CN102297428B - 射吸式焊割炬 - Google Patents

Abstract

本发明公开了射吸式焊割炬，该射吸式焊割炬利用文丘里管极强的射吸能力，将混合气体从混合管中带走，从而避免回火的发生。本发明结构简单，容易实现，能够极大的避免回火现象，提高产品使用的安全和可靠性。

Description

射吸式焊割炬

技术领域：

本发明涉及一种焊接、切割技术，具体涉及一种射吸式焊割炬。

背景技术：

焊割炬的作用主要是将氧气和燃气按照一定的比例混合，并形成热效高及大小、形状合于要求的火焰，从而对金属工件进行必要加工；目前焊割炬按气体混合方式分为两种：射吸式、等压式；相比来说射吸式焊割炬使用更灵巧、轻便。

射吸式的焊割炬以其特殊的混合方式，使其在焊割领域运用广泛。常见的射吸式焊割炬如图1所示，其主要由氧气接头1、进气接头2、手柄管3、主体4、高压手轮5、高压管6、调节手轮7、喷嘴8、射吸管9、混合管10、割咀接头11、割咀12、调节阀(图中未给出)等组成。

上述结构的射吸式焊割炬没有装安全装置，由于可燃气体燃烧速度达到约10m/s，在使用过程中易于发生回火。

针对这种问题，相关技术人员在相应的燃烧气体瓶或低压发生器上安置回火防止器，但是由于操作不当或没有定期检测清洗，以及喷咀断裂等原因，造成氧气倒流直接回火，其火焰速度侮秒高达7米，从而引起燃烧气体瓶或低压发生器发生爆炸，造成严重的经济损失。

发明内容：

本发明针对现有射吸式焊割炬所存在的回火问题，而提供一种新型的射吸式焊割炬，该焊割炬能够使混合气体速度远远大于可燃气体的燃烧速度，从而避免回火现象，从而提高射吸焊割炬的安全和可靠性。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一射吸式焊割炬，其主要包括内设有气道的主体、与主体气道连通的混合管以及安置在主体中的调节阀，其特征在于，所述射吸式焊割炬还包括文丘里管，所述文丘里管一端与所述混合管密封连通，另一端与所述主体中的相应的气道导通相连通，从而使所述混合管通过所述文丘里管与上述主体中相应的气道导通。

所述文丘里管将通过管内的气体加速至亚音速，并传至所述的混合管中。

进一步，在所述文丘里管中设置有一稳定气流的螺旋片。通过该螺旋结构，使相应的气体在通过文丘里管时始终处于稳定状态，进一步提高产品的稳定性。

更进一步，所述调节阀通过主体中的一气孔与文丘里管连通，使得调节阀直接与主体接触进行调节，避免影响文丘里管的射吸性能。

上述相应的气道是氧气气道

根据上述技术方案得到的本发明结构简单，容易实现，能够极大的避免回火现象，提高产品使用的安全和可靠性，而且可使用压力范围广，在长期使用后依然能够提供高效的性能及安全、稳定的工作状态，可适用于工业及其它行业的气体焊接、切割、加热；具有安全、工作效率高、使用场合广、方便快捷等特点。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为现有射吸式焊割炬的结构示意图。

图2为本发明的整体示意图。

图3为图2中A部分的剖视图。

图4为本发明中混合管的剖视图。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明是针对射吸式焊割炬中由于可燃气体燃烧速度过快而引起回火的问题，而对现有的射吸式焊割炬进行了改进。

本发明利用真空发生器的文丘里管极强的射吸能力，将气体以“亚音速”从混合管带走，使混合气体速度远远大于可燃气体的燃烧速度，从而使得射吸式焊割炬避免回火问题，提高安全和可靠性。

根据文丘里的特点，将气体形成亚音速及其周围形成真空的原理如下：

文丘里管射流装置的依据可利用伯努利方程及连续方程表达：

伯努利方程：

连续方程：

V·A＝常数                            (2)

式中：V-流体流速m/s；A-过流截面积m²

根据工作情况，输入输出流量不变Q_入＝Q_出＝V*A

由此可得：

v_出/v_入＝d_入 ²/d_出 ²，本发明中的v_出/v_入约为6.5倍。

根据此文丘里管正常工作流量Q_入＝Q_出以约为0.5m³/h计，

按连续方程计算入口处流速：v_入＝Q_入/A_入＝0.5/(3600*3.14*10^-6)＝44.2m/s

根据：v_出/v_入＝6.5

可得：v_出＝265.25m/s，出口速度可达亚音速。(亚音速为0.6～0.8倍音速，即204m/s～272m/s)

文丘里管的流量特征可用下式表示：

$(Q_2-Q_1)=\sqrt{\frac{\mathrm{\ΔH}}{k_2}}=\sqrt{\frac{\mathrm{\Δp}}{k_2\mathrm{\γ}}}=\sqrt{\frac{p_1-p_2}{k_2\mathrm{\γ}}}---\left(3\right)$

