CN103403449A - 用于切割尤其是钢件的强力切割喷嘴 - Google Patents

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Abstract

用于切割钢件和铁合金制的工件（200）、尤其是用于切割板坯、锭坯和钢坯的强力切割喷嘴（1）具有喷嘴体（2），该喷嘴体（2）具有用于固定在割炬（100）上的螺纹（4）。所述强力切割喷嘴（1）还具有居中设置的切割氧气通道（5）、与其同心地设置在特定内部节圆（10.1）上的多个燃气体通道（10）和与其同心地设置在另外的中间节圆（11.1）上的多个加热氧气通道（11），其中，所述介质通道（5、10、11）的流出口通入由所述喷嘴体（2）围住的自由空间（7）。所述由所述喷嘴体（2）围住的自由空间（7）从用于切割氧气、加热氧气和燃气体的介质通道（5、10、11）的流出口向着其出口端部有角度地、锥形地或大致成半圆形地构造，并且由此使得流出的介质在倾斜或凸起的出口面（F）上向着喷嘴中心偏转，并且在距离所述强力切割喷嘴（1）的更大间距（B）中在所述喷嘴体（2）之外与周围的空气形成涡流。

Description

用于切割尤其是钢件的强力切割喷嘴
技术领域
本发明涉及一种用于切割钢件和铁合金制的工件、尤其是用于切割板坯、锭坯和钢坯的强力切割喷嘴，其具有喷嘴体，该喷嘴体具有用于固定在割炬上的螺纹，所述强力切割喷嘴还具有居中设置的切割氧气通道、与其同心地设置在特定内部节圆上的多个燃气体通道和与其同心地设置在另外的中间节圆上的多个加热氧气通道，其中，所述介质通道的流出口通入由所述喷嘴体围住的自由空间。
背景技术
氧气气体割炬被设置用于切割钢件和铁合金制的工件。利用氧气割炬例如有效地切割锭坯、板坯和钢坯。在此，将气割炬的由一束氧气和切割气体点燃的火焰引导至要切割的金属表面。这样使金属被加热到其点火温度，其中，一束切割氧气将被加热的金属氧化，从而实现切割。在此，工件开始燃烧并形成接缝，当该束继续移动时，该接缝会延长为切口。由于在此还会产生热量，所以该火焰切割被称为气割，也就是说，从由燃烧的钢中获得的温度来对要切割部位的下一钢层进一步预热。
原则上分为预混合（premixed）或后混合（postmixed）的喷嘴或燃烧器。在预混合喷嘴情况下，加热氧气和燃气体在流出用以点燃之前在燃烧器头部内混合。在后混合割炬中，加热氧气和燃气体以未混合的流形式从燃烧器中输出。通过涡流使流在进行点燃之前彼此混合。
由US6,277,323B1和CA2,109,772C公知了用于割炬装置的所谓的后混合切割喷嘴，其中，加热氧气、燃气体和切割氧气这些介质只在火焰的出口区域处进行混合。喷嘴由固定螺母围住，该固定螺母围绕着喷嘴并与割炬连接。喷嘴具有用于流出割炬的切割氧气的轴向孔。此外还设有多个燃气体孔，这些燃气体孔在内部的同心圆中围绕着轴向的切割氧气孔设置。此外喷嘴还包括多个加热氧气孔，这些加热氧气孔在外部的同心圆中围绕着轴向的切割氧气孔设置。这些孔中的每一个、即轴向的切割氧气孔、燃气体孔和加热氧气孔都通入位于流出端部处的流出口，该流出端部过渡到固定螺母内部的圆柱形自由空间中，在该自由空间中形成切割焰。
因此这种喷嘴是一种外部混合、也称为后混合的喷嘴，也就是说，介质不在喷嘴内部、而是在喷嘴外部进行混合。此外，由于附加的固定螺母，该喷嘴是多部分地构造的，从而该喷嘴的制造成本高且费事。此外还产生较大的切缝。另外杂质如熔渣颗粒、灰尘颗粒和污物颗粒会在火焰的出口区域中在固定螺母内部的圆柱形自由空间中聚集并进入到喷嘴中，由此缩短切割喷嘴的使用寿命。发明内容
本发明的任务在于，提供一种开篇所述类型的强力切割喷嘴，在其工作过程中更少形成钢/熔渣熔珠，在产生更少噪音的情况下形成更小和干净的切缝，并且能够实现更长的喷嘴耐用时间。
