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1、(10)申请公布号 CN 103975198 A (43)申请公布日 2014.08.06 C N 1 0 3 9 7 5 1 9 8 A (21)申请号 201280060034.9 (22)申请日 2012.09.24 13/267,678 2011.10.06 US F23D 14/38(2006.01) (71)申请人林肯环球股份有限公司 地址美国加利福尼亚州 (72)发明人 TR诺兰 (74)专利代理机构北京嘉和天工知识产权代理 事务所(普通合伙) 11269 代理人严慎 (54) 发明名称 改进的涡旋燃烧空气燃料焊炬 (57) 摘要 焊炬(100)被提供有焊炬本体(103)、嘴孔口。
2、 (107)结构以及管(101)。所述焊炬本体(103) 具有上游腔(110)、混合腔(113)以及管连接部分 (102)，所述混合腔(113)具有通过混合腔的侧壁 的多个圆锥孔(104)来允许空气流进入混合腔。 所述嘴孔口(107)结构被插入到上游腔(110)并 且具有通过嘴孔口结构的中央的孔。所述孔具有 第一直径并且将燃料引导到混合腔(113)。所述 管连接部分(102)将所述燃料/空气混合物从所 述混合腔(113)输送到所述管(101)来在所述管 的出口处建立火焰。对于乙炔作为燃料而言，孔的 所述第一直径与所述管(101)的所述内径(iD)的 比例在5至7的范围内，或者对于丙烷或丙烯 作。
3、为燃料而言，所述比例在2至3的范围内。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.06.05 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/IB2012/001867 2012.09.24 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/050847 EN 2013.04.11 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103975198 A CN 103975198 A 1/2页 2 1.一种焊炬(100)，所述焊炬(100)包。
4、括： 焊炬本体(103)，所述焊炬本体(103)具有上游腔、混合腔以及在所述混合腔下游的管 连接部分(102)，其中所述混合腔具有通过所述混合腔的侧壁的多个圆锥孔(104)来允许 空气流进入所述混合腔，并且所述管连接部分(102)具有孔来从所述混合腔接收流并且将 所述流引导到所述管连接部分(102)的出口； 嘴孔口(107)结构，所述嘴孔口(107)结构被插入到所述上游腔，所述嘴孔口结构具有 通过所述嘴孔口结构的中央的孔，所述孔具有第一直径并且其中所述孔将燃料引导到所述 混合腔；以及 管(101)，所述管(101)被耦合到所述管连接部分(102)，所述管(101)从所述管连接 部分(102)接。
5、收所述流并且具有内径(iD)，其中所述管(101)将所述流递送到在所述管的 出口处的火焰；其中所述第一直径与所述管(101)的所述内径(iD)的比例在5至7的 范围内，并且 其中所述燃料是乙炔。 2.如权利要求1所述的焊炬(100)，其中所述比例在5.4至6.6的范围内。 3.如权利要求1或2所述的焊炬(100)，其中所述第一直径在0.01至0.04英寸的范 围内。 4.如权利要求1至3中的任一项所述的焊炬(100)，其中所述第一直径在0.01至0.04 英寸的范围内并且所述管的所述内径(iD)在0.2至0.7英寸的范围内。 5.如权利要求1至4中的任一项所述的焊炬，其中所述焊炬(106)可以。
6、提供在14磅每 平方英寸的乙炔燃料压力的2至30标准立方英尺每小时的流率。 6.一种焊炬(100)，所述焊炬(100)包括： 焊炬本体(103)，所述焊炬本体(103)具有上游腔、混合腔以及在所述混合腔下游的管 连接部分(102)，其中所述混合腔具有通过所述混合腔的侧壁的多个圆锥孔(104)来允许 空气流在此期间进入所述混合腔，并且所述管连接部分(102)具有孔来从所述混合腔接收 流并且将所述流引导到所述管连接部分(102)的出口； 嘴孔口(107)结构，所述嘴孔口(107)结构被插入到所述上游腔，所述嘴孔口结构 (107)具有通过所述嘴孔口结构的中央的孔，所述孔具有第一直径并且其中所述孔将燃。
