利用布朗气的钢板切割机及钢板切割方法

摘要

利用布朗气的钢板切割机及钢板切割方法。钢板切割机包括：主体；配管支架，设置于主体的开放的第一端部而密封，使布朗气供给管、氧供给管、冷却水流入管及冷却水排出管贯穿配管支架而固定；第一电磁阀，设置于布朗气供给管；第二电磁阀，设置于氧供给管；分配部件，与主体的开放的第二端部连接而在主体内部形成冷却腔，并形成分配口和氧排放口；盖部件，结合到分配部件而在分配部件与盖部件之间形成布朗气腔和布朗气排放口；止回阀，设置于冷却腔内部的布朗气供给管并供给布朗气且阻断其逆流；布朗气回火排出管，在止回阀与分配部件之间与布朗气供给管连接而引出到主体的外部；安全阀，设置于布朗气回火排出管而排出在切割过程中的布朗气回火。

说明书

技术领域

本发明波及利用布朗气(brown gas)的钢板切割机及钢板切割方法，更具体地，涉及防止为了被切割钢板的预热而使用的布朗气的回火的利用布朗气的钢板切割机及钢板切割方法。

背景技术

众所周知，目前在切割钢板时使用利用布朗气的钢板切割机。布朗气是为了将被切割钢板的表面预热之后进行熔化而使用的。

布朗气与液化丙烷气体(liquid propane gas，LPG)或液化天然气(liquidnatural gas，LNG)相比，提高被切割钢板的预热效率而缩短被切割钢板的切割作业时间，并且在切割时减少粉尘及有害气体的发生量。但是，布朗气的最大爆炸压力比丙烷气体更高。布朗气的平均爆炸压力的上升速度及最大爆炸压力的上升速度明显比丙烷气体高。因此，使用布朗气的钢板切割机与使用LPG或LNG的情况相比，需要有效地阻断气体的回火。

发明内容

发明要解决的课题

本发明提供一种防止为了被切割钢板的预热而使用的布朗气的回火的利用布朗气的钢板切割机。另外，本发明提供一种在钢板切割机中防止布朗气的回火的钢板切割方法。

用于解决课题的手段

本发明的一个实施例的利用布朗气的钢板切割机包括：i)主体，其形成内部空间且两端被开放；ii)配管支架，其设置于主体的开放的第一端部而进行密封，布朗气供给管、氧供给管、冷却水流入管及冷却水排出管贯穿该配管支架而被固定；iii)第一电磁阀，其设置于布朗气供给管而进行开闭动作；iv)第二电磁阀，其设置于氧供给管而进行开闭动作；v)分配部件，其与主体的开放的第二端部连接而在主体内部形成冷却腔，并形成与布朗气供给管连接的分配口和与氧供给管连接的氧排放口；vi)盖部件，其结合到分配部件而在分配部件与盖部件之间形成与分配口连接的布朗气腔和与布朗气腔连接的布朗气排放口，并朝向被切割钢板；vii)止回阀，其设置于冷却腔内部的布朗气供给管，通过第一压力进行开放动作来供给布朗气，阻断布朗气的逆流；viii)布朗气回火排出管，其在止回阀与分配部件之间与布朗气供给管连接而引出到主体的外部；及ix)安全阀，其设置于布朗气回火排出管，通过比第一压力更大的第二压力进行开放动作，以排出在切割的过程中从被切割钢板侧逆流的布朗气回火。安全阀位于配管支架与分配部件之间。

氧排放口设置于分配部件的中心，分配口设置于氧排放口的一侧，布朗气腔与氧排放口隔开第一间隔(gap)G1，并形成为在半径方向上具有第一范围(range)R1的环状，布朗气排放口与氧排放口隔开比第一间隔G1更大的第二间隔G2，并形成为在半径方向上具有比第一范围R1小的第二范围R2的环状，并对应地设置于第一范围R1内。

布朗气回火排出管包括与布朗气供给管连接的第一排出管及第二排出管。安全阀包括设置于第一排出管的第一机械式阀和设置于第二排出管的第二机械式阀。

第一排出管以第一直径D1形成并以第一距离L1引出到主体的外部，第二排出管以比第一直径D1更大的第二直径D2形成并以比第一距离L1更长的第二距离L2引出到主体的外部。

