机械割炬系统的制作方法

本发明涉及一种割炬系统，其至少包括割炬，该割炬具有主体和头部、切割氧气通道、加热氧气通道以及燃料气体通道，每个通道适于将对应的气体供应至割炬的主体中。该割炬系统可进一步包括点火装置、喷嘴、控制系统和至少一个传感器。

背景技术：

使用自动化机械割炬来切割金属需要来自机械操作者的重大干预，以便开始和调节切割过程。存在与布置机械割炬关联的重要技能，因为通常不存在两个割炬在布置中使用相同的参数。在启动期间，割炬需要对氧气和燃料气体的压力和流量进行手动调节。在每次使用时，割炬的火焰使用点火装置点燃。经常地，为了良好的点燃，点火装置必须被调节。在运行期间氧气和燃料气体压力和流量也经常被调节。

调节基于操作者的经验进行，并且成为操作者最好的能力。操作者也将经常因为维护需要或者布置改变而更换连接至割炬的喷嘴。这典型地包括等待割炬系统冷却、使用特定扳手松开喷嘴并且然后替换喷嘴。随后，割炬必须被再次布置。在运行期间，由于飞溅物和不正确的火焰布置，喷嘴经常被堵塞。结果，切割机必须被停止，喷嘴被更换，并且系统被再次布置。同样地，在喷嘴更换期间，没有对于诸如气体压力和流量之类的关键参数的测量或反映。

监测气体的消耗对于操作者而言是另一问题。因为布置是纯手动的，所以每当切割机被使用时气体消耗可能显著改变。因此，预测气体消耗和相关的费用是非常有挑战的。

以上描述显示目前的自动化机械割炬系统的改进空间很大。

通常，诸如外部火炬或点火器之类的单独的点火装置被用于点燃割炬。这种外部点火装置需要在割炬周围有足够的自由空间，并且还需要另外的燃料气体供应。外部方案还需要更多备件，这使得切割机更加复杂，并且必须将点火装置调节至正确的位置以确保正常工作。进一步，外部点火装置非常频繁地被切割过程损坏或破坏。因此，在使用外部点火装置时功能失效的概率更大。

现有的内部点火系统需要使用待安装在危险区的两个独立控制阀来另外供应氧气和燃料气体二者。这导致昂贵和复杂的方案，其难以控制和布置。进一步，在割炬内侧需要另外的通道用于将点火混合物输送至接近点火塞的区域。一个这种点火装置在US5,393,223中公开。

通常，切割氧气压力在割炬本身处完全不被测量，这意味着关于重要过程参数的确切信息被忽略。压力通常在压力调节器上的压力计处或者在切割机内的比例阀处被测量，其不足够准确。这是因为布置在压力调节器和割炬之间的管线、软管和其它元件中的氧气压力降。

压力还可使用布置在外部且在软管和割炬之间的另外的计量器被测量。但是，这种方案的准确性和寿命太低，并且其复杂性太高。进一步，通常不可能使用这种另外的计量器。

缺乏关于切割氧气压力的确切信息阻止过程参数的简单优化，并导致低于切割过程所必须的性能。

喷嘴经常被操作者使用特定的扳手手动地更换。这是个问题，因为该过程花费时间，并且存在施加过度的拧紧扭矩、导致对连接螺纹和脆弱的喷嘴表面损坏的风险。

另一问题与调节喷嘴和工件之间的距离以使喷嘴经常被布置在正确的高度关联。一个已知的方案是将每个割炬连接至单独的传感器。但是，这种传感器占据切割机中宝贵的空间，限制割炬的移动，容易被飞溅物损坏，并且经常脱离对准，使得测量的距离与喷嘴和工件之间的实际距离不同。

如上提到的，自动化机械割炬需要来自操作者的重大干预，以便开始和调节切割过程。大多数调节基于操作者的经验完成，并成为操作者最好的能力。因此，响应于实际使用的喷嘴实现氧气和燃料气体参数的正确布置和调节存在困难。

另外如上提到的，割炬通常需要手动清洁和维护，例如，喷嘴更换。这通常基于操作者的经验完成，并成为操作者最好的能力。喷嘴更换典型地包括等候割炬系统冷却、使用特定扳手松开喷嘴并且然后替换喷嘴。

通常使用一组特定工具手动清洁喷嘴，从而去除飞溅物并清洁表面。喷嘴维护是经常以低精确度执行的工作。操作者使用基本技能清洁喷嘴，但是如果其被不正确地完成，则可显著地降低喷嘴的性能，从而降低割炬的性能，并且可导致安全问题。例如，如果切割氧气通道被不正确地打开，则可能出现氧气的不平衡流，这将导致不理想的切割轮廓，并且还将导致过多的氧气闪回至喷嘴和割炬中。

技术实现要素：

本发明的目的在于缓解以上问题，并提供一种割炬系统，该割炬系统容易操作，具有更高的自动化程度，具有提高的寿命，导致节省备件，提供更好的切割质量，具有更好的切割性能和更短的设定时间，并且其降低装置和过程成本。

