全文摘要
本实用新型公开了便携式金属件野外聚能型应急热切割装置，包括装药桶，装药桶内从下向上依次设有圆锥形铝制的药型罩、铝热剂层、点火剂层；装药桶的顶端安装有顶盖；药型罩的底部通过中轴线垂直向设置的铝支撑套筒或挡环连接在装药桶的底板的顶面上或者通过挡环连接在装药桶的中部的径向内周表面上；顶盖中心设有通孔，通孔内安装有绝缘塞；绝缘塞中心安装有两点火电极，两点火电极与电点火装置相连；装药桶的底板中心设有冲切孔；装药桶上设有待冲切物体固定装置。本实用新型使燃烧产生的燃烧产物进行了聚能并通过药型罩进行方向性优化，可以最大限度的利用切割能量，具有耗能低，切割效果好的特点。
主设计要求
1.便携式金属件野外聚能型应急热切割装置，其特征在于：包括装药桶（1），装药桶（1）内从下向上依次设有圆锥形铝制的药型罩（3）、铝热剂层（4）、点火剂层（5）；药型罩（3）的底部的径向外周表面紧贴装药桶（1）的径向内周表面；药型罩（3）的底端的直径大于其顶端的直径；装药桶（1）的顶端安装有可密封装药桶（1）顶部开口的顶盖（6）；顶盖（6）中心设有绝缘塞安装通孔（7），绝缘塞安装通孔（7）内安装有绝缘塞（8）；绝缘塞（8）的纵截面呈倒“T”字形，绝缘塞安装通孔（7）的横截面、绝缘塞（8）的上端的横截面均为圆形，绝缘塞（8）的上端插入绝缘塞安装通孔（7）且与绝缘塞安装通孔（7）螺纹连接；绝缘塞（8）中心安装有两点火电极（9），两点火电极（9）与电点火装置（10）相连；装药桶（1）的底板（11）中心设有冲切孔（12）；装药桶（1）上设有待冲切物体固定装置；药型罩（3）的底部通过中轴线垂直向设置的铝支撑套筒（2）连接在装药桶（1）的底板（11）的顶面上；铝支撑套筒（2）的中轴线与装药桶（1）的中轴线重合，药型罩（3）的底面与铝支撑套筒（2）的顶面相连，或者，药型罩（3）的底部通过挡环（25）连接在装药桶（1）的中部的径向内周表面上；挡环（25）设置在装药桶的底板（11）上方的径向内周表面上，挡环（25）的顶面平行于装药桶（1）的底板（11）的顶面。
设计方案
1.便携式金属件野外聚能型应急热切割装置，其特征在于：包括装药桶（1），装药桶（1）内从下向上依次设有圆锥形铝制的药型罩（3）、铝热剂层（4）、点火剂层（5）；药型罩（3）的底部的径向外周表面紧贴装药桶（1）的径向内周表面；药型罩（3）的底端的直径大于其顶端的直径；装药桶（1）的顶端安装有可密封装药桶（1）顶部开口的顶盖（6）；顶盖（6）中心设有绝缘塞安装通孔（7），绝缘塞安装通孔（7）内安装有绝缘塞（8）；绝缘塞（8）的纵截面呈倒“T”字形，绝缘塞安装通孔（7）的横截面、绝缘塞（8）的上端的横截面均为圆形，绝缘塞（8）的上端插入绝缘塞安装通孔（7）且与绝缘塞安装通孔（7）螺纹连接；绝缘塞（8）中心安装有两点火电极（9），两点火电极（9）与电点火装置（10）相连；装药桶（1）的底板（11）中心设有冲切孔（12）；装药桶（1）上设有待冲切物体固定装置；
药型罩（3）的底部通过中轴线垂直向设置的铝支撑套筒（2）连接在装药桶（1）的底板（11）的顶面上；铝支撑套筒（2）的中轴线与装药桶（1）的中轴线重合，药型罩（3）的底面与铝支撑套筒（2）的顶面相连，或者，
药型罩（3）的底部通过挡环（25）连接在装药桶（1）的中部的径向内周表面上；挡环（25）设置在装药桶的底板（11）上方的径向内周表面上，挡环（25）的顶面平行于装药桶（1）的底板（11）的顶面。
2.如权利要求1所述的便携式金属件野外聚能型应急热切割装置，其特征在于：待冲切物体固定装置包括安装在装药桶（1）的底端的底盖（13）；底盖（13）上设有冲切通孔（14），冲切通孔（14）的内径从上向下逐渐变小；冲切通孔（14）的顶部与冲切孔（12）的底部相连，冲切通孔（14）的顶部直径与冲切孔（12）的底部直径相同，冲切通孔（14）、冲切孔（12）的中轴线与装药桶（1）的中轴线重合；底盖（13）上水平向设有待冲切物体插入孔（15）且待冲切物体插入孔（15）与冲切通孔（14）相交；装药桶（1）与底盖（13）螺纹连接。
