CN102798125B - 自动点火切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动点火切割装置，包括：切割枪体、切割嘴芯、切割嘴套、燃气管、预热氧管、切割氧管、进水管、出水管、点火电极封闭管、点火电极、点火部件燃气管、点火部件氧气管、三通管、点火部件(其包括点火部件喷口)以及挡板。其中，控制器，控制器与各个阀门和外部点火器连接，在没有进行切割时，控制器关闭各个阀门，停止通入各种气体和冷却剂，在即将进行切割时，控制器打开各个阀门，并控制外部点火器产生点火脉冲电压。挡板用于防止切割嘴芯喷出的气体火焰损坏点火电极。采用本发明的自动点火切割装置后，至少能节约用气量80％，同时能实现高速、有效、安全地自动点火。

Description

自动点火切割装置

技术领域

本发明涉及一种金属切割装置，尤其涉及一种自动点火金属切割装置。

背景技术

目前的切割装置无法自动点火，需要用手工点燃一根小棍等物件然后对准割嘴去进行点火，而且当进行一块金属板的切割之后，再移动到另一路径切割另一金属板、或者在原位等待换上另一待切割金属板时，由于点火麻烦(不能自动进行)、不安全，耗时较长，如果关火再开启时间上来不及，所以不能关火，否则会造成顶钢等事故。因此，传统的切割装置需要带火移动或者不关火等待，但这样又非常浪费能源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动点火切割装置，其能够解决现有技术中不能实现自动点火和浪费能源的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种自动点火切割装置，包括：切割嘴芯和切割嘴套，切割嘴芯装配在切割嘴套内，且切割嘴芯和切割嘴套作为一个整体装配在切割枪体中，切割嘴芯包括嘴芯主体、第一凸台、第二凸台、切割氧通道、第一预热孔、第二预热孔和预热槽，切割嘴套包括嘴芯装配孔，切割嘴芯装配在所述嘴芯装配孔中，第一凸台设置在嘴芯主体的上部，第二凸台设置在嘴芯主体的下部，第一预热孔设置在第一凸台上，预热槽和第二预热孔设置在第二凸台上，第二预热孔设置在预热槽的内侧，第一预热孔、第二预热孔和预热槽均为多个，且所述多个第一预热孔沿嘴芯主体的外周均匀设置在第一凸台中，所述多个第二预热孔和所述多个预热槽均沿嘴芯主体的外周均匀设置在第二凸台中；切割枪体，切割枪体中容纳切割嘴芯、切割嘴套、燃气管、预热氧管、切割氧管、进水管、出水管、点火电极封闭管、点火部件燃气管、点火部件氧气管、三通管；燃气管，用于通入切割金属用的燃气，燃气管上设置有阀门；预热氧管，用于通入预热用的氧气，预热氧管上设置有阀门；切割氧管，用于通入切割金属用的氧气，切割氧管上设置有阀门；进水管和出水管，用于通入循环的冷却剂，所述进水管延伸到切割枪体底部，所述出水管的底部位于切割枪体的顶部，进水管和出水管中的至少一个设置有阀门；点火电极封闭管，其中封闭有分别与点火电极和外部点火器连接的引线，点火电极封闭管能够防止冷却剂与引线接触，从而避免了电路短路；点火部件燃气管，用于通入点火用的点火燃气，点火部件燃气管通入的点火燃气的量小于燃气管通入的燃气的量，点火部件燃气管上设置有阀门；点火部件氧气管，用于通入点火用的点火氧气，点火部件氧气管通入的点火氧气的量小于切割氧管通入的氧气的量，点火部件氧气管上设置有阀门；三通管，从点火部件燃气管通入的点火燃气与从点火部件氧气管通入的点火氧气在三通管中混合，然后从点火部件的点火部件喷口喷出；点火部件，设置在切割枪体的下端，与三通管连接；外部点火器，用于产生点火脉冲电压；点火电极，外部点火器产生的点火脉冲电压通过点火电极的正电极击穿空气到达点火电极的负电极，产生火花，火花将点火部件喷出的点火燃气和点火氧气的混合射流点燃，进而该被点燃的混合射流又将切割嘴芯喷出的切割氧、预热氧和切割燃气的混合气流点燃；控制器，控制器与燃气管的阀门、预热氧管的阀门、切割氧管的阀门、进水管和出水管的阀门、外部点火器、点火部件燃气管的阀门、点火部件氧气管的阀门连接，在没有进行切割时，控制器关闭各个阀门，停止通入各种气体和冷却剂，在即将进行切割时，控制器打开各个阀门，并控制外部点火器产生点火脉冲电压；挡板，用于防止切割嘴芯喷出的气体火焰损坏点火电极，挡板设置在切割枪体的下端面上，挡板的长度以不阻挡点火部件喷口喷出的点火火焰为宜，挡板与点火电极之间的距离小于1厘米，其中，切割枪体的部分内壁、第一凸台的上表面以及嘴芯主体的上端部分外表面限定出第一混合空间，第一混合空间用于初步混合预热氧和燃气，切割嘴套的内壁、第一凸台的下表面、嘴芯主体的中部外表面以及第二凸台的上表面限定出第二混合空间，第二混合空间用于进一步混合预热氧和燃气，预热氧和燃气的混合气体通过第二预热孔和预热槽喷出，切割氧从切割氧通道喷出。

