專利名稱：一種生產(chǎn)制備清潔環(huán)保型高速切割和焊接氣體的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種生產(chǎn)制備清潔環(huán)保型高速切割和焊接氣體的裝置，該裝置利用碳電極間產(chǎn)生的液下電弧制造清潔環(huán)保的可燃?xì)怏w，用于高速切割和焊接；特別是，本實(shí)用新型所提供的裝置具有一個(gè)循環(huán)裝置，能夠?qū)⒀b置產(chǎn)生的氣體多次流經(jīng)電弧區(qū)，提升了氣體的燃燒熱能效，屬于清潔能源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
相對(duì)于激光等離子等先進(jìn)切割技術(shù)的使用，可燃?xì)怏w火焰切割技術(shù)，具有投資少、 易用性好等特點(diǎn)，依然是目前企業(yè)工業(yè)切割的主要技術(shù)選擇。其中，氧-乙炔切割是可燃?xì)怏w切割工藝中最為成熟、廣泛采用的方法。但是，乙炔的原料電石是一種高耗能產(chǎn)品，耗電3000-3500KWh和0. 5噸標(biāo)準(zhǔn)焦碳，得到It電石。生產(chǎn)It乙炔要排出3. 5t電石渣及C0、H2S、S&等有害氣體及污水，而且乙炔在使用中存在安全性差、成本高等弊端。因此，乙炔切割氣的替代產(chǎn)品成為研究重點(diǎn)。為此，業(yè)界相繼出現(xiàn)了天然氣、丙烯、丙烷等燃?xì)馓娲胰沧鳛榍懈钊剂稀?0世紀(jì) 90年代，中國(guó)也開始順應(yīng)技術(shù)發(fā)展，限制乙炔的使用，積極推廣環(huán)保節(jié)能工業(yè)燃?xì)猓⒁M(jìn)了丙烷類切割氣技術(shù)。由于近年全球石油資源的供應(yīng)緊張和開發(fā)的高成本，導(dǎo)致液化石油氣成本上升， 同時(shí)也間接導(dǎo)致該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展較慢。另外，丙烷氣密度大于空氣，不宜在船艙等密閉場(chǎng)所使用，在一定程度上影響了丙烷切割氣的使用推廣。上述天然氣、丙烯等工業(yè)燃?xì)庠诠ぷ鲿r(shí)，為了得到理想的工業(yè)切割效果，必須在工作時(shí)加入氧化催化劑，其作用機(jī)理主要是催化、助燃、阻聚、防爆、氣化等功能。此外，添加劑通過燃燒時(shí)改變火焰頻率及波長(zhǎng)、激活燃?xì)猓怪芊懦龈嗟哪芰浚娱L(zhǎng)燃燒時(shí)間，同時(shí)能抑制火焰的熱輻射，達(dá)到火焰集中、溫度高、節(jié)省切割氣的效果。如在丙烷中加入添加劑后制成的工業(yè)燃?xì)猓紵龝r(shí)火焰溫度明顯提高，同時(shí)由于加入添加劑后改變了火焰的波長(zhǎng)和頻率、抑止熱能向外輻射，火焰更集中，穿透力更強(qiáng)，熱能易被工件強(qiáng)化吸收。切割時(shí)可大幅提高切割速度，加工厚度增大，速度相對(duì)提高。由于內(nèi)烷、天然氣、液化氣等含碳量少于乙炔，所以在使用時(shí)，加入添加劑后，方可實(shí)現(xiàn)與乙炔相當(dāng)?shù)男阅堋Ｒ虼耍趸呋瘎┑忍砑觿┑奶砑映蔀楸榈热細(xì)鈱?shí)現(xiàn)即定技術(shù)效果的關(guān)鍵問題，同時(shí)這也增加了大多數(shù)工業(yè)燃?xì)獾闹苽潆y度和復(fù)雜程度。在150多年前，人們發(fā)現(xiàn)了液下電弧產(chǎn)生的氣體具有可燃燒的特點(diǎn)，由此，液下電弧及其產(chǎn)生氣體的可燃特性進(jìn)入技術(shù)領(lǐng)域，被不斷研究并加以利用。近些年，人們開始嘗試開展液下電弧產(chǎn)生燃?xì)獾墓I(yè)化生產(chǎn)，經(jīng)過大量努力，得到了可使用的燃?xì)猓坏峭ㄟ^液下電弧制備可燃?xì)怏w生產(chǎn)效率低下，生產(chǎn)成本高昂，并伴有環(huán)境問題，難以得到理想的工業(yè)化裝置或供消費(fèi)者層面使用的小型裝置，產(chǎn)業(yè)化困難。基于上述現(xiàn)狀，以及業(yè)界對(duì)新型燃?xì)馓娲a(chǎn)品的需要，極有必要提供一種清潔環(huán)保、熱值高、使用安全、效果理想的新型工業(yè)燃?xì)猓槐緦?shí)用新型則提供了通過液下電弧制備該新型工業(yè)燃?xì)獾难b置。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種生產(chǎn)制備清潔環(huán)保型高速切割和焊接氣體的裝置。