根据本发明的第一方面，这些目的通过一种割炬系统实现，该割炬系统具有点火模式以及冷却和清洁模式，所述割炬系统包括具有主体和头部的割炬，所述割炬进一步包括：切割氧气通道、加热氧气通道和燃料气体通道，每个通道至少适于将对应的气体供应至所述割炬的主体中，所述加热氧气通道和所述燃料气体通道被连接至布置在所述主体中的点火混合器；布置在所述点火混合器的上游的燃料气体截止阀，所述燃料气体截止阀被配置为在所述点火模式中打开并在所述冷却和清洁模式中关闭，所述点火混合器适于在所述点火模式中将加热氧气和燃料气体混合成点火气体，并在所述点火混合器下游将所述点火气体传送至所述切割氧气通道中，所述点火混合器适于在所述冷却和清洁模式中在所述点火混合器的下游将加热氧气传送至所述切割氧气通道中。

这种割炬系统提供可靠的、安全的、快速的和简单的火焰点燃的方式，具有长寿命和更低的故障风险。所述系统不依赖于操作者的技能，也不依赖于特定的预先确定的维护计划。所述割炬系统不需要使用用于供应点火气体的另外的通道，同时必需的通道被容易地用于点燃割炬和用于清洁。

所述割炬系统可进一步包括切割模式，所述点火混合器适于在所述切割模式中在所述点火混合器的下游将加热氧气传送至所述切割氧气通道中。这样，在所述工件的切割过程中，所述割炬和所述喷嘴被连续地冷却和清洁。

所述割炬的主体和头部可通过所述切割氧气通道被连接，并且所述头部可包括用于在所述点火模式中点燃所述点火气体的点火塞。集成式点火的提供方便使用，并消除了对于在切割过程期间容易被损坏的外部点火装置的需要。

在一个示例中，所述主体和所述头部通过所述加热氧气通道和所述燃料气体通道被连接，并且所述头部被连接至包括适于将加热氧气和燃料气体混合成加热气体的至少一个加热混合器的喷嘴，使得该实施例适合用于喷嘴混合型割炬。

在另一实施例中，所述主体和所述头部进一步通过加热气体通道被连接，所述头部被连接至喷嘴，并且所述主体包括加热混合器，该加热混合器适于将加热氧气和燃料气体混合成加热气体并在所述加热混合器的下游将所述加热气体传送至所述加热气体通道中，使得该实施例适合用于炬混合型割炬。

所述燃料气体截止阀可适于在冷却和清洁模式以及切割模式中将燃料气体传送至所述加热混合器，从而有助于点火模式与冷却和清洁模式或切割模式之间的简单更换。

在一个示例中，所述割炬和/或所述喷嘴包括用于测量所述切割氧气通道中的切割氧气的压力和/或流量的切割氧气传感器。更具体地，所述主体可包括用于测量所述切割氧气通道中的切割氧气的压力和/或流量的切割氧气传感器。这允许操作者始终对实际的切割氧气和/或燃料气体条件有概观，而不影响系统内的管、软管或阀中的流量和压力损失。

在一个实施例中，所述割炬系统包括适于调节供应至所述割炬主体的加热氧气、切割氧气和/或燃料气体的流量和/或压力的控制系统。所述控制系统可适于基于来自所述切割氧气传感器的测量控制所述切割氧气通道中的切割氧气的流量和/或压力。在一个实施例中，所述割炬的头部包括温度传感器。所述控制系统还可适于根据由所述温度传感器检测的温度改变加热氧气、切割氧气和/或燃料气体的流量和/或压力。具有这种自动化布置，所述割炬系统可在需要时并响应于来自传感器的测量自动地调节或更正气体条件。

所述控制系统可进一步适于控制所述割炬系统的模式，并且所述控制系统可进一步适于基于所述温度传感器检测的温度将模式从所述点火模式改变为所述冷却和清洁模式。所述自动化布置可在需要时并响应于来自传感器的测量或者预先确定的数据使所述割炬系统在模式之间交替。

在一个实施例中，所述控制系统适于调节加热氧气、切割氧气和/或燃料气体的流量和压力，调节所述点火气体中的所述加热氧气和所述燃料气体的比例，向所述割炬系统的操作者发出关于所述割炬系统中的危险和异常条件的警报，向所述割炬系统的操作者发出关于需要对所述割炬系统进行维护的警报，执行所述割炬系统的维护，执行喷嘴更换，以及自动地停止所述割炬的气流和/或运行。

所述喷嘴可包括电子识别器，并且所述控制系统可适于基于所述电子识别器的识别符调节加热氧气、切割氧气和/或燃料气体的流量和/或压力，和/或调节所述点火气体中的所述加热氧气和所述燃料气体的比例。所述识别符可包括关于所述喷嘴的尺寸、所述喷嘴中的通道的尺寸、喷嘴类型和/或型号、燃料气体类型、气体混合系统的类型、喷嘴制造日期、批号、识别号/序列号和喷嘴运行启动时间的数据。电子识别器可保存被传输至控制系统的关于所述喷嘴的关键信息，该控制系统然后检查切割布置并在需要时自动地调节该切割布置。