3.如权利要求2所述的便携式金属件野外聚能型应急热切割装置，其特征在于：装药桶（1）的内周表面上设有装药桶耐高温层（16）；冲切通孔（14）的内周表面上设有冲切通孔耐高温层（17）；冲切孔（12）的内周表面上设有冲切孔耐高温层（18）；待冲切物体插入孔（15）的内周表面上设有待冲切物体插入孔耐高温层（19）。
4.如权利要求3所述的便携式金属件野外聚能型应急热切割装置，其特征在于：所述装药桶耐高温层（16）、冲切通孔耐高温层（17）、冲切孔耐高温层（18）、待冲切物体插入孔耐高温层（19）分别为陶瓷或石墨制成的装药桶耐高温层、陶瓷或石墨制成的冲切通孔耐高温层、陶瓷或石墨制成的冲切孔耐高温层、陶瓷或石墨制成的待冲切物体插入孔耐高温层。
5.如权利要求1所述的便携式金属件野外聚能型应急热切割装置，其特征在于：待冲切物体固定装置包括若干设置在装药桶（1）底端径向外周表面上的固定耳（20）；冲切通孔（14）的中轴线与装药桶（1）的中轴线重合。
6.如权利要求5所述的便携式金属件野外聚能型应急热切割装置，其特征在于：装药桶（1）的内周表面上设有装药桶耐高温层（16）；冲切通孔（14）的内周表面上设有冲切通孔耐高温层（17）。
7.如权利要求6所述的便携式金属件野外聚能型应急热切割装置，其特征在于：冲切通孔（14）的内径从上向下逐渐变小；所述装药桶耐高温层（16）、冲切通孔耐高温层（17）分别为陶瓷或石墨制成的装药桶耐高温层、陶瓷或石墨制成的冲切通孔耐高温层；绝缘塞（8）为石墨制成的绝缘塞（8）或陶瓷制成的绝缘塞（8）。
8.如权利要求7所述的便携式金属件野外聚能型应急热切割装置，其特征在于：装药桶（1）的底面上设有用于固定带冲切物体的凹槽（21）；固定耳（20）上设有磁铁（24）。
9.如权利要求1所述的便携式金属件野外聚能型应急热切割装置，其特征在于：绝缘塞（8）上设有两安装孔，两安装孔内分别设有两点火电极（9），两点火电极（9）的底端靠近点火剂层（5）；装药桶（1）内垂直向设有一镁条（22），镁条（22）的顶端位于点火剂层（5）内，镁条（22）的底端位于铝热剂层（4）内。
10.便携式金属件野外聚能型应急热切割装置，其特征在于：包括装药桶（1），装药桶（1）内从下向上依次设有圆锥形铝制的药型罩（3）、铝热剂层（4）、点火剂层（5），药型罩（3）的底部的径向外周表面紧贴装药桶（1）的径向内周表面；药型罩（3）的底端的直径大于其顶端的直径；装药桶（1）的顶端安装有可密封装药桶（1）顶部开口的顶盖（6）；顶盖（6）中心设有绝缘塞安装通孔（7），绝缘塞安装通孔（7）内安装有绝缘塞（8）；绝缘塞安装通孔（7）、绝缘塞（8）均呈上小下大的锥台形；绝缘塞（8）与绝缘塞安装通孔（7）螺纹连接；绝缘塞（8）中心安装有两点火电极（9），两点火电极（9）与电点火装置（10）相连；装药桶（1）的底板（11）中心设有冲切孔（12）；装药桶（1）上设有待冲切物体固定装置；
药型罩（3）的底部通过中轴线垂直向设置的铝支撑套筒（2）连接在装药桶（1）的底板（11）的顶面上；铝支撑套筒（2）的中轴线与装药桶（1）的中轴线重合，药型罩（3）的底面与铝支撑套筒（2）的顶面相连，或者，
药型罩（3）的底部通过挡环（25）连接在装药桶（1）的中部的径向内周表面上；挡环（25）设置在装药桶的底板（11）上方的径向内周表面上，挡环（25）的顶面平行于装药桶（1）的底板（11）的顶面。
