一种热空气切割装置的制作方法

本发明属于热空气切割技术领域，具体涉及一种热空气切割装置。

背景技术：

与传统的激光切割和喷水切割相比，热空气切割是通过一个特别设计的热空气发电机引导一股所产生的热空气流，使用高性能压缩机压缩空气，通过空气筒将加热至约600摄氏度。加热的空气以7-25bar的压缩空气力流动到切割喷嘴并由此产生高能束凝聚，像一把锋利的刀片以热能的方式或动力学的原理，切割喷嘴可以对各种不同的材料进行切割。此系统最初的开发主要作为单独的工作单元针对内饰件各柱底座多余注塑材料的切割。因其低成本，这种切割技术已经成为激光切割和喷水切割的替代技术，此技术主要应用于纺织品或其他柔性材料的加工。

汽车内饰部件通常会使用到针织物料，这种针织物料可以通过机械切割工具，热钢刀或高能激光束进行切割。然而，这些切割方法所需的装置和维护费用以及人工成本非常昂贵。激光束切割通常需要复杂的切割装置，而且高温下容易产生有毒烟雾，因此，针对针织物料的切割急需一种能够实现切割效果同时设备成本低，便于维护的装置。

技术实现要素：

针对上述现有技术中，本发明提供一种热空气切割装置，可以快速并干净地将针织机织物与热塑性或热固性材料及其复合物与非织造织物分离，具有节能高效的优势，结构设计合理，易于推广使用。

本发明所采用的技术方案为：

一种热空气切割装置，包括空气加热装置本体，所述空气加热装置本体包括用于通入压缩空气的连接端和用于喷出加热空气的喷嘴，所述连接端与所述喷嘴之间的腔体为空气压缩腔，所述空气压缩腔内设有用于对压缩空气进行加热的加热组件和用于检测空气温度的热电偶传感器，所述连接端与所述空气压缩腔气密连接，所述喷嘴与所述空气压缩腔贯通。

具体的，由于压缩空气通入空气压缩腔内，加热组件实现对压缩空气的加热，压缩空气经加热之后从喷嘴高速喷出，可以快速并干净地将针织机织物与热塑性或热固性材料及其复合物与非织造织物分离，可用于切割熔点高于1000℃的玻璃纤维，切割速度达500mm/s，采购和维护成本低，成为替代激光切割和喷水切割的低成本选择，节能高效，可作为独立工作单元或集成到其他工作流程。

热电偶传感器能够检测加热之后的空气的温度，实现对加热空气温度的实时监控，保证稳定的切割效果。

进一步的，所述空气加热装置本体包括空气加热管和与所述空气加热管气密连接的安装架，所述空气压缩腔包括依次贯通的连接腔一和连接腔二，所述连接端位于所述安装架上，所述喷嘴位于所述空气加热管上，所述安装架上设有耐压电气连接头和传感器连接头，所述耐压电气连接头通过穿过所述连接腔一的电线一实现与所述加热组件电连接，所述传感器连接头通过穿过所述连接腔一的电线二实现与所述热电偶传感器电连接。

具体的，耐压电气连接头和传感器连接头与分别与pid控制器的输出端和输入端连接，实现对压缩空气温度的检测和对压缩空气温度的控制。

进一步的，所述加热组件为陶瓷加热筒，所述陶瓷加热筒设于所述连接腔二内，所述连接腔二与所述喷嘴之间还设有预压缩腔，所述陶瓷加热筒上沿该陶瓷加热筒的长度方向设有多条纵向通道一和一条纵向通道二，所述纵向通道一和所述纵向通道二均完全贯穿所述陶瓷加热筒，所述纵向通道一内设有加热线圈，所述热电偶传感器穿过所述纵向通道二并伸入所述预压缩腔。

具体的，预压缩腔包括依次连通的扩口区、锥形连通区和收缩区，所述扩口区位于所述陶瓷加热筒的下方，所述热电偶传感器伸入所述扩口区内，所述扩口区的口径大于所述收缩区的口径，所述收缩区靠近所述喷嘴，所述锥形连通区的上端口径与所述扩口区的口径一致，所述锥形连通区下端的口径与所述收缩区的口径一致。

由于扩口区位于陶瓷加热筒的下方，压缩空气经加热圈集中加热后在扩口区实现缓冲，避免陶瓷加热筒下端的热量积聚，同时经过锥形连通区和收缩区实现对气流通道的缩小，气流增速之后从喷嘴高速喷出。

