專利名稱：用于連續(xù)金屬鑄造冷卻的全錐式空氣輔助噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及力口壓空氣輔助噴嘴組件，且更具體地講，涉及適 用于在連續(xù)金屬鑄造系統(tǒng)中噴射冷卻液體的空氣輔助噴嘴組件。
背景技術(shù)：
已知加壓空氣輔助噴嘴組件用于在連續(xù)金屬鑄造系統(tǒng)中噴射冷 卻液體，諸如在轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的相同受讓人的美國專利No. 6,726,127 中所公開的那樣。這種噴射系統(tǒng)通常使液體預(yù)霧化且將液體《敖粒導(dǎo)向 為扁平噴射圖案。多個這樣的噴嘴沿著連續(xù)鑄坯的移動路徑對準(zhǔn)。
在坯料(其截面基本上為方形)的連續(xù)鑄造中，可能需要導(dǎo)向圓形 噴射圖案，以用于更完全且更有效的覆蓋。然而，迄今為止還難以可 靠地產(chǎn)生具有均勻液體微粒分布的全錐式預(yù)霧化液體噴射排放。這種 噴嘴通常需要旋流產(chǎn)生葉片，旋流產(chǎn)生葉片的尺寸相對較小、制造困 難且昂貴，并且可能會出現(xiàn)堵塞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種空氣輔助噴嘴組件，其適于更可靠地 導(dǎo)向全錐式液體噴射圖案，以用于連續(xù)金屬鑄造冷卻系統(tǒng)。
另 一 目的在于提供一種具有上述特征的空氣輔助噴嘴組件，其有
案，以高效地且完全地冷卻坯津+鑄件。再一目的在于提供一種上文所述類型的空氣輔助噴嘴組件，其包 括適于促進(jìn)液體微粒分布和混合的旋流導(dǎo)向葉片，且其包括較不易于 堵塞的較大尺寸的通道。
另 一 目的在于提供一種可以精確地且經(jīng)濟(jì)地制造的空氣輔助噴 嘴組件。
通過閱讀下文的詳細(xì)說明并參看附圖，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)
將變得顯而易見；在附圖中


圖l是根據(jù)本發(fā)明的示意性噴嘴組件的縱斷面；
圖2是所示意的噴嘴組件的噴嘴的放大縱剖面；
圖3是圖2所示的噴嘴的上游端視圖4是圖2所示的噴嘴的旋流產(chǎn)生葉片的下游端的平面^f見圖5和圖6分別是示意性旋流產(chǎn)生葉片的、在圖4中的線5-5和 6-6的平面中所取得的側(cè)視圖7是在圖4中的線7-7的平面中所取得的示意性渦輪產(chǎn)生葉片 的縱斷面；
圖8是所示意的旋流產(chǎn)生葉片的上游端的平面視圖；以及 圖9和圖IO是與葉片中帶角度的V形液體通路的其中一個通路 基本上成垂直關(guān)系所取得的示意性旋流產(chǎn)生葉片的透視圖。
在附圖中已經(jīng)示出本發(fā)明的某些示意性實(shí)施例，且在下文中將詳 細(xì)地進(jìn)行描述，但本發(fā)明可具有各種修改和替代構(gòu)造。但應(yīng)了解，并 不意圖將本發(fā)明限制于所公開的特定形式，相反，本發(fā)明將涵蓋屬于 本發(fā)明的精神和范疇內(nèi)的所有修改、替代構(gòu)造和等效體。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)特別地參看附圖中的圖1,其示出了根據(jù)本發(fā)明的示意性空氣 輔助液體噴嘴組件IO。應(yīng)理解的是，多個這樣的噴嘴組件可用于連續(xù)金屬鑄造裝置的冷卻系統(tǒng)中，諸如在前述美國專利No. 6,726,127中所 示的那樣，該專利的公開通過引入而結(jié)合在本文中。
所示意的噴嘴組件IO基本上包括初步液體霧化頭或段20;細(xì) 長管狀筒體21，該細(xì)長管狀筒體21在其上游端連接到霧化頭20;噴 嘴22，其連接到筒體21的下游端上。霧化頭20包括中空主體24、 加壓空氣入口 26和液體冷卻劑入口 30,該中空主體24具有沿著其軸 向延伸的細(xì)長膨脹腔25,加壓空氣入口 26由與主體24上游端中的軸 向孔口 29處于螺故接合的孔配件28來限定，液體冷卻劑入口 30橫 向地與該膨脹腔連通，該膨脹腔由與延伸貫穿主體24側(cè)壁的徑向孔 口 32處于螺紋接合的孔配件31來限定。空氣入口孔配件28連接到 加壓空氣供應(yīng)管線34，且液體入口孔配件31聯(lián)接到液體冷卻劑(優(yōu)選 水)供應(yīng)管線35。霧化頭20還包括沖擊柱38,沖擊柱38諸如通過壓 配而固定到與液體入口 30成直接相對關(guān)系的徑向孔口 39內(nèi)。沖擊柱 38延伸到腔25中，且外端40大約在主體24的縱向軸線上形成有中 心凹部41。分別通過液體入口和空氣入口 26， 30而引入的加壓空氣和 液體空氣流，在沖擊銷桿30的輔助下會聚于霧化頭，使液體預(yù)霧化 以導(dǎo)向穿過筒體21且從噴嘴22排放。在此情況下，筒體21利用帶 螺紋的環(huán)形保持帽42可移除地固定到中空主體24上，這與前文所引 用的專利6,726,127的公開相一致。
