本發(fā)明涉及一種用于激光加工頭的氣體噴嘴，其具有用于供射向工件的激光射束穿過的出口，以及具有環(huán)繞該出口的環(huán)狀間隙，和具有布置在該環(huán)狀間隙中的套筒，該套筒在該環(huán)狀間隙中可在后位置和前位置之間沿軸向移動地受引導(dǎo)并且該套筒至少在前位置中超過出口伸出。

背景技術(shù)：

這種氣體噴嘴例如由wo2014/072609a1已知。

對于借助激光射束加工(例如切割或焊接)不同材料厚度的不同材料而言(結(jié)構(gòu)鋼，不銹鋼，鋁等)需要不同的氣體噴嘴，它們具有不同的外輪廓或內(nèi)輪廓、不同地成型的噴嘴開口和不同的噴嘴直徑。

由wo2014/072609a1已知一種氣體噴嘴，其具有內(nèi)噴嘴，通過該氣體噴嘴將激光射束和切割氣體體對準(zhǔn)工件。在包圍該內(nèi)噴嘴的環(huán)狀間隙中，套筒可軸向移動地受引導(dǎo)并且借助彈簧預(yù)緊到其后末端位置中。套筒的背側(cè)端側(cè)在環(huán)狀間隙中限界出環(huán)狀室，該環(huán)狀室經(jīng)由連接開口與內(nèi)噴嘴的噴嘴孔連接。切割氣體壓力越高，則噴嘴越抵抗彈簧復(fù)位力地向前前移。該套筒在噴嘴體中于外側(cè)在罩上并且于內(nèi)側(cè)在管元件上可軸向移動地受引導(dǎo)并且在其前套筒端面上具有外側(cè)的起始斜角，以能在工件表面中的例如由于切下的工件部分的傾擺而可能出現(xiàn)的小臺階上沒有損傷地來回滑動。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)在于，改進(jìn)開口提到的類型的氣體噴嘴，使得套筒的端面即使在具有不平坦的工件表面的工件部分上或在工件傾斜的情況下也始終盡可能全面地貼靠在工件表面上，以由此改善激光加工時加工氣或保護(hù)氣的作用并且過程可靠地減小氣體消耗。

根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)以下述方式解決，套筒在環(huán)狀間隙中可傾擺地受支承。

根據(jù)本發(fā)明，套筒在環(huán)狀間隙中具有側(cè)縫隙地(“浮動地”)受支承，使得套筒在環(huán)狀間隙內(nèi)能傾擺例如±5°地受支承。通過該方式，氣體噴嘴可通過傾擺對工件表面的不平坦性作出反應(yīng)，而不會受機械損傷或失去與工件表面的形狀鎖合接觸。有利地，套筒可具有外部環(huán)繞的、尖的或凸球形的對中凸緣，該對中凸緣在環(huán)狀間隙的外壁上可移動地受引導(dǎo)并且可傾擺地受支承。替代地或附加地，環(huán)狀間隙的外壁可沿向前方向和/或套筒外側(cè)沿返回方向尤其是錐形地變細(xì)，以使得套筒在環(huán)狀間隙內(nèi)能傾擺。

為了進(jìn)一步改善套筒在不平坦的工件表面上的滑動，套筒v的前端面可在內(nèi)側(cè)和/或在外側(cè)具有起始斜角，例如呈45°倒角的形式。

優(yōu)選，所述出口通過用于將核心流對準(zhǔn)工件的內(nèi)噴嘴的噴嘴出口構(gòu)造，和/或，所述環(huán)狀間隙構(gòu)造在用于將環(huán)狀氣流對準(zhǔn)工件的環(huán)狀間隙噴嘴中。在后一種情況中，該套筒在所述兩個位置中將環(huán)狀間隙噴嘴的噴嘴橫截面不同程度地釋放，其中，優(yōu)選，套筒在其一個位置中將環(huán)狀間隙噴嘴至少很大程度上、尤其是完全封閉而在其另一個位置中將環(huán)狀間隙噴嘴釋放。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，內(nèi)噴嘴和環(huán)狀間隙噴嘴構(gòu)造在噴嘴體中并且可或者具有相互獨立的氣體接頭，或者在內(nèi)噴嘴的噴嘴孔和環(huán)狀間隙噴嘴的環(huán)狀間隙經(jīng)由噴嘴體或者說內(nèi)噴嘴的至少一個連接孔相互連接的情況下具有共同的氣體接頭。在后一種情況下，有利地，內(nèi)噴嘴的噴嘴孔與氣體接頭連接而環(huán)狀間隙經(jīng)由連接孔連接到所述噴嘴孔上?？赏ㄟ^套筒在環(huán)狀間隙內(nèi)移動來將氣體噴嘴的流動機械特性從單孔噴嘴(單通道噴嘴)的特性朝分流噴嘴(多通道噴嘴)的特性轉(zhuǎn)變，在單孔噴嘴的情況下切割氣體僅由內(nèi)噴嘴流出而在分流噴嘴的情況下切割氣體既由內(nèi)噴嘴也由環(huán)狀間隙噴嘴流出。單孔噴嘴(在切割時)主要用于加工薄板材和刺入，而分流噴嘴主要有利于加工厚板材。通過根據(jù)本發(fā)明的氣體噴嘴因而可切割不同厚度的工件并且尤其是也可實現(xiàn)不同的加工方法(例如切割，標(biāo)記，焊接)。根據(jù)本發(fā)明的氣體噴嘴的靈活性使得能在使用者以及在備用件庫存方面減小迄今所需的氣體噴嘴的變型多樣性。還可減小機器在更換噴嘴期間的非生產(chǎn)性停止時間。

