用于在冶金单元或熔釜中吹送或吹入富氧气体的喷射设备和电弧炉

摘要

本发明涉及一种用于在冶金单元或熔釜中火法冶金处理金属、金属熔料和/或熔渣的喷射设备(1)，该喷射设备具有用于产生由氧气气体射流(6)和点燃的燃气‑空气‑混合气射流(7)组成的高速气体射流(5)的喷射装置(2、3)，在该喷射设备中，喷射装置(2、3)包括布置在喷嘴头部(41)中的、用于产生氧气气体射流(6)的拉瓦尔喷嘴元件(8)，并且能借助于用于混合燃气(32)和空气(36)的混合元件(9)混合燃气‑空气‑混合气(7)，其中，拉瓦尔喷嘴元件(8)和混合元件(9)共同沿着喷射装置(2、3)的纵向中轴线(13)彼此可松开地相继布置。

权利要求

1.一种用于在冶金单元或熔釜中火法冶金处理金属和/或熔渣的喷射设备(1)，所述喷射设备具有用于产生由氧气气体射流(6)和点燃的燃气-空气-混合气射流(7)组成的高速气体射流(5)的喷射装置(2、3)，在该喷射设备中，所述喷射装置(2、3)包括布置在喷嘴头部(41)中的、用于产生所述氧气气体射流(6)的拉瓦尔喷嘴元件(8)，并且能借助于用于混合燃气(32)和空气(36)的混合元件(9)混合燃气-空气-混合气(7)，其特征在于，所述拉瓦尔喷嘴元件(8)和所述混合元件(9)在所述喷嘴头部(41)内部和/或在所述喷嘴头部(41)处共同沿着所述喷射装置(2、3)的纵向中轴线(13)彼此能松开地相继布置，使得在所述喷嘴头部(41)与所述拉瓦尔喷嘴元件(8)之间存在环形间隙(43)，所述混合元件(9)的燃气通道(34)和空气通道(38)通到该环形间隙中。

2.根据权利要求1所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述金属是金属熔料。

3.根据权利要求1或2所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述拉瓦尔喷嘴元件(8)和所述混合元件(9)是通过切削加工制成的、彼此通过传力连接和/或形状配合连接的方式直接连接的旋转构件。

4.根据权利要求3所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述环形间隙(43)的尺寸能根据在所述拉瓦尔喷嘴元件(8)与所述混合元件(9)之间的轴向间距来调节。

5.根据权利要求4所述的喷射设备(1)，其特征在于，在所述拉瓦尔喷嘴元件(8)与所述混合元件(9)之间的轴向间距能借助不同的间隔环形盘(44)来调节。

6.根据权利要求1或2所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述拉瓦尔喷嘴元件(8)具有外螺纹(14)，借助该外螺纹能将所述拉瓦尔喷嘴元件(8)旋入所述混合元件(9)的内螺纹(15)中。

7.根据权利要求1或2所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述拉瓦尔喷嘴元件(8)和所述混合元件(9)同心地布置在所述喷嘴头部(41)内部或在所述喷嘴头部(41)处。

8.根据权利要求1或2所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述拉瓦尔喷嘴元件(8)借助于所述混合元件(9)布置成围绕所述喷射装置(2、3)的纵向中轴线(13)定心。

9.根据权利要求1或2所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述喷射设备(1)具有用于使所述喷射装置(2、3)保持在所述冶金单元或熔釜的内部的喷射器保持装置(40)，其中，所述喷射器保持装置(40)包括所述喷嘴头部(41)。

10.根据权利要求1或2所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述喷嘴头部(41)包括用于布置至少一个点火器(51)的装置(50)，其中，所述至少一个点火器(51)布置在所述喷嘴头部(41)处，使得所述至少一个点火器(51)伸入至由所述拉瓦尔喷嘴元件(8)和所述喷嘴头部(41)形成的环形间隙(43)中。

11.根据权利要求10所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述至少一个点火器(51)垂直于所述喷射装置(2、3)的纵向中轴线(13)布置在所述喷嘴头部(41)处。

12.根据权利要求1或2所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述喷嘴头部(41)具有包括氧气排出孔(54)的多个氧气通道(53)，以便能将空气(36)或者氧气从外部引向由点燃的燃气-空气-混合气(7)产生的热气体射流(55)。

13.根据权利要求12所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述氧气通道(53)在所述喷嘴头部(41)内部布置成同心地且成角度地围绕所述喷射装置(2、3)的纵向中轴线(13)。

14.根据权利要求12所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述氧气排出孔(54)布置在所述喷嘴头部(41)的出口(56)内部。

15.根据权利要求1或2所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述喷嘴头部(41)包括用于形状配合地夹紧所述拉瓦尔喷嘴元件(8)和/或所述混合元件(9)的快速夹紧装置(45)。

16.根据权利要求15所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述混合元件(9)能形状配合地夹紧在所述喷嘴头部(41)上，使得所述拉瓦尔喷嘴元件(8)借助于所述混合元件(9)能松开地固定在所述喷嘴头部(41)处。

17.根据权利要求15所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述快速夹紧装置(45)在喷嘴头部(41)侧面设计在所述喷嘴头部(41)的背离出口(56)的端部上，从而所述快速夹紧装置(45)的三个或更多个夹紧件布置成同心地围绕所述喷射装置(2、3)的纵向中轴线(13)。