本发明的一个实施例的利用钢板切割机的钢板切割方法包括：第一步骤，将第一电磁阀开放并向与布朗气供给管连接的布朗气排放口供给布朗气而对被切割钢板进行预热；第二步骤，在预热完成之后，将第二电磁阀开放并向与氧供给管连接的氧排放口供给氧，并通过与布朗气一起生成的火焰而将被切割钢板熔化切割；第三步骤，在熔化切割的过程中发生布朗气回火时，设置于布朗气供给管而通过第一压力进行开放动作的止回阀供给布朗气，并通过逆流的布朗气而进行关闭动作来阻断布朗气的逆流；及第四步骤，在阻断逆流时，在止回阀与布朗气排放口之间与布朗气回火排出管连接的安全阀通过比第一压力更大的第二压力进行开放动作来排出布朗气回火。

布朗气回火排出管包括：第一排出管，其以第一直径和第一距离形成；及第二排出管，其以比第一直径更大的第二直径和比第一距离更长的第二距离形成，安全阀包括：第一机械式阀，其设置于第一排出管；及第二机械式阀，其设置于第二排出管并通过与第一机械式阀相同的压力被开放，在第四步骤中，通过第一排出管和第一机械式阀来排出布朗气回火，并且通过第二排出管和第二机械式阀来排出布朗气回火。

在第四步骤中，将设置于布朗气供给管的第一电磁阀及设置于氧供给管的第二电磁阀关闭。

在第三步骤中，第一压力为0.1巴(bar)至0.2巴(bar)，第二压力为3巴(bar)至5巴(bar)。在第三步骤中，布朗气的平均爆炸压力上升速度为2,692kg/cm

发明效果

这样，本发明的一个实施例中，将在熔化切割时从被切割钢板逆流的布朗气的回火引导至布朗气回火排出管并通过安全阀来排出到主体的外部，因此能够防止布朗气的回火通过布朗气供给管而进一步进入装置的内部。

附图说明

图1是本发明的第一实施例的利用布朗气的钢板切割机的俯视图。

图2是沿着图1的Ⅱ-Ⅱ线而截取的截面图。

图3是本发明的第一实施例的利用布朗气的钢板切割机的仰视图。

图4是沿着图1的Ⅳ-Ⅳ线而截取来示出的截面图。

图5是本发明的第一实施例的利用布朗气的钢板切割机中的布朗气回火状态的动作状态图。

图6是本发明的第二实施例的利用布朗气的钢板切割机的仰视图。

图7是本发明的第二实施例的利用布朗气的钢板切割机中的布朗气的回火状态的动作状态图。

图8是本发明的一个实施例的利用布朗气的钢板切割方法的顺序图。

附图标记说明

10：布朗气供给管 11：布朗气排放口

12：分配口 13：布朗气腔

20：氧供给管 21：氧排放口

31：冷却水流入管 32：冷却水排出管

43：冷却腔 40：主体

50：配管支架 60：分配部件

70：盖部件 80：气体回火排出管

90：安全阀 91：外壳

92：卡环 93：弹性部件

94：支承部件 95：阀体

100、200：钢板切割机 110：布朗气供给部

120：高压氧供给部 861：第一排出管

862：第二排出管 961：第一机械式阀

962：第二机械式阀 CV：止回阀

D1：第一直径 D2：第二直径

FB：布朗气回火 G1：第一间隔

G2：第二间隔 L1：第一距离

L2：第二距离 R1：第一范围

R2：第二范围 SV1：第一电磁阀

SV2：第二电磁阀 T：焰炬

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施例进行详细的说明，以本领域的技术人员容易地实施本发明。但是，本发明可以各种不同的形态来体现，不限于在此说明的实施例。在附图中为了对本发明进行更清楚的说明，省略了与说明无关的部分，在整个说明书中，对相同或类似的构成要件赋予相同的符号。

图1是本发明的第一实施例的钢板切割机的俯视图，图2是示出沿着图1的Ⅱ-Ⅱ线而截取的截面图，图3是本发明的第一实施例的钢板切割机的仰视图。

参照图1至图3，钢板切割机100为了对被切割钢板进行预热而使用布朗气。并且钢板切割机100为了对预热的被切割钢板进行熔化切割而与布朗气一起使用高压氧PO。

布朗气供给部110生成布朗气并通过布朗气供给管10而将布朗气BG供给到布朗气排放口11。高压氧供给部120通过氧供给管20而将利用高压来压缩氧而成的高压氧PO供给到氧排放口21。

钢板切割机100利用布朗气BG而形成火焰来将被切割钢板预热之后，利用布朗气BG和高压的氧PO形成火焰而将被切割钢板熔化，并排放高压氧PO而切割被切割钢板。因此，在切割工序中同时进行预热、熔化及切割，因此持续供给布朗气BG和氧PO。

