电阻处产生的火焰直接触发铝热反 应。
30、 一种用于点燃主要铝热组合物(2)的方法，包括以下步骤将 权利要求21至28中任一项所述的设备(l)放置于所述组合物附近，并 且将电流供给至该设备的电阻，在所述电阻处产生的火焰触发引燃剂 量(4)处的铝热反应，其自身伴随着所述外壳(6)的至少部分熔化，使得 来自所述反应的白热熔化金属朝着所述主要铝热组合物(2)扩散。
31、 一种用于诸如铁路轨道的型材的铝热焊接的方法，其中在模 具之上的坩埚中放置铝热组合物的一定剂量，所述模具和两个彼此面 对的型材端部一起限定出模制空腔，其特征在于，通过根据权利要求 29和30中任一项所述的方法在所述剂量中触发所述铝热反应。
32、 一种用于制造根据权利要求4所述的点燃设备(l)的方法，其 特征在于，该方法包括以下步骤从挤压出的绝缘部分切割出来所述 绝缘支架、围绕所述支架使用所述碳纤维以及将具有所述碳纤维的支 架强行安装在所述电极之间。
33、 一种用于制造根据权利要求4所述的点燃设备(l)的方法，其 特征在于，它包括以下步骤从挤压出的绝缘部分切掉绝缘支架，围 绕所述挤压出的绝缘部分在其整个长度上预先固定碳纤维，以及将具 有碳纤维的支架强行安装在电极之间。
34、 根据权利要求32和33中任一项所述的方法，其特征在于， 所述绝缘部分是由硅制成的。
35、 根据权利要求32至34中任一项所述的方法，其特征在于， 该方法包括在所述电极上施加倾向于使电极更加靠近的力的附加步骤。
36、 一种用于铝热反应的坩埚组件(3)，能够在用于焊接诸如铁路 轨道的型材的模具之上调节，其特征在于，该坩埚组件包括根据权利 要求1至28中任一项所述的点燃设备(l)。
37、 根据权利要求36所述的坩埚组件，其特征在于该坩埚组件包 括盖子(3b)，其特征在于所述设备放置在通过所述盖子的开口中。
38、 根据权利要求36所述的坩埚组件，其特征在于所述坩埚在侧 壁中包括用于容纳点燃设备的合适的开口。
全文摘要
本发明涉及一种用于点燃铝热组合物(4)的设备(1)，其特征在于，它包括电阻(40、43)，所述电阻用于连接两个电极(20、21)并且用于通过电流源被供能，从而通过焦耳效应产生热量，所述电阻暴露于包括氧和碳的介质，从而由电阻导致的介质温度上升导致一氧化碳的形成并且然后使得后者与氧发生放热反应，从而产生能够点燃铝热组合物的火焰。
文档编号B23K23/00GK101657290SQ200880006368
公开日2010年2月24日 申请日期2008年2月18日 优先权日2007年3月6日
发明者F·维瑟尔, J-J·蒂吕, L·维尼亚尔 申请人:瑞尔泰克国际公司