在該實施方式的擴展方案中，在套筒的后位置中在套筒的后端面和噴嘴體之間留有環(huán)狀室，該環(huán)狀室尤其是經(jīng)由存在于噴嘴體和套筒之間的引導(dǎo)間隙與外部環(huán)境連接，其中，所述至少一個連接開口構(gòu)造為延伸直至環(huán)狀室中的開口。通過在每個套筒位置中都存在的環(huán)狀室和與環(huán)狀室相連的開口而可能的是，通過有目的地選擇氣體壓力將套筒由前移位置吸到直至其后末端位置。

在另一優(yōu)選實施方式中，內(nèi)噴嘴的噴嘴孔和環(huán)狀間隙噴嘴的環(huán)狀間隙并不通過開口相互連接，其中，存在于套筒的后端面和噴嘴體之間的環(huán)狀室尤其是經(jīng)由噴嘴體和套筒之間存在的引導(dǎo)間隙與外部環(huán)境連接。通過由內(nèi)噴嘴流出的切割氣體的文丘里效應(yīng)抽吸外部環(huán)境中的空氣(氧氣)，所述空氣在套筒內(nèi)與氮氣切割氣體射束以有利的方式混合。

有利地可通過閥套筒的結(jié)構(gòu)構(gòu)型，有目的地調(diào)整閥套筒對工件表面的擠壓力。如果套筒的、切割氣體壓力沿向前方向作用于其上的表面部分大于套筒的、尤其是在套筒坐置在工件表面上的情況下切割氣體壓力沿返回方向作用于其上的表面部分，則切割氣體壓力原則上引起套筒對工件表面的擠壓力。替代地，套筒的、切割氣體壓力沿向前方向作用于其上的表面部分可以等于或(稍)小于套筒的、在套筒坐置在工件表面上的情況下切割氣體壓力沿返回方向作用在其上的表面部分。在該情況下通過切割氣體壓力作用于套筒上的升力和擠壓力與絕對氣體壓力水平無關(guān)地剛好保持平衡或產(chǎn)生小的升力，使得套筒在理想情況下無磨損地但盡管如此始終面貼靠地在平坦的工件表面上滑動或在套筒的端面與工件表面之間產(chǎn)生最小間隙，使得套筒在工件表面上方懸浮。套筒的后一種構(gòu)型特別有利于無刮痕的切割加工。

特別有利地，環(huán)狀間隙的內(nèi)壁通過所述出口的壁部構(gòu)成，尤其是通過內(nèi)噴嘴的例如呈錐形的外側(cè)構(gòu)成。還有利的是，套筒在環(huán)狀間隙的外壁上可移動地受引導(dǎo)。

在一種實施方式中，套筒在其一個(末端)位置中封閉環(huán)狀間隙噴嘴，其中，在環(huán)狀間隙中布置有閥座，(閥)套筒在其封閉環(huán)狀間隙噴嘴的位置中貼靠在該閥座上。

在該實施方式的第一擴展方案中，閥座在閥套筒的后(末端)位置關(guān)閉并且在閥套筒的前(末端)位置打開。閥座例如可通過環(huán)狀間隙的錐形壁區(qū)段或環(huán)狀凸肩構(gòu)成。閥座布置在環(huán)狀間隙的內(nèi)壁上，但在環(huán)狀凸肩的情況下也可構(gòu)成在環(huán)狀間隙的底上。所述錐形壁區(qū)段沿閥套筒的向前方向變細(xì)。

在該實施方式的第二擴展方案中，閥座在閥套筒的前(末端)位置關(guān)閉而在閥套筒的后(末端)位置打開。閥座例如可通過環(huán)狀間隙的錐形壁區(qū)段或環(huán)狀凸肩構(gòu)成，其中，閥套筒具有將閥座沿返回方向鉤住的密封面。所述錐形壁區(qū)段沿閥套筒的返回方向變細(xì)。

