专利名称：用于金属清理装置中的下预热块的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及用在金属工件作热化学方式的表面缺陷火焰清理(scarfing)的一种装置。具体而言，是用于这种装置中的一种经改进的下预热块组合件，其中该块组件被作得在清理加工中生成一种片样气流来隔开所产生的片状氧化气流，能使在金属件上得到平整的修整面。
在像长的钢板，钢锭及棒材之类的金属件的生产及精加工中，通过钢件与具有至少有一个清理单元的清理装置沿其顶、底或侧面间的一个相对运动进行清理或表面精加工，以去除诸如裂纹，裂缝，夹渣，氧化皮的表层缺陷，以及由例如辊轧或铸件工艺造成的机械缺陷。此类清理装置的公知方式是在工件的整个宽向及端部上安装有顶、底及相对侧向上的清理组件，致使在工件通过该清理装置的清理单元之间时，适时地清理工件的每个侧面。
清理装置的顶，侧，和底清理单元各有一个管路和头部装配体，用以接收及分配氧气和燃气给相对置的上下预热块或作为各清理组件的一个部件的块组件。相应的上下预热块彼此隔开，以便在其间形成氧气切割槽，一定量有压力的氧气，通过槽导向工件，使得这种热化学方式的清理加工能够维持进行。典型的下预热块包括有排放口的一个燃气通道，其位置紧邻由上下预热块所形成的氧气槽，它能靠近氧气流排放燃气，使工件表面上的氧化反应持续，还能保护氧气流以防抽吸，亦即是防止氧气与周围的大气混合，而这种抽吸混合被认为会削弱该热化学方式的清理加工的效应。
在属于爱尔蒙齐(Allmang)等人的US2,838,431美国专利中公开了这种已知下预热块类型的一例，其中的预热块为整体结构，还有一系列间隔开的燃气出口在该块前面上沿宽度方向上排开。燃气由众多侧向隔开的燃气线路送至进口，这些管线从块的后面延伸至正好在后的横向内孔，并与出口的内端连通。一个细长的分配杆、或棒，它由在孔内的多个定位盘组成，将该孔均匀地分隔成一系列相同气体分配腔。该孔的端部用已知方式的端部密封予以封闭。
虽然Allmang等人的在下预热块前面上的燃气出口作了超出当时已知清理机的改进，即在燃气口处与各自其它口作了密闭的间隔，起到防止因抽吸而使外部气体与氧化气流混合的效果，但仍有外部空气会趋向于被抽至燃气出口之间的问题，结果外部空气还是会被吸入氧化气流中。
本领域内的普通技术人员都知道，片状氧气流即当氧气通过上下预热块时所形成的氧化气流的防护在被清理的工件上生成平整的精整面是至关重要的，因为下预热块上燃气火焰的任何变化或不连续都会引起清理面的变化。这种变化可导致不均匀地去除金属，带来凹凸的结果，致使必须增加清理的深度才能让那些凹凸去除。也就是说，必须去掉足够量的物件表面以便将所有在该清理加工之前所存在的及由该清理工艺可能要产生的表面缺陷除去。事实上，Allmang等人的及其他类似结构的气刨装置造成了过量的金属去除，正是这种超量金属去除造成工件精整加工中生产率损失增加。
根据Allmang的3,231,431号美国专利中所改进的气刨装置，如其中第2栏34至72行，以及第3栏第1至13行所记述的，采用了一个位置在该氧气槽下约四分之一英寸，约二分之一英寸长的长阻挡条即可防止周围空气吸入氧气流。按Allmang在第2栏61至65行所述，可确信在靠近预热(进气)口的各行的某一点处，氧气与燃气混合器两侧的阻挡条的限定作用防止大气与氧气混合。
尽管Allmang的专利在本领域中标示着一种改进，仍需有一种更好的清理装置，它应该是能更为稳定地生成被清理金属工件的平整修复面，这是由舍瓦尔特(Showalter)等人在5,497,976号美国专利中发展了的那种下预热块组件的目的。Showalter的一种热化学清理装置通过提供一种下预热块组件获得平整表面的清理，它包括通过在金属件全宽范围内均匀递送燃气流用的一个改良燃气传送系统，而它起到防护氧化气流的作用从而确保以前的已知气刨装置造成的峰谷降至最小。其措施是采用两件式下预热块组件，即有一个基块及以可拆式、及以接触和重叠关系固定到该块前面上的一个延伸部分。延伸部上加工有一个长形排气槽，该槽与在该块内部作成并在该块前面全长上横跨延伸的一系列隔开的排气孔连通。该延伸部分还有内阻挡器，用以产生燃气流的涡流效应而确保燃气的充分混合，由此使燃气在延伸部的横向向上以均匀的气流由排气槽喷出。