18.根据权利要求15所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述快速夹紧装置(45)在混合元件(9)侧面包括能压缩的环形元件(23)。

19.根据权利要求18所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述能压缩的环形元件(23)是-O形圈(24)。

20.根据权利要求9所述的喷射设备(1)，其特征在于，用于保持所述喷射装置(2、3)的喷射器保持装置(40)包括铰接单元(60)，借助于该铰接单元将所述喷嘴头部(41)铰接地布置在喷射器保持装置(40)处。

21.根据权利要求20所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述铰接单元(60)具有铰接托件(61)和铰接头部(62)，其中，所述铰接头部(62)包围所述喷嘴头部(41)。

22.根据权利要求21所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述铰接头部(62)能借助于环形保持元件(63)能更换地固定在所述铰接托件(61)上。

23.根据权利要求9所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述喷嘴头部(41)不能松开地布置在用于保持所述喷射装置(2、3)的喷射器保持装置(40)处。

24.根据权利要求23所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述喷嘴头部(41)与所述喷射器保持装置(40)通过材料配合连接方式相连接。

25.根据权利要求9所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述喷射设备(1)包括以导热方式工作的冷却装置，在该冷却装置中，所述喷嘴头部(41)包括金属的冷却接触面(65)，该冷却接触面直接与用于保持所述喷射装置(2、3)的喷射器保持装置(40)的金属的冷却接触面(66)处于有效接触中。

26.根据权利要求9所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述喷嘴头部(41)至少部分地形成所述喷射器保持装置(40)的冷却剂装置的冷却剂通道(68)的壁部区域(67)。

27.根据权利要求1或2所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述喷射设备(1)具有法兰联接在所述混合元件(9)上的介质供应装置(26)，其中，所述介质供应装置(26)包括至少一个外管(12)、中间管(11)和内管(10)，其中，所述内管(10)至少部分地布置在所述中间管(11)中，使得在所述内管(10)和所述中间管(11)之间布置有燃气环形管路(33)，其中，所述中间管(11)至少部分地布置在所述外管(12)中，使得在所述中间管(11)和所述外管(12)之间布置有空气或燃气环形管路(37)，并且其中，所述外管(12)、所述中间管(11)和所述内管(10)布置成同心地围绕所述喷射装置(2、3)的纵向中轴线(13)。

28.根据权利要求27所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述燃气环形管路(33)和所述空气或燃气环形管路(37)布置成同心地围绕所述喷射装置(2、3)的纵向中轴线(13)。

29.根据权利要求27所述的喷射设备(1)，其特征在于，在所述内管(10)内部布置有碳喷管元件(75)，该碳喷管元件穿过所述混合元件(9)伸入直达所述拉瓦尔喷嘴元件(8)中。

30.根据权利要求29所述的喷射设备(1)，其特征在于，所述碳喷管元件(75)包括陶瓷管(77)。

31.一种电弧炉(4)，其特征在于包括上述权利要求中任一项所述的至少一个喷射设备(1)。

说明书

用于在冶金单元或熔釜中吹送或吹入富氧气体的喷射设备和

电弧炉

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于在冶金单元或熔釜、尤其电弧炉中火法冶金处理金属、金属熔料和/或熔渣的喷射设备，该喷射设备具有用于产生由氧气气体射流与点燃的燃气-空气-混合气射流组成的高速气体射流的喷射装置，在该喷射设备中，喷射装置包括布置在喷嘴头部中的、用于产生氧气气体射流的拉瓦尔喷嘴元件，并且可借助用于混合燃气和空气的混合元件混合燃气-空气-混合气。

[0002] 本发明还涉及一种电弧炉。

背景技术

[0003] 从现有技术中很好地已知这种类型的喷射设备和电弧炉。

[0004] 例如，在国际申请文献WO 2012/089754 A2中说明了一种用于在冶金单元或熔釜中火法冶金处理金属、金属熔料和/或熔渣的方法和用于执行该方法的相应的喷射设备。喷射设备的特征尤其在于氧气喷射器，在该氧气喷射器上相对其中轴线倾斜地法兰联接有带有点火装置的热气体接管。点火装置与用于混合天然气和空气的混合器一起安装在热气体接管的背离氧气喷射器的端部上。在此，混合器也具有用于点燃天然气-空气-混合气的火花塞。将点燃的天然气-空气-混合气借助于热气体接管从侧面引入氧气喷射器中，其中，通过从氧气喷射器的拉瓦尔喷嘴流出的氧气气体射流使点燃的天然气-空气-混合气加速。虽然利用该喷射设备可较好地执行用于火法冶金处理的方法，然而该喷射设备结构大且复杂，使得它自身在生产和维护方面存在缺点。通常，各个构件彼此还要焊接在一起。换言之，已知的喷射设备庞大并且由此还需很高的成本来制造。

[0005] 此外，由US4,653,730已知一种火法冶金的用于冶金炉的多用途工艺设备，该多用途工艺设备包括可引入冶金炉中的喷管和布置在其上的喷嘴。但是，该多用途工艺设备通过该喷嘴仅实现有限数量的不同的运行模式，其中，喷嘴、尤其喷嘴的水冷通道也构造得复杂。

[0006] 此外，由AU538402B3已知一种用于借助燃气吹入精细的固体颗粒，例如主要是煤粉的设备。在此，通过中央管输送煤粉，通过该中央管也可同时混入空气。但是在此，该设备的运行模式也显著受限，因为燃气仅可导入中央管。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于，进一步开发开头所述类型的喷射设备，使得至少可克服上文提及的缺点。