钢板切割机100包括主体40、配管支架50、第一电磁阀SV1、第二电磁阀SV2、分配部件60及盖部件70。如图2所示，主体40在其内部形成空间且两端被开放。

配管支架50设置于主体40的开放的第一端部(图2的上端)而将第一端部密封，分配部件60连接于主体40的开放的第二端部(图2的下端)而将第二端部密封。因此，配管支架50、主体40、分配部件60及盖部件70形成钢板切割机100的焰炬(torch)T和冷却腔43。冷却腔43密封到焰炬T的内部而使冷却水循环。

主体40及配管支架50由铜、铁或不锈钢形成，通过焊接而彼此连接。关于配管支架50，使布朗气供给管10、氧供给管20、冷却水流入管31及冷却水排出管32贯穿配管支架50而形成气密结构。

第一电磁阀SV1设置于布朗气供给管10而进行开闭动作，因此通过布朗气供给管10向布朗气腔13及布朗气排放口11供给朝向被切割钢板的布朗气BG或阻断该布朗气BG。另外，第一电磁阀SV1控制所流入的布朗气BG的流量。布朗气供给部110连接到布朗气供给管10。

第二电磁阀SV2设置于氧供给管20而进行开闭动作，因此供给通过氧供给管20及氧排放口21流动而朝向被切割钢板的高压氧PO或阻断该高压氧PO。并且，第二电磁阀SV2可控制高压氧PO的流量。高压氧供给部120连接到氧供给管20。

布朗气供给部110、高压氧供给部120、第一电磁阀SV1及第二电磁阀SV2通过对钢板切割机100进行整体控制的控制部(未图示)而根据切割环境和切割工序来适当地被控制。虽然未图示，但第一电磁阀SV1及第二电磁阀SV2为了手动操作而分别被更换成第一手动阀及第二手动阀或为了自动及手动兼用控制而分别与第一手动阀及第二手动阀并联设置。

分配部件60形成与布朗气供给管10连接的分配口12和与氧供给管20连接的氧排放口21。分配部件60由铜、铁或不锈钢材质形成，焊接到主体40而连接。布朗气供给管10、分配口12、氧供给管20及氧排放口21的直径根据要切割的被切割钢板的厚度、切割环境及切割目的而设定为彼此不同的大小。

盖部件70螺丝结合到分配部件60而形成与分配口12连接的布朗气腔13和与该布朗气腔13连接的布朗气排放口11。盖部件70形成朝向被切割钢板的焰炬T的端部。

布朗气腔13和布朗气排放口11通过螺丝结合的分配部件60的外表面和盖部件70的内表面之间的空间而被划分。它们在布朗气BG的供给方向上彼此连接并在回火方向上也彼此连接。因此，根据彼此相对的分配部件60的外表面和盖部件70的内表面的形状而设定所需的布朗气BG的容量大小。即，通过彼此结合的分配部件60和盖部件70，可自由调节焰炬T的设计变更。

布朗气腔13形成为比布朗气排放口11的体积更大的体积。布朗气排放口11具备比布朗气腔13的截面积更小的截面积而与布朗气腔13连接。布朗气腔13将从分配口12流入的布朗气BG均等地分配到布朗气排放口11侧，并调节喷射量而以设定的速度进行喷射。

在焰炬T上，氧排放口21设于分配部件60的中心，分配口12设于氧排放口21的一侧。布朗气腔13与氧排放口21隔开第一间隔G1而形成。布朗气腔13形成为在半径方向上具有第一范围R1的环状。

布朗气排放口11与氧排放口21隔开比第一间隔G1更大的第二间隔G2，并形成为在半径方向上具有比第一范围R1小的第二范围R2的环状。

环状的布朗气排放口11包围氧排放口21而均匀地控制所供给的布朗气BG的量。另外，位于第一范围R1内，与第二范围R2对应的布朗气排放口11从布朗气腔13稳定地接收布朗气BG而排放。

钢板切割机100将被切割钢板熔化而切割。第一电磁阀SV1进行动作而将布朗气供给管10开放的情况下，通过供给的布朗气BG的压力，自预设的第一压力以上时起将止回阀CV开放。例如，布朗气BG的压力为0.3巴(bar)至0.5巴(bar)的情况下，止回阀CV在比其低的0.1巴(bar)至0.2巴(bar)的第一压力下被打开。因此，在第一电磁阀SV1被开放的情况下，布朗气BG将止回阀CV开放而正常地被供给，从而对被切割钢板进行预热。