11.如权利要求10所述的便携式金属件野外聚能型应急热切割装置，其特征在于：待冲切物体固定装置包括安装在装药桶（1）的底端的底盖（13）；底盖（13）上设有冲切通孔（14），冲切通孔（14）的内径从上向下逐渐变小；冲切通孔（14）的顶部与冲切孔（12）的底部相连，冲切通孔（14）的顶部直径与冲切孔（12）的底部直径相同，冲切通孔（14）、冲切孔（12）的中轴线与装药桶（1）的中轴线重合；底盖（13）上水平向设有待冲切物体插入孔（15）且待冲切物体插入孔（15）与冲切通孔（14）相交；装药桶（1）与底盖（13）螺纹连接。
12.如权利要求11所述的便携式金属件野外聚能型应急热切割装置，其特征在于：装药桶（1）的内周表面上设有装药桶耐高温层（16）；冲切通孔（14）的内周表面上设有冲切通孔耐高温层（17）；冲切孔（12）的内周表面上设有冲切孔耐高温层（18）；待冲切物体插入孔（15）的内周表面上设有待冲切物体插入孔耐高温层（19）。
13.如权利要求12所述的便携式金属件野外聚能型应急热切割装置，其特征在于：所述装药桶耐高温层（16）、冲切通孔耐高温层（17）、冲切孔耐高温层（18）、待冲切物体插入孔耐高温层（19）分别为陶瓷或石墨制成的装药桶耐高温层、陶瓷或石墨制成的冲切通孔耐高温层、陶瓷或石墨制成的冲切孔耐高温层、陶瓷或石墨制成的待冲切物体插入孔耐高温层。
14.如权利要求10所述的便携式金属件野外聚能型应急热切割装置，其特征在于：待冲切物体固定装置包括若干设置在装药桶（1）底端径向外周表面上的固定耳（20）；冲切通孔（14）的中轴线与装药桶（1）的中轴线重合。
15.如权利要求14所述的便携式金属件野外聚能型应急热切割装置，其特征在于：装药桶（1）的内周表面上设有装药桶耐高温层（16）；冲切通孔（14）的内周表面上设有冲切通孔耐高温层（17）。
16.如权利要求15所述的便携式金属件野外聚能型应急热切割装置，其特征在于：冲切通孔（14）的内径从上向下逐渐变小；所述装药桶耐高温层（16）、冲切通孔耐高温层（17）分别为陶瓷或石墨制成的装药桶耐高温层、陶瓷或石墨制成的冲切通孔耐高温层；绝缘塞（8）为石墨制成的绝缘塞（8）或陶瓷制成的绝缘塞（8）。
17.如权利要求16所述的便携式金属件野外聚能型应急热切割装置，其特征在于：装药桶（1）的底面上设有用于固定带冲切物体的凹槽（21）；固定耳（20）上设有磁铁（24）。
18.如权利要求1所述的便携式金属件野外聚能型应急热切割装置，其特征在于：绝缘塞（8）上设有两安装孔，两安装孔内分别设有两点火电极（9），两点火电极（9）的底端靠近点火剂层（5）；装药桶（1）内垂直向设有一镁条（22），镁条（22）的顶端位于点火剂层（5）内，镁条（22）的底端位于铝热剂层（4）内。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及应急切割领域，特别涉及金属件野外聚能型应急热切割装置。
背景技术
应急切割是野外工程设施装备紧急安装、抢修和破拆的重要技术，也是战场抢修中必不可少的技术。统计表明，装备零部件在野外或战场上出现卡死、折断、穿孔等损坏，影响使用性能，大部分需要采用应急切割的方法快速加以解决。在地震、雪灾、塌方、沉船等灾害抢险救援中和日常消防救护中同样迫切需要轻便安全的应急切割方法。
目前，野外抢修中常用的热切割方法是等离子切割或气割。等离子切割是利用高能量密度、高温高速气流进行切割的一种热切割方法，可以切割多种金属，但它需要大功率电源和沉重昂贵的设备，在野外使用严重制约抢修的灵活机动性；气割是利用可燃气体与氧气混合燃烧形成的高温火焰和金属在氧气流中剧烈燃烧，并将燃烧后产生的氧化物熔渣吹掉实现金属分割的一种热切割方法，可以切割碳素钢、低合金钢，但不能有效切割铸铁、不锈钢、有色金属等材料，而且需要储气设备等。近些年，技术人员在新可燃气体研发，储气设备小型化作了大量工作，但是无论使用何种可燃气体、液体或其它引燃方式，都离不开强助燃剂氧气或液态氧，氧气储罐小型化必然带来储罐更换频繁，必然要配备研制大型专用灌气或液设备，同时高压氧气罐在枪林弹雨、烟熏火燎的环境下极易损伤或破裂，十分危险。利用燃烧合成技术，基于手工自蔓延焊接技术成果，拓展研究出的手工自蔓延切割方法，是一种无需外界能源和设备的野外应急切割新方法，其使用的切割器材为适合手工操作的燃烧型切割笔(棒)。虽然该方法可在无电源、无气源及无设备条件下烧穿切割金属，但是由于切割笔(棒)燃烧产生的喷射射流温度低、射流速度小、能量密度小、热量损失大、含氧量低等原因，造成金属切割效率低、厚度薄、切口宽度大且不整齐等难以克服的问题。
