CN101837567B - 水射流装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水射流装置。该水射流装置包括混合室和外喷嘴。磨料和内高压水在混合室中彼此混合以产生混合水，并且在混合室的下端设置一个内喷嘴以排放混合水。外喷嘴具有和混合室相同的形状，设置在混合室的外部，并且在其下端具有射流喷嘴。在外喷嘴中限定有通道，从而外高压水流过该通道。该水射流装置改进了混合水的集中性和直线方向性，从而提高加工精度和加工速度，防止物体的表面粗糙度由于混合水的分散而变差，并减少喷嘴的磨损。

Description

水射流装置

相关申请的交叉参考

本申请要求于2009年3月16日提交的名为“Water Jet Device(水射流装置)”的韩国专利申请No.10-2009-0022271的权益，其内容通过引用方式整体结合于此。

技术领域

本发明总体涉及一种水射流装置，且更具体地，涉及一种能够改进包含磨料的混合水的喷射的集中性(focalization)的水射流装置。

背景技术

通常，水射流装置是在高压下将诸如水的液体喷射到工件上以加工工件的装置。

近来，已广泛地使用这样一种水射流装置：其在高压下喷射包含磨料(例如硅石或铸铁砂粒(grid))的研磨液，从而研磨液与工件高速地碰撞，由此切割诸如玻璃纤维增强塑料(FRP)、平板玻璃或金属板的工件。

图1是示出了传统的水射流装置的示意性截面图。

如图1所示，传统的水射流装置10包括混合室12，该混合室中具有预定空间并形成为使得其直径在从混合室12的上端至其下端的方向上减小。射流喷嘴14设置在混合室12的下端上。高压水供应管16和磨料供应管18连接至混合室12。

这里，高压水供应管16连接至混合室12的上部，从而将高压水供应至混合室12中。磨料供应管18设置在混合室12的侧壁上，从而将磨料供应至混合室12中。注入混合室12的高压水和磨料彼此混合，从而产生混合水。当混合水流过射流喷嘴14(该射流喷嘴形成为使得其直径在从上端至下端的方向上减小)时，混合水以高速喷射到工件W上。

然而，如上所述构造的传统的水射流装置10的问题在于：在射流喷嘴14的端部，混合水喷射的集中性降低，从而混合水径向地喷射。因此，工件W的加工精度降低，并且，由于径向喷射的磨料和高压水，工件W的表面变粗糙或者射流喷嘴14的端部被磨损。

为了解决该问题，提出了另一种传统的水射流装置20，该装置具有集中排放喷嘴24，从而提高混合水喷射的集中性。图2是示出了另一种传统的水射流装置的示意性截面图。

如图2所示，另一种传统的水射流装置20被构造成使得，通过将高压水与磨料混合而产生的混合水从混合室22经由集中排放喷嘴24而被喷射。

这里，集中排放喷嘴24具有中空圆柱的形状。一个或多个内壁26以向内延伸的方式设置在集中排放喷嘴24的两个侧壁上，从而在喷嘴24的中央部中限定了用于排放混合水的通道。用于喷射混合水的射流喷嘴30设置在排放喷嘴24的下端。

在集中排放喷嘴24的内壁26与侧壁之间形成一个或多个室28。由一个或多个内壁26限定的排放通道以及射流喷嘴30沿着相同的轴线而形成，以喷射混合水。

在如上所述构造的集中排放喷嘴24中，从主流偏离的混合水由于弹道作用(ballistic action)而在室28中靠近内壁26的位置处形成涡流漩涡(vortex swirl)。此涡流漩涡将从主流偏离的磨料集中返回至主流中，从而提高了混合水喷射的集中性。

然而，此第二种传统的水射流装置20的问题在于：制造此复杂结构的集中排放喷嘴24的时间和成本都增加了。具体地，由于集中排放喷嘴24的内部部件必须由强度足够大以能够承受高压水的材料制成，所以制造该水射流装置20更加困难。

此外，集中排放喷嘴24被构造成使内壁26设置在垂直于混合水的主流的方向上。因此，由于与混合水的摩擦接触，内壁26可能轻易地被磨损，从而集中排放喷嘴的使用寿命缩短。

发明内容

本发明已致力于提供一种水射流装置，其具有简单的结构并增强了包含磨料的混合水的喷射的集中性，从而改进加工精度。

根据本发明实施例的水射流装置包括混合室和外喷嘴。磨料和内高压水在混合室中彼此混合以产生混合水，并且内喷嘴设置在混合室的下端中以排放混合水。外喷嘴具有和混合室相同的形状，设置在混合室的外部，并且在其下端具有射流喷嘴。在外喷嘴中限定有通道，从而外高压水流过该通道。

