火焰切割机的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求申请号为62/209,475，申请日为2015年8月25日的美国临时申请为优先权，在此其整个作为参考文献。

发明背景

发明领域

本发明涉及用于切割大金属块的火焰切割机，和更具体地，涉及这样的火焰切割机，其允许无停机地连续运行，来去除切割块和将它们用新的待切割块更换。

相关领域说明

在加工用于金属熔融作业的原材料过程中，特别是制钢作业过程中，经常需要将大块废料或者其他金属，例如板材钢料，钢板和漏斗块切割成更适于熔融作业的小块。

通常该金属块是由操作工使用切割火焰来手工切割的，他或者她必须逐块移动。这使得作业者曝露于危险条件和具有非常低的效率。

可选择地，可以使用多火焰切割组件，其具有中心轨道，带有垂直于其延伸的吊杆。切割火焰安装在该吊杆上，并且可以在横向上，沿着该吊杆的长度行进，同时该吊杆可以在纵向上沿着中心轨道行进。将厚板置于切割床中，其在吊杆宽度和中心轨道长度上延伸。该切割火焰是沿着吊杆移动的，或者该吊杆是沿着中心轨道移动的，来分别在横向和纵向上切割置于切割床中的金属块。该切割火焰然后可以沿着该吊杆换位，或者该吊杆沿着中心轨道换位到相对于该金属块的另一位置，来进行另外的切割。当该金属块的切割完成后，停止所述操作，同时将切割金属块从该切割床去除，和将新金属块置于该切割床中。

所以，存在着对于这样的火焰切割机的需要，其可以不停止地连续运行，来从切割床去除切割金属块和将它们置换成新的金属块。

技术实现要素：

本发明涉及一种火焰切割机，其包含纵向行进路线，用于沿着该行进路线行进的主刀架，和在垂直于该纵向行进路线的方向上从该主刀架侧面延伸的吊杆组件，该吊杆组件包含至少一个从主吊杆延伸的切割火焰，其中该吊杆组件是相对于该主刀架可旋转的。该吊杆组件可以相对于主刀架旋转180°。

该主吊杆可以相对于该主刀架固定，并且该至少一个切割火焰可以沿着主吊杆移动，或者该至少一个火焰可以相对于该主吊杆固定，并且该主吊杆可以相对于主刀架移动。

该火焰切割机可以进一步包含垂直支架，其延伸自该主刀架，并且该吊杆组件和主吊杆的至少一个可以沿着该垂直支架和/或垂直于该主吊杆延伸的火焰吊杆移动，其中多个火焰延伸自该火焰吊杆。该多个火焰从火焰束延伸的距离和该多个火焰沿着火焰束的位置中的至少一个是可调节的。

该火焰切割机可以进一步包含两个切割床，用于将待切割的材料保持位于行进路线的对侧上。在切割床中可以提供支架系统，用于支撑待切割材料。该支架系统可以包含模块化平台。

本发明还涉及一种切割金属材料的方法。将火焰切割机的吊杆置于第一切割床中的金属材料上，该吊杆具有从其中延伸的至少一个切割火焰。点燃该至少一个火焰，然后相对于第一切割床中的金属材料移动，来切割该金属材料。将该火焰切割机的吊杆旋转180°，来将该吊杆置于第二切割床中的金属材料上。点燃该至少一个火焰，然后相对于第二切割床中的金属材料移动，来切割该金属材料。在第二切割床中切割金属材料的同时，将切割金属材料从第一切割床去除，并且将新的待切割金属材料置于该第一切割床中。

该至少一个火焰可以通过沿着吊杆移动该至少一个火焰或者将吊杆相对于金属材料移动，来相对于金属材料移动的。该吊杆在金属材料上的高度是可调节的。

该火焰切割机可以进一步包含垂直于该吊杆延伸的火焰吊杆，和从该火焰吊杆延伸的多个火焰。

在切割床中提供支架系统，用于支撑待切割的材料。该支架系统可以包含模块化平台。

本发明还涉及一种用于切割金属材料的设备，其包含上述的火焰切割机，和两个切割床，用于将待切割金属材料保持位于行进路线的对侧上。

条款1：一种火焰切割机，其包含：纵向行进路线；用于沿着该行进路线行进的主刀架；和在垂直于该纵向行进路线的方向上从该主刀架侧面延伸的吊杆组件，该吊杆组件包含从主吊杆延伸的至少一个切割火焰，其中该吊杆组件是相对于该主刀架可旋转的。

