CN115178720B - 切割机粉末喷射装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种切割机粉末喷射装置，涉及火焰切割机技术领域。切割机粉末喷射装置包括料斗、球囊、喷射器和喷嘴组件，料斗用于盛装粉末；球囊盛装在料斗内、且位于出料口的位置，球囊通过气管与气泵连接，球囊用于充气后封堵料斗的出料口；喷射器开设有依次连通的第一粉末通道、第二粉末通道和粉末存储腔，第一粉末通道竖直设置、且与料斗连通，第二粉末通道相对于水平面向下倾斜设置，粉末存储腔竖直设置；喷嘴组件安装在喷射器上、且与粉末存储腔连通。切割机粉末喷射装置结构简单，可提高喷粉效果，提高切割工艺和水平。

Description

切割机粉末喷射装置

技术领域

本发明涉及火焰切割机技术领域，具体而言，涉及一种切割机粉末喷射装置。

背景技术

连铸机火焰切割机是切割铸坯的主要设备，其中涉及到一些硬度很高的特殊合金钢用普通火焰切割机无法切断，原因是平常火焰切割温度只有800度，温度不够高不足以切割特殊合金钢，此时就必须采用喷射铁粉助燃，可提高切割枪火焰温度达到1200度，方可切断特殊合金钢铸坯。

目前已有的喷射铁粉装置至少存在以下问题：

1、由于设计原因，经常堵塞，无法顺利喷射出来铁粉，造成无法正常切割，需在原有基础上改进；

2、喷射铁粉量过多，造成浪费，既不经济，也不环保；

3、氮气控制柜的氮气管路堵塞，造成不能持续为喷射铁粉装置提供稳定、合适的气压，从而导致喷射铁粉装置出粉不稳定，时多时少；

4、原设计喷射铁粉装置存在一段水平的供粉通道，由于铁粉比重大、流动性不好，易在水平供粉通道中产生堆积堵塞，导致喷射铁粉装置出粉困难；

5、原铁粉喷嘴的切割燃烧区域半径过小，铁粉燃烧不充分，浪费多；

6、无法精准控制喷射铁粉量。

发明内容

本发明的目的包括提供了一种切割机粉末喷射装置，其结构简单，可提高喷粉效果，提高切割工艺和水平。

本发明的实施例可以这样实现：

本发明提供一种切割机粉末喷射装置，切割机粉末喷射装置包括：

料斗，用于盛装粉末；

球囊，盛装在料斗内、且位于出料口的位置，球囊通过气管与气泵连接，球囊用于充气后封堵料斗的出料口；

喷射器，开设有依次连通的第一粉末通道、第二粉末通道和粉末存储腔，第一粉末通道竖直设置、且与料斗连通，第二粉末通道相对于水平面向下倾斜设置，粉末存储腔竖直设置；

喷嘴组件，安装在喷射器上、且与粉末存储腔连通。

本发明提供的切割机粉末喷射装置的有益效果包括：通过将第二粉末通道相对于水平面向下倾斜设置，粉末在第二粉末通道中通过自身重力的作用，就具有自动向粉末存储腔流动的效果，降低粉末在第二粉末通道中滞留、堵塞的风险，提高切割机粉末喷射装置的喷粉效果，提高切割工艺和水平。

在可选的实施方式中，第二粉末通道与第一粉末通道所成的角度为：100°～130°。

经过试验，在100°～130°的角度下，第二粉末通道制造较容易，而且，能够较好的利用粉末的重力，使粉末顺畅进入粉末存储腔。

在可选的实施方式中，第二粉末通道远离粉末存储腔的一端连接有辅助压力管，辅助压力管用于向第二粉末通道吹入气体、以推进粉末流动。

这样，通过辅助压力管吹入气体，能够推动粉末向粉末存储腔流动，进一步降低粉末滞留、堵塞的风险。

在可选的实施方式中，切割机粉末喷射装置还包括：

磁感应限位传感器，安装在粉末存储腔内，磁感应限位传感器用于检测粉末存储腔内粉末的高度。

这样，利用磁感应限位传感器可以实时检测粉末存储腔内粉末的高度，便于及时添加粉末，保证切割机的正常使用。

在可选的实施方式中，在粉末存储腔内粉末的高度未达到预设高度时，球囊泄气使料斗中的粉末进入粉末存储腔，在粉末存储腔内粉末的高度达到预设高度时，球囊充气阻止料斗进料；其中，预设高度的粉末满足下料时长的切割所需。