形成于外喷嘴中的通道可具有螺旋形状。

此外，外喷嘴的射流喷嘴可与内喷嘴同轴地设置。

此外，外喷嘴可与混合室隔开，从而在内喷嘴和射流喷嘴之间限定了内外连通空间，以防止混合水的回流。

外高压水可通过外高压水供应管被供应至外喷嘴，外高压水供应管具有压力调节器以调节外高压水的压力。

混合室的上部可接合至内高压水供应管，并且磨料供应管可接合至混合室的侧壁。

可在混合室中设置节流口，以控制从内高压水供应管供给的内高压水的流量(flow rate)。

此外，磨料供应管可接合至用于储存磨料的磨料储罐。

结合附图，通过下面的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将理解得更清楚。

在本发明的说明书和权利要求中使用的术语或词汇不应被解释为仅限于通常意义和字典意义。相反地，应该在发明人可适当地定义术语以最佳地描述本发明的原则的基础上，依据本发明的范围而基于本发明的意义和概念来解释这些术语或词汇。

附图说明

图1是示出了传统的水射流装置的示意性截面图；

图2是示出了另一传统的水射流装置的示意性截面图；

图3是示出了根据本发明的优选实施例的水射流装置的截面图；

图4A和图4B分别是示出了图3所示的水射流装置的外喷嘴的截面图和透视图。

具体实施方式

结合附图，通过下面的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将被理解地更清楚。现在参考附图，其中在不同的附图中相同附图标记始终用来表示相同或相似的部件。为了说明的清楚起见，这里将不对涉及本发明的已知功能和构造进行详细说明。

在下文中，将参考附图详细说明本发明的优选实施例。

图3是示出了根据本发明优选实施例的水射流装置的示意性截面图。在下文中，将参考附图说明根据本发明优选实施例的水射流装置100。

如图3所示，根据本发明优选实施例的水射流装置100包括用于产生混合水的混合室120以及传送外高压水以增强混合水喷射的集中性的外喷嘴140。

混合室120产生包含磨料的混合水并排放混合水。混合室120限定了内部空间，在该内部空间中，磨料和内高压水彼此混合以产生混合水。混合室120形成为使得其直径在从混合室120的上端至其下端的方向上减小。例如，混合室120具有圆柱形结构。

这里，内高压水供应管122接合至混合室120的上部，以将内高压水供应至混合室120中。内高压水供应管122设置有压力调节器。将内高压水供应至混合室120中，其中，内高压水的压力是被调节的。

此外，在混合室120的上端中设置有节流口(orifice)124，以控制通过内高压水供应管122供应的内高压水的流量。换句话说，节流口124用来根据通过磨料供应管126(将在下面描述)供应的磨料的量来控制内高压水的流量。

此外，磨料供应管126接合至混合室120的侧壁，以将磨料供应至混合室120中。在这方面上，如果磨料被供应至混合室120中，那么在内高压水流量被节流口124控制之后，磨料与从上方位置供应的内高压水混合，从而产生包含磨料的水。这里，磨料供应管126连接至磨料储罐，从而将储存的磨料供应至混合室120中。硅石、铸铁砂粒或者碳酸氢钠可用作磨料。碳酸氢钠的硬度低，所以其主要用来清洗工件。这里，空气压缩机或类似的装置被连接至磨料储罐(未示出)，以在磨料储罐中产生高压，从而磨料由于压力差而被供应至混合室120中。可替代地，磨料供应管126安装成向下倾斜，并且供给阀安装在磨料储罐处，从而当打开供给阀时，磨料可由于重力而被供应至混合室120中。

此外，混合室120成形为使得其直径在从混合室120的上端至其下端的方向上减小。内喷嘴128形成在混合室120的下端中，以排放混合水。当混合室120中的混合水流过狭窄的内喷嘴128时，混合水的排放速度增加。

外喷嘴140用来供应外高压水，以改进混合水的集中性和直线方向性。外喷嘴140设置在混合室120的外部，从而其直径在从外喷嘴140的上端至其下端的方向上减小。射流喷嘴144设置在外喷嘴140的下端，以将具有改进的集中性和直线方向性的混合水以及外高压水排放至工件W。

这里，外喷嘴140具有通道，外高压水在该通道中循环(circulate)以改进混合水喷射的集中性。因此，外高压水以螺旋方式流动，从而引起混合水在主流方向上集中。将参考图4A和图4B详细说明水射流装置的形状。