第二预热孔的形状为封闭形状，预热槽的截面具有齿状结构，

第二预热孔的中轴线和预热槽的槽面均相对于切割氧通道的中轴线倾斜，并且在向着气体喷出侧的方向上均逐渐靠近切割氧通道的中轴线。

切割氧通道包括直径不同的两段柱状通道，并且在与切割氧管相连的上端具有斜坡，两段柱状通道中直径相对大的一段的直径为D1，直径相对小的一段的直径为D2位于下端，满足D1/D2＞2.5，直径为D2的那段通道位于切割氧通道的气体喷出侧。

第一预热孔的中轴线相对于切割氧通道的中轴线倾斜，并且在向着气体喷出侧的方向上逐渐靠近切割氧通道的中轴线，

第一预热孔的数量为2-90个，第二预热孔的数量为2-80个，预热槽的数量为3-100个。

嘴芯装配孔具有内径不同的两个部分，其中相对较小的内径与预热槽的最大外缘直径相同，

当切割嘴芯与切割嘴套装配到位后，第一凸台朝下的台阶面搁置在切割嘴套的顶表面上，切割嘴芯的底表面与切割嘴套的底表面齐平或者略高于切割嘴套的底表面。

第二混合空间仅通过第一预热孔、第二预热孔和预热槽与外部连通。

燃气和预热氧分别经过燃气管和预热氧管进入第一混合空间，然后通过第一预热孔喷出。

挡板采用耐火材质形成。

挡板通过螺丝固定在切割枪体的下端面上。

采用本发明的自动点火切割装置后，至少能节约用气量80％，同时能实现高速、有效、安全地自动点火，大大提高了生产效率，这对于连铸坯生产线尤为重要。

附图说明

通过下面结合示例性地示出一例的附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是根据本发明的实施例的自动点火切割装置的主视截面图。

图2是根据本发明的实施例的自动点火切割装置的示意性仰视图。

图3是根据本发明的实施例的切割嘴芯的示意图。

图4是根据本发明的实施例的切割嘴套的示意图。

图5示意性示出了根据本发明的实施例的切割嘴芯和切割嘴套上的气体通道。

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。

图1是根据本发明的实施例的自动点火切割装置的主视截面图。图2是根据本发明的实施例的自动点火切割装置的示意性仰视图。

参照图1、图2，根据本发明的实施例的自动点火切割装置包括：切割枪体100、切割嘴芯200、切割嘴套300、燃气管31、预热氧管32、切割氧管33、进水管34、出水管35、点火电极封闭管36、点火电极(或火花塞)43、点火部件燃气管37、点火部件氧气管38、三通管42、点火部件40(其包括点火部件喷口41)以及挡板39。其中，切割枪体100中容纳切割嘴芯、切割嘴套、燃气管、预热氧管、切割氧管、进水管、出水管、点火电极封闭管、点火部件燃气管、点火部件氧气管和三通管42。

