CN104271316A - 磨料射流系统 - Google Patents

Abstract

一种用于产生磨料切割射流的磨料射流系统被提供。所述系统包括经过导管连接于切割头部的磨料悬浮体的源。当所述在所述磨料悬浮体的源处的压力低于所述在所述移位流体的源处的压力并且没有水射流在所述切割头部中存在时，移位流体的源被提供以把所述导管中的磨料悬浮体朝向所述磨料悬浮体的源冲洗。还提供一种用于使磨料的沉降的或部分沉降的床悬浮的方法。

Description

磨料射流系统

技术领域

本发明涉及把悬浮在水中的磨料颗粒供给至磨料水射流设备(abrasivewaterjet apparatus)的切割头部(cutting head)的系统。

背景

超高压水被在夹带磨料水射流设备的切割头部内转化为高速水射流。水射流穿过切割头部内的室，室具有载体流体中的磨料颗粒经过其进入室的通路连接部。水射流从室传递出来，进入汇集管(focus tube)的收缩入口和孔，把磨料颗粒和载体流体夹带入汇集管的孔中。在汇集管的孔中动量被在水射流和磨料颗粒之间交换以在汇集管的出口处产生磨料切割射流。

为了简洁，磨料切割射流在下文被称为切割射流。汇集管在本领域中也被称为混合管、磨料水射流喷嘴和喷嘴。

具有高于200微米的直径的切割射流要求具有大于40微米左右的平均直径的磨料颗粒以有效地切割。这样的颗粒是自由流动的，容易计量的并且容易被管路中的空气流动态地输送至切割头部。产生具有小于200微米的直径的切割射流要求具有小于40微米左右的直径的磨料颗粒，使颗粒直径下降至10微米左右以用于50微米直径的切割射流。当磨料颗粒直径减小至低于40微米时，颗粒间的力和颗粒之间的摩擦快速地增强，使得颗粒较不容易地流动并且颗粒聚丛成为严重的问题，因为被暴露于环境的精细磨料快速地吸湿。当被在空气流中携带时，直径小于40微米左右的颗粒因静电力而趋于附接于管壁和切割头部的通路壁。被附接于切割头部通路壁的颗粒可以被润湿，特别是在水流动的开始和停止期间，并且这可以导致颗粒的聚丛，随后是堵塞。这些因素使得难以或不可能将小于40微米左右的平均直径的磨料颗粒通过把磨料颗粒动态地悬浮在空气流中而从料斗计量并供给至切割头部。

当颗粒直径是使得它们不能够被令人满意地计量和在空气流中动态地携带至切割头部时，那么需要将颗粒载体流体改变成水或别的液体。本专利申请的输送方法涉及把磨料颗粒暂时地悬浮在足以流动至切割头部的水或其他的液体中。因为水是优选的液体，所以这被参考以构思出本文。被暂时地悬浮在水中的磨料颗粒被称为磨料悬浮体(abrasive suspension)，以构思本文。术语磨料在本文中意指磨料颗粒。

本领域中已知夹带磨料悬浮体的切割头部超过30年，但是尚未被商业化地用于精密机械加工。其原因包括比夹带在空气流中的磨料的切割头部差的切割性能和操作磨料悬浮体供给系统的复杂性、不可靠性和难度。

微机械加工中的许多应用将受益于磨料水射流的独特的切割能力。夹带磨料悬浮体的切割头部的差的切割性能最近在专利申请EP 2 097 223 B1和WO2011/070154 A1中被本发明人解决。具体地，所述专利申请的切割头部可以被用于产生具有低至50微米左右的直径的切割射流。为了利用所述专利申请的切割头部要求开发有效的、容易使用的并且可靠的磨料悬浮体供给系统。

将水中的被暂时悬浮的磨料供给至切割头部所涉及的过程是完全不同的并且比通过动态悬浮在空气流中将磨料携带至切割头部所涉及的过程复杂得多。当磨料被暂时地悬浮在水中时，所涉及的流变学过程是时间和剪切依赖的，并且这些过程通过重力和水迁移影响计量、流动行为和相分离。重要地，当磨料流动至被动态地悬浮在空气流中的切割头部时是独立参数的多个切割头部磨料供给参数在切割头部夹带磨料悬浮体时成为依赖性参数。与把磨料供给至动态悬浮在空气中的切割头部的磨料水射流设备相比，从独立的至依赖性的切割头部参数的改变极大地增加为了把磨料水射流设备作为机械加工工具的一部分操作所需要的控制和自动化的水平。

现有技术，例如在US 4,872,293中描述的，表明精细的磨料悬浮体可以被供给至切割头部，但是未教导如何设计商业上可行地使用磨料悬浮体进行机械加工的磨料供给系统。现有技术未解决当磨料水射流设备是机械加工工具的一部分时必须被满足的磨料悬浮体供给系统的设计和操作的多个方面。这些方面包括避免颗粒堵塞和随后的流动通路堵塞，避免在机械加工循环期间磨料悬浮体沉降，对磨料切割射流中的磨料浓度的控制和具有机械加工工具的磨料悬浮体供给系统的自动化和集成。所有的这些方面都被本发明解决。

具有高固体浓度的固体/液体混合物的流动特别地易于遭受导致在导管中和在流动系统部件内形成堵塞的颗粒堵塞。一旦堵塞发生，那么当液体渗出经过堵塞并且另外的颗粒被沉积时堵塞物会发展和生长。增加用于清除堵塞物的压力可能会固结堵塞物。这意味着系统通常必须被拆卸以人工除去堵塞物。使在固体/液体流动系统中由堵塞引起的问题最少在固体/液体流动系统的设计和操作中起重要作用。与用于磨料水射流设备的切割头部的磨料悬浮体供给系统相关的现有技术没有关于堵塞问题的记载。

如果颗粒尺寸越小，那么堵塞形成的风险越低。如果其他的参数是相等的，那么如果颗粒直径越大，那么切割速度越高。为了实现有效切割，必需使用具有与可能导致切割头部的汇集管的孔中发生堵塞的平均直径接近的平均直径的颗粒切割。颗粒直径期望地是汇集管孔的直径的20％左右。虽然未被明确描述，但是现有技术例如在美国专利4,872,293中描述的磨料悬浮体供给系统并未相对于汇集管的直径来优化颗粒尺寸并且使用对于有效的切割来说过于小的磨料颗粒操作。这样的系统远不如用为了有效切割而优化的颗粒尺寸进行操作的系统那样易于遭受堵塞。

堵塞最可能地是在流动节流部处，其是在管路和流动通路中的沉降的磨料的区，以及当脱水由于水芯吸或迁移发生时。在固体/液体流动系统的设计中的公认作法是避免把导管陡峭倾斜以最小化当流动被停止时的固体的移动。在小孔导管例如与磨料水射流切割头部共同使用的塑料管路的陡峭倾斜的和竖直的节段中，磨料颗粒趋于沉降以形成具有在其之间的实质上澄清的水的一系列的塞子。因为颗粒仅沉降超过几个管子直径的距离，所以堵塞在陡峭倾斜的管路中迅速地形成。现有技术没有关于磨料在陡峭倾斜的小孔管路中沉降问题的记载。陡峭倾斜的小孔导管是在把磨料悬浮体供给至磨料水射流设备的切割头部中不可避免的，所以在本专利申请中描述的磨料悬浮体供给系统被设计并且它们的操作被自动化以防止磨料在陡峭倾斜的管路中沉降导致的问题。

发明概述

本发明的一个目的是减轻现有技术的上文的和其他的缺点。这被如在所附的权利要求中定义的本发明实现。

本发明是基于以下现实，即通过控制在磨料悬浮体的源处的压力，磨料射流系统中的导管和管子可以被有效地保持不被阻塞。具体地，发明人已经认识到，通过在所述切割头部处或所述切割头部附近提供移位流体(displacement fluid)并控制在磨料悬浮体的所述源处的压力低于在所述被提供的移位流体处的所述压力，朝向所述磨料悬浮体的源的冲洗/清洁流动可以被产生。

因此，根据本发明的至少一个方面，一种用于产生磨料切割射流的磨料射流系统被提供，所述磨料射流系统包括：

切割头部，其适于接收加压的水以产生高速水射流，

磨料悬浮体的源，

与所述切割头部流体连通的用于提供所述磨料悬浮体的源的导管，

磨料悬浮体连通/断开阀，其被设置在所述导管中并且具有打开状态和关闭状态，

移位流体的源，其与所述导管的一部分流体连通，位于所述切割头部和所述磨料悬浮体连通/断开阀之间，其中在所述磨料悬浮体的源处的压力是可控制的以低于在所述移位流体的源处的压力，

其中当所述磨料悬浮体连通/断开阀被打开并且所述高速水射流在所述切割头部中存在时，所述磨料悬浮体经由所述导管流入所述切割头部中并且被所述高速水射流夹带以产生磨料切割射流，并且

其中当所述切割头部没有高速水射流并且在所述磨料悬浮体的源处的所述压力低于在所述移位流体的源处的压力并且所述磨料悬浮体连通/断开阀被打开时，在所述导管中存在的磨料悬浮体被朝向所述磨料悬浮体的源移位。

所述磨料悬浮体的源可以位于容纳悬浮的磨料床的料斗中，例如在至导管的入口处。可选择地，磨料悬浮体的源可以位于在这样的料斗外侧的点处，例如在用于把水从/向所述料斗循环的流动回路中。

在所述磨料悬浮体的源处的压力可以被以各种可选择的方式控制。例如，所述压力可以被连接于泵、可变节流部(variable restriction)和/或真空源的控制装置控制。

根据至少一个示例性的实施方案，在所述磨料悬浮体的源处的所述压力是负压(subatmospheric pressure)。因此，在所述移位流体的源处的压力可以是大气压力。可选择地，如果所述磨料悬浮体的源处于大气压力，那么在所述移位流体的源处的压力必须高于大气压力。

