专利名称：自动点火双环快速切割炬的制作方法
技术领域：
本发明属于金属切割技术领域，特别涉及一种快速切割装置。
背景技术：
20世纪80年代以前，国内外金属切割普便采用氧-乙炔-切割炬，火焰切割技 术。但是乙炔气存在着制造成本高、工艺复杂、污染环境、易回火、易爆炸、安全性差的缺点。 因此，国外技术发达国家近几年以来，加速了对高效、节能、环保、安全型切割气及其增效剂 的研制、推广及应用力度，同时也加速了与之配套的新型、快速切割炬的研制和应用。目前，在国内外切割技术市场上，氧-乙炔_切割炬火焰切割技术，已开始被有计 划、有步骤的淘汰出局。而丙烷、丙稀加增效剂的混合改性切割气，以及与之配套的快速、高 效、环保、安全、自动点火切割炬、切割嘴等新技术正在被大力推广应用。因此，各种新型燃 气、增效剂、混合改性合成设备开始在市场上出现。但目前普遍存在成本高，技术复杂，推广 难度较高的问题。为解决这些问题，我公司前期研发了丙烷增效剂合成装置“FE高效节能焊割成套 装置”专利号=200810189061. 1，在实际应用中取得了良好的经济及社会效益。为了进一步降耗、减排，市场迫切需要与之配套的自动点火、水循环降温、可高速、 高质、低耗连续切割带温材料(彡9500C )的新型切割炬。
发明内容
本发明的目的是提供一种在带温(彡950°C)状态下自动点火、循环水降温，能 达到工作行程点火切割；空行程回行程停气熄火；可高速、高质、低耗连续切割的新型切割 炬。本发明由PLC控制单元、燃气输入单元、氧气输入单元、水循环单元、自动点火快 速切割单元组合构成。PLC控制单元与燃气输入单元、氧气输入单元中的电磁阀电连接，与 自动点火快速切割单元中的点火枪电连接；其中，燃气输入单元、氧气输入单元、水循环单 元中的管路输出端还与自动点火快速切割单元中相对应的燃气、氧气、水管路输入端联通。本发明的自动点火快速切割单元由割嘴座、割炬外体、二环快速割嘴销紧螺母、点 火枪、自动点火电极、进水管、燃气管、高压氧管、预热氧管、出水管、点火枪燃气管a、电极隔 离管、点火枪燃气管内接a、点火枪燃气管内接b、点火枪氧气管b、预热氧管内接、进水管 内接、出水管内接、燃气管反螺纹内接、喷火嘴高压氧气管内接、上盖板、点火枪体、二环快 速割嘴、三通组合构成。其中，割嘴座设置在割炬外体内部的下端，割嘴座下平面设有的二 环快速割嘴用销紧螺母紧固在割嘴座的锥孔内；点火枪用点火枪体螺纹紧固在割嘴座斜面 螺孔内；割炬外体上端装有上盖板，上盖板上设置点火枪燃气管内接a、点火枪氧气管内接 b、预热氧管内接、进水管内接、出水管内接、燃气管反螺纹内接、高压氧管内接及进水管、燃 气管、高压氧管、预热氧管、出水管、点火枪燃气管、电极隔离管、点火枪氧气管的安装通过 孔；割炬外体下连割嘴座，上接上盖板三者形成内腔，进水管、出水管位于割炬外体内，装在上盖板对应孔内，上盖板封闭循环水输入端，进水管、出水管与循环水配套容器连通，进水 管较短，出水管较长，且与割嘴座的上平面保持合理间距形成水循环；燃气管和点火枪燃气 管、点火枪氧气管及两者的连接三通装于割炬外体内，下连割嘴座，上接上盖板；自动点火 电极装于电极隔离管内，下连割嘴座，上接上盖板；喷火嘴用螺纹紧固在点火枪体上。