条款2：根据条款1的火焰切割机，其中该主吊杆是相对于主刀架固定的，并且该至少一个切割火焰是沿着主吊杆可移动的。

条款3：条款1的火焰切割机，其中该至少一个火焰是相对于主吊杆固定的，并且该主吊杆是相对于主刀架可移动的。

条款4：条款1-3的火焰切割机，其中该火焰切割机进一步包含从该主刀架延伸的垂直支架，和该吊杆组件和主吊杆的至少一个是沿着该垂直支架可移动的。

条款5：条款1-4的火焰切割机，其进一步包含垂直于该主吊杆延伸的火焰吊杆，其中多个火焰从该火焰吊杆延伸。

条款6：条款5的火焰切割机，其中该多个火焰从火焰束延伸的距离和该多个火焰沿着火焰束的位置中的至少一个是可调节的。

条款7：条款1-6的火焰切割机，其中该吊杆组件相对于主刀架旋转180°。

条款8：条款1-7的火焰切割机，其进一步包含两个切割床，用于将待切割的材料保持位于行进路线的对侧上。

条款9：条款1-8的火焰切割机，其中在切割床中提供支架系统，用于支撑待切割材料。

条款10：条款1-9的火焰切割机，其中该支架系统包含模块化平台。

条款11：一种切割金属材料的方法，其包含：将火焰切割机的吊杆置于第一切割床中的金属材料上，该吊杆具有从其中延伸的至少一个切割火焰；点燃该至少一个火焰，并且将该至少一个火焰相对于第一切割床中的金属材料移动，来切割该金属材料；将该火焰切割机的吊杆旋转180°，来将该吊杆置于第二切割床中的金属材料上；和点燃该至少一个火焰，和将该至少一个火焰相对于第二切割床中的金属材料移动，来切割该金属材料，其中在第二切割床中切割金属材料的同时，将切割金属材料从第一切割床去除，并且将新的待切割金属材料置于该第一切割床中。

条款12：条款11的切割金属材料的方法，其中该至少一个火焰是通过沿着吊杆移动该至少一个火焰，来相对于金属材料移动的。

条款13：条款11或12的切割金属材料的方法，其中该至少一个火焰是通过将吊杆相对于金属材料移动，来相对于该金属材料移动的。

条款14：条款11-13的切割金属材料的方法，其中该吊杆在金属材料上的高度是可调节的。

条款15：条款11-14的切割金属材料的方法，其中该火焰切割机进一步包含垂直于该吊杆延伸的火焰吊杆，和从该火焰吊杆延伸的多个火焰。

条款16：条款11-15的切割金属材料的方法，其中在切割床中提供支架系统，用于支撑待切割的材料。

条款17：条款16的切割金属材料的方法，其中该支架系统包含模块化平台。

条款18：一种切割金属材料的设备，其包含：火焰切割机，其包含：纵向行进路线；用于沿着该行进路线行进的主刀架；和吊杆组件，其在垂直于该纵向行进路线的方向上从该主刀架侧面延伸，并且包含至少一个从主吊杆延伸的切割火焰，其中该吊杆组件是相对于该主刀架可旋转的；和两个切割床，用于将待切割金属材料保持位于行进路线的对侧上。

条款19：条款18的设备，其中该吊杆组件相对于主刀架旋转180°。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方案的火焰切割机的立体图，以及在该火焰切割机每侧上的切割床；