进一步的，为了实现对通过陶瓷加热筒的压缩空气进行均匀的加热以及保证对空气温度测量的准确性，所述纵向通道二位于所述陶瓷加热筒的中部，所述纵向通道一围绕所述纵向通道二周向均匀设置，所述加热线圈的长度与所述纵向通道一的长度一致，所述电线一与所述加热线圈连接。

进一步的，为了便于连接压缩空气接入端，所述安装架上设有用于向所述空气压缩腔内通入压缩空气的压缩空气连接头。

进一步的，为了达到较好的气密效果，所述安装架包括密封盖和保持器，所述密封盖与所述保持器之间设有平垫圈法兰实现二者的气密连接，所述保持器与所述空气加热管的上端固定且二者之间设有高温密封件实现二者的气密连接，所述压缩空气连接头、所述耐压电气连接头和传感器连接头均设于所述密封盖上。

进一步的，所述连接腔一包括上腔和下腔，所述上腔的孔径大于所述下腔的孔径，所述上腔位于所述保持器内且所述上腔内设有弹簧，所述下腔与所述连接腔二贯通，所述弹簧与所述陶瓷加热筒之间设有压力件，所述压力件的上端位于所述上腔内且与所述弹簧相抵，所述压力件的下端位于所述下腔内且与所述陶瓷加热筒的上端相抵。

压力件的纵截面为t形结构，包括位于所述下腔内的筒状部，所述筒状部的轴线与所述下腔的轴线一致，所述筒状部的上端径向设有支撑台，所述支撑台位于所述上腔内，所述弹簧的上端与所述密封盖相抵，所述弹簧的下端与所述支撑台相抵，所述筒状部的下端与所述陶瓷加热筒的上端相抵。

具体的，所述密封盖设有三个安装孔，分别安装压缩空气连接头、耐压电气连接头和传感器连接头，安装孔与上腔连通。

所述空气加热管的上端连接部包括连接部一和连接部二，所述保持器内还设有用于连接所述空气加热管的连接孔，所述连接部一位于所述连接孔内且所述连接部一的轴线与所述连接孔的轴线一致，所述连接部一为敞口状且与所述上腔贯通；所述连接部二为连接法兰，所述连接法兰与所述保持器固定连接，所述高温密封件设于所述连接法兰与所述保持器之间。

进一步的，所述陶瓷加热筒与所述空气加热管之间设有热膜，在加热期间补偿陶瓷加热筒和空气加热管，使得陶瓷加热筒在径向方向上能足够稳定。

进一步的，所述喷嘴为超音速喷嘴，所述超音速喷嘴与所述空气加热管的下端螺纹连接。

进一步的，为了保证对气流加热的均匀性，以及对陶瓷加热筒的轴向限位，所述陶瓷加热筒、所述空气加热管、所述弹簧和所述压力件的轴线一致。

本发明的有益效果为：由于压缩空气通入空气压缩腔内，陶瓷加热筒实现对压缩空气的加热，压缩空气经加热之后从超音速喷嘴喷出，可以快速并干净地将针织机织物与热塑性或热固性材料及其复合物与非织造织物分离，可用于切割熔点高于1000℃的玻璃纤维，针织物等汽车门板覆膜装饰材料被成束的热空气喷射器以超过800℃以上的温度切断，纺织物的切面平滑无毛刺，切割速度达500mm/s，大大节省了客户的生产时间，采购和维护成本低，成为替代激光切割和喷水切割的低成本选择，节能高效，可作为独立工作单元或集成到其他工作流程。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：喷嘴1；空气压缩腔2；连接端3；热电偶传感器4；空气加热管5；连接部一5.1；连接部二5.2；安装架6；密封盖6.1；保持器6.2；连接腔一7；上腔7.1；下腔7.2；连接腔二8；耐压电气连接头9；电线一11；电线二12；陶瓷加热筒13；预压缩腔14；扩口区14.1；锥形连通区14.2；收缩区14.3；纵向通道一15；纵向通道二16；加热线圈17；平垫圈法兰18；高温密封件19；弹簧20；压力件21；热膜22。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种热空气切割装置，包括空气加热装置本体，空气加热装置本体包括用于通入压缩空气的连接端3和用于喷出加热空气的喷嘴1，连接端3与喷嘴1之间的腔体为空气压缩腔2，空气压缩腔2内设有用于对压缩空气进行加热的加热组件和用于检测空气温度的热电偶传感器4，连接端3与空气压缩腔2气密连接，喷嘴1与空气压缩腔2贯通。