噴嘴22包括細(xì)長中空主體44,其具有在外部帶有螺紋的上游端 45，以通過帶螺紋的環(huán)形保持構(gòu)件46連接到筒體21端部，以進(jìn)行旋 轉(zhuǎn)和軸向移動，帶螺紋的環(huán)形保持構(gòu)件46支撐于筒體21下游端上。 通過旋轉(zhuǎn)保持件46使該保持構(gòu)件46與噴嘴端部45螺紋接合，這使 得噴嘴22的上游端與筒體21的下游端處于固定接合。
噴嘴主體44具有與筒體21連通的軸向液體通道48和噴嘴主體 下游端處的圓形排;改孔50。在此情況下，排;改孔50構(gòu)造成圓柱形的， 其具有向內(nèi)會聚的截頭圓錐入口段51和出口端處的相對較小的向外 擴(kuò)口的截頭圓錐體段52。為了使經(jīng)過噴嘴主體44的液體形成旋流運(yùn)動，并且為了進(jìn)一步 打散液體微粒，以得到排放孔50排出的全錐式液體噴射圖案上的分 布，在通道48中、在噴嘴主體的上游端與排放孔50中間設(shè)有葉片55。 在此情況下，葉片55是單獨(dú)的構(gòu)件，或者是壓配到液體通道48內(nèi)的 嵌件。如在下文中顯而易見的，葉片55可由具有圓柱形上游段56和 向內(nèi)逐漸收縮的截頭圓錐體段58的坯塊形成，該圓柱形上游段56限 定了較大直徑的上游端面57，該向內(nèi)逐漸收縮的截頭圓錐體段58限 定了相對較小直徑的下游端面59。為了確保葉片55在排放孔50上游 的預(yù)定縱向定位以使得通道48在葉片55與排放孔50之間限定基本 圓柱形的旋流與混合腔60，通道48形成有限定定位座61的小的沉孔， 葉片55可抵靠定位座61而定位。為防止葉片55在其可能變松動的 情況下從噴嘴主體44意外移位，噴嘴主體44形成有繞著入口通路48 的上游端、向內(nèi)導(dǎo)向的徑向樁62。
根據(jù)本發(fā)明，噴嘴葉片具有獨(dú)特的通道構(gòu)造，其有助于進(jìn)一步打 散預(yù)霧化液體，且有助于液體微粒在整個排放全錐式噴射圖案上的基 本均勻的分布，以促進(jìn)諸如在連續(xù)金屬鑄造操作中移動金屬形狀的冷 卻中的均勾涂覆。為此，旋流產(chǎn)生葉片55形成有多個液體通道65， 液體通道65相對于葉片的縱向軸線66成一定角度發(fā)展，且由V形切 口限定。通道65延伸貫穿葉片的上游較大直徑端面57和相對較小的 下游端面59兩者，該通道65具有彼此成銳角的側(cè)壁65g、 65fe。根據(jù) 一個優(yōu)選實(shí)施例，具有特別好的性能的葉片可由具有圓柱體段56和 下游截頭圓錐體段58的坯塊生產(chǎn)，該圓柱體段56的直徑是其軸向長 度的7倍，且該下游截頭圓錐體段58的下游端面直徑59是其軸向長 度的4倍。此外，在該優(yōu)選實(shí)施例中，葉片可定位于噴嘴22中，使 得端面距排放孔50的距離為1,該距離l是孔長度y的7倍，且排放 孔50具有大小為其孔長度y的5.5倍的直徑。
各個V形通道65的頂點(diǎn)65i處于相對于葉片的縱向軸線成角度P 處，且在下游端面59內(nèi)延伸而未達(dá)到葉片的軸向中心66。在所示意
7的實(shí)施例中，葉片55具有繞該葉片周邊均勻地間隔開的四個V形通 道65。各個V形通道65具有頂點(diǎn)65e,其形成相對于該葉片的縱向 軸線約55。的角度(3。此外，V形通道65的側(cè)部65旦、65^_優(yōu)選限定了 在大約45°與大約50°之間、且最優(yōu)選為約46°角的銳角a。在此 情況下，葉片55的上游端面57具有大體矩形的外觀，該大體矩形的 外觀由V形切口的側(cè)部65§、 65L和葉片55的上游圓柱體段56的四 個大體上周向間隔開的支座區(qū)段54a所限定，其可壓配到噴嘴主體內(nèi)， 以用于固定保持。在此情形下，限定V形通道65的切口進(jìn)一步限定 了葉片的上游圓柱體段56中、與通道頂點(diǎn)65^相對的小凸緣69。