7、料 引导到所述混合腔；以及 管(101)，所述管(101)被耦接到所述管连接部分(102)，所述管(101)从所述管连接 部分(102)接收所述流并且具有内径(iD)，其中所述管将所述流递送到在所述管的出口处 的火焰； 其中所述第一直径与所述管的所述内径(iD)的比例在2至3的范围内，并且 其中所述燃料是丙烷或丙烯。 7.如权利要求3至6中的任一项所述的焊炬(100)，其中所述比例在2.5至3的范 围内。 8.如权利要求1至7中的任一项所述的焊炬(100)，其中所述管连接部分(102)中的 所述孔在所述管连接部分(102)中的所述孔的下游部分(114B)中具有扩张腔。 9.如权利要求1至8中的。
8、任一项所述的焊炬(100)，其中所述扩张腔包括成角度的表 面，所述成角度的表面具有在3至30度范围内的角度(A)。 权 利 要 求 书CN 103975198 A 2/2页 3 10.如权利要求1至9中的任一项所述的焊炬(100)，还包括涡旋插入件(112)，所述涡 旋插入件(112)被安置于邻近所述火焰的所述管中。 11.如权利要求1至10中的任一项所述的焊炬(100)，其中所述内径(iD)在0.2至 0.7英寸的范围内。 12.如权利要求6至11中的任一项所述的焊炬(100)，其中所述第一直径在0.007至 0.02英寸的范围内。 13.如权利要求6至12中的任一项所述的焊炬(100)，其。
9、中所述第一直径在0.007至 0.02英寸的范围内，并且所述管的所述内径(iD)在0.2至0.7英寸的范围内。 14.如权利要求1至13中的任一项所述的焊炬(100)，其中所述多个圆锥孔(104)的 数量在3至5个的范围内。 15.如权利要求6至14中的任一项所述的焊炬(100)，其中所述焊炬(100)可以提供 在28磅每平方英寸的乙炔燃料压力的2至12标准立方英尺每小时的流率。 权 利 要 求 书CN 103975198 A 1/4页 4 改进的涡旋燃烧空气燃料焊炬 背景技术 0001 与本发明权利要求1和6相符的设备、系统和方法涉及焊炬，并且更特别地涉及改 进的涡旋燃烧空气燃料焊炬。 00。
10、02 气体焊炬被用来将空气与燃烧性燃料混合。焊炬意图将空气与燃料混合来创建合 适的混合物比例，以提供加热或切割火焰，所述加热或切割火焰于是被用来加热或切断材 料(例如金属)。然而，由于各种因素，例如不同的燃料类型和密度、流率等，提供优化燃料 /空气混合物的焊炬来提供稳定的且最佳的火焰可能是困难的。 0003 简要发明内容 0004 在这种背景下，本发明的目的是克服前面提及的问题。根据本申请的问题由根据 权利要求1和6所述的焊炬来解决。本发明进一步的实施方案是从属权利要求的主题。在 本发明的示例性实施方案是一种焊炬，所述焊炬具有焊炬本体，所述焊炬本体具有上游腔、 混合腔和在所述混合腔下游的管连接。
11、部分。所述混合腔具有通过所述混合腔的侧壁的多个 圆锥孔来允许空气流进入所述混合腔，并且所述管连接部分具有孔来接收来自所述混合腔 的流并且将所述流引导到所述管连接部分的出口。嘴孔口结构被插入到所述上游腔，并且 所述嘴孔口结构具有通过所述嘴孔口的中央的孔。所述孔具有第一直径并且所述孔将燃料 引导到所述混合腔。管被耦合到所述管连接部分，所述管接收来自所述管连接部分的所述 流并且具有内径。所述管将所述流递送到火焰，并且对于乙炔焊炬而言，所述第一直径与 所述管的所述内径的比例在5至7的范围内，而对于丙烷和丙烯焊炬而言，所述比例在 2至3的范围内。 0005 附图简要说明 0006 参照附图，通过具体描述。
12、本发明的示例性实施方案，本发明的上述和/或其他方 面将更加明显，在附图中： 0007 图1A图示说明根据本发明的示例性实施方案的焊炬的图解表征； 0008 图1B图示说明根据本发明的示例性实施方案的嘴孔口的视图的图解表征；以及 0009 图2图示说明根据本发明的示例性实施方案的焊炬本体的图解表征。 具体实施方式 0010 下面参考附图来描述本发明的示例性实施方案。所描述的示例性实施方案旨在帮 助理解本发明，并非旨在以任何方式限制本发明的范围。类似的标号在整个附图中表示类 似的要素。 0011 图1A/1B是根据本发明的示例性实施方案的焊炬100的图解表征。焊炬100由许 多部件构成，主要包括嘴。
13、管101、焊炬本体103、嘴孔口107以及涡旋嘴插入件112。这些部 件中的每个将被依次讨论。 0012 嘴孔口107是要被插入到焊炬本体103中的腔110中的黄铜插入件。孔口107由 例如黄铜的金属材料制成。嘴孔口107还可以具有螺纹段108，所述螺纹段108允许孔口 107被牢固地插入到本体103中。入口孔109通过嘴孔口107的中心线而被提供。孔109具 说 明 书CN 103975198 A 2/4页 5 有沿其长度的恒定的直径和圆柱形形状。基于针对焊炬100的应用，所述孔可以具有不同 的直径。即，对于一些操作而言需要较小的孔109，而对于其他操作而言需要较大的孔109。 所述孔应当被。