所述的制備切割和焊接氣體的裝置，為一液下電弧發(fā)生裝置，通過液下電弧實(shí)現(xiàn)可燃?xì)怏w的生產(chǎn)。所述裝置包括一個(gè)裝有液體的耐壓耐熱容器；所述容器內(nèi)部設(shè)置有至少一對(duì)電極，且電極浸沒于液體中；所述電極對(duì)中至少一個(gè)電極設(shè)有至少一個(gè)孔洞；所述容器內(nèi)部設(shè)置有向電極輸送電流的機(jī)構(gòu)；所述容器內(nèi)部設(shè)置有維持和改變電極對(duì)之間距離的機(jī)構(gòu)； 所述容器內(nèi)部設(shè)置有使所述液體流過至少一個(gè)電極中的至少一個(gè)孔洞的機(jī)構(gòu)。上述裝置的容器內(nèi)部或外部設(shè)置有維持和改變電極對(duì)之間距離的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可瞬間短接電極對(duì)，以啟動(dòng)電弧。上述裝置向電極輸送的電流為直流電或交流電。所述液下電弧發(fā)生裝置的容器內(nèi)部設(shè)置有安裝/固定所述電極的夾持裝置。該夾持裝置可滿足電極的快速安裝和拆卸，以實(shí)現(xiàn)工作過程中電極的方便更換。所述裝置包括一個(gè)容器內(nèi)液位的監(jiān)測(cè)裝置。所述裝置包括一個(gè)向容器內(nèi)自動(dòng)再灌注液體的裝置，該裝置根據(jù)監(jiān)測(cè)裝置的信號(hào)而啟動(dòng)。所述容器包含一個(gè)氣體收集裝置，該裝置可收集液體表面產(chǎn)生的氣體。所述氣體收集裝置進(jìn)一步包含一個(gè)氣水分離裝置。上述液下電弧發(fā)生裝置進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)電弧發(fā)生裝置。所述的一個(gè)或多個(gè)電弧發(fā)生裝置與液下電弧發(fā)生裝置為串聯(lián)連接。上述液下電弧產(chǎn)生的氣體，經(jīng)收集后進(jìn)入一個(gè)或多個(gè)電弧發(fā)生裝置的電弧區(qū)。所述的一個(gè)或多個(gè)電弧發(fā)生裝置中，包括至少一對(duì)電極，每對(duì)電極中至少一個(gè)電極具有一個(gè)通孔，用以通過氣體，使氣體完全通過電弧區(qū)。如圖1所示，本實(shí)用新型裝置主體反應(yīng)釜為一密封容器，具有完全密閉的筒體14。 該反應(yīng)釜14固定于底座9之上。滑動(dòng)系統(tǒng)15具有滑動(dòng)輪19，在更換電極時(shí)使反應(yīng)釜側(cè)法蘭能夠根據(jù)需要移動(dòng)。反應(yīng)釜內(nèi)部具有一支撐輪11支撐連接的銅棒17，銅棒17在反應(yīng)釜內(nèi)部的一端連接于陰極電極10。銅棒17在反應(yīng)釜外部的一端連接一陰極接線柱16。銅棒17由驅(qū)動(dòng)電極18驅(qū)動(dòng)，通過移動(dòng)，來調(diào)整陰極10在反應(yīng)釜中的位置。反應(yīng)釜的上法蘭蓋4上設(shè)有陽極12控制機(jī)構(gòu)。該控制機(jī)構(gòu)具有陽極驅(qū)動(dòng)電機(jī)1、 支撐架2、陽極接線柱3、上法蘭蓋4、驅(qū)動(dòng)桿5、物料入口 6、陽極12及陽極夾持13構(gòu)成；陽極夾持13固定陽極12，其設(shè)置可方便陽極12的更換；陽極夾持13與驅(qū)動(dòng)桿5連接，驅(qū)動(dòng)桿5與驅(qū)動(dòng)電機(jī)1連接，工作時(shí)，通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)1，來實(shí)現(xiàn)陽極12的移動(dòng)，以調(diào)整陽極12與陰極10之間的距離。驅(qū)動(dòng)桿5連接有陽極接線柱3，用以向陽極12供電。陽極12具有一中心通孔，該通孔通過管道與物料入口 6連接。反應(yīng)釜的一端設(shè)有液位監(jiān)測(cè)裝置，由液位筒7和液位計(jì)8構(gòu)成，通過導(dǎo)管分別連接反應(yīng)釜；該液位監(jiān)測(cè)裝置能夠在工作狀態(tài)下，監(jiān)控反應(yīng)釜內(nèi)液態(tài)物料的消耗情況。工作時(shí)，液態(tài)物料由入口 6進(jìn)入反應(yīng)釜內(nèi)部，并將陽極12與陰極10浸沒。