閥套筒的與閥座共同起作用的密封面可一體地成型在閥套筒上或通過獨立的密封環(huán)構(gòu)成。在后一種情況下，閥套筒和密封環(huán)由不同的材料制成，即例如閥套筒由陶瓷制成而密封環(huán)由金屬制成，由此減小閥套筒的制造成本并且密封環(huán)與一體的陶瓷閥套筒相比具有更精確的密封面。

特別優(yōu)選，套筒由陶瓷(例如氧化鋁)制成，因為陶瓷在高頻技術(shù)上足夠中性或者說不導(dǎo)電，使得根據(jù)本發(fā)明的氣體噴嘴可通過激光加工頭的電容間距傳感裝置如傳統(tǒng)的分流噴嘴(沒有集成的套筒的噴嘴)那樣進(jìn)行處理。此外，陶瓷的高熔點和高的抗磨強度確保套筒的足夠長的壽命。但取代陶瓷，所述套筒也可由同類地耐溫且不導(dǎo)電的材料或能抵抗直至至少100℃的溫度的塑料制成。在后一種情況下，滑動特性、強度和直至至少100℃的耐溫性(持續(xù)工作溫度)是重要的。在干燥的鋼上的運動的摩擦系數(shù)應(yīng)小于0.3。此外，在10⁶hz情況下的相對介電常數(shù)應(yīng)低于3。滿足這些要求的材料例如有聚四氟乙烯。

優(yōu)選，套筒在其前端面中具有至少一個、優(yōu)選多個傾斜于徑向地延伸的槽或在其套筒壁中具有至少一個、優(yōu)選多個傾斜于徑向地延伸的孔。通過槽和孔的傾斜的或者說螺旋形的取向，流出的切割氣體的動量將轉(zhuǎn)矩施加到套筒上，由此套筒被置于旋轉(zhuǎn)中。替代地，套筒也可在其套筒壁中在外側(cè)具有至少一個、優(yōu)選多個傾斜于軸向地延伸的槽，使得套筒通過于外部沿套筒軸向流動的空氣或于外部沿套筒流動的過程氣或者說保護(hù)氣被置于旋轉(zhuǎn)中。通過旋轉(zhuǎn)的套筒例如可消除工件表面的污物以及通過套筒壁中的至少一個、優(yōu)選多個孔或槽有目的地引起位于套筒下方的過程區(qū)內(nèi)的氣體壓力的改變。

本發(fā)明的主題的其他優(yōu)點和有利構(gòu)型由說明書、權(quán)利要求書和附圖得到。前面提到的還之后還會舉出的特征可自身單獨使用或在多個的情況下以任意組合使用。示出的和描述的實施方式不應(yīng)理解為窮舉而是具有用于解釋本發(fā)明的示例性特征。

附圖說明

附圖示出：

圖1a，1b根據(jù)本發(fā)明的第一氣體噴嘴，具有環(huán)狀間隙噴嘴，該環(huán)狀間隙噴嘴在圖1a中在其關(guān)閉末端位置中而在圖1b中在其打開末端位置中示出；

圖2a，2b根據(jù)本發(fā)明的第二氣體噴嘴，具有環(huán)狀間隙噴嘴，該環(huán)狀間隙噴嘴在圖2a中在其關(guān)閉末端位置中而在圖2b中在其打開末端位置中示出；

圖3a，3b根據(jù)本發(fā)明的第三氣體噴嘴，具有環(huán)狀間隙噴嘴，環(huán)狀間隙噴嘴在圖3a中在其關(guān)閉末端位置中而在圖3b中在其打開末端位置中示出；

圖4a，4b根據(jù)本發(fā)明的第四氣體噴嘴，具有環(huán)狀間隙噴嘴，環(huán)狀間隙噴嘴在圖4a中在其一個末端位置中而在圖4b中在其另一個末端位置中示出；

圖5根據(jù)本發(fā)明的第五氣體噴嘴，具有環(huán)狀間隙噴嘴(沒有核心流)；以及

圖6a-6d圖1至5所示的套筒的不同的變型，前套筒端側(cè)的俯視圖(圖6a)，橫剖圖(圖6b，6d)，立體側(cè)視圖(圖6c)。

在后面的附圖描述中相同的或者說功能相同的構(gòu)件使用一致的附圖標(biāo)記。

具體實施方式

在圖1a，1b和2a，2b中示出的切割氣體噴嘴1，1′布置在激光加工頭2上并且用于將切割氣體對準(zhǔn)借助激光射束3加工的工件4(例如板材)。這種切割氣體噴嘴1，1'能夠例如用在如在de102013210844b3中公開的那種激光加工機上。