根据本发明，该任务通过如下方式得以解决：所述由所述喷嘴体围住的自由空间从用于切割氧气、加热氧气和燃气体的介质通道的流出口向着其出口端部有角度地、锥形地或大致成半圆形地构造，并且由此使得流出的介质在倾斜或凸起的出口面处向着喷嘴中心偏转，并且在距离所述强力切割喷嘴的更大间距中在所述喷嘴体之外与周围的空气形成涡流。
与传统的切割喷嘴相比，通过介质通道在强力切割喷嘴的喷嘴体中的设置、用于输送气体和氧气的介质通道的特殊几何构造以及在气割过程中加热和燃烧切割所需的温度，使得要被切割的工件能够在强力切割喷嘴和工件表面之间的更大间距中被预热和切割。此外在用这种强力切割喷嘴进行切割的过程中，在工件表面上和在强力切割喷嘴自身处产生更少的钢/熔渣熔珠。切缝变得更小并且更干净，和产生的噪音更小。此外还显著延长了强力切割喷嘴的使用寿命。
在这种喷嘴实施情况下，燃气体和加热氧气的混合以及与此相关的可以达到的最高的燃烧温度和空气/氧气混合物构成的外保护罩对排出流的保护在强力切割喷嘴和工件表面之间的更大间距中进行。
其他的设计特征和优点由从属权利要求给出。
据此，所述介质通道的出口面位于所述喷嘴体的内部，并且在必要时可相互组合。
由此产生的用于排出介质、即切割氧气、加热氧气和燃气体的有角度的、锥形的或半圆形的或在必要时也是圆柱形的空间可以对流出的介质进行导向。
在超声流区域中，流出的气体在倾斜或凸起的出口面区域中向着中心偏转，并且使得介质在距离强力切割喷嘴明显更远的间距中形成涡流。
按照本发明所述的强力切割喷嘴的改进方案，附加地还有多个氧气通道延伸通过所述喷嘴体并且通入位于其出口端部的环形槽，从而附加流出的氧气形成管形的氧气保护隔墙或保护罩。该氧气保护隔墙或保护罩能够保护出口面不被在燃烧切割过程中产生的污物颗粒弄脏。这些污物颗粒被排出的氧气的保护罩从喷嘴的出口面吹走。因此，保护罩通过氧气的冷却作用防止污物颗粒粘在喷嘴出口侧上。此外，从环形槽中附加流出的空气/氧气混合物在切割氧气、燃气体和加热氧气周围形成氧气保护罩，该氧气保护罩防止在边缘区域过早地形成涡流，并且使产生的噪音最小化。
此外规定，所述环形槽具有可变化的横截面，优选具有半圆形或矩形的横截面。
此外，所述氧气通道可以配备有至少一个另外的安置在背侧上的、用于吸入环境空气的通道，其中，该通道从所述喷嘴体的外侧延伸至相应的氧气通道。
此外，所述由所述喷嘴体围住的自由空间从所述介质通道的流出口向着其出口端部圆柱形地构造，并且所述介质通道直角地通入所述由所述喷嘴体围住的自由空间的出口面。
附图说明
在随后的描述中将通过在附图中示出的实施例对本发明基于的构思进行进一步说明。示出：
图1按照图2对介质通道的排出口的视图“Z”所示的本发明所述的强力切割喷嘴；
图2沿着图1中线A-A的强力切割喷嘴的纵剖图；
图3沿着图1中线B-B的强力切割喷嘴的剖面图；
图4按照图5的强力切割喷嘴的视图“Y”；
图5沿着图4中线C-C的强力切割喷嘴的剖面图；
图6沿着图4中线D-D的强力切割喷嘴的剖面图；
图7在第二种实施方式中按照图6的细节“X”；和
图8在第三种实施方式中按照图6的细节“X”。
具体实施方式
图1至8所示的用于切割工件200的强力切割喷嘴1具有一体式构造的喷嘴体2。该喷嘴体2在圆周上配备有六角形3。该喷嘴体2的外圆周的另一区段具有外螺纹4，以便使用合适的工具将其拧紧到割炬100上，该割炬100在图3中示意性示出。
图1示出了切割过程所需介质的出口通道的分布。在喷嘴体2的中心构造有轴向的切割氧气通道5，该切割氧气通道5从入口侧6延伸至喷嘴体2的出口面8处的自由空间7，这可从图2中看出。在强力切割喷嘴1的这种实施方式中，自由空间7构造为罐状圆柱形的。
轴向孔5在其指向自由空间7的端部区域中具有圆锥形的扩展部9，利用该扩展部9使流过切割氧气通道5的切割氧气在速度和从而其能量方面加速。在轴向孔5的该端部处形成切割焰。
