TW393358B - High pressure rapid cutting tip nozzle - Google Patents

Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（，） 發明背景 1 .發明領域 本發明相關於一種適合用於氣體切割厚鋼板的高壓快 速切割尖噴嘴，例如是在連續絞股氣體切割機器中。這 種應用是以在日本申請之專利申請案平第9 - 3 6 1 5 1 9號為 基礎，其内容將合併在參考之中。 2 .相關技術之描述 之前，本發明之發明人提出一種高壓快速切割尖噴嘴 (在以下文字中皆以π尖噴嘴”來代表）發表在日本新型專 利平第5 - 3 9 2 9 3中。這種尖噴嘴具有，由内側並繞著位 於中央的切割氧氣噴射孔為，第一氧氣噴射孔群，第一 燃料氣噴射孔群，第二燃料氣噴射孔群，以及第二氧 氣噴射孔群或氣氣噴射開口，以便集中在切割氣氣噴射 孔上形成同心圖。除此之外，為了増加熱效應，在相鄰 的燃料氣噴射孔之間，氧氣噴射孔由流動路徑分開通往 具有氧氣噴射孔的所在。 當切割鋼材時，高壓切割氧氣噴射氣流由切割氧氣噴 射孔中以高速噴射而出，並且由噴射出的氧氣及燃料氣 形成第一加熱火焰群以便於圍繞它。另外，第二加熱火 焰群繞著第一加熱火焰群而形成。再者，由這些加熱火 焰群倍增的效應，尤其第一加熱火焰群擴增而持續著包 覆切割氧氣噴射氣流。因此，從切割氧氣噴射孔中噴射 出來的切割氣氣噴射氣流的噴射效應增加，並且極高效 率的氣體切割甚至在厚鋼上亦可運用。 -3 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） L----,-----裝-------訂 (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（> ) 無論如何，日本新型專利平第5 - 3 9 2 9 3號的尖噴嘴是 在噴嘴的末端混合燃料氣及氣氣，使用稱作外部混合（亦 稱作後混合）的混合条統。因為燃料氣及氣氣在尖噴嘴 的外側混合，這個条統的混合率比起裝置有尖噴嘴的吹 管上所完成的氣炬混合，以及在尖噴嘴上所完成的尖端 混合明顯低了許多，並且因而造成燃燒效率劣化的趨勢。 然而，用在氣體切割器中所點燃混合氣體的氣體火 焰具有超過攝氏三千度以上的溫度，並且快速地噴射。 由此，若氣流在切割過程中由於切割熔渣等被阻塞，火 焰會燒上尖噴嘴及吹管。並且造成一種稱作逆火或回閃 的問題。因此，考量這些問題下，尤其在氣體切割厚銅 材時通常是使用外部混合而耗用大量容積的燃料氣或氣 氣。 考慮上述因素，本發明的目的是在於考量外部混合条 統中尖噴嘴的安全性之時，令人滿意地混合燃料氣及氣 氣並改善切割效率。 發明摘要 本發明是一高壓快速切割尖噴嘴，其切割噴射孔在末 端處開啓，並且具有切割氣氣噴射孔在中央，同心圓地 從内倒為第一氧氣噴射孔群，第一燃料氣噴射孔群，第 二燃料氣噴射孔群，以及氧氣噴射開口，並旦_由切割 氧氣噴射孔而來的高壓氣流，鋼材被切割。流動路徑的 前端，由流動路徑分開通往上述氧氣噴射開口並且延伸 到前端側面，在流動路徑的側表面上距上述末端表面内 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Μ Β7 五、發明説明（々） 部10毫米處有開口通往這第一及第二燃料氣噴射孔。 這氣氣噴射開口也可以是同心圓地繞著切割氧氣噴射 孔配置的第二氣氣噴射孔群。 再者，在第一氣氣噴射孔群及第二燃料氣噴射孔群之 間，第一燃料氣噴射孔群可以與氧氣噴射孔群間隔安置 如同一整體，集中在切割氣氣噴射孔群之上。 此外，由切除管狀體的前端以距末端表面1 〇毫米内的 地方劃分成第二燃料氣噴射孔群及氣氣噴射開口，流動 路徑由流動路徑分開通往氧氣噴射開口，以及通往第二 燃料氣孔可以被刪除。 