CN105983489A - 扁平射流喷嘴以及扁平射流喷嘴的使用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及扁平射流喷嘴以及扁平射流喷嘴的使用。本发明涉及一种用于借助处于超过100巴的压力范围的高压液体射流来去除材料或泥土的扁平射流喷嘴，所述扁平射流喷嘴具有喷嘴壳体，其中，射流导引器被设置在所述喷嘴壳体中，其中，所述喷嘴壳体形成具有离开口的流体管道，其中，一直到所述离开口的所述流体管道被配置为与所述喷嘴壳体的纵向中心轴线同心，并且其中，所述离开口具有细长的形状，所述细长的形状具有比较长的主轴和比较短的副轴，其中，比较长的主轴所在的并且设置为与比较短的副轴垂直的平面与所述纵向中心轴线相交，并且相对于所述纵向中心轴线围成5°与75°之间的角，特别是10°至45°。

Description

扁平射流喷嘴以及扁平射流喷嘴的使用
技术领域
本发明涉及一种用于借助处于超过100巴的压力范围的高压液体射流来去除材料或泥土的扁平射流喷嘴，所述扁平射流喷嘴具有喷嘴壳体，其中，喷嘴壳体形成具有离开口的流体管道，其中，一直到离开口的流体管道被配置为与喷嘴壳体的纵向中心轴线同心，并且其中，所述离开口具有细长的形状，所述细长的形状具有比较长的主轴和比较短的副轴。
发明内容
借助于本发明，要提供一种扁平射流喷嘴，所述扁平射流喷嘴在其空间需求和其应用目的方面将是更加灵活的。
为此，根据本发明，提供了一种具有权利要求1的特征的扁平射流喷嘴以及扁平射流喷嘴的具有权利要求6的特征的使用。
在根据本发明的用于借助处于超过100巴的压力范围的高压液体射流来去除材料或泥土的扁平射流喷嘴中，所述扁平射流喷嘴具有喷嘴壳体，其中，所述喷嘴壳体形成具有离开口的流体管道，其中，一直到所述离开口的流体管道被配置为与喷嘴壳体的纵向中心轴线同心，并且其中，所述离开口具有细长的形状，所述细长的形状具有比较长的主轴和比较短的副轴，因此，根据本发明，提供的是，比较长的主轴所在的并且设置为与比较短的副轴垂直的平面与所述纵向中心轴线相交，并且相对于所述纵向中心轴线围成5°与175°之间的角度，特别是5°至75°，特别是10°至45°。因此，细长的离开口被设置为相对于所述纵向中心轴线向下倾斜、垂直或向上倾斜，并且因此，扁平射流的因而位于输送的扁平射流内的大约中心的平面也被设置为相对所述纵向中心轴线倾斜或垂直，从而与所述纵向中心轴线相交。具有在5°与75°之间的角度的倾斜向下的布置对给辊轧机中的钢部件除垢而言是优选的。为了清洁的目的或为了使表面粗糙，可以选择在5°与175°之间的角度。因此，输送的扁平射流的平面不需要一定与所述比较长的主轴所在的并且设置为与所述比较短的副轴垂直的所述平面相对应。扁平射流的实际离开平面不仅由离开口的布置确定，而且此外还由一直到离开口的流体管道的配置以及首先由所述流体管道的入射流（incident flow）来确定。根据本发明的喷嘴的实质性优点在于，提供了相对所述纵向中心轴线以倾斜的方式离开的扁平射流，并且一直到离开口的流体管道仍然被配置为与所述纵向中心轴线同心。因此，根据本发明的扁平射流喷嘴可以按照极为节省空间的方式被路由引导通过甚至很小的自由空间，例如，辊轧机中的传动轴之间。令人惊讶地，此处，即使在根据本发明的离开口相对于纵向中心轴线的倾斜布置中，也产生了所述扁平射流对被喷射的表面具有扁平射流的重大冲击或沉重的冲击脉冲的非常积极的喷射形式。先前已假定，在高压扁平射流喷嘴的情况下，需要以尽可能同心的方式来路由引导液体通过流体管道，并且还需要同心布置离开口，以便实现具有足够冲击的令人满意的喷射形式。因此，以倾斜的方式喷射的常规扁平射流喷嘴被配置成使得流体管道实施为扭结的管线，使得具有配置为与离开口的纵向中心轴线同心的流体管道的重要部段在离开口的上游可获得。令人惊讶地，根据本发明的喷嘴使得能够以离开口相对于纵向中心轴线的在5°与75°之间、特别是在10°至45°的角度来实现在受冲击的区域上具有非常好的冲击的非常积极的喷射形式。在5°与175°之间的角度下也实现了良好的结果。如已阐述的，输送的扁平射流的平面的角度此处不一定与离开口的平面或与所述比较长的主轴所在的并且设置为与所述比较短的副轴垂直的平面相对应。但是，可以借助于计算或试验来容易地计算和设定扁平射流的期望的离开角度。
