CN103561898A - 预热装置 - Google Patents

Abstract

在铝热焊接时使用的预热装置包括容纳喷嘴（8）的、设置有液化气输送管路（9）的壳体（12）以及在流动方向上设置在喷嘴上游的蒸发器（10），其中，壳体（12）在其最远浇铸模具的端部上具有在燃烧气体的流出口（11）中结束的、容纳喷嘴的燃烧室，以及包围流出口（11）的、插入到成型到模具的上侧中的开口中的区段（22），并且蒸发器（10）处于流出口（11）与喷嘴（8）之间，在此与燃烧空气形成热交换。

Description

预热装置

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的预热装置。

背景技术

在实施铝热焊接时，通常必须使铁轨端部、用于焊接的浇铸模具的包围铁轨端部的模具半部以及用于密封的材料如密封膏或型砂在注入液体钢之前进行预热，以便脱去湿气并且保证铁轨端部的可靠焊接。通常已知的是，使用燃烧器的热废气来预热，在燃烧室中气态或液体燃料与空气或氧气反应。通常，在实施铝热焊接时使用气焊炬，其利用气态燃料譬如丙烷丁烷混合物或者乙炔和纯氧来驱动。对此可替选地，也已知了以汽油和压缩空气驱动的燃烧器。

这种利用气态燃料的预热的缺点是需要携带沉重的且昂贵的气瓶，这些气瓶必须装备复杂的压力调节装置。为了使用利用汽油和压缩空气驱动的燃烧器，需要携带沉重的且昂贵的压缩空气设备，其还需要外部电源。

在印刷物WO00/76713A1中公开了在热铝焊接两个铁轨端部时所确定的、可放置到包围铁轨端部的浇铸模具上的、以液化气可驱动的预热装置。该预热装置包括保持气体筒的框架，该框架带有燃烧器，该燃烧器的排出口位于由两个模具半部构成的浇铸模具的注入口之上。在气体筒与燃烧器之间存在由铜构成的蒸发器，该蒸发器由构成为完全体的、从管路区段穿过的蒸发块和朝着气体筒连接到蒸发块上的螺旋状蒸发区段组成。该燃烧器的效率极大地取决于，所使用的液化气在完全蒸发的状态中到达燃烧器。不完全蒸发或液化气从喷嘴排出不仅加重燃烧器形成的热输出的负担，而且可能也会意味着环境的安全风险。

在热铝焊接通常在铺设好的轨道中进行之后，环境温度对蒸发过程的影响不可避免，因此在较低温度下蒸发过程会不充分。这样的预热装置在铺设好的轨道中工作时的使用因此会受到气候决定的限制。

预热装置在对浇铸模具预热时被驱动为使得热的燃烧气体从上流入浇铸模具中，流经浇铸模具，以便最后从侧向通道排出。在此情况下，存在如下风险：排出的并且接着上升的燃烧气体与设计用于燃烧器的燃烧过程的空气混合，所形成的燃烧器的热输出在此情况下减少。

在文献DE4021819A1中公开了一种燃烧器单元，其还可以用液化气驱动、装备有气体筒，尤其针对硬钎焊而设计，该燃烧器单元包括连接到气体供给管路的、通过止回阀构成的压力增强器、连接于其上的由黄铜体构成的并且从管路中穿过的蒸发装置和用于与周围空气混合而确定的管状燃烧室，该燃烧室从外侧包围蒸发装置。通过如下方式力争完全蒸发液化气：通过燃烧室的金属外壳将在燃烧室中由于燃烧过程形成的热传递到黄铜体上。对燃烧器效率有帮助的影响是如下情况：气体在通过止回阀的特征确定的压力下进入蒸发装置中。

已知的燃烧器单元由于有压力增强器尽管能够实现与位置无关的使用（然而在燃烧室设置针对燃烧空气的进入而设计的侧向开口之后），在铝热焊接中竖直使用的情况下并不能可靠地排除：已流经浇铸模具的燃烧气体通过这些开口被抽吸并且降低燃烧器的热输出。

发明内容

在此背景下本发明的任务是，设计一种结构小，可利用气体尤其是液化气驱动的、不需要外部能量供给的、高效的、可与气候无关地使用的预热装置，其可在无需携带复杂的以及昂贵的并且沉重的附加装置的情况下使用。该任务在这种预热装置方面通过权利要求1的特征部分所述的特征来解决。

预热装置因此具有直接布置在燃烧气体的流出口上游的燃烧室，其中，蒸发器处于该室中，因此与燃烧气体形成热交换。处于喷嘴与流出口之间的蒸发器以此方式受到有效加热，使得可实现液化气的完全和可再现以及与气候无关的蒸发。该装置的可实现的热输出因此不受根据所处的温度条件大致充分蒸发影响。

