CN100335181C - 锥形喷嘴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锥形喷嘴，尤其是轴向连接用的全锥喷嘴，该喷嘴具有一个喷嘴体，该喷嘴体具有一个涡旋腔(18)、一个布置在涡旋腔(18)的一个侧壁里的输入孔(22)和一个布置在涡旋腔(18)的第一端面壁里的出口孔(20)。按照本发明，在涡旋腔(18)的位于第一端面壁对面的第二端面壁上，设有一个旋转对称的突起(30)或一个旋转对称的凹坑，在第一端面壁里在邻近于出口孔(20)处设有至少两个袋孔(32)。例如在钢坯连铸设备的第二冷却中的应用。

Description

锥形喷嘴
技术领域
本发明涉及一种具有一个喷嘴体的锥形喷嘴，所述喷嘴体具有一个涡旋腔、一个布置在该涡旋腔的一个侧壁里的输入孔和一个布置在该涡旋腔的一个第一端面壁里的出口孔。
背景技术
由德国专利文献DE 199 48 939 C1已知有一种具有轴向接头的全锥喷嘴。这种全锥喷嘴具有一个有一个涡旋腔的喷嘴体，通入该涡旋腔的是一个与涡旋腔壁切向布置的输入孔。在涡旋腔的一个第一端面壁里设有一个出口孔，该出口孔具有一种从涡旋腔起首先逐渐变小、然后又成锥状扩大的横截面。在涡旋腔的一个位于出口孔对面的端面壁上设有一个具有多个凹槽的漏斗状底部。这些凹槽形成了一种影响环流的断面布置。所述凹槽最好按一种五角星形式来布置。将所要喷注的介质经过一条供给通道输送给输入孔，该供给通道从输入孔起首先平行于涡旋腔的圆周延伸并继续呈直角弯曲变化，然后又进一步沿轴向方向延伸。
由德国专利文献DE 2700028 C2已知具有轴向接头的一种全锥喷嘴，其中在一个涡旋腔之内布置了一个具有多个翼或导向机构的涡旋体。
由欧洲专利文献EP 0 350 250已知了另一种具有轴向连接的全锥喷嘴。那里在一个涡流腔之内布置了两个涡旋浆状的涡旋体。
由德国专利文献DE 2123519已知一种具有侧面接头的全锥喷嘴。一个输入管路在那里直接通入到一个与一个涡旋腔成切向布置的输入孔里。在供应管路和输入孔之间发生的一种只是微小的方向变化。在涡旋腔的底部设有一块板，该板有多个孔用于影响喷射形状。
由德国的公开文献DE 3024472A1已知了另一种具有侧面接头的全锥喷嘴。一个供应管路与一个切向地通入到圆柱形涡旋腔里的输入孔对齐。涡旋腔的一个盖具有多个突起，用以影响在喷嘴里的液流的环流速度。
由德国专利文献DE 197 53 489 C1已知有一种喷雾干燥喷嘴，它有一个圆柱形的涡旋腔，其中一个输入孔通入到该涡旋腔的圆周壁里。一个出口孔布置在涡旋腔的一个第一端面壁里。涡旋腔被一个环形腔围住，通过该环形腔将所要喷射的介质供给输入孔。环形腔通过一个轴向接头供给介质。
发明内容
利用本发明应该能创立一种适合于一个轴向接头的、并且可以方便地制成的锥形喷嘴。
按照本发明，为此提供一种具有一个喷嘴体的锥形喷嘴，所述喷嘴体具有一个涡旋腔、一个布置在涡旋腔的一个侧壁里的输入孔和一个布置在该涡旋腔的第一端面壁里的出口孔，在涡旋腔的位于第一端面壁对面的第二端面壁上，设有一个旋转对称的突起或者一个旋转对称的凹坑，而且在第一端面壁里在邻近于出口孔处设有至少两个袋孔(Sackbohrung)。
在第二端面壁里的旋转对称的突起或者旋转对称的凹坑以及在第一端面壁里的袋孔都可以相对较简单方便地制造。更为有利地是第一端面壁设计成锥形的并在出口孔的方向上逐渐减小。通过本发明可以提供一种特别有利的并可以方便地制成的、用于产生一种全锥形喷射的喷嘴。至少设有两个袋孔，它们最好具有同样的外形尺寸，但也可以设有三个或四个袋孔。
