CN116252022A - 一种用于地震救援的电弧切割机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及切割机技术领域，公开了一种用于地震救援的电弧切割机，包括枪头座，所述枪头座内设有进气孔Ⅰ；所述枪头座的底部螺纹连接有陶瓷套和割嘴，所述枪头座的顶部外侧设有转动座，所述转动座的外侧设有均布的扇叶，用于接收气流的动力，所述转动座的底端设有均布的变向磁铁，用于转换气流的动力。通过冷却气流输入陶瓷套的内腔时冲击扇叶，使转动座带动变向磁铁不断转动，使变向磁铁在转动的过程中，与不同位置的磁铁座发生互斥（相吸）反应，使磁铁座受力带动挤压块深入（远离）割嘴的内腔，割嘴的内腔空间不断变小（变大），压缩割嘴内腔中的气体（吸入气体），割嘴内腔的电离气体密度增大，增大单位时间内的气体电离量。

Description

一种用于地震救援的电弧切割机

技术领域

本申请涉及切割机技术领域，尤其涉及一种用于地震救援的电弧切割机。

背景技术

在发生地震之后，很多的建筑都将发生坍塌，此时救援人员需要对坍塌的建筑进行清理，以便保持道路的畅通，以及救援被掩埋的生命、重要物资等，同时减少危险建筑的二次坍塌概率。

为此，需要用到大型工程机械配合便携性切割装置、小型搬运装置等对坍塌的事物进行清理，其中便携性切割装置在救援被掩埋的生命以及重要物资时，将起到重要的作用，这是由于便携性切割装置，能够将杂物进行分割清理的同时，不会造成大面积杂物的转移而导致的二次坍塌，也不会出现对杂物施加较大的外力导致杂质的二次坍塌的问题；

但是由于救援现场的电力设施不完备，使得便携性切割机，特别是便携性的电弧切割机分类中的等离子切割机，由于输入电流有限，导致电极和割嘴之间电离出等离子电弧时，等离子生成量少，且便携性的切割机功率小，也无法获得大功率的等离子电弧，这种低功率的等离子弧切割能力不理想，平常状态足够使用，但是在救援现场，争分夺秒，低功率的等离子弧将导致救援时间加长，而加大输入功率，便携性等离子切割机的冷却效果无法满足加大输入功率后的等离子割炬的冷却。

注：等离子弧在初始状态下为阳极与阴极之间电离出的电弧，经过割嘴的特殊形成的喷口时，强迫电弧弧柱通过细孔，受到机械压缩完成一次压缩，然后，通过后续的冷却气流的冷却完成二次热收缩压缩，进一步的增大弧柱的密度，在此过程中，弧柱本身的电磁力也将相互吸引，进一步的将电弧向中心压缩，此为磁收缩效应，在三次压缩下，最终形成高强度的等离子弧柱。

发明内容

本申请提出了一种用于地震救援的电弧切割机，具备冷却气流冲击扇叶使变向磁铁不断转动、变向磁铁与不同位置的磁铁座发生互斥和相吸、磁铁座带动挤压块在斥力与吸力的作用下往复运动、挤压块改变割嘴内腔的空间而增大电离气体的密度、磁铁的磁场使电弧拉弧电离更多的气体、转动的变向磁铁与磁铁座之间运动的磁场形成电场、叠加的电场形成电场游离环境而增大电离程度、变向磁铁挤压弹性层而增大冷却水的流速、温度升高使热胀液体膨胀程度增大而改变流通节口的大小、流通节口缩小而增大冷却气流喷向电弧的气压与流速的优点，用以解决便携式等离子切割机功率不足、冷却效果不理想的问题。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：一种用于地震救援的电弧切割机，包括枪头座，所述枪头座内设有进气孔Ⅰ，用于输入冷却气体；

所述枪头座的底部螺纹连接有陶瓷套和割嘴，所述割嘴位于陶瓷套的内腔中，所述枪头座的中心设有电极，所述电极位于割嘴的内腔中，所述电极接电源负极，所述割嘴接电源正极，用于形成电离环境；

