喷嘴
阅读：772发布：2020-05-13
专利汇可以提供喷嘴专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 喷嘴 ，尤其是一种用于对 钢 制品进行除鳞的高压喷嘴，该喷嘴具有出口件，其中所述出口件具有流出口和流出腔，所述流出腔变细地通向所述流出口。按本发明，所述流出口撑开一个弯曲的表面并且将所述流出口的边缘包围的表面在所述边缘的每个点上相对于中心纵轴线以一个处于65°和95°之间的、尤其是90°的 角 度碰到所述流出口的边缘。比如用于除鳞喷嘴。，下面是喷嘴专利的具体信息内容。
1.喷嘴，用于对钢制品进行除鳞，具有出口件(12)，其中所述出口件(12)具有流出口(30)和变细地通向所述流出口(30)的流出腔(35)，其特征在于，所述流出口(30)撑开一个弯曲的表面，并且将所述流出口(30)的边缘(38)包围的表面(32)在所述边缘(38)的每个点上相对于中心纵轴线(34)以一个处于65°和95°之间的角度碰到所述流出口(30)的边缘(38)，其中，所述将流出口(30)的边缘(38)包围的表面(32)具有第一区段(32b、
32d；56a、56c)和第二区段(32a、32c；56b、56d)，其中所述第一区段(32b、32d；56a、56c)沿所述中心纵轴线(34)布置在第一区域中，所述第二区段(32a、32c；56b、56d)则布置在第二区域中，该第二区域沿着所述中心纵轴线(34)沿流出方向与所述第一区域间隔开。
2.按权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述将流出口(30)包围的表面(32)在所述边缘(38)的每个点上在径向方向上相对于中心纵轴线(34)以一个处于65°和95°之间的角度碰到所述流出口(30)的边缘。
3.按权利要求1或2所述的喷嘴，其特征在于，所述流出口(30)的边缘(38)至少部分地借助于倒角(31)构成。
4.按权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述将流出口(30)的边缘(38)包围的表面(32)划分为四个区段(32a、32b、32c、32d；56a、56b、56c、56d)，其中两个彼此对置的第一区段(32b、32d；56a、56c)布置在第一区域中，并且另外两个彼此对置的第二区段(32a、32c；
56b、56d)则布置在第二区域中。
5.按权利要求1或2所述的喷嘴，其特征在于，所述流出口(30)的边缘(38)通过锥体与弯曲的椭圆或者弯曲的卵形相交来确定。
6.按权利要求1或2所述的喷嘴，其特征在于，所述出口件(12)由硬金属制成。
7.按权利要求1或2所述的喷嘴，其特征在于，所述出口件(12)保持在喷嘴室(14)中，其中所述喷嘴室(14)朝所述喷嘴的中心纵轴线(34)的方向看具有将所述流出口包围的卵形的或椭圆形的穿通孔(40)。
8.按权利要求7所述的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴室(14)的来自所述穿通孔(40)的并且在所述流出口(30)的高度上终止的圆周壁体(42)在所述流出口(30)的高度上垂直于所述中心纵轴线(34)与所述流出口(30)的边缘(38)间隔开地布置，使得从所述流出口(30)中射出的喷射射束(16)不碰到所述圆周壁体(42)。
9.按权利要求1或2所述的喷嘴，其特征在于，所述出口件(12)和/或所述喷嘴室(14)借助于金属粉末压铸法来制造。
10.按权利要求1或2所述的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴是高压喷嘴。
11.按权利要求1或2所述的喷嘴，其特征在于，所述角度为90°。
12.按权利要求5所述的喷嘴，其特征在于，所述锥体是圆锥体。
喷嘴
技术领域
背景技术