在本发明的改进方案中设有一个与输入孔相连的、并且在输入孔部位里环绕该喷嘴体的环形腔。
按此方式可以使按本发明的锥形喷嘴实现轴向连接。按照本发明的喷嘴因此具有一种带侧面连接的不太容易堵塞的锥形喷嘴的优点，因为在涡旋腔里绝对不需要设置会造成堵塞的装入部件。尽管如此按本发明的锥形喷嘴可以轴向连接，而且因此只需要相对较小的装入空间。按照本发明的锥形喷嘴因此特别适合用于钢坯连铸设备的第二冷却。按本发明的锥形喷嘴尤其是可以借助于一个简单的转接器替换传统的轴向全锥喷嘴。
在本发明的改进方案中该突起设计成圆柱形的。
突起的这样一种结构例如可以作为车削零件方便地制成。
输入孔大小与出口孔大小的比例在按本发明的锥形喷嘴中可在大约1∶1至最大1∶1.5之间。输入孔的大小与涡旋腔直径的比例可以大于1∶1.5，而且该输入孔与输入口的环形间隙之比达1∶x，其中x＞1。
在本发明的改进方案中至少有两个袋孔设计成圆柱形的。
这样就可以实现按照本发明的锥形喷嘴的一种可以方便地制成的结构形式。
在本发明的改进方案中，至少两个袋孔在出口孔部位处相互过渡。
因此以简单的方式在袋孔的转变部位里形成一个流出部位，该部位通入到出口孔里。这样一种结构特别有利地与一种锥形的端面壁相连，这种端面壁在出口孔的敞开端方向上逐渐变小。
在本发明的改进方案中袋孔和出口孔的中心轴线位于一个共同的平面里。
这样就在端面壁里形成了一个“8”字形的凹坑，在其中点上设置出口孔。因此就形成了一个流出部位，它确保了可以产生一种均匀的喷射形状。
在本发明的改进方案中至少两个袋孔的一个各自的圆周壁在一个剖面线的部位里与涡旋腔的圆周壁对准，其中该剖面线通过穿过每个袋孔和涡旋腔的中心轴线延伸的平面与涡旋腔的圆周壁和每个袋孔的圆周壁的相交来确定。
这样就可以在涡旋腔的壁和袋孔的壁之间实现一种对液流有利的过渡。
本发明的问题也通过一种具有一个喷嘴体的锥形喷嘴来解决，所述喷嘴体具有一个涡旋腔、一个布置在该涡旋腔的一个侧壁里的输入孔和一个布置在该涡旋腔的一个第一端面壁里的出口孔，其中在涡旋腔的位于第一端面壁对面的一个第二端面壁里设有一个锥形的并且在指向出口孔方向上逐渐变小的突起，该突起在其表面的至少一个部分上具有至少一个环绕该锥形突起的、并且在指向其变小端方向上输入的流动导向面。
作为流动导向面可以是设在该逐渐变小的突起上的一个槽或者一个突起。所述按照本发明的锥形喷嘴可以具有一种圆柱形的涡旋腔，该涡旋腔具有旋转对称的、而且尤其是平面的端面壁，并因此至少在涡旋腔部位里可以方便地制成。通过所述在第二端面壁上的逐渐变小的突起可以使涡旋腔里的液流调节到一个所希望的环流速度。
在本发明的改进方案中设有一个与输入口相连的、并在输入口部位里围住喷嘴体的环形腔。
这样，按照本发明的锥形喷嘴可以用于轴向连接。
在本发明的改进方案中，所述流动导向面设计成多次环绕锥形突起的、并倾斜于锥形突起的一个中心纵向轴线的槽。
借助于这样一个环绕的槽可以调节在涡旋腔里的一个环流速度，因而就能影响按照本发明的锥形喷嘴的喷射形状。
本发明的所提出的问题也通过一种具有一个喷嘴体的锥形喷嘴来解决，所述喷嘴体具有一个涡旋腔、一个布置在该涡旋腔的一个侧壁里的输入孔和一个布置在该涡旋腔的一个第一端面壁里的出口孔，其中该出口孔从涡旋腔起成锥形扩展。
这样一种锥形喷嘴尤其对污染是不敏感的，这是因为该出口孔从涡旋腔起扩大，并因此不会将涡旋腔本身堵塞住。涡旋腔例如可以设计成圆柱形的。
在本发明的改进方案里，设有一个与输入孔相连的、并在输入孔范围内围绕喷嘴体的环形腔。
这样，按照本发明的锥形喷嘴适合于轴向连接。
在本发明的改进方案中喷嘴体设计成整体式的。