所述枪头座的顶部外侧设有转动座，所述转动座的外侧设有均布的扇叶，用于接收气流的动力，所述转动座的底端设有均布的变向磁铁，用于转换气流的动力；

所述割嘴内开设有均布的T型槽，所述T型槽内活动套接有磁铁座，用于接收变向磁铁的力，所述磁铁座正对电极的一端固定连接有挤压块，用于改变割嘴内腔的空间大小。

优选的，所述磁铁座与变向磁铁的磁极均正对电极的方向，用于形成多向的磁场，相邻两个所述磁铁座的磁极方向相反，相邻两个所述变向磁铁的磁极方向相反，用于改变磁铁座的运动状态。

优选的，所述枪头座上开设有进气孔Ⅱ，用于向割嘴的内腔中输入电离气体。

优选的，所述枪头座内开设有布水腔和回水腔，用于均匀分布冷却水和回收吸热的冷却水，所述枪头座上开设有进水孔Ⅰ和排水孔Ⅰ，所述进水孔Ⅰ与布水腔接通，所述排水孔Ⅰ与回水腔接通，用于输入冷却水和排出冷却水。

优选的，所述割嘴内开设有均布的下流腔和均布的上流腔，所述割嘴的底部开设有冷却环腔，所述下流腔和上流腔的底端开口均与冷却环腔接通，用于在割嘴内形成水冷循环通道，对割嘴进行覆盖式冷却。

优选的，所述枪头座与割嘴上均开设有均布的进水孔Ⅱ和排水孔Ⅱ，所述布水腔通过进水孔Ⅱ与下流腔接通，所述回水腔通过排水孔Ⅱ与上流腔接通，用于形成冷却水的循环回路。

优选的，所述陶瓷套的底部中心开设有喷口Ⅰ，所述割嘴的底部中心开设有喷口Ⅱ，用于引导等离子电弧喷出。

优选的，所述下流腔正对陶瓷套的一端开口，且开口处固定连接有膨胀层，用于改变下流腔内的冷却水流速。

优选的，所述割嘴的底端包裹有感温胶层，所述感温胶层与割嘴之间填充有热胀液体，用于接收割嘴产生的热量。

优选的，所述感温胶层与陶瓷套的内腔底端空间形成流通节口，用于改变陶瓷套内腔中的冷却气流的压力和流速。

本申请提供的一种用于地震救援的电弧切割机，通过冷却气流输入陶瓷套的内腔时冲击扇叶，使转动座带动变向磁铁不断转动，使变向磁铁在转动的过程中，与不同位置的磁铁座发生互斥（相吸）反应，使磁铁座受力带动挤压块深入割嘴的内腔（远离割嘴的内腔），使割嘴的内腔空间不断变小（变大），压缩割嘴内腔中的气体（吸入更多的气体），从而使割嘴内腔的电离气体密度增大，在保持电压不变、输入气流量不变的前提下，增大单位时间内的气体电离量。

同时，通过不断转动的变向磁铁，使变向磁铁与均布的磁铁座之间的磁场不断的发生改变，使割嘴内的电弧受到磁力作用出现拉弧现象，使电弧变形，单位时间内接触更多的压缩气体，使单位时间内的电离量增多，进一步的提高等离子弧的初始强度。

同时，变向磁铁与均布的磁铁座之间的磁场不断的发生改变，将产生电场，而多处的电场将会叠加，使大环境下的电场强度增强，此时在割嘴内部形成电场游离环境，使电子在电场的作用下与原子碰撞，将中性原子外层轨道中的电子撞击出来，新的自由电子在电场中加速积累运动，去撞击另外的原子形成新的游离，游离过程不断产生，在极短的时间里形成强烈的放电现象，使电弧产生更大量的热量，从而提高自由电弧的整体初始能量强度。

同时，变向磁铁的不断转动，将间歇性的挤压膨胀层，使膨胀层发生间歇性的扩张和压缩，从而使下流腔中的冷却水在膨胀层压缩时加速，加快单位时间内流经割嘴的冷却水的流量，提高单位时间内的冷却效果，在膨胀层失去变向磁铁的挤压后，膨胀层将在自身弹性作用下扩张复原，此时下流腔的空间变大，形成抽吸动作，再次对冷却水进行加速以及单位时间内吸取更多的冷却水。

