CN108581129B - 一种电控药剂燃烧喷射切割金属材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电控药剂燃烧喷射切割金属材料的方法。采用本发明对金属材料进行切割，首先需将燃烧喷射机构卡接于夹持机构的卡槽内；其次调整待切割金属材料距燃烧喷射机构中喷管的距离及位置；之后手动扣动夹持机构下方的开关，使电源通过正电极、负电极给药剂供电；药剂在电流的作用下可产生包含大量高温高速微粒的气/固两相射流，气/固两相射流经喷管托内的喷管喷出，作用于待切割金属材料上实现对待切割金属材料的切割。当切断激发电流后，药剂会自动熄灭，从而达到停止切割的目的。本发明中的方法操作简单，使用便捷，所用到的装置结构简单，体积小，重量轻，非常适于野外进行金属材料切割作业。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料切割技术领域，具体地说是一种电控药剂燃烧喷射切割金属材料的方法。
背景技术
目前对金属材料进行切割主要是采用乙炔/氧气混合燃料燃烧产生的高温气体来实现。但这种切割方式所涉及的装置比较复杂，设备体积和质量均较大，不便于野外进行小规模的金属材料切割作业。因此，迫切需要研制一种能够适应野外小规模金属材料切割作业的方法和装置，以适应野外应急作业的需要。
发明内容
本发明的目的就是提供一种电控药剂燃烧喷射切割金属材料的方法，以解决现有技术中对金属材料进行切割的装置过于庞大不适于野外作业的问题。
本发明的目的是这样实现的：一种电控药剂燃烧喷射切割金属材料的方法，包括如下步骤：
a、将燃烧喷射机构卡接于夹持机构的卡槽内；
所述燃烧喷射机构包括后端的壳体以及前端的喷管托；所述喷管托内设置有喷管；喷管可采用陶瓷材料，能够抗高温，且具有较强的抗磨性能，能够保证喷射过程中不会损坏失效；在所述壳体内设置有正电极、负电极以及药剂，所述正电极和所述负电极均穿过壳体的底部与壳体外部的电源相接；用于控制电源通断的开关以扳机的形式设置在夹持机构的下方；
b、调整燃烧喷射机构中喷管距待切割金属材料的距离及位置；
c、手动扣动夹持机构下方的开关，使电源通过正电极、负电极给药剂供电；
d、药剂在电流的作用下发生燃烧产生气/固两相射流，气/固两相射流经喷管托内的喷管喷出，作用于待切割金属材料上实现对待切割金属材料的切割；
e、切割完成后，手动扣动夹持机构下方的开关，使电源停止给药剂供电，药剂自动熄灭。
所述燃烧喷射机构中，在所述壳体的内侧壁以及后端底部设置有第一绝缘层，所述负电极紧贴所述壳体内侧壁的第一绝缘层而设置；所述正电极设置在所述壳体内的中心轴上，所述正电极为长条状结构；在所述正电极的外侧壁包覆有第二绝缘层；所述药剂置于所述负电极与所述第二绝缘层之间。
所述药剂是由聚四氟乙烯、铝粉、硝酸钾、阻燃剂、粘合剂以及碳化硼微粒混合，并经冷压、热烧结法而制成。所述碳化硼微粒的粒径为0.1mm-0.5mm。所述药剂形状与所述负电极和所述第二绝缘层之间的空间形状相同，且所述药剂与所述负电极和所述第二绝缘层紧密接触。
所述第二绝缘层是由聚四氟乙烯乳液涂覆在所述正电极的外侧壁并经干燥而形成，所述第二绝缘层在气/固两相射流的作用下可发生反应。
所述夹持机构包括后托盘以及前卡子，所述燃烧喷射机构卡接在后托盘与前卡子所形成的卡槽内；所述前卡子通过连接栓柱与所述后托盘相接；在所述连接栓柱上套接有压缩弹簧，当将所述燃烧喷射机构置于后托盘与前卡子所形成的卡槽内后，所述压缩弹簧和所述连接栓柱共同作用可给所述前卡子施以向后的拉力，从而使得后托盘与前卡子能够实现对燃烧喷射机构的牢固夹持。在所述后托盘的斜后方还设置有握把。
所述壳体为圆筒形结构，所述负电极为圆周状结构，所述正电极为圆柱状结构。
采用本发明对金属材料进行切割，首先需将燃烧喷射机构卡接于夹持机构的卡槽内；其次调整待切割金属材料距燃烧喷射机构中喷管的距离及位置；之后手动扣动夹持机构下方的开关，使电源通过正电极、负电极给药剂供电；药剂在电流的作用下可产生包含大量高温高速微粒的气/固两相射流，气/固两相射流经喷管托内的喷管喷出，作用于待切割金属材料上实现对待切割金属材料的切割。当切断激发电流后，药剂会自动熄灭，从而达到停止切割的目的。燃烧喷射机构卡接在夹持机构的卡槽内，非常容易更换，因此适于金属材料切割量较大的情况。开关可以扳机的形式设置在夹持机构上，从而可方便地控制电源的通断，达到方便控制金属材料切割的目的。本发明中的方法操作简单，使用便捷，所用到的装置结构简单，体积小，重量轻，非常适于野外进行金属材料切割作业。