在本发明的一个改进方案中，离开口被设置在流体管道的具有球截形形状的端部部分中。
例如，通过切削出流体管道的球截形形状的端部部分来创建离开口。此处的切削可以理解为意指借助于铣刀来实际地切削喷嘴壳体；然而，它也可以理解为意指可以在几何意义上使用切削，也就是说，喷嘴借助于其他方法来产生，例如，通过注射成型或烧结或铸造。离开口布置在流体管道的具有球截形形状的端部部分中具有显著的优点，即：可以相对于纵向中心轴线以不同的角度来设置离开口，而无需修改端部部分。
在本发明的一个改进方案中，离开口具有椭圆形或接近椭圆形的形状。
已证实在根据本发明的喷嘴中，在椭圆形或接近椭圆形的形状的情况下，可以利用扁平射流的重大冲击来实现输送的扁平射流的非常积极的喷射形式。
根据本发明的扁平射流喷嘴被优选地用于对金属部分除垢。
在借助于水射流来对金属部分除垢中，通常需要扁平射流以略微倾斜的方式冲击待除垢的金属表面。当扁平射流喷嘴的壳体并且特别是喷嘴壳体的纵向中心轴线被设置为与待除垢的表面垂直时，这也可以在根据本发明的喷嘴的情况下实现。因此，根据本发明的扁平射流喷嘴可以按照极为节省空间的方式来设置。
在本发明的一个改进方案中，在根据本发明的使用中，提供了所述扁平射流喷嘴围绕第一旋转轴线的第一旋转移动，所述第一旋转轴线被设置为与待除垢的金属部分的表面垂直，并且设置为与喷嘴壳体的纵向中心轴线隔开。
可以借助于巧妙地选择所述扁平射流喷嘴的旋转移动来实现改进的除垢。
在本发明的一个改进方案中，提供了所述扁平射流喷嘴围绕第二旋转轴线的第二旋转移动，其中，第二旋转轴线被设置为与第一旋转轴线隔开，并且设置为同样与待除垢的金属部分的表面垂直。
可以通过叠加扁平射流喷嘴的两种旋转移动来实现除垢的进一步改进。
在本发明的一个改进方案中，第二旋转轴线与喷嘴壳体的纵向中心轴线重合。
按照根据本发明的使用，所述扁平射流喷嘴因此关于自身旋转一次，也就是说，围绕其喷嘴壳体的纵向中心轴线旋转，并且此外，喷嘴壳体还围绕旋转轴线旋转，所述旋转轴线被设置为与喷嘴壳体的纵向中心轴线隔开。因此，产生了叠加的旋转移动。有利地，多个根据本发明的扁平射流喷嘴被设置在待除垢的表面之上，并且分别围绕第一旋转轴线和第二旋转轴线以调谐的方式旋转，使得待除垢的表面通过所产生的扁平射流完全除垢。
在本发明的一个改进方案中，待除垢的表面相对于扁平射流喷嘴沿与所述表面平行的分度方向移动，其中，第一旋转移动和第二旋转移动相互适应（adapted），使得所述扁平射流喷嘴所产生的扁平射流总是相对分度方向以0°至±45°的恒定角度设置，特别是设置为与分度方向垂直。
因此，扁平射流喷嘴所产生的扁平射流或多个扁平射流喷嘴所产生的扁平射流总是冲击待除垢的表面，使得扁平射流的比较大的横向尺寸总是相对分度方向以恒定的角度设置，特别是设置为与分度方向垂直。扁平射流的冲击区域是细长的，并且因此，其比较长的横向尺寸例如被设置为与位移方向垂直，而比较短的横向方向则被设置为与分度方向平行。因此，实现了表面的最大覆盖。有利地，所产生的扁平射流而且还总是以预定的和恒定的角度冲击待除垢的表面。因此，即使在所述扁平射流喷嘴或所述多个扁平射流喷嘴的旋转期间，用于给表面除垢的最佳条件也总是继续存在。
除了对金属部分除垢之外，根据本发明的扁平射流喷嘴当然一般还可以被用于借助于高压液体射流来去除材料或泥土。
附图说明
结合附图，由权利要求以及由本发明的优选实施例的以下描述得出本发明的另外的特征和优点。在附图中：
图1示出了根据本发明的扁平射流喷嘴的剖视图，喷嘴壳体的纵向中心轴线位于剖面中；
图2示出了图1的扁平射流喷嘴的衔口（mouthpiece）的侧视图；
图3示出了图2的衔口的平面图；
图4示出了图2中的剖面B-B的视图；
图5示出了图3中的剖面A-A的视图；
图6以示意图示出了处于待除垢的表面之上的多个根据本发明的扁平射流喷嘴的布置的平面图；以及
图7示意性地并且部分地示出了根据本发明的扁平射流喷嘴的图示，以便说明几何状态。
具体实施方式