图2是根据本发明第一实施方案的火焰切割机的立体图；

图3是根据本发明第一实施方案的部分组装的火焰切割机的立体图；

图4是一个透视图，其显示了根据本发明第一实施方案的火焰切割机的一端；

图5是根据本发明的火焰切割机的主刀架的立体图；

图6a是根据本发明的火焰切割机的机器刀架的侧视图；

图6b是根据本发明的火焰切割机的机器刀架的顶视图；；

图6c是根据本发明的火焰切割机的机器刀架的立体图；

图7是根据本发明第一实施方案的火焰切割机的火焰束的侧视图；

图8是一个透视图，其显示了根据本发明的火焰切割机的火焰；

图9是根据本发明第二实施方案的火焰切割机的侧视图；

图10是根据本发明的第二实施方案的火焰切割机的立体图；

图11是安装在根据本发明的火焰切割机上的挡热板的立体图；

图12是根据本发明第二实施方案的火焰切割机的立体图；

图13是根据本发明的火焰切割机在运行中的立体图；

图14a是用于根据本发明的火焰切割机的支架床的顶视图；和

图14b是用于根据本发明的火焰切割机的支架床的侧视图。

具体实施方式

提供下面的说明书来使得本领域技术人员能够制造和使用预期来进行本发明的所述的实施方案。但是，本领域技术人员将容易想到不同的改变，等价物，变化和选项。任何和全部这样的改变，变化，等价物和选项目的是落入本发明的范围和主旨内。

在下文的说明书中，术语“上”，“下”，“右”，“左”，“垂直”，“水平”，“顶部”，“底部”，“侧面”，“纵向”及其衍生词应当涉及到本发明，因为它是附图中定向的。但是，应当理解本发明可以假定不同的可选择的变化，除非这里有明确的相反规定。还应当理解附图所示和下面的说明书中所述的具体装置仅仅是本发明的示例性实施方案。因此，与此处公开的实施方案有关的具体尺寸和其他物理特性不被认为是限制性的。

本发明涉及火焰切割机10，110，其具有绕轴旋转吊杆，用于连续用于切割金属块，例如板材钢料，钢板和漏斗块。设计切割机10，110，以使得材料可以未装入和装入到一个切割床12上，同时在第二切割床14上继续切割，而不中断该切割操作。

切割机10包含：升高的行进路线16，沿着该升高的行进路线16行进的主刀架18，和主吊杆组件20，其从主刀架18延伸，并且包括至少一个切割火焰22。切割机10用于使得切割火焰22在含有待切割材料23的切割床12，14的纵向和横向二者上横过，即，平行于行进路线16的纵轴l和垂直于行进路线16的纵轴l。

主刀架18安装在行进路线16上，并且相对于行进路线16可移动，以使得它可以在纵向上从行进路线16的一端移动到另一端。

行进路线16可以具有两个彼此间隔开的平行轨道24。轨道24可以在平行于切割床12，14的纵侧的方向上安装，具有或者不具有永久性基础。该轨道可以具有40英尺到几百英尺的任何长度，这取决于切割床12，14在纵向上延伸多远。

如图5和6a-6c中最佳可见的，主刀架18包含支架平台28，其具有连接到下侧上的轮子30，类似于火车。轮子30与行进路线16的两个轨道24间隔相同的距离，并且适于沿着轨道24运行。

大推力轴承32连接到主刀架18顶上，并且主吊杆组件20经由连接板35固定到该推力轴承32上。

任何合适的方法可以用于提供主刀架18沿着行进路线16的移动。在图2，4和6所示的实施方案中，具有两个绞车34的机动化的缆索绞车系统牵引该主刀架18。对于纵向切割，如果需要，则该机动化的绞车系统可以具有单个变速驱动电机/齿轮减速器来将主刀架18沿着行进路线16以受控和可变的速度移动。绞车34可以安装在行进路线16的一端上或者可以安装在主刀架18的支架平台28上。

在图6a-6c和10所示的实施方案中，主刀架18装备有齿轮电机56。齿轮电机56可以由操作者控制来将主刀架18沿着行进路线16以受控和可变的速度移动。

可选择地，主刀架18可以装备有轮轴驱动系统来经由变速齿轮电机或者齿条和小齿轮电机系统将它沿着行进路线16移动，其中线性齿条连接到升高的行进路线16是，和具有小齿轮链条的齿轮电机安装到主刀架18上。