Showalter等人的下预热组件在本技术领域内代表着一种明显的进步，可仍顺对该延伸部分内的槽作精密的机械加工才能制造出一个两件的下预热块组件，而且还得采用能在燃气流中形成涡流以使该延伸部全宽上的燃气均匀分派的内阻挡器来防止氧化/氧气流通过上下预热块组件间并导向该金属物件或工件进行热化学清理时周围空气与其的吸混。
因此，在本技术领域中需要而好像是不易办到的是一种用于热化学清理装置上的改进的下预热块组件，它设计和制作简单，并能确保产生一种用于防护该氧化气流的成片样的燃气流。
Showalter等人的下预热块组件中，所公开的排气槽设置在类似于Allmang的3,231,431号美国专利所公开的具有阻挡器的气体排放槽被设置在另外的传统的延伸部分内，结果就是若在其长度上的任何点处该燃气排放槽造成堵塞或阻碍时，可能使周围的空气被吸入氧化气流而造成金属清理中形成凹凸。所以需要用作清理装置的一种改良的下预热块组件，其中的排气口在该模块化的基件或块内很少会造成堵塞，并且其延伸部分可以在接触和叠置位置放置，致使在块件面上形成要求尺寸的排气孔道，从而简化了该下预热块组件的制造，还使燃气于下块组件的全宽上均匀分布，即使在清理过程中防护氧化气流的排气出口处会有堵塞或阻碍时，该下块也会表现出良好性能。
最后，尽管Allmang的专利中的阻挡器能减少周围空气吸入到氧化气流中，但在经改进的Showalter等人的下预热块组件中还是存在这个问题。因此需要有一种用在热化学方式的清理装置中的改良的下预热块组件，其结构要有利于在通过该下预热块组件上的氧化气流形成气动力学方向的一种压缩作用、或称挤压施加在该氧化气流与下预热块组件间的燃气上，致使该燃气能在该下预热块组件的全宽方向上均匀分布，以形成一种呈片状的燃气流，当它持续地朝对被清理的金属件运动时，燃气流就会隔离开并且紧靠着该氧化气流，其结果是使清理过程中会形成的凹凸的可能性减至最少，从而提高金属精整工艺中的生产率。
本发明提供的用于热化学清理机的一种改进的下预热块组件，它克服了本技术领域内的其它下预热块组件的一些设计上的缺点。本发明的下预热块组件提供一种简单、有效、有高度灵活性的装置，它用于在下预热块组件的全宽上均匀地分布燃气，并用以形成一种呈片状紧贴并隔离通过该下预热块组件的一氧化气流的燃气流，该氧化气流沿一个流动通道导向该光整加工中被热化学方式清理的一个金属物件或工件。与已知下预热块组件相比简化的该改良下预热块组件，在防护该氧化气流方面更可靠，还能沿流径可靠地保持其片样流体特征以使采用该清理装置进行热化学清理的金属件表面上尽少形成凹凸。
本发明不仅有高度的灵活性、可维护性和可靠性，还具有设计及操作简单，提供给用于热化学清理装置的下预热块组件包括一个模件化了的板块，它具有相对置的上下面，对置的端面，以及在纵向上两端面之间延伸的相对置前后面。其中作有一个排气口，它跨越块的前面沿纵向延伸。一个模件化延伸部分与块前面接触并部分地叠置于该块的前面。该延伸部分可部分地覆盖住排气口以形成一个按需要的，与该块前面上排气口连通的排气孔。延伸部采用可拆卸方式固定于块前面的结构。该结构特点遂使本发明的下预热块组件无需在其上进行精密的机械加工制作燃气排放槽或孔，同时对灰尘或排气口其他阻塞污物不那么敏感，而这在别处可能会妨碍下块组件横向上燃气的均匀分布。因此这使得该燃气流中可能的破坏减至最少，还使下预热块组件制作简单，从而使用中生产率更高。
该延伸部有一个分开的上面及一个对置的下面，对置的端面及在纵向上于该对置端面间延伸的对置前后面。该延伸部后面在块的前面上以叠置关系设置。该延伸部上面是相对该块上面凹下的，即是被装得下一点，从而使延伸部的上面水平被装得离该块的上面向下的一个预定高度而形成一个台阶。延伸部还有一个与块前面隔开的导向边缘，它沿该延伸部分的长度方向上纵向延伸。该延伸部导向边可相对延伸部前面回缩以形成一个凹槽用以保护，或是隔离该延伸部前面的导向边。
