專利名稱：切割裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種切割裝置，尤其涉及一種切割工件的火焰切割裝置，可用于鋼鐵廠生產(chǎn)的鋼坯分段、管道的切割和不銹鋼的切割等，屬切割工具類。
背景技術(shù)：
目前，工件的切割工具包括等離子切割裝置、激光切割裝置和火焰切割裝置這三種?；鹧媲懈钛b置是利用燃氣配氧氣或者汽油配氧氣進行金屬材料切割的一種切割設(shè)備， 與激光切割相比，火焰切割裝置在切割速度精度以及切割材質(zhì)種類方面都遠不及激光切割機，但是在切割厚度和切割成本上都遠遠優(yōu)于激光切割機。與等離子切割相比，由于火焰切割時的溫度比等離子切割時溫度低，直接導(dǎo)致了其切割速率不及等離子切割，而且通常無法切割不銹鋼以及很多有色金屬，但是其優(yōu)點在于，可以切割大厚度板材(我國已經(jīng)掌握了切割2000mm厚度的火焰切斷技術(shù))，切割設(shè)備和切割成本相對低廉，污染也較等離子切割機小。因此，火焰切割裝置在切割或粗加工領(lǐng)域具有不可替代的重要作用?；鹧媲懈钛b置主要分為早期的手動切割機和半自動切割機、仿形切割機以及數(shù)控切割機，其中，數(shù)控切割機又分為懸臂式數(shù)控切割機、龍門數(shù)控切割機、臺式數(shù)控切割機和專門用于鋼管相貫線切割的相貫線數(shù)控切割機。其中根據(jù)金屬材料和切割金屬的厚度從工藝角度來說，一般5mm以上的碳鋼板推薦用火焰進行切割，因為此類鋼板產(chǎn)生的熱變形很小。不銹鋼和有色金屬通常不能用火焰進行切割，原因是不銹鋼在受熱后表面產(chǎn)生高密度氧化層，阻止熱量向下傳遞，從而影響板材的熔斷；銅鋁等有色金屬的散熱能力很強，導(dǎo)致割面的熱量快速散失，也影響到板材熔斷。鋼鐵廠鋼坯切割所用的傳統(tǒng)切割工具采用的是預(yù)熱氧和燃氣的外混方式，其沿切割裝置橫截面的中心開有切割氧孔，外圍即是預(yù)熱槽。它雖在鋼坯的切割中發(fā)揮了較大的作用，但往往由于上述孔和槽在其體身分布面積大而散，因此火焰噴射分散，造成切割溫度低，切割速度慢，同時鋼坯切割縫隙寬，浪費鋼材。另外，由于氧氣、燃氣是在噴出切割嘴芯之后再混合點燃的，因此燃氣和氧氣利用率低。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決傳統(tǒng)的外混火焰切割裝置的割縫寬、火焰分散、浪費燃氣和氧氣等問題，本發(fā)明的目的在于提供一種割縫窄、節(jié)能、環(huán)保的火焰切割裝置。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的實施例提供一種割嘴，包括切割嘴芯，其中，切割嘴芯包括嘴芯主體、設(shè)置在嘴芯主體上的切割氧通道、預(yù)熱孔和預(yù)熱槽，預(yù)熱槽和預(yù)熱孔設(shè)置在嘴芯主體的下部外周，預(yù)熱孔設(shè)置在預(yù)熱槽的內(nèi)側(cè)。所述割嘴還包括切割嘴套，切割嘴套的內(nèi)壁和嘴芯主體的外表面之間設(shè)置有混合空間，所述混合空間用于混合預(yù)熱氧和燃氣，預(yù)熱氧和燃氣通過預(yù)熱孔和預(yù)熱槽噴出。所述預(yù)熱槽的截面具有齒狀結(jié)構(gòu)。第二預(yù)熱孔的截面為封閉形狀。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例提供一種割嘴，包括切割嘴芯和切割嘴套，其中，切割嘴芯包括嘴芯主體、第一凸臺、第二凸臺、位于嘴芯主體中部的切割氧通道、第一預(yù)熱孔、第二預(yù)熱孔和預(yù)熱槽，切割嘴套包括嘴芯裝配孔，切割嘴芯裝配在所述嘴芯裝配孔中，第一凸臺設(shè)置在嘴芯主體的上部，第二凸臺設(shè)置在嘴芯主體的下部，第一預(yù)熱孔設(shè)置在第一凸臺上，預(yù)熱槽和第二預(yù)熱孔設(shè)置在第二凸臺上，第二預(yù)熱孔設(shè)置在預(yù)熱槽的內(nèi)側(cè)，切割嘴套的內(nèi)壁、第一凸臺的下表面、嘴芯主體的中部外表面以及第二凸臺的上表面限定出第二混合空間，所述第二混合空間用于混合預(yù)熱氧和燃氣，預(yù)熱氧和燃氣的混合氣體通過第二預(yù)熱孔和預(yù)熱槽噴出。預(yù)熱槽的截面具有齒狀結(jié)構(gòu)。第二預(yù)熱孔的截面為封閉形狀。第二預(yù)熱孔的中軸線相對于切割氧通道的中軸線傾斜，并且在向著氣體噴出側(cè)的方向上逐漸靠近切割氧通道的中軸線。