14、制作得尽可能平滑，从而确保平稳的气体流过孔109。在示例性实施方案中， 所述孔可以具有0.007至0.04英寸范围内的直径。 0013 本体103还可以由黄铜制成并且具有腔110，所述腔110允许嘴孔口107的适当就 位(seating)。这种就位应该是这样的，即没有气体可以从所述连接处溢出。O形环可以被 用来确保提供充分的密封。沿着本体103的中心线的是孔114，所述孔114允许来自嘴孔口 107的气体流穿过本体103到本体103中的内腔113并且进入管101。孔114包括由腔113 隔开的上游部分114A和下游部分114B。在本发明的示例性实施方案中，上游部分114A具 有第一直径，并且下。
15、游部分114B具有第二直径，所述第二直径大于所述第一直径。在示例 性实施方案中，上游部分114A具有与所述嘴孔口中的孔109的直径相同的直径。在进一步 的示例性实施方案中，上游部分114A具有比孔109的直径略大的直径。然而，直径差不应 太大以至于不利地影响从孔109进入腔113的气体流。 0014 在使用乙炔燃料的本发明的示例性实施方案中，孔109具有在0.01至0.04英寸 范围内的恒定的直径。在使用丙烷或者丙烯的本发明的示例性实施方案中，孔109具有 0.007至0.02英寸范围内的恒定的直径。 0015 在另一示例性实施方案中，腔113被这样定尺寸，即嘴孔口107的孔109直接将所 述。
16、燃料递送到腔113，即在所述腔113中没有孔114的上游部分114A。更确切地说，腔110 和113被这样定尺寸，即嘴孔口107的下游嘴直接接触腔113。 0016 本体103具有第一连接件端106，所述第一连接端106连接到气体供应线路(未示 出)，所述气体供应线路典型地被连接到气体供应源(未示出)。第一连接件106可以具有 任何已知种类的连接件来允许本体103适当地被固定到气体供应线路。在本发明的示例性 实施方案中，连接件106是“快接型”连接端，所述连接件106允许所述本体的快速松开和 连接。这样的连接件使用可滑动的套环和压力配件(fitting)，以至于当端106被插入到所 述供应线路。
17、时提供气密密封来防止气体流过接合处。这样的连接类型是公知的，并且不需 要在本文中详细描述。在本体103的二个或更多个侧上是至少四个圆锥形成形的孔104，所 有所述孔104从本体103的外表面延伸到内腔113。在所述实施方案中有四个孔104，所述 四个孔104每个被安置为在径向上彼此间90度。内腔113将孔114的上游部分和下游部 分114A/114B与本体103的二个或更多个侧上的以圆锥形方式成形的孔104耦合。 0017 图2描绘根据本发明的示例性实施方案的本体103的剖视图。在所示的实施方案 中没有孔114的上游部分114A(如上所讨论的)，但是腔110被直接耦合到腔113。同样在 此实施。
18、方案中示出的是位于管连接部分102的出口处的扩张区域116。扩张区域116允许 混合物随着扩张区域接近管101而逐步地扩张，从而从本体103至管101的过渡对所述流 不构成明显的破坏，如涡流或类似物。扩张区域116通过使下游部分分114B的内表面成角 度形成，从而创建圆锥出口。在本发明的示例性实施方案中，圆锥段的角度A在3至30的 范围内。已被发现的是，在规定范围内的角度在从本体103过渡到管101方面提供最佳性 能。 0018 在焊炬100的使用期间，燃料气体从源通过软管被提供至本体103。所述气体于是 流过嘴孔口107中的孔109进入本体103的孔114的上游部分114A。接着随着所述气体。
19、朝 说 明 书CN 103975198 A 3/4页 6 孔114的下游部分114B流进腔113，气体在圆锥孔104处创建文丘里效应，使得大气被抽入 通过圆锥孔并且进入腔113。因此，燃料和大气的混合物在腔113中被创建。这种混合物接 着穿过孔114的下游部分114B并且进入管101。本体103具有管连接部分102，所述管连 接部分102允许本体103和管101之间的连接。这种连接可以任何数量的方式构成，包括 摩擦配合、螺纹连接等。然而，所述连接还应当是气封的，以至于燃料和大气的混合物不从 连接处溢出。下游部分114B应当具有足够的直径来递送大气和燃料的混合体积而不限制 混合物的流动。在所述本。
