汽油噴火槍的研制與結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

馮添文

摘 要：結(jié)合當前針對改性瀝青防水卷材采取施工機具所存在問題及缺陷，經(jīng)過對眾多方案比較研究，結(jié)合汽油二次氣化原理與雙噴嘴構(gòu)型，將新型汽油噴火槍研制出來，不單解決汽油噴燈容易有積炭堵塞問題，還可代替石油氣噴火槍，溫度低時仍可使用，為相關(guān)工作人員解決了以往眾多施工過程中讓人頭痛的難題。基于此，本文接下來將著重分析傳統(tǒng)汽油噴燈的結(jié)構(gòu)，尋找積炭狀況根本成因，同時提出二次氣化原理，以此為前提，將新型汽油噴火槍研制出來，而且該噴火槍也已經(jīng)投入到實際工程中應(yīng)用，取得了較為理想的應(yīng)用效果，下面將著重針對該噴火槍研制與結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化相關(guān)內(nèi)容展開分析。

關(guān)鍵詞：汽油噴火槍；研制；結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

APP與SBS等聚合物改性瀝青防水卷材由于具有良好的性能，施工難度不大，已然變成我國創(chuàng)新防水材料主流產(chǎn)品。對它的施工主要以熱熔法為主，用來加熱卷材施工機具以汽油噴燈與石油氣噴火槍為主。而現(xiàn)如今石油氣噴火槍在具體施工時很難滿足施工情況；另外，若溫度較低冬季使用石油氣噴火槍的話，想要達到氣化效果難度是比較大的，只有45%左右的利用率。而使用汽油噴燈主要缺陷在于預(yù)熱器中容易有積炭堵塞情況發(fā)生，給清理維修工作構(gòu)成較大阻礙，同時使用周期也有所減少，還有汽油噴燈的重量是比較大的，為工人也帶來較大工作負荷，在使用的時候熱量容易反射到燈體，使得工作人員意外傷亡幾率增大。所以針對汽油噴燈與石油氣噴火槍的弊端，研制出一種可靠安全替代品已然迫在眉睫，接下來本文將針對汽油噴火槍研制和結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化進行著重分析，希望會對相關(guān)研發(fā)與工作人員能夠有所幫助。

1汽油噴燈容易積炭堵塞成因

汽油噴燈的主要原理在于汽油的氣化燃燒，其預(yù)熱燃燒的部分構(gòu)造以圓環(huán)狀與螺旋狀居多，想要讓汽油瞬間得以氣化、實現(xiàn)充分燃燒效果，就必須要把預(yù)熱器放在較高溫度位置，溫度在800℃左右為佳；但汽油超過400℃時便會出現(xiàn)部分分解現(xiàn)象[1]。而處于這種高溫下，汽油當中碳氫鏈會自然斷裂，繼而呈現(xiàn)出游離狀態(tài)的炭，沉積于預(yù)熱器中，生成阻熱層，伴隨使用時間不斷延長，炭沉積情況會越發(fā)嚴重，直至把預(yù)熱器堵住。因為預(yù)熱器采用封閉式圓環(huán)結(jié)構(gòu)，因此就為清理與維修工作帶來巨大工作負荷。而這也就是當汽油噴燈經(jīng)過一段時間使用以后，火焰會越來越小，直至最終沒有辦法使用本質(zhì)原因。

2避免預(yù)熱器中積炭有效手段

2.1降低汽油氣化溫度

汽油處于高溫缺氧狀態(tài)時分解是噴燈預(yù)熱器中積炭堵塞直接原因，而要想要盡可能避免汽油分解，就需要盡可能將汽油氣化溫度降低下來。經(jīng)過反復(fù)實驗我們設(shè)計出倒錐形預(yù)熱器（如下圖所示），能夠達到促進汽油二次氣化的目的，有效使汽油氣化溫度降低，以實現(xiàn)盡量避免汽油分解的理想效果。

2.2二次氣化

在使用倒錐形的預(yù)熱器時，汽油經(jīng)金屬管1進到預(yù)熱器中，部分汽油由噴嘴2向外噴出，部分沿著金屬管2至噴嘴1向外噴出，將噴嘴1所噴出汽油點燃，將預(yù)熱器加熱，讓當中存在汽油部分開始氣化，生成氣相與液相混合物，部分由噴嘴2向外噴出，因為處在聚火筒中燃燒高溫環(huán)境下，部分液相汽油開始進行第二次的氣化；另外一部分沿著金屬管2至噴嘴1向外噴出，噴至被加熱預(yù)熱器外壁上面，而液相汽油開始二次氣化過程[2]。進而通過該過程，就全部達到氣化與充分燃燒效果。