預(yù)熱槽的槽面相對于切割氧通道的中軸線傾斜，并且在向著氣體噴出側(cè)的方向上逐漸靠近切割氧通道的中軸線。切割氧通道包括直徑不同的兩段柱狀通道，兩段柱狀通道中直徑相對大的一段的直徑為D1，直徑相對小的一段的直徑為D2，滿足D1/D2 > 2. 5，直徑為D2的那段通道位于切割氧通道的氣體噴出側(cè)。優(yōu)選地，D1/D2等于3。在切割氧通道的與切割氧管相連的上端具有斜坡。第一預(yù)熱孔的中軸線相對于切割氧通道的中軸線傾斜，并且在向著氣體噴出側(cè)的方向上逐漸靠近切割氧通道的中軸線。嘴芯裝配孔具有內(nèi)徑不同的兩個部分，其中相對較小的內(nèi)徑與預(yù)熱槽的最大外緣直徑相同。第一預(yù)熱孔、第二預(yù)熱孔和預(yù)熱槽均具有多個，且所述多個第一預(yù)熱孔、所述多個第二預(yù)熱孔和所述多個預(yù)熱槽均沿嘴芯主體的外周均勻設(shè)置。第一預(yù)熱孔的數(shù)量為2-90個，第二預(yù)熱孔的數(shù)量為2-80個，預(yù)熱槽的數(shù)量為3-100 個。當切割嘴芯與切割嘴套裝配到位后，第一凸臺朝下的臺階面擱置在切割嘴套的頂表面上，切割嘴芯的底表面與切割嘴套的底表面齊平或者略高于切割嘴套的底表面。第二混合空間僅通過第一預(yù)熱孔、第二預(yù)熱孔和預(yù)熱槽與外部連通。在第二混合空間中設(shè)置一個或多個隔膜，從而將第二混合空間劃分成多個子混合空間，所述隔膜上具有孔。在所述切割嘴芯的下端安裝調(diào)節(jié)片，調(diào)節(jié)片上具有多個第三預(yù)熱孔和第二切割氧通道，第三預(yù)熱孔與第二預(yù)熱孔的直徑相同，且對應(yīng)分布。第二切割氧通道的直徑略大于切割氧通道在切割嘴芯的底面上的直徑，第二切割 氧通道位于調(diào)節(jié)片的中心，調(diào)節(jié)片的外徑小于多個預(yù)熱槽的槽底面在切割嘴芯的底面上分布的圓周的直徑，所述調(diào)節(jié)片可旋轉(zhuǎn)地安裝在切割嘴芯的下端。根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供一種切割裝置，該切割裝置包括切割槍體和如上所述的割嘴，其中，切割嘴芯裝配在切割嘴套內(nèi)，且切割嘴芯和切割嘴套作為一個整體裝配在切割槍體中，切割槍體的部分內(nèi)壁、第一凸臺的上表面以及嘴芯主體的上端部分表面限定出第一混合空間，切割槍體包括燃氣管、預(yù)熱氧管和切割氧管，預(yù)熱氧管和燃氣管接入第一混合空間，第一混合空間用于初步混合預(yù)熱氧和燃氣，切割氧管與切割嘴芯的切割氧通道連通。該切割裝置還包括噴粉槍，所述噴粉槍用于噴出助燃劑，設(shè)置噴粉槍的傾斜角度和位置，使噴粉槍噴出的助燃劑在待切割工件上的落點與切割氧在待切割工件上的落點一致。
該切割裝置還包括進水管和出水管，用于通入循環(huán)的冷卻劑，所述進水管延伸到切割槍體底部，所述出水管的底部位于切割槍體的頂部。燃氣和預(yù)熱氧分別經(jīng)過燃氣管和預(yù)熱氧管進入第一混合空間，然后通過第一預(yù)熱孔嗔出。第一混合空間設(shè)置一個或多個隔膜，從而將第二混合空間劃分成多個子混合空間，所述隔膜上具有孔。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和技術(shù)效果(I)工藝先進火焰集中，切割速度快，斷面光潔，上緣不塌邊，下緣掛渣少，成材率高，可實現(xiàn)切割自動化。(2)節(jié)省鋼材可切割方坯、板坯、圓坯和矩形坯，割縫可保持在3mm以下。(3)節(jié)約能源可節(jié)省燃氣50%以上，節(jié)省氧氣40-50%，切割中可實現(xiàn)自動斷火與點火。(4)環(huán)保切割中無黑煙，噪音小，粉塵少，經(jīng)檢測噪音低于國際標準，同時降低二氧化碳排放70%。


通過下面結(jié)合示例性地示出一例的附圖進行的描述，本發(fā)明的上述和其他目的和特點將會變得更加清楚，其中圖I是切割槍體100、切割嘴芯200和切割嘴套300的裝配剖視圖；圖2是切割嘴芯200的剖視圖；圖3是切割嘴套300的剖視圖；圖4A是圖2的俯視圖；圖4B是圖2的切割嘴芯200沿A-A向截取的俯視圖；圖4C是圖I的仰視示意圖；圖5是切割槍體100與噴粉槍400 —起工作時的示意圖；圖6是調(diào)節(jié)片18的安裝示意圖；圖7是調(diào)節(jié)片18的平面圖。
具體實施方式
