帶有軸向射流的急速混合管狀火焰燃燒器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃燒領(lǐng)域，具體涉及一種帶有軸向射流的急速混合管狀火焰燃燒器。
【背景技術(shù)】
[0002]自中國焊接學會和中國焊接協(xié)會成立以來，兩會為切割行業(yè)的發(fā)展、切割技術(shù)和推廣應(yīng)用做出了卓越貢獻?，F(xiàn)階段，火焰切割在工業(yè)上的運用已十分的普遍，對厚度較大(大于20mm)的低碳鋼板材料的切割，火焰切割由于具有節(jié)省能源、成本低、切割質(zhì)量高、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，得到了廣泛的應(yīng)用。在我國的造船、汽車等領(lǐng)域使用十分普遍。此外，火焰合成納米材料也逐漸受到人們的重視，由于碳氫火焰能夠提供高溫環(huán)境和碳源，所需的燃燒設(shè)備相對簡單，容易實現(xiàn)，得到了廣泛的使用。
[0003]然而現(xiàn)階段的火焰切割技術(shù)存在著很多的問題，一般存在邊緣缺陷、切割斷面缺陷、掛渣、裂紋等問題，這對火焰切割加工質(zhì)量有很大的影響，一定程度上影響了火焰切割的推廣使用。造成這些問題的主要原因是不能靈活調(diào)節(jié)預(yù)熱火焰的溫度，對金屬板面損害比較大；噴嘴容易堵塞甚至損壞，影響到了火焰切割面的平整度;預(yù)熱火焰溫度不夠高，導致切割面上出現(xiàn)裂紋，影響火焰切割的加工質(zhì)量;切割件表面受熱不均，導致切割邊緣塌陷等。為了提高火焰切割的質(zhì)量，對火焰切割燃燒器提出了較高的要求，需要能夠靈活調(diào)節(jié)預(yù)熱火焰的溫度，提高噴嘴的使用壽命，減少掛渣，加熱快等優(yōu)點。納米材料的火焰合成技術(shù)現(xiàn)階段較多采用旋流火焰產(chǎn)生滯止火焰區(qū)(湍流燃燒)來實現(xiàn)。一方面，湍流型火焰不容易精細控制，火焰溫度分布可能分布不均勻，合成的納米顆粒粒徑不均勻，另一方面，該類型燃燒器難以實現(xiàn)大批量納米顆粒的合成。因此，設(shè)計一種具有安全可靠性、能長時間工作、穩(wěn)定性高、加熱溫度均勻且可控的燃燒器變得很有現(xiàn)實意義。
[0004]本發(fā)明的一種帶有軸向射流的急速混合管狀火焰燃燒器，能更好地調(diào)節(jié)旋流管狀的火焰結(jié)構(gòu)長度，最關(guān)鍵的優(yōu)點是純氧預(yù)熱火焰長度可以延長，保證粗糙界面下自動化機械切割順利開展，滿足切割厚度要求；同時，還能形成均勻、穩(wěn)定、可控的火焰，火焰溫度可以通過改變氧氣流量而實現(xiàn)1200-2600攝氏度區(qū)間的調(diào)控，因而達到更寬溫度范圍內(nèi)納米顆粒的大批量合成技術(shù)。另外，這種火焰燃燒器工作時無回火危險，安全可靠，并且除氣體燃燒外，還可用于固體，液體燃燒和加熱，燃料來源廣泛、結(jié)構(gòu)簡單、使用要求低等特點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決火焰切割過程中被切割件受熱不均、出現(xiàn)掛渣、切割面缺陷、有裂紋和火焰合成納米材料產(chǎn)量不夠高等問題提出一種帶有軸向射流的急速混合管狀火焰燃燒器。
[0006]—種帶有軸向射流的急速混合管狀火焰燃燒器，燃燒器包括燃燒器本體和軸向射流裝置，燃燒器本體內(nèi)部具有旋流混合腔;燃燒器本體還包括至少兩個沿旋流混合腔切向與旋流混合腔連通的氣流入口。
[0007]進一步地，燃燒器本體包括前蓋本體，旋流框和后蓋本體;軸向射流裝置包括噴嘴;噴嘴上設(shè)置有通孔;后蓋本體設(shè)置有通孔;噴嘴設(shè)置在通孔內(nèi)部;至少兩個氣流入口設(shè)置在旋流框上。