此外，外高压水供应管142接合至外喷嘴140的上部，以供应外高压水。外高压水供应管142设置有压力调节器。将外高压水输送至外喷嘴140中，其中外高压水的压力是被调节的。

此时，具有与混合室120相同形状的外喷嘴140设置在混合室120的外部，并且形成为使得其直径在从外喷嘴140的上端至其下端的方向上减小。因此，在多个方向上流动的外高压水在混合水的排放方向上集中，从而防止通过内喷嘴128排放的混合水径向地分散。换句话说，在所有不同方向上流动的外高压水被输送至流过内喷嘴128的混合水，从而混合水沿主流方向被喷射。

此外，射流喷嘴144形成在外喷嘴140的下端，以将混合水和外高压水排放至工件W。这里，射流喷嘴144与内喷嘴128同轴地形成，以与混合水的主流方向相对应。

这里，外喷嘴140的射流喷嘴144与内喷嘴128彼此隔开预定间隔，从而在射流喷嘴144与内喷嘴128之间形成了内外连通空间130。内外连通空间130防止由于以高速高压喷射的混合水和外高压水的结合而导致的流阻增加，由此防止水向后流动，从而允许水直接排放至射流喷嘴144。

图4A和图4B分别是示出了图3中所示的水射流装置的外喷嘴的截面图和透视图。

如图4A和图4B所示，外喷嘴140具有通道，外高压水在该通道中循环以改进混合水喷射的集中性和直线方向性。这里，外高压水在混合室120的下端中旋转的同时沿着通道循环。

优选地，通道具有螺旋形状，从而外高压水螺旋地循环，并且通过射流喷嘴144喷射的混合水进一步在主流方向上集中。

换句话说，在旋转的同时循环穿过混合室120的通道的外高压水形成了旋转周向流，并防止混合水从主流方向偏离，从而混合水从内喷嘴128直线地流动，并穿过射流喷嘴144而被排放。

尽管本发明的优选实施例为了说明性目的而已经被公开，但是本领域的技术人员将理解的是，在不背离所附权利要求所公开的本发明的范围和精神的前提下，各种修改、增加和替换都是可能的。

需要理解的是，在不背离下列权利要求的精神或范围的前提下，可进行修改和变化。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来确定。

如上所述，本发明提供一种水射流装置，其中，流过外喷嘴的外高压水沿着穿过内喷嘴喷射的混合水的主流方向被传送，该外喷嘴形成为使得其直径在从外喷嘴的上端至其下端的方向上减小，由此改进了混合水喷射的集中性，从而提高加工精度和加工速度，防止物体的表面粗糙度由于混合水的分散而变差，并减少射流喷嘴的磨损。

此外，本发明提供一种水射流装置，其中，用于供应外高压水的外喷嘴具有螺旋通道，从而外高压水螺旋地循环，因此改进混合水的集中性和直线方向性。

此外，本发明提供一种水射流装置，其中，外高压水的压力被调节，以改变混合水的流量，从而调节磨料的稠密度(density)。

此外，本发明提供一种水射流装置，其设置有内外连通空间，从而防止通过内喷嘴排放的混合水的回流。

Claims (7)

1.一种水射流装置，包括：

混合室，磨料和内高压水在所述混合室中彼此混合以产生混合水，在所述混合室的下端设置内喷嘴以排放所述混合水；以及

外喷嘴，具有和所述混合室相同的形状，设置在所述混合室的外部，并且在所述外喷嘴的下端具有射流喷嘴，在所述外喷嘴中限定有通道，从而外高压水流过所述通道，

其中，所述外喷嘴与所述混合室隔开，从而在所述内喷嘴和所述射流喷嘴之间限定了内外连通空间，以防止所述混合水的回流。

2.根据权利要求1所述的水射流装置，其中，在所述外喷嘴中形成的所述通道具有螺旋形状。

3.根据权利要求1所述的水射流装置，其中，所述外喷嘴的所述射流喷嘴与所述内喷嘴同轴地设置。

4.根据权利要求1所述的水射流装置，其中，所述外高压水通过外高压水供应管被供应至所述外喷嘴，所述外高压水供应管具有压力调节器以调节所述外高压水的压力。

5.根据权利要求1所述的水射流装置，其中，所述混合室的上部接合至内高压水供应管，并且一磨料供应管接合至所述混合室的侧壁。

6.根据权利要求5所述的水射流装置，其中，在所述混合室中设置节流口，以控制从所述内高压水供应管供给的所述内高压水的流量。

7.根据权利要求5所述的水射流装置，其中，所述磨料供应管接合至用于储存所述磨料的磨料储罐。

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