[0002] 已知的用于对钢制品进行除鳞的高压喷嘴构造为扁平射束喷嘴。用于这样的除鳞喷嘴的出口件通常具有流出口，在该流出口上连接着形成射束的出口锥体。比如，在欧洲专利EP 0 792 692 B1中示出了一种用于除鳞喷嘴的出口件，其中一个朝流出口方向变细的流出腔在流出口之后转入所述出口件的锥形扩展的边缘表面。这些边缘表面限制着所形成的扁平射束的侧面延伸。所述流出口和出口锥体可以构造为椭圆形的。
发明内容
[0003] 本发明的任务是，提供一种得到改进的高压喷嘴。
[0004] 此外，按本发明，一种尤其用于对钢制品进行除鳞的高压喷嘴设有一个出口件，其中所述出口件具有流出口和流出腔，所述流出腔变细地通向所述流出口，其中所述流出口撑开一个从所述流出腔看弯曲的表面，比如一个凸出的或凹入的表面，并且其中将所述流出口的边缘包围的表面在所述边缘的每个点上在径向方向上相对于中心纵轴线以一个处于65°和95°之间的、尤其90°的角度碰到所述流出口的边缘。
[0005] 由此，在所述出口件的流出口上没有连接任何出口锥体，更确切地说所述喷嘴的导水的区段突然以所述流出口为终点。事实令人惊讶地表明，通过所述出口件的一种这样的结构，即使在水压很高时也可以实现一种干净的、边界清晰的射束。通过设置撑开弯曲的表面的流出口，也可以对射出的射束进行足够的通风，从而在所述射束的侧面不会形成低压，所述低压会以不利的方式影响出射射束或者甚至导致不稳定的状态。所述出口件的将所述流出口包围的端面在所述边缘的每个点上相对于中心纵轴线以一个处于85°和95°之间的、尤其90°的角度碰到所述流出口的边缘，其中在大约65°的角度以下可以利用本发明的优点。在所述流出口的边缘上，水射流由此离开喷嘴并且在所述流出口的下游不再设置所述喷嘴的任何导水的部件。在所述流出口的边缘上所述将流出口包围的表面相对于中心纵轴线以一个大约90°的角度碰到所述边缘，由此为射出的射束提供清晰的轮廓棱边。与此同时，可以实现所述出口件的非常稳定的结构，该结构也经受住极高的压力。因为，所述出口件的将流出口包围的端面碰到所述流出口的边缘的角度在所述边缘的每个点上接近直角，所以在所述射出的射束的整个圆周周围基本上在轮廓棱边上提供相同的情况。这也有助于非常干净地构成所期望的扁平射束锥体。所述将流出口的边缘包围的表面在背向流出口的一侧上终止，优选在一个将所述中心纵轴线同心包围的圆上终止。通过这种方式，可以将包围着所述流出口的不规则成形的表面引回到规则的几何形状上。
[0006] 在本发明的改进方案中，所述将流出口的边缘包围的表面具有第一区段和第二区段，其中所述第一区段沿所述中心纵轴线布置在一个第一位置上或一个第一区域中，所述第二区段则布置在一个第二位置上，其中所述第二位置和第二区域沿着所述中心纵轴线沿流出方向与所述第一位置或者说第一区域间隔开。
[0007] 通过这种方式可以在朝所述从流出口流出的液体射束的方向上保证良好的通风和确定的气流。由此获得在时间上恒定的喷射形状，因为在喷嘴运行中可以在流往喷出的射束的环境空气中在喷出的射束周围提供确定的流动情况。通过所述关于流出方向处于第二区段的上游的第一区段，可以输入通过喷出的射束吸入的空气。
[0008] 在本发明的改进方案中，所述将流出口的边缘包围的表面划分为四个区段，其中两个对置的区段布置在所述第一区域中并且另外两个对置的区段布置在所述第二区域中。
[0009] 通过这些措施，通过所述喷出的射束吸入的空气可以对称地通过所述布置在处于上游的第一区域中的区段来输入。
[0010] 在本发明的改进方案中，所述流出口的边缘通过锥体尤其圆锥体与弯曲的椭圆形的相交来确定。
[0011] 如果按本发明的高压喷嘴在原理上也使用所谓的自由成形表面，其中因此在计算方面确定所述流出口的边缘的形状和连接到该流出口上的表面的形状，那么这样也可以实现按本发明的优点，如果切削出规则的几何形状，也就是比如圆锥体连同弯曲的椭圆。