附图说明
图1是本发明中燃烧喷射机构的结构示意图。
图2是本发明中夹持机构的结构示意图。
图3是本发明中燃烧喷射机构置于夹持机构卡槽中的结构示意图。
图4是本发明中药剂燃烧产生气/固两相射流喷射金属板实现切割的示意图。
图中：1、壳体，2、第二绝缘层，3、负电极，4、药剂，5、第一绝缘层，6、电源，7、支筒，8、正电极，9、喷管托，10、喷管，11、开关，12、后卡子，13、前卡子，14、底托，15、连接栓柱，16、压缩弹簧，17、电器连接孔，18、电源盒，19、握把，20、金属板。
具体实施方式
本发明中所用到的装置包括燃烧喷射机构（见图1）、夹持机构（见图2）、电源和开关等。
如图1所示，燃烧喷射机构包括后端的壳体1和前端的喷管托9。壳体1呈一端开口的筒体结构，图1中壳体1的开口端为前端，其后端为封闭端，壳体1的开口端朝向喷管托9。在壳体1内设置有第一绝缘层5、第二绝缘层2、正电极8、负电极3和药剂4。正电极8和负电极3分别穿出壳体1与电源6的正负极电连接，开关11设置在壳体1外负电极3与电源6负极相接的导线上，通过开关11可控制电源6的开启和关闭。壳体1与喷管托9之间通过螺钉连接。在喷管托9内盛托有喷管10（喷管10可采用现有的火箭弹喷管），喷管10通过支筒7与喷管托9的内侧壁相接。喷管10可采用陶瓷材料，能够抗高温，且具有较强的抗磨性能，能够保证喷射过程中不会损坏失效。
如图2所示，夹持机构用于对图1中的燃烧喷射机构进行夹持固定。夹持机构包括前卡子13、后卡子12和底托14；后卡子12和底托14为一体成型结构，两者共同构成L型结构的后托盘。前卡子13与底托14之间通过连接栓柱15进行连接，在连接栓柱15上套接有压缩弹簧16。在底托14上靠近前卡子13部位设置一个凹槽，连接栓柱15将凹槽前壁与前卡子13连接起来。压缩弹簧16位于底托14的凹槽内，压缩弹簧16的一端与连接栓柱15的端部相接，另一端抵在底托14的凹槽前内壁上。前卡子13、后卡子12和底托14三者形成一个卡槽，燃烧喷射机构即卡接在该卡槽内。
如图3所示，当将燃烧喷射机构置于夹持机构的卡槽内后，燃烧喷射机构中的壳体1底部抵在后卡子12内壁，燃烧喷射机构中的喷管托9抵在前卡子13上，壳体1与喷管托9的连接部落入底托14的凹槽内。此时压缩弹簧16处于压缩状态，压缩弹簧16将弹簧的弹力通过连接栓柱15传递给前卡子13，即给前卡子13施加一个向后的拉力，从而使前卡子13、后卡子12以及底托14共同作用实现对燃烧喷射机构的牢固夹持。
在后卡子12上开有电器连接孔17，壳体1内的正电极8和负电极3穿出壳体1并经电器连接孔17与电源相接。在后卡子12的后方设置有电源盒18，电源可置于电源盒18内。用于控制电源的开关11可以扳机的形式设置在底托14的下方，在后卡子12的斜下方还设置有握把19，以方便人手的握持。
结合图1，燃烧喷射机构中，第一绝缘层5沿壳体1的内侧壁以及壳体1的后端底部均匀设置，负电极3紧贴在壳体1内侧壁的第一绝缘层5上，由于图1中壳体1呈圆筒形结构，因此，本实施例中负电极3呈圆周状结构，其他实施例中负电极3可以为截面呈四边形的闭环形结构。在负电极3的底部设有一截延伸段，该延伸段一般设置为一直线段的导体，该延伸段依次穿过壳体1底部的第一绝缘层5以及壳体1的底部，并通过导线、开关11与壳体1外部的电源6负极相连接。开关11用于控制电源6的开启和关闭。正电极8呈长条状结构，其横截面可以为圆形、方形等。正电极8沿壳体1的轴向设置在壳体1内的中心轴上，正电极8的长度略短于壳体1的轴向长度，正电极8的底部与壳体1底部的第一绝缘层5相接触。在正电极8的底部设置一截直线式的导体延伸段，该导体延伸段依次穿过壳体1底部的第一绝缘层5以及壳体1的底部，并通过导线与壳体1外部的电源6正极相连接，从而使电源6正极与正电极8之间实现电连接。