鋼材的火焰切割(也叫氧氣切割)是利用氣體火焰(下文中稱為預(yù)熱火焰)將鋼材表層加熱到燃點，并形成活化狀態(tài)，然后送進高純度、高流速的切割氧，使鋼中的鐵在氧氛圍中燃燒生成氧化鐵熔渣同時放出大量的熱，借助這些燃燒熱和熔渣不斷加熱鋼材的下層和切口前緣使之也達到燃點，直至工件的底部。與此同時，切割氧流的動量把熔渣吹除，從而形成切口將鋼材割開。因此，從宏觀上來說，氧氣切割是鋼中的鐵(廣義上來說是金屬)在高純度氧中燃燒的化學過程和借切割氧流動量排除熔渣的物理過程相結(jié)合的一種加工方法。本發(fā)明的實施例提供了一種基于上述機理的切割裝置。以下，參照附圖來詳細說明本發(fā)明的實施例。圖I是切割槍體100、切割嘴芯200和切割嘴套300的裝配剖視圖，為了示出清楚，省略了切割槍體100的剖面線，但保留了切割嘴芯200和切割嘴套300的剖面線。如圖I-圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例的切割裝置包括切割槍體100、切割嘴芯200和切割嘴套300，其中，切割嘴芯200和切割嘴套300組成割嘴。切割嘴芯200裝配在切割嘴套300的嘴芯裝配孔4內(nèi)，然后切割嘴芯200和切割嘴套300作為一個整體以任意合適的方式安裝 在切割槍體100中。例如，可以分別在切割嘴套300的外表面和切割槍體100的內(nèi)表面設(shè)置螺紋，從而使切割嘴套300和切割槍體100通過螺紋連接在一起。當然，也可以在通過螺栓、卡扣等方式連接。傳統(tǒng)的火焰切割器不能切割不銹鋼，這是因為不銹鋼含有大量的合金成分(如鉻、鎳等)，在火焰切割過程中會在不銹鋼表面產(chǎn)生一層高熔點氧化層(Cr2O3的熔點為2000度左右，NiO的熔點為1900度左右)，阻礙金屬與高速氧流的接觸，妨礙下一層金屬燃燒，故不能正常切割。根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以使用鐵粉等作為助燃氧熔劑，鐵粉可以選用還原鐵粉或者純鐵粉，使鐵粉在切割過程中不間斷地隨切割氧流進入切割區(qū)域，鐵粉在火焰中起著猛烈的氧化反應(yīng)，放出大量的熱能，使割口上部產(chǎn)生熔化并同時提高了熔渣的流動性，以順利地完成切割。因此，根據(jù)本發(fā)明的實施例的切割裝置除了包括切割槍體100、切割嘴芯200、切割嘴套300之外，還可以包括噴粉槍400，噴粉槍400利用高壓氣體將鐵粉噴出，使噴出的鐵粉與切割氧在待切割工件上的落點一致，如圖5中所示。切割槍體100可包括五根管道，分別為燃氣管31、預(yù)熱氧管32、切割氧管33、進水管34和出水管35，分別通入或排出切割過程中所使用的各種氣體或液體。燃氣管31用于通入燃氣，例如，乙炔、丙烷等，燃氣用于鋼板的預(yù)熱。預(yù)熱氧管32用于通入預(yù)熱用的氧氣，切割氧管33用于通入切割用的氧氣。進水管34是冷卻水的進水管道，出水管35用于排出已經(jīng)過熱交換的冷卻水，由于在切割過程中會產(chǎn)生大約1000多攝氏度的高溫，會使得切割槍體變形，尤其是可能會造成其中的氧氣管道和燃氣管道熔化變形，導(dǎo)致事故的發(fā)生，因此本發(fā)明采用循環(huán)水來冷卻切割槍體100。進水管34 —直延伸到切割槍體100的底部，而出水管35的底部連接在切割槍體100的頂部。當切割裝置開始工作時，冷卻水通過進水管34進入切割槍體100的底部，然后冷卻水在切割槍體100中逐漸上升，接觸燃氣管31、預(yù)熱氧管32和切割氧管33并與它們進行熱交換，最后到達切割槍體100的頂部，從出水管35排出，從而實現(xiàn)了對切割槍體100的充分冷卻。切割嘴芯200包括嘴芯主體5、切割氧通道8、第一預(yù)熱孔7、第一凸臺9、第二凸臺、預(yù)熱槽6、第二預(yù)熱孔10。在切割嘴芯200上沿軸線方向具有貫穿的切割氧通道8，在嘴芯主體5的上部外周設(shè)置直徑上大下小的環(huán)柱形第一凸臺9。在將切割槍體100、切割嘴芯200與切割嘴套300組裝在一起時，令切割氧通道8與切割氧管33對準連通，使第一凸臺9的朝下的臺階面11擱置在切割嘴套300的頂表面12上，并保證切割嘴芯200的底表面與切割嘴套300的底表面齊平或者略高于切割嘴套300的底表面。在嘴芯主體5的下部外周設(shè)置大致環(huán)柱形的第二凸臺15，預(yù)熱槽6和第二預(yù)熱孔10設(shè)置在第二凸臺15上。第二預(yù)熱孔的截面為圓形、橢圓形等任意封閉的形狀，預(yù)熱槽6的截面為齒狀。