这样，利用磁感应限位传感器实时检测粉末存储腔内粉末的高度，在粉末存储腔内粉末不足时，自动向粉末存储腔内添加粉末，在粉末存储腔内粉末足量时，自动停止向粉末存储腔内添加粉末，提高装置的智能性，并且，时刻保证粉末存储腔内的粉末足量，能够使切割机的切割时长足够，这里的切割时长等于粉末的下料时长。

在可选的实施方式中，预设高度为45mm～50mm，预设高度的粉末的下料时长为：55s～60s。

因为通常需要切割机粉末喷射装置一次性下料55s～60s，通过将粉末存储腔内的粉末高度设计为45mm～50mm，就可以满足切割机粉末喷射装置一次性下料55s～60s。

在可选的实施方式中，粉末为铁粉，预设高度的粉末的重量为：356g～377g。

这样，通过多次试验调整，粉末存储腔的粉末满足预设高度为45mm～50mm，预设高度的粉末的下料时长为：55s～60s，粉末的重量为：356g～377g，既能满足切割机切割时长的需要，也能使火焰的温度在1200℃左右，可以切断特殊合金钢铸坯。

在可选的实施方式中，切割机粉末喷射装置还包括：

吹气主管，连通在粉末存储腔的上端，吹气主管用于将粉末存储腔的粉末吹向喷嘴组件。

这样，通过设计吹气主管，能够推进粉末存储腔的粉末向喷嘴组件流动，保证喷嘴组件喷粉均匀、持续。

在可选的实施方式中，喷嘴组件包括依次连接的气动控制阀门、总出料管和喷嘴，气动控制阀门与粉末存储腔连通。

这样，通过设置气动控制阀门，能够便捷地控制喷嘴组件是否喷出粉末。

在可选的实施方式中，喷嘴的喷孔为圆孔，圆孔的中部设置有隔板，使圆孔形成至少两个相互隔绝的弧形孔。

这样，相比于完整的圆孔，多个相互隔绝的弧形孔，粉末散落范围较小，有利于粉末充分燃烧，能够保证粉末均匀喷射，还能够节约粉末的用量。

在可选的实施方式中，圆孔形成两个相互隔绝的半圆孔。

经过多次试验，两个相互隔绝的半圆孔不仅制造方便，而且对均匀喷射粉末、节约粉末用量的效果最好。

在可选的实施方式中，喷嘴的喷孔的直径从入口端到出口端逐渐增大。

在可选的实施方式中，在喷嘴的同一纵截面内，喷孔的入口边缘的点与喷孔的出口边缘的点连接成线，线与喷孔的中心线所成的角度为：8°～12°。

在可选的实施方式中，喷孔的出口的半径为：22mm～26mm。

这样，喷嘴喷射粉末更加均匀，而且喷嘴的出口也满足燃烧区域半径的需要。

在可选的实施方式中，料斗中的粉末受到竖直向下的气体吹压，竖直向下的气体的压力为：0.04MPa～0.06MPa，球囊充入气体的压力为：0.07MPa～0.09MPa。

这样，向料斗中竖直向下的气压能够提高漏斗下料的均匀性和速率，球囊的充气压力也能保证对漏斗的出口的封堵作用。

在可选的实施方式中，吹入喷射器的气体为氮气。

这样，采用氮气推进粉末，可以降低粉末在管道中结团粘黏的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的切割机粉末喷射装置的结构示意图；

图2为图1中喷嘴组件的结构示意图；

图3为图2中喷嘴的结构示意图。

图标：100-切割机粉末喷射装置；1-料斗；2-球囊；3-气管；4-进粉连接管；5-喷射器；51-第一粉末通道；52-第二粉末通道；53-粉末存储腔；6-喷嘴组件；61-气动控制阀门；62-总出料管；63-喷嘴；631-入口端；632-出口端；633-喷孔；634-隔板；7-辅助压力管；8-磁感应限位传感器；9-吹气主管；10-主管接头。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请参考图1，本实施例提供了一种切割机粉末喷射装置100，切割机粉末喷射装置100包括料斗1、球囊2、进粉连接管4、喷射器5、喷嘴组件6、辅助压力管7、磁感应限位传感器8、吹气主管9和主管接头10。