[0008]進一步地，旋流框內(nèi)部設(shè)置有至少兩個槽，槽內(nèi)部設(shè)置有與槽數(shù)量對應(yīng)的調(diào)整塊，調(diào)整塊與槽的側(cè)壁之間形成氣流入口。
[0009]進一步地，后蓋本體與噴嘴采用螺紋連接。
[0010]進一步地，調(diào)整塊具有與旋流混合腔配合的導向弧面。
[0011 ]進一步地，至少兩個氣流入口包括燃料入口和氧化劑入口，燃料和氧化劑通過導管與連接在旋流框的轉(zhuǎn)接頭相連接。
[0012]進一步地，燃燒器還包括石英玻璃管，石英玻璃管通過玻璃管固定套與前蓋本體相連接。
[0013]進一步地，石英玻璃管與旋流混合腔內(nèi)弧面同心且直徑相等。
[0014]進一步地，前蓋本體，旋流框以及后蓋本體采用緊固螺栓相連接。
[0015]進一步地，調(diào)整塊與旋流框采用緊固螺栓固定。
[0016]該燃燒器的特點是:I)燃料與氧化劑分別從切向入口注入燃燒器的燃燒室內(nèi)急速混合燃燒，這些切向入口均布于燃燒室的圓周方向和圓周軸向上，在高氧氣濃度甚至純氧的條件下能夠有效防止回火現(xiàn)象的發(fā)生，具備很好的安全可靠性，能夠滿足火焰切割對各種溫度的要求。2)通過流量計調(diào)節(jié)氧氣與稀釋劑的配比，可以靈活調(diào)節(jié)氧氣的濃度，從而改變預(yù)熱火焰的溫度，拓寬了火焰切割的加工材料領(lǐng)域，提高了納米材料的加工質(zhì)量。3)利用分布在燃燒室圓周上的切向進氣道和沿軸向上的進氣道，使高速流入的氣體沿著室壁和管壁高速旋轉(zhuǎn)向前推進，這種氣體動力特性使未燃氣緊貼在旋流石英玻璃管的內(nèi)壁上，形成一層密度較大、溫度較低的氣體薄膜，包裹住了管體內(nèi)部的火焰，遏制了火焰與壁面之間的熱傳導作用，有效的降低了火焰熱量的損失，提高了預(yù)熱火焰溫度，形成的管狀火焰具有很好的動力學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，在管內(nèi)部區(qū)域形成徑向溫度分布均勻的火焰，能夠?qū)Ρ磺懈罴砻婢鶆蚣訜帷?)未燃氣膜隔斷了火焰與火焰燃燒器壁的直接接觸，降低了火焰切割燃燒器的壁面溫度，對燃燒器起到了有效的保護作用，延長了燃燒器的使用壽命，擴大了燃燒器的取材范圍。5)由于預(yù)熱火焰的旋流特性，一定程度上防止了噴嘴的燒蝕和堵塞;噴嘴與射流裝置采用螺紋連接，可以根據(jù)需求靈活調(diào)節(jié)噴嘴的大小。6)預(yù)熱火焰在管內(nèi)作旋轉(zhuǎn)流動，在管口處流出旋轉(zhuǎn)的火焰，對被加工件表面進行加熱;旋流火焰在對加熱件表面進行加熱時火焰不易熄滅，并且一定程度上能夠吹除火焰切割過程中產(chǎn)生的掛渣，提高了火焰切割的質(zhì)量。7)本燃燒器可以在軸向上增加射流裝置形成火焰切割燃燒器，也可以在軸向上通入前驅(qū)物，采用火焰合成的方法來生產(chǎn)納米材料，由于形成的火焰為層流管狀火焰，更容易控制，能夠提高納米材料加工的質(zhì)量，并且根據(jù)產(chǎn)量的不同可以改變?nèi)紵鞯某叽?，從而進行大批量的生產(chǎn);此外，也可以用于金屬表面的加熱等，用途十分廣泛。
[0017]有益效果:
[0018]1.本發(fā)明的燃料與氧化劑分別從均布于圓周的切向細縫入口注入燃燒器的燃燒室內(nèi)急速混合燃燒，在流速較低或者氧氣濃度較高甚至純氧的情況下能防止回火甚至爆炸的發(fā)生，具有固有的安全可靠性。
[0019]2.本發(fā)明通過調(diào)節(jié)氧氣濃度，可以靈活調(diào)節(jié)預(yù)熱火焰的溫度，預(yù)熱火焰調(diào)節(jié)的溫度范圍大，火焰切割的加工材料變寬。
[0020]3.本發(fā)明利用氣動特性在石英玻璃管的內(nèi)壁上，形成一層密度較大、溫度較低的未燃氣體