在本发明的自动点火快速切割单元中，点火枪、割嘴座、三通、点火枪氧气管a、点 火枪燃气管内接a、点火枪氧气管b、点火枪氧气管内接b串连连接，中心孔对接形成燃气、 氧气通道及混合通道。割嘴座、电极隔离管、上盖板自下而上串连连接，自动点火电极位于 电极隔离管中心，上端与PLC控制器连接、下端穿出割嘴座，工作时按特定角度产生脉冲电 流。二环快速割嘴、快速割嘴锁紧螺母、割嘴座、高压氧管、高压氧管内接串连连接中心孔对 接，形成高压氧气通道。预热氧管内接、上盖板、预热氧管、割嘴座、二环快速割嘴主体斜孔 与燃气通道一环燃气通道斜交形成预热氧燃气混合通道。二环快速割嘴采用我公司专利产 品“双环快速割嘴”专利号=200820134381. 2;该割嘴与割嘴座、氧气管的燃气管内接自下 而上串连连接，中心孔对接形成一环燃气通道及二环燃气通道。PLC控制单元设有手动、自 动二种工作模式，并设有干式回火防止器。自动点火快速切割单元的外形是圆柱形、矩形、 方形、椭圆形及其组合。本发明实际工作时燃气经点火枪燃气管、三通、燃气管分别进入点火枪及二环快 速切割嘴；氧气经自动点火氧气管、三通、预热氧气管、高压氧气管分别进入点火枪及二环 快速切割嘴；自动点火电极开始工作发出脉冲电火花点燃点火枪，点火枪再点燃二环快速 切割嘴喷出的燃气与氧气的混合气，火燃温度高达3140°c，炽热的火燃以较窄、较快的烽路 迅速穿透被切割的钢坯，极大的提高了切割速度，切割质量，极大限度的降低了燃气及氧气 的消耗量。与单用双环快速切割嘴相比，高效、节能、减排、安全、环保效果有了大幅的提高。该切割炬因有自动点火及水循环降温功能，因此具有工作行程时点火切割；空 行程时停气熄火等优点。燃气、氧气消耗进一步下降，割嘴使用寿命大大提高；更换切割嘴 可在空行程即停火时间更换，安全性高。该切割炬技术性能超过国家标准、行业标准及用户 的工艺规范要求。青岛钢铁集团第一炼钢厂采用该成套装置及双环自动点火新切割炬后，定尺切割 钢坯成品率高达98%以上，切割氧气节约35-45%原先为30%，燃气节约55_75%，割缝由 原来的8-lOmm下降到2-2. 5mm，详见青钢验收报告。青钢集团认为该成套装置及新配置的 双环自动点火快速切割炬是钢厂连铸机轧钢线钢坯定尺切割的理想设备，具有较好的推广 应用价值。适用于冶金、造船、石油、化工、金属结构等行业。特别是用于带温(< 950°C) 金属材料的快速连续切割。
图1为本发明实施例的功能结构方框2为本发明实施例的工作原理示意3为本发明实施例自动点火快速切割单元的主视4为本发明实施例自动点火快速切割单元的俯视5为本发明实施例自动点火快速切割单元的左视6为本发明实施例自动点火快速切割单元的A向放大图
图7为本发明实施例自动点火快速切割单元的右视8为本发明实施例自动点火快速切割单元的C-C剖面9为本发明实施例割嘴座的主视10为本发明实施例割嘴座的俯视图
图11为本发明实施例割嘴座的AA剖视12为本发明实施例快速割嘴锁紧螺母的主视13为本发明实施例快速割嘴锁紧螺母的俯视14为本发明实施例割炬外体的主视15为本发明实施例割炬外体的俯视16为本发明实施例点火枪的主视17为本发明实施例点火枪的左视18为本发明实施例点火枪体的主视19为本发明实施例点火枪体的左视20为本发明实施例点火枪体的俯视21为本发明实施例喷火嘴的主视22为本发明实施例喷火嘴的左视23为本发明实施例上盖板的主视24为本发明实施例上盖板的俯视25为本发明实施例自动点火极的主视26为本发明实施例自动点火极的A向放大27为本发明实施例三通主视28为本发明实施例三通俯视29为本发明实施例二环快速割嘴的主视30为本发明实施例二环快速割嘴的俯视31为本发明实施例二环快速割嘴的A向放大中标注1.割嘴座 2.割炬外体 3.快速割嘴锁紧螺母 4.点火枪 5.自动点火电 极6.进水管7.燃气管8.高压氧气管9.预热氧气管10.出水管11.点火枪燃气 管12.电极隔离管13.点火枪燃气管内接14.点火枪氧气管内接15.点火枪氧气管 16.预热氧气管内接17.进水管内接 18.出水管内接 19.燃气管反螺纹内接 20.喷 火嘴21.高压氧气管内接 22.上盖板 23.点火枪体24.双环燃气快速割嘴(专利号 200820134381. 2) 25.三通