料斗1用于盛装粉末，本实施例中，粉末选用铁粉。料斗1中的粉末受到竖直向下的气体吹压，竖直向下的气体的压力为：0.04MPa～0.06MPa，优选为0.05MPa。这样，向料斗1中竖直向下的气压能够提高漏斗下料的均匀性和速率。

球囊2盛装在料斗1内、且位于出料口的位置，球囊2通过气管3与气泵连接，球囊2用于充气后封堵料斗1的出料口。本实施例中，球囊2中充入的气体为氮气。球囊2充入气体的压力为：0.07MPa～0.09MPa，优选为0.08MPa。这样，球囊2的充气压力也能保证对漏斗的出口的封堵作用。

喷射器5开设有依次连通的第一粉末通道51、第二粉末通道52和粉末存储腔53，第一粉末通道51竖直设置、且与料斗1连通，第二粉末通道52相对于水平面向下倾斜设置，粉末存储腔53竖直设置。喷嘴组件6安装在喷射器5上、且与粉末存储腔53连通。

其中，通过将第二粉末通道52相对于水平面向下倾斜设置，粉末在第二粉末通道52中通过自身重力的作用，就具有自动向粉末存储腔53流动的效果，降低粉末在第二粉末通道52中滞留、堵塞的风险，提高切割机粉末喷射装置100的喷粉效果，提高切割工艺和水平。

具体的，第二粉末通道52与第一粉末通道51所成的角度a为：100°～130°，优选地，角度a为120°。经过试验，在100°～130°的角度下，特别是120°，第二粉末通道52制造较容易，而且，能够较好的利用粉末的重力，使粉末顺畅进入粉末存储腔53。

第二粉末通道52远离粉末存储腔53的一端连接有辅助压力管7，辅助压力管7用于向第二粉末通道52吹入气体、以推进粉末流动，辅助压力管7的气压为：0.02MPa～0.04MPa，优选为0.03MPa。这样，通过辅助压力管7吹入气体，能够推动粉末向粉末存储腔53流动，进一步降低粉末滞留、堵塞的风险。

磁感应限位传感器8安装在粉末存储腔53内，磁感应限位传感器8用于检测粉末存储腔53内粉末的高度，从而可以得出粉末存储腔53内粉末的重量。这样，利用磁感应限位传感器8可以实时检测粉末存储腔53内粉末的高度，便于及时添加粉末，保证切割机的正常使用。

优选地，在粉末存储腔53内粉末的高度未达到预设高度时，球囊2泄气使料斗1中的粉末进入粉末存储腔53，在粉末存储腔53内粉末的高度达到预设高度时，球囊2充气阻止料斗1进料；其中，预设高度的粉末满足下料时长的切割所需。这样，利用磁感应限位传感器8实时检测粉末存储腔53内粉末的高度，在粉末存储腔53内粉末不足时，自动向粉末存储腔53内添加粉末，在粉末存储腔53内粉末足量时，自动停止向粉末存储腔53内添加粉末，提高装置的智能性，并且，时刻保证粉末存储腔53内的粉末足量，能够使切割机的切割时长足够，这里的切割时长等于粉末的下料时长。

切割所需铁粉高度以1分钟切割时间为准，实际切割时间为50秒到58秒之间，进行均匀下落完为止。经过静态实验反复测试，即可得出存储铁粉的高度范围。

通过静态实验后得出铁粉存储的高度，再进行动态进行实际切割实验，用动态实际进行切割方法调整存储铁粉的高度，经过多次切割采样数据，正常切割保留一些冗余(2毫米)，不断调整趋向最准确的高度。

通过多次静态实验和测试计量得出以下不同高度的铁粉的下落量对比表，如表1所示，测试手段为以1分钟切割时间(也就是粉末的下料时长)为准，实际切割时间为50秒到58秒之间。

表1.静态试验

从表2的试验数据对比得知，最接近需要的下料时长(将近1分钟)的储存铁粉高度只有三种配比：45mm、48mm、50mm，将这三种配比进行动态试验，试验统计如表2所示。