主吊杆组件20包括主吊杆36，包括拖车40的火焰手推车38，火焰吊杆42，具有电车46的花彩束44，至少一个切割火焰22，和支架装置。

主吊杆组件20从主刀架18侧面延伸，即，垂直于行进路线16的纵轴l。火焰手推车38，拖车40，火焰吊杆42，花彩束44，电车46，切割火焰22和支架装置安装于其上的主吊杆组件20的部分是从主刀架18的中心线悬臂的，并且该主吊杆组件20的其余的，较短的部分(其是在主刀架18的对侧上悬臂的)是用同等的重配重48来平衡的。因此，主吊杆组件20是在轴承32上平衡的，其允许该主吊杆组件20从行进路线16的一侧绕轴旋转到另一侧，即，在180°的角度上旋转。所以，切割火焰22可以用于在行进路线16的任一侧上切割材料。

主吊杆组件20包括主吊杆36，其充当了轨道，火焰手推车38骑乘在其上。主吊杆36可以是工字梁，并且宽度可以是12-16英寸。

火焰手推车38包括拖车部分40，其支撑着辅助切割火焰支架装置，包括气体和氧气集管，控制面板，和/或用于火焰手推车38的远程控制。

火焰吊杆42从火焰手推车38在纵向上平行于行进路线16的纵轴l和垂直于主吊杆36延伸。火焰吊杆42可以延伸10-18英尺的距离。至少一个机架臂和机架盒52在向下的方向上从火焰吊杆36延伸，并且至少一个切割火焰22保持在机架臂52内。机架臂和机架盒52允许调节切割火焰22相对于主吊杆26的位置。切割火焰22可以与主吊杆36相关来上升或者下降，并且待切割的材料和/或切割火焰22的分隔间距可以调节来将切割火焰22彼此靠近或者远离来放置。

花彩束44平行于和在主吊杆36上延伸。花彩束44可以比主束36高4英尺以上。花彩束44可以是工字梁和宽度可以是8英寸。电车46从花彩束44上悬下和沿着其骑乘。电车46携带有氧气和燃料气体软管54和从气体循环站50到气体和氧气集管和火焰手推车拖车40控制面板的布线。

气体调控站50可以连接到配重48或者一部分的主刀架18上。气体调控站50可以通过位于气体调控站50附近的柜子中的可编程逻辑控制器(plc)来控制，并且可以装备来从远程电控制来控制切割火焰22的开，关，预热和切割功能。

用于切割火焰22的主氧气和燃料软管26(其连接到主刀架18上)包含在两个轨道24之间的区域中，来保护它们防止火花，磨损和碎屑。因为轨道24是升高的，例如高于切割床12，14最小2英尺，因此来自于切割过程的火花和熔渣不太可能到达该主氧气和燃料软管54。该升高的行进路线16还适于减少对于清洁的需求，不仅是清洁熔渣和碎屑，而且还有冰雪。

虽然切割火焰22在此已经描述为氧气/燃料火焰，但是可以使用任何合适的切割火焰来切割材料。在一方面，可以使用具有后混合尖端的火焰。具有后混合尖端时，氧气和燃料在燃烧之前在火焰之外混合，这与预混合是相反的，在预混合中，气体在尖端内混合，并且燃烧处于尖端之外。使用后混合尖端加热切割的整个深度，来更完全地燃烧所述的燃料气体。优选2-10个切割火焰22位于火焰吊杆42上，并且是由单个操作者经由远程控制，固定控制面板或者二者的组合来操作的。使用远程控制和/或控制面板，切割机的操作者可以调节切割火焰高度，切割火焰分离，和任何给定时间的切割火焰切割的数目，这基于待切割材料。

在另一实施方案中，火焰切割机110可以具有可缩回的主吊杆136来代替固定的主吊杆36。垂直支架58连接到主刀架18上的推力轴承32上。可缩回的主吊杆136从垂直支架58在垂直于行进路线16纵轴l的方向上侧面延伸。可缩回的主吊杆136可以相对于垂直支架58移动，即，在垂直于行进路线16的纵轴的方向上移动。火焰吊杆42固定在可缩回的主吊杆136的一端上。花彩束44固定到和从垂直支架58侧面延伸。