20、体中的所有所述孔和腔将尽可能平滑，从而为燃料和大气流提供 平滑的表面。 0019 管101可以由不锈钢材料制成，也可以由能够承受高温的其他金属制成。管101 具有内径ID，所述内径ID针对合适的操作而被选择。即，较高的混合物流率将要求较大的 直径ID。内径ID沿管101的长度将是恒定的，并且应当是平滑的表面来提供最佳的流动。 直径ID可以在0.2至0.7英寸的范围内。 0020 如图1A中示出的，管101可以被弯曲。然而，本发明的实施方案不限于此，并且还 可以具有直的构造。到管101被弯曲到一定程度，所述弯曲应当不会如此剧烈以至于不利 地影响通过管101的所述混合物的流动或明显地影响管101的。
21、直径ID。在管101内、端115 附近提供涡旋插入件112。涡旋插入件112可以由黄铜、不锈钢或类似的材料制成，并且在 其中具有一系列螺旋状的通道或凹槽(未示出)，所述一系列螺旋状的通道或凹槽在混合 物离开嘴115之前使气体和大气的混合物打旋。在本发明的示例性实施方案中，通道/凹 槽的数量可以在3至5个的范围内。所述通道/凹槽应当这样被定尺寸，即它们不会导致 通过管101的混合物的流动的任何可观的阻塞。另外，所述凹槽的螺旋状样式应当是这样 的，即，燃料和大气被充分混合来在所述混合物离开嘴115之后实现最佳燃烧。插入件112 可以具有外径，所述外径允许插入件被压配合或摩擦配合到管101中。用来固。
22、定插入件112 的其他装置也可以被采用。 0021 出乎意料的是，已被发现的是，嘴孔口107中的孔109的直径与管101的内径ID 的比例对焊炬100的最佳操作而言是重要的。这个比例在先前并未被理解或明白。另外， 已被发现的是，这个比例取决于操作所采用的燃料种类。例如，这个比例取决于所使用的燃 料是否是乙炔或丙烷和丙烯。这将在下文被更充分的说明。 0022 在本发明的示例性实施方案中，已被发现的是，如果焊炬100要与乙炔燃料一起 被使用，孔109直径与所述管的所述内径的比例应当在5至7的范围内。在要与乙炔一 起使用的进一步的实施方案中，已被发现的是，所述比例应当在5.4至6.6的范围内。 然而。
23、，对于要与丙烷或丙烯燃料一起使用的焊炬而言，示例性实施方案将具有2至3范 围内的比例。在使用丙烷或丙烯的进一步的实施方案中，所述比例在2.5至3的范围 内。已被发现的是，对于合适的燃料而言，这些比例提供出人意料地改进了的性能。同样已 被发现的是，如上所表明的，所述比例取决于要被使用的燃料的类型。 0023 例如，如果示例性焊炬100被用来与乙炔燃料一起使用并且管101的内径ID是 1/4，在所述嘴孔口中的孔109的直径应当在0.0125至0.0175(5至7)的范围 内。然而，如果所述示例性焊炬要与丙烷或丙烯一起使用，孔109的直径将在0.005至 0.0075(2至3)的范围内。对于所述焊炬。
24、而言，通过保持这些各自的比例，最佳性能 可以被实现。 说 明 书CN 103975198 A 4/4页 7 0024 使用这些比例，与乙炔一起使用的焊炬100的示例性实施方案可以提供在14PSI 的燃料压力的在2至30SCFH(标准立方英尺每小时)范围内的总的混合物流率，同时仍提 供最佳的火焰。类似地，在与丙烷或丙烯一起使用的示例性实施方案中，可以被实现为在 28PSI的燃料压力的2至12SCFH的范围内的流率，而仍提供最佳的火焰。当然，可以理解的 是，通过使用较大直径的管101和孔109，较大的流率被实现。上面讨论的比例允许最佳的 流动并且允许将大气(例如，空气)与所述燃料混合来实现最佳的火。
25、焰。 0025 尽管已经参照本发明的示例性实施方案特别地示出和描述了本发明，但是本发明 并不限于这些实施方案。本领域技术人员将理解，可以在其中进行形式和细节上的各种改 变，而不偏离如所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。 0026 参考标号 0027 100 焊炬 0028 101 管 0029 102 管连接部分 0030 103 焊炬本体 0031 104 孔 0032 106 连接件 0033 107 嘴孔口 0034 108 螺纹段 0035 109 孔 0036 110 腔 0037 112 涡旋嘴插入件 0038 113 内腔 0039 114 孔 0040 114A 上游部分 0041 114B 下游部分 0042 115 端 0043 116 扩张区域 0044 A 角度 0045 iD 内径 说 明 书CN 103975198 A 1/2页 8 图1A 图1B 说 明 书 附 图CN 103975198 A 2/2页 9 图2 说 明 书 附 图CN 103975198 A 。