表2.动态试验

铁粉储存高度(毫米)	45	48	50
				下料时长(秒)	55	57	60
铁粉重量(克)	356	366	377
				火焰燃烧温度℃	1205	1234	1230
实际切割时间(秒)	56	57	61
				切割效果	切割完毕	切割完毕	切割完毕

通过静态试验和动态试验，既能满足铁粉下落时长和切割效果，又满足1200℃切割温度要求，所需铁粉的量又最少，因此，选取此数据配比，铁粉的储存高度45毫米，为确保正常切割，保留一些冗余，可以多1毫米高度。

因此，本实施例中，预设高度为45mm～50mm，预设高度的粉末的下料时长为：55s～60s。因为通常需要切割机粉末喷射装置100一次性下料55s～60s，通过将粉末存储腔53内的粉末高度设计为45mm～50mm，就可以满足切割机粉末喷射装置100一次性下料55s～60s。

预设高度的粉末的重量为：356g～377g。这样，通过多次试验调整，粉末存储腔53的粉末满足预设高度为45mm～50mm，预设高度的粉末的下料时长为：55s～60s，粉末的重量为：356g～377g，既能满足切割机切割时长的需要，也能使火焰的温度在1200℃左右，可以切断特殊合金钢铸坯。

吹气主管9连通在粉末存储腔53的上端，主管接头10连接在吹气主管9的端部，吹气主管9用于将粉末存储腔53的粉末吹向喷嘴组件6，吹气主管9通入氮气的压力为：0.4MPa～0.6MPa，优选为0.5MPa。这样，通过设计吹气主管9，能够推进粉末存储腔53的粉末向喷嘴组件6流动，保证喷嘴组件6喷粉均匀、持续、猛烈。

本实施例中，吹入喷射器5的气体为氮气。这样，采用氮气推进粉末，可以降低粉末在管道中结团粘黏的风险。

喷射器5内通过氮气的通道以及粉末的通道的内壁的表面粗糙度提高到0.9μm，以减少摩擦系数，使铁粉下落更加顺畅。

请查阅图2，喷嘴组件6包括依次连接的气动控制阀门61、总出料管62和喷嘴63，气动控制阀门61与粉末存储腔53连通。这样，通过设置气动控制阀门61，能够便捷地控制喷嘴组件6是否喷出粉末。

喷嘴63的喷孔633的直径从入口端631到出口端632逐渐增大。优选地，在喷嘴63的同一纵截面内，喷孔633的入口边缘的点与喷孔633的出口边缘的点连接成线，线与喷孔633的中心线所成的角度b为：8°～12°，优选为10°。

请查阅图3，喷嘴63的喷孔633为圆孔，喷孔633的出口的半径为：22mm～26mm，优选为25mm。

其中，线与喷孔633的中心线所成的角度与喷孔633的出口的半径的试验数据如下表3所示：

表3

角度(度)	0	5	10	15	20
						半径(毫米)	12	18	24	29	34

圆孔的中部设置有隔板634，使圆孔形成至少两个相互隔绝的弧形孔。这样，相比于完整的圆孔，多个相互隔绝的弧形孔，粉末散落范围较小，有利于粉末充分燃烧，能够保证粉末均匀喷射，还能够节约粉末的用量。

优选地，圆孔形成两个相互隔绝的半圆孔。经过多次试验，两个相互隔绝的半圆孔不仅制造方便，而且对均匀喷射粉末、节约粉末用量的效果最好。

本实施例提供的切割机粉末喷射装置100的有益效果包括：

1、改进喷嘴63的形状，增加喷嘴63的切割燃烧区域半径，充分燃烧铁粉，避免浪费；

2、通过设置粉末存储腔53、磁感应限位传感器8以及气动控制阀门61，可精准控制喷射铁粉的量；

3、将氮气的通道以及粉末的通道的内壁的表面粗糙度原为1.6μm，现采用精加工方式将表面粗糙度提高到0.9μm，以减少摩擦系数，确保铁粉下落正常，无堵塞、黏结成块；