野外切割常采用切割剂。切割剂采用普通的发热剂。发热剂主要是由铝、氧化物、硝酸盐和氧化铁组成的混合物，同时还常含有其他一些附加物，如黏结剂和充填剂等。发热剂的燃烧迅速及燃烧时释放出的热量，对其适用性具有决定性影响。此外，它的导热性及熔化温度等也影响其适用性。也可以采用铝热剂。铝热剂是铝粉和难熔金属氧化物的混合物。常见铝热剂是铝粉和三氧化二铁粉末按比例配成呈粉红色的混合物(比例约为1:2.95)，当用引燃剂点燃，反应猛烈进行，得到氧化铝和单质铁并放出大量的热，温度可到2500℃，并发出耀眼的光芒，能使生成的铁熔化。铝热剂是铝热反应的重要成分，铝热反应在轨道焊接等高温户外作业中发挥重要作用。可用于引发一些需要高温的反应。
便携式固体切割剂切割技术是一种新型钢结构件打孔或切割技术，其切割用器材由便携式切割枪和燃烧型切割弹两部分组成。切割时将燃烧型切割弹装填入切割枪中，手持切割枪对准切割件，击发切割弹底火，底火点燃弹内引燃剂，引燃剂点燃切割剂，产生高温冶金熔体和高压气体，产物经喷嘴聚能压缩后喷出，将钢结构件局部熔化并被高压气体吹除，实现打孔或切割。该方法可实现对各种碳钢、合金钢等金属的手工操作切割。由于燃烧产生的高温冶金熔体和高压气体是经过喷嘴聚能压缩后喷出，喷射射流温度高、射流速度大、能量密度大、热量损失小，具有切割金属厚度大、效率高、应用面广、使用储运安全性好等特点。因此，这种适合手工操作，且无需外界电源和气源，携带方便、操作简单、安全可靠的金属构件切割新方法，是应急快速热切割金属的理想技术手段，对更好更快地完成野外或战场情况下的应急抢修和抢险救灾任务，具有十分重要的意义。
发明人申请的公开号为CN108627058A的专利公开了一种燃烧转爆轰聚能爆炸装置，包括高压电火花点火装置和聚能爆炸装置。聚能爆炸装置包括装药容器、药型罩，装药容器包括一筒状的装药容器本体及顶盖；顶盖上设有点火电极安装孔；装药容器本体内安装有药型罩；装药容器本体内药型罩上方从上至下依次装有起爆装药层、传爆药层、猛炸药层；起爆药层自上而下依次为混合装药层、散装黑索金层、黑索金药柱，混合装药层为黑火药、活性金属粉末、高氯酸盐的混合物。所述混合装药层自上而下分为混合装药层上层、混合装药层下层，混合装药层上层的密度范围为0.5～0.7g\/cm3<\/sup>，混合装药层下层的密度范围为0.7～0.9g\/cm3<\/sup>；混合装药层上层、混合装药层下层、散装黑索金层、黑索金药柱的体积比为1.5～2:2～3.5:5～6:5～6；黑索金药柱的密度为1.2～1.4g\/cm3<\/sup>。或者，所述混合装药层包括圆环柱体状的混合装药层外层及镶嵌在混合装药层外层内的圆柱体状的混合装药层内层，混合装药层外层的密度范围为0.7～0.9g\/cm3<\/sup>，混合装药层内层的密度范围为0.5～0.7g\/cm3<\/sup>；混合装药层、散装黑索金层、黑索金药柱的体积比为3～3.5:2～3.5:5～6:5～6；黑索金药柱的密度为1.2～1.4g\/cm3<\/sup>。高压电火花点火装置包括电源、升压装置、两点火电极，两点火电极安装在一绝缘塞上，所述绝缘塞安装在点火电极安装孔上。该燃烧转爆轰聚能爆炸装置能安全稳定地起爆并产生有效的聚能射流，适用于微声爆破打孔，但该装置靠炸药的爆炸进行切割，炸药在使用过程中危险性大，必须远距离操作。