画式簡單說明 第1圖顯示本發明的第一實施例及在第2圔的尖噴嘴 沿線I - I的部分斷面。 第2圖顯示本發明的第一實施例及在第1圖的尖噴嘴 沿箭頭I I的前視圖》 第3圖顯示本發明的第一實施例及在第2画的尖噴嘴 沿線I I I - I I I的部分斷面。 第4圖顯示本發明的第二實施例及當尖噴嘴以第3圖 中相同方式被切開時尖噴嘴的部分斷面。 第5圖顯示本發明的第三實施例及在第6圖中的尖噴 嘴沿線V-V的部分斷面。 第6圖顯示本發明的第三實施例及在第5圖中的尖噴 嘴沿箭頭V I方向的前視圖。 第7圖顯示本發明的第三實施例及在第6画中的尖噴 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I--------dl 裝— (請先閎讀背面之注意事項再填窩4頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 ) 嘴沿線V I I - V I I的部分斷面。 第8圖顯示本發明的第四實施例及在第9圖中的尖噴 嘴沿線V I I I - V I I I的部分斷面。 第9圖顯示本發明的第四實施例及在第8圖中的尖噴 嘴沿箭頭I X方向的部分前視圖。 最佳實施例説明 以下，將就本發明之實施例以參照圖例的方式來作説 明。 第1 _到第3圖顯示本發明的第一實施例。尖噴嘴體 的基座端（在第1圖的上端）製成管形是具有一逐漸縮小 的表商la與吹管（未示出）相連通用來供應氧氣及燃料氣 。在逐漸縮小的表面1 a。凹部1 b，1 c及1 d ,其分別地接 受氣氣，燃料氣，以及所形成由吹管供應氣氣並且由凹 部1 b的燃料氣在尖噴嘴内部之間形成流動路徑1 e 〇除此 之外，由凹部1 c及1 (1,許多的流動路徑1 f，〗.g延伸到尖 噴嘴1的前端是同心圓地形成以便與尖噴嘴1成為共軸 心的。 在尖噴嘴體1,管狀套管2由基座端插入，並且利用 一螺帽3固定。在套筒2的中央，流動路徑2a形成為切 割氣體氧氣供應以便與套筒2成為共軸心的。除此之外 ,流動路徑的前端為切割氧氣噴射孔2 b並在末端處之間 變寬。 套筒2的外緣以管狀體4包覆安裝在尖噴嘴體1的前 端。管狀體4是環狀的，並且它的外緣以環形管狀體5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _ , , —-----I-----------訂-----

• L 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（，） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 包覆並以相同的方式安裝在尖噴嘴體1的前端。管狀體 5的外線以套6包覆，並在底座末端外側表面上的套6 上，有一螺絲6a用來安裝尖噴嘴到所形成的吹管。除此 之外，在本發明的尖噴嘴中，如同在日本新型專利平第 5 - 3 9 2 9 3號中所掲示的尖噴嘴，在當時次管的安裝中， 逐漸縮小的表面1 a是牢固地連接到吹管上，並且在管狀 體5及套6的側牆上，製有小溝。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在管狀體4的安裝過程中，在套管2及管狀體4之間 ，用來供應氣氣的流動路徑7形成〇流動路徑7的底座 末端與流動路徑1 e相連通，並目.流動路徑7的前端形成 第一氧氣噴射孔7 a繞箸尖噴嘴體1配置箸。除此之外， 在管狀體4及5之間，用來供應燃料氣的流動路徑8形 成。流動路徑8的底座末端與流動路徑If相連通，並且 流動路徑8的前端形成第二燃料氣噴射孔群8 a繞箸尖噴 嘴體1的圓周徑向地在第一氣氣噴射孔7 a的外側配置著 。