式中：Q₁-注入文丘里管流量m³/s；Q₂-输出文丘里管流量m³/s；

ΔH-文丘里管前后压差m；Δp-文丘里管前后压力损失pa；

p₁-入口压力pa；p₂-出口压力pa；k₂-与ΔH相对应的总阻力参数；

支管两头压力损失ΔH可用下式表达：

式中：v-通过支管各处的流速，m/s

则根据(3)，(4)两式可得到此关系式：

$(Q_2-Q_1)={(\mathrm{\Σ}\frac{{\mathrm{\υ}}^2}{2g}/k_2)}^{1/2}---\left(5\right)$

根据关系式(5)，可知流量Q₂大小与支管各处的流速成线性关系，当支管各处的流速越快则流量越大，又因为输出文丘里管的流量Q₂为注入文丘里管流量Q₁与文丘里管外部气体流量Q_外之和，而Q₁总量不变，故流速越大则Q_外的流量越大。由此可知，当高速气体流出文丘里管喉部时，在其周围形成了一个真空负压区域，从而能将周围的气体吸走。

基于上述原理，本发明采用如图2所示的结构，从图上可知，其在外形上与图1所示的现有射吸式焊割炬类似，主要由氧气接头100、进气接头200、手柄管300、主体400、调节手轮500、混合管600、调节阀700(如图3所示)割咀装置800以及高压管装置900等组成。对于本发明中的氧气接头100、进气接头200、手柄管300、主体400、调节手轮500、割咀装置800以及高压管装置900的具体设置都为现有技术，此处不加以赘述。

参见图3和图4，本发明的改进之处在于，利用文丘里管601替代现有射吸式焊割炬中的喷嘴8和射吸管9(如图1所示)，直接与混合管600相接形成一种新型的混合管结构。

其中，文丘里管601的出气端603压入混合管600中进行连通，并与混合管600之间形成混合区606；再通过焊接工艺使连接处密封，装配焊接后的混合管组装入焊割炬中，即装入主体400中。同时，混合管600在位于文丘里管601的出气端603处开设有与混合区606导通的气道604，该气道604对称分布，并与主体400中传输可燃气体的气道401连通。

文丘里管601的入气端605通过主体400上相应的气孔402与主体内相应的气道即传输氧气的气道403连通。

调节阀700用于调节进入文丘里管601中的氧气气流的大小，以实现对火焰大小的调节，为了避免调节阀700与文丘里管601直接接触，影响文丘里管601的射吸性能，本发明中的调节阀700直接与主体上气孔402配合，通过调节气孔402通过气流的大小，来间接调节进入文丘里管601中气流的大小。调节阀700的具体动作可通过与之相接的调节手轮500进行控制。

为了更进一步提高本发明中的稳定性，本发明在文丘里管601的气道中设置有螺旋片602，该螺旋片602是一螺旋结构，它使氧气的气流在通过文丘里管601的气道时气流始终处于稳定状态，从而使本发明在使用过程中供气稳定，使用安全。

根据上述技术方案得到的本发明在应用时，连通气源，并按照一定的气体混合比例调节好本发明，其中，燃烧气体通过混合管600上的气道604进入到其内的混合区606；氧气通过相应的气道进入到文丘里管601中，在稳定通过文丘里管后速度加快，形成“亚音速”的高速氧气并进入到混合管600；“亚音速”的高速氧气在混合管600内形成部分真空区域，将混合管内需通过混和区的燃烧气体按比例混合后快速带走，并使混合气体速度远远大于可燃气体的燃烧速度，从而极大的避免了回火现象的发生。

再辅以文丘里管中螺旋结构，使氧气在通过文丘里管时始终处于稳定状态，从而使本发明在使用过程中供气稳定，使用安全。

在调火焰时，通过调节阀调节进入文丘里管的气流即可，由于本发明将调节阀与混合管分离，使本发明经过频繁的使用后还能保持稳定不变的射吸能力。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.射吸式焊割炬，其主要包括内设有气道的主体、与主体气道连通的混合管以及安置在主体中的调节阀，其特征在于，所述射吸式焊割炬还包括文丘里管，所述文丘里管直接与混合管相接形成混合管结构，其中，所述文丘里管的出气端压入混合管中进行连通，并与混合管之间形成混合区；再通过焊接工艺使连接处密封，装配焊接后的混合管组装入焊割炬的主体中；同时，混合管在位于文丘里管的出气端处开设有与混合区导通的气道，该气道对称分布，并与主体中传输可燃气体的气道连通；所述文丘里管的入气端通过主体上相应的气孔与主体内相应的气道连通。

2.根据权利要求1所述的射吸式焊割炬，其特征在于，所述文丘里管将通过管内的气体加速至亚音速，并传至所述的混合管中。

3.根据权利要求1或2所述的射吸式焊割炬，其特征在于，所述文丘里管中设置有稳定气流的螺旋片。

4.根据权利要求1所述的射吸式焊割炬，其特征在于，所述调节阀通过主体中的一气孔与文丘里管连通。

5.根据权利要求1所述的射吸式焊割炬，其特征在于，所述相应的气道是氧气气道。

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