CN104654297B - 火焰加热喷头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及火焰加热喷头,包括顺序连通的燃气接口部、喷管部和喷头部,喷管部管状结构,喷管部管壁内部空间为气体合流通道;喷管部侧壁开设有至少一个空气进气孔;燃气接口部内部设置有燃气通道,一端为燃气喷嘴;喷头部内部设置有喷头通道,喷头通道一端为火焰喷出口。本火焰加热喷头,燃气进入喷管部时,高速流动的燃气,在空气进气孔处引起负压,使喷管部外部的空气被吸入喷管部中,空气与燃气在气体合流通道中扰动混合形成混合气;混合气在喷头部内,一部分混合气流经内芯内侧,另一部分混合气流经内芯与外芯间的分流缝,在火焰喷出口处两道混合气再次扰动混合,使得最终喷出的混合气燃烧效率高,不会出现炭黑问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种能够喷出火焰对工件加热的火焰加热喷头。
背景技术
在焊接作业时,为了提高焊接质量,常常需要对工件进行焊前预热处理,和焊后后热处理。
现有的焊前预热和焊后后热,通常都采用燃气加热喷枪完成。即是以燃气为燃料,从喷枪喷出火焰对工件进行加热,按照一定的工艺条件进行预热和后热,可以促使焊缝金属中的扩散氢逸出,降低了焊接应变速率,显著提高工件焊接质量。
然而现有的加热喷枪仅仅具备控制燃气喷出速度的功能,这导致燃气在燃烧前不能与空气充分混合,燃气燃烧不充分而产生大量碳黑,碳黑跟随火焰被喷向工件,对工件形成污染,最终引起焊缝性能下降,对于核电及石化设备等高端产品,这有可能引起非常严重的后果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种火焰加热喷头,可以使燃气与空气充分混合,然后再喷出燃气形成火焰,不会出现碳黑问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
火焰加热喷头,包括燃气接口部、喷管部和喷头部,所述喷管部为两端开口的管状结构,喷管部一端的开口与燃气接口部连接,喷管部另一端的开口与喷头部连接,喷管部管壁内部空间为气体合流通道;所述喷管部侧壁开设有至少一个空气进气孔;所述燃气接口部内部设置有燃气通道,所述燃气通道一端为燃气进口,另一端为燃气喷嘴;所述喷头部内部设置有喷头通道,所述喷头通道一端为火焰喷出口,另一端为混合气进气口;所述燃气喷嘴通向气体合流通道的一端,气体合流通道另一端连通所述混合气进气口。
进一步的,所述喷管部侧壁开设有至少一组空气进气孔,每组空气进气孔包括至少两个沿喷管部周向布局的空气进气孔。
进一步的,所述空气进气孔设置在喷管部侧壁且靠近燃气喷嘴的一端。
进一步的,所述喷头通道内设置有分流芯,所述分流芯包括管状的内芯和管状的外芯,所述内芯设置在外芯内部,且内芯和外芯轴向均与喷头通道轴向相同,内芯和外芯之间具有缝隙,该缝隙为分流缝。
进一步的,所述内芯和外芯均为圆管状。
进一步的,所述外芯表面缠绕有线圈。
进一步的,所述外芯内侧面和/或外侧面设置有凸起的分流齿。
进一步的,所述燃气喷嘴的开口尺寸小于燃气进口开口尺寸。
进一步的,还包括销柱,所述内芯和外芯通过销柱与喷头部连接设置。
进一步的,所述火焰喷出口为喇叭形开口,喇叭形的大开口端通向火焰加热喷头外部。
本发明的有益效果是:使用上述火焰加热喷头,燃气从燃气接口部的燃气喷嘴进入喷管部,高速流动的燃气,在空气进气孔处引起负压,使喷管部外部的空气被吸入喷管部中,空气与燃气在气体合流通道中扰动混合形成混合气;混合气在喷头部内,受到分流芯的阻挡,一部分混合气流经内芯内侧,另一部分混合气流经内芯与外芯间的分流缝,在火焰喷出口处两道混合气再次扰动混合;采用本火焰加热喷头,燃气可以与空气中充分混合,燃气燃烧效率高,不会出现碳黑问题。进一步的,在外芯设置的分流齿或者线圈,也可以促使混合气在分流缝处进一步扰动混合,进一步提高燃烧效率,避免碳黑问题。
附图说明
图1是本发明的火焰加热喷头一种实施例的主视示意图;
图2是图1中分流芯的示意图;
图3是图2左视剖面示意图;
图4是本发明火焰加热喷头的分流芯另一种实施例的轴向视角示意图;