根据至少一个示例性的实施方案，所述磨料射流系统包括用于控制所述磨料悬浮体连通/断开阀的打开和关闭的控制系统，其中当所述磨料悬浮体连通/断开阀被关闭并且所述切割头部没有高速水射流时，所述控制系统适于，在预定的时间段内，打开所述磨料悬浮体连通/断开阀以允许移位流体把所述导管中存在的磨料悬浮体朝向所述磨料悬浮体的源移位。所述控制系统可以合适地控制可操作性地连接于所述阀的用于打开/关闭所述阀的致动器。此外，如果另外的被阀控的移位流体的源在所述系统中存在，那么所述控制系统也可以适于控制在所述移位流体的源处的所述阀的打开和关闭。因此，使用所述控制系统，从所述导管清除(clearance)磨料可以被自动化地进行。

根据至少一个示例性的实施方案，所述磨料射流系统包括：

料斗，其容纳在所述磨料射流系统的操作中被悬浮的磨料颗粒的床，以及

流动回路，其具有与所述料斗流体连通的入口端部和出口端部，

其中所述导管在接合部点(junction point)被连接于所述流动回路，其中所述接合部点代表所述磨料悬浮体的源。这允许所述磨料悬浮体的源位于靠近所述切割头部处。这还允许磨料悬浮体在流动回路中比至所述切割头部的流动更大的流动，其中当至切割头部的磨料悬浮体被开始和停止时，所述流动回路中的压力并不显著地改变。

因此，根据至少一个示例性的实施方案，在所述流动回路中的所述流动大于在所述导管中至所述切割头部的所述流动，例如大2倍多，例如大5倍。

根据至少一个示例性的实施方案，所述磨料射流系统包括：

控制单元，其用于控制在所述接合部点处的压力，以及

压力感测装置，其监测所述接合部点附近的流动回路中的压力以把指示所述压力的信号提供至所述控制单元。

根据至少一个示例性的实施方案，所述磨料射流系统包括在所述接合部点下游的所述流动回路中的泵，其中所述接合部点处的压力通过控制经过所述泵的所述流动而被控制。换句话说，所述泵位于所述接合部点和所述流动回路的所述出口端部之间。

根据至少一个示例性的实施方案，所述泵呈具有变速传动的蠕动泵的形式，其中所述接合部点处的压力通过控制所述泵的所述速度而被控制。

根据至少一个示例性的实施方案，所述控制单元可操作地连接于所述泵并且适于基于来自所述压力感测装置的所述信号控制所述泵的所述速度/经过所述泵的流动，由此控制所述接合部点处的压力。

根据至少一个示例性的实施方案，所述磨料射流系统包括所述接合部点上游的所述流动回路中的可变节流部，其中所述接合部点处的压力通过控制经过所述节流部的所述流动而被控制。换句话说，所述可变节流部位于所述流动回路的所述入口端部和所述接合部点之间。

根据至少一个示例性的实施方案，所述可变节流部呈作用于柔性管路以导致压力降以降低所述接合部点处的压力的致动器的形式。例如，所述致动器可以包括夹持器。

根据至少一个示例性的实施方案，所述控制单元可操作地连接于所述可变节流部并且适于基于来自所述压力感测装置的所述信号改变所述节流部，由此控制所述接合部点处的压力。

根据至少一个示例性的实施方案，所述磨料射流系统包括：

汇集管，其具有出口，所述切割射流从所述出口排放，所述汇集管被浸没在环境流体中，由此允许环境流体在所述切割射流不被排放时经过所述出口进入经过所述汇集管，

其中，当所述切割射流不被排放时，所述移位流体的源是进入所述汇集管中的所述环境流体。

根据至少一个示例性的实施方案，移位流体的被阀控的源经过被阀控的连接部连接于所述切割头部，使得

当所述切割头部中不存在水射流时，在所述第一导管中打开所述移位流体的源阀并且打开所述磨料悬浮体连通/断开阀使磨料悬浮体从所述导管朝向所述磨料悬浮体的源移位，并且

当所述切割头部中存在所述水射流时，打开所述移位流体的源阀使移位流体流动至所述切割头部以被所述水射流夹带。

根据至少一个示例性的实施方案，所述料斗包括在所述磨料颗粒的床上方的覆盖水(cover water)，所述磨料射流系统还包括：

控制系统，以及

搅动器，其用于搅动所述磨料颗粒的床，所述搅动器被所述控制系统控制，

其中所述料斗的尺寸是使得被搅动的磨料颗粒的床被所述床上方的覆盖水的深度保持，使得所述覆盖水表面是实质上静止的。

根据至少一个示例性的实施方案，所述流动回路的所述入口端部被定位在或可定位于被搅动的磨料颗粒的床中的位置，在该位置处磨料浓度是所述切割头部所要求的磨料浓度。

根据至少一个示例性的实施方案，水被直接地供给入所述料斗中或被供给入所述接合部点下游的所述流动回路中。

根据至少一个示例性的实施方案，所述料斗设置有溢流(overflow)。

根据至少一个示例性的实施方案，所述料斗被安装在用于确定所述料斗中的磨料的量的重量传感器上。

根据至少一个示例性的实施方案，所述搅动器是在所述磨料颗粒的床和所述覆盖水之间可移动的。应当理解，所述搅动器在所述床和所述覆盖水之间的移动应当被认为是相对位移。因此，在某些实施方案中，所述搅动器可以被降低和升高，同时所述料斗被保持静止。相反地，在其他的实施方案中，所述料斗可以被升高和降低。

根据至少一个示例性的实施方案，所述流动回路的所述入口端部是在所述磨料颗粒的床和所述覆盖水之间可移动的。再次地，这被视为在所述入口端部和所述料斗之间的相对位移。合适地，此外，所述出口端部可以是相对于所述料斗可移动的，使得其位置可以在所述磨料颗粒的床和所述覆盖水之间被改变。

根据至少一个示例性的实施方案，干燥磨料颗粒的源被设置在所述覆盖水的表面上方。所述源可以，例如，呈筒仓的形式。

根据至少一个示例性的实施方案，所述控制系统可操作地连接于所述重量传感器和所述干燥磨料颗粒的源以基于来自所述重量传感器的输入信号控制干燥磨料颗粒从所述干燥磨料颗粒的源到所述覆盖水的所述表面上的排放。

根据至少一个示例性的实施方案，所述搅动器被变速马达驱动并且提供所述搅动器上的扭矩信号。

根据至少一个示例性的实施方案，所述控制系统被程序控制以通过以下起动磨料供给系统：

使用被定位在所述覆盖水中的所述搅动器起动所述搅动器，

测量所述搅动器上的扭矩，

以使得所述搅动器上的预定扭矩不被超过的速率把所述搅动器重新定位到所述料斗中的所述磨料床中。所述控制系统可以合适地包括计算机，相应于所述预定扭矩的值可以被设置/存储在计算机中。

根据至少一个示例性的实施方案，所述控制系统被程序控制以通过以下起动磨料供给系统：

使用被定位在所述覆盖水中的所述搅动器起动所述搅动器，

测量所述搅动器上的扭矩，

以使得所述重量传感器上的预定的负荷变化不被超过的速率把所述搅动器重新定位到所述料斗中的所述磨料床中。代表所述预定的负荷变化的值可以合适地被存储在被包括在所述控制系统中的计算机中。

根据至少一个示例性的实施方案，在所述起动期间，所述控制系统还被程序控制以

使用被定位在所述覆盖水中的所述流动回路的所述入口端部起动所述泵，并且

把所述流动回路的所述入口端部重新定位到所述磨料床中。

根据至少一个示例性的实施方案，所述控制系统被程序控制以便以能够自动地重新起动所述磨料供给系统的方式使所述磨料供给系统停机，其中当所述磨料供给系统停机时，所述控制系统