2.3避免倒錐形預(yù)熱器阻礙火焰

倒錐形預(yù)熱器具有阻礙火焰的效果，火焰短、聚火筒容易燒紅，會散失較多熱量。想要解決該沖突問題，在進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時設(shè)置噴嘴2部分，而又因為噴嘴2所噴出氣體具有較快速度，在周邊可以產(chǎn)生負壓區(qū)域，對于后面火焰具有引射效果，讓火焰長度明顯增加，同聚火筒換熱時間有所縮短，也進一步減少了熱量損失。在使用該構(gòu)造形式預(yù)熱器的時候，汽油僅部分發(fā)生氣化，溫度不會過高，也不會使汽油發(fā)生分解現(xiàn)象。直接氣化的時候管壁溫度約在210℃左右，而二次氣化管壁溫度在130℃左右，兩者差距約為80℃，所以能盡可能避免汽油分解與游離炭沉積情況出現(xiàn)。除此之外，預(yù)熱器端蓋結(jié)合螺紋連接形式，這樣也更為方便清理長時間使用而生成的少許積炭。

3噴嘴選取與技術(shù)性能

3.1噴嘴選取

噴嘴大小與形狀，不單和噴火槍耗油量存在直接關(guān)系，同時對噴火槍使用性能也會構(gòu)成很大影響，因而它作為噴火槍一個非常重要的設(shè)計參數(shù)。而噴嘴形式是很多的，依照出口面積有無變化可以劃分成可調(diào)式與固定式。燃氣方面，想要確保氣流速度比較大的話，一般情況下會結(jié)合漸縮型噴嘴與漸擴型噴嘴也就是俗稱的拉伐爾噴嘴，利用拉伐爾噴嘴甚至可以使氣流速度超過音速。同時拉伐爾噴嘴可滿足氣體降壓增速進一步的要求，其最小截面位置壓力比也就是喉部位置壓力比作為臨界的壓力比，而喉部速度作為臨界值速度，最大流量為喉部流量及噴嘴其他截面流量[3]。后一段擴放段位置，壓力比持續(xù)減小，氣體得以充足膨脹，速度繼續(xù)增大，進一步實現(xiàn)超音速效果。在拉伐爾噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方面將主要結(jié)合針形閥對噴嘴大小加以控制，分析到加工費用與難度，對于漸擴段與漸縮段都應(yīng)采取直線圓錐型面代替流線型。

3.2技術(shù)性能

通過測試，汽油噴燈、石油氣噴槍與汽油噴火槍性能分別如下表：

表1 汽油噴燈、石油氣噴槍與汽油噴火槍技術(shù)性能比較情況

由上表中不難看出，汽油噴火槍火焰長度、火焰溫度與汽油噴燈基本類似，但是氣化充足，同空氣混合比例合理，所以會有更少的耗油量。

4結(jié)語

綜上所述，噴火槍為可以對燃氣燃燒加以控制，產(chǎn)生柱形火焰從事加熱焊接相關(guān)工作無管線可以拿在手掌中使用的一種工具，因而也被叫做掌上的噴火槍。噴火槍為新興戶外使用產(chǎn)品，主要用作野外炊具。噴火槍替代爐頭作用，讓火焰由固定位置釋放，用來點燃篝火、現(xiàn)烤食品尤其方便。而噴火槍的工作原理為調(diào)整燃氣壓強變流從槍口噴出同時將它點燃，進而產(chǎn)生高溫柱形的火焰可以用來加熱與焊接等。但以往由于石油氣噴火槍不耐低溫，而汽油噴燈又有在預(yù)熱器中容易有積炭堵塞情況發(fā)生的問題，給清理維修工作帶來較大阻礙，同時使用周期也有所減少，還有汽油噴燈的重量是比較大的，為工人也帶來較大工作負荷，在使用的時候熱量容易反射到燈體，使得工作人員意外傷亡幾率增大等缺陷較為明顯，因此尋找出一種高效安全的替代品是十分重要與必要的，本文所研制與設(shè)計的汽油噴火槍很好的解決了上述問題，因此未來在涉及到噴火槍使用方面可以考慮將此作為應(yīng)用的首選方法。

參考文獻

[1]范國鋒.噴火燈的爆炸與防爆[J].科技資訊，2012，24：195-196.

[2]白萬明.石油液化氣噴火槍用于蜂場消毒[J].蜜蜂雜志，2009，10：22.

[3]劉紅.燃氣發(fā)動機技術(shù)發(fā)展及潤滑需求分析[J].潤滑與密封，2013，07：105-110.