同时，在等离子弧的初始能量强度增强后，冷却水单位时间内吸取的热量势必增大，此时冷却环腔内的热量持续走高（割嘴的温度在冷却后一般处于150°之下），使感温胶层与割嘴之间填充的热膨胀液体吸收更多的热量而持续膨胀，从而使感温胶层与陶瓷套的内腔底端逐渐靠近，致使此处的流通节口缩小，使陶瓷套内的冷却气流通过此处的流通节口时被压缩加速，对喷出喷口Ⅱ，进行过初步的机械压缩的等离子弧施加更强劲的风冷，进行更强劲的热收缩效应，保证等离子弧在增强初始强度后，依然能进行有效的压缩，获得最终的高强度等离子弧柱。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本申请公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本申请公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1为本发明立体外形示意图；

图2为本发明内部结构示意图；

图3为本发明电极与割嘴的位置关系示意图；

图4为本发明变向磁铁与割嘴的位置关系示意图；

图5为本发明割嘴立体结构示意图；

图6为本发明割嘴内部结构示意图。

1、枪头座；2、布水腔；3、回水腔；4、进水孔Ⅰ；401、进水孔Ⅱ；5、排水孔Ⅰ；501、排水孔Ⅱ；6、进气孔Ⅰ；601、进气孔Ⅱ；7、陶瓷套；8、喷口Ⅰ；9、电极；10、割嘴；101、喷口Ⅱ；11、下流腔；111、膨胀层；12、上流腔；13、T型槽；14、磁铁座；15、挤压块；16、冷却环腔；17、感温胶层；18、转动座；19、扇叶；20、变向磁铁。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

实施例一

请参阅图1至图3，一种用于地震救援的电弧切割机，包括电弧切割机的冷却循环总成、电力总成和切割枪体，切割枪体内设有基础的电路线以及冷却气流、冷却水流和电离气体的通道，使电弧切割机的基础能力完善，能向电离区域的部件提供冷却气流、冷却水、电离气体以及电离所需的电压和电流，切割枪体的一端固定连接有枪头座1，枪头座1内开设有布水腔2和回水腔3，枪头座1上开设有进水孔Ⅰ4和排水孔Ⅰ5，冷却水流通过进水孔Ⅰ4输入布水腔2，吸热后的冷却水通过排水孔Ⅰ5从回水腔3排出。

参阅图1至图3，枪头座1的底部螺纹连接有陶瓷套7和割嘴10，割嘴10位于陶瓷套7的内腔中，使进入陶瓷套7内腔中的冷却气流能对割嘴10进行风冷，并对割嘴10喷出的电弧进行包裹冷却，枪头座1的中心套接有电极9，电极9位于割嘴10的内腔中，电极9接电源负极，割嘴10接电源正极，使电极9与割嘴10之间的气体在高压电下能进行电离，将气体电离成电弧。

参阅图1至图3，枪头座1上开设有进气孔Ⅰ6和进气孔Ⅱ601，冷却气流通过进气孔Ⅰ6输入陶瓷套7的内腔中，电离气体通过进气孔Ⅱ601输入割嘴10的内腔中。

参阅图2至图3，陶瓷套7的底部中心开设有喷口Ⅰ8，陶瓷套7的内腔底部直径越靠近喷口Ⅰ8越小，使陶瓷套7内的冷却气流能向中心汇聚，从而对中心的电弧进行冷却压缩，割嘴10的底部中心开设有喷口Ⅱ101，且割嘴10的内腔底部越靠近喷口Ⅱ101直径值越小，使喷口Ⅱ101能对经过的电弧进行初步的机械压缩。

参阅图3至图6，割嘴10内开设有均布的下流腔11和均布的上流腔12，割嘴10的底部开设有冷却环腔16，下流腔11和上流腔12的底端开口均与冷却环腔16接通，枪头座1与割嘴10上均开设有均布的进水孔Ⅱ401和排水孔Ⅱ501，布水腔2通过进水孔Ⅱ401与下流腔11接通，回水腔3通过排水孔Ⅱ501与上流腔12接通，使冷却水能通过进水孔Ⅰ4进入布水腔2中后，再从均布的进水孔Ⅱ401进入均布的下流腔11中，然后进入冷却环腔16中，接着向上通过上流腔12，从排水孔Ⅱ501排入回水腔3，并从排水孔Ⅰ5排出枪头座1，从而完成一次枪头座1和割嘴10的冷却水循环，对割嘴再进行电离的过程中进行有效的冷却。