根據(jù)本發(fā)明，限定V形通道65的切口靠近該葉片的下游端面59 的中心而延伸。更具體地講，V形通道65的頂點(diǎn)65^與下游端面59 相交，以便限定由穿過通道65頂點(diǎn)65￡_的圓所限定的較d、的圓形的端 面表面70。頂點(diǎn)65丄優(yōu)選延伸到葉片軸線的大約0.015英寸內(nèi)，以便 限定圓形的端面表面70,該圓形的端面表面70具有不超過葉片55的 截頭端段的下游端面59直徑的大約1/8的直徑。在此情況下，四個V 形通道65限定了由圓形中夾端部表面70和四個較小的表面區(qū)域分支 部分71所限定的較小的十字形端部表面圖案，表面區(qū)域分支部分71 /人中央端面表面70成略孩i向外延伸的關(guān)系而延伸，如/人葉片的下游 端所觀察到的情形(圖4)。因此，葉片55具有大體十字形葉片外觀。 V形通道優(yōu)選具有使得該十字形圖案的最大寬度w為端面直徑59的 1/4的深度。
在噴嘴組件10的操作中，將看到導(dǎo)向到預(yù)霧化頭20中的液體和 加壓空氣流將纟皮預(yù)霧化，其中液體在液體流對沖擊柱38的凹入端面 進(jìn)行沖擊的輔助下預(yù)霧化。經(jīng)預(yù)霧化的液體微粒被迫穿過筒體21而 導(dǎo)向噴嘴22。在經(jīng)預(yù)霧化的液體微粒穿過葉片55中的多個成角度的 通道65時，樣i粒被進(jìn)一步打散且以旋流方式導(dǎo)入下游混合腔60。這 就使得液體被進(jìn)一步打散并相互混合，以用于隨后以全錐式液體噴射 圖案通過排放孔50進(jìn)行排放，其中基本上均勻地霧化的液體分布在整個全錐式噴射圖案中。所示意的噴嘴有效地在大的壓力范圍(諸如在
10 psi與100 psi之間)內(nèi)維持相對恒定的噴射角，且葉片的V形通道 和大的開口梢端區(qū)域防止堵塞。
通過前文的描述，可以看出本發(fā)明提供了 一種空氣輔助噴嘴組 件，其適于以均勻的微粒分布來可靠地導(dǎo)向全錐式噴射圖案，特別有 效地應(yīng)用于連續(xù)金屬鑄造系統(tǒng)。該噴嘴組件包括旋流導(dǎo)向葉片，該旋 流導(dǎo)向葉片適于促進(jìn)液體微粒分布和混合，且具有不易于堵塞的較大 尺寸的通道。另外，葉片本身導(dǎo)致精確但經(jīng)濟(jì)的制造。
在本文所引的所有參考，包括公布、專利申請和專利以引用的方 式被結(jié)合，所結(jié)合的程度如同各個？ 1用單獨(dú)地且具體地表示為通過引 用而結(jié)合并且在本文中以其整體進(jìn)行闡述。
除非在本文中另有表示或者上下文明顯相矛盾，在描述本發(fā)明的 上下文中對用語"該"和"所述"以及類似詞語的引用^皮認(rèn)為涵蓋了 其單數(shù)形式和復(fù)數(shù)形式。除非另外指出，用語"包括"、"具有"、 "包含"為開放式用語(即，指"包括但不限于")。除非在本文中另 外指出，在本文中對值的范圍的引用僅意圖用作個別地指出屬于該范 圍內(nèi)的各個單獨(dú)值的簡易法，且各個單獨(dú)的值結(jié)合到說明書中，如同 其在本文中被個別地引用。除非在本文中另有表示或者上下文明顯相 矛盾，本文所描述的所有方法可以任何適當(dāng)?shù)捻樞騺韴?zhí)行。除非另有 聲明，在本文中提供的任何和所有實(shí)例或示范性語言(例如，"諸如")
說明書中所有文字都不應(yīng)理解表示了對于實(shí)施本發(fā)明至關(guān)重要的任 何未提出主張的元件。
在本文中描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，包括發(fā)明人已知的、用于 執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式。對于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，通過閱讀前 文的描述，對這些優(yōu)選實(shí)施例的修改將顯而易見。發(fā)明人預(yù)期熟練的 技工能恰當(dāng)?shù)夭捎眠@些變型，且發(fā)明人預(yù)期本發(fā)明能以本文所具體描 述的方式之外的其它方式來執(zhí)行。因此，本發(fā)明包括如適用的法律所
9許可的所附權(quán)利要求書中所引用的主題的所有修改和等效體。此外， 除非在本文中另有表示或者上下文明顯相矛盾，在本發(fā)明的所有可能 變型中上述元件的所有組合都涵蓋于本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1.一種全錐式液體噴嘴，包括；噴嘴主體，其具有位于下游端處的排放孔和在上游端處、用于連接到液體供應(yīng)的入口；液體流動通道延伸貫穿所述噴嘴主體、在所述入口與所述排放孔之間連通；葉片，其設(shè)置在所述液體流動通道中、所述排放孔的上游，所述葉片在其中具有多個V形通道，各個V形通道相對于所述葉片的縱向軸線成一定角度在所述葉片的上游面與下游面之間向內(nèi)延伸；以及旋流與混合腔，其由介于所述葉片與所述排放孔之間的所述液體流動通道來限定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其特征在于，所述葉片包括上游 圓柱體段和下游截頭圓錐體段。