专利名称：一种超音速火焰切割炬的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种火焰切割炬，特别是一种超音速火焰切割炬。
背景技术：
火焰切割在钢板或钢坯的下料领域应用广泛，目前，数控技术发展更进一步拓展 了火焰切割技术在外形复杂的工件下料方面的应用；然而现有的火焰切割枪均由于切割 枪的功率较低，导致切割速度低，在切割大厚板方面受到了严重的限制，特别在切割不锈钢 方面效率更低。中国专利CN 2056371U公布了一种超音速火焰切割器，采用液体煤油与氧 气、压缩空气在一个小型的燃烧室内燃烧，产生高速高温气体对工件进行烧熔、冲刷、切割 的装置，该装置虽然功率较大，可切割粗大、较厚的工件，但是由于采用液体煤油而不是气 体燃料，点火困难，耗氧量巨大。中国专利CN 2665532Y公布了一种火焰切割枪，通过增 加点火枪，降低能量消耗，但是由于切割枪主体火焰速度低，导致切割速度低。中国专利 201028516Y公布了一种节能型火焰切割枪，点火孔处于常明状态，切割时开启预热氧气和 燃气主切割气，不切割时关闭预热氧气和燃气，节省了能源，但是由于切割枪主体火焰速度 低，导致切割速度仍然很低，工业切割生产效率低。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种超音速火焰切割炬，解决以往火焰切割 耗氧量巨大，切割速度低，切割温度低而导致的切割效果不好的问题。本实用新型是通过下述技术方案予以实现的一种超音速火焰切割炬，包括燃烧 室和与燃烧室一侧相通的喷管，所述燃烧室和喷管外围设置有冷却水外套构成的冷却水循 环腔，所述燃烧室另一侧设有与所述燃烧室相通的至少两组燃气与助燃气的气体导管，所 述燃烧室的侧壁中心处设置有与所述燃烧室相通的送粉管，所述喷管的侧壁上设置有粉末 入口。所述喷管的形状为拉伐尔管或直通管或收缩管或扩张管的一种。所述燃气与助燃气的气体导管为具有一定角度的直通管或奇形管的组合。所述喷管的末端出口的截面为圆形或椭圆形或方形或其组合形状的一种。所述气体导管中通入的气体为燃料气体和助燃气体。所述燃料气体为乙炔或丙烷或丙烯或氢气的至少一种。所述助燃气体为高压氧气或压缩空气。所述送粉管与粉末入口送入的粉末为铁粉。本实用新型的有益效果为由于燃料为气体，点火容易。燃气与助燃气在燃烧室中激 烈燃烧，切割炬产生火焰速度达到超音速，焰流速度高、温度高、压力高从而高速熔化、烧蚀、冲 刷工件，大幅度提高了切割效率，从而降低了切割成本，同时切口平整、喷嘴寿命长。因此切割 炬可快速切割较厚的钢铁件，同时通过设置的送粉口和粉末入口向火焰中均勻送入铁粉等材 料，进一步提高了火焰的温度，可用来快速切割常规火焰切割炬难于切割的不锈钢材料。切割炬外围设有水冷空腔，通入冷却水以便带走从超音速火焰热源传递到燃烧室和喷管的热量。
图1为本实用新型超音速火焰切割炬的剖视图。图2为直通喷管的超音速火焰切割炬的剖视图。图3为收缩喷管的超音速火焰切割炬的剖视图。图4为扩张喷管的超音速火焰切割炬的剖视图。图5为喷管出口截面的各种形状。图中，1、气体导管；2、送粉管；3、喷管出口 ；4、拉伐尔喷管；5、冷却水外套；6、粉末 入口 ；7、冷却水接口 ；8、燃烧室；9、拉伐尔喷管收缩部分；10、拉伐尔喷管喉部；11、拉伐尔 喷管扩张部。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。参照图1，本实用新型超音速火焰切割炬包括燃烧室8，与燃烧室8 一侧相通的燃 气和助燃气气体导管1，和燃烧室8另一侧相通的拉伐尔喷管4，燃烧室8和拉伐尔喷管4 外围设置有冷却水外套5，冷却水外套5上设有冷却水接口 7，气体导管1为多组且为直通 管或奇形管的组合呈轴对称的设置在燃烧室8的侧壁上，燃烧室8的侧壁中心设有一送粉 口 2，拉伐尔喷管4扩张部管壁上设置有粉末入口 6。