中国人民解放军军械工程学院申请的公开号为CN103182609A为发明专利公开了一种钢结构件切割用燃烧型切割弹，该燃烧型切割弹由弹底、底火、弹壳、引燃剂、切割剂和喷嘴组成；切割剂中高热剂以铝热剂为主，约占切割剂重量的百分比为65％～85％，造气剂以硝酸钾为主，约占切割剂重量的百分比为5％～25％，造渣剂和合金剂约占切割剂重量的百分比为7％～20％。切割时将燃烧型切割弹装填入切割枪中，手持切割枪对准切割件，击发切割弹底火，底火点燃弹内引燃剂，引燃剂点燃切割剂，产生高温冶金熔体和高压气体，产物经喷嘴聚能压缩后喷出，将钢结构件局部熔化，实现切割。该切割弹主要用于各种钢结构件的快速热切割及其水下切割。该切割弹的缺陷在于，该装置中含有感度较高的火工元件底火，在储存及运输过程中存在不安全因素，该装置属于近距离操作切割，当待切割构件较大时，不能适应切割需要。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，针对现有技术的不足，提供便携式金属件野外聚能型应急热切割装置，解决现有技术中采用感度较高的火工元件底火，在储存及运输过程中存在不安全因素，不使用远距离操作、定向性差、耗能高的问题。
本实用新型采用的技术方案如下。
便携式金属件野外聚能型应急热切割装置，其特征在于：包括装药桶，装药桶内从下向上依次设有圆锥形铝制的药型罩、铝热剂层、点火剂层；药型罩的底部的径向外周表面紧贴装药桶的径向内周表面；药型罩的底端的直径大于其顶端的直径；装药桶的顶端安装有可密封装药桶顶部开口的顶盖；顶盖中心设有绝缘塞安装通孔，绝缘塞安装通孔内安装有绝缘塞；绝缘塞的纵截面呈倒“T”字形，绝缘塞安装通孔的横截面、绝缘塞的上端的横截面均为圆形，绝缘塞的上端插入绝缘塞安装通孔且与绝缘塞安装通孔螺纹连接；绝缘塞上中心安装有两点火电极，两点火电极与电点火装置相连；装药桶的底板中心设有冲切孔；装药桶上设有待冲切物体固定装置。
药型罩的底部通过中轴线垂直向设置的铝支撑套筒连接在装药桶的底板的顶面上；铝支撑套筒的中轴线与装药桶的中轴线重合，药型罩的底部的径向外周表面紧贴装药桶的径向内周表面且药型罩的底面且与铝支撑套筒的顶面相连，或者，
药型罩的底部通过挡环连接在装药桶的中部的径向内周表面上；药型罩的底部的径向外周表面紧贴装药桶的径向内周表面；挡环设置在装药桶的底板上方的径向内周表面上，挡环的顶面平行于装药桶的底板的顶面。
便携式金属件野外聚能型应急热切割装置，包括装药桶，装药桶内从下向上依次设有圆锥形铝制的药型罩、铝热剂层、点火剂层，药型罩的底部的径向外周表面紧贴装药桶的径向内周表面；药型罩的底端的直径大于其顶端的直径；装药桶的顶端安装有可密封装药桶顶部开口的顶盖；顶盖中心设有绝缘塞安装通孔，绝缘塞安装通孔内安装有绝缘塞；绝缘塞安装通孔、绝缘塞均呈上小下大的锥台形；绝缘塞与绝缘塞安装通孔螺纹连接；绝缘塞中心安装有两点火电极，两点火电极与电点火装置相连；装药桶的底板中心设有冲切孔；装药桶上设有待冲切物体固定装置。
药型罩的底部通过中轴线垂直向设置的铝支撑套筒连接在装药桶的底板的顶面上；铝支撑套筒的中轴线与装药桶的中轴线重合，药型罩的底部的径向外周表面紧贴装药桶的径向内周表面且药型罩的底面与铝支撑套筒的顶面相连，或者，药型罩的底部通过挡环连接在装药桶的中部的径向内周表面上；药型罩的底部的径向外周表面紧贴装药桶的径向内周表面；挡环设置在装药桶的底板上方的径向内周表面上，挡环的顶面平行于装药桶的底板的顶面。
作为优选技术方案，待冲切物体固定装置包括安装在装药桶的底端的底盖；底盖上设有冲切通孔，冲切通孔的内径从上向下逐渐变小；冲切通孔的顶部与冲切孔的底部相连，冲切通孔的顶部直径与冲切孔的底部直径相同，冲切通孔、冲切孔的中轴线与装药桶的中轴线重合；底盖上水平向设有待冲切物体插入孔且待冲切物体插入孔与冲切通孔相交；装药桶与底盖螺纹连接。