根据本发明的第二方面，这些目的通过一种用于点燃和运行割炬的方法实现，所述割炬包括切割氧气通道、加热氧气通道和燃料气体通道、连接至所述切割氧气通道和所述燃料气体通道的点火混合器、以及在所述点火混合器的上游的燃料气体截止阀，其中所述方法包括点火过程、冷却和清洁过程以及切割过程；所述点火过程包括步骤：在所述点火混合器中将加热氧气和燃料气体混合成点火气体、以及在所述点火混合器的下游将所述点火气体传送至所述切割氧气通道中，所述冷却和清洁过程包括步骤：关闭所述燃料气体截止阀、在所述点火混合器的下游将加热氧气传送至所述切割氧气通道中，所述切割过程包括步骤：将切割氧气传送至所述切割氧气通道中，随后所述切割氧气与由所述点火混合器持续地供给至所述切割氧气通道中的加热氧气混合。

以上提到的方法提供一种可靠的、安全的、快速的和简单的火焰点燃的方式，具有长寿命和更低的故障风险。所述方法不依赖于操作者的技能，也不依赖于特定的预先确定的维护计划。

根据本发明的第三方面，这些目的通过一种割炬实现，该割炬包括适于测量所述割炬中的至少一个气体通道中的压力和/或流量的至少一个传感器。所述传感器可适于测量所述切割氧气通道中的压力。

这允许操作者经常对实际的切割氧气和/或燃料气体条件有概观，而不影响系统内的管、软管或阀中的流量和压力损失。

根据本发明的第四方面，这些目的通过一种用于具有切割头部的割炬的喷嘴而实现，所述喷嘴包括适于布置在加热喷嘴内的切割喷嘴，其中所述加热喷嘴包括高度控制传感器。所述高度控制传感器可被布置在所述加热喷嘴的末端。

这种集成式高度传感器比现有的外部传感器更少地暴露于飞溅物，因为其几乎完全地布置在从所述喷嘴流出的气流内。所述集成式高度传感器不会脱离对准，因为其是所述喷嘴的一部分，因此其始终测量喷嘴和工件之间正确的距离。

在一个实施例中，所述加热喷嘴至少部分地由电绝缘材料制成，以便于集成所述传感器。

所述加热喷嘴可进一步包括温度传感器，其允许尽可能接近所述工件地测量温度。

在另一实施例中，所述加热喷嘴被布置为通过卡口式接头被连接至所述切割头部，该卡口式接头一种连接，该连接不需要工具，因此简单、快速，并且不损坏所述喷嘴或者所述喷嘴或炬头部上的连接表面。

所述喷嘴可包括用于密封和隔离所述喷嘴内的气流的至少两个O形环，其中第一O形环被布置在所述加热喷嘴上的接触面和所述切割头部上的接触面之间，并且其中第二O形环被布置在所述切割喷嘴上的接触面和所述切割头部上的接触面之间，并且其中所述O形环被布置为使得所述切割喷嘴的末端和所述加热喷嘴的末端之间保持恒定的距离。在一个实施例中，所述加热喷嘴的所述接触面、所述切割喷嘴的所述接触面和所述切割头部的所述接触面垂直于所述割炬系统的所述喷嘴中的主气流方向。进一步地，所述第一O形环可被布置在所述加热喷嘴的所述接触面中的槽中，并且所述第二O形环可被布置在所述切割喷嘴的所述接触面的槽中。这种轴向固定的O形环的使用有助于限定所述炬头部、所述切割喷嘴和所述加热喷嘴的确切位置和它们之间的相对距离。重要的是保持所述切割喷嘴的末端和所述加热喷嘴的末端之间的恒定距离，从而保持用于所述加热火焰的良好的性能稳定性。

根据本发明的第五方面，这些目的通过一种用于割炬的喷嘴而实现，该喷嘴包括电子识别器，该电子识别器将关于所述喷嘴的信息保存在识别符中。所述电子识别器可包括RFID、NFC、SIM、电容器、电阻器和微处理器。在一个实施例中，所述识别符可包括关于所述喷嘴的尺寸、所述喷嘴中的通道的尺寸、喷嘴类型和/或型号、燃料气体类型、气体混合系统的类型、喷嘴制造日期、批号、识别号/序列号和喷嘴运行启动时间的数据。电子识别器可保存传输至控制系统的关于所述喷嘴的关键信息，该控制系统然后检查切割布置并在需要时自动地调节该切割布置。

所述喷嘴可进一步被连接至包括控制系统的割炬系统，并且所述电子识别器可适于在所述控制系统请求时将所述识别符的至少一部分传输至所述控制系统。所述电子识别器可适于经由所述电子识别器和所述控制系统之间的无线连接将所述识别符的至少一部分传输至所述控制系统。所述电子识别器还可适于经由所述电子识别器和所述控制系统之间的有线连接将所述识别符的至少一部分传输至所述控制系统。这种自动化布置可响应于来自传感器的测量或者诸如以上提到的识别符之类的预先确定的数据自动地调节或者更正所述气体情况。

根据本发明的第六方面，这些目的通过适于控制割炬的控制系统而实现，所述割炬包括适于连接至喷嘴的至少一个通道，所述喷嘴被连接至所述割炬的头部，所述控制系统适于在所述割炬启动时执行所述喷嘴(10)和/或所述割炬的清洁过程，其中所述清洁过程包括将一阵或几阵氧气传送通过所述至少一个通道。