[0008] 本发明的目的通过用于在冶金单元或熔釜中火法冶金处理金属、金属熔料和/或熔渣的喷射设备来实现，该喷射设备具有用于产生由氧气气体射流与点燃的燃气-空气-混合气射流组成的高速气体射流的喷射装置，在该喷射设备中，喷射装置包括布置在喷嘴头部中的、用于产生氧气气体射流的拉瓦尔喷嘴元件，并且可借助用于混合燃气和空气的混合元件混合燃气-空气-混合气，其中，根据本发明，拉瓦尔喷嘴元件和混合元件在喷嘴头部内部和/或在喷嘴头部处共同沿着喷射装置的纵向中轴线彼此可松开地相继布置，使得在喷嘴头部与拉瓦尔喷嘴元件之间存在环形间隙，混合元件的燃气通道和空气通道通到该环形间隙中。

[0009] 一方面可由此放弃从侧面单独地法兰联接到喷射装置上的热气体接管[0010] 另一方面，拉瓦尔喷嘴元件和混合元件彼此可松开并且相继处于布置在冶金单元或熔釜中的喷射设备的喷射装置的纵向中轴线上，由此尤其可迅速更换拉瓦尔喷嘴元件。这是有利的，因为拉瓦尔喷嘴元件是焊接件。除此之外，喷射装置可如接下来还将阐述的那样毫无问题地匹配不同的工艺。

[0011] 更因为本发明的喷射装置结构特别紧凑和小巧，所以在用料方面可达到总体显著节约的效果。

[0012] 迄今，拉瓦尔喷嘴元件沿氧气喷射器的纵轴线布置，并且混合元件沿点火装置的另一纵轴线布置，其中，这两个纵轴线彼此成角度地布置，所以开始时说明的、从现有技术中已知的喷射设备总的来说结构很大。在此处，尤其包括混合元件的点火装置借助于热气体接管从侧面法兰联接在喷射装置的外壳上，所以喷射设备不利地具有相对大的安装尺寸。

[0013] 有利地，拉瓦尔喷嘴元件和混合元件在本发明中不再至少通过热气体接管彼此间隔开(因为这样的话喷射设备迄今为止总体结构都很大)，而是使拉瓦尔喷嘴元件和混合元件紧挨着相继排列并且在此直接彼此连接。

[0014] 还可更有利地提供本发明的喷射装置，此时拉瓦尔喷嘴元件和混合元件是通过切削加工制成的、彼此通过传力连接和/或形状配合连接的方式直接连接的旋转构件。通过实施成旋转构件的拉瓦尔喷嘴元件和混合元件可实现可迅速装配和拆卸的喷射装置。

[0015] 适宜地，混合元件的第一输送通道如此布置在混合元件中，即，该第一输送通道参照纵向中轴线沿轴向通到环形间隙中。与此相对，混合元件的第二输送通道优选地如此布置在混合元件中，即，该第二输送通道参照纵向中轴线沿径向通到环形间隙中。由此，用于输送燃气和空气的输送通道可有利地一起铺设在混合元件基体内部，所以混合元件可建造得紧凑又小巧。

[0016] 为了在本发明的意义中可将混合元件在结构上简单地固定在喷嘴头部处，有利的是，混合元件在其背离拉瓦尔喷嘴元件的端部上具有凸缘状的法兰，借助于该法兰可将混合元件固定在喷嘴头部上。

[0017] 特别适宜的是，环形间隙可根据在拉瓦尔喷嘴元件与混合元件之间的轴向间距来调节。尤其当环形间隙的横截面可至少部分地受拉瓦尔喷嘴元件/混合元件的轴向间距影响时，则附加地可对于冶金单元或熔釜的不同工艺简单地调节喷射设备。

[0018] 在结构上可简单地改变该轴向间距，此时在拉瓦尔喷嘴元件与混合元件之间的轴向间距可借助不同的间隔环形盘来调节。例如，该间隔环形盘可推到拉瓦尔喷嘴元件的凸肩上并且抵住拉瓦尔喷嘴元件的肩部来支撑。由此，那么混合元件可仅还以因已推上的间隔环形盘的厚度而减少的装配路径布置或者说固定在拉瓦尔喷嘴元件处。同样，也可设置多个间隔环形盘。

[0019] 除此之外，通过喷射装置的简单的结构尤其可简单地更换拉瓦尔喷嘴元件。因此这是尤其有利的，因为拉瓦尔喷嘴元件是喷射装置的焊接件。

[0020] 此外重要的是，可简单地更换拉瓦尔喷嘴元件，以便可以较低的装配复杂性提供不同的氧气量给喷射设备。迄今为止的技术都必须更换整个喷射装置。本发明则可单独更换不同的拉瓦尔喷嘴元件。

[0021] 可理解为，拉瓦尔喷嘴元件和混合元件可通过不同的方式彼此连接，例如通过形状配合连接等等。适宜地，拉瓦尔喷嘴元件具有外螺纹，借助于该外螺纹可将拉瓦尔喷嘴元件旋入混合元件的内螺纹。由此，拉瓦尔喷嘴元件可通过明确的方式固定在混合元件上，所以尤其可避免装配错误。