根据权利要求2和3的特征，壳体具有包围流出口的下侧区段，其设计用于插入到成型到浇铸模具的所朝向的上侧中的开口中。壳体和由此预热装置因此在浇铸模具上占据确定的工作位置，该工作位置确定了在流出口与待焊接的铁轨端部的上侧之间的间距。以此方式确保了，在重复使用该预热装置时始终形成相同的预热条件。在开口中优选形锁地紧固所述区段，使得构建可靠的以及稳定的工作位置。然而，同样考虑其他对于本领域技术人常见类型的对工作位置的紧固。所述开口在最简单的情况下可以是浇铸模具的注入口。

根据权利要求4的特征，该装置的壳体设置有至少一个侧向伸出的、设计用于将燃烧空气引入燃烧室中的管座。重要的是，直接使用在环境条件下形成的燃烧空气，燃烧空气由于经由流出口排出的燃烧气体而在其余闭合构造的壳体中形成的负压被抽吸。因此，得到该装置的比较简单的结构，其工作同样简单地构建，因为在放弃开头描述的现有技术的情况下携带沉重的且昂贵的附加设备变得多余。

权利要求5的特征针对壳体的其他构型，在此为至少一个管座的附装部位。在其与喷嘴间隔地布置在其背离流出口的侧上之后，燃烧室的特征在于能实现燃烧空气与被蒸发的液化气的最佳混合的恒定流动条件。

根据权利要求6的特征，蒸发器通过沿着壳体的内壁在燃烧室内延伸的管路装置形成，其因此与流经例如总体为圆柱形壳体的芯横截面的燃烧气体形成表面热交换。

根据权利要求7的特征，壳体构建用于放置液化气筒，其中，在该部位处同时存在与液化气供给管路的所朝向的端部的连接。可替选地，而在该部位处也通常可连接液化气管路。

根据权利要求8的特征，用于引入燃烧空气的管座的侧向延伸设计为：实际上没有在预热过程期间从浇铸模具侧向排出的燃烧气体会通过其进入口被抽吸。以此方式，有助于形成燃烧过程的稳定条件并且由此可再现的热输出。

权利要求9的特征针对燃烧器的可能的效率提升，其方式是，附加的燃烧空气借助鼓风机引入壳体中。由此可以使用电池驱动的鼓风器。该措施尽管提高了预热装置的重量，但这与电机驱动的压缩机单元相比微不足道。

认识到，利用根据本发明的预热装置提供高效、简单、（即无需复杂的附加部件）可与气候无关地驱动的并且因此尤其适于工作在铺设好的轨道中的设备。

附图说明

以下参照附图中示意性表示的实施例来更为详细地阐述本发明。其中：

图1示出了安置于浇铸模具上的根据本发明的预热装置的侧视图；

图2示出了预热器在图1的平面I-II中的侧视图。

具体实施方式

在图1中，用1、2表示两个要彼此焊接的铁轨端部，其相互对置的间隔有焊缝的端侧处于由两个模具半部4、5（图2）构成的浇铸模具3内。浇铸模具3以本身已知的方式包围浇铸室，该浇铸室在上侧6中具有注入口以及排气口，它们通过浇铸室彼此形成连续连接。用7表示根据本发明的预热装置，该预热装置包括喷嘴8、液化气输送管路9和蒸发器10，其中，所有这些部件布置在下侧形成流出口11的总体上为圆柱形的壳体12中。

壳体12在流出口11的区域中形成一区段22，该区段可插入成型到浇铸模具3的上侧6中的开口中并且形锁合紧固地容纳在开口中。该开口可以是所述注入口（然而也可考虑其他开口）。壳体12以此方法受到可靠保持，其中，得到另外的优点：流出口11的位置以可复现的间距定位在铁轨表面之上，使得形成相应可复现的预热条件。

壳体12以及液化气输送管路9可以以本身已知的方式与未以附图示出的液化气筒形成连接。

用13、14表示两个径向从壳体12伸出的管座，管座在其自由端部上形成燃烧空气的流入口，并且管座与壳体12的内部空间形成连续连接。

喷嘴8的排出口15在壳体12内间隔地位于流出口11之前，由此限定了燃烧室并且喷嘴8与通过在周围区域中沿着壳体12的内侧螺旋状引导的管道形成的蒸发器10形成连接，使得通过液化气输送管路9引导的液化气经由喷嘴8首先进入蒸发器10，在此情况下被蒸发，以便在该状态下经过喷嘴8的排出口15达到壳体12中，其中，该蒸发器在喷嘴8的朝向排出口11的侧上因此在燃烧室内延伸。在此，与通过管座13、14引入的燃烧空气进行混合并由此形成能够燃烧的气体蒸气混合物，通过气体蒸气混合物在燃烧过程开始之后产生热，该热也辅助蒸发器10中的液化气的蒸发。

