[發明專利]用于輸送低溫流體的系統和方法

有效

• 申請號: 200910179409.3
• 申請日: 2005-07-08
• 公開（公告）號: CN101670557A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 霍華德·R·休姆;羅納德·R·沃耐克;加里·L·帕默;萊斯利·J·費克特
• 申請（專利權）人: 尼特西紳有限公司
• 主分類號: B24C5/00
• 分類號: B24C5/00;B24C5/04;B24C11/00;B05B7/14
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 柳春雷;南 霆

本申請是申請日為2005年7月8日、申請號為200580029752.X、發 明名稱為“用于輸送低溫流體的系統和方法”的專利申請的分案申請。

技術領域

本發明一般地涉及流體動力機械加工，更具體而言，涉及用于輸送低 溫流體的系統和方法。

背景技術

在流體動力機械加工中，由于流體流的動量變化引起的力被用于切 割、研磨或以其它方式加工材料。例如，水經常被用作流體來切割或研磨 某些材料，并且各種研磨材料可以用于增強材料去除。但是，噴水機械加 工可能遭遇與在機械加工操作期間水的聚集相關的問題或者與從工件去除 的材料對周圍環境或水的潛在污染相關的問題。

為了解決前述問題，可升華顆粒(例如干冰)可以用作切割材料。使 用可升華顆粒的主要優點是沒有可被聚集的次生廢料：干冰顆粒在撞擊工 件之后很快變成氣態的二氧化碳(CO₂)。然后氣態的二氧化碳可以排放 到大氣中。液氮也可以被用作流體媒介。因為二氧化碳和氮氣在大氣中大 量存在，所以將它們排入大氣中不會引起任何問題。

發明內容

根據本發明的實施例，低溫流體輸送系統包括：容器，其容納第一溫 度和第一壓力的低溫流體；第一熱交換器，其連接至所述容器以用于接收 所述低溫流體并將所述低溫流體冷卻至第二溫度；第一泵，其連接至所述 第一熱交換器以用于將所述低溫流體加壓至第二壓力；第二泵，其用于將 所述低溫流體加壓至第三壓力；第二熱交換器，其連接至所述第二泵以用 于將所述低溫流體冷卻至第三溫度；和噴嘴，其連接至所述第二熱交換器 以用于向目標輸送所述低溫流體的射流。

本發明的實施例提供了許多技術優點。本發明的實施例可以包括這些 優點的全部、一些或者不包括這些。例如，在一個實施例中，低溫流體輸 送系統能夠提供高壓和高速的流體流以切割或以其它方式機械加工各種材 料。這樣的系統可以用在醫藥應用中，例如肝臟或其它形式的外科手術。 通過使用低溫流體(例如氮)，不會聚集次生廢料；在切割或撞擊工件之 后，超臨界態的氮很快揮發。因為氮在大氣中大量存在，所以將其排入大 氣不會引起任何問題。

在另一個實施例中，低溫流體輸送系統用在冷噴涂中。小的金屬顆粒 或二氧化碳可以在離開噴嘴之前被攜帶在流體流中。這樣的系統可以用于 執行諸如噴砂的功能或代替電鍍。

對本領域技術人員而言，可以從以下的附圖、說明和權利要求中容易 地得到其它的技術優點。

附圖說明

圖1是根據本發明一個實施例的低溫流體輸送系統的功能性框圖；

圖2是根據本發明一個實施例的再冷卻器和前級泵的示意圖；

圖3是根據本發明一個實施例的前級泵的更詳細示意圖；

圖4是根據本發明一個實施例的交換器的示意圖；

圖5是根據本發明一個實施例的一對增壓器的示意圖；

圖6是根據本發明一個實施例的熱交換器的示意圖；

圖7是根據本發明一個實施例的液壓系統的示意圖；

圖8A至8C是根據本發明一個實施例的旋轉噴嘴組件的各種示意圖；

圖9A是根據本發明一個實施例的噴嘴組件的示意圖；以及

圖9B是圖示根據本發明一個實施例的不同噴嘴組件的示意圖。

具體實施方式

通過參考附圖的圖1至圖9B，將最好地理解本發明的實施例和一些它 們的優點，其中類似的標號用于各個附圖的類似及相應部件。

圖1是根據本發明一個實施例的低溫流體輸送系統100的功能性框 圖。在圖示的實施例中，輸送系統100包括液氮供應體102、再冷卻器 104、前級泵106、交換器108、一對增壓泵110、熱交換器112、噴嘴組 件114、動力系統116、再循環泵118、安全閥組件120和控制器122。但 是，本發明也考慮到了具有多于、少于或不同于圖1所示那些部件的輸送 系統100。通常，低溫流體輸送系統100能夠提供高壓、高速的低溫流體 流，以切割、研磨或以其它方式適當地機械加工各種材料。輸送系統100 的部件可以包含在單個結構(例如滑移機(skid))中，或者可以是以任 何合適的方式布置的分離部件。以下結合圖2至圖9B描述輸送系統100 的部件的細節。