參見圖2、圖4A-圖4C，其中，圖4A是圖2的俯視圖，圖4B是圖2的A-A向示意圖，圖4C是圖I的仰視圖。第一預(yù)熱孔7沿嘴芯主體5的外圓周側(cè)布置在第一凸臺9上，第一預(yù)熱孔7可以為多個，例如，可以為2-90個，這些第一預(yù)熱孔7可以沿圓周均勻布置在第一凸臺9上。第一預(yù)熱孔7從第一凸臺9的上表面貫穿到下表面，其中軸線LI可以平行于切割氧通道8的軸線，也可以從上至下逐漸接近切割氧通道8的軸線，即LI相對于切割氧通道8的軸線傾斜。第二預(yù)熱孔10和預(yù)熱槽6沿嘴芯主體5靠近氣體噴出側(cè)的一端的外周布置，具體 說是設(shè)置在第二凸臺15上，第二預(yù)熱孔10布置在預(yù)熱槽6的內(nèi)側(cè)。第二預(yù)熱孔10和預(yù)熱槽6均可以為多個，所述多個第二預(yù)熱孔10和所述多個預(yù)熱槽6均可以沿圓周均勻分布，即，所有第二預(yù)熱孔10均可以分布在一個圓周軌跡上，所有預(yù)熱槽6均可以分布在另一個圓周軌跡上。預(yù)熱槽6具有高低不平的齒狀結(jié)構(gòu)，具有最突出于外部的齒頂面和最深陷內(nèi)部的槽底面。第二預(yù)熱孔10的數(shù)量可以與預(yù)熱槽6的數(shù)量一一對應(yīng)，但是它們的數(shù)量也可以不相等。優(yōu)選的是，預(yù)熱槽6的數(shù)量可以為3-100個，而第二預(yù)熱孔10的數(shù)量可以為2-80個。切割嘴套300包括基座I、噴嘴套3和螺紋2。切割嘴套300內(nèi)部的空腔為嘴芯裝配孔4。根據(jù)實施例的嘴芯裝配孔4可以具有內(nèi)徑不同的兩個部分，即嘴芯裝配孔4的內(nèi)壁有臺階，其中較小的那部分內(nèi)徑與預(yù)熱槽6的最大外緣直徑相同或者略大于該最大外緣直徑，優(yōu)選為相同，設(shè)置該臺階的目的是為了限制切割嘴芯200的位置，使其在移動過程中不隨意晃動，避免鋼坯上的割線不直。切割嘴套300外表面形成有對接螺紋2，一端是基座1，通過旋轉(zhuǎn)基座I可將切割嘴套300安裝到切割槍體100內(nèi)。再次參照圖1，燃氣管31和預(yù)熱氧管32接入到環(huán)柱狀的第一混合空間13中，該環(huán)柱狀的第一混合空間13由切割槍體100的部分內(nèi)壁、第一凸臺9的上表面以及嘴芯主體5的上端部分的外表面限定，在燃氣和預(yù)熱氧按比例分別通入燃氣管31和預(yù)熱氧管32之后，預(yù)熱氧和燃氣在第一混合空間13中初步混合，然后經(jīng)過第一凸臺9上的第一預(yù)熱孔7，使得輸入的燃氣和預(yù)熱氧氣在第二混合空間14中進一步充分混合(所述第二混合空間14設(shè)置在切割嘴套300的內(nèi)壁和嘴芯主體5的中部外表面之間，具體地說，第二混合空間14由第二凸臺的上表面、嘴芯主體5的中部外表面、第一凸臺9的下表面和切割嘴套300的內(nèi)壁限定)，最后通過第二預(yù)熱孔10和預(yù)熱槽6噴出。正是由于根據(jù)本發(fā)明的實施例的切割裝置采用上述這種內(nèi)混方式(在切割嘴芯內(nèi)先混合燃氣和預(yù)熱氧)，且嘴芯上的第一預(yù)熱孔7、第二預(yù)熱孔10和預(yù)熱槽6與切割嘴套組合后布孔面小，具有一定的阻尼作用，使得預(yù)熱氧和燃氣進入孔內(nèi)時有兩級的緩沖空間，從而使得預(yù)熱氧和燃氣充分混合均勻，使得能夠充分燃燒，提高了氧氣和燃氣的利用率，可節(jié)省燃氣50%以上，節(jié)省氧氣40%-50%。另外，這種孔槽狀的內(nèi)混設(shè)計提高了切割溫度和切割速度。
本發(fā)明不限于包括兩個混合空間，在只有一個混合空間的情況下也可以，即省去第一凸臺9，讓預(yù)熱氧和燃氣直接通入第二混合空間。當然，優(yōu)選的方案是具有兩個混合空間。另一種優(yōu)選方案是，在第一混合空間中設(shè)置一個或多個隔膜，或者在第二混合空間中設(shè)置一個或多個隔膜，從而分別將第一混合空間和/或第二混合空間劃分成多個子混合空間。所述隔膜中具有多個孔，氣體可以從中通過，這種多個子混合空間對氣體具有進一步的阻尼作用，可以將燃氣和預(yù)熱氧充分混合均勻。隔膜的數(shù)量需考慮噴出速度和混合的均勻程度這兩個因素，在兩者之間取得平衡，優(yōu)選總共具有一個或兩個隔膜。