并且，第二电磁阀SV2进行动作而将氧供给管20开放时，被加压成高压氧PO而供给到氧排放口21。因此，将第二电磁阀SV2开放而正常供给高压氧PO来与布朗气BG一起将被预热的被切割钢板熔化并切割。在切割被切割钢板时，布朗气BG形成火焰。为了对布朗气BG的回火进行应对，提供安全阀90。即，布朗气回火排出管80在止回阀CV与分配部件60之间与布朗气供给管10连接，并引出到主体40的外部。安全阀90在主体40的外部设于布朗气回火排出管80(参照图3)。

图4概略性地示出沿着图1的Ⅳ-Ⅳ线而截取的钢板切割机的截面结构。如图4所示，循环冷却水的冷却腔43形成为通过配管支架50、主体40及分配部件60而划分的密封空间。

冷却水流入管31及冷却水排出管32以气密结构贯穿配管支架50并在冷却腔43被开放。冷却水流入管31靠近分配部件60而将低温的冷却水直接供给到分配部件60来集中冷却分配部件60。

冷却水排出管32设置为与分配部件60和冷却水流入管31之间的距离相比，相对地与分配部件60进一步隔开而开放的结构。冷却水排出管32排出在冷却腔43中进行冷却作用的同时被加热的高温的冷却水。因此，能够提高通过冷却水的冷却腔43及彼此结合的分配部件60和盖部件70的冷却效率。因此，增加分配部件60及盖部件70的使用寿命。例如，加热的冷却水具备1巴(bar)至2巴(bar)程度的压力。加热的冷却水通过冷却水排出管32而有效地排出到外部。

返回到图1至图3，在通过钢板切割机100而对被切割钢板进行熔化切割工序的过程中，钢板的熔化物可能被溅到布朗气排放口11，由此可能导致布朗气BG的回火。因此钢板切割机100具备防止布朗气BG的回火的结构。即，钢板切割机100还包括止回阀CV、布朗气回火排出管80及安全阀90。

图5概略性地示出本发明的第一实施例的钢板切割机中的布朗气回火的动作状态。参照图1至图3及图5，止回阀CV设置于冷却腔43内部的布朗气供给管10并在加压成第一压力以上时进行开放动作而供给布朗气BG。并且，阻断布朗气BG的逆流即布朗气回火(brown gas flashback，FB)。即，第一电磁阀SV1进行动作而将布朗气供给管10开放时，通过供给的布朗气BG的压力而自第一压力以上时起将止回阀CV开放(参照图2)。并且，在高压的布朗气回火时，止回阀CV被关闭，阻断布朗气BG的供给(参照图5)。

安全阀90在比0.1巴(bar)至0.2巴(bar)的第一压力更高的第二压力下进行开放动作，以排出在切割工序中从被切割钢板侧逆流的布朗气回火FB。例如，安全阀90在3巴(bar)至5巴(bar)的第二压力下进行开放动作。

安全阀90包括外壳91、卡环92、弹性部件93、支承部件94及阀体95。此外，安全阀90还可包括其他部件。外壳91与布朗气回火排出管80连接。卡环92设置于外壳91的出口侧的内表面。弹性部件93被支承于卡环92。支承部件94能够移动地设置于入口侧而被支承于弹性部件93。阀体95与支承部件94连接而将出口开闭。

布朗气回火FB流入外壳91的入口侧而对阀体95以第二压力进行动作来克服弹性部件93的弹性力，因此能够将外壳91的出口开放。

布朗气BG以正常状态进行被切割钢板的熔化切割工序时，布朗气BG(2H

【表1】

如表1所示，在布朗气回火FB时，布朗气的平均爆炸压力的上升速度以2,692kg/cm

通过布朗气回火FB而增大到上述的最大爆炸压力为止的压力使设定为0.1巴(bar)至0.2巴(bar)的第一压力的止回阀CV关闭。并且逆流到布朗气回火排出管80而使设定为3巴(bar)至5巴(bar)的第二压力的安全阀90开放(参照图5)。

并且，增大的布朗气的回火FB以高压的火焰形态排出到安全阀90的外部。由此，布朗气回火FB在止回阀CV中被阻断而不供给到布朗气供给管10。即，布朗气回火FB不会进一步行进到布朗气供给部110，因此能够安全地保护布朗气供给部110。即，安全阀90并非位于焰炬T的外部而是位于焰炬T的内部，即安全阀90位于配管支架50与分配部件60之间，因此将布朗气回火FB迅速地阻断而迅速地保护布朗气供给部110。即，止回阀CV和安全阀90以内置于焰炬T的形态存在，因此能够有效地保护布朗气供给部110。