燃气管31用于通入切割金属用的燃气，燃气管31上设置有可控的阀门。预热氧管32用于通入预热用的氧气，预热氧管上设置有阀门。切割氧管33用于通入切割金属用的氧气，切割氧管上设置有阀门。进水管34和出水管35用于通入循环的冷却剂，所述进水管延伸到切割枪体底部，所述出水管的底部位于切割枪体的顶部，进水管和出水管中的至少一个设置有阀门。

为了示出清楚，省略了切割枪体100的剖面线，但保留了切割嘴芯200和切割嘴套300的剖面线。如图1-图3所示，根据本发明的实施例的切割装置包括切割枪体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组成割嘴。切割嘴芯200装配在切割嘴套300的嘴芯装配孔4内，然后切割嘴芯200和切割嘴套300作为一个整体以任意合适的方式安装在切割枪体100中。例如，可以分别在切割嘴套300的外表面和切割枪体100的内表面设置螺纹，从而使切割嘴套300和切割枪体100通过螺纹连接在一起。当然，也可以在通过螺栓、卡扣等方式连接。

其中，燃气管31用于通入燃气，例如，乙炔、丙烷等，燃气用于钢板的预热。预热氧管32用于通入预热用的氧气，切割氧管33用于通入切割用的氧气。

进水管34是冷却水的进水管道，出水管35用于排出已经过热交换的冷却水，由于在切割过程中会产生大约1000多摄氏度的高温，会使得切割枪体变形，尤其是可能会造成其中的氧气管道和燃气管道熔化变形，导致事故的发生，因此本发明采用循环水来冷却切割枪体100。进水管34一直延伸到切割枪体100的底部，而出水管35的底部连接在切割枪体100的顶部。当切割装置开始工作时，冷却水通过进水管34进入切割枪体100的底部，然后冷却水在切割枪体100中逐渐上升，接触燃气管31、预热氧管32、切割氧管33、点火电极封闭管36、点火部件燃气管37和点火部件氧气管38，并与它们进行热交换，最后到达切割枪体100的顶部，从出水管35排出，从而实现了对切割枪体100的充分冷却。

点火部件40设置在切割枪体100的下端，与三通管42连接。

外部点火器(未示出)，用于产生高压点火脉冲。

控制器(未示出)，控制器与燃气管的阀门、预热氧管的阀门、切割氧管的阀门、进水管和出水管的阀门、外部点火器、点火部件燃气管的阀门、点火部件氧气管的阀门连接，在没有进行切割时，控制器关闭各个阀门，停止通入各种气体和冷却剂，在即将进行切割时，控制器打开各个阀门，并控制外部点火器产生点火脉冲电压。

点火电极封闭管36中封闭有分别与点火电极43和外部点火器电连接的引线和/或电路，点火电极封闭管36用于防止冷却水与引线和/或电路接触，从而避免短路。

点火部件燃气管37和点火部件氧气管38经三通管42与点火部件40连接，点火部件燃气管37通入点火用的燃气(例如，乙炔、丙烷等)，而点火部件氧气管38用于通入点火用的氧气，点火氧气和点火燃气在三通管42中混合后经点火部件40的点火部件喷口41喷出，点火部件燃气管37和点火部件氧气管上均设置有可控的阀门。

高压点火器产生的高压脉冲电压，通过点火电极43的正电极击穿空气到达点火电极43的负电极，就产生火花，火花将点火部件40喷出的点火燃气和点火氧气的混合射流点燃，而该射流又与切割嘴芯200喷出的切割氧、预热氧、切割燃气的混合气流交汇，因此被点燃的点火混合射流自然将切割氧、预热氧、切割燃气的混合气流点燃，从而实现高效、快速和安全的点火。

