CN212673214U - 燃气割炬用梅花形割嘴出气口结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃气割炬用梅花形割嘴出气口结构，包括同轴固定在割嘴外套前端的割嘴芯头，所述割嘴芯头上设置有芯头定位段与芯头导流段，所述芯头导流段设置在所述芯头定位段的前端，所述芯头定位段与所述割嘴外套之间过盈配合，所述芯头导流段与所述割嘴外套之间间隙配合；所述芯头定位段内所有所述混合燃气导条共同构成一个用于固定在所述割嘴外套内的定位结构，用于保证所述割嘴芯头与所述割嘴外套之间连接的同轴度；本实用新型通过所述芯头定位段与芯头导流段构成一个整体，通过所述芯头定位段与芯头导流段可以同时实现定位与导流的作用，同时具有气流稳定、流速快且气流均匀等优点。

Description

燃气割炬用梅花形割嘴出气口结构

技术领域

本实用新型涉及割嘴技术领域，尤其涉及一种燃气割炬用梅花形割嘴出气口结构。

背景技术

气体切割通过如下方式来进行：从气割嘴喷射由燃料气体和氧气而混合形成的混合燃气，燃烧形成的预热火焰对钢板等被切割件进行预热，并向被充分预热后的被切割件喷射切割氧而使母材燃烧，并且利用喷射能量来去除熔融母材、氧化生成物。然后，通过在持续进行气体切割的同时使气割嘴向目标方向行驶，由此能够将被切割件切割为目标形状。

气体切割的燃料气体包括乙炔气、液化石油气、天然气、乙烯气、氢气等，每种燃料气体具有专用的割嘴，割嘴是割炬的重要部件，对整个割炬的性能影响至关重要。其中乙炔气主要采用环形割嘴，而液化石油气或天然气等主要采用梅花型割嘴。

传统的梅花型割嘴一般由割嘴外套、割嘴芯、割嘴座三部分组成，三个部件之间采用螺纹配合连接，参见图10为现有技术中常用的梅花型割嘴。现有技术中的割嘴芯仅是通过螺纹连接在割嘴座上，且为了保证出气量，割嘴芯与割嘴外套之间具有缝隙，所以导致割嘴芯的外端由于不具有定位而形成了悬臂结构，长时间高温切割后，割嘴芯会产生一定变形，导致割嘴芯与割嘴外套之间的不再同轴，使得气体从割嘴芯与割嘴外套之间的缝隙出气不均匀，造成切割质量不好。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、设计合理、割嘴芯前端定位准确的燃气割炬用梅花形割嘴出气口结构。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：燃气割炬用梅花形割嘴出气口结构，包括同轴固定在割嘴外套前端的割嘴芯头，所述割嘴芯头上设置有芯头定位段与芯头导流段，所述芯头导流段设置在所述芯头定位段的前端，所述芯头定位段与所述割嘴外套之间过盈配合，所述芯头导流段与所述割嘴外套之间间隙配合。

作为优选的技术方案，所述割嘴芯头的外周设置有多个呈环形阵列的混合燃气导槽，相邻两所述混合燃气导槽之间形成混合燃气导条。

作为优选的技术方案，所述芯头定位段内的所有混合燃气导条的外周共同构成用于紧固在所述割嘴外套上的芯头定位面，所述芯头导流段内的所有混合燃气导条的外周共同构成与所述割嘴外套之间间隙配合的芯头导流面。

作为优选的技术方案，所述芯头定位面为朝向前端内缩的锥形定位面，所述芯头导流面为柱形导流面。

作为优选的技术方案，所述芯头定位段内至少三个均匀布置的混合燃气导条的外周共同构成用于紧固在所述割嘴外套上的芯头定位面，所述芯头定位段内其余混合燃气导条以及芯头导流段内所有混合燃气导条均与所述割嘴外套之间间隙配合。