具体实施例方式下面结合附图对本发明实施例进行具体说明参考附图1、2，本发明实施例由PLC控制单元A、燃气输入单元B、氧气输入单元C、 水循环单元D、自动点火快速切割单元E五部分组合构成。其中，PLC控制单元A与燃气输 入单元B、氧气输入单元C中的电磁阀电连接，与自动点火快速切割单元E中的点火枪电连 接；燃气输入单元B、氧气输入单元C、水循环单元D中的管路输出端还与自动点火快速切割单元E中相对应的燃气、氧气、水管路输入端联通。在本发明实施例中，PLC控制单元A设有手动、自动二种工作模式，并设有干式回 火防止器。自动点火快速切割单元E的外形是矩形、椭圆形的组合。参考附图2 8，所述的自动点火快速切割单元E由割嘴座1、割炬外体2、二环快 速割嘴销紧螺母3、点火枪4、自动点火电极5、进水管6、燃气管7、高压氧管8、预热氧管9、 出水管10、点火枪燃气管all、电极隔离管12、点火枪燃气管内接al3、点火枪燃气管内接 bl4、点火枪氧气管bl5、预热氧管内接16、进水管内接17、出水管内接18、燃气管反螺纹内 接19、喷火嘴20、高压氧气管内接21、上盖板22、点火枪体23、二环快速割嘴24、三通25构 成。其中，割嘴座1设置在割炬外体2内部的下端，割嘴座1下平面设有的二环快速割嘴24 用销紧螺母3紧固在割嘴座1的锥孔内；点火枪4用点火枪体螺纹紧固在割嘴座1斜面螺 孔内；割炬外体2上端装有上盖板22，上盖板22设置点火枪燃气管内接al3、点火枪氧气管 内接bl4、预热氧管内接16、进水管内接17、出水管内接18、燃气管反螺纹内接19、高压氧 管内接21及进水管6、燃气管7、高压氧管8、预热氧管9、出水管10、点火枪燃气管11、电极 隔离管12、点火枪氧气管15的安装通过孔；割炬外体2下连割嘴座1，上接上盖板22三者 形成内腔，进水管6、出水管10位于割炬外体2内，装在上盖板22对应孔内，上盖板22封 闭循环水输入端，进水管6、出水管10与循环水配套容器连通，进水管6较短，出水管10较 长，且与割嘴座1的上平面保持合理间距形成水循环；燃气管7和点火枪燃气管11、点火枪 氧气管15及两者的连接三通25装于割炬外体2内，下连割嘴座1，上接上盖板22 ；自动点 火电极5装于电极隔离管12内，下连割嘴座1，上接上盖板22 ；喷火嘴20用螺纹紧固在点 火枪体23上。参考附图9 31，在本发明实施例中，点火枪4、割嘴座1、三通25、点火枪氧气管 all、点火枪燃气管内接al3、点火枪氧气管bl5、点火枪氧气管内接bl4串连连接，中心孔对 接形成燃气、氧气通道及混合通道。割嘴座1、电极隔离管12、上盖板22自下而上串连连接， 自动点火电极位于电极隔离管中心，上端与PLC控制器连接、下端穿出割嘴座1，工作时按 特定角度产生脉冲电流。二环快速割嘴24、快速割嘴锁紧螺母3、割嘴座1、高压氧管8高压 氧管内接21串连连接中心孔对接，形成高压氧气通道。预热氧管内接16、上盖板22、预热 氧管9、割嘴座1、二环快速割嘴主体斜孔与燃气通道一环燃气通道斜交形成预热氧燃气混 合通道。二环快速割嘴24采用我公司专利产品“双环快速割嘴”专利号=200820134381. 2 ； 该割嘴与割嘴座1、氧气管7的燃气管内接自下而上串连连接，中心孔对接形成一环燃气通 道及二环燃气通道。参考附图1 31，本发明实施例的主要工作过程如下1.循环水工作过程工作时，PLC向循环水系统发出指令，水从配套容器经进水管 路6. 17流入割炬体内，PLC控制器发出指令，水经进水管路进入割炬体内，回水经出水管路