[0012] 在本发明的改进方案中，所述出口件由硬金属制成。
[0013] 恰好在除鳞喷嘴上，所述出口件经受高负荷，尤其经受喷出的液体的磨蚀作用。这里通过硬金属出口件的使用，可以显著延长喷嘴的使用寿命。
[0014] 在本发明的改进方案中，所述出口件保持在喷嘴室中，其中所述喷嘴室朝所述喷嘴的中心纵轴线的方向看具有将所述流出口包围的卵形的穿通孔。
[0015] 借助于这样的卵形的穿通孔，有助于所述喷嘴室的高强度的结构。如果按本发明的高压喷嘴构造为扁平射束喷嘴，那么在所述喷嘴室中的卵形的穿通孔可以比通常所使用的圆形的穿通孔更好地与扁平射束的横截面形状相匹配。因此在所述喷嘴室上部分地留有比使用圆形的穿通孔的情况更多的材料，由此提高了所述喷嘴室的稳定性。作为重要的一点应该认为，所述将流出口包围的卵形的穿通孔在射束形成方面没有任何功能。从所述流出口中喷出的射束不碰到所述喷嘴室。在所述流出口的下游不再设置所述高压喷嘴的任何导水的部件，并且仅仅借助于所述高压喷嘴的出口件来形成射束。此外，所述喷嘴室的来自所述穿通孔的并且在所述流出口的高度上终止的圆周壁体布置在所述流出口的高度上并且垂直于所述中心纵轴线与所述流出口的边缘间隔开地布置。通过这种方式可以保证，从所述流出口中喷出的喷射射束不碰到所述圆周壁体。保持在喷嘴室中的出口件可以借助于环绕的金属焊缝相对于喷嘴室密封，在此借助于激光焊接来施加所述金属焊缝。
[0017] 尤其在所述出口件上，在将所述流出口包围的区域中要求所述出口件的复杂的几何造型，所述复杂的几何造型借助于机械加工无法制成或者用巨大的开销才能制成。通过金属粉末压铸法，基本上可以制成任意的形状并且尤其也可以在批量制造中实现按本发明的高压喷嘴在所述将流出口包围的区域中的造型。在用硬金属或者硬金属合金制造出口件时，所述出口件也可以通过金属粉末压铸法来制造。在金属粉末压铸法中，首先将金属粉末与热塑性塑料粘结剂相混合。而后借助于压铸使这种混合物成形。在随后的方法步骤中，通过化学方式或热学方式来去除所述热塑性的粘结剂。而后剩下由金属粉末结构构成的中间部件。接下来对该中间部件进行烧结并且由此得到高的材料强度。附图说明
[0019] 图1是按本发明的高压喷嘴的出口件的从斜前面看的透视图，
[0020] 图2是图1的出口件的从斜后面看的透视图，
[0021] 图3是图1的出口件的正视图，
[0022] 图4是图1的出口件的从后面看的视图，
[0023] 图5是在图3的平面V-V上的剖视图，
[0024] 图5a是图5的细节5a的放大图，
[0025] 图6是在图3的平面VI-VI上的剖视图，
[0026] 图7是按本发明的高压喷嘴的喷嘴室的从前面看的视图，
[0027] 图8是图7的喷嘴室的侧视图，
[0028] 图9是在图8的平面IX-IX上的剖视图，
[0029] 图10是图7的喷嘴室的从后面看的视图，
[0030] 图11是在图10的平面XI-XI上的剖视图，
[0031] 图12是在图11的平面XII-XII上的剖视图，
[0032] 图13是图7的喷嘴室的透视图，
[0033] 图14是按本发明的高压喷嘴的剖开的透视图，
[0034] 图15是图14的高压喷嘴的剖视图，
[0035] 图16是按第二实施方式的按本发明的高压喷嘴的出口件的从斜前面看的透视图，
[0036] 图17是图16的出口件的剖视图，并且
[0037] 图18是图16的出口件的另一剖视图，其中剖切平面相对于图17旋转了90°。
具体实施方式
[0038] 在图14和15中示出的按本发明的高压喷嘴10具有一个出口件12，该出口件12布置在喷嘴室14中。从所述出口件12中喷出仅仅在图15中简要示出的扁平射束16。一个组合的过滤器部件和射束矫正器部件18与所述喷嘴室14相连接并且布置在所述出口件12的上游。所述过滤器部件和射束矫正器部件18提供了一条流动通道，该流动通道在通入所述出口件12的入口处终止。有待喷射的液体通过过滤区域20进入所述流动通道中，通过射束矫正器22进行定向并且而后一直到达所述出口件12处。