停止所述搅动器，

把所述搅动器和所述流动回路的所述入口端部重新定位到所述覆盖水中，并且

把所述磨料悬浮体连通/断开阀打开以使来自所述导管的磨料清除，随后关闭所述磨料悬浮体连通/断开阀，并且

在使来自所述流动回路的磨料清除足够的时间段之后，停止所述泵。

根据本发明的至少一个其他的方面，提供一种使设置在磨料射流系统的料斗中的磨料颗粒的沉降的床或部分沉降的床悬浮的方法，所述方法包括：

提供在所述床上方的覆盖水的层，

提供适合于搅动所述床的搅动器，

设置所述搅动器上的扭矩的限值，

把所述搅动器定位在所述覆盖水中，

当被定位在所述覆盖水中时起动所述搅动器，

测量所述搅动器上的扭矩，以及

以使得所述限值不被超过的速率把所述搅动器移动入所述床中。

根据至少一个示例性的实施方案，所述方法还包括：

把所述料斗安装在用于确定所述料斗中的磨料颗粒的量的重量传感器上，

设置所述重量传感器上的负荷变化的限值，

其中把所述搅动器移动入所述床中的步骤包括以使得负荷变化的所述限值不被超过的速率把所述搅动器移动入所述床中。

根据本发明的至少一个另外的方面，提供一种使设置在磨料射流系统的料斗中的磨料颗粒的沉降的床或部分沉降的床悬浮的方法，所述方法包括：

提供在所述床上方的覆盖水的层，

把所述料斗安装在用于确定所述料斗中的磨料颗粒的量的重量传感器上，

设置所述重量传感器上的负荷变化的限值，

提供适合于搅动所述床的搅动器，

把所述搅动器定位在所述覆盖水中，

当被定位在所述覆盖水中时起动所述搅动器，以及

以使得所述限值不被超过的速率把所述搅动器移动入所述床中。

根据至少一个示例性的实施方案，刚刚提到的方法还包括：

设置所述搅动器上的扭矩的限值，

测量所述搅动器上的所述扭矩，

其中把所述搅动器移动入所述床中的步骤包括以使得所述搅动器上的扭矩的所述限值不被超过的速率把所述搅动器移动入所述床中。

根据至少某些示例性的实施方案，上文的方法包括：

提供在所述覆盖水的所述表面上方的干燥磨料颗粒的源，

基于来自所述重量传感器的输出把干燥磨料颗粒从所述干燥磨料颗粒的源排放至所述覆盖水的所述表面上以把所述料斗中的磨料颗粒的量保持在预定的范围内。

根据至少某些示例性的实施方案，上文的方法包括：

提供具有与所述料斗流体连通的入口端部和出口端部的流动回路，以及把所述流动回路连接于适于接收加压的水以产生高速水射流的切割头部的导管，

把所述入口端部和所述出口端部定位在所述覆盖水中，

把覆盖水的流泵送经过所述流动回路，合适地在起动所述搅动器之前，以及

把所述入口端部移动入所述床中从而使已悬浮的磨料颗粒能够被供给至所述切割头部。

根据至少某些示例性的实施方案，上文的方法包括：

提供在所述导管中的磨料悬浮体连通/断开阀，以及

所述流动回路的所述入口端部的位置处的磨料颗粒的浓度是所述切割头部处所要求的浓度的时间段之后打开所述连通/断开阀。

根据至少某些示例性的实施方案，上文的方法包括：

在进行重新起动之前进行暂时的停机，

其中进行所述停机包括：

停止所述搅动器，

把所述搅动器，以及合适地所述流动回路的所述入口端部，移动远离所述床并且移动入所述覆盖水中，

其中进行所述重新起动包括进行在所述方法的在之前讨论的示例性的实施方案中的步骤。

根据至少某些示例性的实施方案，上文的方法包括，

打开所述连通/断开阀，

在允许磨料悬浮体从所述切割头部清除返回至所述流动回路的时间延迟之后，关闭所述连通/断开阀，

把覆盖水泵送/循环经过所述流动回路以把磨料从所述流动回路冲洗出来，以及

在另外的时间延迟之后，停止泵送/循环所述覆盖水。

根据本发明的至少又一个方面，一种用于产生磨料切割射流的磨料射流系统被提供，所述磨料射流系统包括：

切割头部，其适于接收加压的水以产生高速水射流，

料斗，其容纳在所述磨料射流系统的操作中被悬浮的磨料颗粒的床，其中所述料斗包括在所述磨料颗粒的床上方的覆盖水，

用于把磨料悬浮体提供至所述切割头部的导管，

控制系统，以及

用于搅动所述磨料颗粒的床的搅动器，所述搅动器被所述控制系统控制，其中所述料斗的尺寸是使得被搅动的磨料颗粒的床被所述床上方的覆盖水的深度保持使得所述覆盖水表面是实质上静止的，

其中所述控制系统被程序控制以当所述搅动器被定位在所述覆盖水中时起动所述搅动器，并且被程序控制以便以使得所述搅动器上的预定扭矩不被超过的速率或以使得可选择的重量传感器上的预定的负荷变化不被超过的速率把已起动的搅动器移动入所述磨料床中。

根据刚刚提到的磨料射流系统的至少某些示例性的实施方案，所述控制系统适于控制在根据本发明的在之前提到的方面的方法中定义的条目的操作和定位，包括：

所述搅动器的开始、停止和定位，

磨料颗粒的从所述干燥磨料颗粒的源的排放，

所述流动回路的所述入口端部和所述出口端部的定位，

经过所述流动回路的覆盖水的流的泵送/循环，

所述连通/断开阀的控制。

固体/液体流动系统通常被设计和操作使得固体在流动被停止之前被从系统冲洗。磨料悬浮体向切割头部的流动可以在范围从不到一秒至足以使将导致在流动的重新起动时的堵塞的磨料沉降发生的时间的时间段内被停止和重新起动。在本发明的实施中，磨料悬浮体供给系统被设计并且控制系统被提供，使得磨料悬浮体是通常为在切割头部处的夹带可用的，但是被从供给系统的一部分冲洗出来，如果切割将不，或永远不，在所设置的时间段内发生的话。该时间段可以小于一分钟。现有技术不考虑或揭示如何设计供给形成经历在可变的间歇期之间的动态的切割循环的机械加工工具的一部分的磨料水射流设备的切割头部的磨料供给系统。

靠近以及在切割头部内的流动通路尺寸被约束并且是对于堵塞形成的最高的风险的位置。在切割头部的上游的产生具有高于期望的磨料浓度的磨料悬浮体的减慢的事件可以导致当富含磨料的悬浮体到达切割头部时的堵塞。在本发明的实施中，密切的控制在在磨料悬浮体的源点处的磨料悬浮体流变学性质和浓度上并且在其正在流动至切割头部的同时被保持。

发明人已经发现，压力波动增强在精细的磨料悬浮体中的水迁移，使脱水当波动存在时是特别有问题的，例如当在薄的材料中钻孔是从泵或从多个短的切割循环。脱水现象被高的磨料浓度悬浮体的膨胀性导致，其中水优先地迁移经过悬浮体朝向具有较低的压力的区。本发明的实施最小化被膨胀性现象导致的问题。

再循环流动的区在通路中的空腔中发生，例如在导管之间的接合部处，其中接合部支路中的一个中没有流动时。发明人已经发现精细的磨料颗粒在空腔中在流动接合部处积聚并且以被压力波动显著地影响的速率脱水。在几分钟内，富含磨料的塞子可以形成，其完全地填充非流动接合部支路并且继续生长以把五个或更多个通道直径延长入接合部的非流动支路中。即使在富含磨料的塞子形成之前，足够的脱水可以发生，当切割被重新起动时，已经开始脱水的磨料悬浮体可以导致堵塞，当其到达在切割头部内或靠近切割头部的小直径通路时。本发明的实施缓解脱水的效果，主要通过周期性地从非流动接合部支路使磨料清除，当切割被停止持续比所设置的时间长时。

正常的实践是避免在固体/液体流动系统中的节流，并且具体地导致很大的压力损失，例如在控制阀处，的节流。由于该原因，固体/液体系统的流动控制通常通过可变的泵送被实现。与至切割头部的磨料悬浮体供给系统相关的现有技术，例如US 4,872,293，包括在磨料悬浮体系统中的阀以控制至切割头部的磨料悬浮体流动以及因此切割射流中的磨料浓度。为了提供对磨料悬浮体至切割头部流动的有效的控制，控制阀中的流动节流部通路需要很大地小于在磨料供给系统中别处的流动通路，包括在切割头部内的那些。堵塞可以被预期发生，一旦在至切割头部的供给导管中的阀，例如在US 4,872,293中示出的，被足够地关闭以控制含有具有相对于汇集管孔直径的最优的大小的磨料颗粒的磨料悬浮体流动，以用于有效的切割。与把磨料悬浮体供给至切割头部相关的现有技术没有关于在控制阀处的颗粒堵塞的记载。

在本发明的实施方案中，流动至切割头部的磨料悬浮体的压力使用泵和控制阀的组合被控制，该泵和控制阀通常对是由切割头部夹带的量的5倍左右的磨料悬浮体的流操作。因为磨料悬浮体的流显著大于被在切割头部处夹带的流，控制阀内的流动通路尺寸是使得不导致堵塞。可选择地，在其他的实施方案中，描述了控制磨料悬浮体供给容器内的压力如何排除对于压力控制阀的职责的需要或减少压力控制阀的职责。

被磨料水射流设备使用的磨料颗粒的密度是水的三至四倍并且沉降以形成床，除非被搅动或被导致以流动以保持颗粒在导管和通路中在悬浮体中。被牢固地沉降的精细的磨料相似于固体的作用并且可以被操纵以及分裂成大块。

添加剂的用于延迟或实际上防止磨料颗粒的沉降的用途是本领域中熟知的，然而，被添加剂的在用于磨料水射流设备的磨料悬浮体中的使用导致的问题在本领域中未被处理。在至夹带切割头部的磨料供给系统的情况下，添加剂的使用引入另外的变量，发明人已经发现这些另外的变量使实现切割射流中的可预测的磨料浓度是困难的，如果不是不切实际的话。使用添加剂磨料悬浮体导致粘性的很大的增加并且导致复杂的并且与时间有关的非牛顿流动行为。此外，发明人已经发现添加剂导致切割性能的损失，其原因是未知的。添加剂的使用很大地增加磨料悬浮体制备工艺的复杂性和成本。发明人已经发现，是期望的是，磨料悬浮体供给系统在没有延迟磨料沉降的添加剂的情况下操作，但是具有使用添加剂的选项，如果对于特定的切割操作的模式来说它们提供益处例如由于膨胀性最小化脱水的话。

当磨料颗粒被携带至动态地悬浮在空气中的切割头部时空气质量是磨料质量的仅3wt％左右。当磨料被暂时地悬浮在水中时，水典型地把被水射流加速的总质量的30wt％或更多考虑在内。被水射流加速的载体水减少被传递至磨料颗粒的动量的量并且因此减少切割性能。因此，是期望的是，使用尽可能符合实际的高的磨料浓度。实际上，这意味着使用略微地低于其中磨料浓度的小的增加导致表观粘度的以及堵塞的风险的急剧上升的水平的磨料浓度操作。取决于磨料材料和颗粒直径，最优的磨料浓度典型地在60至70wt％之间。

通过使用剪切稀化添加剂，发明人已经发现，是可能的是把精细的磨料悬浮体的磨料含量增加至高于70wt％左右，同时保持良好的流动性。然而，允许磨料浓度被增加的有效的添加剂减少颗粒沉降时间并且沉降的床成为非常高密度的并且难以在没有物理介入的情况下再悬浮。为了确保高密度沉降不在供给系统中发生，必需的是，具有对在其中添加剂例如聚合物丙烯酸分散剂被使用以最大化磨料浓度的磨料供给系统的密切控制。本专利申请的磨料悬浮体供给系统的实施提供对于剪切稀化添加剂被或更优选地不被使用的必需的控制。

把以糊剂形式的或被悬浮在泡沫中的磨料颗粒供给至切割头部，例如在US 7934977中描述的，减少被磨料水射流加速的载体水的量，与夹带磨料悬浮体相比。糊剂需要被挤出以流动至切割头部并且这涉及用于把磨料糊剂供给至切割头部的复杂的工艺和系统。用于可靠地把磨料糊剂供给至夹带磨料水射流设备的切割头部的系统尚未被描述。使用泡沫添加剂减少为了把磨料颗粒输送至切割头部所需要的水的量引入许多差地可控制的变量并且没有方法已经在本领域中被描述以用于一致地并且可靠地把被悬浮在泡沫中的磨料供给至是机械加工工具的一部分的磨料水射流设备的切割头部。

