汽油喷火枪的研制与结构设计优化

冯添文

摘 要：结合当前针对改性沥青防水卷材采取施工机具所存在问题及缺陷，经过对众多方案比较研究，结合汽油二次气化原理与双喷嘴构型，将新型汽油喷火枪研制出来，不单解决汽油喷灯容易有积炭堵塞问题，还可代替石油气喷火枪，温度低时仍可使用，为相关工作人员解决了以往众多施工过程中让人头痛的难题。基于此，本文接下来将着重分析传统汽油喷灯的结构，寻找积炭状况根本成因，同时提出二次气化原理，以此为前提，将新型汽油喷火枪研制出来，而且该喷火枪也已经投入到实际工程中应用，取得了较为理想的应用效果，下面将着重针对该喷火枪研制与结构设计优化相关内容展开分析。

关键词：汽油喷火枪；研制；结构设计优化

APP与SBS等聚合物改性沥青防水卷材由于具有良好的性能，施工难度不大，已然变成我国创新防水材料主流产品。对它的施工主要以热熔法为主，用来加热卷材施工机具以汽油喷灯与石油气喷火枪为主。而现如今石油气喷火枪在具体施工时很难满足施工情况；另外，若温度较低冬季使用石油气喷火枪的话，想要达到气化效果难度是比较大的，只有45%左右的利用率。而使用汽油喷灯主要缺陷在于预热器中容易有积炭堵塞情况发生，给清理维修工作构成较大阻碍，同时使用周期也有所减少，还有汽油喷灯的重量是比较大的，为工人也带来较大工作负荷，在使用的时候热量容易反射到灯体，使得工作人员意外伤亡几率增大。所以针对汽油喷灯与石油气喷火枪的弊端，研制出一种可靠安全替代品已然迫在眉睫，接下来本文将针对汽油喷火枪研制和结构设计优化进行着重分析，希望会对相关研发与工作人员能够有所帮助。

1汽油喷灯容易积炭堵塞成因

汽油喷灯的主要原理在于汽油的气化燃烧，其预热燃烧的部分构造以圆环状与螺旋状居多，想要让汽油瞬间得以气化、实现充分燃烧效果，就必须要把预热器放在较高温度位置，温度在800℃左右为佳；但汽油超过400℃时便会出现部分分解现象[1]。而处于这种高温下，汽油当中碳氢链会自然断裂，继而呈现出游离状态的炭，沉积于预热器中，生成阻热层，伴随使用时间不断延长，炭沉积情况会越发严重，直至把预热器堵住。因为预热器采用封闭式圆环结构，因此就为清理与维修工作带来巨大工作负荷。而这也就是当汽油喷灯经过一段时间使用以后，火焰会越来越小，直至最终没有办法使用本质原因。

2避免预热器中积炭有效手段

2.1降低汽油气化温度

汽油处于高温缺氧状态时分解是喷灯预热器中积炭堵塞直接原因，而要想要尽可能避免汽油分解，就需要尽可能将汽油气化温度降低下来。经过反复实验我们设计出倒锥形预热器（如下图所示），能够达到促进汽油二次气化的目的，有效使汽油气化温度降低，以实现尽量避免汽油分解的理想效果。

2.2二次气化

在使用倒锥形的预热器时，汽油经金属管1进到预热器中，部分汽油由喷嘴2向外喷出，部分沿着金属管2至喷嘴1向外喷出，将喷嘴1所喷出汽油点燃，将预热器加热，让当中存在汽油部分开始气化，生成气相与液相混合物，部分由喷嘴2向外喷出，因为处在聚火筒中燃烧高温环境下，部分液相汽油开始进行第二次的气化；另外一部分沿着金属管2至喷嘴1向外喷出，喷至被加热预热器外壁上面，而液相汽油开始二次气化过程[2]。进而通过该过程，就全部达到气化与充分燃烧效果。