使用几阵氧气是清洁喷嘴或割炬内的一个或几个通道的飞溅物残留的一种非常简单和有效的方式，而同时提供所述喷嘴和所述割炬的另外的冷却。

根据本发明的第七方面，这些目的通过一种用于在根据以上的割炬系统中使用的停放系统而实现，其中所述停放系统包括可旋转夹持臂、至少一个清洁臂和至少一个传感器，并且其中所述停放系统适于在喷嘴更换过程、喷嘴清洁过程和/或喷嘴测试过程中使用。所述可旋转夹持臂可包括至少两个定位夹持部，其适于夹紧布置在割炬上的喷嘴，并且其中所述可旋转夹持臂适于旋转所述喷嘴，然后将所述喷嘴从所述割炬松脱。

停放系统使喷嘴的更换、清洁、测试和布置自动化，从而不再需要依赖操作者的技能。另外，不再需要在松开所述喷嘴之前等候系统冷却，也不需要使用特定工具。

这些目的还通过使用所述停放系统更换喷嘴的方法、清洁喷嘴的方法和测试喷嘴的方法而实现。所述更换喷嘴的方法可包括步骤：将提供有喷嘴的所述割炬移动至所述停放系统内的停放位置，和通过所述可旋转夹持臂从所述割炬移除所述喷嘴，通过所述可旋转夹持臂将新的喷嘴安装至所述割炬，以及将所述割炬移回其初始位置。所述清洁喷嘴的方法可包括步骤：将提供有喷嘴的所述割炬移动至所述停放系统内的停放位置，和使用布置在清洁臂上的至少一个工具清洁所述喷嘴，以及将所述割炬移回其初始位置。所述测试喷嘴的方法可包括步骤：点燃所述割炬，同时通过控制系统和至少一个传感器监测和更改切割参数。所述测试喷嘴的方法可进一步包括将测试件移动至邻近所述割炬的位置以在所述测试件上进行测试切割的步骤。这些自动化的更换、清洁和测试方法去除了对于人力的需要，去除了对于操作者技能的依赖，并减少了对于特定的、预先确定的维护计划的需要，因为维护在需要时自动地执行，例如响应于来自所述系统内的所述传感器的测量。

一般而言，除非本文以其它方式明确地限定，权利要求书中所使用的全部术语将根据其在技术领域中的普通含义解释。除非以其它方式明确地陈述，对于“一/一个/所述[元件、装置、部件、构件等]”的所有引用将被开放性地解释为所述元件、装置、部件、构件等的至少一种情况。此外，在整个申请中，术语“包括”意味着“包括但不限于”。

附图说明

现在将参照示出本发明的目前优选实施例的附图更详细地描述本发明的此方面和其它方面。

图1示出根据本发明的割炬系统的第一实施例的示意图。

图2示出根据本发明的割炬系统的第二实施例的示意图。

图3示出根据本发明的割炬的透视图。

图4示出根据本发明的喷嘴的分解视图。

图5示出根据本发明的割炬头部和喷嘴的剖视图。

图6示出根据本发明的切割机系统的透视图。

图7示出根据本发明的停放系统的透视图。

图8示出用于调节运行参数和/或启动维护的决策树。

具体实施方式

本发明涉及创新系统的组合，其产生一种新的机械割炬设计原理。其包括多个高度相关的元件，诸如：用于准备与如EP-0,191,741中公开的内部冷却和清洁装置一起使用的点火气体的点火混合器；压力、温度和流测量装置；提供有高度控制传感器的手动快速拧紧切割和/或加热喷嘴；喷嘴的自动识别以及氧气和燃料气体参数的调节；用于清洁的过程控制，和用于清洁和更换喷嘴的过程自动化。

图1和2示出根据本发明的割炬系统的两个不同的实施例。割炬1包括主体2和头部3。切割氧气通道4、加热氧气通道5和燃料气体通道6被连接至主体2的入口侧，各自具有一个入口，并且分别向割炬主体2供应切割氧气、加热氧气和燃料气体。

割炬的主体2和头部3通过两个或三个管相互连接，每个管包括用于切割氧气的通道4的延续、用于加热氧气的通道5的延续、用于燃料气体的通道6的延续和/或用于加热气体的通道12。

用于切割氧气的通道4也将用于点火气体。加热气体和点火气体均包含加热氧气和燃料气体的混合物，但是量和比例不同。加热气体和点火气体将在以下更深入地描述。

本发明的割炬被提供有用于将来自加热氧气通道5的加热氧气和来自燃料气体通道6的燃料气体混合成加热气体的至少一个加热混合器11。在图1中，加热混合器11被布置在割炬的主体2中(所谓的炬混合型割炬)，在图2中，加热混合器11被布置在与割炬的头部3连接的喷嘴10中(所谓的喷嘴混合型割炬)。当加热混合器11被布置在割炬的主体2中，主体2和头部3通过两个管连接，即通过切割氧气通道4和加热气体通道12连接。加热气体通道12从加热混合器11延伸至头部3。当加热混合器(多个加热混合器)11被布置在喷嘴10中时，主体2和头部3通过三个管连接，即通过切割氧气通道4、加热氧气通道5和燃料气体通道6连接。