切割氣體噴嘴1，1′分別包括一個噴嘴體5，其具有出口100，用于供射向工件4的激光射束3穿過，具有內(nèi)噴嘴6，用于構(gòu)造核心流7，并且具有環(huán)繞內(nèi)噴嘴6的環(huán)狀間隙噴嘴8，用于構(gòu)造環(huán)狀流9；以及包括超過內(nèi)噴嘴6伸出的閥套筒10，該閥套筒在環(huán)狀間隙噴嘴8的環(huán)狀間隙11中可在兩個位置之間軸向移動地受引導(dǎo)。優(yōu)選構(gòu)型為陶瓷套筒的閥套筒10在其中一個位置中封閉環(huán)狀間隙噴嘴8的噴嘴橫截面25并且在另一個位置中釋放環(huán)狀間隙噴嘴8的噴嘴橫截面25。至少在一個位置中超過內(nèi)噴嘴6伸出的閥套筒10在環(huán)狀間隙11的外壁12上可移動地受引導(dǎo)。在環(huán)狀間隙11的內(nèi)壁13上構(gòu)造有閥座14，該內(nèi)壁通過內(nèi)噴嘴6的外側(cè)構(gòu)成，閥套筒10在其封閉環(huán)狀間隙噴嘴8的末端位置中貼靠在閥座上。內(nèi)噴嘴6經(jīng)由其中央噴嘴孔15連接到供氣部(未示出)上。環(huán)狀間隙11經(jīng)由一個或多個連接開口16連接到噴嘴孔15上。激光射束3穿過內(nèi)噴嘴6對準(zhǔn)工件4。

閥套筒10構(gòu)造有公差窄的、在外部環(huán)繞的對中凸緣17，該對中凸緣在環(huán)狀間隙11的外壁12上可移動并且最大程度上密封地受引導(dǎo)。環(huán)狀間隙11的外壁12和向外尖的或凸球形的對中凸緣17之間的機械縫隙使得閥套筒10在環(huán)狀間隙11之內(nèi)能在雙向箭頭b的意義上傾擺約±5°。通過該方式可在閥套筒10在工件4上運動時補償工件表面的不平整性。為了能夠沒有損傷地在工件表面中的例如可能由于切下的工件部分的傾擺而出現(xiàn)的小臺階上來回滑動，閥套筒10的前端面在內(nèi)側(cè)和外側(cè)分別具有環(huán)繞的起始斜角18a，18b，它們呈倒角的形式，所述倒角具有30°至60°之間的倒角角度，尤其是具有45°的倒角角度。

在圖1a，1b中示出的切割氣體噴嘴1中，噴嘴體5包括：擰緊到激光加工頭2中的主體5a(例如由銅制成)，該主體具有可選地擰緊的或與主體5a一體地構(gòu)造的內(nèi)噴嘴6和環(huán)狀間隙噴嘴8；以及在外部擰緊到主體5a上的防脫螺母5b(例如由銅制成)，該防脫螺母具有徑向向內(nèi)伸出到環(huán)狀間隙11中的防脫邊緣19。防脫邊緣19將閥套筒10防丟地保持在環(huán)狀間隙11中并且構(gòu)成末端止擋，閥套筒10以其對中凸緣17在其前末端位置中貼靠在該末端止擋上。閥座14通過環(huán)狀間隙11的沿閥套筒10的向前方向20錐形縮窄的內(nèi)壁13構(gòu)成并且與閥套筒10一起構(gòu)成環(huán)狀間隙閥。

在閥套筒10的圖1a所示的后末端位置中(內(nèi)噴嘴6到工件4的間距a為約：0至1mm)，閥套筒10坐置在工件4上并且以其套筒孔的內(nèi)棱邊密封地貼靠在閥座14上，由此將環(huán)狀間隙閥并從而將環(huán)狀間隙噴嘴8的噴嘴橫截面25封閉。由激光加工頭2流入到切割氣體噴嘴1中的切割氣體僅可通過內(nèi)噴嘴6的中央(噴嘴)出口100作為核心流7流出。這種單孔噴嘴(單通道噴嘴)例如在加工薄板材時是符合預(yù)期的。

當(dāng)將閥套筒10由其后末端位置向前移動時，閥套筒從閥座14抬起，并且環(huán)狀間隙閥打開。在此隨著閥套筒10的逐漸前移，在閥套筒10和內(nèi)壁13之間形成逐漸增大的間隙，即逐漸變寬的噴嘴開口25，使得切割氣體的越來越多的份額不再通過內(nèi)噴嘴6的噴嘴出口100流出，而是經(jīng)由連接開口16流到環(huán)狀間隙11中并且從那里通過環(huán)狀間隙噴嘴8作為環(huán)狀流9流出。切割氣體既從內(nèi)噴嘴6也從環(huán)狀間隙噴嘴8流出的這種分流噴嘴(多通道噴嘴)主要在切割厚工件時是符合預(yù)期的。在圖1b中示出在前末端位置中的閥套筒10，其中，內(nèi)噴嘴6到工件4的間距a以至少閥套筒10在其兩個末端位置之間的移動位移大于在后末端位置時的該間距。