用于磨料水射流切割的磨料颗粒通常是具有约4的比重的石榴石、橄榄石或氧化铝颗粒。这些磨料的已隔离的颗粒，具有对于具体的切割头部汇集管直径合适的直径，在切割头部局部的并且在切割头部内的通路中在一秒左右内沉降。然而，高磨料浓度悬浮体中的颗粒之间的干扰极大地减少沉降速度，所以非流动的精细的磨料悬浮体可以通常保持在磨料水射流供给系统的通路中持续一分钟左右并且流动重新起动而没有问题。在正常的切割操作期间的非切割时期可以超过流动可以在其内被重新起动的时间，而没有问题，所以把磨料从通路清除的手段是必需的。在本发明的实施中，用于从磨料供给系统的一部分除去磨料颗粒的动作，当沉降的不可接受的水平是可能的时，被编程入磨料水射流设备的控制系统中。现有技术没有关于需要自动化磨料悬浮体供给系统的操作以适应磨料颗粒沉降的记载。

使用被携带至被动态地悬浮在空气流中的切割头部的磨料的实践将具有被安装在被自动地从大型料斗加满的切割头部移动系统上的局部料斗。在移动系统上的局部料斗的容量优选地被限制于足以把磨料供应至切割头部持续几分钟的容积。供给被在空气流中携带的磨料颗粒的局部料斗包括磨料截流阀和磨料计量手段。磨料计量手段把磨料颗粒排放入被切割头部产生的空气流中并且颗粒被在该空气流中携带经过管路至切割头部。设置了被切割头部夹带的空气的量远多于为了把磨料颗粒携带至切割头部所需的量。磨料流量因此独立于空气流量并且独立于切割头部的空气夹带性能。

夹带被在空气流中携带的磨料颗粒的磨料水射流的成功利用被切割射流中的磨料浓度极大地辅助，该磨料浓度独立于载体空气流量并且独立于切割头部的空气夹带性能。空气的低的密度导致切割性能的几乎没有损失，当比为了把磨料携带至切割头部所必需的最小量显著更多的空气被夹带时。因为对被夹带的空气的量的密切控制不被要求，所以良好的切割性能可以使用宽范围的切割头部内部几何构型的以及使用汇集管孔和其他的切割头部部件的很大的磨损被实现。

夹带被暂时地悬浮在水中而非动态地悬浮在空气中的磨料导致切割射流中的独立于载体流体流量并且独立于切割头部夹带性能的磨料浓度的益处的损失。当夹带磨料悬浮体时，切割射流中的磨料浓度取决于载体流体流量，取决于磨料悬浮体中的磨料浓度并且取决于切割头部夹带性能。这意味着比当磨料被动态地悬浮在空气流中被携带至切割头部时多得多的流体动态过程和几何参数影响了磨料悬浮体供给至切割头部。

理想地，至切割头部的磨料悬浮体流动应当被精确地计量。然而，具有高浓度磨料悬浮体的小的流动的精确的计量是极端地困难的。不是符合实际的是，采用液体计量技术中的任何已知的固体测量至磨料水射流设备的切割头部的磨料悬浮体流动。这是因为以下中的几个的组合：高磨料浓度、高度地磨蚀性的材料、小的流量、颗粒堵塞、每秒多个切割循环、重量和空间限制以及与切割过程的接近度。在没有直接地计量至切割头部的磨料流动的手段时，其他的手段已经被发明人开发。

当夹带磨料悬浮体时，切割射流中的磨料浓度取决于以下：

a)磨料悬浮体中的磨料的浓度

b)磨料悬浮体的流变学性质

c)磨料悬浮体的影响其流动性的搅动和流动历程

d)切割头部的夹带性能，其取决于切割头部几何参数，包括影响水射流的夹带特性的那些，其中在汇集管孔的开始处的直径是关于磨料悬浮体夹带的重要的几何参数，并且该尺寸当汇集管磨损时改变

e)在切割头部和系统中的在压力起作用以使磨料混合物流动至切割头部的点之间的磨料供给系统流动特性

f)起作用以使磨料混合物流动至切割头部的压力。

悬浮体的恒定的磨料浓度和流变学性质可以通过悬浮体制备被控制。到达切割头部的磨料悬浮体的一致的搅动和流动历程通过确保流动至切割头部的磨料悬浮体经历相似的搅动和流动条件并且这些条件破坏悬浮体之前的流动历程被实现。切割头部几何参数通过在关键的切割头部部件尺寸上成以微米水平的公差被控制。预测的建模可以被用于把当汇集管磨损时的几何构型的改变考虑在内。

因为多个参数的变化性被控制或是可预测的，所以为控制切割射流中的磨料浓度可用的变量是切割头部夹带室和供给系统中的在控制可以被对磨料悬浮体压力执行的点之间的压力差。压力控制的点需要尽可能符合实际地靠近切割头部，从而最小化对在压力控制的点和切割头部之间的时间和剪切依赖的流动过程的磨料悬浮体流动的影响。如果局部料斗被使用，那么驱动压力是磨料悬浮体从料斗出来进入导管的点和切割头部之间的压力差。

当磨料被空气流携带至切割头部时，局部料斗靠近切割头部的主要的原因是最小化切割循环之间的时间。基本上，清除的磨料在水射流被停止之前被在空气中从管路和切割头部携带，否则保持在管路和切割头部中的磨料沉降并且切割头部中的颗粒可以被润湿。当沉降的磨料在管路中存在或已润湿的磨料在切割头部中存在时，堵塞是在切割头部流动通路中或在汇集管孔中在重新起动至切割头部的水流动时高度可能的。

被在空气中携带经过管路至切割头部的磨料颗粒以超过10m/s行进并且在料斗和切割头部之间的在输送中的磨料的量等效于小于十分之一秒的切割时间。管路中至切割头部的磨料悬浮体的速度典型地小于1m/s并且在与切割头部的连接部中的在输送中的磨料的量可以达到几秒的切割时间。在每次切割被停止时从至切割头部的供给系统清除磨料悬浮体不是符合实际的或必需的，因为磨料悬浮体可以在其流变学性质恶化以导致堵塞问题之前保持在管路和切割头部通路中持续一分钟左右。

在本发明的实施中，局部料斗或局部下沉的其他形式被提供，来自切割头部通路和管路的磨料悬浮体被移位入其中，当一个切割循环结束和下一个开始之间的时间延迟超过设置值时。设置了磨料悬浮体的点源可以位于靠近切割头部以最小化被引发供给系统，在其已经被冲洗磨料悬浮体之后，导致的延迟。发明人已经发现，如果磨料悬浮体的源不是被安装在切割头部移动系统上的局部料斗，那么具有很大的优点。

在本发明的实施中，具有实质上恒定的性质和流动历程的磨料悬浮体被在切割头部处提供，通过把磨料悬浮体从靠近切割头部传递的流动回路撤回，在其中比被切割头部需要的显著更多的磨料悬浮体正在流动。用于使具有一致的被流动引起的流变学性质的磨料悬浮体被保持在这样的流动回路中的手段被提供。使用五倍左右在回路中的流动，与至切割头部的流动相比，流动回路中的压力当至切割头部的磨料悬浮体流动被开始和停止时不显著地改变。

在本发明的实施中，在靠近或在切割头部的在其处磨料悬浮体被从流动回路流动出的点处的压力被悬浮体流变学性质、泵的在流动回路中的位置以及泵送速率以及如果需要的话被可控制的节流部控制。节流部作用于比至切割头部的流动大的流量并且这允许比如果节流器位于向切割头部的磨料悬浮体供给连接部中的话很大地较不有助于堵塞的节流器通路尺寸。

在EP 2 097 223 B1和WO2011/070154 A1中描述的切割头部能够抽吸超过从大气压力至绝对真空的范围的80％的真空。发明人已经发现，能够抽吸这样的真空的切割头部从以大气压力的源夹带过于多的磨料悬浮体。这意味着在磨料混合物从源流动的点处的压力必须低于大气压力以限制磨料悬浮体被切割头部夹带的速率。源真空可以超过400mmHg以实现切割射流中的期望的磨料浓度。

在本发明的该实施中，在磨料混合物被从磨料悬浮体源撤回的点处的压力被保持在低于大气压力以能够把磨料混合物从切割头部和在源点和切割头部之间的导管清除。当水射流不存在时，被在切割头部引入的移位流体朝向磨料悬浮体源流动。移位流体可以经过汇集管抽吸入，在这种情况下其是环境流体、空气或水(如果汇集管出口被浸没的话)。可选择地，在本发明的实施方案中，空气、水或其他流体的被阀控的源被连接于切割头部夹带室或被连接于在磨料悬浮体连通/断开阀和切割头部之间的导管。

在切割停止时，在连接磨料悬浮体源和切割头部的管路中的磨料悬浮体连通/断开阀被在水射流截流阀被关闭的同时也不同程度地关闭。磨料悬浮体连通/断开阀在切割循环的开始时与打开水射流截流阀同时地被不同程度地打开。一个例外是当每秒实施多个切割或钻孔操作时，此时磨料悬浮体连通/断开阀可以不需要在切割和钻孔循环之间被关闭。

打开向被连接于切割头部夹带室的移位流体的源或向磨料悬浮体截流阀和夹带室之间的连接部的阀导致移位流体代替磨料悬浮体被夹带。这意味着磨料切割可以通过打开和关闭向移位流体的源的阀被开始和停止。在本发明的实施中，通过控制移位水的流动，被夹带的磨料悬浮体的量以及因此切割射流中的磨料浓度被改变。

当切割不被安排在磨料悬浮体性质在切割头部中或在向磨料悬浮体的源的连接部中不利地改变之前时，磨料悬浮体连通/断开阀被打开持续足以使移位流体把磨料悬浮体实质上清除返回至源的时间。在把磨料悬浮体清除返回至在该点处的源之后，悬浮体连通/断开阀的周期性地瞬间打开被安排以防止在该点的局部的磨料显著脱水。磨料悬浮体阀被打开以允许移位流体流向磨料悬浮体源的时机和持续时间被编程入磨料水射流设备的控制系统中。可选择地，在本发明的实施中，设置了阀把连接部密封于该点，使得其中磨料悬浮体可以脱水的死空间不存在。

使用可以落入400mmHg左右的泵入口真空压力泵送60至70wt％细磨料悬浮体是需求极大的职责，特别是当泵必须能够传递很大量的空气以及磨料悬浮体时。蠕动泵可以满足该职责，但是通过它们的操作模式，蠕动泵产生显著的压力脉动，压力脉动如果不被阻尼的话导致在工件切割表面上的条纹并且增强在磨料悬浮体中的水迁移。发明人已经发现，到达切割头部的压力脉动可以使用高度柔性的管路例如硅橡胶用于流动回路的一部分被充分阻尼。然而，小的波动保持，其影响磨料悬浮体脱水并且这些在本发明的磨料悬浮体供给系统的设计和操作中是允许的。

