[其他]磨料流體噴射切割系統的噴嘴裝置

在審

• 申請號: 101986000001567
• 申請日: 1986-03-08
• 公開（公告）號: CN86101567B
• 公開（公告）日: 1988-12-14
• 發明（設計）人: 理查德·賈澤鮑威茲
• 申請（專利權）人: 流程系統公司
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 楊松齡

流體噴射切割系統的噴嘴裝置，包括第一本體，可拆卸地安裝在高壓噴嘴上，有第一通孔與混合區及噴口連通；和混合區連通的磨料通孔，把磨料導入混合區，噴嘴產生的高速流體射束，沿軸向通道穿過混合區。還包括第二本體，其第二通孔上裝有管狀芯棒，芯棒上的通道和混合區連通，使磨料射束沿軸向的第二流體通道排出。本發明的調節裝置使高速流束和排出通道同軸對中和／或校準。芯棒近側外周有磨料堆積槽，在產生磨料射束時形成磨料保護墊層。

本發明涉及一種利用高速流體噴射來切割材料的方法和器械。更準確地說，本發明涉及一種產生含有磨料粒子的流體噴射的方法和器械。

利用高速流體噴射進行切割的技術是眾所周知的。一般，諸如水的流體在高達3868公斤每平方厘米（55000磅每平方英寸）的壓力下被壓經過直徑為0.0762至0.762毫米（0.003至0.030英寸）的寶石噴嘴時，就會產生其流速高達三倍音速的射束。這樣產生的射束可以用來切割各種各樣的金屬和非金屬材料，諸如鋼、鋁、紙張、橡膠、塑料、克氟拉（Kevlar），石墨和糧食制品等。

為了增大流體噴射的切割能量，把研磨材料加入到射流中去以產生一種所謂的“磨料射束”。磨料射束被用來有效地切割各種各樣的材料，從特別堅硬的材料（諸如工具鋼、鋁、鑄鐵、裝甲板，某些陶瓷制品和防彈玻璃等）到軟的材料（如鉛等）。常用的研磨材料包括有金鋼砂、硅石和氧化鋁，其磨拉尺寸為30號至120號。

磨料一般從形成射束噴嘴的噴嘴口加入到流體的下游中去。在實踐中，含有混合區域的一個磨料射束殼體被安裝在流體射束噴嘴上，以使射束穿過混合區域并從殼體的遠端排出。磨料射束殼體通常稱之為混合噴嘴，并作為附件安裝在流體射束噴嘴上。流體射束噴嘴還被稱為“高壓”噴嘴。

磨料一般借助于磨料輸送管從接近的給料器提供到混合區，輸送管通過磨料射束殼體中的導管和流體射束保持流體連通。給料器中的在大氣壓力下的磨料，根據文杜里效應被流動流體周圍的低壓區域吸入到流體射束中去。在運行中，已經發現流量為0.227-1.36公斤/分鐘（0.5-3.0磅/分鐘）的研磨材料能產生適當的磨料流束。因此，研磨材料從給料器通過電磁閥和混合區域連接，該電磁閥用以調節進入射束的研磨材料流率。

磨料射束流過混合區域以后，從混合區通過輸出通道排出。為了使混合噴嘴的壽命達到最長，迫切需要使磨料射束和混合噴嘴成一直線。通常，如果混合噴嘴的內流體通道和磨料射束不保持同軸，混合噴嘴就會迅速磨損而失效。因為通過磨料射束殼體的流體通道有幾英寸長，極小的對準性誤差（例如垂直度超出幾十密爾，1密爾＝0.0254毫米）就足以使混合噴嘴過早地損壞。

同軸度和直線度由于多種原因很難達到。首先，高壓噴嘴中寶石的缺陷引起流體射束比正常情況有不同量的偏離。其次寶石在其座內的安裝不容易精確，使流體射束從其理論通道上進一步偏離。再者，流體射束噴嘴和磨料射束噴嘴的正常的制造公差會在流體射束通道和磨料射束殼體所確定的通道之間產生些許偏差。過去，試圖通過把混合噴嘴的內徑相對于流體射束的直徑來說做得大得多，減少射束碰撞噴嘴的內表面的機會，以此來解決直線性的問題。但是已經發現，這種噴嘴的切割性能的效率是很低的。

美國專利US4，478，368公開了一種具有“內流動成形”錐形體50。該錐形體50借助螺母40而松馳地鎖位在噴嘴殼體內，使錐形體可以橫向移動。當載有磨料的噴射水流與錐形體50的排出口不成一直線時，試圖利用噴射水流對錐形體內壁的撞擊來使錐形體橫向移動，直至其排出口與噴射流成一直線。業已發現，這種噴嘴裝置的使用并不成功，在實踐中并不能正常運轉。這種噴嘴依靠破壞性高的載有磨料的噴射水流對錐形體內壁的撞擊作用來取得對中性的移動，由于對中性移動受到磨擦阻力和其它結構上的限制，結果導致錐體側壁的連續被撞擊，而不是按予期實現對中移動。

因此，迫切需要提供某些調節形式，使得流體射束（同時也是磨料射束）和磨料射束噴嘴的內流體通道保持同軸。另外，調節過程必須足夠快和簡單，以在實踐領域的條件下完成直線對齊，因為在實際條件下，簡單和速度是重要的。