閥套筒10的后端面21由于對中凸緣17而顯著地大于由部分面18a構(gòu)成的前端面，使得噴嘴內(nèi)部和周圍環(huán)境之間的壓差引起閥套筒10沿向前方向20前移并且在閥套筒10已坐置在工件表面上的情況下引起閥套筒10作用到工件表面上的擠壓力，該擠壓力與切割氣體壓力成比例。通過閥套筒10的與壓力成比例的氣動彈動可靠地防止閥套筒10從工件表面抬起。閥套筒10沿返回方向22的回移通過切割氣體噴嘴1朝工件4的不同程度的下降來實現(xiàn)，由此閥套筒10坐置在工件表面上并且沿返回方向22回移。

在圖2a，2b所示的切割氣體噴嘴1′的情況下，噴嘴體5包括能擰緊到激光加工頭2中的外噴嘴體5a(例如由銅制成)，該外噴嘴體構(gòu)成環(huán)狀間隙11的外壁12，以及包括擰緊、壓入或粘接到外噴嘴體5a中的內(nèi)噴嘴體5b(例如由銅制成)，該內(nèi)噴嘴體具有內(nèi)噴嘴6并且該內(nèi)噴嘴體的外側(cè)構(gòu)成環(huán)狀間隙11的內(nèi)壁13。閥座14通過內(nèi)壁13的沿返回方向22錐形縮窄的前壁區(qū)段24構(gòu)成并且與閥套筒10的成型為凸肩的內(nèi)輪廓或與密封環(huán)23共同起作用，該密封環(huán)固定在閥套筒10的后端側(cè)上并且在向前方向20上鉤住閥座14。密封環(huán)23或者說閥套筒10的凸肩將閥套筒10防丟地保持在環(huán)狀間隙11中。閥座14與閥套筒10一起構(gòu)成環(huán)狀間隙閥，

在閥套筒10的圖2a所示的前末端位置中，閥套筒10與工件4隔開間距并且以密封環(huán)23密封地貼靠在閥座14上，由此環(huán)狀間隙閥并從而環(huán)狀間隙噴嘴8的噴嘴橫截面25被封閉。由激光加工頭2流入到切割氣體噴嘴1′中的切割氣體僅可通過內(nèi)噴嘴6的中央噴嘴出口100作為核心流7流出。當(dāng)激光加工頭2并從而內(nèi)噴嘴6與工件表面具有大的間距時，這種單孔噴嘴(單通道噴嘴)在激光射束3刺入到工件4中或在加工薄板材時是符合預(yù)期的。

當(dāng)閥套筒10從其前末端位置通過加工頭2朝工件表面4的下降而沿返回方向22回移到圖2b所示的位置中時，閥套筒從閥座14抬起，并且環(huán)狀間隙閥打開，使得切割氣體也經(jīng)由連接開口16流到環(huán)狀間隙11中并且從那里通過環(huán)狀間隙噴嘴8的噴嘴橫截面25作為環(huán)狀流9流出。切割氣體既從內(nèi)噴嘴6的噴嘴出口100也從環(huán)狀間隙噴嘴8流出的這種分流噴嘴(多通道噴嘴)主要在切割厚工件時是符合預(yù)期的。在圖2b中示出與工件4貼靠的閥套筒10，其中，內(nèi)噴嘴6到工件4的間距a比坐置在工件4上的噴嘴的前末端位置中的該間距小，所小的值為閥套筒10的移動位移。

閥套筒10在示出的示例中這樣構(gòu)造，使得：在運行中與絕對氣體壓力水平無關(guān)地，通過切割氣體壓力作用于閥套筒10上的升力和擠壓力剛好平衡，使得閥套筒10很大程度上無摩擦地，但是盡管如此持續(xù)面貼靠地在(平坦的)工件表面上滑動。這以下述方式實現(xiàn)，閥套筒10的、切割氣體壓力沿向前方向20作用于其上的表面部分與閥套筒10的、切割氣體壓力沿返回方向22作用于其上的表面部分一樣大。在示出的示例中，通過閥套筒10和密封環(huán)21構(gòu)成的后端面與通過內(nèi)起始斜角18a構(gòu)成的前端面(在投影中)一樣大，該前端面在閥套筒10坐置在工件4上的情況下被切割氣體壓力加載。閥套筒10沿向前方向20的前移在閥套筒10不坐置在工件4上的情況下通過切割氣體壓力實現(xiàn)。閥套筒10沿返回方向22的回移通過切割氣體噴嘴1朝工件4的不同程度的下降實現(xiàn)，由此閥套筒10坐置到工件表面上并且沿返回方向22回移。通過面積比例的有目的的改變可與當(dāng)前氣體壓力無關(guān)地實現(xiàn)閥套筒10在工件4上方的限定的懸浮狀態(tài)，以例如使得能夠無刮痕地進(jìn)行切割加工。