再者，在管狀體5及套6之間，用來供應氧氣的流動 路徑9形成。流動路徑9的底座末端與流動路徑1 g相連 通，並且流動路徑9的前端形成環狀氧氣噴射開口 9 a繞 著尖噴嘴體1的圓周徑向地在第二燃料氣噴射孔群8 a外 侧配置箸。 參考檫號7 b及8 b是在管狀體4的流動路徑由流動路徑 7及8分開並且以一角度朝向個別的前端側延伸。這些 在管狀體4的前端表面上的流動路徑7 b及8b的前端以一 圓交替地開放在管狀體4在第一氧氣噴射群7 a及第二燃 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（b ) 料氣噴射孔群8 a之間。因此，在第一氣氣噴射孔群7 a及 第二燃料氣噴射孔群8a之間，氣氣噴射孔群7 c及用以改 善加熱和燃燒狀況的第一燃料氣噴射孔群8c交替地配置 著以便和尖噴嘴體1成為同心圓的整體。 除此之外，在本實施例的尖噴嘴上，流動路徑9b及9 c 的前端，由流動路徑9分開並以一角度延伸到前端，分 別地在流動路徑8的側表面通往第二燃料氣噴射孔群8 a 及流動路徑8 b的側表面通往第一燃料氣噴射孔群8 c距尖 '噴嘴的前端表面1 〇毫米内的一處開放。最後，尖噴嘴由 這尖噴嘴體1到流動路徑9 c的結構所形成。 當切割鋼材時，首先尖噴嘴是安裝在吹管之上，吹管 的閥被打開，燃料氣供應到流動路徑1 f，並且燃燒氣體 從第一燃料氣噴射孔群8c及第二燃料氣噴射孔群8a經由 流動路徑1 f及流動路徑8及8 b噴射而出。此外，差不多 這個時候，流動路徑le及lg提供氣氣，並且氣氣經由氣 流路徑1 e , g，7，7 b，以及9從氧氣噴射孔群7 a，氣 氣噴射孔群7 c ,與氣氣噴射開口 9 a噴射而出。 再者，在本發明實施例的尖噴嘴中，一部分的氧氣供 應到流動路徑9 ,經由流動路徑9 b及9 c供應到流動路徑 8及8b中距尖噴嘴的前端表面10毫米内的一處。因此， 燃料氣及氣氣的混合氣體從第一燃料氣噴射孔群8 c及第 二燃料氣噴射孔群8 a噴射而出。 除此之外，在這種狀態中，在尖噴嘴被點燃之後及所 欲切割鋼材被加熱，或者在同時燃料氣及氣氣以上述供 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 應方式供應時，氧氣被供應到流動路徑2a,及高壓氣氣 從切割氧氣噴射孔2b噴射而出。由此，如同圖例3所示 ,由氧氣從切割氧氣噴射孔2 b噴射而出，非常高速的切 割氧氣噴射氣流（參考第3面中標記字母C )産生。此外 ，圍繞箸切割氧氣噴射氣流C，由氧氣及燃料氣所産生 的第一加熱火焔群（參考第3画標記字母A)，並且圍繞 這個，第二加熱火焰群（參考第3圖中-記字母B )産生 。因為第一加熱火焰群A倍數地擴增至第二加熱火焰 群，在切割氧氣噴射氣流C中動能的衰減可以被抑制。 因此，切割氣氣噴射氣流C的噴射效率被増加，並且以 切割氧氣噴射氣流C來作氣體切割就算是厚鋼材仍是非 常有效的。 再者，在本發明的尖噴嘴中，氧氣預先由流動路徑9 b 及9 c供應到燃料氣流動路徑8及8 b中。因此，受攪動的 燃料氣及氣氣的混合氣體從第一燃料氣噴射孔群8 c及第 二燃料氣噴射孔群8 b噴射而出，並且再者，在這混合氣 體中，在尖噴嘴的前端，内側，外側，加熱氧氣合併與 混合並巨第一加熱火焰群A與第二加熱火焰群形成。 因此，與傳統尖噴嘴在尖噴嘴前端混合燃料氣及氣氣 作比較，在加熱火焰群A及B中燃料氣及氣氣的混合率 大幅地改善ο所以，火焰變得強烈且良好地延伸，並且 厚銅板的氣體切割變得更有效率。舉例來說，在鋼板的 切割測試中使用本發明的尖噴嘴，與傳統的尖噴嘴作比 較，切割啓始時間所需的預熱時間減少了 2 Q〜3 0 %，並 目切割速度增加5〜1 5 %。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