通過驅(qū)動(dòng)電極1和18的共同作用，使陽極12與陰極10之間處于適合的間距，通電后啟動(dòng)電弧工作。電弧區(qū)在陽極12與陰極10之間形成，由于陽極12的中心通孔是物料進(jìn)入反應(yīng)釜的必經(jīng)路徑，因而，一旦形成連續(xù)工況，全部液態(tài)物料將全部經(jīng)過電弧處理。處于電弧區(qū)的物料被處理的同時(shí)，產(chǎn)生氣體。反應(yīng)釜的上表面具有一氣體出口 65，該出口通過法蘭64與氣水分離筒63連接，氣水分離筒63與二級(jí)電弧發(fā)生裝置的下端蓋57連接。上述產(chǎn)生的氣體經(jīng)過氣體出口 65進(jìn)入氣水分離筒63，被除掉水分，然后進(jìn)入二級(jí)電弧發(fā)生裝置。該二級(jí)電弧發(fā)生裝置由微動(dòng)電機(jī)50、驅(qū)動(dòng)桿51、接線柱52、上端蓋53、氣體出口 M、筒體55、下電極56、下端蓋57、電機(jī)支架58、上電極夾持器59、上電極60、下電極夾持器 61、絕緣層62、氣水分離筒63構(gòu)成。所述的二級(jí)電弧發(fā)生裝置的主體為筒體55，其具有上端蓋53和下端蓋57。上端蓋53貫穿有一驅(qū)動(dòng)桿51，驅(qū)動(dòng)桿51的一端連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)50，驅(qū)動(dòng)桿51在反應(yīng)釜內(nèi)部一端連接有上電極夾持59，上電極夾持59連接有上電極60，驅(qū)動(dòng)桿51可連接電源，同時(shí)具有接線柱的作用；下端蓋57固定有下電極夾持61，下端蓋57與下電極夾持61之間設(shè)有絕緣層 62，以使兩者絕緣；下電極夾持61與接線柱52連接，為下電極56供電。在工作狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)50通過驅(qū)動(dòng)桿51調(diào)整上電極60的位置，以維持上電極 60和下電極56之間適合的距離，形成電弧區(qū)；上電極60和下電極56均具有中心通孔。上述經(jīng)去除水分的氣體通過下電極的中心通孔進(jìn)入電弧區(qū)，再次被電弧處理。筒體55上端設(shè)有氣體出口 54，用以排出處理后的氣體。如果需要，還可以將排出的氣體進(jìn)一步通過圖2所示的電弧處理裝置處理。每經(jīng)過一次這樣的處理，所得到的氣體在使用性能上會(huì)有更優(yōu)異的提升，與乙炔、丙烷相比，氣體中co、SO2、NO2的含量更低，具有火焰溫度高、燃點(diǎn)高、不易燃、空氣中爆炸極限高、使用安全、切割/穿孔預(yù)熱時(shí)間短、切割厚度上限高和切割速度高的特點(diǎn)。

圖1為本實(shí)用新型所述生產(chǎn)制備清潔環(huán)保型高速切割和焊接氣體的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示裝置中的二級(jí)電弧發(fā)生裝置示意圖；1-陽極驅(qū)動(dòng)電機(jī)；2-支撐架；3-陽極接線柱；4-上法蘭蓋；[0038]5-驅(qū)動(dòng)桿；6-物料入口 ；7-液位筒；8-液位計(jì)；[0039]9-底座；10-陰極；11--支撐輪；12--陽極；[0040]13-陽極夾持；14-反應(yīng)釜筒體；15--滑動(dòng)系統(tǒng)；16--陰極接線柱[0041]17-銅棒；18-陰極驅(qū)動(dòng)電機(jī)；19--滑動(dòng)輪；50--微動(dòng)電機(jī)；[0042]51-驅(qū)動(dòng)桿；52-接線柱；53-~上立而蓋；54--氣體出口 ；[0043]55-筒體；56-電極；57--下端蓋；58--電機(jī)支架；[0044]59-上電極夾持；60-上電極；61--下電極夾持；62--絕緣層；[0045]63-氣水分離筒；64-法蘭；65-氣體出口。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1中所示的裝置主體反應(yīng)釜為一密封容器，具有完全密閉的筒體14。該反應(yīng)釜 14由一滑動(dòng)系統(tǒng)15支撐于底座9之上。滑動(dòng)系統(tǒng)15具有滑動(dòng)輪19，以使反應(yīng)釜能夠根據(jù)需要移動(dòng)。