使用由柔性管路形成的导管允许致动器作用于管路以提供磨料悬浮体连通/断开阀并且允许可控制的致动器作用于管路以提供变速流阀作用。通过这样的手段，向流动回路中的渗透被避免，该渗透使得在磨料可以被积聚并且由于悬浮体的富含磨料的团块被形成并且携带至切割头部而带来问题。在本发明的实施中，致动器作用于磨料悬浮体被从流动回路撤回以流动至切割头部的点的上游的柔性管路，其中泵位于点的下游。在本发明的实施中的阀和泵被自动地控制以保持在磨料悬浮体被从流动回路流动出至切割头部的点处的期望的压力。

水的脱气可以在本发明的流动回路中发生，因为磨料悬浮体的压力被显著减少至低于大气压力。发明人已经发现，被从溶液带出来的气体可以到达切割头部并且导致在切割表面上的条纹，并且被空气或其他的气体的突然释放导致的压力波动也导致在切割表面上的条纹。取决于水的源，可能需要部分脱气的水用于制备磨料悬浮体。

取决于磨料特性，在容器或供给料斗中的由精细的磨料组成的磨料床的底部可以在一个小时左右接近已牢固地沉降的条件。如果时间段越长，那么床变得越牢固，直到床可以被认为是已经成为固体。如果料斗中的精细的磨料被允许沉降，那么用于重新起动搅动的扭矩可以是十或更多倍稳态搅动扭矩，这对避免搅动器被内嵌在沉降的精细的磨料中是必要的。现有技术没有关于磨料水射流设备供给系统可以如何被设计以避免搅动器被内嵌在精细的沉降的磨料中的记载。在本发明的实施中，描述了当磨料水射流设备被停机时，搅动装置如何从料斗中的床被撤回，以及搅动装置被以受控的方式再引入沉降的床中以在切割操作开始之前流体化床。

在精细的磨料颗粒的被搅动的容器中的远离搅动器的流体移动被快速地阻尼。由于快速的移动，阻尼被引入精细的磨料的沉降的床中的搅动器趋于产生具有略微地大于搅动器直径的直径的空腔。发明人已经发现，为了混合在料斗中的磨料床的完全的横截面，具有是料斗直径的70％或更大的直径的搅动器是期望的。

用于磨料水射流切割的精细的磨料粉末通常是已经经受为了产生具有合理的窄的颗粒分布的粉末所必需的最小分级的相对低成本的矿物。磨料粉末含有容易地成为依附于表面并且作为粘的膜干透的空气传播的已润湿的颗粒的微米和亚微米颗粒。磨料悬浮体依附于容器的壁，使得完全地清空容器是不可能的并且这导致废物。因此高度期望的是，用于磨料悬浮体制备的设备形成磨料水射流设备的一部分并且以避免磨料在表面上干燥并且最小化空气传播颗粒的方式接收作为干燥粉末的磨料。

本发明的实施具有用干燥的磨料从大型储存容器手动地或自动地加满的被搅拌的料斗。利用流体的竖直密度梯度的湍流抑制的物理现象，磨料悬浮体从在被搅拌的料斗中的在水覆盖物下方的被搅动的磨料床撤回。使用合适的搅动和床厚度，相对地静止的水覆盖物被保持在被搅动的磨料床上方。被远离料斗壁地供给至覆盖水的表面上的干燥磨料颗粒在密度流中下降至被搅动的磨料床，几乎没有与覆盖水的混合。以受控的速率并且在合适的位置流动入磨料床中的水帮助保持磨料悬浮体被从床撤回的位置处期望的磨料浓度。设置了向上流过床的过量的水在覆盖水表面处溢流以把不在覆盖水表面上润湿和漂浮的材料在磨料供给中运走。

重要地，本发明的磨料悬浮体制备方法不要求进入磨料悬浮体料斗中的水的精确的计量以实现磨料悬浮体被从料斗撤回的点处期望的磨料浓度。

在撤回位置处的悬浮体中的磨料的期望的浓度被搅动强度、床厚度、覆盖水深度、把磨料悬浮体流动返回入床中的位置和向床中的水流动的位置和速率的组合实现。把料斗安装在测压元件上允许料斗中的磨料的监测和被来自大型储存容器的干燥的磨料自动加满以保持磨料床厚度。

代替把水流动入磨料床中，水有利地被流动入在磨料悬浮体被撤回以流动至切割头部的点和泵之间的磨料悬浮体流动回路中。水减少正在被泵送的磨料浓度以使泵量是较不费力的。也可以设置来自料斗的覆盖水被抽吸入在该点和泵之间的流动回路中以减少泵量的严重性。

如果期望的是在磨料悬浮体流动回路中不使用蠕动泵或其他的被直接地驱动的泵，那么利用料斗覆盖水的射流泵可以被使用。当是这种情况时，大容积的料斗被要求具有覆盖水的超过磨料床的足够的深度，以允许磨料足够的沉降。

如果磨料悬浮体被从切割台再循环，那么其可以被在合适的高度供给料斗中。料斗设计可以允许被再循环的磨料进入料斗，作为具有比在切割头部处期望的很大地更低的磨料含量的悬浮体，通过包括在料斗中的在其中磨料浓度增加的沉降段。

磨料悬浮体当磨料悬浮体供给系统被停机持续延长的时间段时被从流动回路冲洗。在使用在磨料床上的覆盖水操作的料斗的情况下，至磨料悬浮体流动回路的入口优选地呈在流动回路被停机之前被升高入覆盖水中的液位探测管的形式，使得覆盖水被泵送以把磨料从流动回路冲洗。

为了在机械加工工具环境中操作，用于本发明的被搅动的料斗和磨料悬浮体流动回路的起动和停机程序被编程入机械加工工具的控制器中。为了开始本发明的优选的磨料悬浮体供给布置，磨料悬浮体流动回路中的泵被开始并且来自料斗的覆盖水的流动被在磨料悬浮体流动回路中建立，然后开始叶轮旋转并且升高料斗，使得叶轮再悬浮磨料床。为了避免当其再悬浮沉降的床时过载搅动器，叶轮扭矩或料斗测压元件输出的改变被用于控制向床中的叶轮穿透的速率。代替移动料斗，叶轮和其驱动器与流动回路液面探测管共同地可以被相对于料斗移动。为了停机磨料供给系统，搅动器被停止并且料斗被下降，直到搅动器的叶轮和入口和返回液面探测管在覆盖水中。磨料悬浮体截流阀然后被打开，并且在用于允许磨料悬浮体被从切割头部清除返回至磨料悬浮体的点源的时间延迟之后，阀被关闭，并且在用于允许覆盖水循环经过流动回路以把磨料从回路冲洗出来的另外的时期之后，循环泵被停止。

本领域的技术人员将意识到，磨料悬浮体的从流动回路的清除可以被在流动回路中的接合部处连接的加压的流体的源实施。这样的接合部连接部是在磨料悬浮体的脱水将发生的位点，其可以在磨料悬浮体流动回路的操作期间导致问题，使可以被重新定位到料斗覆盖水中的入口和返回液面探测管是优选的选项。被在切割头部处连接的移位流体的源也可以被用于，与流动回路阀和泵的被程序控制的操作共同地，把磨料混合物从流动回路冲洗。

在下文中，本发明的不同方面连同不同方面的可能的组合一起将被概括。

在第一方面中，提供至磨料水射流设备的切割头部的磨料悬浮体供给布置，在该切割头部中高速水射流把磨料悬浮体夹带入汇集管中并且在汇集管出口处排放切割射流，所述磨料悬浮体供给布置由以下组成：

在一个点处的磨料悬浮体的源

导管，其中其入口端部被在该点连接于磨料悬浮体的源并且在其出口端部连接于切割头部

在所述导管中的磨料悬浮体连通/断开阀

在切割头部处的移位流体的源

其特征在于：

a)在第一导管的入口端部连接于磨料悬浮体的源的所述点处的压力低于在所述移位流体的源处的压力

b)当在所述导管中的磨料悬浮体连通/断开阀是打开的并且高速水射流在切割头部中存在时磨料悬浮体从磨料悬浮体的源在该点流过导管至切割头部

c)当在导管中的磨料悬浮体连通/断开阀是打开的并且切割头部中不存在高速水射流时磨料悬浮体被来自在切割头部处的移位流体的源的流体从所述导管移位朝向在该点处的其入口端部。

在第二方面中，磨料悬浮体在所述第一导管连接于所述磨料悬浮体的源的所述点的局部移动。

在第三方面中，方面2中的磨料悬浮体在所述点的局部的移动由在所述点处连接于第一导管的第二导管中流动的磨料悬浮体引起。

在第四方面中，方面2中的磨料悬浮体在所述点的局部的移动由在容器中的搅动器引起，在该容器中导管1的入口被在所述点处连接。

在第五方面中，提供具有用于所述磨料悬浮体连通/断开阀的致动器的第一方面的磨料悬浮体供给布置，致动器被磨料水射流设备的控制系统控制以

a)当切割头部中存在高速水射流时，开始和停止磨料悬浮体流向切割头部

b)当切割头部中不存在高速水射流时，使磨料悬浮体连通/断开阀打开以使移位流体在切割头部处进入导管1以流向磨料悬浮体的源点，以使来自第一导管的一部分或全部磨料悬浮体清除。

在第六方面中，第五方面的控制系统被程序控制以打开第一方面的磨料悬浮体连通/断开阀持续一个时间段以允许磨料悬浮体被从第一导管移位，然后磨料悬浮体的流变学性质改变使得在导管中的停滞流的一个时期之后流动阻塞可以在导管或切割头部中形成，当随后切割头部中存在水射流并且磨料悬浮体阀连通/断开阀被打开时。