10.18返回，并使割炬水位保持一定的高度。2.自动点火工作过程工作时，合成后燃气经点火燃气管内接13、点火枪燃气管
11、三通25进入点火枪4并从喷火嘴20喷出。点火氧气经点火枪氧气管内接14、点火枪氧气管15、三通25进入点火枪4 ；自动点火电极5适时产生脉冲电流点燃点火枪，点火枪喷火 嘴20按特定角度喷射，确保能与二环快速切割嘴24喷出的氧与燃气混合气流交汇，点燃双 环快速切割嘴24喷出的混合燃气，高效、快速燃烧。
3.主切割工作过程高压氧气经高压氧气管内接21、高压氧气管8进入双环快速 切割嘴24 ；预热氧气经预热氧气管内接16及预热氧气管9进入二环快速割嘴24 ；混合燃 气经燃气管反螺纹内接19、燃气管7进入双环快速割嘴24 ；预热氧气、高压氧气、燃气经 双环快速割嘴24充分混合，经自动点火枪喷出的火焰点燃，充分快速燃烧形成高速、高温、 炽热燃烧动力场，火燃温度高达3410度以上，炽热的火燃以较窄、较快的锋路迅速穿透切 割各种钢坯，极大的提高切割速度与切割质量，割缝进一步减少到2-2. 5mm。因本专利配 有PLC自动控制系统，具有自动点火功能，轧机工作行程时，双环快速割嘴工作；回行程停 火。因此与原工艺相比氧气、燃气消耗量进一步大幅下降，总消耗量与原工艺相比可下降 55-75%，双环快速割嘴使用寿命延长30%。因原工艺是全程带火切割，割嘴更换是带火操 作，十分危险。本发明回行程自动停火，割嘴更换在停火状态进行，劳动条件大为改善，安全 性得到极大的提高。配用双环快速割嘴参数见下表
权利要求
一种自动点火双环快速切割炬，其特征在于包括PLC控制单元(A)、燃气输入单元(B)、氧气输入单元(C)、水循环单元(D)、自动点火快速切割单元(E)；PLC控制单元(A)与燃气输入单元(B)、氧气输入单元(C)中的电磁阀电连接，与自动点火快速切割单元(E)中的点火枪电连接；其中，燃气输入单元(B)、氧气输入单元(C)、水循环单元(D)中的管路输出端还与自动点火快速切割单元(E)中相对应的燃气、氧气、水管路输入端联通。
2.根据权利要求1所述的自动点火双环快速切割炬，其特征在于所述的自动点火快 速切割单元(E)由割嘴座⑴、割炬外体(2)、二环快速割嘴销紧螺母(3)、点火枪(4)、自动 点火电极(5)、进水管(6)、燃气管(7)、高压氧管(8)、预热氧管(9)、出水管(10)、点火枪燃 气管a(ll)、电极隔离管(12)、点火枪燃气管内接a(13)、点火枪氧气管内接b(14)、点火枪 氧气管b(15)、预热氧管内接(16)、进水管内接(17)、出水管内接(18)、燃气管反螺纹内接 (19)、喷火嘴(20)高压氧气管内接(21)、上盖板(22)、点火枪体(23)、二环快速割嘴(24)、 三通(25)构成；其中，割嘴座(1)设置在割炬外体(2)内部的下端，割嘴座(1)下平面设有 的二环快速割嘴(24)用销紧螺母(3)紧固在割嘴座⑴的锥孔内；点火枪⑷用点火枪 体螺纹紧固在割嘴座(1)斜面螺孔内；割炬外体(2)上端装有上盖板(22)，上盖板(22)上 设置点火枪燃气管内接a(13)、点火枪氧气管内接b(14)、预热氧管内接(16)、进水管内接 (17)、出水管内接(18)、燃气管反螺纹内接(19)、高压氧管内接(21)及进水管(6)、燃气管 (7)、高压氧管(8)、预热氧管(9、)出水管(10)、点火枪燃气管(11)、电极隔离管(12)、点火 枪氧气管(15)的安装通过孔；割炬外体(2)下连割嘴座(1)，上接上盖板(22)三者形成内 腔，进水管(6)、出水管(10)位于割炬外体(2)内，装在上盖板(22)对应孔内，上盖板(22) 封闭循环水输入端，进水管(6)、出水管(10)与循环水配套容器连通，进水管(6)较短，出水 管(10)较长，且与割嘴座⑴的上平面保持合理间距形成水循环；燃气管(7)和点火枪燃 气管(11)、点火枪氧气管(15)及两者的连接三通(25)装于割炬外体(2)内，下连割嘴座 (1)，上接上盖板(22)；自动点火电极(5)装于电极隔离管(12)内，下连割嘴座(1)，上接上 盖板(22)；喷火嘴(20)用螺纹紧固在点火枪体(23)上。
3.根据权利要求2所述的自动点火双环快速切割炬，其特征在于所述的点火枪(4)、 割嘴座(1)、三通(25)、点火枪氧气管a(ll)、点火枪燃气管内接a(13)、点火枪氧气管 b(15)、点火枪氧气管内接b(14)串连连接，中心孔对接形成燃气、氧气通道及混合通道。
4.根据权利要求2所述的自动点火双环快速切割炬，其特征在于所述的割嘴座(1)、 电极隔离管(12)、上盖板(22)自下而上串连连接，自动点火电极位于电极隔离管中心，上 端与PLC控制器连接、下端穿出割嘴座(1)，工作时按特定角度产生脉冲电流。
5.根据权利要求2所述的自动点火双环快速切割炬，其特征在于所述的二环快速割 嘴(24)、快速割嘴锁紧螺母(3)、割嘴座(1)、高压氧管(8)高压氧管内接(21)串连连接中 心孔对接，形成高压氧气通道。
6.根据权利要求2所述的自动点火双环快速切割炬，其特征在于所述的预热氧管内 接(16)、上盖板(22)、预热氧管(9)、割嘴座(1)、二环快速割嘴主体斜孔与燃气通道(一环 燃气通道)斜交形成预热氧燃气混合通道。
7.根据权利要求2所述的自动点火双环快速切割炬，其特征在于所述的二环快速割 嘴(24)采用我公司专利产品“双环快速割嘴”(专利号=200820134381. 2)；该割嘴与割嘴 座(1)、氧气管(7)的燃气管内接自下而上串连连接，中心孔对接形成一环燃气通道及二环燃气通道。
8.根据权利要求1所述的自动点火双环快速切割炬，其特征在于所述的PLC控制单 元(A)设有手动、自动二种工作模式，并设有干式回火防止器。
9.根据权利要求1所述的自动点火双环快速切割炬，其特征在于所述的自动点火快 速切割单元(E)的外形是圆柱形、矩形、方形、椭圆形及其组合。
全文摘要
一种自动点火双环快速切割炬，由PLC控制单元A、燃气输入单元B、氧气输入单元C、水循环单元D、自动点火快速切割单元E五部分组合构成。该切割炬因有自动点火及水循环降温功能，因此具有工作行程时点火切割；空行程时停气熄火等优点。燃气、氧气消耗进一步下降，割嘴使用寿命大大提高；更换切割嘴可在空行程即停火时间更换，安全性高。该切割炬技术性能超过国家标准、行业标准及用户的工艺规范要求。定尺切割钢坯成品率高达98％以上，切割氧气节约35-45％，燃气节约55-75％，割缝由原来的8-10mm下降到2-2.5mm，是钢厂连铸机轧钢线钢坯定尺切割的理想设备，具有较好的推广应用价值。适用于冶金、造船、石油、化工、金属结构等行业。特别是用于带温(≤950℃)金属材料的快速连续切割。
文档编号F23D14/42GK101839485SQ20101021472
公开日2010年9月22日 申请日期2010年6月18日 优先权日2010年6月18日
发明者闻永汉 申请人:青岛上联机械设备有限公司