具体的，由于压缩空气通入空气压缩腔2内，加热组件实现对压缩空气的加热，压缩空气经加热之后从喷嘴1高速喷出，可以快速并干净地将针织机织物与热塑性或热固性材料及其复合物与非织造织物分离，可用于切割熔点高于1000℃的玻璃纤维，切割速度达500mm/s，采购和维护成本低，成为替代激光切割和喷水切割的低成本选择，节能高效，可作为独立工作单元或集成到其他工作流程。

热电偶传感器4能够检测加热之后的空气的温度，实现对加热空气温度的实时监控，保证稳定的切割效果。

实施例2：

本实施例是在上述实施例1的基础上进行优化限定。

如图1所示，空气加热装置本体包括空气加热管5和与空气加热管5气密连接的安装架6，空气压缩腔2包括依次贯通的连接腔一7和连接腔二8，连接端3位于安装架6上，喷嘴1位于空气加热管5上，安装架6上设有耐压电气连接头9和传感器连接头，耐压电气连接头9通过穿过连接腔一7的电线一11实现与加热组件电连接，传感器连接头通过穿过连接腔一7的电线二12实现与热电偶传感器4电连接。

具体的，耐压电气连接头9和传感器连接头与分别与pid控制器的输出端和输入端连接，实现对压缩空气温度的检测和对压缩空气温度的控制。

实施例3：

本实施例是在上述实施例1或2的基础上进行优化限定。

如图1所示，加热组件为陶瓷加热筒13，陶瓷加热筒13设于连接腔二8内，连接腔二8与喷嘴1之间还设有预压缩腔14，陶瓷加热筒13上沿该陶瓷加热筒13的长度方向设有多条纵向通道一15和一条纵向通道二16，纵向通道一15和纵向通道二16均完全贯穿陶瓷加热筒13，纵向通道一15内设有加热线圈17，热电偶传感器4穿过纵向通道二16并伸入预压缩腔14。

具体的，预压缩腔14包括依次连通的扩口区14.1、锥形连通区14.2和收缩区14.3，扩口区14.1位于陶瓷加热筒13的下方，热电偶传感器4伸入扩口区14.1内，扩口区14.1的口径大于收缩区14.3的口径，收缩区14.3靠近喷嘴1，锥形连通区14.2的上端口径与扩口区14.1的口径一致，锥形连通区14.2下端的口径与收缩区14.3的口径一致。

由于扩口区14.1位于陶瓷加热筒13的下方，压缩空气经加热圈集中加热后在扩口区14.1实现缓冲，避免陶瓷加热筒13下端的热量积聚，陶瓷加热筒13内的压缩空气至少6巴，加热到至少800℃，空气由于通过预压缩腔14温度降至约780℃，空气中因存在较大的温度差由此速度迅速增加，同时经过锥形连通区14.2和收缩区14.3实现对气流通道的缩小，气流增速之后从喷嘴1高速喷出。

实施例4：

本实施例是在上述实施例3的基础上进行优化限定。

如图1所示，为了实现对通过陶瓷加热筒13的压缩空气进行均匀的加热以及保证对空气温度测量的准确性，纵向通道二16位于陶瓷加热筒13的中部，纵向通道一15围绕纵向通道二16周向均匀设置，加热线圈17的长度与纵向通道一15的长度一致，电线一11与加热线圈17连接。

实施例5：

本实施例是在上述实施例4的基础上进行优化限定。

如图1所示，为了便于连接压缩空气接入端，安装架6上设有用于向空气压缩腔2内通入压缩空气的压缩空气连接头17。

实施例6：

本实施例是在上述实施例5的基础上进行优化限定。

如图1所示，为了达到较好的气密效果，安装架6包括密封盖6.1和保持器6.2，密封盖6.1与保持器6.2之间设有平垫圈法兰18实现二者的气密连接，保持器6.2与空气加热管5的上端固定且二者之间设有高温密封件19实现二者的气密连接，压缩空气连接头17、耐压电气连接头9和传感器连接头均设于密封盖6.1上。