作为优选技术方案，装药桶的内周表面上设有装药桶耐高温层；冲切通孔的内周表面上设有冲切通孔耐高温层；冲切孔的内周表面上设有冲切孔耐高温层；待冲切物体插入孔的内周表面上设有待冲切物体插入孔耐高温层。
作为优选技术方案，所述装药桶耐高温层、冲切通孔耐高温层、冲切孔耐高温层、待冲切物体插入孔耐高温层分别为陶瓷或石墨制成的装药桶耐高温层、陶瓷或石墨制成的冲切通孔耐高温层、陶瓷或石墨制成的冲切孔耐高温层、陶瓷或石墨制成的待冲切物体插入孔耐高温层。
作为优选技术方案，待冲切物体固定装置包括若干设置在装药桶底端径向外周表面上的固定耳；冲切通孔的中轴线与装药桶的中轴线重合。
作为优选技术方案，装药桶的内周表面上设有装药桶耐高温层；冲切通孔的内周表面上设有冲切通孔耐高温层。
作为优选技术方案，冲切通孔的内径从上向下逐渐变小；所述装药桶耐高温层、冲切通孔耐高温层分别为陶瓷或石墨制成的装药桶耐高温层、陶瓷或石墨制成的冲切通孔耐高温层；绝缘塞为石墨制成的绝缘塞或陶瓷制成的绝缘塞。
作为优选技术方案，装药桶的底面上设有用于固定带冲切物体的凹槽；固定耳上设有磁铁。
作为优选技术方案，绝缘塞上设有两点火电极安装孔，两点火电极分别安装在两点火电极安装孔上，两点火电极的底端靠近点火剂层；装药桶内中心垂直向设有一镁条，镁条的顶端位于点火剂层内，镁条的底端位于铝热剂层内。
本实用新型的有益效果是：药型罩顶住顶板，当切割剂燃烧产生的压力级别大于药型罩的支撑能力，药型罩破碎；高温高压熔融流体沿冲切孔喷出对待冲切物体进行冲切。由于是铝制的药型罩，其破碎产生的碎片进入待冲切物体，可以进行二次燃烧继续放出大量的热，可有效提高冲切的深度。本实用新型使燃烧产生的燃烧产物进行了聚能并通过药型罩进行方向性优化，使切割的能量密度得到进一步提高。顶盖、装药桶、底盖等可以拆分，便于携带。切割以切割剂中高热剂发生燃烧反应产生的高温及其高温熔体产物熔化金属为主，以造气剂产生的大量过氧气体与钢材发生放热并形成低熔点氧化物的氧化反应为辅，在持续高速气流作用下吹掉熔融金属和熔渣实现切割，可以最大限度的利用切割能量，具有耗能低，切割效果好的特点。本实用新型装置燃烧合成反应速度快，能量密度大，燃烧温度高，切割压力大，切割速率快，而且不使用火工品及猛炸药。适用于野外或战场无电、无气、无设备条件下各种钢结构件的快速应急热切割及其水下切割。
附图说明
图1是本实用新型便携式金属件野外聚能型应急热切割装置一较佳实施例的结构示意图。
图2是图1的A部分的局部放大图。
图3是图1的B部分的局部放大图。
图4是图1所示便携式金属件野外聚能型应急热切割装置与待切割装置连接示意图。
图5是图4的C部分的局部放大图。
图6是图5所示野外金属构件的聚能型爆破冲切装置切割剂层燃烧后的示意图。
图7是本实用新型便携式金属件野外聚能型应急热切割装置一较佳实施例的结构示意图。
图8是图7的D部分的局部放大图。
图9是图7所示便携式金属件野外聚能型应急热切割装置与待切割装置连接示意图。
图10是图9的E部分的局部放大图。
图11是本实用新型便携式金属件野外聚能型应急热切割装置一较佳实施例的结构示意图。
图12是图11的F部分的局部放大图。
图13是一种装药桶的结构示意图。
图14是本实用新型便携式金属件野外聚能型应急热切割装置一较佳实施例的结构示意图。
图15是图14的G部分的局部放大图。
图16是本实用新型便携式金属件野外聚能型应急热切割装置一较佳实施例的结构示意图。
其中：装药桶-1；铝支撑套筒-2；药型罩-3；铝热剂层-4；点火剂层-5；顶盖-6；绝缘塞安装通孔-7；绝缘塞-8；点火电极-9；电点火装置-10；底板-11；冲切孔-12；底盖-13；冲切通孔-14；待冲切物体插入孔-15；装药桶耐高温层-16；冲切通孔耐高温层-17；冲切孔耐高温层-18；待冲切物体插入孔耐高温层-19；固定耳-20；凹槽-21；镁条-22；待冲切物体-23挡环-25；磁铁-24；钢丝绳-26；导线-27。