参阅图2至图4，割嘴10的顶部外侧活动套接有转动座18，转动座18的外侧设有均布的扇叶19，转动座18的底端固定连接有均布的变向磁铁20，使冷却气流在通入陶瓷套7的内腔中时，能通过冲击扇叶19，带动转动座18转动，从而带动变向磁铁20同步转动，从而不断的改变变向磁铁20的位置，使变向磁铁20能对不同位置的磁铁座14施加间歇性的磁力影响。

参阅图3至图4，图6，割嘴10内开设有均布的T型槽13，T型槽13内活动套接有磁铁座14，相邻两个磁铁座14的磁极方向相反，相邻两个变向磁铁20的磁极方向相反，使变向磁铁20在转动的过程中，能不断的与不同位置的磁铁座14发生互斥或相吸反应，从而使不同位置的磁铁座14发生靠近电极9的运动或远离电极9的运动动作，使割嘴10内的电弧受到磁场（靠近的变向磁铁20和磁铁座14间形成的磁场、远离的变向磁铁与磁铁座14形成的磁场、磁铁座14之间形成的磁场、变向磁铁20之间形成的磁场、磁铁座14和变向磁铁20自身形成的磁场）作用出现拉弧现象，使电弧变形，单位时间内接触更多的气体，使单位时间内的电离量增多，且使变向磁铁20与磁铁座14之间的磁场不断改变（上述各处磁场受变向磁铁20和磁铁座14的相对运动下均处于变化中），从而产生电场，多处的电场将会叠加，使大环境下的电场强度增强，此时在割嘴10内部形成电场游离环境，使电子在电场的作用下与原子碰撞，将中性原子外层轨道中的电子撞击出来，新的自由电子在电场中加速积累运动，去撞击另外的原子形成新的游离，游离过程不断产生，在极短的时间里形成强烈的放电现象，使电弧产生更大量的热量，从而提高自由电弧的整体初始能量强度，磁铁座14与变向磁铁20的磁极均正对电极9的方向，磁铁座14正对电极9的一端固定连接有挤压块15，挤压块15的一端探入割嘴10的内腔中，使磁铁座14在靠近或远离电极9的运动时，能带动挤压块15同步运动，使磁铁座14受力带动挤压块15深入割嘴10的内腔（远离割嘴10的内腔），使割嘴10的内腔空间不断变小（变大），压缩割嘴10内腔中的气体（吸入更多的气体），从而使割嘴10内腔的电离气体密度增大，在保持电压不变、输入气流量不变的前提下，增大单位时间内的气体电离量。

实施例二

在实施例一的基础上请参阅图3至图6，下流腔11正对陶瓷套7的一端开口，且开口处固定连接有膨胀层111，使变向磁铁20的不断转动，将间歇性的挤压膨胀层111，使膨胀层111发生间歇性的扩张和压缩，从而使下流腔11中的冷却水在膨胀层111压缩时加速，加快单位时间内流经割嘴10的冷却水的流量，提高单位时间内的冷却效果，在膨胀层111失去变向磁铁20的挤压后，膨胀层111将在自身弹性作用下扩张复原，此时下流腔11的空间变大，形成抽吸动作，再次对冷却水进行加速以及单位时间内吸取更多的冷却水。

参阅图3，割嘴10的底端包裹有感温胶层17，感温胶层17与割嘴10之间填充有热胀液体，感温胶层17与陶瓷套7的内腔底端空间形成流通节口，在等离子弧的初始能量强度增强后，冷却水单位时间内吸取的热量势必增大，此时冷却环腔16内的热量持续走高（割嘴10的温度在冷却后一般处于一百五十度之下），使感温胶层17与割嘴10之间填充的热膨胀液体吸收更多的热量而持续膨胀，从而使感温胶层17与陶瓷套7的内腔底端逐渐靠近，致使此处的流通节口缩小，使陶瓷套7内的冷却气流通过此处的流通节口时被压缩加速，对喷出喷口Ⅱ101，进行过初步的机械压缩的等离子弧施加更强劲的风冷，进行更强劲的热收缩效应，保证等离子弧在增强初始强度后，依然能进行有效的压缩，获得最终的高强度等离子弧柱。