由于采用了上述技术方案，燃气割炬用梅花形割嘴出气口结构，包括同轴固定在割嘴外套前端的割嘴芯头，所述割嘴芯头上设置有芯头定位段与芯头导流段，所述芯头导流段设置在所述芯头定位段的前端，所述芯头定位段与所述割嘴外套之间过盈配合，所述芯头导流段与所述割嘴外套之间间隙配合；本实用新型的有益效果是：所述芯头定位段内所有所述混合燃气导条共同构成一个用于固定在所述割嘴外套内的定位结构，用于保证所述割嘴芯头与所述割嘴外套之间连接的同轴度；本实用新型通过所述芯头定位段与芯头导流段构成一个整体，通过所述芯头定位段与芯头导流段可以同时实现定位与导流的作用，同时具有气流稳定、流速快且气流均匀等优点。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型实施例一的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一的结构原理图；

图3是本实用新型实施例一割嘴芯套的结构示意图；

图4是图3中C处的放大示意图；

图5是图2中A-A向的剖面放大图；

图6是图2中B向的截面放大图；

图7是本实用新型实施例二割嘴芯套的结构示意图；

图8是图7中D处的放大示意图；

图9是本实用新型实施例二割嘴芯头与割嘴外套的配合示意图；

图10是背景技术的结构原理图；

图中：1-割嘴外套；2-割嘴芯杆；3-割嘴杆座；4-割嘴芯头；41-混合燃气导槽；42-混合燃气导条；43-芯头定位面；44-芯头导流面；45-芯头定位段；46-芯头导流段；5-氧气通道；6-预热气通道；7-预热气进口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

实施例一：

如图1至图7所示，燃气割炬用粉末冶金割嘴，主要用于液化石油气、天然气、乙烯气；该结构包括割嘴外套1，所述割嘴外套1内安装有割嘴芯杆2，所述割嘴芯杆2的后部设置有割嘴杆座3，所述割嘴杆座3采用锥面配合安装在所述割嘴外套1的后端，所述割嘴杆座与所述割嘴外套之间还设置有杆座固定结构；所述割嘴芯杆2的前端设置有割嘴芯头4，所述割嘴芯头4同轴固定在所述割嘴外套1的前端，所述割嘴芯杆2、所述割嘴杆座3与所述割嘴芯头4一体成型形成割嘴芯套。

所述割嘴芯套的中心贯穿设置有氧气通道5，所述氧气通道5内用于通入氧气实现切割作用；所述割嘴芯杆2与所述割嘴外套1之间设置有混合燃气通道6，所述割嘴杆座3与所述割嘴外套1之间设置有多个与所述混合燃气通道6连通的混合燃气进口7，所述割嘴芯头4的外周贯穿设置有多个与所述混合燃气通道6连通的混合燃气出口，混合燃气从所述混合燃气进口7进入至所述混合燃气通道6内，然后再由所述混合燃气出口排出。

所述割嘴芯套的后端通过所述割嘴杆座3采用锥面配合安装在所述割嘴外套1的后端，保证了所述割嘴杆座3与割嘴外套1之间的同轴度，所述割嘴芯套的前端通过将所述割嘴芯头4同轴固定在所述割嘴外套1的前端，保证了所述割嘴芯头4与割嘴外套1之间的同轴度；所述割嘴芯套的前端与后端的同轴度均得到了保证，尤其所述割嘴芯头4的同轴度得到了保证，当所述割嘴芯头4长时间高温切割后，所述割嘴芯头4受热即使会发生变形，但是仍然会保持与所述割嘴外套1之间的同轴度，混合燃气从所述割嘴芯头4与所述割嘴外套1之间的缝隙出气始终保持均匀，出气流畅，有效避免出现传统设计中通过螺纹连接出现配合不同轴而造成出气不均匀等问题。