在点火电极43与割嘴200之间设置有挡板39，挡板39用于防止割嘴200喷出的气体火焰损坏点火电极43。挡板39的长度要适中，过长会阻挡点火部件40的点火部件喷口41喷出的点火火焰，过短的话则无法保护点火电极43。挡板39与点火电极43要尽可能地近，例如，它们之间的距离小于1厘米，以便于保护点火电极43。挡板采用耐火材质形成。挡板通过螺丝固定在切割枪体的下端面上。

下面参照图3、图4、图5A-图5C对本发明的实施例的切割嘴芯200与切割嘴套300进行详细地描述，图3是根据本发明的实施例的切割嘴芯的示意图。图4是根据本发明的实施例的切割嘴套的示意图。图5示意性示出了根据本发明的实施例的切割嘴芯和切割嘴套上的气体通道。其中，图5A是图3的俯视图，图5B是图3的A-A向示意图，图5C是图1的仰视图。切割嘴芯200包括嘴芯主体5、切割氧通道8、第一预热孔7、第一凸台9、第二凸台15、预热槽6、第二预热孔10。在切割嘴芯200上沿轴线方向具有贯穿的切割氧通道8，在嘴芯主体5的上部外周设置直径上大下小的环柱形第一凸台9。在将切割枪体100、切割嘴芯200与切割嘴套300组装在一起时，令切割氧通道8与切割氧管33对准连通，使第一凸台9的朝下的台阶面11搁置在切割嘴套300的顶表面12上，并保证切割嘴芯200的底表面与切割嘴套300的底表面齐平或者略高于切割嘴套300的底表面。在嘴芯主体5的下部外周设置大致环柱形的第二凸台15，预热槽6和第二预热孔10设置在第二凸台15上。第二预热孔的截面为圆形、椭圆形等任意封闭的形状，预热槽6的截面为齿状。

第一预热孔7沿嘴芯主体5的外圆周侧布置在第一凸台9上，第一预热孔7可以为多个，例如，可以为2-90个，这些第一预热孔7可以沿圆周均匀布置在第一凸台9上。第一预热孔7从第一凸台9的上表面贯穿到下表面，其中轴线L1可以平行于切割氧通道8的轴线，也可以从上至下逐渐接近切割氧通道8的轴线，即L1相对于切割氧通道8的轴线倾斜。

第二预热孔10和预热槽6沿嘴芯主体5靠近气体喷出侧的一端的外周布置，具体说是设置在第二凸台15上，第二预热孔10布置在预热槽6的内侧。第二预热孔10和预热槽6均可以为多个，所述多个第二预热孔10和所述多个预热槽6均可以沿圆周均匀分布，即，所有第二预热孔10均可以分布在一个圆周轨迹上，所有预热槽6均可以分布在另一个圆周轨迹上。预热槽6具有高低不平的齿状结构，具有最突出于外部的齿顶面和最深陷内部的槽底面。

第二预热孔10的数量可以与预热槽6的数量一一对应，但是它们的数量也可以不相等。优选的是，预热槽6的数量可以为3-100个，而第二预热孔10的数量可以为2-80个。

切割嘴套300包括基座1、喷嘴套3和螺纹2。切割嘴套300内部的空腔为嘴芯装配孔4。根据实施例的嘴芯装配孔4可以具有内径不同的两个部分，即嘴芯装配孔4的内壁有台阶，其中较小的那部分内径与预热槽6的最大外缘直径相同或者略大于该最大外缘直径，优选为相同，设置该台阶的目的是为了限制切割嘴芯200的位置，使其在移动过程中不随意晃动，避免钢坯上的割线不直。切割嘴套300外表面形成有对接螺纹2，一端是基座1，通过旋转基座1可将切割嘴套300安装到切割枪体100内。