图1的图示示出了根据本发明的扁平射流喷嘴10，所述扁平射流喷嘴10的壳体被设置在座架12中。通过座架12来供应高压液体，例如水。高压液体借助于通向扁平射流喷嘴10的流体管道16的供应管道14来供应。流体管道16被设置成与根据本发明的扁平射流喷嘴10的纵向中心轴线18同心。如由图1能够得到的，一直到离开口（exit opening）20的流体管道延伸为与纵向中心轴线18同心。仅离开口20被设置成相对纵向中心轴线倾斜，使得通过扁平射流喷嘴10产生的扁平射流22以相对纵向中心轴线18倾斜的方式离开。使用附图标记24，利用点划线来图示图1中的扁平射流22的离开平面（exit plane）。离开平面24相对于离开的扁平射流是位于中心的（centric），并且同样被设置成相对纵向中心轴线18倾斜。离开平面24与纵向中心轴线18相交。
从供应管道14的口部出发，流体管道16最初沿其具有恒定直径的总长度的大约一半延伸。射流导引器26沿所述流体管道16的总长度大约在中间设置在流体管道16中。射流导引器26具有多个流导引面，其以径向于纵向中心轴线18的方式延伸，并且与所述纵向中心轴线平行地延伸。射流导引器26被实施为所谓的无芯射流导引器，使得围绕纵向中心轴线18的区域因此保持无安装（free of installations）。射流导引器26压配合在套管40中。
由套管40形成的大约射流导引器26的相同长度和射流导引器26的相同直径的圆筒形部分28在射流导引器26的下游紧接地邻接射流导引器26。流体管道16的第一截锥形状的直径渐减部30紧接着圆筒形部分28。此流体管道的直径渐减部30由圆筒形部分32紧接，所述圆筒形部分32延续所述流体管道的存在于直径渐减部28的端部处的直径一直到流体管道16的端部部分，离开口20随后设置在所述端部部分中。在离开口20之前设置了又一截锥形状的直径渐减部33。所述端部部分部分地通过第二直径渐减部33来提供。离开口20可以位于邻接直径渐减部33的球截形的区域中。
流体管道16被配置在喷嘴壳体34内，如已阐述的，所述喷嘴壳体34被紧固至座架12并且具有设置在座架12中的基部36、设置在基部36上的管接罩（union hood）38、螺接到管接罩38中的套管40以及插入到管接罩38中的喷嘴衔口42。套管40在流体管道的射流导引器26的区域中、圆筒形部分28的区域中、直径渐减部30的区域中以及圆筒形部分32的一部分的区域中限定了流体管道16。喷嘴衔口42延续流体管道的圆筒形部分32，并且限定了流体管道16的具有离开口20的端部部分。管接罩38继而借助于管接螺母41紧固至基部36。在套管40与喷嘴衔口42之间提供密封。
能够借助于图1容易地识别的是，流体管道16延伸为与扁平射流喷嘴10的喷嘴壳体34的纵向中心轴线18完全同心。仅离开口20被设置为相对纵向中心轴线18倾斜，使得扁平射流22也以相对纵向中心轴线18倾斜的方式离开。
图7示意性地示出了设置在流体管道的端部部分35中的离开口20的区域中的几何状态。在图7的示意图中，离开口20具有椭圆形的形状。在本发明的背景下，离开口20可以具有任何细长的形状，也就是说，例如，为椭圆形、接近椭圆形或卵形。此外，离开口20可以具有不规则的细长形状，例如，计算的自由形态的形状。
然而，离开口20总是具有比较长的主轴（main axis）44和比较短的副轴（subsidiary axis）46。如果离开口20具有不规则的形状，则主轴44与离开口的比较长的横向尺寸相对应，并且副轴46与离开口20的比较短的横向尺寸相对应。
现在，相对于纵向中心轴线18离开口20被设置成使得比较长的主轴44所在的并且设置为与比较短的副轴46垂直的平面48与所述纵向中心轴线相交。在图7的图示中，平面48和纵向中心轴线18在点50处互相相交。利用图7中的虚线图示的中心线52位于平面48中。中心线52延伸通过主轴44和副轴46的交点，并且随后，还在点50处与纵向中心轴线18相交。在图7的图示中指示了扁平射流的一个假想的冲击面54。该冲击面54被平面48划分成两半。此处，应当记起的是，图7的图示仅是示意性的，并且冲击面54实际上并没有被平面48精确地划分成两半。这里，流体管道中的实际流动状态发挥了作用。然而，平面48通过位于平面48内的主轴44以及通过位于所述平面上使得与所述平面垂直的副轴46限定。因此，平面48通过离开口20的布置来限定。如已经阐述的，在图7的图示中，离开口20被设置成使得平面48在点50处与纵向中心轴线18相交。