本发明的下预热块组件是要用在普通的热化学清理装置的，其中提供有一个上预热块组件，该下预热块组件相对上预热块组件是间隔开的，还在两块组件间构成一个氧气槽，而氧气通过它经过并沿一个朝向被清理金属件延伸的流道移动而形成一股氧化气流。本发明的这种下预热块组件的全新结构，以本技术领域中尚且不知的方式，利用该氧化气流的这种膨胀来造成气动力学概念上的压缩，或挤压着该氧化气流与模件化的块前面，沿着该下预热块组件的纵向长度的该模块化块前面和设在该延伸部上的亦即是越过被清理工件的总宽第二上表面间的燃气上，确保该燃气大体上沿该下预热块组件前面全长范围内被均布地分派，并且让这种被压缩的以现方式分布的燃气以大体均一片状气流方式通过由氧化气流及该延伸部的导向边所形成的一个气动槽，确保该片状燃气流紧贴该片样氧化气流并于其下穿过，并于其后两者一起经该气流通道流向被清理的金属工件。这样提供的下预热块组件的新结构可使燃气在氧化气流的全宽上均布，极大地减少周围大气与氧化气流的吸混可能，该结构还确保一个平稳的片状氧化气流移向工件，因而生成更平整的清理工件表面，并带来比现清理装置更高的生产率及制造效率。
本发明的这种改进的下预热块组件因此还产生一种使用热化学方式清理和防护该氧化气流的新方法，该方法包括了让该片状氧化气流在该下预热块组件的模块化基件块的上表面上流过的步骤；从邻近该块第一上面的该块前面上作成的燃气排放口中排放燃气形成片状燃气流之步骤，燃气流在氧化气流的下面；以氧化气流压缩该前面与在该下预热块组件延伸部上形成的第二上面间的该片状燃气流，致使该片状燃气流于该片状氧化气流之下被大体均一地分派，而在此两均呈片状的气流共同流过气流通道送向被清理工件时，该片状气流防护片状氧化气流，使之与大气隔离，因而在金属件上形成平整的清理表面的步骤，表面上无因让大气吸入氧化气流所造成的凹凸。
将燃气形成为片状气流的步骤还包括对着该块前面，该延伸部上面，及氧化气流气动方式挤压燃气，并使燃气通过由氧化气流和该延伸部上面纵向长度上延伸的导边所构成的一个气动槽，以使该燃气在邻近该氧化气流处形成片样燃气流的步骤。
所以，本发明的目的是提供一种在以热化学方式清理金属件中稳定持续生成平整清理面的金属清理装置中使用的改良下预热块组件。
本发明的另一个目的是提供一种设计和结构简单、使用耐久可靠、易于使用维护的用在金属清理装置中的改良下预热块组件。
本发明再一个目的是提供一种用在金属清理装置上的改良下预热块组件，此块组件使得将大气吸入氧化气流的可能性减到最小及用以形成一种紧贴氧化气流、在热化学清理加工中防护氧化气流的片状燃气流。
通过阅读说明书及其附图，对本发明的这些目的，其他目的，特点，以及本发明的优点会了解得更为清楚。各图为
图1是一幅作为局部剖的清理装置示意性侧视图，其中本发明的改良下预热块处于热化学清理操作开始之前对钢板作预热的位置上；图2为本发明下预热块第一实施例分解的前视立体图3为图2的下预热块实施例的带局部剖的侧视图，其中沿其延伸部分的导向边缘构成一个凹槽；图4为本发明下预热块第二实施例的分解立体图；图5为图4的下预热块局部剖侧视图，其中沿延伸部导向边构成一个凹槽；图6为图4预热块的局部前视图；图7为本发明下预热块第三实施例的分解立体图；图8为图7的下预热块的作有局部剖的侧视图，其中该延伸部分的导向边缘上作有一个凹槽；图9为本发明下预热块第四实施例的立体图，其中块体作成一整体。
图10为图9的下预热块上带局部剖的侧视图。
图11为图2至6的采用热化学方式清理装置中下预热块的局部示意图，说明在通过该下预热块上的由氧化气流所形成的气动槽，以及说明在其沿导向被清理金属件的一个通道移动时贴紧其上面的该氧化气流的呈片状燃气流的形成。
详见附图，其中所有图中相似的部件采用相似的标号，图1中示出一个热化学清理装置5。清理装置5包括一个以公知方式作成的一个管路及头部组件6，该管路和头部组件作成来接纳及安装一个上预热块组件7，和一个隔开的，相对置的下预热块组件9。该清理装置还包括一个通常形式的叠置底板10(riding shoe)，被固定到管路及头部组件上。叠置底板有一个其上作有至少一个滑移垫13的下表面11。这样作成的叠置底板和滑垫就便于一个金属工件，例如是如图1中以标号“S”所示的一块钢板沿着传送路径向前通过该清理装置，该管路及头部组件就移动到位，叠置底板的滑垫13则接触并骑跨在该钢板的对应的一个上、下，或侧面之上，其相对应的各个面都会配备一个单独的、形式类似的清理装置，它们若不是一样，但也与图1中的清理装置5的结构相似。图1中的清理装置5为一个相应于该钢板于该处沿传送路径向前时的一个上清理装置。该清理装置5的结构，以及该管路和头部组件6的更具体结构在发给Showalter等人的号为5,234,658的专利中有更详细的描述，在此注明以备参考。