在内部节圆10.1中与切割氧气通道5平行地构造有多个燃气体通道10，这些燃气体通道10同心地设置在喷嘴体2中。
喷嘴体2在中间节圆11.1中还包括多个加热氧气通道11，这些加热氧气通道11与切割氧气通道5平行地从强力切割喷嘴1的入口侧6延伸至喷嘴体2的自由空间7。
此外，喷嘴体2在其出口侧还具有用于另外的氧气通道13的、围绕自由空间9延伸的环形槽12，所述另外的氧气通道13从中间节圆11.1由入口侧6倾斜地延伸至槽12。
图2所示的根据图1的喷嘴体2的纵剖图A-A示出了切割氧气通道5、燃气体通道10和加热氧气通道11的走向。介质通道5、10、11在自由空间7中通出。
图3示出了根据图1的喷嘴体2的纵剖图B-B，其具有切割氧气通道5、加热氧气通道11和至环形槽12的附加氧气通道13。此外还分别设有用于吸入环境空气15的另一通道14，该另一通道14从喷嘴体2的外侧倾斜走向地通入所配属的氧气通道13。介质通道5、11在出口面8处在自由空间7中通出。来自另外的氧气通道13的附加氧气与通道14的通过吸入作用收集的环境空气15一起在环形槽12中排出，并形成环绕切割焰的管形氧气保护隔墙16，从而改善其效率。燃气体和加热氧气的混合以及与此相关的可以达到的最高的燃烧温度“T”和空气/氧气混合物构成的保护罩对排出流的保护在强力切割喷嘴1和工件200表面之间的更大间距“A”中进行。
图4再次示出图1所示的视图，以便示出图5和6中的剖面图C-C和D-D。
图5示出了喷嘴体2的纵剖图C-C，其具有切割氧气通道5、燃气体通道10和加热氧气通道，这些通道通入自由空间7。在该实施方式11中，由喷嘴体2围住的自由空间7构造为锥形、即圆锥形，从而燃气体和加热氧气这些介质倾斜地通过自由空间7并且彼此混合并在此使得介质在距离强力切割喷嘴1的更大间距“B”中形成涡流。
图6示出了根据图4的喷嘴体2的纵剖图D-D，其延伸通过加热氧气通道11、切割氧气通道5和与用于吸入环境空气15的通道14一起通向环形槽12的附加氧气通道13。介质通道5、11通到锥形的自由空间7中。通道13和14的附加氧气在环形槽12中排出。
图7示出了一种与图6相比略微改动的实施方式，在该种实施方式中，自由空间7具有基本上为锥形或圆锥形的形状，其中，锥形面或圆锥形面具有弯曲成角形的面。
图8示出了根据图7的细节X，其中，对于切割氧气和加热氧气介质排出到大致为半球形的自由空间7。
理所当然的是，上述特征不仅可以以分别所述的组合方式应用，而且也可以以其他的组合方式或单独应用，而不离开本发明的范围。
附图标记列表
1       强力切割喷嘴
2       喷嘴体
3       六角形
4       外螺纹
5       切割氧气通道
6       入口侧
7       自由空间
8       出口面
9       圆锥形的扩展部
10      燃气体通道
10.1    内部节圆
11      加热氧气通道
11.1    中间节圆
12      槽
13      氧气通道
14      通道
15      环境空气
16      氧气保护隔墙
100     割炬
200     工件
A       间距
B       间距
T       燃烧温度
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.用于切割钢件和铁合金制的工件（200）、尤其是用于切割板坯、锭坯和钢坯的强力切割喷嘴（1），其具有喷嘴体（2），该喷嘴体（2）具有用于固定在割炬（100）上的螺纹（4），所述强力切割喷嘴（1）还具有居中设置的切割氧气通道（5）、与其同心地设置在特定内部节圆（10.1）上的多个燃气体通道（10）和与其同心地设置在另外的中间节圆（11.1）上的多个加热氧气通道（11），其中，所述介质通道（5、10、11）的流出口通入由所述喷嘴体（2）围住的自由空间（7），其特征在于，所述由所述喷嘴体（2）围住的自由空间（7）从用于加热氧气和燃气体的介质通道（10、11）的流出口向着其出口端部有角度地、锥形地或大致成半圆形地构造，并且由此使得加热氧气和燃气体这些流出的介质在倾斜或凸起的出口面（8）处向着喷嘴中心偏转，并且在距离所述强力切割喷嘴（1）的更大间距（B）中在所述喷嘴体（2）之外与周围的空气形成涡流。