在第七方面中，提供如在第一方面中的磨料供给布置，其中移位流体的源是在汇集管出口处的环境流体。

在第八方面中，提供如在第一方面中的磨料供给布置，其中被阀控的移位流体的源经过被阀控的连接部连接于切割头部，使得当所述切割头部中不存在水射流时，在所述第一导管中打开所述移位流体的源阀并且打开所述磨料悬浮体连通/断开阀使磨料悬浮体从所述导管移位朝向磨料悬浮体的所述源点。

在第九方面中，提供如在第一方面中的磨料供给布置，其中移位流体的源经过被阀控的连接部连接于切割头部，使得当所述切割头部中存在水射流时，打开移位流体的源的阀使移位流体流动至切割头部以被水射流夹带。

在第十方面中，提供形成磨料水射流设备的一部分的至第一方面的切割头部的夹带室的磨料悬浮体供给布置，在所述切割头部中，高速水射流穿过室，把磨料悬浮体从磨料悬浮体供给系统夹带入该室中并且夹带入汇集管中以在切割头部出口处产生磨料切割射流，所述磨料悬浮体供给布置由以下组成：

磨料悬浮体的源

导管，其中其入口端部被在一个点处连接于所述磨料悬浮体的源并且在其出口端部处连接于切割头部夹带室

在所述导管中的磨料悬浮体连通/断开阀

来自周围环境的在汇集管出口处的移位流体的源，或被连接于夹带室的被阀控的移位流体的源，或在磨料悬浮体连通/断开阀和切割头部夹带室之间的被连接于所述第一导管的被阀控的移位流体的源，

其特征在于：

d)在导管连接于磨料悬浮体的源的所述点处的低于大气压力的压力

e)当在第一导管中的磨料悬浮体阀是打开的并且高速水射流在切割头部中存在时，并且如果被阀控的移位流体的源存在的话，移位流体阀被关闭，磨料悬浮体从磨料悬浮体的源在该点流过导管至切割头部夹带室

f)当在导管中的磨料悬浮体连通/断开阀是打开的并且切割头部中不存在高速水射流时，磨料悬浮体被移位流体从夹带室和导管移位，移位流体：

i)从在汇集管出口处的环境进入汇集管出口并且经过汇集管、夹带室和导管朝向在所述点处的磨料悬浮体源流动

或

ii)经过打开的流体移位阀进入夹带室并且经过导管朝向在所述点处的磨料悬浮体源流动并且经过汇集管流动至环境

或

iii)经过打开的流体移位阀流动至位于导管中的在磨料悬浮体连通/断开阀和切割头部夹带室之间的接合部并且在导管中朝向在所述点处的磨料悬浮体的源流动并且朝向夹带室流动并且经过汇集管流动至环境。

g)移位流体被夹带入高速水射流中，当移位流体阀是打开的并且磨料悬浮体连通/断开阀是打开的并且移位流体的压力在或高于在磨料悬浮体的源点处的压力时。

在第十一方面中，提供如在第一方面中的至夹带切割头部的磨料悬浮体供给布置，其中磨料悬浮体的源点在第一方面的第一导管和第二导管之间的接合部点处，在该第二导管2中磨料悬浮体的流量显著大于为了从接合部点经过第一导管流动至切割头部所需要的流量。

在第十二方面中，第十一方面的第二导管形成被在其入口端部和出口端部连接于磨料悬浮体料斗的流动回路并且在该流动回路中具有向方面1的第一导管的接合部点以及使磨料悬浮体在所述第一导管中流动的泵。

在第十三方面中，第十二方面的磨料悬浮体流动回路包括在第二导管中的在与第一导管的接合部点的下游的泵。

在第十四方面中，第十二方面的磨料悬浮体流动回路包括在第二导管中的位于向第一导管的接合部点的上游的可变节流部。

在第十五方面中，第十四方面的可变节流部优选地被作用于柔性管路以导致压力降的致动器提供以降低在第一导管和第二导管的接合部点处的压力。

在第十六方面中，第十三方面的泵优选地是具有变速传动的蠕动泵。

在第十七方面中，压力感测装置监测在第十一方面的第二导管中的靠近与第一导管的接合部点的压力以把信号提供至磨料水射流设备的控制系统，控制系统起作用以设置第十五方面的可变压力减少节流部以及第十三方面的泵的速度以控制在第一导管和第二导管之间的接合部点处的压力。

在第十八方面中，第十二方面的磨料悬浮体循环回路包括被搅动的磨料悬浮体料斗作为流动回路的一部分。

在第十九方面中，第十八方面的被搅动的磨料悬浮体容器由以下组成：

a)料斗

b)搅动器

c)至流动回路的入口

d)从流动回路的返回部

e)磨料颗粒的床

f)在磨料颗粒的床上方的水覆盖物

其特征在于

a)料斗，具有使被搅动的磨料颗粒的床能够被床上方的水覆盖物的一个深度保持使得覆盖水表面是实质上静止的尺寸

b)至流动回路的入口连接部被定位在被搅动的磨料床中的磨料浓度是在切割头部处被要求的磨料浓度的位置处。

在第二十方面中，水被直接地供给第十二方面的磨料悬浮体容器中或被供给第十一方面的第二导管中，在第一导管和第二导管相遇的点的下游并且在第十三方面的泵的上游。

在第二十一方面中，第十九方面的料斗具有溢流

在第二十二方面中，第十九方面的料斗被安装在重量传感器上以允许料斗中的磨料的量的监测。

在第二十三方面中，提供用于把第十九方面的搅动器在磨料床中的位置和在覆盖水中的位置之间移动的装置。

在第二十四方面中，提供用于把至第十二方面的流动回路的入口在磨料床中的位置和在覆盖水中的位置之间移动的装置。

在第二十五方面中，干燥磨料颗粒的源被设置在第十九方面的料斗的水表面的表面上方。

在第二十六方面中，提供控制系统，控制系统使用来自第二十二方面的重量传感器的信号使来自第二十五方面的磨料颗粒的源的磨料颗粒被排放至第十九方面的料斗的表面水上。

在第二十七方面中，第十九方面的搅动器被变速马达驱动并且提供搅动器上的扭矩的信号。

在第二十八方面中，控制系统被提供并且程序控制，其自动地可以通过以下起动磨料供给系统：

a)使用至被定位在覆盖水中的第十九方面的流动回路的入口起动第十三方面的泵

b)使用被定位在覆盖水中的第十九方面的搅动器起动搅动器

c)以通过把搅动器上的扭矩限制为设置值或把第十五方面的重量传感器上的负荷变化限制为预定值所确定的速率把至流动回路和搅动器的入口重新定位到在料斗中的磨料床中。

在第二十九方面中，控制系统被提供并且程序控制，其以使得能够自动地重新起动磨料供给系统的方式自动地停机磨料供给系统，停机程序涉及

a)停止搅动

b)把搅动器和至流动回路的入口重新定位到覆盖水中

c)把第一方面的磨料悬浮体连通/断开阀对来自第一方面的导管的清除的磨料打开，随后关闭悬浮体连通/断开阀

d)在使来自流动回路的磨料清除足够的时间段之后，停止第十三方面的泵。

在第三十方面中，磨料悬浮体可以含有改变其流变学性质的添加剂。

附图简述

本发明的另外的特征和优点现在将参照附图被描述，其中

图1示出了夹带切割头部。

图2和3示出了用于切割头部的磨料悬浮体供给系统。

图4示出了磨料悬浮体料斗。

图5示出了磨料悬浮体供给系统的一部分。

图6示出了磨料悬浮体供给系统。

附图的详细描述

首先参照图1，其示出了产生切割射流108的切割头部14。来自源15的加压的水经由加压的水截流阀110和准直管子102流至水射流喷嘴103以产生高速水射流104。水射流104穿过夹带室105并且进入汇集管107的孔106。在穿过夹带室105时，水射流104夹带磨料悬浮体，磨料悬浮体自源100开始，经过导管19，借助磨料悬浮体连通/断开阀13至通路111并且进入夹带室105和汇集管孔106中。在汇集管孔106中，动量在水射流104与磨料悬浮体中的磨料颗粒和水之间被交换以在汇集管出口118处产生切割射流108。

高于大气压力的移位流体的源16可以被设置经过阀17、管路117和通路112至夹带室105或移位流体的源16可以被设置经过阀18至在磨料悬浮体连通/断开阀13和切割头部通路111之间的导管19。移位流体通常将是水，虽然在某些情况下加压的空气可以是优选的。

为了使用在EP 2 097 223 B1和WO 2011/070154 A1中描述的切割头部有效地切割，来自源100的磨料悬浮体的压力需要是低于大气压的压力以实现切割射流108中期望的磨料浓度。如果加压的水截流阀110被关闭并且磨料悬浮体连通/断开阀13是打开的并且如果独立的移位流体的源16不被提供或阀17和18被关闭，那么在118的环境流体在汇集管孔106中被抽吸。在118被抽吸的环境流体是空气，除非汇集管107在水被抽吸入时被浸没。被抽吸入汇集管孔106中的流体流过夹带室105、通路111和导管19朝向磨料悬浮体源100。

当加压的水截流阀110被关闭并且磨料悬浮体连通/断开阀13是打开的并且阀17或18是打开的时，来自源16的移位流体朝向磨料悬浮体源100流动。在加压的移位流体流过阀17的情况下，其传递经过管路117、通路112、夹带室105、通路111和导管19，以及磨料悬浮体连通/断开阀13，从而使磨料悬浮体移位朝向磨料悬浮体的源100。在传递经过夹带室105时，移位流体的一部分也流过汇集管孔106以在汇集管出口118排放。当来自源16的移位流体经过阀18进入至导管19时，其也通过阀13流向磨料悬浮体的源100并且也通过通路111、夹带室105和汇集管孔106流向汇集管出口118。

当加压的水截流阀110和磨料悬浮体截流阀13是打开的时，并且如果阀17或18对高于磨料悬浮体的源100的压力的压力的移位流体的源16是打开的话，来自源16的移位流体被水射流104夹带。移位流体也流向磨料悬浮体源100。

当加压的水截流阀110是打开的并且磨料悬浮体截流阀13被关闭并且移位流体阀17或18是打开的时，来自源16的移位水的流动可以被改变，从而改变在汇集管107出口118处的水射流的特征。从源16流动的水的量可以增加或减少靠近汇集管107出口118的工件上的空腔化作用强度。改变空腔化作用强度的能力可以对标记和蚀刻工件表面是有用的。