B7 五、發明説明（^ ) (請先閎讀背面之注意事項再填寫本買) 除此之外，因為燃料氣及氣氣混合在距尖噴嘴前端表 面1 0毫米的一點内，也就是，極度地靠近尖噴嘴的前端 ，所以不會發生回火及回閃現象，並且確保了切割過程 中的安全性。 第4圏是本發明的第二種實施例，並且顯示尖噴嘴以 第3圖中相同的方式作切割。在這個尖噴嘴中，管狀體 5的前端是在距尖噴嘴前端1 0毫米内的一處被切斷，管 狀體5的長度被縮短，並旦由此燃料氣通道在底部露出 ，並且用以供應氣氣的流動路徑9b的不便可以被排除。 因此，在這種尖噴嘴中，燃料氣及氧氣在管狀體5的前 端侧所形成的通道9d的一個部分内被混合。除此之外， 管狀體4的前端4 a沿著氧氣氣流的方向傾斜。 同樣地在這種尖噴嘴中，在流動路徑8 b上到第一燃料 氣噴射孔群8 c ,流動路徑9 c ,由流動路徑9分開上去到 氧氣噴射孔9 a ,距尖噴嘴前端表面1 0毫米内的一處合併， 並且較高的火炮效率可以被達成。也就是説，操作效果 與第一種實施例是相同的。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第5 _到第7圖顯示本發明的第三種實施例。在這種 尖噴嘴中，管狀體5的前端在向外的徑向（在該處有一 小溝在與罩6相接觸的外圍上）上擴張，並且如同在第1 圖的參考標號9 a所示，氧氣噴射開口的外型是環狀的， 如同參考標號9 e所示，如同一整體，改變成許多的孔（ 第二氧氣噴射孔群）以圓形的樣式排在尖噴嘴1的中 央。 ™ 1 0 -本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） A7 B7 五、發明説明（9 ) 第8圖至第9圖顯示本發明的第四種實施例。在這種 尖噴嘴中，氧氣噴射孔群7 c及第二燃料氣噴射孔群8a裤 刪去，並且流動路徑8的前端與流動路徑8 b相連接成為 單一燃料氣噴射孔群，並且在同時，形成在相同画上的 第一燃燒氣體噴射孔8 c的數目増加。也是這種尖噴嘴， 由距尖噴嘴前端表面1 0毫米内一處合併的流動路徑9 c， 由流動路徑9分開通往氧氣噴射開口 9 a，以流動路徑8 b 通往第一燃料氣噴射孔群8 c ,像是第一實施例，可以理 解在燃燒效率上增加。如同第6圖中所示，氧氣噴射開 口 9 a可以被作成多個環狀氣氣噴射孔群如同一個整體般 定位在尖噴嘴體1。 此外，在上述的尖噴嘴中，氧氣噴射孔7 a及第二燃燒 氣體噴射孔群8 a形成間歇性圍繞著地套筒2四周的切割 凹槽及管狀體4的前端，但這些孔可以為許多的國形孔 配置以便形成一個圓形如同整體般定位在尖噴嘴體的中 央。 C1}裝 訂 (請先闊讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（β ) 參考符號說明 1......尖噴嘴 la.....表面 1 b , 1 c , 1 d · ·..凹部 le,lf，lg,2a，7,7b，8,8b，9,9b,9c·...流動路徑 2 .....。套筒 2 b.....切割氧氣噴射孔群 3 ......螺帽 4，5……管狀體 4a.....管狀體前端 6......套 6 a .....螺釘 7 a.....第一氧氣噴射孔群 7 c——.氧氣噴射孔群 Ba.....第二燃料氣噴射孔群 8 c .....第一燃料氣噴射孔群 9 a.....氧氣噴射開口 9 e….…第二氧氣噴射孔群 A......第一加熱火焰群 B ......第二加熱火焰群 C ......切割氣氣噴射氣流 (請先閱讀背面之注意事頃再填寫本頁) ----φ 裝-- —訂-------- -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 . 