如圖5中的軌跡A所示，傳統(tǒng)的火焰切割器的切割嘴芯只有預(yù)熱槽，沒有第二預(yù)熱孔，且其預(yù)熱槽分布比較分散，分布面積大，而且預(yù)熱燃氣的噴射角度也是擴散的，因此噴出的區(qū)域是軌跡A所包圍的較大的區(qū)域，這樣，從噴粉槍400出來的鐵粉在落到鋼坯之前就會遇到預(yù)熱火焰和預(yù)熱氧和燃氣的混合氣體，從而部分鐵粉過早地就被氧化，釋放的熱量沒有傳到鋼坯上的待切割位置，就在空氣中散發(fā)掉了，導(dǎo)致助燃效果不明顯，因此造成很大的浪費，而且由于混合氣體的噴出面較廣，也會將鐵粉吹得四處散落，會產(chǎn)生黑煙、粉塵很 大，導(dǎo)致污染，而且會產(chǎn)生很大的噪聲，也浪費了鐵粉。其次由于噴出面廣，使得預(yù)熱火焰的面積也大，在工件上產(chǎn)生的割縫也高達十幾毫米，浪費了工件的材料，切割斷面不光潔，下緣易掛渣，并且切割速度較慢。但是如果縮小預(yù)熱槽的分布面積，減小預(yù)熱槽的尺寸，則會減小切割氧和燃氣的噴出量，因此會大大降低預(yù)熱火焰的溫度，使得難以達到預(yù)熱的效果，切割速度將大大降低。因此，傳統(tǒng)的火焰切割器無法解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中的切割嘴芯的預(yù)熱槽分布均比較分散且分布面積大，非常浪費鐵粉、燃氣和氧氣，同時造成很大污染。而為了達到在減小切割氧和燃氣的噴出范圍的同時又能保證不降低預(yù)熱火焰溫度的目的，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過艱辛的創(chuàng)造性設(shè)計，想到了在切割嘴芯200下部的第二凸臺15上除了設(shè)置預(yù)熱槽6之外，還設(shè)置第二預(yù)熱孔10，首先，這樣增加了噴出氣體的量，使得預(yù)熱火焰的溫度增加。其次，由于預(yù)熱槽6和第二預(yù)熱孔10都設(shè)置在位于切割裝置最內(nèi)側(cè)的切割嘴芯上，因此就為實現(xiàn)分布面積小的混合氣體出口提供了前提條件，而如果將第二預(yù)熱孔設(shè)置在切割嘴套300上，則由于其內(nèi)部有切割嘴芯的限制，而且切割嘴芯和切割嘴套之間還需要留有一定的裝配空間，因此使得第二預(yù)熱孔的分布面積變小受到諸多限制，因此本發(fā)明將第二預(yù)熱孔設(shè)置在切割嘴芯200上。優(yōu)選的是將第二預(yù)熱孔10設(shè)置在預(yù)熱槽6內(nèi)側(cè)，因為孔的四周均需要金屬包圍，而槽只要一邊有金屬就行，因此，若將孔設(shè)置在內(nèi)側(cè)，這樣預(yù)熱孔和預(yù)熱槽所在圓周的直徑就可以盡可能地小，使得第二凸臺15的最大外緣直徑能夠更小，從而對應(yīng)于不同的切割材料和環(huán)境，槽和孔的分布均能夠盡可能地密集，從而能夠使火焰更加集中。更加優(yōu)選的是，將第二預(yù)熱孔10設(shè)置在預(yù)熱槽6的槽齒的根部，這樣更加能節(jié)省分布空間，從而第二預(yù)熱孔10和預(yù)熱槽6就能設(shè)置地更靠近中心，使得槽和孔的分布能夠最密集。當采用根據(jù)本發(fā)明的實施例的上述設(shè)計的切割嘴芯200和切割嘴套300之后，預(yù)熱氧和燃氣的噴出范圍縮小，而且在采用錐形設(shè)計之后(將在下文描述)噴出角度也是收縮的，如軌跡B所示，因此噴粉槍400噴出的鐵粉與切割槍體100的預(yù)熱火焰在靠近工件的切割點處才相遇，因此鐵粉不會被過早氧化，絕大部分鐵粉都會在切割點被氧化，釋放出的大部分熱量都被用于熔化不銹鋼等待切割工件；其次，由于預(yù)熱氧和燃氣的混合氣噴出范圍也變得很小，因此不會將鐵粉噴地四處散落，因此加工過程非常環(huán)保。同時由于第二預(yù)熱孔10的存在，混合氣體的噴出量也較大，在縮窄了火焰和氣體噴出角的同時，保證了較強的火焰溫度，達到了顯著的效果。另外，在火焰切割技術(shù)中，必須保證切割氧射流位于預(yù)熱火焰的中心，這樣才能達到精準的切割效果。而本發(fā)明設(shè)置第二預(yù)熱孔10的另一個目的就是為了使得切割氧射流位于預(yù)熱火焰的中心。根據(jù)本發(fā)明的實施例的第二預(yù)熱孔10沿切割氧的外周均勻分布，通過這種獨特的設(shè)計，氣體從多個第二預(yù)熱孔10 噴出后形成了一個氣圈，從而將切割氧射流精準地限制在待切割工件的預(yù)熱火焰中心處，從而達到優(yōu)良的切割效果。采用根據(jù)本發(fā)明的實施例的第二預(yù)熱孔10的這種布置后，切割氧射流被氣圈限制在預(yù)熱火焰中心附近，同時預(yù)熱火焰集中且預(yù)熱火焰的溫度也較高，使得助燃效果明顯，節(jié)省了鐵粉和切割氧，同時也非常環(huán)保，不會造成污染，也減小了噪聲。