專利名稱：具有強(qiáng)化傳熱效果的加強(qiáng)烤咀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于火焰加熱使鋼板產(chǎn)生變形從而進(jìn)行 鋼板矯正的烤咀，特別適用于火焰溫度大于310(TC的加有自由基引發(fā)劑的石 油液化氣，或加有自由基引發(fā)劑的天然氣。
技術(shù)背景在船舶制造行業(yè)中有專門的火工車間，目的是利用高溫火焰 使鋼板變形進(jìn)行矯正。迅速的熱脹冷縮，使原來平整的鋼板變成凹凸不平的 符合船體尺寸要求的板材。
另外在船體車間以及各種鋼結(jié)構(gòu)及容器制造廠，由于焊接后產(chǎn)生的變 形，也需要采用火工矯正。由于單純的丙烷(2400 2600度)、丙烯(2800 2900度)和天然氣U900 2000度)火焰溫度低，加熱慢。過去大部分工 廠都用乙炔。
現(xiàn)在我國已有自主知識產(chǎn)權(quán)的本發(fā)明人發(fā)明的增加火焰溫度的加劑液 化氣，火焰溫度為3200 3400°C ，發(fā)明人稱"NAS"氣，另外還有加劑天然 氣，火焰溫度為3150。C，發(fā)明人稱"SNG"氣，發(fā)明人用以代替乙炔氣，使 用現(xiàn)行的乙炔烤咀，不適于使用"NAS"氣和"SNG"氣，有必要設(shè)計一種 新的烤咀，適于使用"NAS"氣和"SNG"氣，以滿足船舶制造行業(yè)中利用 高溫火焰使鋼板變形進(jìn)行矯正的需要。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目就是要對現(xiàn)有的烤槍的烤咀進(jìn)行改進(jìn)，使之 適用于火焰溫度大于310(TC的加有自由基引發(fā)劑的石油液化氣，或加有自由 基引發(fā)劑的天然氣，即適用于"NAS"和"SNG"氣的烤咀。設(shè)計原理
對于火焰加工來說，加熱速度是由傳熱規(guī)律決定！ 當(dāng)高溫火焰和鋼板接觸時，熱量的傳遞主要靠二種形式！ A.火焰輻射傳熱，B.對流傳熱； 現(xiàn)分別敘述如下
A. 火焰輻射傳熱
Qa"。c!)!-2A ￡ n (T,—T24)
式中QA—熱輻射傳熱速率，6 Q—斯蒂芬玻爾茲曼常數(shù)，(t)^一角系數(shù)，A
一傳熱表面積，e n—與兩物體特征有關(guān)的系統(tǒng)黑度，T,一高溫火焰溫度， 丁2—鋼板溫度；
從式中看出在固定條件下，"、(1)^、 A、 Sn都是常數(shù)，所以輻射傳 熱速率與火焰溫度四次方減去鋼板溫度四次方之差成正比。也就是說熱輻射 傳熱速率主要是由火焰溫度決定。
B. 對流傳熱
在對流傳熱中，將流體通過圓形或狹縫形噴嘴直接噴射到固體表面進(jìn)行 加熱的方法稱為射流沖擊。這是一種極其有效的方法，由于流程短而邊界層 很薄，因此換熱系數(shù)比通常的管內(nèi)換熱要高出幾倍以至一個數(shù)量級。
QB=aA (T「T2)
式中QB—射流沖擊換熱速率，a—對流給熱系數(shù)，A—換熱表面積，T,一 高溫火焰溫度，T2—鋼板溫度；
從上式可知，射流沖擊換熱速率除與高溫火焰溫度和鋼板溫度差有關(guān) 外，還與對流給熱系數(shù)a有關(guān)，而影響ci的主要有射流湍流強(qiáng)度，影響射流 湍流強(qiáng)度的因素又有噴管長度和上游流動狀態(tài)等。由于射流的湍流強(qiáng)度遠(yuǎn)大于一般管流，因此對傳熱影響顯著，所有影響 湍流強(qiáng)度的因素，如噴管長度，上游流動狀態(tài)等均影響傳熱。
從以上論述中可以表明射流沖擊換熱速率既除與火焰溫度有關(guān)外,又與 所設(shè)計烤槍、烤咀的結(jié)構(gòu)有關(guān)，特別是與噴管長度有關(guān)。
如果射流出口沒有極高的湍流度，那么從射流出口到6 8倍射流寬度 (直徑)，傳熱系數(shù)才達(dá)到最大值。而在中間的部份，傳熱系數(shù)是比較低的， 提高這部分傳熱系數(shù)，就是所謂射流沖擊傳熱的強(qiáng)化。據(jù)文獻(xiàn)所述，如果射 流噴管有較大的長度，當(dāng)射流噴出時，湍流度已經(jīng)很高，則在出口處即可達(dá) 到較高的傳熱系數(shù)。
過去在烤槍(炬)的混合氣管子中加裝湍流強(qiáng)化器的做法較多(例如捷 銳烤槍、火鳥王烤槍等)。