由于出口孔从涡旋腔起成锥形扩大，因而按本发明的锥形喷嘴在出口孔和涡旋腔之间没有侧凹切，并因此可以经济合理地制成一个整体构件。
附图说明
本发明的其它特点和优点见权利要求书和以下结合附图对于本发明优选的实施形式的描述。附图示出：
图1按第一种实施形式的按照本发明的锥形喷嘴的一个局部截面图；
图2用于图1所示锥形喷嘴的一个涡旋腔盖的立体视图；
图3用于图1所示锥形喷嘴的一种可选择的涡旋腔盖的侧视图；
图4用于图1所示锥形喷嘴的另一种可选择的涡旋腔盖的截面图；
图5按图1所示锥形喷嘴的一个喷嘴件的立体视图；
图6图5所示喷嘴件的一个俯视图；
图7图6的沿X-X线的截面图；
图8图6的沿Y-Y线的截面图；
图9按本发明的锥形喷嘴的另一种实施形式的截面图；
图10用于另一种实施形式的按照本发明的锥形喷嘴的一个涡旋腔盖；
图11用于与图10的涡旋腔盖一起应用的一个喷嘴件的截面图。
图1所示的截面图表示了一个具有轴向接头的全锥喷嘴，它有一个喷嘴体10和一个部分地围住喷嘴体10的连接件12。喷嘴体10作成两部分的并且具有一个喷嘴件14和一个涡旋腔盖16。在该喷嘴件14里设有一个涡旋腔18，而且在涡旋腔18的第一端面壁里设有一个出口孔20。涡旋腔18的位于第一端面壁对面的一个第二端面壁用该涡旋腔盖16来形成。涡旋腔18作成圆柱形的，而且一个输入孔22在涡旋腔18的侧壁部位里进入到该涡旋腔18里。输入孔22在图1视图中本身并不可见，并因此只用虚线加以表示。
喷嘴件14在其前端在出口孔20的部位处具有一个环绕的环形凸缘，紧接该凸缘的是具有减小的外径的并具有一种外螺纹24的一个部位。紧接此具有外螺纹24的部位的是一个外径还要更小的部位，在该部位中则设有输入孔22。总之该喷嘴件14因此作成台阶状的。用所述外螺纹24可以使喷嘴件14拧入到连接件12的一个前端部里，而喷嘴件14的环形凸缘贴靠在连接件12的一个端面上，并因此限定了喷嘴件14的一个装入位置。连接件12从其前端起具有一个轴向孔26，它在其前面部位里有一个内螺纹，该内螺纹与喷嘴件14的外螺纹24作用啮合。轴向孔26的内径大于喷嘴件14布置了输入孔22的部位的外径。轴向孔26的内径也大于涡旋腔盖16的外径。在喷嘴件14和连接件12之间因此在输入孔22部位里形成了一个环腔。该环腔从输入孔22起一直延续到涡旋腔盖16的后端部。在其进一步直至轴向孔26的后面的、背对出口孔20的端部的延伸部位中，该轴向孔首先成锥形逐渐变小，并且然后转变成具有内螺纹的一个连接部分。连接件12因此可以轴向拧到一个管路上，并且在径向方向上只需要一个较小的装入空间。如在图1中可见，按照本发明的锥形喷嘴仍然不需要容易引起堵塞的、正如在传统的轴向全锥喷嘴上所设有的涡旋插入件。按本发明的锥形喷嘴的自由横断面因此高出传统的轴向全锥喷嘴的自由横断面大约50％至60％。按照本发明的锥形喷嘴因此比传统的轴向锥形喷嘴对堵塞更加不敏感。与具有切向接头的传统的全锥喷嘴相比，按照本发明的锥形喷嘴需要一个小得多的装入空间。
一方面通过输入孔22的大小与出口孔20的大小的比例-该比例可以达到1∶1，直至最大1∶1.5-来调定一种满意的喷射形状、以及一种在一个由所述按本发明的喷嘴所产生的全锥里所希望的速度分布。除此之外应该重视输入孔与涡旋腔直径的比例，它可以大于约1∶1.5。输入孔的大小与连接件12和喷嘴体14之间的环形间隙的大小之比可达1∶1，但环形间隙也可以设计成大于输入孔。另外输入孔22相对于涡旋腔18的一个中心轴线28的布置是很重要的，这在下面还要叙述。此外用于影响所要喷射的介质在涡旋腔18里的环流速度的是通过涡旋腔18的涡旋腔盖16所形成的第二端面壁的结构以及涡旋腔18的紧接着出口孔20的第一端面壁的结构。涡旋腔盖16在其对着涡旋腔18的一侧上具有一个圆柱形的突起30，该突起与中心轴线28同心布置。涡旋腔18的过渡到出口孔20的第一端面壁一方面设计成锥形的，并且在向着出口孔20方向上逐渐变小，而且此外在第一端面壁里设有两个袋孔32，这在以下还要更准确地叙述。