点火混合器7被布置在割炬的主体2内，加热氧气通道5和燃料气体通道6通过旁路通道15、16被连接至点火混合器7的入口侧。燃料气体截止阀8在点火混合器7的上游被布置在燃料气体旁路通道16上。

换言之，图1的实施例示出切割氧气通道4被连接至主体2的入口侧，然后通过一个管直接延续至头部3和切割喷嘴10。加热氧气通道5被连接至主体2的入口侧，即连接至加热混合器11。在加热混合器11的上游，加热氧气通道5还被连接至加热氧气旁路通道15，该加热氧气旁路通道15接着被连接至点火混合器7。类似地，燃料气体通道6被连接至主体2的入口侧，即连接至加热混合器11。在加热混合器11的上游，燃料气体通道6还被连接至燃料气体旁路通道16，该燃料气体旁路通道16被连接至点火混合器7。点火通道17从点火混合器7延续至切割氧气通道4。在加热混合器11的下游，加热气体通道12通过另一个管延伸至头部3和切割喷嘴10。

以对应的方式，图2的实施例示出切割氧气通道4被连接至主体2的入口侧，然后通过一个管延续至头部3和切割喷嘴10。加热氧气通道5和燃料气体通道6也被连接至主体2的入口侧，然后各自通过一个管延续至头部3和切割喷嘴10。加热氧气通道5和燃料气体通道6被连接至至少一个加热混合器11，但是优选地被连接至几个加热混合器11，加热混合器11在此实施例中被布置在喷嘴10内。在一个/多个加热混合器11的下游，多个加热气体通道12延伸通过切割喷嘴10。在主体2内，加热氧气通道5还被连接至加热氧气旁路通道15，该加热氧气旁路通道15接着被连接至点火混合器7。燃料气体通道6还被连接至燃料气体旁路通道16，该燃料气体旁路通道16被连接至点火混合器7。点火通道17从点火混合器7延续至切割氧气通道4。

割炬的头部3包括用于点燃点火气体的点火塞9。

如以上提到的，加热氧气和燃料气体在加热混合器11中混合，以制成加热气体。加热气体经由加热气体通道12传送至头部2，见图1，喷嘴10被布置在头部2。可替代地，加热氧气和燃料气体在布置在喷嘴10内的加热混合器(多个加热混合器)11中混合，见图2。加热气体从加热混合器被引导通过喷嘴10中的孔或槽，并在喷嘴末端被点燃以形成火焰。另一方面，切割氧气被直接地传送通过主体2、切割氧气通道4、和头部3至喷嘴10中，并且工件一旦被准备好就被用作切割介质，从而可开始切割过程。为了点燃火焰，需要点火气体。点火混合器7被用于准备这种包含限定量/比率的氧气和燃料气体的点火气体。用于点火气体的氧气和燃料气体与用于加热气体的氧气和燃料气体并行地被传送至点火混合器7。电磁阀8或者其它类型的截止阀打开和关闭向点火混合器7传送的燃料气体。

割炬系统具有三种气体供应模式：点火模式、冷却和清洁模式以及切割模式。这些模式在本申请中始终用以描述割炬1和喷嘴10内的气流。在不同的运行程序中使用不同的气流。在使用中机械割炬以四个连续程序运行：点火程序、预加热程序、穿刺程序和切割程序。在点火程序期间割炬被点燃，即包括加热氧气和燃料气体的加热气体被供应和点燃，从而形成加热火焰。在预加热程序期间，工件被加热火焰加热至将支持燃烧的温度。在穿刺程序期间，切割氧气被加入和点燃，从而形成切割火焰。切割火焰刺穿被加热的工件，从而产生孔，在切割程序中随后的切割从该孔执行。因此，点火模式在点火程序期间被使用，而冷却和清洁模式以及切割模式在预加热程序、穿刺程序、和/或切割程序期间被使用。

燃料气体截止阀8被配置为在点火模式中打开，并在冷却和清洁模式以及切割模式中关闭。也就是说，燃料气体截止阀8在点火模式中将燃料气体传送至点火混合器7，并在冷却和清洁模式以及切割模式中将燃料气体传送至加热混合器11。

在点火模式期间，加热气体被传送通过如上所述的系统，并吹出喷嘴10。同样地，加热氧气被持续地传送至点火混合器7中，并且燃料气体电磁阀8打开以使燃料气体也被传送至点火混合器7。通过加热氧气和燃料气体的混合，点火气体被形成在点火混合器7内，此后点火气体在点火混合器7的下游通过点火通道17被传送至切割氧气通道4中，在那里其最终被布置在割炬1的头部3中的点火(火花或者电热)塞9点燃。点火火焰被吹离切割氧气通道4至喷嘴10的外部，并因此点燃加热气体。这样，加热火焰被形成。

然后，冷却和清洁模式开始。燃料气体电磁阀8被关闭。加热氧气仍然经由点火混合器7被持续地传送通过点火通道17和切割氧气通道4直至喷嘴10。加热氧气流冷却和清洁整个割炬和喷嘴。冷却还由如EP-0,191,741中公开的所谓的Coolex系统支持。与点火混合器7结合的Coolex系统使得能够在割炬头部3内使用电子器件，因为头部3内降低的温度和增大的自由和可用空间。