具体实施方式
下面，结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
实施例1。如图1-6所示，便携式金属件野外聚能型应急热切割装置，其特征在于：包括装药桶1，装药桶1内从下向上依次设有圆锥形铝制的药型罩3、铝热剂层4、点火剂层5；药型罩3的底部的径向外周表面紧贴装药桶1的径向内周表面；药型罩3的底端的直径大于其顶端的直径；装药桶1的顶端安装有可密封装药桶1顶部开口的顶盖6；顶盖6中心垂直向设有绝缘塞安装通孔7，绝缘塞安装通孔7内安装有绝缘塞8；绝缘塞8的纵截面呈倒“T”字形，绝缘塞安装通孔7的横截面、绝缘塞8的上端的横截面均为圆形，绝缘塞8的上端插入绝缘塞安装通孔7且与绝缘塞安装通孔7螺纹连接；绝缘塞8中心安装有两点火电极9，两点火电极9与电点火装置10相连；装药桶1的底板11中心设有冲切孔12；装药桶1上设有待冲切物体固定装置。
药型罩3的底部通过挡环25连接在装药桶1的中部的径向内周表面上；药型罩3的底部的径向外周表面紧贴装药桶1的径向内周表面；挡环25设置在装药桶的底板11上方的径向内周表面上，挡环25的顶面平行于装药桶1的底板11的顶面。
待冲切物体固定装置包括安装在装药桶1的底端的底盖13；底盖13上设有冲切通孔14，冲切通孔14的内径从上向下逐渐变小；冲切通孔14的顶部与冲切孔12的底部相连，冲切通孔14的顶部直径与冲切孔12的底部直径相同，冲切通孔14、冲切孔12的中轴线与装药桶1的中轴线重合；底盖13上水平向设有待冲切物体插入孔15且待冲切物体插入孔15与冲切通孔14相交；装药桶1与底盖13螺纹连接。
装药桶1的内周表面上设有装药桶耐高温层16；冲切通孔14的内周表面上设有冲切通孔耐高温层17；冲切孔12的内周表面上设有冲切孔耐高温层18；待冲切物体插入孔15的内周表面上设有待冲切物体插入孔耐高温层19。待冲切物体为金属杆或金属管。
所述装药桶耐高温层16、冲切通孔耐高温层17、冲切孔耐高温层18、待冲切物体插入孔耐高温层19分别为陶瓷或石墨制成的装药桶耐高温层、陶瓷或石墨制成的冲切通孔耐高温层、陶瓷或石墨制成的冲切孔耐高温层、陶瓷或石墨制成的待冲切物体插入孔耐高温层。
绝缘塞8为石墨制成的绝缘塞8或陶瓷制成的绝缘塞8。
绝缘塞8上设有两点火电极安装孔，两点火电极安装孔内分别安装两点火电极9，两点火电极9的底端靠近点火剂层5；装药桶1内中心垂直向设有一镁条22，镁条22的顶端位于点火剂层5内，镁条22的底端位于铝热剂层4内。
电点火装置10为CN108627058A专利公开的高压电火花点火装置，包括电源、升压装置、两点火电极，两点火电极安装在一绝缘塞上。点火剂层5为CN108627058A专利公开的混合装药层，所述混合装药层为黑火药、活性金属粉末、高氯酸盐的混合物。所述混合装药层自上而下分为混合装药层上层、混合装药层下层，混合装药层上层的密度范围为0.5～0.7g\/cm3<\/sup>，混合装药层下层的密度范围为0.7～0.9g\/cm3<\/sup>；混合装药层上层的顶面上点火电极安装孔的底端开口下设有一开口向上的凹陷，两点火电极位于所述凹陷内；混合装药层上层、混合装药层下层的体积比为1:1。混合装药层为黑火药、活性金属粉末、高氯酸盐、硝化棉的按照质量比为2.1:1.3:1：0.05混合在一起的混合物。切割剂采用公开号为CN103182109A专利的切割剂。切割剂组成为CuO(-200目)8％～12％、Fe2<\/sub>O3<\/sub>(-200目)45％～50％、Al(-250目)18％～22％、KNO3<\/sub>(-100目)10％～15％、CaCO3<\/sub>(-100目)2％、Al2<\/sub>O3<\/sub>(-150目)1.5％、Cr2<\/sub>O3<\/sub>(-200目)1.5％、Ni(-150目)5％～8％、Ti(-100目)1％及微量成分。上述物料分别球磨过筛后，于120℃烘干2小时，按配比混合均匀，通过自制的成型机成型切割剂。经试验，当装药桶长120mm，外径为23mm时，弹能够实现28mm厚钢结构件的切割。当然，本实施例也可以采用现有技术的常规的铝热剂。