[0022] 外螺纹和与其对应的内螺纹分别可以是已知的管螺纹，由此可进一步简化制造。

[0023] 可进一步简化喷射设备的结构，这时拉瓦尔喷嘴元件和混合元件同心地布置在喷嘴头部内部和/或在喷嘴头部处。

[0024] 因此同样有利的是，拉瓦尔喷嘴元件借助于混合元件围绕纵向中轴线定心地布置。

[0025] 为了可使由喷射装置产生的高速射流受限定地从喷射设备喷出，喷射设备包括喷嘴头部。现在本发明的喷射设备可在结构上进一步被简化，此时喷嘴头部(在其中至少布置有用于形成环形间隙的拉瓦尔喷嘴元件)配属于喷射器保持装置，其优选地构造成至少部分地由铜组成的喷射器箱体。

[0026] 就此而言有利的是，喷射设备具有用于使喷射装置保持在冶金单元或熔釜的内部的喷射器保持装置，其中，喷射器保持装置包括喷嘴头部。

[0027] 如果喷嘴头部是喷射器保持装置的结构组件，那么可特别简单地在喷射设备处更换喷射装置、尤其拉瓦尔喷嘴元件。

[0028] 特别有利的是，由此完全取消在喷射装置处的喷嘴头部，因为该喷嘴头部集成于喷射器保持装置或者说其喷射器箱体中。

[0029] 仅仅通过与包括喷嘴头部的喷射器保持装置相关的这些特征，可有利地进一步开发这种类型的喷射设备，使得在没有本发明的其余特征的情况下，与此相关的特征也是有利的。

[0030] 此外可进一步简化并更紧凑地构造本发明的喷射装置，此时喷嘴头部包括用于布置至少一个点火器的装置，其中，至少一个点火器如此布置在喷嘴头部上，即，至少一个点火器伸入由拉瓦尔喷嘴元件和喷嘴头部形成的环形间隙中。由此可使用商业通用的火花塞来点燃燃气-空气-混合气。

[0031] 如果至少一个点火器垂直于喷射装置的纵向中轴线布置在喷嘴头部上，则喷嘴头部可在结构上简单地布置在喷射设备处。所以尤其可放弃使用附加的点火喷管元件等等，该点火喷管元件从喷射设备的后侧装入喷射装置。

[0032] 总体来说，可使用在点火方面更可靠的构件，所以总的来说本发明的喷射设备能设计成需要更少维护。

[0033] 结合点火器提及的特征在没有本发明的其余特征的情况下也是有利的，因为仅仅通过这些特征可有利地进一步开发这种类型的喷射设备。

[0034] 另一有利的实施方案变体(在没有本发明的其余特征的情况下，以该实施方案变体的特征对这种类型的喷射设备进行改进)规定，喷嘴头部具有带有氧气排出孔的多个氧气通道，以便可将空气或氧气从外部引向由点燃的燃气-空气混合气产生的热气体射流。

[0035] 借助于该具有氧气排出孔的氧气通道可产生由空气或氧气构成的附加的包围层，该包围层围绕由点燃的燃气-空气-混合气产生的热气体射流，由此可再次改善燃气-空气-混合气的燃烧过程。

[0036] 对此存在于空气中的氧气已足够。然而，按需也可附加地或替代地输送纯氧气。

[0037] 该氧气通道在喷嘴头部内部优选地倾斜于从喷嘴头部流出的热气体射流延伸，从而此处流出的空气射流仍在喷嘴头部内部并且进而也在喷射器保持装置或者说其喷射器箱体内部与热气体射流相汇。

[0038] 对此，至少可在结构上特别简单地提供环境空气，此时氧气通道的相应的氧气进入孔布置在喷嘴头部的周缘上。

[0039] 因此有利的是，氧气通道在喷嘴头部内部布置成同心地且成角度地围绕喷射装置的纵向中轴线。换言之，氧气通道和纵向中轴线相应围成一个角度。

[0040] 如果氧气排出孔布置在喷嘴头部的出口内部，那么通过从氧气排出孔流出的空气在空气射流外层(Luftstrahlmantel)的意义中可特别好地稳定热气体射流。

[0041] 空气或纯氧气可有利地仅由于热气体射流的吸入效应穿过氧气通道。由此可有利地阻止，熔渣等堵塞附加的氧气排出孔。除此之外，在此不是必需设置阀台中的附加的调节线。也可放弃附加的疏通介质，因为可使用免费的环境空气。

[0042] 可理解为，尤其混合元件，例如利用其凸缘状的法兰，可通过不同的方式固定在喷嘴头部上。例如借助旋合的法兰连接。

[0043] 有利的是，喷嘴头部包括用于形状配合地夹紧拉瓦尔喷嘴元件和/或混合元件的快速夹紧装置。由此尤其实现更迅速地更换拉瓦尔喷嘴元件。

[0044] 如果混合元件可形状配合地夹紧在喷嘴头部处，从而拉瓦尔喷嘴元件借助于混合元件可松开地固定在喷嘴头部处，则可将喷射装置特别简单地从喷射器保持装置拆卸下来，但也可很简单且迅速地装配到该喷射器保持装置上，使得喷射设备总体又可更迅速地准备就绪。

[0045] 可极其有利地进行装配或者拆卸喷射装置，此时快速夹紧装置从喷嘴头部侧面设计在喷嘴头部的背离出口的端部上，从而快速夹紧装置的三个或更多个夹紧件布置成同心地围绕喷射装置的纵向中轴线。