这种结构的管路及头部组件6有一个第一氧气管线14，通过它，在热化学方式清理操作中当作氧化气体的加压氧气，从图1示意性所示的一个氧气供应站提供至上预热块组件7。由一个第二氧气供给线路15将氧气供给氧气槽16，槽16是在上下预热块组件之间并由它们所构成，当氧气在两预热块组件间通过时就形成一个片状的氧化气流82(图1和11)，且沿一个流通路径延伸即如图1中以“F”标示符所指示的那样，还被导引至钢板或其它的被清理的金属件。该管路及头部组件还包括供水线路19，此线路从图中示意性地表示出供水站将水供至上预热块组件7；还有一个回水管路21，这样即以公知方式通过上预热块组件令冷却水循环。与之类似，管路及头部组件6还包括一个供冷却水给下预热块组件9的第二供水线路22，及第二回水线路23，两者一起以通常方式通过下预热块组件令冷却水循环。
图1中清楚示出该上预热块组件7，所示还有一个模块化基件或称上块25，它与上延伸部分26与彼处以叠置方式接触。块25采用适合的紧固件27固定于一个安装面上(未示)，该面由管路和头部装配件构成，上延伸部26也用适当紧固件29固定于上块25。紧固件27和29可选用例如，螺栓，或机器螺钉。
以普通方式在上延伸部26内作有内水通道30，并与供水管线19及排水管线21连通，这样冷却水即可形成循环。一个第一内部氧气通道31，或管道被作在上延伸部内部，并沿其纵向即长度方向延伸，以供氧气给一个在上延伸部26的内部的氧气排口33或称排放孔，图1中示出的只是一个氧气排口33，但可以想象以在Showalter等人的号为5,358,221及5,472,175的美国专利中所详细描述过的方式沿着上延伸部的长度方向构筑一系列隔开的这样的排气口，在这里列出各个专利以备参考。氧气通道31则与供氧管线14连通。
仍看图1，上延伸部26包括一个其中的第二氧气通道34或管道，它沿着延伸部的长度方向、相对沿其传送路径向前移过清理装置的钢板的宽度作纵向延伸，从而在此情况时，钢板由清理装置5横跨整个上表面进行清理。氧气通道34还与氧气供给线14连通，而其位置是在燃气/氧气喷嘴装置35的末端处，装置35被置于内部，并且作为上延伸部26的一部份。喷嘴装置35在上述的专利，即Showalter等人的以及Showalter等人的号为5,333,841美国专利内部有更详细的记述，在此列出以备参考。因此，上延伸部26包括一个内部的燃气通道37或管道，它沿上延伸部长度方向纵向延伸，且与喷嘴装置35连通连接其近端和远端。喷嘴35的近端与上延伸部26的前面齐平，这样一个中心氧气或氧气流即于彼处喷出，一个包裹在其周围的燃气流防护住该氧气流。
上块25与上延伸部26各以适当的耐用金属，诸如青铜，或铜材料作成，而最好是用铜。
图1-3中示出的是第一实施例的下预热块组件9，其中下预热块组件包括一个下模块化基件或下块38，而一个模块化下延伸部39与之接触且至少有一部分叠置于下块38上。用适合的紧固件(未示)将下块38以可拆卸方式装在管路和头部件6上。下延伸部39若需要可以可拆卸方式装于下块38(图2-5)，或是如图9和10所示，也可将下延伸部与下块作成一体，让下块和延伸部作成单一的金属块。下块38与下延伸部39各采用适合和耐用金属材料制作，如铜或青铜，而最好用铜。
参见图2和3，示出的是下预热块组件9的第一两件型实施例。下块38包括平坦上面41，对置下面42，对置端面43和45，它们以其公共边连接该上下面，在端面43和45之间之前面46与对置的后面47在该下预热块38的长度方向上作纵向的延伸。块38内作有水的进给通道49自后面47向前面36延伸并穿过该前面。水的进给通道49与图1中所示的供水管线22连通，连通方式已在Showalter等人的5,497,976的美国专利中公开，故列此备考。环绕水进给通道49开口设有一个同心环槽50，作在了下预热块的前面46上，用以放置一个适用的O型圈53(图3)，其作用是用以在延伸部39上密闭该进给水道。下块38内还作有一个回水通道51，它从前面46延伸并穿过后面47，且与图1的排水管线23连接。即如下块中所作进水管道49一样，一个环槽52通过回水通道51环绕在前面46上作成的开口，以接纳O型圈53(图3)从而密封在块与延伸部间的通道39。