最后，一旦工件被准备好用于切割过程，切割氧气供应被打开，切割过程开始，即系统处于切割模式。在切割模式中，如上所述，点火混合器7持续将加热氧气经由点火混合器7传送至切割氧气通道4中。

换言之，用于点燃和运行割炬1的方法包括点火过程、冷却和清洁过程以及切割过程，其中割炬包括切割氧气通道4、加热氧气通道5、燃料气体通道6、连接至加热氧气通道5和燃料气体通道6的点火混合器7和布置在点火混合器7的上游的燃料气体截止阀8。点火过程包括在点火混合器7中将加热氧气和燃料气体混合成点火气体的步骤和在点火混合器7的下游将点火气体传送至切割氧气通道4中的步骤，冷却和清洁过程包括关闭燃料气体截止阀8的步骤、在点火混合器7的下游将加热氧气传送至切割氧气通道4中的步骤，切割过程包括将切割氧气传送至切割氧气通道4中的步骤，之后切割氧气与由点火混合器7持续供给至切割氧气通道4中的加热氧气混合。

割炬的主体2可进一步包括用于测量切割氧气通道4中的切割氧气的压力和/或流量的切割氧气传感器13。

另外，割炬系统有利地包括控制系统，该控制系统适于调节通过通道4、5、6供应至割炬主体2的加热氧气、切割氧气和/或燃料气体的流量和/或压力。优选地，控制系统适于基于来自切割氧气传感器13的测量控制切割氧气通道4中的切割氧气的流量和/或压力。控制系统的硬件连同阀和其它部件可被布置在例如位于切割机的载架的顶部上的控制箱28中。

割炬的头部3可包括温度传感器14。优选地，控制系统适于响应于由温度传感器14检测的温度来改变加热氧气、切割氧气和/或燃料气体的流量和/或压力。进一步，控制系统可适于响应于由温度传感器14检测的温度控制割炬系统的模式，优选地适于将模式从点火模式改变为冷却和清洁模式。

控制系统可适于调节加热氧气、切割氧气和/或燃料气体的流量和压力，适于调节点火气体中的加热氧气和燃料气体的比例，适于向割炬系统的操作者发出关于割炬系统中的危险和异常条件的警报，适于向割炬系统的操作者发出关于需要对割炬系统进行维护的警报，适于执行割炬系统的维护，适于执行喷嘴更换，并且适于自动地停止割炬的气流和/或运行。

切割喷嘴10可包括电子识别器23，控制系统可适于基于电子识别器23的识别符调节加热氧气、切割氧气和/或燃料气体的流量和/或压力，和/或调节点火气体中的加热氧气和燃料气体的比例。特别地，以上提到的气体的流量和/或压力可响应于用于预加热程序和穿刺程序的特定喷嘴参数被调节，并且每个程序的时间需要被设定。在喷嘴与错误的燃料气体类型或者错误的炬类型一起使用时，电子识别器23还将发出警告报警。

因此，识别符例如包括关于喷嘴的尺寸、喷嘴中的通道的尺寸、喷嘴类型和/或型号、燃料气体类型、气体混合系统的类型、喷嘴制造日期、批号、识别号/序列号和喷嘴运行启动时间的数据。

压力计或者压力传感器13可被安装在割炬1的主体2中，以测量割炬1中的气体通道内的压力和/或流量。优选地，传感器13为切割氧气传感器，其适于在最靠近切割喷嘴10的位置测量切割氧气通道4中的切割氧气的压力和/或流量。

这样，操作者对目前的切割氧气和燃料气体条件始终有概观，而对管道、软管、和阀中的流和压力损失没有任何影响。如以上提到的，传感器可被直接连接至割炬系统的控制系统。利用这种自动化方案，切割机可响应于由传感器收集的数据自动地调节或更正比例阀的气体条件。控制系统的硬件、比例阀、截止阀等可被布置在例如位于切割机的载架的顶部上的控制箱28中。例如，火焰点燃可被精确地控制用于安全地启动，包括检查加热氧气和燃料气体压力和/或流量以及提供火焰已经被点燃的反馈(通过使用温度传感器)。另一示例为氧气流量可在冷天被降低以补偿气体密度增大，燃料气体压力可被增加以补偿其更低的压力。进一步，如果危险和异常条件被探测到，例如当喷嘴10上累积飞溅物时，割炬系统能够自动停止。另外，在监测割炬1中的压力、流量、和温度的组合以后，喷嘴10的预防性维护可由系统标记。

割炬系统有利地包括控制系统，该控制系统适于调节通过通道4、5、6供应至割炬主体2的加热氧气、切割氧气和/或燃料气体的流量和/或压力。优选地，控制系统适于基于来自切割氧气传感器13的测量来控制切割氧气通道4中的切割氧气的流量和/或压力。

割炬的头部3可包括温度传感器14。优选地，控制系统适于响应于由温度传感器14检测的温度来改变加热氧气、切割氧气和/或燃料气体的流量和/或压力。进一步，控制系统可适于响应于由温度传感器14检测的温度控制割炬系统的模式，优选地适于将模式从点火模式改变为冷却和清洁模式。