当磨料水射流104正在夹带磨料悬浮体时，切割射流108中的磨料的浓度可以通过计量经过阀17或18的来自源16的移位水被减少。在经过阀17的被计量的移位水的情况下，切割射流108中的磨料浓度的快速变化可以提供在蚀刻和铣削期间对材料除去的控制。

现在参照图2，其示出了用于夹带切割头部14的磨料悬浮体供给回路1。料斗2具有带搅拌器5的搅动器3并且被通常具有60至70wt％磨料含量的磨料/水混合物4部分地填充。用来自源10的磨料悬浮体经过泵22和导管9加满料斗2。将通常是可逆的蠕动泵的泵22经过导管9把磨料悬浮体4转移入和转移出料斗2。料斗2是对环境密封的并且空气空间20经过导管23连接于真空源21。

磨料悬浮体4借助磨料悬浮体连通/断开阀13在点7进入导管19。当阀110对加压的水源15是打开的并且阀13是打开的时，切割头部14中的水射流104在7把来自料斗2的磨料悬浮体夹带经过导管19至切割头部14的夹带室104。磨料悬浮体流动的速率取决于在点7处的磨料悬浮体的流变学性质，取决于在点7和夹带室104之间的流动线的特征的压力损失并且取决于点7和夹带室104之间的压力差。在点7处的压力被真空源21控制。因此，在本示例性的实施方案中，点7可以被视为可以被设置为经过导管19与切割头部14流体连通的磨料悬浮体的源。

移位流体的源16可以经过阀17连接于切割头部14的夹带室105或经过阀18连接于导管19。

当磨料悬浮体截流阀13是打开的时并且阀18或17对高于大气压力的压力的移位流体的源16是打开的时，在加压的水阀110被关闭时，导管19可以实质上没有磨料悬浮体。移位流体的一部分也流过汇集管107。

当移位流体的源16不被提供或阀17或18(如果存在的话)被关闭时，那么在阀110被关闭并且阀13是打开的并且料斗2中的空间20中是真空时，汇集管107出口118处的来自环境的移位流体进入汇集管。移位流体是空气，除非当移位流体是水时，汇集管107出口被浸没在水中。移位流体流过导管19以在点7排放入料斗2中。

在点7进入料斗2的移位空气鼓泡经过磨料悬浮体4并且经过导管23排出。为了限制真空源21必须泵送的空气的量，阀13期望地被安排成打开持续仅足够允许磨料悬浮体从导管19被清除的时间。为了避免当移位流体是水时改变容器2中的磨料悬浮体4中的磨料浓度，阀13期望地被安排成打开持续仅足够使移位水把磨料悬浮体从导管19清除的时间。

阀13可以位于向导管19的点7处以避免程序控制阀13的周期性打开和关闭，以使磨料悬浮体从导管19初始清除之后在点7进入导管19的磨料冲洗迁移和脱水。

取决于磨料悬浮体的特性和加入的添加剂，料斗2中的磨料悬浮体4可以在不使用搅动器3和搅拌器5的情况下被保持在合适的条件中。代替地，可以设置成磨料悬浮体4被泵22循环地泵送入和泵送出料斗2，同时保持料斗2中足以把磨料悬浮体4供应至切割头部14的磨料悬浮体4。

现在参照图3，其示出了磨料悬浮体供给系统30，其中比切割头部所要求的显著更多的磨料悬浮体在靠近切割头部14传递的流动回路中被泵送。流动回路由具有入口77和可变的流动节流部31的导管6、导管8、在点7处的接合部、导管32、泵33和具有从料斗2中的流动回路的出口35的导管34形成。在本示例性的实施方案中，接合部点7可以被视为可以被设置成经过导管19与切割头部14流体连通的磨料悬浮体的源。

在流动回路中的流动方向可以被逆转，使得在接合部7处的压力可以高于或低于作用于料斗2中的表面23的压力。如果堵塞在流动回路中发生的话，流动方向的逆转可能是必需的。

在接合部点7处的压力通过下述方式被控制：通过改变泵33的速度，通过节流部31的设置，通过在料斗2中相对于切割头部14的磨料悬浮体表面高度23以及通过作用于表面23的空气空间20中的压力。空气空间20中的压力是经过导管11连接的空气源压力24并且优选地是大气压力。

位于靠近接合部点7的压力传感器18提供用于设置在接合部点7处的压力的信号。

图3的料斗2的操作是通常如同图2的料斗2，阀13、17和18的功能也是如此。

现在参照图4，其示出了磨料悬浮体供给系统70的一部分，该部分与图5的磨料悬浮体供给系统40的一部分形成完整的磨料悬浮体供给系统。

图4示出了覆盖水73的层被设置在悬浮的磨料床72上方。具有叶轮50的搅动器51适于搅拌床72。包括测压元件25的重量传感器55被安装于料斗71，并且是可竖直移动的(双箭头56)，取决于负荷的变化。竖直的移动可以被用作向控制系统(未示出)的输出以加入干燥磨料粉末颗粒，或控制叶轮50在起动期间下降入床72中的速率。

干燥磨料粉末颗粒被容纳在被安装在保持器61中的筒仓60中。当粉末待被排放时，在排放管子63中的阀69被打开并且振动器62被致动以向保持器61提供振动，由此粉末颗粒下落至覆盖水73的表面54并且在密度流中下降至被搅动的磨料床72，几乎不与覆盖水73的混合。来自水源64的经过连接部65的水可以以受控的速率并且在合适的位置流动入磨料床72中以帮助保持入口77处的期望的磨料浓度，在入口77处磨料悬浮体被从床72撤回。

图4还示出了在料斗71的顶部部分处的溢流52。向上流过床72的过量的水在覆盖水表面54处溢出以保持所设置的水高度，允许连续计算料斗71中的磨料的重量，并且携带走磨料供给中不湿润的且不在覆盖水表面54上漂浮的材料。

现在参照图5，其示出了图3的磨料悬浮体供给系统30的一部分，但是具有使其特别地适合于与图4的磨料悬浮体料斗71共同使用的另外的特征。

为了防止当不经过导管19流向切割头部14时在接合部点7处磨料积聚和脱水，图3的磨料悬浮体阀13被位于接合部点7处的阀45代替。

当图4的料斗71正在操作时，其需要加满水的流动以保持覆盖水高度54。加满水有益地流动入导管32中以减少在泵33入口处的磨料浓度。

可以下降至低于400mmHg的磨料悬浮体真空压力的直接测量是困难的，因为磨料与压力表或压力换能器内的空间共同地积聚。通过测量进入导管32的加满水的压力，在接合部点7处的压力可以被推断，在磨料悬浮体不与压力换能器直接接触的情况下。来自源47的加满水流过阀46、导管39至防止磨料悬浮体从导管32进入导管39的止逆阀48。止逆阀48可以是具有低的压力降的由聚合物材料制造的鸭嘴阀或相似的阀。压力传感器49测量导管39中的压力，其实质上是在控制磨料悬浮体的向切割头部14的流动的接合部点7处的压力。

为了提供磨料浓度的测量，在导管44的节段中的磨料悬浮体的重量可以被测定。导管44被柔性接头41和42附接于导管8。测压元件43被用于确定经过导管44的水流动和磨料悬浮体流动之间的重量的改变，允许悬浮体密度的计算。

虽然在图3-5中一个切割头部14被连接于在节流器31和泵33之间的流动回路8、32，但是磨料水射流切割设备的两个或更多个切割头部可以被连接于流动回路8、32。

参照图6，其示出了具有图1的供给系统1和图4的料斗71的特征的悬浮体供给系统80。干燥磨料粉末筒仓81被连接于料斗89以允许料斗89的使用干燥磨料粉末83的以相似于加满图4的料斗71的方式的加满，但是使用在覆盖水73上方的空气空间20中的真空。筒仓81具有可密封的盖子82以允许使用磨料粉末83填充筒仓81。具有隔离阀85的导管86允许筒仓81中的空气空间90中的压力被与料斗89中的空气空间20中的被真空源21经过导管23提供的压力相等化。粉末阀87当空气空间20和90中的压力被相等化时被打开。当粉末阀87是打开的时，振动器62的致动使磨料粉末83从筒仓81流过连接部88并且掉落至覆盖水73表面54上。

当阀85和87被关闭并且阀84是打开的时，跨越可密封的盖子82的压力被相等化并且盖子82可以被打开以使用磨料粉末83加满筒仓81。

当搅拌器5的旋转待被停止持续磨料床72可以沉降的足够地长的时间段时，床72的主要部分可以被泵10经过导管92使用在93处的入口移除至储存源91。可选择地，防止磨料颗粒的牢固的沉降的添加剂可以被从源91或被其他的手段引入床72中以允许搅拌器5开始在沉降的床72中的旋转而没有过度的扭矩。

来自高度传感器94的信号与来自测压元件25的输出共同地可以被用于通过连接部97保持来自水源96的覆盖水高度54并且被用于控制使用来自筒仓81的磨料加满磨料床72。

用于机械加工的磨料水射流设备形成机械加工工具的一部分。机械加工工具被要求被高度地自动化并且其包括磨料供给系统。除了大型料斗的使用干燥磨料粉末的填充，所有的磨料悬浮体供给系统功能需要被自动化并且被机械加工工具控制系统通过磨料水射流设备的控制系统控制。自动化从使具有规定浓度的磨料悬浮体在靠近切割头部处是可用的初始起动作用扩展至以允许系统在日后自动起动的方式使供给系统停机延长的时段。在图4和5中示出的本发明的优选的磨料悬浮体供给系统实施方案特别地适合于自动化的操作。

完全的自动化的例外是磨料颗粒的麻烦的沉降发生时的电功率的持续足够地长的时期的损失，此时手动介入被要求，使用加压的水或压缩空气的源清除用于管路和通路的磨料悬浮体以防止在重新起动供给系统时的堵塞。磨料供给系统管路被设置为具有迅速的连接以及断开连接，包括用于蠕动泵的管路，以允许容易进入以在功率的损失之后把磨料悬浮体从流动回路冲洗。

Claims (39)