如在图1中所见并如在Showalter等人的5,497,976号美国专利中所详细描述的，有一系列的间隔开的供气道54(在图1中只表示了一个)自后面47起朝向作为一个气体管道的孔55延伸并与其连通，该孔构筑在下块38内的纵向。各对应供气道54与图1所示供燃气管线18接通，或是采用其适用的替代物。尽管表示得不够详细，带有沿其长度方向间隔布置的一系列横向的环形盘的细长杆55’穿过该孔，在孔内形成适当数量的燃气供给腔，这样可使燃气作涡流混合，并以大体均匀的流体通过一个排气口56。这种长杆与隔盘装置结构在Allmang的2,838,431的美国专利中有描述，列此备考。现参见图2，这里的排气口作成了长槽形排气口56，它沿下预热块38的前面46内纵向延伸，而且在块内延伸使之与孔55连通，以便从那里得到燃气供给。
图2的下预热块组件9也有一个作成以可拆卸方式装于该下块前面、并以部分叠置方式相连接的分离式下延伸部39。下延伸部39有一个总体平坦的上面58和一个对置的下面59，沿其共边邻接延伸部上下面的一对隔开的端面60和62，和一个前面63及在该延伸部长度方向上延伸的对置后面64，并且沿其公共边与上、下和端面邻接。如图1和3所示，作在延伸部内部沿其纵向延伸的长孔或水通道66与一个供水导管67在各端连通，在延伸部内有两个这样隔开的供水管，这样的供水导管其一个与一个水供给通道49连通，另一个则与排水通道51连通，供排水道则分别构筑在下块38内。
如图1至8及11所示的两件形式下块组件9中，下延伸部39用一个螺纹紧固件(未示)装到下块38上，它穿过下块后面47上三个隔开的孔口(未示)之一，并沿纵向穿过作在该前面46上的三个隔开的孔68之一后进到该下块后面63内作成的三个间隔的螺纹孔(图未示)中所对应的一个，这样以公知的可拆卸方式装到下块的前面上。下延伸部39还包括公知方式的至少一个，而本例中是两个彼此隔开的定位销钉(未示)，各销钉从该延伸部后面64侧向伸出并与该下块前面内作成的相对应的孔69之一的尺寸和形状相对应，以引导并对准该下延伸部到下块上。
如图1和3所示的是以为本技术领域内所未知的形式作成的两件形式的块38和延伸部39，该延伸部以可拆卸方式固定于该块件，其上面58将与该块的前面的排气口56相交，这样该延伸部将限定一与排气口56相交通的排气孔70。该结构的优点是在此是一个槽的排气口56，则可以相对容易及以很低成本地在该块的制造中被铣成较大尺寸，而不像是在Showalter等人的5,497,976号美国专利中的该下预热块组件的延伸部显示的那样，要铣成一个精密的槽口。
正如本技术领域内的普通技术人员所知，通过该下预热块组件9喷出的燃气是为了防护通过在该上下预热块组件间并由其限定的槽16的氧气产生的该片状氧化气流82(见图1，11)。假如让周围空气吸入，也就是说与之混合并与该氧气流形成涡流，就会造成该金属件表面上被清理出不希望有的凹凸来，这样为得到平整的气刨表面就必须清理掉更多的金属件外表面，遂造成不希望有的降低生产率的结果。在Showalter等人的5,497,976号美国专利作出的清理装置中，沿其纵向、也就是被清理物的宽度方向上燃气基本是均一的，遂实现了对氧气的防护，因而使所形成表面的凹凸最小而获得平整的修整表面。
然而，这需要对Showalter等人的下预热块组件延伸部上的槽子作精密的加工，还要对延伸部内的内阻挡器，和/或该预热块组件的下块进行加工，以确保燃气的涡流混合，这样燃气流才能在延伸部纵向上作均一地分派而将该氧气流与周围空气隔开。如果在该防护燃气中出现有任何开口，例如是槽的一部分阻塞了或出了障碍，则该防护就有可能有“缺口”，就会让周围空气吸进氧气流的可能增加。尽管Showalter的装置确已证明在该技术领域内作出了显著的改进，而在此公开的本发明则无需在延伸部上精密地加工一个槽，而是在该下块38的前面上成形或加工一个较大的槽，并用延伸部39来限定块前面上的一个孔，这样的预热块组件应该是更容易制造，若是该延伸部在清理操作中损坏，例如发生金属熔烧发生，换言之延伸部损毁，则该延伸部可以最少成本被很容易、很快地替换，而不是要替换一件精密加工的延伸部分，因而其维护更容易。
如图3所示，延伸部39的后面64是与下预热块38的前面46相接触，致使相应在67处的供水导管与下预热块内所作的相对应的水通道49和51对准，而因此O型圈53被压在其各自的槽51，52之中，用以密闭该延伸部分后面上的供水导管。如前所述，这样之后该延伸部的上表面58遂构成了该下预热块38的排气孔70。