第二绝缘层2包覆在正电极8的外侧壁，形成一圈绝缘层结构。在负电极3与第二绝缘层2之间设置有药剂4。药剂4的主要成分是：聚四氟乙烯、铝粉、硝酸钾、阻燃剂、粘合剂以及粒径为0.1mm-0.5mm的碳化硼微粒。将这些成分的粉末按一定比例（例如各组分的质量百分比为：聚四氟乙烯50%、铝粉18%、硝酸钾10%、阻燃剂7%、粘合剂5%、碳化硼微粒10%）充分混合后，经过冷压、热烧结法工艺制成一定形状的结构，安装在壳体1内的负电极3与第二绝缘层2之间。本实施例中负电极3与第二绝缘层2之间所围空间的截面是圆环形结构，因此，本实施例中药剂4是截面呈圆环形结构的柱体。当将药剂4嵌置在壳体1内的负电极3与第二绝缘层2之间时，药剂4的外侧壁与负电极3的内侧壁紧密接触，药剂4的内侧壁与第二绝缘层2的外侧壁紧密接触。药剂4能够在一定电流作用下发生燃烧产生包含大量高温高速微粒的气/固两相射流，气/固两相射流可对金属材料产生切割作用；在断电后，药剂4能够自动熄灭。药剂4燃烧所产生的气/固两相射流中的高温高速微粒为碳化硼微粒，碳化硼微粒具有高熔点、高硬度的特点，高温、高速的碳化硼粒子流能够对金属产生强烈的切割作用。
在壳体1开口端处，正电极8的端部与药剂4的端部相接，即：第二绝缘层2的长度略短于正电极8的长度。由电源6正极出来的电流沿着正电极8传输至药剂4的自由端（即图中右端面），再由药剂4中心传至药剂4的外表面，并经过与药剂4外侧壁紧密相连的负电极3，传输至电源6的负极，从而实现电路的导通。受正电极8外侧壁第二绝缘层2的影响，导致通过药剂4自由端的电流最大，因此在这个部位药剂最易发生燃烧，燃烧后产生包含大量高温高速微粒的气/固两相射流。
壳体1与喷管托9之间通过螺钉进行连接。具体地，可以在壳体1的开口端外侧设置吊耳，同时在喷管托9的底部外侧设置与壳体1开口端外侧吊耳相对应的吊耳，通过螺钉将喷管托9底部外侧吊耳与壳体1开口端外侧吊耳连接起来，从而实现壳体1与喷管托9的连接。可在吊耳连接处设置密封圈，以实现壳体1与喷管托9之间的紧密连接。壳体1的内腔与喷管托9的内腔是相连通的。如图4所示，壳体1内的药剂4在电流作用下燃烧产生的包含大量高温高速微粒的气/固两相射流可直接进入喷管托9内，并经喷管10喷出，因此由喷管10喷出的气/固两相射流呈圆柱状结构，该圆柱状的射流作用在与喷管10正对的金属板20上，实现对金属板20的切割。
随着药剂4的燃烧，会产生大量的气/固两相射流，相应地药剂4会逐渐减少。为了保证随着药剂4量的变化，仍能够对药剂4施加电流的激发作用，本发明中正电极8外侧壁的第二绝缘层2的制备方法是：采用聚四氟乙烯乳液涂覆在正电极8的外侧壁表面，然后放入干燥室进行干燥，完成后就会在正电极8外侧壁表面形成第二绝缘层2。第二绝缘层2不仅能够隔绝电流，而且在高温高速射流的作用下会发生反应，使正电极8持续暴露出来，从而保证药剂4的右端面（也即自由端面）能够始终实现电流的通路。
结合图4，当采用本发明中方法对金属板20进行切割时，首先需调整燃烧喷射机构中喷管10距待切割金属板20的距离，同时使喷管10端口正对待切割金属板20上要切割的部位；之后手动扣动扳机式的开关11，使壳体1内的药剂4接通电源，在电流的作用下，药剂4发生燃烧产生包含大量高温高速微粒的气/固两相射流，气/固两相射流经喷管托9内的喷管10喷出，形成一束柱状的射流，该射流直接作用于金属板20上，实现对金属板20的切割。当需要停止切割时，只需再次扣动扳机式的开关11，将电源切断，药剂4自然熄灭，从而达到停止切割的目的。
Claims (8)
1.一种电控药剂燃烧喷射切割金属材料的方法，其特征是，包括如下步骤：
a、将燃烧喷射机构卡接于夹持机构的卡槽内；
所述燃烧喷射机构包括后端的壳体以及前端的喷管托；所述喷管托内设置有喷管；在所述壳体内设置有正电极、负电极以及药剂，所述正电极和所述负电极均穿过壳体的底部与壳体外部的电源相接；用于控制电源通断的开关以扳机的形式设置在夹持机构的下方；
所述燃烧喷射机构中，在所述壳体的内侧壁以及后端底部设置有第一绝缘层，所述负电极紧贴所述壳体内侧壁的第一绝缘层而设置；所述正电极设置在所述壳体内的中心轴上，所述正电极为长条状结构；在所述正电极的外侧壁包覆有第二绝缘层；所述药剂置于所述负电极与所述第二绝缘层之间；所述第二绝缘层是由聚四氟乙烯乳液涂覆在所述正电极的外侧壁并经干燥而形成，所述第二绝缘层在气/固两相射流的作用下可发生反应，使正电极持续暴露出来，从而保证药剂的自由端面能够始终实现电流的通路；