图2的图示将喷嘴衔口42示出为相对于图1被放大。可以容易地识别在图2中位于顶部上的离开口20。利用虚线来指示喷嘴壳体的纵向中心轴线18。如由图1能够得到的，喷嘴衔口被推入配合到管接罩38中。喷嘴衔口42可以包括硬金属（例如，烧结硬金属），例如，以便在超过100巴的高流体压力的情况下实现良好的使用寿命，在所述超过100巴的高流体压力下采用根据本发明的扁平射流喷嘴。
此处，管接罩38支承在喷嘴衔口42的支承面60上。但是，离开的液体不与管接罩38接触。
在图3中的从上方的视图中图示了喷嘴衔口42。可以再次识别出在图3的视图中具有在一侧上已变平的椭圆的形状的离开口20。这是由图3的视角造成；离开口20实际上是椭圆形的。离开口20被设置在可以在图2和图3中识别的切管62内。离开口20是通过使铣刀或磨盘以横穿衔口42的横切（transverse）方式运行并且通过其切削后者来创建的。
图4示出了图2中的剖面B-B的视图。可以识别出切管62以及离开口20的周缘的一部分。此外，还可以识别出流体管道的端部部分35的形状。
图5示出了图3中的剖面A-A的视图。因此，纵向中心轴线18位于图5的剖面内。在图5的图示中能够识别离开口20所在的流体管道的端部部分35具有球截形的形状。如借助于图7已阐述的，离开口20又被设置为相对纵向中心轴线18倾斜，使得平面48相对于纵向中心轴线围成角度α。该角度α可以在5°与75°之间。已使用在10°与45°之间的角度α实现了特别有利的结果。
因此，在根据本发明的扁平射流喷嘴中，沿流体管道16的整个长度路由引导（route）待喷射的并且具有超过100巴的压力的高压液体，以便与纵向中心轴线18同心，参见图1。然后，液体仅在喷嘴衔口42的端部部分35中从纵向中心轴线18的方向向外偏离，参见图5。这仅通过设置为相对纵向中心轴线18倾斜的离开口20来执行。令人惊讶地，尽管以与纵向中心轴线18同心的方式来路由引导高压液体一直到紧接离开口20之前，还是产生了具有在冲击面上均匀分布的大冲击脉冲（impact impulse）的输送的扁平射流22的非常积极的喷射形式（spray pattern），即使在离开口20以相对纵向中心轴线18倾斜的方式设置的情况下。
图6的图示示意性地示出了多个根据本发明的扁平射流喷嘴10，其中，仅示意性地指示了相应的纵向中心轴线18、离开口20以及相应地输送的扁平射流22。扁平射流喷嘴10被设置在待除垢的表面66之上，所述待除垢的表面66相对于扁平射流喷嘴10沿箭头68的方向移动。当用在辊轧机中时，扁平射流喷嘴10被设置在待除垢的一块金属之上和之下。图6中的观察方向是从上方到表面66上。扁平射流喷嘴10的纵向中心轴线18在表面66上在每种情况下都与其垂直，使得表面66的分度移动（indexing movement）68与扁平射流喷嘴10的纵向中心轴线18垂直。因此，在每种情况下输送的扁平射流22以略微倾斜的方式冲击表面66；因此，在图6的图示中的扁平射流22以倾斜向下的方式图示，并且与分度方向（indexing direction）68相反地被导引。扁平射流喷嘴10中的每一个围绕纵向中心轴线18旋转，这在每种情况下借助于圆形箭头来指示。此外，扁平射流喷嘴10中的每一个还围绕旋转轴线70旋转，所述旋转轴线70被设置为与扁平射流喷嘴10的纵向中心轴线18隔开。因此，扁平射流喷嘴10中的每一个执行两种旋转移动。第一旋转移动是围绕设置为与扁平射流喷嘴10的纵向中心轴线18隔开的第一旋转轴线70。此外，扁平射流喷嘴10还执行第二旋转移动，第二旋转轴线与纵向中心轴线18重合。旋转轴线70、18二者均被设置为与待除垢的表面66垂直。