燃而烤嘴都較短，烤嘴中噴管長度普遍較短，不利于射流沖擊的強(qiáng)化。 例如，哈爾濱烤嘴總長42mm，常州光明烤嘴總長50mm，日本巖谷烤嘴總 長55mm，上海虹誼烤嘴總長62mm。
本實用新型按照對流強(qiáng)化傳熱的原理，采取下列措施，提高射流沖擊傳 熱強(qiáng)度。
① 盡量增加烤嘴中噴管長度(H/D>8)。不小于40mm;
② 噴管的內(nèi)壁盡量光滑。加工時可以采用"鋼珠擠壓法"加工，使內(nèi)壁 均勻光滑。
③ 烤嘴總長在70mm以上；
④ 周邊設(shè)計了一個環(huán)形小火焰，使中間主火焰更穩(wěn)定。 經(jīng)實地試驗，對同一氣體而言，加長型烤嘴的加熱速度比普通烤嘴快
30%以本實用新型設(shè)計的加強(qiáng)烤咀，是由烤咀主體和套在烤咀主體上的烤咀套 管兩部份組成，烤咀主體的長度高于現(xiàn)有技術(shù)烤咀長度，烤咀套管通過螺紋 固定在烤咀主體上，烤咀主體是一金屬管狀體，內(nèi)壁光滑烤咀主體和烤咀套 管同一中心軸，烤咀主體左端外部加工成六角頭，便于用扳手旋轉(zhuǎn)，部份六 角頭內(nèi)有內(nèi)螺紋，烤咀主體通過內(nèi)螺紋可旋緊在烤槍上，烤咀主體被烤咀套 管包圍部份稱烤咀芯，烤咀芯上有內(nèi)外相通的對稱的4個小孔，烤咀芯右端 內(nèi)徑較小的部份稱噴管，噴管長度高于現(xiàn)有技術(shù)的烤咀噴管長度，烤咀套管 內(nèi)徑左大右小，呈圓錐形，烤咀套管與烤咀芯間有間隙，進(jìn)入烤咀芯的燃?xì)?br> 可通過4個小孔進(jìn)入烤咀套管和烤咀芯的間隙，燃燒時在烤咀芯和烤咀套管 間形成一個環(huán)形火焰，烤咀套管長度略大于烤咀芯長度，根據(jù)試驗烤咀主體 長度70 80mm，噴管長度40 45mm，烤咀芯上小孔直徑0.5mm，小孔離 烤咀芯固定螺紋距離2 4mm，烤咀套管長度大于烤咀芯長度1.5 2.5mm， 烤咀套管小口端內(nèi)徑大于噴管外徑0.4 0.5mm。
前面設(shè)計原理分析，對火焰加熱來說，加熱速度是由傳熱規(guī)律決定，火 焰熱量傳遞主要靠火焰輻射傳熱和對流傳熱，火焰輻射傳熱速率QA主要由 火焰溫度決定，采用加劑液化氣(NAS氣)，火焰溫度可以高達(dá)3200 3400 °C;對流傳熱時射流沖擊傳熱速率QB除與火焰溫度有關(guān)外，還與對流給熱 系數(shù)a有關(guān)，影響ci的主要因素有射流湍流強(qiáng)度，影響射流湍流強(qiáng)度的因素 是噴管長度和上游流動狀態(tài)，總之影響a的大小與烤咀結(jié)構(gòu)有關(guān)，特別是與 噴管長度有關(guān)，本實用新型烤咀主體和烤咀芯的噴管長度都比現(xiàn)有技術(shù)長， 又烤咀內(nèi)壁非常光滑，因此射流湍流強(qiáng)度可高達(dá)30%,火焰溫度310(TC以 上，完全能滿足船舶制造行業(yè)中利用高溫火焰使鋼板進(jìn)行矯正的需要。
另外，本實用新型采用烤咀套管，又由于烤咀芯有4個小孔，進(jìn)入烤咀主體的氣流， 一小部份通過小孔進(jìn)入烤咀套管和烤咀芯間的間隙，燃燒時在 烤咀芯和套管間形成一個環(huán)形火焰，使中間主火焰更穩(wěn)定。

圖l加強(qiáng)烤咀示意圖，圖2 A-A剖視圖中l(wèi).烤咀主體，2.烤咀套管，3.六角頭，4.螺絲，5.烤咀芯，6.小孔， 7.螺紋，8.噴管。
具體實施方式
現(xiàn)在結(jié)合說明書附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。 實施例本實用新型結(jié)構(gòu)由烤咀主體1和套在烤咀主體1上的烤咀套管
2兩部份組成，烤咀主體1的長度高于現(xiàn)有技術(shù)烤咀長度，可控制在70 85mm范圍，本實用新型試驗產(chǎn)品選80mm，烤咀套管2通過螺紋7固定在 烤咀主體1上，烤咀主體1是一金屬管狀體，烤咀主體1和烤咀套管2同一 中心軸，烤咀主體1左端外部加工成六角頭3，六角頭3內(nèi)部份有內(nèi)螺紋4， 通過扳手可將烤咀主體1旋轉(zhuǎn)固定在焊槍上，烤咀主體1被套管2包圍部份 稱烤咀芯5，烤咀芯右端內(nèi)徑較小的部份稱噴管8，噴管8的長度大于現(xiàn)有 技術(shù)的烤咀噴管長度，本實用新型控制在40 45mm，本實用新型試驗產(chǎn)品 選45mm，烤咀套管2內(nèi)徑左大右小，呈圓錐形，烤咀芯5與烤咀套管2之 間有間隙，烤咀套管2的長度大于烤咀芯長度1.5 2.5mm,烤咀芯5靠近固 定螺紋7距離2 4mm處，有4個直徑0.5mm的內(nèi)外相通對稱分布的小孔6， 套管2小口端內(nèi)徑大于噴管8的外徑0.4 0.5mm。