反應(yīng)釜內(nèi)部具有一支撐輪11支撐連接的銅棒17，銅棒17在反應(yīng)釜內(nèi)部的一端連接于陰極電極10。銅棒17在反應(yīng)釜外部的一端連接一陰極接線柱16。銅棒17由驅(qū)動(dòng)電極18驅(qū)動(dòng)，通過移動(dòng)，來調(diào)整陰極10在反應(yīng)釜中的位置。反應(yīng)釜的上法蘭蓋4上設(shè)有陽極12控制機(jī)構(gòu)。該控制機(jī)構(gòu)具有陽極驅(qū)動(dòng)電機(jī)1、 支撐架2、陽極接線柱3、上法蘭蓋4、驅(qū)動(dòng)桿5、物料入口 6、陽極12及陽極夾持13構(gòu)成；陽極夾持13固定陽極12，其設(shè)置可方便陽極12的更換；陽極夾持13與驅(qū)動(dòng)桿5連接，驅(qū)動(dòng)桿5與驅(qū)動(dòng)電機(jī)1連接，工作時(shí)，通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)1，來實(shí)現(xiàn)陽極12的移動(dòng)，以調(diào)整陽極12與陰極10之間的距離。驅(qū)動(dòng)桿5連接有陽極接線柱3，用以向陽極12供電。陽極12具有一中心通孔，該通孔通過管道與物料入口 6連接。反應(yīng)釜的一端設(shè)有液位監(jiān)測(cè)裝置，由液位筒7和液位計(jì)8構(gòu)成，通過導(dǎo)管分別連接反應(yīng)釜；該液位監(jiān)測(cè)裝置能夠在工作狀態(tài)下，監(jiān)控反應(yīng)釜內(nèi)液態(tài)物料的消耗情況。工作時(shí)，液態(tài)物料由入口 6進(jìn)入反應(yīng)釜內(nèi)部，并將陽極12與陰極10浸沒。通過驅(qū)動(dòng)電極1和18的共同作用，使陽極12與陰極10之間處于適合的間距，通電后啟動(dòng)電弧工作。電弧區(qū)在陽極12與陰極10之間形成，由于陽極12的中心通孔是物料進(jìn)入反應(yīng)釜的必經(jīng)路徑，因而，一旦形成連續(xù)工況，全部液態(tài)物料將全部經(jīng)過電弧處理。處于電弧區(qū)的物料被處理的同時(shí)，產(chǎn)生氣體。反應(yīng)釜的上表面具有一氣體出口 65，該出口通過法蘭64與氣水分離筒63連接，氣水分離筒63與二級(jí)電弧發(fā)生裝置的下端蓋57連接。上述產(chǎn)生的氣體經(jīng)過氣體出口 65進(jìn)入氣水分離筒63，被除掉水分，然后進(jìn)入二級(jí)電弧發(fā)生裝置。該二級(jí)電弧發(fā)生裝置由微動(dòng)電機(jī)50、驅(qū)動(dòng)桿51、接線柱52、上端蓋53、氣體出口 M、筒體55、下電極56、下端蓋57、電機(jī)支架58、上電極夾持器59、上電極60、下電極夾持器 61、絕緣層62、氣水分離筒63構(gòu)成。所述的二級(jí)電弧發(fā)生裝置的主體為筒體55，其具有上端蓋53和下端蓋57。上端蓋53貫穿有一驅(qū)動(dòng)桿51，驅(qū)動(dòng)桿51的一端連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)50，驅(qū)動(dòng)桿51在反應(yīng)釜內(nèi)部一端連接有上電極夾持59，上電極夾持59連接有上電極60，驅(qū)動(dòng)桿51可連接電源，同時(shí)具有接線柱的作用；下端蓋57固定有下電極夾持61，下端蓋57與下電極夾持61之間設(shè)有絕緣層 62，以使兩者絕緣；下電極夾持61與接線柱52連接，為下電極56供電。在工作狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)50通過驅(qū)動(dòng)桿51調(diào)整上電極60的位置，以維持上電極 60和下電極56之間適合的距離，形成電弧區(qū)；上電極60和下電極56均具有中心通孔。上述經(jīng)去除水分的氣體通過下電極的中心通孔進(jìn)入電弧區(qū)，再次被電弧處理。筒體55上端設(shè)有氣體出口 54，用以排出處理后的氣體。將排除的氣體收集，即為一種清潔環(huán)保型高速切割和焊接氣體。與乙炔、丙烷相比，本實(shí)用新型裝置產(chǎn)生的氣體在切割性能對(duì)比上，具有以下優(yōu)勢(shì)