[0046] 优选地，快速夹紧装置包括至少两个或三个分布在喷嘴头部的周缘处的夹紧件，由此可更加运行可靠地将喷射装置固定在喷嘴头部处。

[0047] 为了可保证始终密封的装配配合，此时快速夹紧装置在混合元件侧面包括可压缩的环形元件、尤其 -O形圈。

[0048] 尤其当基于液体的冷却装置设置在喷射设备处时，可放弃附加地需松开的软管联接元件，此时存在相应设计的可压缩的环形元件、尤其 -O形圈。

[0049] 可由人进行相应的更换，而无需附加的升降装置等。

[0050] 在此处还需注意到，结合快速夹紧装置提及的特征在没有本发明的其余特征的情况下同样是有利的，因为仅通过这些特征已可有利地继续开发这种类型的喷射设备。

[0051] 一种优选的实施方案变型规定，用于保持喷射装置的喷射器保持装置包括铰接单元，借助于该铰接单元将喷嘴头部铰接地布置在喷射器保持装置处。通常，在冶金工业中值得期望的是，喷射装置相对于钢水熔池和/或相对于电弧炉的石墨电极的角度应可调节。这可利用本发明的铰接单元来实现。

[0052] 如果铰接单元具有铰接托件和铰接头部，其中，铰接头部包围喷嘴头部，则铰接单元可以较低的复杂性集成于喷射设备。

[0053] 如果铰接头部可借助于环形保持元件能更换地固定在铰接托件上，则可毫无问题地更换在喷射器保持装置或其喷射器箱体上的喷嘴头部。

[0054] 优选地，喷射装置或者说喷嘴头部的角度可借助于铰接单元在至少+/-6°的角度调整范围内改变。

[0055] 有利地，尤其在铰接头部上经由利用铰接托件构成的接触面进行热量调节。在此，通过相应的导热膏还可进一步改善导热性。

[0056] 通过铰接单元的特征可有利地进一步开发这种类型的喷射设备，使得与此相关的特征在没有本发明的其余特征的情况下也是有利的。

[0057] 替代地，喷嘴头部可不可松开地布置在用于保持喷射装置的喷射器保持装置上。由此喷嘴头部不可松开地集成于喷射器保持装置中。

[0058] 就此而言有利的是，喷嘴头部通过材料连接方式与喷射器保持装置相连接。

[0059] 此外有利的是，喷射设备包括以导热方式工作的冷却装置，在其中，喷嘴头部包括金属的冷却接触面，该冷却接触面直接与喷射器保持装置的金属的冷却接触面处于有效接触。

[0060] 就此而言有利的是，喷嘴头部包括金属的冷却接触面，该冷却接触面导热地与喷射器保持装置的相应的金属的冷却接触面处于有效接触，从而可仅通过传导理想地实现从喷嘴头部到喷射器保持装置的热传递。

[0061] 附加地或替代地，喷嘴头部可至少部分地形成用于保持喷射装置的喷射器保持装置的冷却剂装置的冷却剂通道的壁部区域，由此可附加地通过对流支持冷却或者完全冷却。

[0062] 因此，为了冷却喷射装置可使用金属的接触面，该金属的接触面是喷射器保持装置的水冷的喷射器箱体的组成部分。

[0063] 有利地，喷射装置本身没有冷却水道，由此可减少渗水的风险。

[0064] 此外有利的是，可通过自有介质(Eigenmedien)、诸如压缩空气、氧气和/或天然气冷却喷射装置。

[0065] 优选地，喷射装置配有冷却肋片，由此可进一步改善到周围环境的热输出。在此，同时产生燃烧空气预热，这可改善预备模式(Pilotmodus)的效率。

[0066] 此外，在预备模式中，燃烧不再加热整个喷射装置，而是仅加热拉瓦尔喷嘴元件。然而这些热量可较好地导出到相应设计的介质供应装置位于其中的后部部分中。喷射装置的所有其余区域理想地保持更低温。

[0067] 仅仅通过与喷射器保持装置的冷却相关的特征可有利地进一步开发这种类型的喷射设备，从而与此相关的特征在没有本发明的其余特征的情况下也是有利的。

[0068] 可再次改善尤其本发明的喷射装置的结构，此时喷射设备具有法兰联接在混合元件上的介质供应装置，其中，介质供应装置包括至少一个外管、中间管和内管，其中，内管至少部分地布置在中间管中，使得在内管和中间管之间布置有燃气环形管路，其中，中间管至少部分地布置在外管中，使得在中间管和外管之间布置有空气或燃气环形管路，并且其中，外管、中间管和内管布置成同心地围绕喷射装置的纵向中轴线。

[0069] 除此之外有利的是，燃气环形管路和空气或燃气环形管路布置成同心地围绕喷射装置的纵向中轴线。

[0070] 通过介质供应装置的该结构，喷射装置可基本上由多个旋转部件组装并制成，由此总体简化喷射设备的制造。尤其取消了通常必需的麻烦地使各个构件对齐镗床等。

[0071] 此外，本发明存在明显更少的钢/铜焊接位置，由此同样可显著降低结构上的复杂性。

[0072] 另一优选的实施方案变型规定，在内管内部布置有碳喷管元件，该碳喷管元件穿过混合元件伸入直达拉瓦尔喷嘴元件中。

[0073] 对于产生泡沫渣层来说尤其有利的是，碳喷射器尽可能布置得靠近喷射装置。这在内管内部布置有碳喷管元件时可特别容易地实现。

[0074] 这种集成于本发明的喷射装置中的碳喷射器还具有如下的优点，即不必设置附加的用于外部碳喷射器的保持装置。

[0075] 从环状构造的拉瓦尔喷嘴元件输出口流出的氧气气体射流在碳喷管元件的输出口处产生吸入效应，由此实际上将碳吸入例如电弧炉中。由此也能够使得管路阻塞等几乎不可能。