b、调整燃烧喷射机构中喷管距待切割金属材料的距离及位置；
c、手动扣动夹持机构下方的开关，使电源通过正电极、负电极给药剂供电；
d、药剂在电流的作用下发生燃烧产生气/固两相射流，气/固两相射流经喷管托内的喷管喷出，作用于待切割金属材料上实现对待切割金属材料的切割；
e、切割完成后，手动扣动夹持机构下方的开关，使电源停止给药剂供电，药剂自动熄灭。
2.根据权利要求1所述的电控药剂燃烧喷射切割金属材料的方法，其特征是，所述夹持机构包括后托盘以及前卡子，所述燃烧喷射机构卡接在后托盘与前卡子所形成的卡槽内；所述前卡子通过连接栓柱与所述后托盘相接；在所述连接栓柱上套接有压缩弹簧，当将所述燃烧喷射机构置于后托盘与前卡子所形成的卡槽内后，所述压缩弹簧和所述连接栓柱共同作用可给所述前卡子施以向后的拉力，从而使得后托盘与前卡子能够实现对燃烧喷射机构的牢固夹持。
3.根据权利要求2所述的电控药剂燃烧喷射切割金属材料的方法，其特征是，在所述后托盘的斜后方还设置有握把。
4.根据权利要求1所述的电控药剂燃烧喷射切割金属材料的方法，其特征是，所述药剂是由聚四氟乙烯、铝粉、硝酸钾、阻燃剂、粘合剂以及碳化硼微粒混合，并经冷压、热烧结法而制成。
5.根据权利要求4所述的电控药剂燃烧喷射切割金属材料的方法，其特征是，所述碳化硼微粒的粒径为0.1mm-0.5mm。
6.根据权利要求1所述的电控药剂燃烧喷射切割金属材料的方法，其特征是，所述壳体为圆筒形结构，所述负电极为圆周状结构。
7.根据权利要求1所述的电控药剂燃烧喷射切割金属材料的方法，其特征是，所述正电极为圆柱状结构。
8.根据权利要求1所述的电控药剂燃烧喷射切割金属材料的方法，其特征是，所述药剂形状与所述负电极和所述第二绝缘层之间的空间形状相同，且所述药剂与所述负电极和所述第二绝缘层紧密接触。
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| RU2000902C1 (ru) * | 1991-04-02 | 1993-10-15 | Центральный научно-исследовательский институт точного машиностроени | Ручной пиротехнический резак |
| RU2024368C1 (ru) * | 1992-10-05 | 1994-12-15 | Центральный научно-исследовательский институт точного машиностроения | Ручной пиротехнический резак |
| CN102123972A (zh) * | 2008-07-17 | 2011-07-13 | 巴泰勒纪念研究所 | 无容器的放热炬 |
| CN103182609A (zh) * | 2011-12-27 | 2013-07-03 | 中国人民解放军军械工程学院 | 一种钢结构件切割用燃烧型切割弹 |
| CN105396930A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-03-16 | 吴艺英 | 一种新型热切割切割弹 |
| CN105798422A (zh) * | 2016-05-12 | 2016-07-27 | 朱利峰 | 一种小型可更换燃烧药筒的水陆两用切割设备 |
-
2018
- 2018-05-16 CN CN201810464832.7A patent/CN108581129B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN105798422A (zh) * | 2016-05-12 | 2016-07-27 | 朱利峰 | 一种小型可更换燃烧药筒的水陆两用切割设备 |
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| Publication number | Publication date |
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