图2中所示导向边缘71沿着下延伸部39的纵向延伸，在该处上面58与前面63的相互交界。但由于下预热块9的位置比上预热块组件更接近被气刨的金属件，所以该延伸部导边需要得到保护，其目的在下文中将有更详细的解释。因此，如图3所示，可将沿下延伸部39纵向延伸的长槽72作于该处，从而相对延伸部前面63使导边71凹入，由此使延伸部前面得以防护或使该导边免于损坏。还有，如前述，该下预热块组件9作成两件式的特点是如果在清理工艺中延伸部39受损，即可容易并快捷地从下块38上取下并予替换。
图4至6中示出下预热块组件9的一个第二实施例。图4的下预热块38的结构形式除了不是连续长槽作为排气口56(图1)之外，与图2的下预热块38则是一样的，作为排气出口是在下预热块38的前面内作出一系列间隔的成一线的圆孔56’，各圆孔向块内延伸并且与也是作在内部的孔55连通。图4的下延伸部39的结构形式与图2的下延伸部39相同，在此不再赘述。
如同图2和3中所示下预热块组件9的实施例那样，图4至6的下预热块组件是一个两件式组件；其中延伸部39以可拆卸方式装配，并部分叠置于该下块38的前面上。参见图5，在此下预热块组件的第二实施例中，延伸部39限定了一个排气孔70，或是在此例中，该下预热块的横跨该前面46纵向延伸的一系列相同的排气孔70(图6)。本结构的特点也还是相对简单，只在下块38的前面内钻一例如是1/8英寸的孔，然后根据延伸部39的64的后面长度与该块38的前面46叠置的情况，按需要来调节该排气孔70。
如图6所示，以延伸部39接触并部分与该前面及排气孔56’重叠所带来的结果是由该延伸部将其限制成一系列间隔的半圆形孔，而其中的每一个都作为一个排气孔70。仍如图5所示，制成的长槽72沿该延伸部上面的引导边71的纵向延伸，使引导边及上面在清理过程中各由组件的前面63防护。
图7和8中示出了下预热块组件9的第三实施例。下块38的结构形式与图2和4中所示的是一样的，只是此实施例之下块38前面46上所作之各圆孔56’包括一个镶嵌件57。件57最好为加工的铜插件，像一个衬套一样装在各自的国孔56’中，并且有内置的内通道用作排气孔70，该件57穿过圆孔并且与下块38上所作孔55连通。图8所示下预热块组件实施例中，虽然延伸部39也是以可拆卸方式固定到下块38的，此延伸部并不以部分重叠并限定该下块前面上的排气孔，而该排气孔70是由通过每个镶嵌件57延伸并在其中制成的一个中心通道或孔来限定的。
因此图7和8的下预热块组件9的结构特点是，下块前面上所作的圆孔56’相对于图4下块38内所加工的孔作成更大尺寸的。这样的孔可相对容易和快捷地制作，而在镶嵌件上则有一个精密钻削的通道，例如是一个十分之一英寸或百分之九英寸直径的通孔，在气刨清理过程中于此处喷出燃气。但若必要，可部分遮蔽镶嵌件57及可通过每个镶嵌件内钻的孔限制形成排气孔70。
如图8所示，下延伸部39有沿在上面58与前面63相互连接的纵长向延伸的导边71，也可设置相对该延伸部前面63作容纳导边的一个凹槽72使导边相对于延伸部的前面63下凹，从而用于防护和/或防止由于下面要详细说的理由而于气刨中产生的导边损坏。
图9和10中表示了下预热块组件9的第四实施例，其中设置了一个模块化的一件式预热块组件。图9的下预热块组件9包括一个下块38’，它有基本平坦的上面41，相对置的下面42，一对隔开并对置沿上下面的公共边延伸的端面43和45，从端面43在该块的纵向上延伸至端面45并沿其共边与该上下面邻接的一个后面47，以及形成块38’一部分的一个延伸部39’。延伸部39’具有一以相对块38’的上面41低一预定高度的上面58。上面58基本平行上面41。延伸部39’具有一个下面59，它与上面58隔开并对置，和一对对置、隔开的端面60和62。延伸部39’还包括于彼处纵向/长向上延伸的一个前面63，前面63在面60和62之间，并沿该延伸部长向延伸的导边71与上面58邻接。
在图7和8所示下预热块组件的实施例中，在块38’之前面46上作有对齐和间隔的一系列孔56’，孔朝块内延伸至与孔55相通每个孔56’内有对应前面已详述的一个镶件57，从而在整个下块38’的前面上该镶件限定了各个对应的排气孔70。
如图10中清楚可见的，此例中的下预热块组件中延伸部39’也作有孔66，用以让冷却水循环其中，该孔在邻近端面43，45，60和62各对应端部形成一个供水导管67’，孔朝后延伸至块38’的后面47并在其上开口，两个相应供水导管67’的一个与供水管路22(图1)或与排水管路23(图1)连通。