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴嘴，其特征在于，所述V形通道布 置和構(gòu)造成以便在所述葉片的圓柱體段中限定多個支座區(qū)段，所述支 座區(qū)段與所述噴嘴主體中的流體通道的內(nèi)壁相接合，以便將所述葉片 保持在所述流體通道中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴嘴，其特征在于，所述多個V形通 道繞所述葉片的周邊均勻地間隔開。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其特征在于，所述V形通道中 各個通道的頂點(diǎn)與所述葉片的下游面相交于偏離所述葉片的軸向中 心的位置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的噴嘴，其特征在于，所述V形通道與 所述葉片的下游面相交，以1更形成大體圓形的端面表面，所述大體圓 形的端面表面由穿過所述V形通道的頂點(diǎn)的圓限定。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴嘴，其特征在于，所述大體圓形的端 面表面具有不大于所述葉片的下游面直徑的1/8的直徑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴嘴，其特征在于，所述V形通道布置和構(gòu)造成以便限定多個表面區(qū)域分支部分，當(dāng)朝向所述葉片的下游 面觀察時，所述表面區(qū)域分支部分從所述圓形的端面表面向外延伸。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的噴嘴，其特征在于，各個表面區(qū)域分支 部分的寬度具有大約為所述葉片的下游面直徑的1/4的最大寬度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴嘴，其特征在于，所述葉片的圓柱 體段具有大約為所述圓柱體段的軸向長度的7倍的直徑。
11. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴嘴，其特征在于，所述截頭圓錐體的四4咅的直徑。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其特征在于，所述葉片位于所 述液體流動通道中，使得所述葉片的下游面距所述排放孔的距離為所 述排放孔長度的大約七倍。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的噴嘴，其特征在于，所述排放孔具有 大約為所述排放孔長度的五又二分之一倍的直徑。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其特征在于，各個V形通道包 括彼此成銳角的側(cè)壁對。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的噴嘴，其特征在于，所述葉片的各個 V形通道的所述側(cè)壁限定了大約40。與50°之間的角。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其特征在于，各個V形通道具 有與所述葉片的縱向軸線限定了大約55°角的頂點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種全錐式液體噴嘴。該噴嘴包括噴嘴主體，該噴嘴主體具有在下游端處的排放孔和在上游端處、用于連接到液體供應(yīng)的入口。液體流動通道延伸貫穿該噴嘴主體，在該入口與該排放孔之間連通。葉片設(shè)置于排放孔上游的液體流動通道中。該葉片在其中具有多個V形通道。各個V形通道相對于葉片的縱向軸線以一定角度在葉片的上游面與下游面之間向內(nèi)延伸。由液體流動通道所限定的渦旋與混合腔布置在該葉片與該排放孔之間。
文檔編號B05B1/34GK101495239SQ200780028546
公開日2009年7月29日 申請日期2007年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月5日
發(fā)明者C·霍夫赫爾, L·彼得森 申請人:噴灑系統(tǒng)公司