根據(jù)本發(fā)明的實施例的切割裝置最終可以以小于3_或3_左右的切割縫來切割工件，而現(xiàn)有技術(shù)中的切割裝置的切割縫為十多毫米，切割線不精良。根據(jù)本發(fā)明的實施例第二預(yù)熱孔10的中軸線L2和預(yù)熱槽6的槽面均可以相對于切割氧通道8的軸線傾斜，當然，也均可以平行于切割氧通道8的軸線，或者其中之一平行于切割氧通道8的軸線。如圖2所示，本發(fā)明優(yōu)選的一種方式是，第二預(yù)熱孔10的中軸線L2由上至下逐漸靠近切割氧通道8的軸線，S卩，多個第二預(yù)熱孔10的內(nèi)壁可排布在頂點朝向鋼坯的假想圓錐的側(cè)面上，即，采用錐形設(shè)計。類似地，預(yù)熱槽6的槽面也由上至下逐漸靠近切割氧通道8的軸線。這樣當預(yù)熱氧和燃氣的混合氣體從多個第二預(yù)熱孔10噴出后所形成的氣圈就是一個直徑逐漸縮小的氣圈，預(yù)熱火焰也將是逐漸集中的火焰，如圖5中的軌跡B所示，其在鋼坯上形成的圈的直徑將很小，從而可以在更小的范圍內(nèi)切割，并在更小的范圍內(nèi)與鐵粉相遇，提高了鐵粉的利用效率，同時，由于這種錐狀設(shè)計，使得火焰集中、噴射面小，進一步使得切割縫隙變窄，從而最終可以形成大約小于3_(通常為1-3_)的割縫。根據(jù)本發(fā)明的實施例的切割氧通道8可以由上至下各處的直徑一致，也可以不一致。參見圖2，本發(fā)明的一種優(yōu)選的方式是，在切割嘴芯200的上部的大部分距離的一段切割氧通道8的直徑Dl較大，而在切割嘴芯200的氣體噴出側(cè)附近的一小段切割氧通道8的直徑D2較小(在圖2和圖4中用8'表示直徑較小的那一段切割氧通道)。當提高切割氧的噴出速度后可以提高切割速度，因為更快速的氧射流可以更快地把熔渣吹走，而發(fā)明人通過創(chuàng)造性的勞動發(fā)現(xiàn)，要提高氧射流的速度不但可以從提高氧氣源的壓強方面考慮，而且還可以通過改變切割嘴芯200的切割氧通道的上下直徑比來實現(xiàn)切割氧壓強的二次增壓，即，使噴出側(cè)的直徑D2小于其上端的直徑D1，優(yōu)選的是，滿足D1/D2 >2.5,當采用這樣的數(shù)值范圍后，可以實現(xiàn)切割斷面上緣不塌邊、下緣掛渣少且可提高切割速度的顯著效果。當D1/D2小于下限值時，實現(xiàn)的二次增壓效果不明顯。D1/D2優(yōu)選為3。根據(jù)本發(fā)明的實施例的切割氧通道還可以在切割氧通道的與切割氧管相連的最上端具有斜坡，該斜坡向上張開，以有助于切割氧管插入切割氧通道，而且由于這種上大下小的結(jié)構(gòu)，進一步對切割氧進行了增壓，使得切割氧的噴出速度更快。在實際的使用過程中，隨著所使用燃氣、預(yù)熱氧或者工作環(huán)境、帶切割工件等各種變化，可能需要調(diào)節(jié)預(yù)熱火焰，但是傳統(tǒng)的切割裝置很難調(diào)節(jié)預(yù)熱火焰，其只能通過調(diào)節(jié)切割嘴芯到切割工件的高度來微調(diào)，但經(jīng)常顧此失彼。如圖6和圖7所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例的切割裝置，還可以切割嘴芯的最下端安裝一個調(diào)節(jié)片18，調(diào)節(jié)片18上具有多個第三預(yù)熱孔16和第二切割氧通道20，所述第三預(yù)熱孔16與第二預(yù)熱孔10的直徑相同、分布對應(yīng)，所述第二切割氧通道20的直徑略大于切割氧通道8在切割嘴芯200的底面上的直徑(即保證切割嘴芯200的底面在靠近切割氧通道8的邊緣處的部分能露出，從而留出安裝下文所述的金屬條的空間)，第二切割氧通道20位于調(diào)節(jié)片18的中心，另外，調(diào)節(jié)片18的外徑小于多個預(yù)熱槽6的槽底面在切割嘴芯200的底面上分布的圓周軌跡的直徑，即保證調(diào)節(jié)片18不遮擋預(yù)熱槽6。將調(diào)節(jié)片18樞轉(zhuǎn)地安裝到切割嘴芯200的下端(例如，可以在切割嘴芯200靠近切割氧通道8的底緣的底面上焊接多個金屬條，然后將調(diào)節(jié)片18穿過金屬條貼附在切割嘴芯200的底面上，然后將多個金屬條如圖6所示垂直地彎折成金屬爪17)，從而可以旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)片18，使得調(diào)節(jié)片18上的第三預(yù)熱孔16可以以不同程度與第二預(yù)熱孔10重疊，從而可以完全打開或者部分打開第二預(yù)熱孔10，從而可以方便地調(diào)節(jié)第二預(yù)熱孔10的開口率，從而方便地調(diào)節(jié)預(yù)熱火焰。另外，為方便起見，還可以在調(diào)節(jié)片18上安裝旋鈕或撥桿，以輕松地旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)片18。