药型罩3顶住顶板2，当切割剂燃烧产生的压力级别大于药型罩3的支撑能力，药型罩3破碎；高温高压熔融流体沿冲切孔13喷出对待冲切物体进行冲切。由于是铝制的药型罩3，其破碎产生的碎片进入待冲切物体，可以进行二次燃烧继续散发出大量的热，可有效提高冲切的深度。本实用新型使燃烧产生的燃烧产物进行了聚能并通过药型罩进行方向性优化，使切割的能量密度得到进一步提高。顶盖6、装药桶1、底盖13等可以拆分，便于携带。切割以切割剂中高热剂发生燃烧反应产生的高温及其高温熔体产物熔化金属为主，以造气剂产生的大量过氧气体与钢材发生放热并形成低熔点氧化物的氧化反应为辅，在持续高速气流作用下吹掉熔融金属和熔渣实现切割，可以最大限度的利用切割能量，具有耗能低，切割效果好的特点。本实用新型装置燃烧合成反应速度快，能量密度大，燃烧温度高，切割压力大。适用于野外或战场无电、无气、无设备条件下各种钢结构件的快速应急热切割及其水下切割。
实施例2。如图7-10所示。本实施例与实施例1的不同在于：药型罩3的底部通过中心轴线垂直向设置的铝支撑套筒2连接在装药桶1的底板11的顶面上；铝支撑套筒2的中轴线与装药桶1的中轴线重合，药型罩3的底部的径向外周表面紧贴装药桶1的径向内周表面且药型罩3的底面且与铝支撑套筒2的顶面相连。
冲切通孔14的内径从上向下逐渐变小。
实施例3。如图11-13所示。本实施例与实施例1的不同在于：药型罩3的底部通过中轴线垂直向设置的铝支撑套筒2连接在装药桶1的底板11的顶面上；铝支撑套筒2的中轴线与装药桶1的中轴线重合；药型罩3的底部的径向外周表面紧贴装药桶1的径向内周表面且药型罩3的底面与铝支撑套筒2的顶面相连；待冲切物体固定装置包括若干设置在装药桶1底端径向外周表面上的固定耳20；冲切通孔14的中轴线与装药桶1的中轴线重合。装药桶1的底面上设有用于固定待冲切物体的凹槽21。固定耳20通过钢丝绳26与待冲切物体23相连。待冲切物体呈板状。冲切孔12的内径从上向下逐渐变小。
实施例4。如图14-15所示。本实施例与实施例1的不同在于：绝缘塞安装通孔7内安装有绝缘塞8；绝缘塞安装通孔7、绝缘塞8均呈上小下大的锥台形；绝缘塞8与绝缘塞安装通孔7螺纹连接。
实施例5。如图16所示。本实施例与实施例3的不同在于：固定耳20上设有磁铁24。
以上所列举的实施方式仅供理解本实用新型之用，并非是对本实用新型所描述的技术方案的限定，有关领域的普通技术人员，在权利要求所述技术方案的基础上，还可以作出多种变化或变形，所有等同的变化或变形都应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920098296.3
申请日:2019-01-21
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:84(南京)
授权编号:CN209792774U
授权时间:20191217
主分类号:B23D79/00
专利分类号:B23D79/00
范畴分类:26E;
申请人:中国人民解放军陆军工程大学
第一申请人:中国人民解放军陆军工程大学
申请人地址:210007 江苏省南京市秦淮区后标营路88号
发明人:纪冲;杨贵丽;赵长啸;谢兴博;孙宇翔;程良玉;钟明寿;李兴华
第一发明人:纪冲
当前权利人:中国人民解放军陆军工程大学
代理人:刘亚宁
代理机构:37224
代理机构编号:济南日新专利代理事务所 37224
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计