控制系统可适于调节加热氧气、切割氧气和/或燃料气体的流量和压力，调节点火气体中的加热氧气和燃料气体的比例，向割炬系统的操作者发出关于割炬系统中的非安全或非正常条件的警报，向割炬系统的操作者发出关于需求对割炬系统进行维护的警报，执行割炬系统的维护和自动地停止割炬的运行。

切割喷嘴10可包括电子识别器23，控制系统可适于基于电子识别器23的识别符调节加热氧气、切割氧气和/或燃料气体的流量和/或压力，和/或调节点火气体中的加热氧气和燃料气体的比例。识别符包括关于喷嘴的尺寸、喷嘴中的通道的尺寸、喷嘴类型和/或型号、燃料气体类型、气体混合系统的类型、喷嘴制造日期、批号、识别号/序列号和喷嘴运行启动时间的数据。

割炬系统可包括喷嘴10，喷嘴10包括切割喷嘴18和加热喷嘴19，其中切割喷嘴18被布置在加热喷嘴19内。加热喷嘴19通过卡口式接头20被手动地连接至割炬1的头部3，卡口式接头20包括相对于彼此旋转的销和槽。也就是说，喷嘴10旋转，例如逆时针90°，将喷嘴10上的销从其在头部2上的槽中的锁定位置松脱。然后，喷嘴10自由地从割炬1被移除。旋转例如为逆时针90°，但是任何合适的旋转角度和方向是可能的。

喷嘴10优选地包括用于密封和隔离喷嘴10内的气流的至少两个O形环21。第一O形环被布置在加热喷嘴19上的接触面和切割头部3上的接触面之间，从而邻接两个接触面。第二O形环被布置在切割喷嘴18上的接触面和切割头部3上的接触面之间，从而邻接两个接触面。O形环21被布置为使得切割喷嘴18的末端和加热喷嘴19的末端之间保持恒定距离。第一O形环优选地被布置在加热喷嘴19的接触面中的槽中，第二O形环优选地被布置在切割喷嘴19的接触面中的槽中。

加热喷嘴19至少部分地由电绝缘材料制成，诸如陶瓷或者某些类型的塑料。

加热喷嘴19的末端包括高度控制传感器22。高度控制传感器22检测喷嘴10和工件之间的电容，即喷嘴10和工件之间的距离。高度控制传感器可被无线地或者用线连接至控制系统。线可为布置在喷嘴内的钻制通道中的常规铜线，或者注入通道或槽中的液态金属，该液态金属在该通道或槽中凝固。

加热喷嘴19也可包括温度传感器14。优选地，控制系统适于响应于由温度传感器14检测的温度来改变加热氧气、切割氧气和/或燃料气体的流量和/或压力。进一步，控制系统可适于响应于温度传感器14检测的温度控制割炬系统的模式，优选地适于将模式从点火模式改变为冷却和清洁模式。

割炬系统可包括切割喷嘴10，该切割喷嘴10被提供有电子识别器23，诸如RFID、NFC、电阻器或者微处理器。电子识别器23可在识别符中保存关于喷嘴10的关键信息，包括关于喷嘴的尺寸、喷嘴中的通道的尺寸、喷嘴类型和/或型号、燃料气体类型、气体混合系统的类型、喷嘴制造日期、批号、识别号/序列号和喷嘴运行启动时间的数据。

喷嘴运行启动时间是指开始运行特定喷嘴的时间，操作者可使用外部装置设定。基于喷嘴寿命，预防性的喷嘴更换可在随后由系统通知。

喷嘴可被连接至用于使用喷嘴10的割炬系统的控制系统，电子识别器23可适于在控制系统的要求时将识别符的至少一部分传输至控制系统。通过使用这种电子识别器23，在喷嘴替换时切割布置被自动地检查和改变。

识别可经由电子识别器和控制系统之间的有线连接被传输，其中头部2被提供有用于与电子识别器23接触的通信点，或者识别可经由电子识别器和控制系统之间的无线连接无线地传输。燃料气体供应、氧气供应和点火气体供应的调节可被自动地进行。该信息与燃料气体和氧气供应条件结合将使得能够预测将要进行的喷嘴替换。特别地，不同气体的流量和/或压力可根据用于预加热程序和穿刺程序的特定参数被调节，诸如工件的厚度、切割速度以及喷嘴与工件之间的距离。每个程序的时间也可被设定。在喷嘴10与错误的燃料气体类型或者错误的炬类型一起使用时，电子识别器23也将发出警告报警。

在启动时，割炬系统内的传感器可被检查以便良好运行(即，信号检查)。其还检查是否气体满足使用的特定喷嘴10的需要(即，信号值)，以及是否需要维护(即包括与实际喷嘴相关的数据的信息的解释)。

在启动时，控制系统也可通过将割炬1打开和关闭多次而开始喷嘴10和/或割炬1的清洁，其中短暂多阵高流量氧气被传送通过以下通道中的至少一个，即切割氧气通道4、加热氧气通道5、燃料气体通道6和/或加热气体通道12，以移除飞溅物。清洁程序实际上意味着所有的截止阀、所有的比例阀和所有的调节器被完全打开至最大。每阵持续几秒，实际的流量取决于实际的气体通道和喷嘴尺寸，但是其通常在1-40Nm³/h之间变化。该阵不仅清洁而且冷却喷嘴10和割炬1。此种清洁优选地在每次切割以后或者在切割过程期间以预定的时间间隔进行。