图2所示的立体图表示了图1所示的涡旋腔盖16。该涡旋腔盖16设有圆柱形的突起30，该突起从一个平的端面34起延伸。从突起30起接着该端面34的是具有一个外螺纹36的圆柱形部分。借助于该外螺纹36可以使涡旋腔盖16拧入到喷嘴件14的一个背离出口孔20的后端部里。接着该外螺纹36的是一个环形的密封凸缘38，紧接着该凸缘是一个按六方形状设计的外周围部分40。
图3的侧视图表示了一种可供选择的涡旋腔盖42。该涡旋腔盖42与涡旋腔盖16的不同之处在于一个对着涡旋腔18的端面44的结构，该端面形成了涡旋腔18的位于出口孔20对面的第二端面壁。端面44向外拱起，并因此在装配的状态下伸入到涡旋腔18里。
在图4的截面图中表示了另一种可选形式的一个涡旋腔盖46。该涡旋腔盖46与涡旋腔盖16的区别也又在于其在装配状态下指向涡旋腔18的端面48的结构。端面48向里拱弯，因而通过该端面48在涡旋腔盖46里形成了一个凹槽。在装配状态下该凹槽因此就在一个离开出口孔20的方向上扩大了所述涡旋腔18。
图5的立体图表示了图1所示在一种斜后视图中的喷嘴件14。可以看出，输入孔22为偏心布置，因而将所要喷射的介质通过输入孔22导引入涡旋腔18里，从而在涡旋腔18里产生一种环流。此外可以看出，喷嘴件14的布置在出口孔20那一侧的第一部位的圆周设计成多面的，并按一种六角螺母的形式设计，以便能够使喷嘴件14拧入到图1所示的连接件12里。
图6在俯视图中表示了图1中的喷嘴件14，其中在图6的视图中本身并不能看到的元件就只用虚线来表示。这例如涉及到输入孔22，它用虚线表示并且可以清楚看到其对于涡旋腔18的偏心位置。输入孔22通入到所述涡旋腔18里，因而引入的流动虽然是偏心的，但不是切向进入到环流腔18里。如由图6清楚可见，所述两个袋孔32设置在第一端面壁里的邻近于出口孔处。这两个袋孔32设计成圆柱形的，它们具有相同的外形尺寸，而且它们的中心轴线以及出口孔20的中心轴线都位于一个共同平面里。袋孔32各自的直径都大于涡旋腔18的内径的一半。袋孔32一方面延续所述涡旋腔18的内圆周壁，并在出口孔部位里相互重叠。总之通过两个袋孔32在涡旋腔18的第一端面壁里产生了一个“8”字形的凹坑，其中出口孔20设置在由这两个袋孔32组成的所述“8”字形凹坑的中点上。该两个袋孔32用于影响在涡旋腔18里的流动的环流速度，并用于在出口孔20周围形成一个断开部位。
在沿着图6中X-X线的图7所示的截面图中可以看到所述袋孔32中的一个及其对于出口孔20的布置。
此外可以看到，涡旋腔18的第一端面壁50设计成锥形的，并在向着出口孔20的方向上逐渐变小。
环绕该出口孔20在喷嘴件14的背离涡旋腔18的端面里设有一个环绕的、横断面为三角形的凹坑52。
在沿着Y-Y线的图8所示截面图中又可以看到涡旋腔18的第一端面壁的锥形结构。此外可以看到，所述两个袋孔32的圆周壁在图8所示剖面Y-Y黑与涡旋腔18的圆周壁对准。在图8的剖面里-这个剖面通过用一个平面(所述两个袋孔32和出口孔20的中心轴线就位于该平面里)剖切涡旋腔18的圆周壁来确定-因此一个袋孔32的各自的圆周壁和涡旋腔18的圆周壁对准，因而在图8中形成一条贯通的直线。