[0076] 此外，在喷射装置的预备模式中自动对碳喷管元件的输出口清除熔渣等。就此而言，无需附加的清除器件。

[0077] 此外有利的是，碳喷管元件包括陶瓷管。陶瓷管在用于本发明的喷射设备时不会自耗并且它因此也不需替换，由此喷射设备设计得更方便维护。

[0078] 关于碳喷管元件的特征已有利于进一步开发传统的喷射设备，从而这些特征在没有本发明的其余特征的情况下也是有利的。

[0079] 本发明的目的也可通过如下的电弧炉来实现，该电弧炉配有根据此处说明的特征中的任一个的至少一个喷射设备。当电弧炉配有本发明的喷射设备时，可运行更加可靠地确保电弧炉的使用性。

[0080] 根据所附的附图和接下来的说明阐述本发明的另外的优点、目标和特性，在所附的附图和接下来的说明中示例性地示出了并且说明了如下的喷射设备，其具有沿喷射装置的纵向中轴线紧邻地布置在拉瓦尔喷嘴元件的后方的混合元件。

[0081] 在此，可用相同的附图标记表示在各个附图中在其功能方面至少基本上一致的部件，其中，不必在所有附图中标出这些部件并对其进行阐述。

附图说明

[0082] 在附图中：

[0083] 图1示意性地示出了喷射设备的喷射装置的部分剖切的视图，该喷射装置具有沿喷射装置的纵向中轴线相继布置的拉瓦尔喷嘴元件和混合元件；

[0084] 图2示意性地示出了在图1中示出的喷射装置的分解图；

[0085] 图3示意性地示出了喷射设备的喷嘴头部的细节图，该喷射设备具有布置在纵向中轴线上的拉瓦尔喷嘴元件和混合元件；

[0086] 图4示意性地示出了图3中的喷嘴头部的另一细节图，该喷嘴头部具有固定在喷嘴头部41上的拉瓦尔喷嘴元件和混合元件；

[0087] 图5示意性地示出了集成于喷射器保持装置中的、用于使喷射装置铰接支承在喷射器保持装置上的铰接单元的视图；

[0088] 图6示意性地示出了处于预备模式中的喷射设备的视图；

[0089] 图7示意性地示出了处于燃烧器模式中的喷射设备的视图；

[0090] 图8示意性地示出了处于喷管模式中的喷射设备的视图；

[0091] 图9示意性地示出了具有碳喷管元件的替代的喷射装置；

[0092] 图10示意性地示出了在图9中示出的替代的喷射装置处于氧气-碳-组合模式中的视图；以及

[0093] 图11示意性地示出了在图9和图10中示出的替代的喷射装置的分解图。

具体实施方式

[0094] 在图1至图11中示例性地部分示出的喷射设备1(特别参见图6至图8和图10)可装配有不同设计的喷射装置2(参见图1至图8)或喷射装置3(参见图9至图11)。

[0095] 喷射设备1在该实施例中用于将富氧气体和/或碳吹送或吹入到已知的并且因此在此未进一步示出和说明的电弧炉4中。

[0096] 相应的喷射装置2或3用于产生例如由氧气气体射流6和点燃的燃气-空气-混合气射流7组成的高速气体射流5(参见图6、图7、图8和图10)。

[0097] 如尤其也根据图2的图示清楚可见的那样，喷射装置2在结构上简单地主要由拉瓦尔喷嘴元件8、混合元件9、内管部件10、中间管部件11和外管部件12组成。

[0098] 值得注意的是，所有提及的构件8至12共同沿着喷射装置2的纵向中轴线13来布置并且布置成同轴于纵向中轴线13。

[0099] 尤其拉瓦尔喷嘴元件8和混合元件9共同沿着喷射装置2的纵向中轴线13紧邻地相继布置，使得在喷射装置2的装配状态下，混合元件9直接固定在拉瓦尔喷嘴元件8上，如尤其根据图1的图示可见的那样。

[0100] 在该实施例中，混合元件9被旋紧到拉瓦尔喷嘴元件8上。为此，拉瓦尔喷嘴元件8设有外螺纹14，而混合元件9设有相应的内螺纹15。

[0101] 除此之外，在外螺纹14与通过拉瓦尔喷嘴元件8的肩部16形成的用于混合元件9的止挡17之间还设有用于容纳O形圈19的周向槽18，借助于该O形圈可靠地密封在拉瓦尔喷嘴元件8与混合元件9之间的交接区域20。