權(quán)利要求1.一種生產(chǎn)制備清潔環(huán)保型高速切割和焊接氣體的裝置，其特征是，所述裝置為一液下電弧發(fā)生裝置，通過液下電弧實(shí)現(xiàn)可燃?xì)怏w的生產(chǎn)；所述裝置包括一個(gè)裝有液體的耐壓耐熱容器；所述容器內(nèi)部設(shè)置有至少一對(duì)電極，且電極浸沒于液體中；所述電極對(duì)中至少一個(gè)電極設(shè)有至少一個(gè)孔洞；所述容器內(nèi)部設(shè)置有向電極輸送電流的機(jī)構(gòu)；所述容器內(nèi)部設(shè)置有維持和改變電極對(duì)之間距離的機(jī)構(gòu)；所述容器內(nèi)部設(shè)置有使所述液體流過至少一個(gè)電極中的至少一個(gè)孔洞的機(jī)構(gòu)；上述裝置的容器內(nèi)部或外部設(shè)置有維持和改變電極對(duì)之間距離的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可瞬間短接電極對(duì)，以啟動(dòng)電弧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)制備清潔環(huán)保型高速切割和焊接氣體的裝置，其特征是，所述裝置的容器內(nèi)部設(shè)置有安裝/固定所述電極的夾持裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)制備清潔環(huán)保型高速切割和焊接氣體的裝置，其特征是，所述裝置包括一個(gè)容器內(nèi)液位的監(jiān)測(cè)裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)制備清潔環(huán)保型高速切割和焊接氣體的裝置，其特征是，所述容器包含一個(gè)氣體收集裝置，該裝置可收集液體表面產(chǎn)生的氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種生產(chǎn)制備清潔環(huán)保型高速切割和焊接氣體的裝置，其特征是，所述氣體收集裝置進(jìn)一步包含一個(gè)氣水分離裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的一種生產(chǎn)制備清潔環(huán)保型高速切割和焊接氣體的裝置，其特征是，所述裝置進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)電弧發(fā)生裝置；所述的一個(gè)或多個(gè)電弧發(fā)生裝置與液下電弧發(fā)生裝置為串聯(lián)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種生產(chǎn)制備清潔環(huán)保型高速切割和焊接氣體的裝置，其特征是，所述的一個(gè)或多個(gè)電弧發(fā)生裝置中，包括至少一對(duì)電極，每對(duì)電極中至少一個(gè)電極具有一個(gè)通孔，用以通過氣體，使氣體完全通過電弧區(qū)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種生產(chǎn)制備清潔環(huán)保型高速切割和焊接氣體的裝置，所述裝置為一液下電弧發(fā)生裝置，通過液下電弧實(shí)現(xiàn)可燃?xì)怏w的生產(chǎn)；所述裝置包括一個(gè)裝有液體的耐壓耐熱容器；所述容器內(nèi)部設(shè)置有至少一對(duì)電極，且電極浸沒于液體中；所述電極對(duì)中至少一個(gè)電極設(shè)有至少一個(gè)孔洞；所述容器內(nèi)部設(shè)置有向電極輸送電流的機(jī)構(gòu)；所述容器內(nèi)部設(shè)置有維持和改變電極對(duì)之間距離的機(jī)構(gòu)；所述容器內(nèi)部設(shè)置有使所述液體流過至少一個(gè)電極中的至少一個(gè)孔洞的機(jī)構(gòu)；上述裝置的容器內(nèi)部或外部設(shè)置有維持和改變電極對(duì)之間距離的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可瞬間短接電極對(duì)，以啟動(dòng)電弧，屬于清潔能源技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B23K5/00GK202272852SQ20112034951
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者馮曉紅 申請(qǐng)人:派石新能源技術(shù)開發(fā)(北京)有限公司