图9的截面图表示了用于产生一种全锥喷射形状的按照本发明的锥形喷嘴的另一种优选实施形式，其中在图9中只表示出了喷嘴件54。喷嘴件54用于装入到一个连接件里，该连接件相当于图1所示的连接件12。在该喷嘴件54中圆柱形结构的涡旋腔56没有横断面的变窄部分就转变成一个出口孔58。从涡旋腔56起出口孔58成锥形扩大，其中设有一个第一锥形部位60，它具有一个相对于涡旋腔56的圆周壁的第一锥角，并设有一个连接于所述第一部位60上的第二锥形部位62，其中第二锥形部位62相对于涡旋腔56的圆周壁具有一个更大的角度。那么出口孔58从涡旋腔56起双级地通过锥形部位60、62进行扩展。在涡旋腔56的圆周壁里通入一个输入孔64，该输入孔对于涡旋腔56中心地布置，因此输入孔64和涡旋腔56的中心轴线相交。涡旋腔56的一个位于出口孔58对面的第二端面壁设计成平的。总之该喷嘴件54因此具有特别简单的造型，它对堵塞很不敏感。喷嘴件54的一个主要优点在于：这个零件可以整体制造。喷嘴件54可以拧入到在图1中所示的连接件里。
图10侧视图表示了一个用于装入到一个在图11的截面图中示出的喷嘴件68里的涡旋腔盖66。涡旋腔盖66在其对着喷嘴件68的一个涡旋腔70的端面上具有一个锥形的突起72，该突起在其圆周的一部分上具有两个相互平行地环绕的槽74和76。槽74、76的伸展方向相对于涡旋腔盖66的一个中心轴线76是倾斜的。具有槽74、76的锥形突起72用于将涡旋腔70里的环流速度调节到一个可以产生所希望的喷射形状的值。
如在图11侧视图中可见，进口孔80偏心地通入到涡旋腔70里，因而产生了一个在涡旋腔70里的环流，其环流速度则可以通过涡旋腔盖66的突起72来控制。
喷嘴件68用于轴向全锥喷嘴，并拧入到一个相当于图1所示连接件12的连接件里。

Claims (9)

1.一种锥形喷嘴，它具有一个喷嘴体(10)，所述喷嘴体具有一个涡旋腔(18)、一个布置在该涡旋腔的一个侧壁中的输入孔(22)和一个布置在该涡旋腔的第一端面壁里的出口孔(20)，其特征在于，在该涡旋腔的位于该第一端面壁对面的第二端面壁上，设有一个旋转对称的突起(30)或者一个旋转对称的凹坑(48)，并且在该第一端面壁里在邻近于该出口孔处设有至少两个袋孔(32)。
2.按权利要求1所述的锥形喷嘴，其特征在于，设有一个与所述输入孔(22)相连的、并且在所述输入孔的部位里环绕所述喷嘴体(10)的环形腔(18)。
3.按权利要求1所述的锥形喷嘴，其特征在于，所述突起(30)是圆柱形的。
4.按权利要求2所述的锥形喷嘴，其特征在于，所述突起(30)是圆柱形的。
5.按权利要求1至4中任一项所述的锥形喷嘴，其特征在于，所述至少两个袋孔呈圆柱形。
6.按权利要求1至4中任一项所述的锥形喷嘴，其特征在于，所述至少两个袋孔(32)在所述出口孔(20)部位处相互过渡。
7.按权利要求6所述的锥形喷嘴，其特征在于，所述至少两个袋孔(32)的中心轴线和所述出口孔(20)的中心轴线位于一个共同平面里。
8.按权利要求5所述的锥形喷嘴，其特征在于，所述至少两个袋孔(32)的各自一个圆周壁在一个剖面线(Y-Y)的部位里与所述涡旋腔(18)的圆周壁对准，所述剖面线由延伸经过每个所述袋孔的中心轴线和所述涡旋腔的中心轴线的平面与所述涡旋腔的圆周壁和每个所述袋孔的圆周壁的相交来确定。
9.按权利要求6所述的锥形喷嘴，其特征在于，所述至少两个袋孔(32)的各自一个圆周壁在一个剖面线(Y-Y)的部位里与所述涡旋腔(18)的圆周壁对准，所述剖面线由延伸经过每个所述袋孔的中心轴线和所述涡旋腔的中心轴线的平面与所述涡旋腔的圆周壁和每个所述袋孔的圆周壁的相交来确定。
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