2.3避免倒锥形预热器阻碍火焰

倒锥形预热器具有阻碍火焰的效果，火焰短、聚火筒容易烧红，会散失较多热量。想要解决该冲突问题，在进行结构优化设计时设置喷嘴2部分，而又因为喷嘴2所喷出气体具有较快速度，在周边可以产生负压区域，对于后面火焰具有引射效果，让火焰长度明显增加，同聚火筒换热时间有所缩短，也进一步减少了热量损失。在使用该构造形式预热器的时候，汽油仅部分发生气化，温度不会过高，也不会使汽油发生分解现象。直接气化的时候管壁温度约在210℃左右，而二次气化管壁温度在130℃左右，两者差距约为80℃，所以能尽可能避免汽油分解与游离炭沉积情况出现。除此之外，预热器端盖结合螺纹连接形式，这样也更为方便清理长时间使用而生成的少许积炭。

3喷嘴选取与技术性能

3.1喷嘴选取

喷嘴大小与形状，不单和喷火枪耗油量存在直接关系，同时对喷火枪使用性能也会构成很大影響，因而它作为喷火枪一个非常重要的设计参数。而喷嘴形式是很多的，依照出口面积有无变化可以划分成可调式与固定式。燃气方面，想要确保气流速度比较大的话，一般情况下会结合渐缩型喷嘴与渐扩型喷嘴也就是俗称的拉伐尔喷嘴，利用拉伐尔喷嘴甚至可以使气流速度超过音速。同时拉伐尔喷嘴可满足气体降压增速进一步的要求，其最小截面位置压力比也就是喉部位置压力比作为临界的压力比，而喉部速度作为临界值速度，最大流量为喉部流量及喷嘴其他截面流量[3]。后一段扩放段位置，压力比持续减小，气体得以充足膨胀，速度继续增大，进一步实现超音速效果。在拉伐尔喷嘴结构设计优化方面将主要结合针形阀对喷嘴大小加以控制，分析到加工费用与难度，对于渐扩段与渐缩段都应采取直线圆锥型面代替流线型。

3.2技术性能

通过测试，汽油喷灯、石油气喷枪与汽油喷火枪性能分别如下表：

表1 汽油喷灯、石油气喷枪与汽油喷火枪技术性能比较情况

由上表中不难看出，汽油喷火枪火焰长度、火焰温度与汽油喷灯基本类似，但是气化充足，同空气混合比例合理，所以会有更少的耗油量。

4结语

综上所述，喷火枪为可以对燃气燃烧加以控制，产生柱形火焰从事加热焊接相关工作无管线可以拿在手掌中使用的一种工具，因而也被叫做掌上的喷火枪。喷火枪为新兴户外使用产品，主要用作野外炊具。喷火枪替代炉头作用，让火焰由固定位置释放，用来点燃篝火、现烤食品尤其方便。而喷火枪的工作原理为调整燃气压强变流从枪口喷出同时将它点燃，进而产生高温柱形的火焰可以用来加热与焊接等。但以往由于石油气喷火枪不耐低温，而汽油喷灯又有在预热器中容易有积炭堵塞情况发生的问题，给清理维修工作带来较大阻碍，同时使用周期也有所减少，还有汽油喷灯的重量是比较大的，为工人也带来较大工作负荷，在使用的时候热量容易反射到灯体，使得工作人员意外伤亡几率增大等缺陷较为明显，因此寻找出一种高效安全的替代品是十分重要与必要的，本文所研制与设计的汽油喷火枪很好的解决了上述问题，因此未来在涉及到喷火枪使用方面可以考虑将此作为应用的首选方法。

参考文献

[1]范国锋.喷火灯的爆炸与防爆[J].科技资讯，2012，24：195-196.

[2]白万明.石油液化气喷火枪用于蜂场消毒[J].蜜蜂杂志，2009，10：22.

[3]刘红.燃气发动机技术发展及润滑需求分析[J].润滑与密封，2013，07：105-110.