再次参照图1，燃气管31和预热氧管32接入到环柱状的第一混合空间13中，该环柱状的第一混合空间13由切割枪体100的部分内壁、第一凸台9的上表面以及嘴芯主体5的上端部分的外表面限定，在燃气和预热氧按比例分别通入燃气管31和预热氧管32之后，预热氧和燃气在第一混合空间13中初步混合，然后经过第一凸台9上的第一预热孔7，使得输入的燃气和预热氧气在第二混合空间14中进一步充分混合(所述第二混合空间14设置在切割嘴套300的内壁和嘴芯主体5的中部外表面之间，具体地说，第二混合空间14由第二凸台的上表面、嘴芯主体5的中部外表面、第一凸台9的下表面和切割嘴套300的内壁限定)，最后通过第二预热孔10和预热槽6喷出。正是由于根据本发明的实施例的切割装置采用上述这种内混方式(在切割嘴芯内先混合燃气和预热氧)，且嘴芯上的第一预热孔7、第二预热孔10和预热槽6与切割嘴套组合后布孔面小，具有一定的阻尼作用，使得预热氧和燃气进入孔内时有两级的缓冲空间，从而使得预热氧和燃气充分混合均匀，使得能够充分燃烧，提高了氧气和燃气的利用率。另外，这种孔槽状的内混设计提高了切割温度和切割速度。

切割嘴芯200喷出的切割氧、预热氧、切割燃气的混合气流与被点燃的点火混合射流交汇，从而切割氧、预热氧、切割燃气的混合气流被点燃，最终实现了高效、快速和安全的自动点火。

出于促进对本发明的原理的理解的目的，已经对附图中示出的优选实施例进行了说明，并已经使用了特定的语言来描述这些实施例。然而，该特定的语言并非意图限制本发明的范围，本发明应被解释成包括对于本领域普通技术人员而言通常会出现的所有实施例。此外，除非元件被特别地描述为“必不可少的”或“关键的”，否则没有元件或模块对本发明的实施是必不可少的。

虽然上面已经详细描述了本发明的示例性实施例，但本发明所属技术领域中具有公知常识者在不脱离本发明的精神和范围内，可对本发明的实施例做出各种的修改、润饰和变型。但是应当理解，在本领域技术人员看来，这些修改、润饰和变型仍将落入权利要求所限定的本发明的示例性实施例的精神和范围内。

最后，除非这里指出或者另外与上下文明显矛盾，否则这里描述的所有方法的步骤可以以任意合适的顺序执行。

Claims (10)

1.一种自动点火切割装置，包括：

切割嘴芯和切割嘴套，切割嘴芯装配在切割嘴套内，且切割嘴芯和切割嘴套作为一个整体装配在切割枪体中，切割嘴芯包括嘴芯主体、第一凸台、第二凸台、切割氧通道、第一预热孔、第二预热孔和预热槽，切割嘴套包括嘴芯装配孔，切割嘴芯装配在所述嘴芯装配孔中，第一凸台设置在嘴芯主体的上部，第二凸台设置在嘴芯主体的下部，第一预热孔设置在第一凸台上，预热槽和第二预热孔设置在第二凸台上，第二预热孔设置在预热槽的内侧，第一预热孔、第二预热孔和预热槽均为多个，且所述多个第一预热孔沿嘴芯主体的外周均匀设置在第一凸台中，所述多个第二预热孔和所述多个预热槽均沿嘴芯主体的外周均匀设置在第二凸台中；