与此相反地，在安全阀90设置于焰炬T的外侧即布朗气供给部110的附近的情况下，不能迅速地阻断布朗气回火FB。在该情况下，布朗气供给部110被损坏的可能性较高。

图6概略性地示出本发明的第二实施例的钢板切割机200的底面结构。图6的钢板切割机200的结构与图3的钢板切割机100的结构类似，因此为了便于说明，关于相同的部分省略其说明，仅对不同的部分进行说明。

参照图6，布朗气回火排出管包括与布朗气供给管10连接的第一排出管861和第二排出管862。安全阀包括第一机械式阀961和第二机械式阀962。第一机械式阀961设置于第一排出管861，第二机械式阀962设置于第二排出管862。

第一排出管861以第一直径D1形成并以第一距离L1引出到主体的外部而连接到第一机械式阀961。第二排出管862以大于第一直径D1的第二直径D2形成，由此以比第一距离L1更长的第二距离L2引出到主体40的外部而连接到第二机械式阀962。第二排出管862避开位于冷却腔43(图2中图示)的中心的氧供给管20之间的干扰而连接到布朗气供给管10。第二距离L2比第一距离L1更长，由此使第二直径D2大于第一直径D1，因此第一机械式阀961和第二机械式阀962可通过相同的压力被开放。

图7概略性地示出本发明的第二实施例的钢板切割机200中的布朗气回火状态的动作状态。参照图7，在布朗气回火时，通过增大的压力而将设定为第一压力的止回阀CV关闭，向布朗气回火排出管80逆流而将设定为第二压力的安全阀90开放(参照图5)。

增大的布朗气的回火FB经由第一排出管861和第二排出管862而以高压的火焰形态来排出到第一机械式阀961和第二机械式阀962的外部。因此，布朗气回火FB在止回阀CV被阻断而不会波及到布朗气供给管10。

第一排出管861、第二排出管862、第一机械式阀961及第二机械式阀962能够通过扩大的通道而更迅速地排出增大的布朗气的回火FB。即，布朗气回火FB不会波及到布朗气供给部110，因此能够更有效地保护布朗气供给部110。另外，第一机械式阀961和第二机械式阀962即使在其中任一个阀发生故障的情况下，也能够使另一个进行动作，因此能够大幅提高相对布朗气回火FB的钢板切割机200的安全性。

图8表示本发明的一个实施例的利用布朗气的钢板切割方法的顺序图。参照图8，在使用图2的钢板切割机100的情况下，钢板切割方法包括第一步骤(ST1)、第二步骤(ST2)、第三步骤(ST3)及第四步骤(ST4)。

在第一步骤(ST1)中对被切割钢板进行预热。即，在第一步骤(ST1)中将第一电磁阀SV1开放并向与布朗气供给管10连接的布朗气排放口11供给布朗气BG而通过其火焰来将被切割钢板预热。

接着，在第二步骤(ST2)中，在完成被切割钢板的预热之后，将被切割钢板熔化而切割。即，在第二步骤(ST2)中，将第二电磁阀SV2开放而向与氧供给管20连接的氧排放口21供给氧PO，并通过与布朗气一起形成的火焰来将被切割钢板熔化及切割。

在第三步骤(ST3)中，在将被切割钢板熔化切割的过程中发生布朗气回火时将此阻断。即，设置于布朗气供给管10的止回阀CV被关闭而阻断布朗气的逆流。

最后，在第四步骤(ST4)中，将布朗气的逆流阻断而将安全阀90开放来排出布朗气回火FB。即，与位于止回阀CV与布朗气排放口11之间的布朗气回火排出管80连接的安全阀90被开放而排出布朗气回火FB。由此，布朗气回火FB不会波及到布朗气供给部110，从而保护布朗气供给部110。

另一方面，上述的钢板切割方法还可适用于上述的本发明的第二实施例的钢板切割机200的钢板切割方法。即，在第四步骤(ST4)中，布朗气回火通过第一排出管861和第一机械式阀961来排出的同时通过第二排出管862和第二机械式阀962来排出。另一方面，关闭第一电磁阀SV1而将布朗气的供给安全地阻断，并将第二电磁阀SV2关闭而阻断高压氧PO的供给。因此在进行被切割钢板的切割工序的过程中结束布朗气回火FB，能够安全地保护钢板切割机100、200。

以上，对本发明的一个实施例进行了说明，但本发明不限于此，可在权利要求书和说明书及附图的范围内进行各种变形，而这也属于本发明的范围。