实施例7：

本实施例是在上述实施例6的基础上进行优化限定。

如图1所示，连接腔一7包括上腔7.1和下腔7.2，上腔7.1的孔径大于下腔7.2的孔径，上腔7.1位于保持器6.2内且上腔7.1内设有弹簧20，下腔7.2与连接腔二8贯通，弹簧20与陶瓷加热筒13之间设有压力件21，压力件21的上端位于上腔7.1内且与弹簧20相抵，压力件21的下端位于下腔7.2内且与陶瓷加热筒13的上端相抵。

压力件21的纵截面为t形结构，包括位于下腔7.2内的筒状部，筒状部的轴线与下腔7.2的轴线一致，筒状部的上端径向设有支撑台，支撑台位于上腔7.1内，弹簧20的上端与密封盖6.1相抵，弹簧20的下端与支撑台相抵，筒状部的下端与陶瓷加热筒13的上端相抵。

具体的，密封盖6.1设有三个安装孔，分别安装压缩空气连接头17、耐压电气连接头9和传感器连接头，安装孔与上腔7.1连通。

空气加热管5的上端连接部包括连接部一5.1和连接部二5.2，保持器6.2内还设有用于连接空气加热管5的连接孔，连接部一5.1位于连接孔内且连接部一5.1的轴线与连接孔的轴线一致，连接部一5.1为敞口状且与上腔7.1贯通；连接部二5.2为连接法兰，连接法兰与保持器6.2固定连接，高温密封件19设于连接法兰与保持器6.2之间。

为了保证对气流加热的均匀性，以及对陶瓷加热筒13的轴向限位，陶瓷加热筒13、空气加热管5、弹簧20和压力件21的轴线一致。

实施例8：

本实施例是在上述实施例7的基础上进行优化限定。

如图1所示，陶瓷加热筒13与空气加热管5之间设有热膜22，在加热期间补偿陶瓷加热筒13和空气加热管5，使得陶瓷加热筒13在径向方向上能足够稳定。

实施例9：

本实施例是在上述实施例8的基础上进行优化限定。

如图1所示，喷嘴1为超音速喷嘴1，超音速喷嘴1与空气加热管5的下端螺纹连接。

实施例10：

如图1所示，本实施例提供一种热空气切割装置，包括空气加热装置本体，空气加热装置本体包括用于通入压缩空气的连接端3和用于喷出加热空气的喷嘴1，连接端3与喷嘴1之间的腔体为空气压缩腔2，空气压缩腔2内设有用于对压缩空气进行加热的加热组件和用于检测空气温度的热电偶传感器4，连接端3与空气压缩腔2气密连接，喷嘴1与空气压缩腔2贯通。

具体的，由于压缩空气通入空气压缩腔2内，加热组件实现对压缩空气的加热，压缩空气经加热之后从喷嘴1高速喷出，可以快速并干净地将针织机织物与热塑性或热固性材料及其复合物与非织造织物分离，可用于切割熔点高于1000℃的玻璃纤维，切割速度达500mm/s，采购和维护成本低，成为替代激光切割和喷水切割的低成本选择，节能高效，可作为独立工作单元或集成到其他工作流程。

热电偶传感器4能够检测加热之后的空气的温度，实现对加热空气温度的实时监控，保证稳定的切割效果。

空气加热装置本体包括空气加热管5和与空气加热管5气密连接的安装架6，空气压缩腔2包括依次贯通的连接腔一7和连接腔二8，连接端3位于安装架6上，喷嘴1位于空气加热管5上，安装架6上设有耐压电气连接头9和传感器连接头，耐压电气连接头9通过穿过连接腔一7的电线一11实现与加热组件电连接，传感器连接头通过穿过连接腔一7的电线二12实现与热电偶传感器4电连接。

具体的，耐压电气连接头9和传感器连接头与分别与pid控制器的输出端和输入端连接，实现对压缩空气温度的检测和对压缩空气温度的控制。

加热组件为陶瓷加热筒13，陶瓷加热筒13设于连接腔二8内，连接腔二8与喷嘴1之间还设有预压缩腔14，陶瓷加热筒13上沿该陶瓷加热筒13的长度方向设有多条纵向通道一15和一条纵向通道二16，纵向通道一15和纵向通道二16均完全贯穿陶瓷加热筒13，纵向通道一15内设有加热线圈17，热电偶传感器4穿过纵向通道二16并伸入预压缩腔14。