图9显示了完全伸展的可缩回的主吊杆136，和图12显示了部分缩回的可缩回的主吊杆136。

可缩回的主吊杆136可以固定连接到垂直支架58上或者可以经由支柱60连接，其是在垂直方向上沿着垂直支架58可移动的。因为支柱60是沿着垂直支架58可移动的，因此改变可缩回的主吊杆136，火焰吊杆42，和置于切割床，12，14中的材料23上的火焰22的高度，来允许切割不同厚度的材料。

类似地，前述切割机10可以装备有垂直支架和支柱，以使得可以调节固定主吊杆36的高度。

火焰切割机10，110可以通过无线远程控制系统来控制，其允许操作者控制火焰22的方向，速度和高度以及赋予操作者从远程和安全的位置来打开和关闭火焰的能力。

与远程控制系统一起，在火焰切割机10，110上可以提供的另一安全措施是挡热板62。挡热板62可以安装在火焰切割机10，110的主刀架18上。当操作者在操作过程中骑乘在主刀架18上时，挡热板62保护该操作者防止切割作业过程中产生的热和活化。这些挡热板62置于主刀架18和火焰22之间。如果火焰切割机110具有可缩回的主吊杆136，则挡热板62可以与主刀架18的边缘相邻布置，以使得可缩回的主吊杆136可以根据需要缩回，而不干扰挡热板62。这种挡热板62可以构建成在它的框架中具有狭缝64，来允许主吊杆36，136垂直移动。

主吊杆36在一种实施方案中与火焰手推车38和拖车40相组合和在另一实施方案中与可缩回的主吊杆136相组合允许火焰22在相对于待切割材料23的横向x上移动。行进路线16和主刀架18允许火焰22在相对于待切割材料23的纵向y上移动。并且垂直支架58和支柱60允许火焰22在相对于待切割材料23的垂直方向z上移动。全部的这些移动可以在切割之中、之前或之后单个或者同时发生。

用于支撑待切割材料23的不同的系统可以提供在切割床12，14中。在一个非限定性例子中，以具有行和列的格子图案组织的空心圆筒66可以置于切割床12，14中(图12)。空心圆筒66的布置允许支撑待切割的材料23，同时在圆筒66间留下空间，用于火焰22燃烧通过的切割碎屑。空心圆筒66可以直接置于切割床的地面上或者另一支架系统上。

在另一非限定性例子中，一系列的束68可以置于切割床12，14中，用于支撑待切割的材料23(图1)。

在图13，14a和14b所示的仍然的另一非限定性例子中，可以提供模块化支架系统。提供单个支架平台70。每个支架平台70具有基本上矩形的基本结构72。束74以平行方式置于基本结构72的上表面上，来在每对束74之间提供开放空间76，来允许操作过程中火焰22火焰和切割碎屑通过。这些支架平台70为待切割材料23提供了稳定的基础，并且束74之间的多个开放空间76使得切割之间的距离是可变和可调节的。这种模块化支架平台70系统允许改变支架系统的尺寸和形状，来允许切割不同尺寸和形状的材料。

在使用中，待切割材料23位于第一切割床12中，其沿着行进路线16的一侧延伸大致等于行进路线16长度的纵向距离和从行进路线16向外延伸大致等于主吊杆36或者可缩回的吊杆136在完全伸展时的长度的横向距离。主吊杆组件120位于待切割材料23块的第一区域上。点燃切割火焰22，并且火焰手推车38沿着主吊杆36缓慢行进，或者可缩回的主吊杆136相对于垂直支架58移动，来进行材料23的横向切割。一旦已经切割了第一块材料23，则主刀架18沿着行进路线16行进来将该主吊杆组件20，120置于待切割材料23的第二区域上。点燃切割火焰22，并且火焰手推车38沿着主吊杆36缓慢行进，或者可缩回的主吊杆136相对于垂直支架58移动，来进行材料23的横向切割。重复这些步骤，直到在第一切割床12中已经切割了全部的材料23。