图中附图标记为:燃气接口部1、燃气通道11、燃气进口111、燃气喷嘴112、喷管部2、空气进气孔21、气体合流通道22、喷头部3、火焰喷出口31、喷头通道32、混合气进气口33、分流芯4、内芯41、外芯42、销柱43、分流缝44、线圈45、连接件46、分流齿47。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:
火焰加热喷头,包括燃气接口部1、喷管部2和喷头部3,所述喷管部2为两端开口的管状结构,喷管部2一端的开口与燃气接口部1连接,喷管部2另一端的开口与喷头部3连接,喷管部2管壁内部空间为气体合流通道22;所述喷管部2侧壁开设有至少一个空气进气孔21;所述燃气接口部1内部设置有燃气通道11,所述燃气通道11一端为燃气进口111,另一端为燃气喷嘴112;所述喷头部3内部设置有喷头通道32,所述喷头通道32一端为火焰喷出口31,另一端为混合气进气口33;所述燃气喷嘴112通向气体合流通道22的一端,气体合流通道22另一端连通所述混合气进气口33。
如图1所示,本火焰加热喷头,包括燃气接口部1、喷管部2和喷头部3,可以是一体式加工形成的一个整体火焰加热喷头,其包括上述三个功能部分;也可以是独立加工出的上述三个部分安装连接成一体,安装方式可以是采用焊接,粘接,螺纹连接,销柱固定等常见连接方式,在三个部分安装连接的接缝处应该尽量密封,防止漏气。
其中,所述燃气接口部1内部设置有燃气通道11,燃气通道11一端为燃气进口111,用于与燃气供气管路连接;燃气通道11另一端的燃气喷嘴112用于向喷管部2喷出燃气。
所述喷管部2为两端开口的管状结构,其主要功能包括连接喷头部3和燃气接口部1,并且输送混合气体。
所述喷管部2侧壁开设有至少一个空气进气孔21,喷管部2管壁内部空间为气体合流通道22;当燃气喷嘴112向喷管部2喷出燃气时,流动的燃气会在空气进气孔21处形成负压,使喷管部2外部的空气从空气进气孔21被吸入气体合流通道22中,流动的燃气与被吸入的空气相遇后形成气流扰动,达到一种搅拌混合的效果,使燃气与空气混合形成混合气。
为了强化空气进气孔21处的吸气效果,可以通过提高燃气的流动速度来实现,因此优选的可以是所述燃气喷嘴112的开口尺寸小于燃气进口111开口尺寸,这样有助于提高燃气进入喷管部2后的流动速度,使空气从空气进气孔21更容易被吸进气体合流通道22。
为了增加从空气进气孔21吸入的空气,可以在喷管部2侧壁开设更多的空气进气孔21,例如可以是所述喷管部2侧壁开设有至少一组空气进气孔21,每组空气进气孔21包括至少两个沿喷管部2周向布局的空气进气孔21。
如图1所示实施例中,在喷管部2侧壁开设了两组空气进气孔21,每组空气进气孔21包括四个圆形的空气进气孔21,这四个圆形的空气进气孔21沿喷管部2周向布局。
空气进气孔21的设置位置优选的可以是设置在喷管部2侧壁且靠近燃气喷嘴112的一端。如图1所示,燃气喷嘴112喷出高速流动的燃气后,在空气进气孔21处吸入空气,燃气和空气混合后形成混合气,混合气继续向左流动到达气体合流通道22的靠近喷头部3的一端,此处尽量避免设置空气进气孔21,可以防止部分混合气流到喷管部2外部。
所述喷头部3的作用包括将喷管部2送来的混合气喷出和点燃。喷头部3内部设置有喷头通道32,所述喷头通道32一端为火焰喷出口31是点燃混合气形成火焰的部分,喷头通道32另一端为混合气进气口33,接收气体合流通道22送来的混合气。
本火焰加热喷头,燃气进入喷管部2时,可以从空气进气孔21吸入空气,空气气流与燃气气流相互扰动混合,形成混合气体从火焰喷出口31喷出,燃烧更加充分,可以避免燃气燃烧时产生碳黑的问题,适用于高品质设备焊接加工时的预热和后热处理工序,也同样适用于其他一些需要火焰加热的场合。
为了优化混合气的混合效果,优选的还可以采用如下实施方式:所述喷头通道32内设置有分流芯4,所述分流芯4包括管状的内芯41和管状的外芯42,所述内芯41设置在外芯42内部,且内芯41和外芯42轴向均与喷头通道32轴向相同,内芯41和外芯42之间具有缝隙,该缝隙为分流缝44。
如图1~3所示,所述分流芯4设置在喷头通道32内的实现方式可以采用任何现有技术,例如采用螺钉将分流芯4固定连接在喷头部3上,或采用焊接方式将分流芯4固定连接在喷头部3上。
优选的可以是还包括销柱43,所述内芯41和外芯42通过销柱43与喷头部3连接设置。如图1~3所示,在内芯41、外芯42和喷头部3三者的适宜位置均开设销孔,销柱43紧配合的设置于销孔中,实现三者连接。