图1至8所示下预热块组件9的是两件式的实施例，在图9和10所示的一件式实施例中，两者的下块38，38’和下延伸部39，39’则都由一种金属材料作成，最好用青铜或铜，而更好是用铜。虽然图2所示本发明的实施例中，排气出口56是一个长槽，图4所示本发明实施例之排气出口为间隔的一系列圆孔56，以及图7和9所示本发明实施例的构成该排气出口及孔的是一系列孔56’及所设置的相应各个镶嵌件57，但可以想象，只要需要，可以设置任何类型的排气出口和/或孔的结合。例如，若有必要，在图4，7和9中的对应开口56或56’中任何一孔中均可被设置一图1所示的该燃气/氧气喷嘴组件35。因此，图1至图10中所示各个气体排出口，及孔结构只为图示说明而非限止性说明。
操作图1至10的该下预热块组件9构造可在清理中以本技术领域内尚且未知的方式对通过槽16(图1)的氧气所构成的该氧化气流保护即防护，因而得到至今尚且未知的下预热块组件。
如本技术领域的普通技术人员知道的，压缩或称压力气体例如氧气在通过诸如图1和11中在氧气槽16端部处所形成的孔口81时，该气体会随其沿着流动的流体路径通过所谓扩张坡口角度(included angle of expansion)而趋于膨胀。一般地说，该扩张坡口角度在图11中以标号“A”注示的角度所计量的那样，约为14°。本发明下预热块组件结构，具体而言是它的延伸部，利用这种气体膨胀的优点允许形成一个呈片样的燃气流，它在氧气流下面并贴紧之，从而在它沿着朝向被清理的金属工件的气流路径通过时起到防护氧气流作用。
如在图1和11中清楚可见的，经槽口16流过及由口81喷出的氧气气流形成一种呈片状的氧化气流82，并被沿着流体通道朝被清理的金属件导引。如图11所示，该氧化气流以该膨胀坡口角度A呈现扩张，这进而构成了一个由沿下块38前面46的暴露面86、延伸部上面58及该氧化气流82所限定的气腔88。暴露面86是经过延伸部39接触及叠置于下块前面后余下的下块前面46的那部分。当通过排气口56，56’喷出了燃气85且随后通过排气孔70，该氧化气流施加气动压力并挤压该燃气，遂可使沿该纵向长度整个暴露面处的燃气基本均匀地分布，也就是说，在该气腔88内该氧化气流的全宽方向上均匀地分布。
延伸部39，而确切说是其上面58及导边71这样来构筑，即使之沿该流径的下游方向延伸，但是在该氧化气流与上面导边71相交点之前即行结束，因而使氧化气流82与导边71形成一个与腔88连通的气槽89，这样就可允许有均一分布的燃气、它已在腔室88内受防护不吸入周围大气，遂以片状燃气流90形式由该槽通过，燃气流90紧贴该氧化气流并于其下方与氧化气流一起沿朝被清理金属件的流径流动，以此快捷，有效，经济的方式起到防护氧化气流的作用，而无需在该延伸部分内部精密加工制作排气槽和/或阻挡件/混合腔。
可采用现有类型的下预热块和清理机，例如是南克罗莱那州、弗罗伦斯的伊沙伯焊接及切割生产厂(ESAB Welding and Culting Prodncts of Florence，Soarl，Carolina)制造的，其中的上面58约在上面41之下四分之一英寸处，而延伸部39的上面58则分别从该下块38，38’的前面46向外延伸八分之五英寸至约一又四分之一英寸长的一个长度范围之间。这里的下块38上面41之下与延伸部39上面58所间隔的预定距离的这种关系颇难描述，即是说两对应上面被偏置的这段距离，该延伸部的上面将从下块的前面向前延伸一个该预定高度的21/2至5倍之间的距离。
但无论是总的确定的距离，可以预期上面58将不会在氧化气流方向沿流径延伸到它与该氧化气流相交处那么远。要是导边71与氧气流相交，就形不成气槽89，这会使周围空气吸进氧化气流并会造成不希望有的涡流作用，而这会使氧化气流波动。
在氧气流径方向上面58的延伸长度也可相应于扩张角A来表示，而这就限定了由上块38的该暴露面86与延伸部上面58所形成的一个三角形的斜边。例如，如果图1的扩张坡口角度约为14°，则运用已知的几何关系，块38暴露面86的高度与对应延伸部39上面58的长度之比则为该扩张角的正切，为此，三角形两边要与斜边相交，而氧气流也须如此。因此，可以想象暴露面85的高与相应上面58的长度之比将是大体等于、但要小于扩张角A的正切，这样在该氧气流85和导边71间才有足够空间形成气槽89连通气腔88，并形成如图1和11所示的片样燃气流90。在一个具体例中，扩张角A约为14°，暴露面86高约为1/4英寸，上面58长约为1英寸。
