[其他]磨料流體射束切割系統的噴嘴裝置

無效

• 申請號: 86101568
• 申請日: 1986-03-08
• 公開（公告）號: CN86101568A
• 公開（公告）日: 1987-05-06
• 發明（設計）人: 穆罕默德·哈希殊;邁克爾·麥克唐納
• 申請（專利權）人: 流程工業公司
• 主分類號: B05B7/00
• 分類號: B05B7/00;B26F3/00
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 曹永來

本發明涉及一種利用高速流體射束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射束的方法和器械。

利用高速流體射束進行切割的技術是眾所周知的。這樣的一種系統在第4，216，906號美國專利中有所敘述。特此引用其內容。一般，諸如水的流體在高達55000磅每平方英寸的壓力下被壓經過為0.003至0.030英寸的小孔時，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。

為了增大流體射束的切割能量，把研磨材料加入到射流中去以產生一種所謂的“磨料水注”。磨料水注被用來有效地切割各種的材料，從特別堅硬的材料（諸如工具鋼，裝甲板，鋁，鑄鐵，某些陶瓷制品和防彈玻璃等）到軟的材料（如鋁等）。常用的研磨材料包括有金剛砂，硅石和氧化鋁，其磨粒尺寸為16號或40號。磨料一般從噴嘴口加入到流體的下游中去，以減小形成射束的噴嘴的損壞。在實踐中，含有混合區域的一個磨料水注殼體被安裝在流體射束噴嘴上，以使射束穿過混合區并從殼體的遠端排出。磨料水注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。流體射束噴嘴通常還被稱為“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給混合區，輸送管通過磨料水注殼體中的導管和流體射束保持流體連通。根據文杜里效應，磨料從供應管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0.1-6.0磅/分鐘的研磨材料能產生適當的磨料水注，作為各種各樣的用途。因此，研磨材料從給料器通過控制閥和混合區域連接，該控制閥用以調節進入射束的研磨材料的流率。

磨料水注流過混合區域以后，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同軸，混合噴嘴就會迅速磨損而失效。另外，不對正的射束，其一部分能量消散在混合噴嘴內，切割能力就會降低。

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（例如垂直度超出千分之幾十英寸）就足以導致切割性能降低并使混合噴嘴過早地損壞。

其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，寶石在高壓噴嘴體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，磨料射束噴嘴的各個組件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好多，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。

因此，迫切需要提供某些調節形式，使得流體射束和混合噴嘴的內流體通道保持同軸。另外，調節過程必須足夠的簡單，用以在實踐場合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。

本發明的目標是提供這些調節的方法和器械，特別地描述了一種用于流體射束切割器械的噴嘴總成，該類型的流體射束切割器械包含有高壓流體源，具有噴口的高速噴嘴（上述流體被導向成高速流體切割射束）以及把流體從上述高壓流體源傳送到噴嘴的導管。

改進的噴嘴總成包括本體，本體上有一個內混合區;有第一噴口限定裝置，用來導引高速流體射束沿著一般是軸向延伸的通道和穿過混合區;有導管裝置和混合區連通并適合于把磨料從料源導引到混合區;有第二噴口限定裝置，它和混合區連通，從混合區接受載磨料射束并沿著第二軸向延伸流體通道把裝載磨料射束排出;還有調節裝置，使第一和第二噴口同軸對正。

因為噴嘴總成在實踐場合里很容易對齊，它可以裝上可拆卸的芯棒，限定磨料射束的輸出通道。由于輸送通道是最易受損壞的另件，在可迅速對正的噴嘴總成里裝上芯棒，就可以大大減少停機時間。

本發明的進一步細節在下面對最佳實施方案及其附圖的詳細描述中會更加清楚。

附圖中：

圖1是按照本發明設計的磨料射束噴嘴總成的剖視圖。

圖2-4是按照本發明設計的磨料射束噴嘴總成的各變型實施方案的剖視圖。

圖1是按照本發明制造的磨料射束噴嘴的簡略剖視圖。該總成包含有主體10，上面有軸向延伸的通孔12。孔12的上端或近側端的尺寸可容納高壓射束噴嘴的本體14。孔12的下端或遠側端的尺寸通常可容納管狀芯棒16，芯棒是由硬鋼或硬質合金構成的，一般具有圓形截面。