4、通过动态测试、静态测试的实验数据，测试火焰温度、铁粉下落重量，验证应用效果，获得最优设计参数，更加符合实际使用要求；

5、将第二粉末通道52相对于水平面向下倾斜设置，并配置辅助压力管7，有利于粉末向粉末存储腔53流动，进一步降低粉末滞留、堵塞的风险。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种切割机粉末喷射装置，其特征在于，所述切割机粉末喷射装置包括：

料斗（1），用于盛装粉末；

球囊（2），盛装在所述料斗（1）内、且位于出料口的位置，所述球囊（2）通过气管（3）与气泵连接，所述球囊（2）用于充气后封堵所述料斗（1）的出料口；

喷射器（5），开设有依次连通的第一粉末通道（51）、第二粉末通道（52）和粉末存储腔（53），所述第一粉末通道（51）竖直设置、且与所述料斗（1）连通，所述第二粉末通道（52）相对于水平面向下倾斜设置，所述粉末存储腔（53）竖直设置；

喷嘴组件（6），安装在所述喷射器（5）上、且与所述粉末存储腔（53）连通；

磁感应限位传感器（8），安装在所述粉末存储腔（53）内，所述磁感应限位传感器（8）用于检测所述粉末存储腔（53）内粉末的高度，在所述粉末存储腔（53）内粉末的高度未达到预设高度时，所述球囊（2）泄气使所述料斗（1）中的粉末进入所述粉末存储腔（53），在所述粉末存储腔（53）内粉末的高度达到所述预设高度时，所述球囊（2）充气阻止所述料斗（1）进料；其中，所述预设高度的粉末满足下料时长的切割所需。

2.根据权利要求1所述的切割机粉末喷射装置，其特征在于，所述第二粉末通道（52）与所述第一粉末通道（51）所成的角度为：100°~130°。

3.根据权利要求1所述的切割机粉末喷射装置，其特征在于，所述第二粉末通道（52）远离所述粉末存储腔（53）的一端连接有辅助压力管（7），所述辅助压力管（7）用于向所述第二粉末通道（52）吹入气体、以推进粉末流动。

4.根据权利要求3所述的切割机粉末喷射装置，其特征在于，吹入所述第二粉末通道（52）的所述气体为氮气。

5.根据权利要求1所述的切割机粉末喷射装置，其特征在于，所述预设高度为45mm~50mm，所述预设高度的粉末的所述下料时长为：55s~60s。

6.根据权利要求5所述的切割机粉末喷射装置，其特征在于，所述粉末为铁粉，所述预设高度的粉末的重量为：356g~377g。

7.根据权利要求1所述的切割机粉末喷射装置，其特征在于，所述切割机粉末喷射装置还包括：

吹气主管（9），连通在所述粉末存储腔（53）的上端，所述吹气主管（9）用于将所述粉末存储腔（53）的粉末吹向所述喷嘴组件（6）。

8.根据权利要求1所述的切割机粉末喷射装置，其特征在于，所述喷嘴组件（6）包括依次连接的气动控制阀门（61）、总出料管（62）和喷嘴（63），所述气动控制阀门（61）与所述粉末存储腔（53）连通。

9.根据权利要求8所述的切割机粉末喷射装置，其特征在于，所述喷嘴（63）的喷孔（633）为圆孔，所述圆孔的中部设置有隔板（634），使所述圆孔形成至少两个相互隔绝的弧形孔。

10.根据权利要求9所述的切割机粉末喷射装置，其特征在于，所述圆孔形成两个相互隔绝的半圆孔。

11.根据权利要求8所述的切割机粉末喷射装置，其特征在于，所述喷嘴（63）的喷孔（633）的直径从入口端（631）到出口端（632）逐渐增大。

12.根据权利要求11所述的切割机粉末喷射装置，其特征在于，在所述喷嘴（63）的同一纵截面内，所述喷孔（633）的入口边缘的点与所述喷孔（633）的出口边缘的点连接成线，所述线与所述喷孔（633）的中心线所成的角度为：8°~12°。

13.根据权利要求12所述的切割机粉末喷射装置，其特征在于，所述喷孔（633）的出口的半径为：22mm~26mm。

14.根据权利要求1所述的切割机粉末喷射装置，其特征在于，所述料斗（1）中的粉末受到竖直向下的气体吹压，竖直向下的气体的压力为：0.04MPa~0.06MPa，所述球囊（2）充入气体的压力为：0.07MPa~0.09MPa。