下面詳細介紹根據(jù)本發(fā)明的實施例的切割裝置的工作方法。再次參照圖I，首先打開燃氣閥和預(yù)熱氧閥，使燃氣(例如，乙炔或丙烷)和氧氣分別通過燃氣管31和預(yù)熱氧管32進入第一混合空間13中，預(yù)熱氧和燃氣在第一混合空間13中按比例初步混合，然后經(jīng)過第一預(yù)熱孔7，使得燃氣和預(yù)熱氧在第二混合空間14中進一步充分混合，最后通過第二預(yù)熱孔10和預(yù)熱槽6噴出。當噴出的按比例混合的預(yù)熱氧和燃氣碰到灼熱的工件(例如，當將該切割裝置用于鋼鐵廠生產(chǎn)的鋼坯的分段時)后會自動點燃，也可以通過自動點火器或者手持打火機點燃，點燃后在待切割工件上形成了預(yù)熱火焰。當將工件預(yù)熱到一定溫度時，打開切割氧閥，從而切割用的高壓純氧進入切割氧管33，然后通過與其相連通的切割氧通道8噴射出來。高壓純氧噴射到被切割的工件上，使被切割金屬在氧射流中燃燒，氧射流把燃燒生成的熔渣(氧化物)吹走而形成割縫。接著切割裝置沿著預(yù)定軌道運行，沿預(yù)定軌跡切割，當切割完畢時，關(guān)閉預(yù)熱氧閥、燃氣閥和切割氧閥，關(guān)掉電源開關(guān)，機器停止工作。歸納起來，整個氧氣切割過程可分為互有關(guān)聯(lián)的4個階段I.起割點處的金屬表面用預(yù)熱火焰加熱到其燃點，隨之在切割氧中開始燃燒反應(yīng)。2.燃燒反應(yīng)向金屬下層傳播。3.排除燃燒反應(yīng)生成的熔渣，沿厚度方向割開金屬。4.利用熔渣和預(yù)熱火焰的熱量將切口前緣的金屬上層加熱到燃點，移動切割裝置，使切割氧割點移動到起割點的所述切口前緣，使切割氧繼續(xù)與所述前緣的金屬上層產(chǎn)生燃燒反應(yīng)。上述過程不斷重復(fù)，金屬切割就連續(xù)地進行。本發(fā)明的各個實施例可以任意組合(例如，發(fā)明內(nèi)容部分的各段中的所概括的各個實施例)，并沒有限制和沖突。例如，當?shù)诙A(yù)熱孔10的中軸線L2和預(yù)熱槽6的槽面相對于切割氧通道8的軸線傾斜時，切割氧通道8的直徑則既可以均勻一致又可以按上大下小布置。例如，當切割氧通道8的直徑按上大下小布置時，第二預(yù)熱孔10的中軸線L2和預(yù)熱槽6的槽面既可以相對于切割氧通道8的軸線傾斜，也可以平行于切割氧通道8的軸線。根據(jù)本發(fā)明的實施例，其核心是提供一種割嘴，包括切割嘴芯和切割嘴套，其中，切割嘴芯包括嘴芯主體、切割氧通道、預(yù)熱孔和預(yù)熱槽，預(yù)熱槽和預(yù)熱孔設(shè)置在嘴芯主體的下部外周，預(yù)熱孔設(shè)置在預(yù)熱槽的內(nèi) 側(cè)。只要滿足上述條件，就能解決本發(fā)明所要解決的主要的技術(shù)問題，即，在不減小預(yù)熱焰溫度的同時，使得預(yù)熱火焰能夠盡可能集中，同時也能將切割 氧射流限制在預(yù)熱火焰的中心。雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的示例性實 施例具體示出并描述了根據(jù)本發(fā)明的切割裝置和切割方法，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，在不脫離如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在這里做出形式和細節(jié)上的各種改變。
權(quán)利要求
1.一種割嘴，包括切割嘴芯，其中，切割嘴芯包括嘴芯主體、設(shè)置在嘴芯主體上的切割氧通道、第二預(yù)熱孔和預(yù)熱槽，預(yù)熱槽和第二預(yù)熱孔設(shè)置在嘴芯主體的下部外周，第二預(yù)熱孔設(shè)置在預(yù)熱槽的內(nèi)側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的割嘴，其中，所述割嘴還包括切割嘴套，切割嘴套的內(nèi)壁和嘴芯主體的外表面之間設(shè)置有混合空間，所述混合空間用于混合預(yù)熱氧和燃氣，預(yù)熱氧和燃氣通過預(yù)熱孔和預(yù)熱槽噴出。