工作时，乙炔、丙烷、丙烯和氢气等燃料气体与高压氧气或压缩空气通过气体导管 1均勻分配至燃烧室8中进行激烈的燃烧，产生的高温高压焰流通过拉伐尔喷管4高速喷射 至被切割工件上进行快速切割。通过设置的送粉口 2和6向火焰中均勻送入铁粉等材料， 从而进一步提高火焰的温度，可用来快速切割常规火焰切割炬难于切割的不锈钢材料。燃 烧室8和拉伐尔喷管4与冷却水外套5之间形成空腔，通过冷却水接口 7通入冷却水保护 燃烧室8内壁不被高温气体烧蚀。图2所示为本实用新型另一种实施方式的剖视图，其中喷管4为拉伐尔喷管的一 种特殊情况，即拉伐尔喷管的扩张部分改为一直通管，即其扩张部截面积沿长度方向不发
生变化。图3所示为本实用新型又一种实施方式的剖视图，其中喷管4为拉伐尔喷管的一 种特殊情况，即无拉伐尔喷管的扩张部分，为一收缩管。图4所示为本实用新型另一种实施方式的剖视图，其中喷管4为拉伐尔喷管的一 种特殊情况，即无拉伐尔喷管的收缩部分，为一扩张管。如图5所示，喷管4的出口端3的截面形状可为圆形、椭圆形、方形或其组合形状。本实用新型将超音速火焰应用于切割领域以提高切割速度，采用易点火的气体燃 料并送入铁粉等粉末从而提高切割温度和速度，大幅度提高了切割效率，可用来快速切割 常规火焰切割炬难于切割的不锈钢材料。本实用新型并不局限于实施例中所描述的设计结构，它的描述是说明性的，并非 限制性的，本实用新型的权限由权利要求所限定，基于本技术领域人员依据本发明所能够 变化、重组等方法得到的与本实用新型相关的技术，都在本实用新型的保护范围内。
权利要求一种超音速火焰切割炬，包括燃烧室(8)和与燃烧室(8)一侧相通的喷管(4)，所述燃烧室(8)和喷管(4)外围设置有冷却水外套(5)构成的冷却水循环腔，其特征在于，所述燃烧室(8)另一侧设有与所述燃烧室(8)相通的至少两组气体导管(1)，所述燃烧室(8)的侧壁中心处设置有与所述燃烧室(8)相通的送粉管(2)，所述喷管(4)的侧壁上设置有粉末入口(6)。
2.根据权利要求1所述超音速火焰切割炬，其特征在于，所述喷管(4)的形状为拉伐尔 管或直通管或收缩管或扩张管的一种。
3.根据权利要求1或2所述超音速火焰切割炬，其特征在于，所述喷管(4)的末端出口 (3)的截面为圆形或椭圆形或方形的一种。
4.根据权利要求1或2所述超音速火焰切割炬，其特征在于，所述气体导管(1)中通入 的气体为气体燃料和助燃气体。
5.根据权利要求4所述超音速火焰切割炬，其特征在于，所述气体燃料为乙炔或丙烷 或丙烯或氢气的至少一种。
6.根据权利要求4所述超音速火焰切割炬，其特征在于，所述助燃气体为高压氧气或 压缩空气。
7.根据权利要求1所述超音速火焰切割炬，其特征在于，所述送粉管(2)与粉末入口 (6)中的送入的粉末为铁粉。
专利摘要本实用新型公开了一种超音速火焰切割炬，包括燃烧室和与燃烧室一侧相通的喷管，所述燃烧室和喷管外围设置有冷却水外套构成的冷却水循环腔，所述燃烧室另一侧设有与所述燃烧室相通的至少两组通入燃料气体与助燃气的气体导管，所述燃烧室的侧壁中心处设置有与所述燃烧室相通的送粉管，所述喷管的侧壁上设置有粉末入口。由于燃料为气体燃料，点火容易。气体燃料与助燃气在燃烧室激烈燃烧，切割炬产生火焰速度达到超音速，速度高、温度高、压力高从而高速熔化、烧蚀、冲刷工件，大幅度提高了切割速度，从而降低了切割成本，同时切口平整、喷嘴寿命长。通过设置的送粉口和粉末入口向火焰中均匀送入铁粉等材料，进一步提高了火焰的温度，可用来快速切割常规火焰切割炬难于切割的不锈钢材料。
文档编号F23D14/54GK201636866SQ200920097728
公开日2010年11月17日 申请日期2009年7月10日 优先权日2009年7月10日
发明者叶福兴, 黎科 申请人:天津大学