[0039] 所述具有出口件12及组合的过滤器部件和射束矫正器部件18的喷嘴室14插在一个导送液体的管形的焊接套管24中并且用锁紧螺母26固定在这根管形的焊接套管24的端部上。所述管形的焊接套管在其与所述出口件12对置的端部上设有未示出的喷嘴横杆(Düsenbalken)，过滤器20伸入该喷嘴横杆中。有待喷射的液体通过处于上游的并且在图15中未示出的喷嘴横杆输送给所述管形的焊接套管24，并且也到达处于所述过滤器部件和射束矫正器部件18与所述管形的焊接套管24的内壁之间的环形室中。如早已解释的，液体通过所述过滤器20进入所述过滤器部件和射束矫正器部件18中，从而在之后最后从所述出口件12的流出口再度进入环境中。
[0040] 最大的自由流动横截面存在于所述过滤器20的区域中，并且由细长的过滤器缝隙及在过滤器盖中的其它过滤器缝隙的自由横截面的总和所确定。已明显减小的流动横截面存在于所述射束矫正器22的区域中，其中那里的自由流动横截面从总通道的横截面中扣除星形布置的流动导向面的端面之后获得。在射束矫正器22上的自由流动横截面面积与所述过滤器20的自由流动横截面面积之间的比例优选为1∶6或更大。
[0041] 所述流动横截面在所述射束矫正器22后面进一步收缩到所述通道27的横截面上，该通道27以恒定的横截面一直延伸到所述出口件12的前面。在通道37中的自由流动横截面面积与在所述射束矫正器22上的自由流动横截面面积之间的比例优选为1∶1.23或更大。
[0042] 在通道37中的自由流动横截面面积与所述过滤器20的自由流动横截面面积之间的比例优选为1∶7.44或更大。
[0043] 在通道37中的自由流动横截面面积比如为95平方毫米，在射束矫正器22中的自由流动横截面面积比如为117平方毫米，并且在过滤器20上的自由流动横截面面积比如为707平方毫米。
[0044] 在所述出口件12的处于上游的端部上，在所述喷嘴室14的内壁和所述出口件12的环形的端面之间设置了金属焊缝28，该金属焊缝28使所述出口件12相对于所述喷嘴室14密封。
[0045] 借助于图1所示的出口件12的透视图可以看出，所述出口件12的流出口撑开一个弯曲的表面，特别是一个弯曲的椭圆。在此可以发现，所述流出口30的边缘38可以撑开两个不同的弯曲的表面，也就是一个沿流出方向看向外弯曲的椭圆和一个同样沿流出方向看向里弯曲的椭圆。
[0046] 所述流出口30被端面32所包围，该端面32在图1的示意图中通过虚线划分为四个扇形区32a、32b、32c和32d。在所有四个扇形区32a、32b、32c和32d中，所述端面32在此在径向上垂直于中心纵轴线34碰到所述流出口30的边缘38。所述端面32具有波浪状的造型，并且关于所述中心纵轴线和在图1的示意图中从右向左延伸的流出方向，两个扇形区32b和32d布置在处于上游的第一区域中，并且两个扇形区32a、32c则布置在处于下游的第二区域中。所述两个处于第二区域中的扇形区32a、32c和所述两个对置的并且处于第一区域中的扇形区32b、32d分别构造为彼此对称的，从而在总体上获得所述端面32的对称的形状。由喷出的液体射束吸入的空气主要通过所述两个布置在处于上游的第一区域中的扇形区32b、32d来输入。与这两个处于上游的扇形区32b、32d的对称布置一起获得在时间方面看稳定的出射射束。所述扇形区32a、32b、32d和32d在其背向所述流出口30的端部上转入波形环绕的边界棱边，圆柱形的并且平行于流出方向延伸的壁体部分地连接到该边界棱边上。在所述边缘38的每个点上，垂直于所述中心纵轴线34的线条在径向上向外导引并且与圆柱体相交，由此在几何学上产生所述波形环绕的边界棱边。将这些在所述圆柱体的外套上的交点连接起来，那么由此获得所述波形环绕的边界棱边，并且所述端面32由所述在径向上向外导引的线条确定。