3.一種割嘴，包括切割嘴芯和切割嘴套，其中，切割嘴芯包括嘴芯主體、第一凸臺、第二凸臺、位于嘴芯主體中部的切割氧通道、第一預(yù)熱孔、第二預(yù)熱孔和預(yù)熱槽， 切割嘴套包括嘴芯裝配孔，切割嘴芯裝配在所述嘴芯裝配孔中，第一凸臺設(shè)置在嘴芯主體的上部，第二凸臺設(shè)置在嘴芯主體的下部，第一預(yù)熱孔設(shè)置在第一凸臺上，預(yù)熱槽和第二預(yù)熱孔設(shè)置在第二凸臺上，第二預(yù)熱孔設(shè)置在預(yù)熱槽的內(nèi)側(cè)， 切割嘴套的內(nèi)壁、第一凸臺的下表面、嘴芯主體的中部外表面以及第二凸臺的上表面限定出第二混合空間，所述第二混合空間用于混合預(yù)熱氧和燃氣，預(yù)熱氧和燃氣的混合氣體通過第二預(yù)熱孔和預(yù)熱槽噴出。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的割嘴，其中， 第二預(yù)熱孔的中軸線相對于切割氧通道的中軸線傾斜，并且在向著氣體噴出側(cè)的方向上逐漸靠近切割氧通道的中軸線。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的割嘴，其中， 嘴芯裝配孔具有內(nèi)徑不同的兩個部分，其中相對較小的內(nèi)徑與預(yù)熱槽的最大外緣直徑相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的割嘴，其中， 當切割嘴芯與切割嘴套裝配到位后，第一凸臺朝下的臺階面擱置在切割嘴套的頂表面上，切割嘴芯的底表面與切割嘴套的底表面齊平或者略高于切割嘴套的底表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的割嘴，其中， 在所述切割嘴芯的下端安裝調(diào)節(jié)片，調(diào)節(jié)片上具有多個第三預(yù)熱孔和第二切割氧通道，第三預(yù)熱孔與第二預(yù)熱孔的直徑相同，且對應(yīng)分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的割嘴，其中， 第二切割氧通道的直徑略大于切割氧通道在切割嘴芯的底面上的直徑，第二切割氧通道位于調(diào)節(jié)片的中心，調(diào)節(jié)片的外徑小于多個預(yù)熱槽的槽底面在切割嘴芯的底面上分布的圓周的直徑，所述調(diào)節(jié)片可旋轉(zhuǎn)地安裝在切割嘴芯的下端。
9.一種切割裝置，該切割裝置包括切割槍體和如權(quán)利要求1-8中任一項所述的割嘴，其中，切割嘴芯裝配在切割嘴套內(nèi)，且切割嘴芯和切割嘴套作為一個整體裝配在切割槍體中，切割槍體的部分內(nèi)壁、第一凸臺的上表面以及嘴芯主體的上端部分表面限定出第一混合空間，切割槍體包括燃氣管、預(yù)熱氧管和切割氧管，預(yù)熱氧管和燃氣管接入第一混合空間，第一混合空間用于初步混合預(yù)熱氧和燃氣，切割氧管與切割嘴芯的切割氧通道連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的切割裝置，其中，該切割裝置還包括噴粉槍，所述噴粉槍用于噴出助燃劑，設(shè)置噴粉槍的傾斜角度和位置，使噴粉槍噴出的助燃劑在待切割工件上的落點與切割氧在待切割工件上的落點一致。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種切割裝置，包括切割槍體和割嘴，其中，割嘴包括切割嘴芯和切割嘴套，切割嘴芯包括嘴芯主體、切割氧通道、第一凸臺、第一預(yù)熱孔、第二預(yù)熱孔和預(yù)熱槽，切割嘴套包括嘴芯裝配孔，切割嘴芯裝配在切割嘴套內(nèi)，且切割嘴芯和切割嘴套作為一個整體裝配在切割槍體中，切割槍體包括燃氣管、預(yù)熱氧管和切割氧管，切割氧管與切割嘴芯的切割氧通道連通。本發(fā)明具有以下技術(shù)效果火焰集中，切割速度快，斷面光潔，割縫窄，節(jié)省鋼材，節(jié)約能源，切割中無黑煙，環(huán)保，噪音小。
文檔編號F23D14/58GK102705828SQ201210078998
公開日2012年10月3日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者王愛英 申請人:王愛英