具体的，预压缩腔14包括依次连通的扩口区14.1、锥形连通区14.2和收缩区14.3，扩口区14.1位于陶瓷加热筒13的下方，热电偶传感器4伸入扩口区14.1内，扩口区14.1的口径大于收缩区14.3的口径，收缩区14.3靠近喷嘴1，锥形连通区14.2的上端口径与扩口区14.1的口径一致，锥形连通区14.2下端的口径与收缩区14.3的口径一致。

由于扩口区14.1位于陶瓷加热筒13的下方，压缩空气经加热圈集中加热后在扩口区14.1实现缓冲，避免陶瓷加热筒13下端的热量积聚，陶瓷加热筒13内的压缩空气至少6巴，加热到至少800℃，空气由于通过预压缩腔14温度降至约780℃，空气中因存在较大的温度差由此速度迅速增加，同时经过锥形连通区14.2和收缩区14.3实现对气流通道的缩小，气流增速之后从喷嘴1高速喷出。

为了实现对通过陶瓷加热筒13的压缩空气进行均匀的加热以及保证对空气温度测量的准确性，纵向通道二16位于陶瓷加热筒13的中部，纵向通道一15围绕纵向通道二16周向均匀设置，加热线圈17的长度与纵向通道一15的长度一致，电线一11与加热线圈17连接。

为了便于连接压缩空气接入端，安装架6上设有用于向空气压缩腔2内通入压缩空气的压缩空气连接头17。

为了达到较好的气密效果，安装架6包括密封盖6.1和保持器6.2，密封盖6.1与保持器6.2之间设有平垫圈法兰18实现二者的气密连接，保持器6.2与空气加热管5的上端固定且二者之间设有高温密封件19实现二者的气密连接，压缩空气连接头17、耐压电气连接头9和传感器连接头均设于密封盖6.1上。

连接腔一7包括上腔7.1和下腔7.2，上腔7.1的孔径大于下腔7.2的孔径，上腔7.1位于保持器6.2内且上腔7.1内设有弹簧20，下腔7.2与连接腔二8贯通，弹簧20与陶瓷加热筒13之间设有压力件21，压力件21的上端位于上腔7.1内且与弹簧20相抵，压力件21的下端位于下腔7.2内且与陶瓷加热筒13的上端相抵。

压力件21的纵截面为t形结构，包括位于下腔7.2内的筒状部，筒状部的轴线与下腔7.2的轴线一致，筒状部的上端径向设有支撑台，支撑台位于上腔7.1内，弹簧20的上端与密封盖6.1相抵，弹簧20的下端与支撑台相抵，筒状部的下端与陶瓷加热筒13的上端相抵。

具体的，密封盖6.1设有三个安装孔，分别安装压缩空气连接头17、耐压电气连接头9和传感器连接头，安装孔与上腔7.1连通。

空气加热管5的上端连接部包括连接部一5.1和连接部二5.2，保持器6.2内还设有用于连接空气加热管5的连接孔，连接部一5.1位于连接孔内且连接部一5.1的轴线与连接孔的轴线一致，连接部一5.1为敞口状且与上腔7.1贯通；连接部二5.2为连接法兰，连接法兰与保持器6.2固定连接，高温密封件19设于连接法兰与保持器6.2之间。

为了保证对气流加热的均匀性，以及对陶瓷加热筒13的轴向限位，陶瓷加热筒13、空气加热管5、弹簧20和压力件21的轴线一致。

陶瓷加热筒13与空气加热管5之间设有热膜22，在加热期间补偿陶瓷加热筒13和空气加热管5，使得陶瓷加热筒13在径向方向上能足够稳定。

喷嘴1为超音速喷嘴1，超音速喷嘴1与空气加热管5的下端螺纹连接。

本热空气切割装置可以垂直或者距离10毫米并倾斜进行切割针织机织织物、非织造织物和玻璃纤维垫，通过接入压缩空气，陶瓷加热筒13内的压缩空气至少6巴，加热到至少800℃，空气由于通过预压缩腔14温度降至约780℃，空气中因存在较大的温度差由此速度迅速增加，再经超音速喷嘴1喷出。

热空气切割装置要求：用于切割针织机织织物、非织造织物和玻璃纤维垫等熔点高于1000℃切割针织，具体的，用于汽车装饰部件玻璃纤维；使用温度为至少800℃的点状超音速空气射流；最终使用至少780℃的大温差和相关的空气快速膨胀来提高速度。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。