2.如权利要求1所述的强力切割喷嘴，其特征在于，所述介质通道（5、10、11）的出口面（8）位于所述喷嘴体（2）的内部，并且在必要时可相互组合。
3.如权利要求1所述的强力切割喷嘴，其特征在于，附加地多个氧气通道（13）延伸通过所述喷嘴体（2）并且通入位于其出口端部的环形槽（12），从而附加流出的氧气形成管形的氧气保护隔墙（16）。
4.如权利要求3所述的强力切割喷嘴，其特征在于，所述环形槽（12）具有可变化的横截面，优选具有半圆形或矩形的横截面。
5.如权利要求3所述的强力切割喷嘴，其特征在于，所述氧气通道（13）配备有至少一个另外的设置在背侧上的、用于用于吸入环境空气（12）的通道（14），其中，该通道（14）从所述喷嘴体（2）的外侧延伸至相应的氧气通道（13）。
6.如权利要求1所述的强力切割喷嘴，其特征在于，所述由所述喷嘴体（2）围住的自由空间（7）从所述介质通道（5、10、11）的流出口向着其出口端部圆柱形地构造，并且所述介质通道（5、10、11）直角地通入所述由所述喷嘴体（2）围住的自由空间（7）的出口面（8）。

Claims (6)

1.一种用于切割钢件和铁合金制的工件（200）、尤其是用于切割板坯、锭坯和钢坯的强力切割喷嘴（1），其具有喷嘴体（2），该喷嘴体（2）具有用于固定在割炬（100）上的螺纹（4），所述强力切割喷嘴（1）还具有居中设置的切割氧气通道（5）、与其同心地设置在特定内部节圆（10.1）上的多个燃气体通道（10）和与其同心地设置在另外的中间节圆（11.1）上的多个加热氧气通道（11），其中，所述介质通道（5、10、11）的流出口通入由所述喷嘴体（2）围住的自由空间（7），其特征在于，所述由所述喷嘴体（2）围住的自由空间（7）从用于切割氧气、加热氧气和燃气体的介质通道（5、10、11）的流出口向着其出口端部有角度地、锥形地或大致成半圆形地构造，并且由此使得流出的介质在倾斜或凸起的出口面（F）处向着喷嘴中心偏转，并且在距离所述强力切割喷嘴（1）的更大间距（B）中在所述喷嘴体（2）之外与周围的空气形成涡流。
2.如权利要求1所述的强力切割喷嘴，其特征在于，所述介质通道（5、10、11）的出口面（F）位于所述喷嘴体（2）的内部，并且在必要时可相互组合。
3.如权利要求1所述的强力切割喷嘴，其特征在于，附加地多个氧气通道（13）延伸通过所述喷嘴体（2）并且通入位于其出口端部的环形槽（12），从而附加流出的氧气形成管形的氧气保护隔墙（16）。
4.如权利要求3所述的强力切割喷嘴，其特征在于，所述环形槽（12）具有可变化的横截面，优选具有半圆形或矩形的横截面。
5.如权利要求3所述的强力切割喷嘴，其特征在于，所述氧气通道（13）配备有至少一个另外的设置在背侧上的、用于用于吸入环境空气（12）的通道（14），其中，该通道（14）从所述喷嘴体（2）的外侧延伸至相应的氧气通道（13）。
6.如权利要求1所述的强力切割喷嘴，其特征在于，所述由所述喷嘴体（2）围住的自由空间（7）从所述介质通道（5、10、11）的流出口向着其出口端部圆柱形地构造，并且所述介质通道（5、10、11）直角地通入所述由所述喷嘴体（2）围住的自由空间（7）的出口面（F）。
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