一种采用下预热块组件9形成片样燃气流90的方法包括让氧化气流82在下块38，38’上面41和延伸部39，39’的上面58，58’上流过以及该氧化气流在该延伸的导边71上部流动并与其隔开的步骤；从紧贴上面41的块组件前面中46的一个燃气排气口56中排放燃气85，形成贴近片状氧化气流并在其下方形成一个第二个片状的燃气流90，以使燃气通过氧化气流及上面58，58’并在其间受气动压缩从而使得沿下预热块组件长度均匀分布燃气的步骤。
该方法还包括在片状氧化气流和延伸部上面58，58’的该导边71之间形成气槽89的步骤，该槽基本是在横跨上面58，58’整个纵向延伸，致使燃气通过该槽时被气动力学意义上压缩或挤压，而通过片状氧化气流使之形成为呈片样的燃气流90，当该片状燃气流流经气槽时于氧化气流之下均匀分布该燃气流，该工艺形成的效果是，邻近该氧化气流82并在其下之片状燃气流起到防护该氧化气流不与周围大气吸混，从而使从清理装置5通过的钢板S(图1)获得更为平整的修整面。
另外，作为形成片状燃气流的该工艺方法的一部分，当该燃气从下块前面上构成的燃气排气口56喷出时，由氧气流82，与下块暴露面86及延伸部上面58，58’在其之间形成气腔88(图11)。为使与气腔连通则作有气槽89。该氧化气流82的上边界层以在Showalter等人的几件专利中已预描述的方式、通过上预热块组件7所喷出的氧气和该氧气/气体流而受防护，这些专利在此列出备考。
虽然本发明的优选实施例已在前面说明书中公开，不言而喻，本技术领域的普通技术人员在不离开所附权利要求书的本发明宗旨及精神的前提下，可对其作出修改和变化。另外，在此作为具体的对权利的要求，在权利要求书中的相应结构，材料，作用，及所有附加功能的装置或步骤的等同物包括进所有结合其他权利要求的元件所实现该权利要求所述功能的结构，材料，或作用。
权利要求
1.一种用在热化学清理装置中的下块组件，包括一个块体，它具有对置的上下面，对置的两端面，及延伸于所述端面间对置的前后面，从而在前、后面间确定了延伸的纵向，一个延伸部分，它自该块体的前面向前延伸并包括了平行于所述块上面的一个第二上面，第二上面在该块体上面之下、离第一上面有一个预定高度，其中，该第二面从该前面向前延伸一个约为该预定高度21/2至5倍间的距离，和一个排气口结构，其位置在该下块上面与第二上面之间，与该前面连通并横跨几乎全部前面的纵长范围纵向延伸，致使一气体可从该口结构向前排出而形成一种片状气流，该气流横跨第二上面朝前延伸。
2.一种热化学清理装置，它包括一个带下面的上块体，一个下块，它具有对置的上下面，对置的端面，及在该端面间延伸，限定了其间延伸的一个纵向的前后面，所述下块位于上块之下，致使该上块下面与下块上面构成一个长槽，通过该槽即可朝前向被清理金属工件排放一片状气流形式的第一气体，一个延伸部分，它自该块前面向前延伸，它包括一个平行于该块上面的第二上面，该第二上面是与下块上面间隔开的，和一个气体排放口结构，它在该下块上面与延伸部第二上面之间并与该下块前面连通，并且该排放口装置在几乎横跨前面纵向范围内纵向延伸，致使一个第二气体可从该口装置朝前排出而形成横跨该第二上面前的一种第二片状气流，并因此在该第一片状气流与延伸部第二上面间构成一个气槽，槽在该第二片状气流向前移动横跨延伸块第二上面过程中起压缩它的作用。
全文摘要
用于金属清理装置(5)的下预热块组件(9),它有下块(38)及下块前面(46)接触并叠置的延伸部(39)。块前面上作有排气口(56)。延伸部可部分遮蔽排气口而由它在块前面上限定排气孔(70)。延伸部有向块前面前伸、而相对于从块上面(41)缩进的上面(58)。由于如此结构,在片状氧气流(82)在延伸部和块上面上通过及燃气(85)从排气口喷出时,使燃气在氧气流和延伸部上面间受气动压缩,致使燃气在下预热块组件沿纵向基本均一地分布,及形成贴靠片状氧气流并置于其下的一个匀一片状燃气流(90)以防将大气吸入氧气流,使金属件表面清理得平整。
文档编号B23K7/06GK1250706SQ9912245
公开日2000年4月19日 申请日期1999年9月17日 优先权日1998年9月18日
发明者斯蒂芬·A·恩格尔 申请人:依赛彼集团