當(dāng)在刺入之后由熔渣和凝固的金屬飛濺物構(gòu)成的沉積物粘附在工件表面上時，則必須在激光射束3的從刺入孔至真正的切割輪廓的起點的路線上克服一區(qū)域，該區(qū)域由于工件表面的污染而不適合于將閥套筒10在那里齊平地坐置到工件4上。在刺入位置和真正的切割輪廓之間的這種過渡區(qū)域中(稱為“預(yù)切割”)，nc控制地轉(zhuǎn)換噴嘴特性的可能性同樣起作用：在預(yù)切割的區(qū)域中，單孔噴嘴(單通道噴嘴)的噴嘴特性更有利于穩(wěn)定的切割過程，而在到達(dá)真正的構(gòu)件輪廓的情況下，當(dāng)對于切割厚工件更有利時可轉(zhuǎn)換到分流(多通道)特性。

切割氣體噴嘴1'在以大間距刺入時具有與傳統(tǒng)單孔噴嘴(單通道噴嘴)相同的特性。因此對于刺入過程參數(shù)不需要附加的數(shù)據(jù)求取。通過刺入時僅可通過內(nèi)噴嘴6的中央開口100射出的緊湊氣體射束，可盡可能地保護(hù)切割氣體噴嘴1′不受由飛濺物或煙造成的污染。對從刺入孔飛出的金屬飛濺物的飛行軌跡和冷卻特性進(jìn)行盡可能好地影響，從而實現(xiàn)盡可能無飛濺物的刺入。

切割氣體噴嘴1，1′和工件表面之間的區(qū)域在切割氣體噴嘴1，1′坐置的情況下的近似氣密的封閉

-使并不侵入到切割間隙中(有效過程)而是水平地經(jīng)由板材表面從過程區(qū)流出(損失過程)的氣體量最小化，

-由此使要從機器方面提供的最大切割氣體壓力或者說所需的最大切割氣體流量最小化，

-使通過切割氣體噴嘴1，1′生成的噪聲排放最小化，

-通過將切割氣體更好地耦入到切割間隙中在給定的機器方面的最大氣體壓力的情況下能夠切割更厚的板材，并且

-防止切割氣體(例如高純氧氣)被吸入到切割間隙中的環(huán)境空氣有害地混雜。

在進(jìn)行的切割運行中，閥套筒10在噴嘴體5中的“浮動的”傾擺支承允許

-噴嘴-板材間距a的nc控制的變化，并從而允許

-閥套筒10內(nèi)的流動分布的有目的的改變，并從而允許

-切割氣體噴嘴1，1′靈活地既用作傳統(tǒng)的單孔噴嘴(單通道噴嘴)也用作消耗最小化的分流噴嘴(多通道噴嘴)，

-自動補償不平坦的工件表面，而不改變切割氣體動態(tài)性，從而也不改變切割結(jié)果。

取代示出的錐形，閥座14也可構(gòu)成為平坦的環(huán)狀凸肩，尤其是構(gòu)成在環(huán)狀間隙11的底上。

圖3a，3b所示的切割氣體噴嘴1″與圖2的切割氣體噴嘴1′的不同在于，內(nèi)噴嘴6的噴嘴孔15和環(huán)狀間隙噴嘴8的環(huán)狀間隙11不相互連接，即不存在連接孔，并且在閥套筒10的后端面21和噴嘴體5之間存在的環(huán)狀室26經(jīng)由噴嘴體5和閥套筒10之間存在的引導(dǎo)間隙27與外部環(huán)境連接。因而有目的地取消在切割氣體噴嘴1，1′的情況下希望的、閥套筒10的外直徑或者說其對中凸緣17相對于環(huán)境大氣的密封。

后套筒端面和前套筒端面之間的比例選擇成：在切割運行中作用于閥套筒10的氣體壓力與所用的切割氣體壓力無關(guān)地引起閥套筒10的限定的懸浮狀態(tài)，使得：通過前套筒端面和工件表面之間的能以限定和可重復(fù)的方式調(diào)整的間隙，足夠多的損失氣流從閥套筒10逸出。