[0047] 按图1的端面32的形状通过平坦的表面向外拱起而产生。所述端面32的造型比如可以借用以下方法来表明，也就是给圆形的纸张设置椭圆形的穿通孔。现在将这张圆形的纸张放在平坦的表面上并且相应地将一根手指放在特定的区域上，在所述区域中所述椭圆形的穿通孔的较长的半轴与将该穿通孔包围的纸张相交，因而现在可以将两根手指朝向彼此运动并且由该纸张形成的环除了手指因平放而占据的区段之外从平坦的支承面开始向外拱起。通过一种这样的处理方式，近似地获得所述端面32的在图1中示出的形状。
[0048] 从图2的示意图中可以看出设在所述流出口30上游的流出腔35的造型。所述流出腔35具有沿流出方向逐渐变细的圆锥体的形状。这个圆锥体与弯曲的椭圆相交，以此获得所述流出口30的边缘38的形状。
[0049] 在图3的正视图中，也就是反向于所述流出方向可以清楚地看出所述流出口30的椭圆形的形状。
[0051] 图4的从后面看的视图同样示出所述流出口30的椭圆形的形状，并且除此以外可以看出所述流出腔35的圆锥形的形状。
[0052] 如可以从图3中看出，图5的剖视图示出了平行于所述椭圆形的流出口30的较短的半轴的剖面。在图5中可以清楚地看出，所述将流出口30包围的端面32相对于中心纵轴线34以一个90°的角度碰到所述流出口30的边缘38。对于所述边缘38的两个对置的点来说可以从图5的剖视图中看出这一点，对于另外两个对置的点来说则可以从图6的剖视图中看出这一点，如可以从图3中看出，图6示出了在一个平行于所述椭圆形的流出口30的较大的半轴的剖切平面上的视图。在这个剖切平面中，所述将流出口30包围的端面32也垂直于所述中心纵轴线37通到所述流出口30，并且相对于中心纵轴线34以一个90°的角度碰到所述流出口30的边缘38。
[0053] 这对任意的剖切平面来说都是这样的情况，因为所述将流出口30的边缘38包围的端面32在所述边缘38的每个点上在径向方向上相对于中心纵轴线34以一个90°的角度碰到所述流出口30的边缘38。在离开所述流出口30之后，射出的喷射射束由此变得自由并且不再通过所述喷嘴的任何导向面来导引。所述喷嘴的导水的部件由此在轮廓棱边上终止，该轮廓棱边通过所述流出口30的边缘38和连接到该边缘38上的表面32产生。
[0054] 图5a的示意图放大示出了图5的细节5a。可以看出，所述流出口30的边缘38借助于倒角31来构成。按照倾斜于所述中心纵轴线34的方式来布置倒角31，使得被中心纵轴线和倒角31围住的角沿流出方向敞开。所述倒角31在此仅仅具有一个极小的、比如0.1毫米到最大0.2毫米的高度h。首先出于生产技术上的原因来设置倒角31，用于避免刚好在用硬金属来制造所述出口件12时高度敏感的锐利棱边。如早已借助于图1所解释的，所述端面32具有两个彼此对置的区段32a、32c以及两个彼此对置的区段32b、32d，所述区段32a、32c布置在处于上游的第一区域中，并且所述区段32b、32d布置在处于所述第一区域的下游的第二区域中。在所述喷射射束从所述流出口30中喷出时，从环境中吸入空气，该空气可以沿所述区段32b、32d在所述第一区域中朝所述流出口30流动。由此提供在射出的射束的环境中确定的空气流动情况，并且通过射出的射束引起的低压不会导致不稳定的射束造型。
[0055] 所述出口件12在所述表面32的区域中具有在几何方面复杂的、通过机械加工无法轻易制成的造型。所述出口件12因此借助于金属粉末压铸法来制造，从而可以毫无问题地实现在表面32的区域中的造型。所述出口件12由此构造为烧结件，并且借助于金属粉末压铸法由一种由硬金属粉末和热塑性粘结剂构成的原始材料来制造。由此在去除粘结剂并且接下来烧结之后，构成了硬金属部件，该硬金属部件可以很好地经受住在按本发明的除鳞喷嘴运行中出现的高负荷。