本實用新型材料為銅材，烤咀芯5為黃銅，烤咀外套2為紅銅，不適 于用乙炔氣。
權(quán)利要求1.一種具有強(qiáng)化傳熱效果的加強(qiáng)烤咀，其特征是由烤咀主體(1)和套在烤咀主體(1)上的烤咀套管(2)兩部份組成，烤咀主體(1)的長度高于42～62mm烤咀長度，烤咀套管(2)通過螺紋(7)，固定在烤咀主體(1)上，烤咀主體(1)是一金屬管狀體，內(nèi)壁光滑，烤咀主體(1)和烤咀套管(2)同一中心軸，烤咀主體左端外部加工成六角頭(3)，六角頭(3)內(nèi)有內(nèi)螺紋(4)，烤咀主體(1)通過內(nèi)螺紋(4)可固定在焊槍上，烤咀主體(1)被套管(2)包圍部份稱烤咀芯(5)，烤咀芯(5)離固定螺紋(7)2～4mm處有內(nèi)外相通的對稱的4個小孔(6)，烤咀芯(5)右端內(nèi)徑較小的部份稱噴管(8)，噴管(8)的長度高于40mm的烤咀噴管長度，烤咀套管(2)內(nèi)徑左端大右端小呈圓錐形，烤咀套管(2)與烤咀芯(5)中間有間隙。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有強(qiáng)化傳熱效果的加強(qiáng)烤咀，其特征是 烤咀套管(2)長度大于烤咀芯(5)長度1.5 2.5mm，烤咀主體(1)總長 度70 85mm，噴管(8)長度40 45mm，小孔(6)直徑0.5mm，小孔(6) 離烤咀芯固定螺紋(7)距離2 4mm，套管(2)小口端內(nèi)徑大于噴管(8) 的外徑0.4 0.5mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有強(qiáng)化傳熱效果的加強(qiáng)烤咀，其特 征是噴管(8)長度為45mm，烤咀主體(1)總長度為80mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有強(qiáng)化傳熱效果的加強(qiáng)烤咀，其特 征是烤咀材料為銅材，烤咀芯(5)為黃銅，烤咀套管(2)為紅銅。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有強(qiáng)化傳熱效果的加強(qiáng)烤咀，其特 征是烤咀噴管的內(nèi)壁均勻光滑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有強(qiáng)化傳熱效果的加強(qiáng)烤咀，其特 征是噴管長度H與噴管內(nèi)徑D之比H/D>8,
專利摘要本實用新型是一種具有強(qiáng)化傳熱效果的加強(qiáng)烤咀，涉及一種用于火焰加熱使鋼板產(chǎn)生變形從而進(jìn)行鋼板矯正的烤咀，特別適用于火焰溫度大于3100℃的加有自由基引發(fā)劑的石油液化氣或加有自由基引發(fā)劑的天然氣，主要由烤咀主體(1)和固定在(1)上的烤咀套管(2)組成，烤咀主體(1)長度大于現(xiàn)有技術(shù)烤咀長度，為70～85mm，內(nèi)部均勻光滑，烤咀芯(5)上有內(nèi)外相通的對稱小孔(6)，烤咀芯(5)右端內(nèi)徑較小的噴管(8)的長度大于現(xiàn)有技術(shù)烤咀噴管長度，為40～45mm，烤咀套管(2)呈圓錐形，烤咀套管(2)與烤咀芯(5)中間有間隙，噴管(8)長度H與直徑D之比大于8，H/D＞8，使用本實用新型噴咀，由于加長了噴管強(qiáng)化了射流湍流強(qiáng)度，又有環(huán)形火焰，所以使火焰溫度高而穩(wěn)定。
文檔編號F23D14/38GK201293320SQ20082009668
公開日2009年8月19日 申請日期2008年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月6日
發(fā)明者黃國雄 申請人:貴州七星科技發(fā)展有限公司