替代于此，也可通過有目的地將氣體流出通道置于套筒端面中或通過有目的地將氣體流出孔置于套筒的柱形部分中實現(xiàn)足夠多的損失氣流。

如果切割氣體噴嘴1″從其圖3a所示的關(guān)閉的閥位置出發(fā)以越來越小的、內(nèi)噴嘴到工件4的間距a運行，則閥套筒10從閥座14抬起并且環(huán)狀間隙閥逐漸打開(圖3b)。通過從內(nèi)噴嘴6流出的切割氣體的文丘里效應(yīng)，(越來越多的)空氣(并從而氧氣)28經(jīng)由引導(dǎo)間隙27從環(huán)境作為環(huán)狀流9被抽吸，所述空氣在閥套筒10之內(nèi)與氮氣-切割氣體射束混合。與內(nèi)噴嘴到工件4的間距a無關(guān)地，通過該方式可通過周圍環(huán)境中的氧氣來有目的地調(diào)整用作切割氣體的氮氣流中的異種氣體份額。即切割氣體噴嘴1″用作可調(diào)整的氣體混合噴嘴。通過正確地選擇內(nèi)噴嘴到工件4的間距a，能夠可重復(fù)地并且可調(diào)整地將產(chǎn)生的、切割氣體中的氧氣份額適配于當(dāng)前切割過程的需求(例如根據(jù)激光功率、板材厚度、輥壓表面-表面特性)。

借助這種可調(diào)整的氣體混合噴嘴，例如可在以co2激光射束切割鋁時，通過將約0.5％至2％的氧氣從周圍環(huán)境受控地添加到高純的氮氣切割氣體射束中來提高過程效率和穩(wěn)定性。由于存在小百分比的氧氣，在切割過程中提高了吸收度并且降低了熔液粘度。

如果不應(yīng)該進(jìn)行環(huán)境空氣的添加，則必須將內(nèi)噴嘴到工件4的間距a增大到以下程度，使得閥套筒10坐置在錐形的閥座14上并從將環(huán)狀間隙11封閉(圖3a)。通過該方式使得能以最小的由于環(huán)境大氣造成的污染實現(xiàn)高純切割氣體射束到切割間隙中的耦入。這例如有利于無氧化物的構(gòu)件的切割。

在未示出的另一變型中，氣體噴嘴可替代地實施成，使得內(nèi)噴嘴6的噴嘴孔15和環(huán)狀間隙噴嘴8的環(huán)狀間隙11不相互連接，即不存在連接孔，并且在閥套筒10的后端面21和噴嘴體5之間存在的環(huán)狀室26不與外部環(huán)境連接。在該變型中，氣體噴嘴始終用作單通道噴嘴。流動情況的變化不能以這種氣體噴嘴實現(xiàn)，但切割氣體到切割間隙中的耦入或者說保護(hù)氣在焊接時的作用被改善。

圖4a，4b所示的切割氣體噴嘴1″′與圖2的切割氣體噴嘴1′的不同在于，連接開口16構(gòu)造為軸向長形孔，該長形孔在套筒10的后末端位置(圖4a)中直至前末端位置(圖4b)中將內(nèi)噴嘴6的噴嘴孔15和環(huán)狀間隙噴嘴8的環(huán)狀間隙11相互連接，并且在套筒10的后末端位置中在套筒10的后端面21和噴嘴體5之間余留有環(huán)狀室26，該環(huán)狀室經(jīng)由在噴嘴體5和套筒10之間存在的引導(dǎo)間隙27與外部環(huán)境連接。通過連接孔16和通過在各個套筒位置中都存在的環(huán)狀室26而可能的是：通過有目的地選擇氣體壓力將套筒10由前移位置沿返回方向22吸到直至其后末端位置。套筒10的后末端位置或者通過后套筒端面貼靠在內(nèi)噴嘴6的錐形外側(cè)上限定或者通過前套筒邊緣18c貼靠在噴嘴體5上限定。

與切割氣體噴嘴1，1′，1″不同，切割氣體噴嘴1′″的套筒10不具有向外尖或凸球形的對中凸緣，而是環(huán)狀間隙11的通過噴嘴體5的主體5a的內(nèi)壁形成的外壁12沿向前方向20錐形縮窄，以使得套筒10在環(huán)狀間隙11之內(nèi)能傾擺約±5°。替代地或附加地，套筒壁也可于外側(cè)沿返回方向22尤其是錐形地縮窄。

切割氣體噴嘴1′″在此按下述方式工作；

在開啟切割氣體流的情況下，首先在環(huán)狀室26中或者說套筒10的后端面21上產(chǎn)生負(fù)壓，套筒通過該負(fù)壓被吸入到噴嘴體5中直至后末端位置，即使當(dāng)套筒10不與工件表面接觸時也是如此。如果切割氣體的氣體壓力保持小于通過套筒10的重量預(yù)給定的邊界壓力(例如3bar)，則套筒10保持吸入。該狀態(tài)可用于在以下情況下保護(hù)套筒10不受損傷或污染：例如在刺入時、在使用噴嘴來雕刻或刻畫工件時、或在通過洗刷來清潔噴嘴時，即尤其是在以下方法的情況下，在這些方法中在噴嘴到工件4的間距大的情況下工作，但盡管如此套筒10在噴嘴體5中應(yīng)留在后末端位置中。