所述割嘴杆座3通过所述杆座固定结构安装在所述割嘴外套1上，不再如现有技术中一样将嘴杆通过螺纹连接在外套上，配合安装方式较为简单，可以实现快速安装效果；同时可以保证所述割嘴杆座3与所述割嘴外套1之间连接的稳定性，避免出现连接脱落等影响使用安全性的问题。所述割嘴芯杆2、所述割嘴杆座3与所述割嘴芯头4一体成型形成割嘴芯套，不再如现有技术中一样将嘴芯通过螺纹连接在芯杆上，本装置的一体成型结构通过模具一次成型，加工方式更加方便，成本较低，可大批量生产；且不需要如现有技术中分别加工后再加工螺纹进行配合，因此本装置割嘴芯套与割嘴外套1之间的互换性较高，配合度较好；并且氧气通过所述氧气通道5时，不存在由于螺纹配合而产生的连接缝，气流阻力较小，可以有效保证氧气流动的流畅性与稳定性，使得出气快速与稳定，形成的割缝具有一致性，有效提高切割质量；此外由于割嘴芯头4与割嘴芯杆2之间为一体结构，氧气通过时，不会出现漏气的现象，具有较好的安全性。本割嘴结构简单、设计合理，采用一体成型结构加工方便，并且通过锥面配合使得拆装更加方便，不会出现漏气现象；此外所述割嘴芯杆2的前端与后端的同轴度均能得到保证，保证出气更加顺畅，提高出气速度，保证切割质量。

所述割嘴芯头4的前端位于所述割嘴外套1的内部，与现有技术中用于丙烷等梅花型割嘴的结构相同。

所述氧气通道5从后往前由大直径圆柱通道通过锥面过渡形成小直径圆柱通道，当氧气由大直径圆柱通道通过进入至小直径圆柱通道时，由于直径突然变小，使得氧气流速突然增大，可以实现快速出气效果；所述混合燃气通道6从后往前由大直径圆环通道通过锥面过渡形成小直径圆环通道，混合燃气由大直径圆环通道进入至小直径圆环通道时，由于直径突然变小，使得混合燃气流速突然增大，可以实现快速出气效果。

现有技术中的割嘴主要采用紫铜材质，并且利用数控机床进行机加工，由于铜材质较软，因此导致割嘴硬度不够，耐磨性较差，而现有技术中为解决这一问题会在割嘴外套1表面镀铬来提高硬度，成本较高，操作复杂；因此所述割嘴外套1为粉末冶金外套，所述割嘴芯套为粉末冶金芯套。采用进行粉末冶金工艺对割嘴外套1和割嘴芯套进行加工制造，加工的具体步骤包括：

(1)选择符合要求的金属粉末，根据金属粉末类型选择粘结剂，将金属粉末与粘结剂进行混料、造粒，制成适合注射成型用的原料，在本实施例中，金属粉末选用不锈钢粉末；

(2)根据所述割嘴外套1和割嘴芯套的尺寸和结构制作注射成型所用的模具，将原料利用注射成型机注入模具内成型；

(3)将模具成型后的制品经过化学办法或者加热分解的办法脱除制品中的粘结剂；

(4)将脱除粘结剂后的制品进行高温烧结致密化后得到烧结制品；

(5)将烧结制品根据需要进行后处理后得到最终成品；

其中，由于所述割嘴芯套的结构复杂，包括所述割嘴芯杆2、割嘴杆座3与割嘴芯头4三部分，为了保证脱模时更加方便与顺利，因此在加工割嘴芯套时采用组合模具，分别为左半模、右半模和下半模，下半模用于成型割嘴芯头4，左半模与右半模配合用于成型割嘴芯杆2与割嘴杆座3；成型脱模时，左半模向左侧开模，参见图3中Ⅰ方向，右半模向右侧开模，参见图3中Ⅱ方向，下半模向前端开模，参见图3中Ⅲ方向，通过此种方式形成的成品，不再需要额外加工孔或者燃气导槽等，加工方式更加简单，生产效率高，生产的割嘴一致性较好，在割嘴装配过程中，各个割嘴芯套与割嘴外套1可以相互替换；此外，本发明形成的割嘴为不锈钢割嘴，其结构的硬度以及耐磨性等均较好，不易变形，使用寿命长。