进一步，自动化的清洁可使用停放系统24执行，其将在以下更详细地描述。此种清洁更少地进行，因为其包括更加耗时的机械清洁。

割炬系统可进一步包括所谓的停放系统24。停放系统24包括凹进，在该凹进中多种活动可为了维护和机械布置变化的目的而被实行，机械布置变化主要为喷嘴更换、喷嘴清洁和/或喷嘴测试。通过将割炬1朝向系统24的内壁推进，割炬1被停放在停放系统24内的停放区域中。

割炬1可被移动至停放系统24，即停放系统24可为固定的。但是，替代地，停放系统24可被移动至每个独立的割炬1。当切割机包括多于一个炬时，如果停放系统24可移动则是优选的。这样，其可以服务一个或几个特定的炬，而不一定是所有炬。另外，割炬1本身可使用停放系统从切割机分离。

喷嘴更换可通过将割炬移动至停放位置而进行，其中喷嘴10可通过可旋转夹持臂25被移除。

在优选实施例中，喷嘴10通过卡口式接头被附接至割炬1的头部3。对于此实施例，可旋转夹持臂25具有至少两个夹紧喷嘴斜面的定位夹持部。一旦被紧紧地夹住，喷嘴10被旋转例如逆时针90°，以将喷嘴10上的销从其在头部2上的槽中的锁定位置松脱，然后喷嘴10被自由地从割炬1被移除。但是，任何合适的旋转角度和方向是可能的。

可旋转夹持臂25然后通过向上移动割炬1，通过松开喷嘴10上的夹持部以使其简单地向下掉落来松脱喷嘴10，或者通过将可旋转夹持臂25向下移动以松脱喷嘴10。切割喷嘴18和加热喷嘴19同时均被松脱。

为了替换切割喷嘴18，例如在机械布置变化的情况下，需要将切割喷嘴18从喷嘴10移除。这可以多种方式实现，诸如借助在切割喷嘴18上方移动的夹具，该夹具将自身定位在切割喷嘴18上并且与O形环21、与切割喷嘴18外侧上的花键、或者与切割喷嘴18内侧上的氧气通道4接合。替代地，主喷嘴10，即切割喷嘴18和加热喷嘴19二者，可竖向180度旋转，此时切割喷嘴18将由于其自身的重量而从加热喷嘴19脱落。然后切割喷嘴18可使用相同的方法(即可旋转夹持臂25)被替换，或者通过例如使用布置在水平面内的喷嘴保持器和将内切割喷嘴18推入外加热喷嘴19中的销来将一个喷嘴加载至另一个喷嘴中/上而被替换。

另外，通过同时即一起更换切割喷嘴18和加热喷嘴19，喷嘴可被更容易地更换。然后，在连续的机械运行期间，操作者将检查备用喷嘴库存并且如果需要将手动地更换移除的切割喷嘴。

喷嘴10的清洁使用两个主要工具在停放区域完成，即旋转细线刷和/或一组硬化钢成形销。旋转细线刷可使用清洁臂26以及光学制导或者特定的机器编码而被提供给喷嘴10。当喷嘴10被附接至割炬1时，线刷可被用于清洁喷嘴10和炬1的主要外部区域。使用硬化钢销去除碎片的清洁可被控制，也使用清洁臂26，以将销插入该销特别成形用于的气体通道。在两种情况下，光学制导不仅避免系统的冲突，而且能够提供清洁质量的反馈。

如上描述的，可旋转夹持臂25和清洁臂26为可移动机械臂。但是，装置25和臂26可为固定的，而割炬1为可移动的。

喷嘴10的测试也可在停放区域中进行。这可在记录非预期的参数改变、参数读取的偏差，喷嘴更换或者清洁之后被引起。测试通过对炬传感器加上另外的光学传感器、噪声传感器和/或热传感器27的监测而进行。一种测试通过简单地将炬点火同时监测和警报切割参数而进行。另外的测试可通过将测试件移动至使用以物理切割一板同时监测和调节参数而进行。

光学传感器27被用于检查火焰形状和颜色，火焰形状与用于特定喷嘴的预设火焰形状交叉检查。火焰形状可在点火程序、预加热程序、穿刺程序和/或切割程序期间被检查。

噪声传感器27检查割炬1的点火。在正确条件下由点火造成的噪声给出特定踪迹，允许的公差根据其被预先设定。振幅、时间和声调是感兴趣的。特别感兴趣的是对于指示割炬1的回火和不理想运行条件的尖峰的监测。

热传感器27被用于考虑炬主体2的温度和火焰温度。热测量可指示不理想的火焰条件和炬主体2中的任何缺陷。

可在停放系统24中被检查的另外的方面为：割炬1垂直于工件的切割表面设定，这可使用光学传感器27实现；和用于快速装配系统的卡口式接头的拧紧扭矩，这可使用可旋转夹持臂25上的扭矩传感器实现。

本领域技术人员认识到本发明绝不被限制于以上描述的优选实施例。相反，在所附权利要求的范围内许多更改和变化是可能的。例如，以上描述的特征的任何组合是可能的。