[0102] 混合元件9具有凸缘状的法兰21，用于容纳可压缩的环形元件23、尤其 -O形圈24的槽22位于该法兰中。

[0103] 在该凸缘状的法兰21的后侧25法兰联接有介质供应装置26，其主要由内管部件10、中间管部件11和外管部件12组成。

[0104] 在内管部件10的后端部27固定有氧气联接件28，氧气29(参见图7和图8)穿过该氧气联接件可导入内管部件10、混合元件9并且最后直达拉瓦尔喷嘴元件8中。这样导入直达拉瓦尔喷嘴元件8中的氧气29通过拉瓦尔喷嘴元件8以已知的方式加速并且作为氧气气体射流6(参见图7和图8)从拉瓦尔喷嘴元件8的出口30中流出。

[0105] 在中间管部件11的侧部设有燃气联接件31，借助于该燃气联接件可向喷射装置2输送燃气32、通常是天然气(参见图6和图7)。为此，中间管部件11和内管部件10相对彼此布置成，在二者之间形成燃气环形管路33。燃气32通过该燃气环形管路33到达混合元件9的基本上沿轴向在混合元件9内部延伸的燃气通道34中。

[0106] 同样在外管部件12的侧部设有空气或燃气联接件35，借助于该空气或燃气联接件可向喷射装置2输送空气36(参见图6和图8)或者备选地也可输送燃气32、通常是天然气(参见图7)，这根据喷射装置2处于哪一种模式，如接下来还会阐述的那样。为此，中间管部件11和外管部件12相对彼此布置成，在二者之间形成空气或燃气环形管路37。空气36或燃气32通过该空气或燃气环形管路37到达混合元件9的基本上沿轴向在混合元件9内部延伸的空气通道38中。

[0107] 此外，在介质供应装置26处，在中间管部件11的外侧还布置有冷却肋片39，经由这些冷却肋片可将热量从喷射装置2传给恰好位于空气或燃气环形管路37中的介质(空气36或燃气32)，由此可相应地已预热地提供该介质。

[0108] 这种结构紧凑且很小的喷射装置2可在结构上简单地保持在电弧炉4内部的喷射器保持装置40处，为此将旋紧在混合元件9处的拉瓦尔喷嘴元件8插入配属于喷射器保持装置40的喷嘴头部41并且借助于混合元件9的凸缘状的法兰21固定在喷嘴头部41处(参见图5至图8、图10和图11)。

[0109] 可将拉瓦尔喷嘴元件8和部分地也可将固定到拉瓦尔喷嘴元件上的混合元件9穿过装配开口42如此插入尤其在图3和图4中详细示出的喷嘴头部41中，即，在喷嘴头部41与尤其拉瓦尔喷嘴元件8之间形成环形间隙43，混合元件9的燃气通道34和空气通道38通到该环形间隙中。

[0110] 环形间隙43的横截面至少局部可调节，为此在拉瓦尔喷嘴元件8的止挡17与混合元件9之间必要时定位有不同厚度的间隔环形盘44，由此可不同地选择在拉瓦尔喷嘴元件8与混合元件9之间的间距。

[0111] 为了将喷射装置2更迅速地固定在喷嘴头部41处，后者具有用于形状配合地使拉瓦尔喷嘴元件8和/或混合元件9夹紧在喷嘴头部41处的快速夹紧装置45。

[0112] 除此之外，喷嘴头部41包括用于布置呈在商业上通用的火花塞52的形式的至少一个点火器51的装置50。在此，至少一个点火器51布置在喷嘴头部41处，使得该点火器伸入直达由拉瓦尔喷嘴元件8和喷嘴头部41形成的环形间隙43中，以点燃位于此处的燃气-空气-混合气7。

[0113] 为了改善燃气-空气-混合气射流7的燃烧，在喷嘴头部41处设有具有氧气排出孔54的多个氧气通道53(在此仅示例性地以数字标明)，以便可将空气36从外部引向由点燃的燃气-空气-混合气7产生的、从喷嘴头部41的出口56流出的热气体射流55(参见图6至图8和图10)。

[0114] 为了可通过氧气通道53吸入尤其环境空气，在喷嘴头部41的侧面57布置有相应的氧气进入孔58。

[0115] 当喷嘴头部41通过材料配合连接方式(例如通过焊接)进而不可松开地固定在喷射装置40处时(参见图6至图8和图10)，在喷嘴头部41与喷射装置40之间可实现固定的连接。

[0116] 替代地，喷嘴头部41也可铰接地固定在喷射器保持装置40处，诸如根据图5的图示示出的那样。在此，喷射器保持装置40包括铰接单元60，借助于该铰接单元可将喷嘴头部41铰接地布置在喷射器保持装置40处。在喷射器保持装置40处设计有铰接托件61，而喷嘴头部41设计成铰接头部62，其可运动地嵌在铰接托件61中。一旦喷射装置2调节成所希望的角度，铰接头部62可借助于能旋入铰接托件61中的环形保持元件63相对于铰接托件61进行固定。

[0117] 为了可充分保证喷射装置2的冷却，此时喷射设备1包括以导热方式工作的冷却装置，在该冷却装置中，喷嘴头部41包括金属的冷却接触面65(在此仅示例性地由数字标明)，该冷却接触面直接与喷射器保持装置40的金属的冷却接触面66处于有效接触。

[0118] 在此处示出的实施例中，喷嘴头部41至少局部形成喷射器保持装置40的冷却剂装置的冷却剂通道68的壁部区域67(在此仅示例性地由数字标明)。

[0119] 有利地，喷射装置2本身没有冷却剂通道，所以可特别简单地进行喷射装置2在喷射器保持装置40处的装配和拆卸。

[0120] 根据图6的图示，喷射装置2处于预备模式，在其中，热气体射流55仅由由燃气32产生的、被空气氧气外层70包围的燃气火焰71组成，以阻止喷射装置2结渣。在此，通过空气或燃气联接件35向喷射装置2输送空气36，并且通过燃气联接件31向喷射装置2输送呈天然气的形式的燃气32。