枪头座1、割嘴10和陶瓷套7的尺寸大小可根据实际需求进行调整。

Claims (10)

1.一种用于地震救援的电弧切割机，其特征在于，包括枪头座（1），所述枪头座（1）内设有进气孔Ⅰ（6），用于输入冷却气体；

所述枪头座（1）的底部螺纹连接有陶瓷套（7）和割嘴（10），所述割嘴（10）位于陶瓷套（7）的内腔中，所述枪头座（1）的中心设有电极（9），所述电极（9）位于割嘴（10）的内腔中，所述电极（9）接电源负极，所述割嘴（10）接电源正极，用于形成电离环境；

所述枪头座（1）的顶部外侧设有转动座（18），所述转动座（18）的外侧设有均布的扇叶（19），用于接收气流的动力，所述转动座（18）的底端设有均布的变向磁铁（20），用于转换气流的动力；

所述割嘴（10）内开设有均布的T型槽（13），所述T型槽（13）内活动套接有磁铁座（14），用于接收变向磁铁（20）的力，所述磁铁座（14）正对电极（9）的一端固定连接有挤压块（15），用于改变割嘴（10）内腔的空间大小。

2.根据权利要求1所述的一种用于地震救援的电弧切割机，其特征在于，所述磁铁座（14）与变向磁铁（20）的磁极均正对电极（9）的方向，用于形成多向的磁场，相邻两个所述磁铁座（14）的磁极方向相反，相邻两个所述变向磁铁（20）的磁极方向相反，用于改变磁铁座（14）的运动状态。

3.根据权利要求1所述的一种用于地震救援的电弧切割机，其特征在于，所述枪头座（1）上开设有进气孔Ⅱ（601），用于向割嘴（10）的内腔中输入电离气体。

4.根据权利要求1所述的一种用于地震救援的电弧切割机，其特征在于，所述枪头座（1）内开设有布水腔（2）和回水腔（3），用于均匀分布冷却水和回收吸热的冷却水，所述枪头座（1）上开设有进水孔Ⅰ（4）和排水孔Ⅰ（5），所述进水孔Ⅰ（4）与布水腔（2）接通，所述排水孔Ⅰ（5）与回水腔（3）接通，用于输入冷却水和排出冷却水。

5.根据权利要求4所述的一种用于地震救援的电弧切割机，其特征在于，所述割嘴（10）内开设有均布的下流腔（11）和均布的上流腔（12），所述割嘴（10）的底部开设有冷却环腔（16），所述下流腔（11）和上流腔（12）的底端开口均与冷却环腔（16）接通，用于在割嘴（10）内形成水冷循环通道，对割嘴（10）进行覆盖式冷却。

6.根据权利要求5所述的一种用于地震救援的电弧切割机，其特征在于，所述枪头座（1）与割嘴（10）上均开设有均布的进水孔Ⅱ（401）和排水孔Ⅱ（501），所述布水腔（2）通过进水孔Ⅱ（401）与下流腔（11）接通，所述回水腔（3）通过排水孔Ⅱ（501）与上流腔（12）接通，用于形成冷却水的循环回路。

7.根据权利要求1所述的一种用于地震救援的电弧切割机，其特征在于，所述陶瓷套（7）的底部中心开设有喷口Ⅰ（8），所述割嘴（10）的底部中心开设有喷口Ⅱ（101），用于引导等离子电弧喷出。

8.根据权利要求5所述的一种用于地震救援的电弧切割机，其特征在于，所述下流腔（11）正对陶瓷套（7）的一端开口，且开口处固定连接有膨胀层（111），用于改变下流腔（11）内的冷却水流速。

9.根据权利要求1所述的一种用于地震救援的电弧切割机，其特征在于，所述割嘴（10）的底端包裹有感温胶层（17），所述感温胶层（17）与割嘴（10）之间填充有热胀液体，用于接收割嘴（10）产生的热量。

10.根据权利要求9所述的一种用于地震救援的电弧切割机，其特征在于，所述感温胶层（17）与陶瓷套（7）的内腔底端空间形成流通节口，用于改变陶瓷套（7）内腔中的冷却气流的压力和流速。

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