随着材料23在第一切割床12中切割的进行，更多的待切割材料23位于第二切割床14中，其沿着行进路线16的另一侧延伸大致等于行进路线16长度的纵向距离和从行进路线16向外延伸大致等于主吊杆36或者可缩回的吊杆136在完全伸展时的长度的横向距离。

当第一切割床12中的切割完成时，主吊杆组件20，120旋转180°和位于第二切割床14中的待切割材料23块的第一区域上。点燃切割火焰22，并且火焰手推车38沿着主吊杆36缓慢行进，或者可缩回的主吊杆136相对于垂直支架58移动，来进行材料23的横向切割。一旦已经切割了第一块材料23，则主刀架18沿着行进路线16行进来将该主吊杆组件20，120置于待切割材料23块的第二区域上。点燃切割火焰22，并且火焰手推车38沿着主吊杆36缓慢行进，或者可缩回的主吊杆136相对于垂直支架58移动，来进行材料23的横向切割。重复这些步骤，直到在第二切割床14中已经切割了全部的材料23。

随着材料23在第二切割床14中切割的进行，除去第一切割床12中的切割材料23，并且更多的待切割材料23位于第一切割床12中。

以此方式，材料的切割可以以连续无中断方式进行，来除去切割材料和供给新材料。更多的材料，无论是以吨、英寸/分钟还是以块数来度量，可以通过具有连续切割次序，使用多个火焰由单个操作者来切割，并且消除了任何中断，同时进行材料的装入和卸载，同时提供了更好的经济性，提高了操作者的安全性，并且大气物排放较少。

在材料23切割过程中的任何时间，主吊杆36或者可缩回的主吊杆136可以在垂直方向上调节来调节火焰22和待切割材料23的间距或者解决要切割的材料23的厚度差异。

所述切割材料的尺寸可以是从0.25英寸厚板到5英尺厚的材料，并且宽度可以是20英尺高到行进路线16的整个长度。

与非绕轴旋转的火焰切割机相比，绕轴旋转火焰切割机10，110使得纵向行进路线减少了50％，并且还允许在第二切割床14中切割的同时，在第一切割床12中装入或者卸载材料，因此减少了起重机重新装料切割床的等待时间。多火焰设计和切割床布置允许单个操作者连续地同时切割一块或多块材料，使得他或者她的输出相比于使用常规手工火焰方法成倍增加。

另外，所述切割机使得切割材料对于操作者更安全，因为他或者她可以从离开切割火焰的远程位置操作该机器。这种设计如果正确使用，会降低切割材料落到他或者她的脚上或者身体其他部分上的风险。同样，所述机器的构造消除了对于操作者在待切割的材料块之间携带重的火焰装置，炭车或者软管的需要，这降低了肌肉劳损的风险。

相比于手持式火焰或者喷管方法，恒定的火焰手推车速度或者可缩回的吊杆136的稳态缩回速率和后混合火焰构造以及正确的氧气-燃料混合物产生了明显减少的烟雾排放。这种特征有助于终端用户置于透气方针中，无需昂贵的烟雾抽引系统。

本发明的火焰切割机以三种方式减少了排放。第一，使用具有后混合尖端的火焰允许更完全地燃烧燃料气体。第二，恒速火焰在它随着手推车移动或者通过可缩回的吊杆缩回而移动时明显减少了与手持火焰相关的排放，这归因于受控和恒定的速度。第三，切割床的升高防止了来自于前面的切割的熔渣的再燃烧，这减少了烟雾排放。

虽然已经出于说明的目的，基于目前认为是最实用和优选的实施方案详细描述了本发明，但是要理解这样的细节仅仅是用于所述目的，并且本发明不限于所公开的实施方案，而是相反，其目的是覆盖出于附加的权利要求的主旨和范围内的改变和等价排列。例如，要理解的是在可能的程度上本发明预期，任何实施方案的一种或多种特征可以与任何其他实施方案的一种或多种特征相组合。