围绕旋转轴线70和围绕纵向中心轴线18的两种旋转移动在前者的角速度方面被互相调谐成使得不考虑扁平射流喷嘴10的位置扁平射流22总是相对分度方向68以恒定的角度设置，特别是设置为与分度方向68垂直。这图示在图6中。不考虑相应的扁平射流喷嘴10的旋转位置，扁平射流22的相应的冲击面54总是相对待除垢的表面66的分度方向68以恒定的角度设置，特别是设置为与所述分度方向68垂直。
此处扁平射流喷嘴10被设置成并且此处围绕旋转轴线70的旋转移动的直径尺寸设定成使得扁平射流22对表面66完全除垢。为此，当然，也相对应地调谐分度68的量。因此，扁平射流22总是以略微倾斜的方式并且以预定的角度冲击表面66。因此，不管扁平射流喷嘴10的旋转位置如何，总是实现针对对表面66进行除垢的最佳条件。
图6中所示的布置不仅可以用于对表面进行除垢，而且一般而言还可用于从表面66去除材料或泥土。例如，可以通过去除材料来使管路或孔洞的内部变干净或粗糙。在管状开口中或在腔中采用一般也是可能的。当然，还可以使外部面（例如，活塞的外部面）变干净和粗糙。
除了图6中所示的布置之外，多个根据本发明的喷嘴的其他布置也是可能的，例如，在与共同转子的旋转轴线的各种间隔处在共同的且同样旋转的转子上布置多个旋转喷嘴。

Claims (10)

1. 用于借助处于超过100巴的压力范围的高压液体射流来去除材料或泥土的扁平射流喷嘴，所述扁平射流喷嘴具有喷嘴壳体（34），其中，所述喷嘴壳体（34）形成具有离开口（20）的流体管道（16），其中，一直到所述离开口（20）的所述流体管道（16）被配置为与所述流体管道（16）的纵向中心轴线（18）同心，并且其中，所述离开口（20）具有细长的形状，所述细长的形状具有比较长的主轴（44）和比较短的副轴（46），其特征在于，所述比较长的主轴（44）所在的并且设置为与所述比较短的副轴（46）垂直的平面与所述纵向中心轴线（18）相交，并且相对于所述纵向中心轴线（18）围成5°与175°之间的角度（α），其中，所述离开口（20）被成形和布置成使得输送的扁平射流（22）的因此位于输送的扁平射流（22）内的大约中心的平面被设置为相对所述纵向中心轴线（18）倾斜或与之垂直，并且设置为截断所述纵向中心轴线（18）。
2. 根据权利要求1所述的扁平射流喷嘴，其特征在于，所述平面相对于所述纵向中心轴线（18）围成5°与75°之间的角度（α）。
3. 根据权利要求2所述的扁平射流喷嘴，其特征在于，所述平面相对于所述纵向中心轴线（18）围成10°与45°之间的角度（α）。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的扁平射流喷嘴，其特征在于，所述离开口（20）被设置在所述流体管道（16）的具有球截形形状的端部部分（35）中。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的扁平射流喷嘴，其特征在于，所述离开口（20）具有椭圆形或接近椭圆形的形状。
6. 对根据前述权利要求中任一项所述的扁平射流喷嘴的使用，所述使用用于对金属部分除垢。
7. 根据权利要求6所述的使用，其特征在于，所述扁平射流喷嘴围绕第一旋转轴线（70）的第一旋转移动，所述第一旋转轴线（70）被设置为与待除垢的所述金属部分的表面（66）垂直，并且设置为与流体管道的纵向中心轴线（18）隔开。
8. 根据权利要求7所述的使用，其特征在于，所述扁平射流喷嘴围绕第二旋转轴线的第二旋转移动，其中，所述第二旋转轴线被设置为与所述第一旋转轴线（70）隔开，并且设置为同样与待除垢的所述金属部分的表面（66）垂直。
9. 根据权利要求8所述的使用，其特征在于，所述第二旋转轴线与所述流体管道的纵向中心轴线（18）重合。
10. 根据权利要求7和权利要求8、特别是根据权利要求9所述的使用，其特征在于，待除垢的所述表面（66）相对于所述扁平射流喷嘴（10）沿与所述表面（66）平行的分度方向（68）移动，其中，所述第一旋转移动和所述第二旋转移动相互适应，使得所述扁平射流喷嘴（10）所产生的扁平射流（22）总是相对所述分度方向（68）以0°至±45°的角度设置，特别是设置为与所述分度方向（68）垂直。
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