也可以是如图4所示实施例,内芯41与外芯42之间连接设置连接件46,连接件46将内芯41和外芯42连接在一起,然后可以将外芯42卡设在喷头通道32内,外芯42与喷头通道32形成紧配合。
所述分流芯4包括相互套设的内芯41和外芯42,当气体合流通道22送来的混合气遇到分流芯4时,混合气会被分流芯4分割,一部分混合气从内芯41内的孔道流出,另一部分混合气从内芯41和外芯42之间的分流缝44流出。两股混合气气流到达火焰喷出口31时又再次相遇,相互扰动,达到再次混合的效果。
这里所谓的内芯41和外芯42轴向均与喷头通道32轴向相同,是一种最优选的状态,由于制造误差和安装误差的存在,内芯41、外芯42、喷头通道32三者的轴向很可能存在偏差,本领域技术人员应该知道,即使是内芯41、外芯42和喷头通道32三者轴向近似相同也应该落入本专利的保护范围。
内芯41和外芯42的形状可以是截面为任何形状的管状,例如截面为方形的管、截面为五角星形的管等,优选的也可以是圆管。
为了加强分流芯4对混合气的搅拌混合效果,优选的,还可以是所述外芯42表面缠绕有线圈45。
如图3所示,线圈45可以是具有一定强度和耐热性的线材缠绕形成。优选的,线圈45可以是采用铜丝缠绕形成。
由于线圈45的存在,在外芯42的每匝线材处都会形成凸起,因此当混合气流通过外芯42的内壁或外壁时,会再次被线圈分割,再加上线圈的螺旋缠绕布局,部分气流顺着线圈的螺旋方向流动,使混合气受到搅拌和扰动双重作用,燃气与空气混合更加充分。
此外,也可以是采用如下实施方式,所述外芯42内侧面和/或外侧面设置有凸起的分流齿47。
如图4所示,分流齿47设置在外芯42内壁和外壁上,当混合气流经过分流齿47时,也可以达到混合气再次扰动、混合的效果。
喷头部3的火焰喷出口31形状可以是任意形状的开口,优选的可以是所述火焰喷出口31为喇叭形开口,喇叭形的大开口端通向火焰加热喷头外部。
如图1所示,由于采用喇叭形开口,混合气流在火焰喷出口31处会形成一种从中心向周围的扩散流动,有助于燃气与空气混合,并且可以使燃烧后生成的火焰分布面更广,可以避免加热工件时温度过于集中的问题。
Claims (7)
1.火焰加热喷头,其特征在于,包括燃气接口部(1)、喷管部(2)和喷头部(3),所述喷管部(2)为两端开口的管状结构,喷管部(2)一端的开口与燃气接口部(1)连接,喷管部(2)另一端的开口与喷头部(3)连接,喷管部(2)管壁内部空间为气体合流通道(22);所述喷管部(2)侧壁开设有至少一个空气进气孔(21);所述燃气接口部(1)内部设置有燃气通道(11),所述燃气通道(11)一端为燃气进口(111),另一端为燃气喷嘴(112);所述喷头部(3)内部设置有喷头通道(32),所述喷头通道(32)一端为火焰喷出口(31),另一端为混合气进气口(33);所述燃气喷嘴(112)通向气体合流通道(22)的一端,气体合流通道(22)另一端连通所述混合气进气口(33);所述喷头通道(32)内设置有分流芯(4),所述分流芯(4)包括管状的内芯(41)和管状的外芯(42),所述内芯(41)设置在外芯(42)内部,且内芯(41)和外芯(42)轴向均与喷头通道(32)轴向相同,内芯(41)和外芯(42)之间具有缝隙,该缝隙为分流缝(44);所述外芯(42)内侧面和/或外侧面设置有凸起的分流齿(47),或者所述外芯(42)表面缠绕有线圈(45)。
2.如权利要求1所述的火焰加热喷头,其特征在于,所述喷管部(2)侧壁开设有至少一组空气进气孔(21),每组空气进气孔(21)包括至少两个沿喷管部(2)周向布局的空气进气孔(21)。
3.如权利要求1或2所述的火焰加热喷头,其特征在于,所述空气进气孔(21)设置在喷管部(2)侧壁且靠近燃气喷嘴(112)的一端。
4.如权利要求1所述的火焰加热喷头,其特征在于,所述内芯(41)和外芯(42)均为圆管状。
5.如权利要求1所述的火焰加热喷头,其特征在于,所述燃气喷嘴(112)的开口尺寸小于燃气进口(111)开口尺寸。
6.如权利要求1所述的火焰加热喷头,其特征在于,还包括销柱(43),所述内芯(41)和外芯(42)通过销柱(43)与喷头部(3)连接设置。
7.如权利要求1所述的火焰加热喷头,其特征在于,所述火焰喷出口(31)为喇叭形开口,喇叭形的大开口端通向火焰加热喷头外部。
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