一種高壓快速切割尖噴嘴，其特徽在於切割氣氣孔開 放在末端，並且具有切割氣氣噴射孔在中央，是同心 圓地由内到外為第一氧氣噴射孔群，第一燃料氣料噴 射孔群，第二燃料氣料噴射孔群，與氧氣噴射開口並 且以高壓氣流從這種切割氣氣噴射孔中噴射而出，鋼 材被切割；並且在此流動路徑的末端，是由流動路徑 分開通往上述氣氣噴射開口並且延伸進入前端側，在 流動路徑側表面具有開口通往這呰第一及第二燃料氣 噴射孔在距上述端的表面1 0毫米内的一處。 2 .如申請專利範圍第1項之高壓快速切割尖噴嘴，其中 上述氧氣噴射開口是一値第二氧氣噴射孔群同心圓地 圍繞著在中央的切割氣氣噴射孔配置〇 3 . —種高壓快速切割尖噴嘴，其特徵在於切割氣氣噴射 孔在末端處開放，並旦具有切割氧氣噴射孔在其中央 ，同心圖地從内到外為第一氧氣噴射孔群，第二燃料 氣噴射孔群，及氧氣噴射開口並且以高壓氣體氣流從 氣氣噴射孔噴射而出，鋼材被切割；並且在此 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 --------{uw裝-------訂 (請先閱讀背面之注意事項再魂寫本頁) 在第一氧氣噴射孔群及第二燃料氣噴射孔群，第一 燃料氣噴射孔群之間可交替以氧氣噴射孔群配置成一 個整體，並具有切割氧氣噴射孔群在其中央；並旦 流動路徑的前端從流動路徑分開通往到上述氧氣噴 射開口及延伸到前端側分別地開放在流動路徑的侧表 面通往上述第一及第二燃料氣噴射孔距上述前端表面 1 0毫米内的一處。 -1 3 -本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 4 .如申請專利範圍第3項之高壓快速切割尖噴嘴，其中 上述的氧氣噴射開口是第二氣氣噴射孔群以同心圓地 配置在上述切割氧氣噴射孔。 5 . —種高壓快速切割尖噴嘴，其特徴在於切割氣氣噴射 孔開放在末端，並且具有切割氧氣噴射孔在其中央， 同心圓地提_供從内到外為第一氣氣噴射孔群，第一燃 料氣噴射孔群，第二燃料氣噴射孔群，及氧氣噴射開 口以及以高壓氣體從這切割氣氣噴射孔噴射而出，鋼 材被切割；並且在此 流動路徑的前端由流動路徑分開通往上述氧氣噴射 開口及延伸到前端側分別地開放在流動路徑的側表 面通往上述第一燃料氣噴射孔距上逑前端表面1 0毫 米内的一處並且管狀體的前端分割上逑第二燃料氣 噴射孔群及氧氣噴射開口距上述前端表面1 0毫米内 的一處切斷。 6 . —種高壓快速切割尖噴嘴，其特徵在於切割氧氣噴射 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 孔開放在末端，並且具有切割氣氣噴射孔在其中央， 同心圓地提供從内到外為第一氧氣噴射孔群，第二燃 料氣噴射孔群，及氧氣噴射開口以及以高壓氣體氣流 由這切割氣氣噴射孔而出，銅材被切割；並旦由此 流動路徑的前端由流動路徑分開通往上述氣氣噴射 開口及延伸到前端側開放在流動路徑的侧表面通往 上述第一燃料氣噴射開口距上述前端表面1 Q毫米内 的一處。 »14-本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） C 8 5 ¾ C 8 88 8 ABCD 六、申請專利範圍 7 .如申請專利範圍第6項之高壓快速切割尖噴嘴，其中 上述氧氣噴射開口是第二氧氣噴射孔群同心画;地配置 在上述切割氧氣噴射孔群上。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) --------------冒裝------訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）