如果氣體壓力增大超過邊界壓力，則切割氣體越來越紊亂地流過內(nèi)噴嘴6和閥套筒10之間的環(huán)狀間隙11，由此切割氣體的向前指向的力作用同樣增大，使得通過切割氣體將閥套筒10沿向前方向20擠壓。在切割工件4時設(shè)定該狀態(tài)，使得套筒10接觸工件表面。這有效地防止切割氣體從側(cè)面流出并防止環(huán)境空氣吸入到切割間隙中。通過該方式減小氣體消耗并且在切割間隙中獲得精確限定的氣體組成，由此顯著地改善所獲的切割棱邊的質(zhì)量。為了在切割運行之后重新吸入套筒10，首先必須將噴嘴體5的入口15處的氣體壓力減小到近似0bar或完全關(guān)斷。重新將氣體壓力增大到稍小于邊界壓力則引起：由于重力而位于其在噴嘴體5的突出部29上的前末端位置中的套筒10被吸入到其后末端位置中。在低于邊界壓力的恒定氣體壓力的情況下，套筒10持久地停留在其在噴嘴體5中的后末端位置中。

取代圖3和4所示，經(jīng)由引導(dǎo)間隙27，外部環(huán)境中的空氣也可經(jīng)由噴嘴體5中的孔(未示出)被抽吸，所述孔將環(huán)狀室26與外部環(huán)境連接。

與圖4的切割氣體噴嘴1′″不同，圖5所示的切割氣體噴嘴1″″在噴嘴孔15和環(huán)狀間隙11之間不具有連接開口，僅激光射束3穿過內(nèi)輪廓6的射束出口100朝工件方向射出。經(jīng)由噴嘴體5中的進(jìn)入管路30將過程氣或保護(hù)氣輸送給環(huán)狀室26。從環(huán)狀室26，過程氣或保護(hù)氣然后通過噴嘴橫截面25進(jìn)入到套筒10中并且由套筒10作為環(huán)狀流9排出。這種噴嘴1″″特別適合于焊接過程。

在圖6a-6d中示出套筒10的不同的改型。

如果套筒10在其前端面31具有多個、在這里例如兩個傾斜于徑向或螺旋形地延伸的槽32(圖6a)或在其柱形的套筒壁33中具有多個、在這里例如兩個傾斜于徑向地延伸的孔34(圖6b)，則套筒10通過在槽32或孔34中從內(nèi)向外流動的切割氣體而被置于旋轉(zhuǎn)中。槽32可很窄且平地實施，使得僅少量的切割氣體通過槽32流出到環(huán)境中。通過槽32和孔34的傾斜的或者說螺旋形的取向，流動的切割氣體的動量將轉(zhuǎn)矩施加到閥套筒10上，閥套筒由此被置于旋轉(zhuǎn)中。替代地，在柱形的套筒壁31中在外側(cè)也可存在多個傾斜于軸向地延伸的槽35(圖6c)，使得閥套筒10通過沿軸向在引導(dǎo)間隙27中流動的空氣28或者說過程氣或保護(hù)氣被置于旋轉(zhuǎn)中。附加于引起旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，閥套筒10可在其柱形套筒壁31中具有一個或多個細(xì)孔36。

套筒10的旋轉(zhuǎn)可按下述方式有利地使用：

當(dāng)套筒10由高抗磨材料例如氧化物陶瓷(ai2o3)制成時，套筒10可通過其前端面31如在車床或銑床中那樣以一定的程度通過動量傳遞去除工件表面的污物。當(dāng)套筒10與工件表面持續(xù)機械接觸時(套筒10旋轉(zhuǎn))，則可去除面污物，例如油層或氧化層、顏料殘余或粘接劑殘余、煙跡、金屬珠等。但由于直接的機械接觸，陶瓷套筒10可能在工件表面上留下刮痕。通過套筒10的旋轉(zhuǎn)還減小套筒10和工件表面之間的靜摩擦和由于局部變熱造成的套筒10磨損。

如果套筒10在其端面31中具有幾何結(jié)構(gòu)例如槽32(圖6a)或在套筒壁33中具有幾何結(jié)構(gòu)例如孔34，36(圖6b，d)——通過所述幾何結(jié)構(gòu)可使少量的過程氣限于局部地由套筒10的內(nèi)室流出到環(huán)境中——，則套筒10的旋轉(zhuǎn)使得能夠改變位于套筒10下方的過程區(qū)(工件4上)中的過程氣壓力。這種有目的地產(chǎn)生的壓力波動例如在激光切割時對產(chǎn)生的、工件4的切割棱邊產(chǎn)生有利影響。

取代由陶瓷制成，套筒10也可由塑料制成，所述塑料不必像陶瓷那樣耐溫。塑料的更好的滑動特性具有以下優(yōu)點，在套筒10在工件上運動的情況下減少或甚至完全避免在工件表面上形成刮痕。