[0056] 图7到13的示意图示出了所述喷嘴室14，所述出口件12装入该喷嘴室14中。如早已借助于图7可以看出的，所述喷嘴室14具有椭圆形的穿通孔40，该穿通孔40在所述喷嘴的装配状态中处于所述流出口30的下游。所述穿通孔40受到沿流出方向扩展的截锥形状的壁体的限制。在此可以再度认为，所述锥形扩展的壁体42不用于导引液体。在离开所述流出口30之后，如也可以从图15中看出的，喷射射束16作为自由射束继续其行程。所述穿通孔40由此仅仅用于实现通往所述流出口30的空气输入并且为所述喷射射束16的通过提供足够的空间。
[0057] 所述椭圆形的穿通孔40的较长的半轴平行于所述椭圆形的流出口30的较长的半轴定向。由此为扁平射束从所述流出口30中的射出提供了足够的空间并且与此同时在尽可能小的程度上使所述喷嘴室14销弱。之所以这样，是因为相对于圆形的穿通孔可以使更多材料保持在所述喷嘴室14上并且由此使该喷嘴室14必须忍受的材料应力更小。通过所述喷嘴室14来承受剪力并且将其导入所述管形的焊接套管24中，所述剪力从沿流动方向作用于所述出口件12上的液体压力中产生。因为按本发明的高压除鳞喷嘴在数百bar直到600bar的压力下工作，所以这里会出现巨大的力。
[0058] 借助于图10和11的视图可以看出，所述喷嘴室14在其内部穿孔的区域中具有空隙44，该空隙44设置与所述出口件12的凸起36相匹配。由此在将所述出口件12推入所述喷嘴室14中之后，该出口件12在角度方面精确定向。因为仅仅设置了一个空隙44和一个凸起36，所以在所述出口件12和喷嘴室14之间仅仅有一个相对位置，在该相对位置中可以将所述出口件12推入所述喷嘴室14中。
[0059] 在将出口件12完全推入所述喷嘴室14中之后，所述出口件12的环绕的向外伸出的凸肩46平放在所述喷嘴室14的向里伸出的凸肩48上并且由此保持在平行于所述中心纵轴线37的位置中。而后在这个位置中，如早已解释的，将金属焊缝28作为角焊缝设置在所述出口件12和喷嘴室14之间，用于使所述出口件12相对于所述喷嘴室14密封。
[0060] 在图16的示意图中，透视示出了按第二实施方式的出口件50。该出口件50除了流出口52的造型以及将所述流出口包围的端面54的造型之外构造与图1的出口件12相同。因此下面仅仅对与图1的出口件12不同的特征进行说明。
[0061] 所述流出口52具有向外沿流出方向拱起的椭圆形的形状。在所述流出口的边缘58上连接着所述端面56的总共四个区段56a、56b、56c和56d。两个彼此对置的区段56a和56c在此构造为平坦的弓形并且所述流出口52的边缘58相应地仅仅相切地在一个点中碰到所述区段56a、56c，这个点处于所述弓形的区域56a、56c的笔直的棱边的中心中。在这两个区段56a、56c之间，两个彼此对置的区段56b、56d沿流出方向向外拱起。所述区段
56b、56d由此大致具有椭圆形的半圆柱体的外套的形状。所述两个区段56b、56d在此彼此平行地布置。所述端面56的四个区段56a、56b、56c和56d由此全部垂直于所述出口件50的中心纵轴线60延伸。所述端面56由此在出射射束的整个圆周上垂直于所述中心纵轴线碰到这样的出射射束，由此即使在水压很高时也可以实现干净的、边界清晰的射束。尽管如此通过所述区段56a、56c实现射出的射束的足够的通风，从而在所述射出的射束的侧面不会形成会导致不稳定状态的低压。
56b、56d由此大致具有椭圆形的半圆柱体的外套的形状。所述两个区段56b、56d在此彼此平行地布置。所述端面56的四个区段56a、56b、56c和56d由此全部垂直于所述出口件50的中心纵轴线60延伸。所述端面56由此在出射射束的整个圆周上垂直于所述中心纵轴线碰到这样的出射射束，由此即使在水压很高时也可以实现干净的、边界清晰的射束。尽管如此通过所述区段56a、56c实现射出的射束的足够的通风，从而在所述射出的射束的侧面不会形成会导致不稳定状态的低压。
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