参见图3至图6，混合燃气出口为燃气割炬用梅花形割嘴出气口结构。所述混合燃气出口包括设置在所述割嘴芯头4外周且呈环形阵列的混合燃气导槽41，混合燃气导槽41沿轴线方向延伸，相邻两所述混合燃气导槽41之间形成混合燃气导条42，所述混合燃气导槽41的后端与所述混合燃气通道6连通；所述割嘴芯头4上设置有芯头定位段45与芯头导流段46，所述芯头导流段46设置在所述芯头定位段45的前端，所述芯头定位段45与所述割嘴外套1之间过盈配合，所述芯头导流段46与所述割嘴外套1之间间隙配合。在本实施例中，所述混合燃气导条42的总数量不少于为6个，可以为6个、8个、10个或更多。参见图2，所述混合燃气导槽41的后端位于所述混合燃气导条42与割嘴外套1之间配合处的后方，即所述混合燃气导槽41的后端不与所述割嘴外套1配合而是与所述混合燃气通道6连通用于实现气流导通，所述混合燃气导槽41的前端延伸至所述割嘴芯头4的前端，所述混合燃气导槽41呈锥面由后向前逐渐增加深度然后保持此深度直到最后；所述混合燃气通道6内的混合燃气首先由所述混合燃气导槽41的后端进入至所述混合燃气导槽41内，然后沿着所述混合燃气导槽41向前运动，由所述割嘴外套1的前端出口排出。

当所述混合燃气通道6内的混合燃气突然进入至混合燃气导槽41内时，由于混合燃气的运动路径发生改变，因此导致气流的运动方向是无序且混乱的，如果不采取措施，气流继续以此种混乱方式继续运动，会使得排出后的气流发生出气不稳定、不流畅等现象，影响到预热与切割效果；为解决此问题，本发明所述芯头定位段45内的所有混合燃气导条42的外周共同构成用于紧固在所述割嘴外套1上的芯头定位面43，所述芯头导流段46内的所有混合燃气导条42的外周共同构成与所述割嘴外套1之间间隙配合的芯头导流面44，所述芯头定位段45与芯头导流段46内的混合燃气导条42之间圆滑过渡连接。为方便描述，将芯头定位段45内的所有混合燃气导条42均定义为定位导条，所有定位导条的外周共同构成芯头定位面43，即所有所述定位导条共同构成一个用于紧固在所述割嘴外套1内的定位结构，用于保证所述割嘴芯头4与所述割嘴外套1之间连接的同轴度；此段由于所有定位导条与所述割嘴外套1之间均无间隙，因此此段内任意相邻两所述混合燃气导槽41均被位于中间的定位导条分隔，所以经过所述芯头定位段45内各所述混合燃气导槽41内的混合燃气是相互独立的，在芯头定位段45中每个混合燃气导槽41内形成单独的燃气束，由所述混合燃气通道6运动至芯头定位段45的混合燃气被强制分离成分散的气流，将整体无序且混乱的气流分成若干小份的气流，然后让气流沿着各个混合燃气导槽41内运动，运动过程中，由于各个所述混合燃气导槽41内气流之间相互不干扰，且各个气流还单独运动了一段行程，因此在各个混合燃气导槽41内气流能快速变得有序且稳定，此时进入至所述芯头导流段46内的气流都是稳定的，而为了避免由于强制分离而使得阻力过大，导致燃气流速降低，预热效果差，且燃气束过于分散会使得排出的燃气不均匀，因此已经趋于稳定的气流进入至所述芯头导流段46内后将不再继续强制分离；进入至所述芯头导流段46内的混合燃气沿着混合燃气导槽41继续运动，运动过程中，由于所述芯头导流段46内的各混合燃气导条42与割嘴外套1之间均存在间隙，因此此段不具有定位作用，仅具有导流作用，由于芯头导流段46内相邻两混合燃气导槽41之间没有完全隔开，降低气流与混合燃气导槽41之间的运动阻力，燃气流速相对于现有技术较快，形成的火焰长，从而提高预热速度；此外两者之间通过混合燃气导条42与割嘴外套1之间的间隙连通，因此进入至所述芯头导流段46内的混合气，除了在各自的混合燃气导槽41内运动外，还会有少部分燃气在混合燃气导条42与割嘴外套1之间的间隙内运动，使得相邻两个混合燃气导槽41之间的燃气束相连，燃气均匀性得到改善，从而提高预热与切割的质量；本发明通过所述芯头定位段45与芯头导流段46构成一个整体，通过所述芯头定位段45与芯头导流段46可以同时实现定位与导流的作用，同时具有气流稳定、流速快且气流均匀等优点。