[0121] 根据图7的图示，喷射装置2处于燃烧器模式，在其中，热气体射流55由氧气气体射流6、燃气射流72(其由燃气32组成)和空气氧气外层70组成，以便尤其可使装入电弧炉4中的废料更迅速地熔化。在此，通过空气或燃气联接件35向喷射装置2输送呈天然气的形式的燃气32，并且通过氧气联接件28向喷射装置2输送氧气29。

[0122] 根据图8的图示，喷射装置2处于喷管模式，在其中，热气体射流55由氧气气体射流6、燃气-空气-混合气射流7和空气氧气外层70组成，以便尤其可将氧气引入位于电弧炉4中的熔料中。在此，通过空气或燃气联接件35向喷射装置2输送空气36，通过燃气联接件31向喷射装置2输送呈天然气的形式的燃气32，并且通过氧气联接件28向喷射装置2输送氧气
29。在此，热气体射流55呈高速气体射流5的形式。

[0123] 在图9至图11中示出了替代的喷射装置3，其中，接下来仅阐述第二实施例与第一实施例存在区别的特征。

[0124] 替代的喷射装置3基本上具有与之前阐述的喷射装置2相同的结构。然而，替代的喷射装置3的特征还在于布置在内管10内部的碳喷管元件75，该碳喷管元件穿过混合元件9伸入直至拉瓦尔喷嘴元件8中，以便附加地还可将碳76引入电弧炉4中。由此，有利地可放弃附加的碳喷射装置。碳喷管元件75实施得特别结实，因为它包括陶瓷管77。

[0125] 根据图10的图示，替代的喷射装置3处于氧气-碳-组合模式，在其中，热气体射流55由碳76、环状的氧气气体射流6、燃气-空气-混合气射流7和空气氧气外层70组成，以便尤其可将氧气和碳引入位于电弧炉4中的熔料中。在此，通过空气或燃气联接件35向替代的喷射装置3输送空气36，通过燃气联接件31向替代的喷射装置3输送呈天然气的形式的燃气
32，并且通过氧气联接件28向替代的喷射装置3输送氧气29。附加地，还通过碳喷管元件75向替代的喷射装置3输送碳76。

[0126] 在此处应明确指出，上文或在权利要求和/或附图中说明的解决方案的特征同样也可组合，从而能够相应累加地实现或达到已阐述的特征、效果和优点。

[0127] 可理解为，上文阐述的实施例仅是根据本发明的喷射设备的首要设计方案。就此而言，本发明的设计方案不限制于这些实施例。

[0128] 只要在该申请文件中公开的所有特征以单个或者组合的方式相对现有技术来说是新颖的，则它们都作为对本发明重要的保护客体。

[0129] 附图标记清单：

[0130] 1 喷射设备

[0131] 2 喷射装置

[0132] 3 替代的喷射装置

[0133] 4 电弧炉

[0134] 5 高速气体射流

[0135] 6 氧气气体射流

[0136] 7 燃气-空气-混合气射流或燃气-空气-混合气

[0137] 8 拉瓦尔喷嘴元件

[0138] 9 混合元件

[0139] 10 内管部件

[0140] 11 中间管部件

[0141] 12 外管部件

[0142] 13 纵向中轴线

[0143] 14 外螺纹

[0144] 15 内螺纹

[0145] 16 肩部

[0146] 17 止挡

[0147] 18 周向槽

[0148] 19 O形圈

[0149] 20 交接区域

[0150] 21 凸缘状的法兰

[0151] 22 槽

[0152] 23 可压缩的环形元件

[0153] 24  -O形圈

[0154] 25 后侧

[0155] 26 介质供应装置

[0156] 27 后端部

[0157] 28 氧气联接件

[0158] 29 氧气

[0159] 30 出口

[0160] 31 燃气联接件

[0161] 32 燃气

[0162] 33 燃气环形管路

[0163] 34 燃气通道

[0164] 35 空气或燃气联接件

[0165] 36 空气

[0166] 37 空气或燃气环形管路

[0167] 38 空气通道

[0168] 39 冷却肋片

[0169] 40 喷射器保持装置

[0170] 41 喷嘴头部

[0171] 42 装配开口

[0172] 43 环形间隙

[0173] 44 间隔环形盘

[0174] 45 快速夹紧装置

[0175] 50 用于布置的装置

[0176] 51 点火器

[0177] 52 火花塞

[0178] 53 氧气通道

[0179] 54 氧气排出孔

[0180] 55 热气体射流

[0181] 56 出口

[0182] 57 侧面

[0183] 58 氧气进入孔

[0184] 60 铰接单元

[0185] 61 铰接托件

[0186] 62 铰接头部

[0187] 63 环形保持元件

[0188] 65 金属的冷却接触面

[0189] 66 金属的冷却接触面

[0190] 67 壁部区域

[0191] 68 冷却剂通道

[0192] 70 空气氧气外层

[0193] 71 燃气火焰

[0194] 72 燃气射流

[0195] 75 碳喷管元件

[0196] 76 碳

[0197] 77 陶瓷管