由于燃烧气体从排出口12流出，所以在壳体12内形成经过管座13、14辅助燃烧空气引入的负压。

壳体12除了管座13、14和流出口11之外闭合地构造。

从流出口11排出的燃烧气体经由浇铸模具的所述开口沿着箭头16的方向达到其浇铸室中，因此为垂直向下指向的燃烧火焰17形式。燃烧气体流经浇铸室，更确切地说，在热传递到其壁上并且蒸发存在的湿气的情况下，以便接着又基本上竖直上升地经由侧向排气口沿着箭头18、19的方向排出。

关于壳体12径向延伸的管区段13、14的长度根据浇铸模具3的常用尺寸尤其是其上侧的排气口设置，使得管区段的流入口在如下区域之外，在该区域中燃烧废气还可以被吸入。这意味着，沿着箭头20的方向引入到管区段13、14的燃烧空气适于在壳体12内形成无缺陷的燃烧条件，从而使得利用从喷嘴8的排出口15以蒸气形式排出的液化气形成最佳能燃烧的气体蒸气混合物。燃烧火焰17从上向下穿过浇铸模具3之下的浇铸室，以便接着从所述上侧排气口中的任意一个以火焰21的形式排出。

由于蒸发器10（在燃烧气体的流动方向上看）在壳体12内直接连接到容纳喷嘴8的区段上，因此在所述燃烧室中（在燃烧室中开始燃烧过程）确保了为蒸发器10的工作提供足够的热，使得与所处的气候无关地始终能够实现液化气的完全蒸发。

为了进一步提高预热装置效率，可以借助电池驱动的鼓风机经由管座13、14中的至少一个将额外的燃烧空气引入壳体12中。

附图标记表

1.   铁轨端部

2.   铁轨端部

3.   浇铸模具

4.   模具半部

5.   模具半部

6.   上侧

7.   预热装置

8.   喷嘴

9.   液化气输送管路

10.  蒸发器

11.  流出口

12.  壳体

13.  管座

14.  管座

15.  排出口

16.  箭头

17.  燃烧火焰

18.  箭头

19.  箭头

20.  箭头

21.  火焰

22.  区段

Claims (9)

1.一种用于能在铝热焊接中使用的浇铸模具（3）的预热装置，其具有容纳喷嘴（8）的、设置有液化气输送管路（9）的壳体（12）以及在液化气的流动方向上看设置在喷嘴（8）上游的蒸发器（10），其特征在于，壳体（12）在朝向浇铸模具（3）的端部上具有在燃烧气体的流出口（11）中结束的、容纳喷嘴（8）的燃烧室，并且蒸发器（10）处于流出口（11）与喷嘴（8）之间，在此与燃烧气体形成热交换。

2.根据权利要求1所述的预热装置，其特征在于，壳体（12）具有包围流出口（11）的区段（22），所述区段能插入到成型于浇铸模具（3）的上侧（6）中的开口中。

3.根据权利要求2所述的预热装置，其特征在于，所述区段（12）被紧固地容纳在所述开口中。

4.根据权利要求1至3之一所述的预热装置，其特征在于，壳体（12）设置有至少一个侧向伸出的、用于引导在环境条件下的燃烧空气的管座（13，14）

5.根据权利要求4所述的预热装置，其特征在于，所述管座（13，14）在壳体（12）的、处于壳体（12）的与喷嘴（8）的排出口（15）背离的一侧上的位置处附接于该壳体上。

6.根据权利要求1至5之一所述的预热装置，其特征在于，蒸发器（10）通过沿着壳体（12）的内侧伸展的、与燃烧气体形成表面热交换的管路形成。

7.根据权利要求1至6之一所述的预热装置，其特征在于，壳体（12）构建用于放置能与液化气输送管路（9）连接的气体筒。

8.根据权利要求4至7之一所述的预热装置，其特征在于，所述至少一个管座（13，14）从壳体（12）侧向伸出，使得至少不存在对从浇铸模具（3）上升的燃烧气体的显著抽吸。

9.根据权利要求4至7之一所述的预热装置，其特征在于，所述管座（13，14）中的至少一个与构建用于将附加燃烧空气引入壳体（12）中的鼓风机形成作用连接。

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