所述芯头定位段45内的所有混合燃气导条的结构完全相同，所述芯头导流段46内所有混合燃气导条的结构完全相同。

进一步地，所述割嘴外套1的前端设置有与所述割嘴芯头4配合的柱形孔，所述芯头定位面43为朝向前端内缩的锥形定位面，采用所述锥形定位面可以更加方便与所述割嘴外套1的柱形孔进行定位，且利用脱模当然也可以采用柱形定位面，但是其固定装配安装效果较锥形定位面稍差；所述芯头导流面44为柱形导流面，所述芯头导流面44设置为柱形结构，是为了保证气流混合均匀的前提下，气流的运动还是稳定的，当然也可以采用锥形结构，但是锥形结构时，所述芯头导流面44与割嘴外套1的柱形孔之间的间隙会逐渐增大，此时气流会在不同位置具有明显变化。

实施例二：

实施例二与实施例一结构基本相同，区别主要在于所述割嘴芯头4的结构不同：图7至图9，在本实施例中，所述混合燃气导条的总数量不少于6个，可以为6个、8个、10个或更多，所述芯头定位段45内至少三个均匀布置的混合燃气导条42的外周共同构成用于紧固在所述割嘴外套1上的芯头定位面43，所述芯头定位段45内其余混合燃气导条42以及芯头导流段46内所有混合燃气导条42均与所述割嘴外套1之间间隙配合。为了方便描述，因此将与割嘴外套1紧固配合的混合燃气导条42定义为定位凸起，在本实施例中，均匀设置有四个定位凸起，实现各个方向的支撑定位，参见图9，定位凸起的外周形成了芯头定位面，四个所述定位凸起共同构成一个用于紧固在所述割嘴外套1内的定位结构，用于保证所述割嘴芯头4与所述割嘴外套1之间连接的同轴度。同时其余混合燃气导条42与所述割嘴外套1之间均为间隙配合，与现有技术中割嘴芯头4的结构基本相同，与现有技术中的区别仅在于设置有定位凸起，该定位凸起不仅具有定位作用，同时由于其将连续的气流分隔，具有与实施例一中定位凸起相同的作用，将气流分散，用于提高气流的有序与稳定性，同时由于所述定位凸起的数量相对于实施例一的数量较少，因此气流运动阻力较小，燃气流速快，预热效果更好。

所述芯头定位段45内的所有定位凸起的结构完全相同，所述芯头定位段45内其余凸头凸起的结构完全相同，所述芯头导流段46内所有混合燃气导条的结构完全相同。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.燃气割炬用梅花形割嘴出气口结构，其特征在于：包括同轴固定在割嘴外套前端的割嘴芯头，所述割嘴芯头上设置有芯头定位段与芯头导流段，所述芯头导流段设置在所述芯头定位段的前端，所述芯头定位段与所述割嘴外套之间过盈配合，所述芯头导流段与所述割嘴外套之间间隙配合。

2.如权利要求1所述的燃气割炬用梅花形割嘴出气口结构，其特征在于：所述割嘴芯头的外周设置有多个呈环形阵列的混合燃气导槽，相邻两所述混合燃气导槽之间形成混合燃气导条。

3.如权利要求2所述的燃气割炬用梅花形割嘴出气口结构，其特征在于：所述芯头定位段内的所有混合燃气导条的外周共同构成用于紧固在所述割嘴外套上的芯头定位面，所述芯头导流段内的所有混合燃气导条的外周共同构成与所述割嘴外套之间间隙配合的芯头导流面。

4.如权利要求3所述的燃气割炬用梅花形割嘴出气口结构，其特征在于：所述芯头定位面为朝向前端内缩的锥形定位面，所述芯头导流面为柱形导流面。

5.如权利要求2所述的燃气割炬用梅花形割嘴出气口结构，其特征在于：所述芯头定位段内至少三个均匀布置的混合燃气导条的外周共同构成用于紧固在所述割嘴外套上的芯头定位面，所述芯头定位段内其余混合燃气导条以及芯头导流段内所有混合燃气导条均与所述割嘴外套之间间隙配合。

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