切割枪体，切割枪体中容纳切割嘴芯、切割嘴套、燃气管、预热氧管、切割氧管、进水管、出水管、点火电极封闭管、点火部件燃气管、点火部件氧气管、三通管；

燃气管，用于通入切割金属用的燃气，燃气管上设置有阀门；

预热氧管，用于通入预热用的氧气，预热氧管上设置有阀门；

切割氧管，用于通入切割金属用的氧气，切割氧管上设置有阀门；

进水管和出水管，用于通入循环的冷却剂，所述进水管延伸到切割枪体底部，所述出水管的底部位于切割枪体的顶部，进水管和出水管中的至少一个设置有阀门；

点火电极封闭管，其中封闭有分别与点火电极和外部点火器连接的引线，点火电极封闭管能够防止冷却剂与引线接触，从而避免了电路短路；

点火部件燃气管，用于通入点火用的点火燃气，点火部件燃气管通入的点火燃气的量小于燃气管通入的燃气的量，点火部件燃气管上设置有阀门；

点火部件氧气管，用于通入点火用的点火氧气，点火部件氧气管通入的点火氧气的量小于切割氧管通入的氧气的量，点火部件氧气管上设置有阀门；

三通管，从点火部件燃气管通入的点火燃气与从点火部件氧气管通入的点火氧气在三通管中混合，然后从点火部件的点火部件喷口喷出；

点火部件，设置在切割枪体的下端，与三通管连接；

外部点火器，用于产生点火脉冲电压；

点火电极，外部点火器产生的点火脉冲电压通过点火电极的正电极击穿空气到达点火电极的负电极，产生火花，火花将点火部件喷出的点火燃气和点火氧气的混合射流点燃，进而该被点燃的混合射流又将切割嘴芯喷出的切割氧、预热氧和切割燃气的混合气流点燃；

控制器，控制器与燃气管的阀门、预热氧管的阀门、切割氧管的阀门、进水管和出水管的阀门、外部点火器、点火部件燃气管的阀门、点火部件氧气管的阀门电连接，在停止切割时，控制器关闭各个阀门，停止通入各种气体和冷却剂，在即将进行切割时，控制器打开各个阀门，并控制外部点火器产生点火脉冲电压；

挡板，用于防止切割嘴芯喷出的气体火焰损坏点火电极，挡板设置在切割枪体的下端面上，挡板的长度以不阻挡点火部件喷口喷出的点火火焰为宜，挡板与点火电极之间的距离小于1厘米，

其中，切割枪体的部分内壁、第一凸台的上表面以及嘴芯主体的上端部分外表面限定出第一混合空间，第一混合空间用于初步混合预热氧和切割燃气，

其中，切割嘴套的内壁、第一凸台的下表面、嘴芯主体的中部外表面以及第二凸台的上表面限定出第二混合空间，第二混合空间用于进一步混合预热氧和切割燃气，预热氧和切割燃气的混合气体通过第二预热孔和预热槽喷出，切割氧从切割氧通道喷出。

2.根据权利要求1所述的自动点火切割装置，其中，

第二预热孔的形状为封闭形状，预热槽的截面具有齿状结构，

第二预热孔的中轴线和预热槽的槽面均相对于切割氧通道的中轴线倾斜，并且在向着气体喷出侧的方向上均逐渐靠近切割氧通道的中轴线。

3.根据权利要求1所述的自动点火切割装置，其中，

切割氧通道包括直径不同的两段柱状通道，并且在与切割氧管相连的上端具有斜坡，两段柱状通道中直径相对大的一段的直径为D1，直径相对小的一段的直径为D2位于下端，满足D1/D2>2.5，直径为D2的那段通道位于切割氧通道的气体喷出侧。

4.根据权利要求1所述的自动点火切割装置，其中，

第一预热孔的中轴线相对于切割氧通道的中轴线倾斜，并且在向着气体喷出侧的方向上逐渐靠近切割氧通道的中轴线，

第一预热孔的数量为2-90个，第二预热孔的数量为2-80个，预热槽的数量为3-100个。

5.根据权利要求1所述的自动点火切割装置，其中，

嘴芯装配孔具有内径不同的两个部分，其中相对较小的内径与预热槽的最大外缘直径相同。

6.根据权利要求1所述的自动点火切割装置，其中，

当切割嘴芯与切割嘴套装配到位后，第一凸台朝下的台阶面搁置在切割嘴套的顶表面上，切割嘴芯的底表面与切割嘴套的底表面齐平或者略高于切割嘴套的底表面。

7.根据权利要求1所述的自动点火切割装置，其中，

第二混合空间仅通过第一预热孔、第二预热孔和预热槽与外部连通。

8.根据权利要求1所述的自动点火切割装置，其中，

切割燃气和预热氧分别经过燃气管和预热氧管进入第一混合空间，然后通过第一预热孔喷出。

9.根据权利要求1所述的自动点火切割装置，其中，

挡板采用耐火材质形成。

10.根据权利要求1所述的自动点火切割装置，其中，

挡板通过螺丝固定在切割枪体的下端面上。