1.一种用于产生磨料切割射流的磨料射流系统，所述磨料射流系统包括：

切割头部，其适于接收加压的水以产生高速水射流，

磨料悬浮体的源，

导管，其用于提供所述磨料悬浮体的源，与所述切割头部流体连通，

磨料悬浮体连通/断开阀，其被设置在所述导管中并且具有打开状态和关闭状态，

移位流体的源，其与所述导管的一部分流体连通，所述移位流体的源位于所述切割头部和所述磨料悬浮体连通/断开阀之间，其中所述磨料悬浮体的源处的压力是可控制的以低于所述移位流体的源处的压力，

其中当所述磨料悬浮体连通/断开阀被打开并且所述切割头部中存在所述高速水射流时，所述磨料悬浮体流过所述导管进入所述切割头部中并且被所述高速水射流夹带以产生磨料切割射流，并且

其中当所述切割头部没有高速水射流并且在所述磨料悬浮体的源处的所述压力低于所述移位流体的源处的压力并且所述磨料悬浮体连通/断开阀被打开时，所述导管中存在的磨料悬浮体被朝向所述磨料悬浮体的源移位。

2.根据权利要求1所述的磨料射流系统，其中所述磨料悬浮体的源处的压力是负压。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的磨料射流系统，包括控制系统，所述控制系统用于控制所述磨料悬浮体连通/断开阀的打开和关闭，其中

当所述磨料悬浮体连通/断开阀被关闭并且所述切割头部没有高速水射流时，所述控制系统适于在预定的时间段内打开所述磨料悬浮体连通/断开阀以允许移位流体把所述导管中存在的磨料悬浮体朝向所述磨料悬浮体的源移位。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的磨料射流系统，包括：

料斗，其容纳在所述磨料射流系统的操作中被悬浮的磨料颗粒的床，以及

流动回路，其具有与所述料斗流体连通的入口端部和出口端部，

其中所述导管在接合部点被连接于所述流动回路，其中所述接合部点代表所述磨料悬浮体的源。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的磨料射流系统，包括：

用于控制在所述接合部点处的压力的控制单元，以及

压力感测装置，其监测所述接合部点附近的所述流动回路中的压力以把指示所述压力的信号提供至所述控制单元。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的磨料射流系统，包括泵，所述泵在所述接合部点下游的所述流动回路中，其中所述接合部点处的压力通过控制经过所述泵的流动来控制。

7.根据权利要求6所述的磨料射流系统，其中所述泵呈具有变速传动的蠕动泵的形式，其中所述接合部点处的压力通过控制所述泵的速度来控制。

8.根据从属于权利要求4时的权利要求6或7所述的磨料射流系统，其中所述控制单元可操作地连接于所述泵并且适于基于来自所述压力感测装置的所述信号来控制所述泵的速度/经过所述泵的流动，由此控制所述接合部点处的压力。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的磨料射流系统，包括可变节流部，所述可变节流部在所述接合部点上游的所述流动回路中，其中所述接合部点处的压力通过控制经过所述节流部的流动来控制。

10.根据权利要求9所述的磨料射流系统，其中所述可变节流部呈作用于柔性管路以导致压力降以降低所述接合部点处的压力的致动器的形式。

11.根据从属于权利要求5时的权利要求9或10所述的磨料射流系统，其中所述控制单元可操作地连接于所述可变节流部并且适于基于来自所述压力感测装置的所述信号来改变所述节流部，由此控制所述接合部点处的压力。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的磨料射流系统，包括汇集管，所述汇集管具有出口，所述切割射流从所述汇集管的出口排放，所述汇集管的出口被浸没在环境流体中，由此允许环境流体在所述切割射流不被排放时经过所述汇集管的出口进入，

其中，当所述切割射流不被排放时，所述移位流体的源是被进入所述汇集管中的环境流体。

13.根据权利要求1-11中任一项所述的磨料射流系统，其中被阀控的移位流体的源经过被阀控的连接部连接于所述切割头部，使得

当所述切割头部中不存在水射流时，在所述第一导管中打开所述移位流体的源阀并且打开所述磨料悬浮体连通/断开阀使磨料悬浮体从所述导管朝向所述磨料悬浮体的源移位，并且

当所述切割头部中存在所述水射流时，打开所述移位流体的源阀使移位流体流动至所述切割头部以被所述水射流夹带。

14.根据权利要求4，或从属于权利要求4时的权利要求5-13中任一项所述的磨料射流系统，其中所述流动回路中的流动大于所述导管中至所述切割头部的流动，例如大2倍，更合适地大5倍。

15.根据权利要求4，或从属于权利要求4时的权利要求5-14中任一项所述的磨料射流系统，其中所述料斗包括在所述磨料颗粒的床上方的覆盖水，所述磨料射流系统还包括：

控制系统，以及

搅动器，其用于搅动所述磨料颗粒的床，所述搅动器被所述控制系统控制，

其中所述料斗的尺寸是使得被搅动的磨料颗粒的床被所述床上方的覆盖水的深度保持，使得所述覆盖水的表面是实质上静止的。

16.根据权利要求15所述的磨料射流系统，其中所述流动回路的所述入口端部被定位在被搅动的磨料颗粒的床中的位置或是可定位于所述被搅动的磨料颗粒的床中的位置的，在该位置处磨料浓度是所述切割头部所要求的磨料浓度。

17.根据权利要求15或16所述的磨料射流系统，其中水被直接地供给入所述料斗中或被供给入所述接合部点下游的所述流动回路中。

18.根据权利要求15-17中任一项所述的磨料射流系统，其中所述料斗设置有溢流。

19.根据权利要求15-18中任一项所述的磨料射流系统，其中所述料斗被安装在重量传感器上，所述重量传感器用于确定所述料斗中的磨料的量。

20.根据权利要求15-19中任一项所述的磨料射流系统，其中所述搅动器在所述磨料颗粒的床和所述覆盖水之间是可移动的。

21.根据权利要求15-20中任一项所述的磨料射流系统，其中所述流动回路的所述入口端部在所述磨料颗粒的床和所述覆盖水之间是可移动的。

22.根据权利要求15-21中任一项所述的磨料射流系统，其中干燥磨料颗粒的源被设置在所述覆盖水的表面上方。

23.根据从属于权利要求19时的权利要求22所述的磨料射流系统，其中所述控制系统可操作地连接于所述重量传感器和所述干燥磨料颗粒的源以基于来自所述重量传感器的输入信号控制干燥磨料颗粒从所述干燥磨料颗粒的源到所述覆盖水的表面上的排放。

24.根据权利要求15-23中任一项所述的磨料射流系统，其中所述搅动器被变速马达驱动并且提供所述搅动器上的扭矩的信号。

25.根据权利要求15-24中任一项所述的磨料射流系统，其中所述控制系统被程序控制以通过以下起动磨料供给系统：

使用被定位在所述覆盖水中的所述搅动器起动所述搅动器，

测量所述搅动器上的扭矩，

以使得所述搅动器上的预定扭矩不被超过的速率把所述搅动器重新定位到所述料斗中的所述磨料床中。

26.根据从属于权利要求19时的权利要求15-24中任一项所述的磨料射流系统，其中所述控制系统被程序控制以通过以下起动磨料供给系统：

使用被定位在所述覆盖水中的所述搅动器起动所述搅动器，

测量所述搅动器上的扭矩，

以使得所述重量传感器上的预定的负荷变化不被超过的速率把所述搅动器重新定位到所述料斗中的所述磨料床中。

27.根据从属于权利要求6时的权利要求25-26中任一项所述的磨料射流系统，其中在所述起动期间，所述控制系统还被程序控制以

使用被定位在所述覆盖水中的所述流动回路的所述入口端部起动所述泵，并且

把所述流动回路的所述入口端部重新定位到所述磨料床中。

28.根据权利要求24-27中任一项所述的磨料射流系统，其中所述控制系统被程序控制以便以能够自动地重新起动所述磨料供给系统的方式使所述磨料供给系统停机，其中当所述磨料供给系统停机时，所述控制系统

停止所述搅动器，

把所述搅动器和所述流动回路的所述入口端部重新定位到所述覆盖水中，并且

打开所述磨料悬浮体连通/断开阀以使来自所述导管的磨料清除，随后关闭所述磨料悬浮体连通/断开阀，并且

在使来自所述流动回路的磨料清除足够的时间段之后，停止所述泵。

29.一种使设置在磨料射流系统的料斗中的磨料颗粒的沉降的床或部分沉降的床悬浮的方法，包括：

提供在所述床上方的覆盖水的层，

提供适合于搅动所述床的搅动器，

设置所述搅动器上的扭矩的限值，

把所述搅动器定位在所述覆盖水中，

当被定位在所述覆盖水中时起动所述搅动器，

测量所述搅动器上的扭矩，以及

以使得所述限值不被超过的速率把所述搅动器移动入所述床中。

30.根据权利要求28所述的方法，包括：

把所述料斗安装在用于确定所述料斗中的磨料颗粒的量的重量传感器上，

设置所述重量传感器上的负荷变化的限值，

其中把所述搅动器移动入所述床中的步骤包括以使得对于负荷变化的所述限值不被超过的速率把所述搅动器移动入所述床中。

31.一种使设置在磨料射流系统的料斗中的磨料颗粒的沉降的床或部分沉降的床悬浮的方法，包括：

提供在所述床上方的覆盖水的层，

把所述料斗安装在用于确定所述料斗中的磨料颗粒的量的重量传感器上，

设置所述重量传感器上的负荷变化的限值，

提供适合于搅动所述床的搅动器，

把所述搅动器定位在所述覆盖水中，

当被定位在所述覆盖水中时起动所述搅动器，以及

以使得所述限值不被超过的速率把所述搅动器移动入所述床中。

32.根据权利要求31所述的方法，包括：

设置所述搅动器上的扭矩的限值，

测量所述搅动器上的扭矩，

其中把所述搅动器移动入所述床中的步骤包括以使得对于所述搅动器上的扭矩的所述限值不被超过的速率把所述搅动器移动入所述床中。

33.根据权利要求30-32中任一项所述的方法，包括：

提供在所述覆盖水的表面上方的干燥磨料颗粒的源，

基于来自所述重量传感器的输出把干燥磨料颗粒从所述干燥磨料颗粒的源排放至所述覆盖水的表面上以把所述料斗中的磨料颗粒的量保持在预定的范围内。

34.根据权利要求29-33中任一项所述的方法，包括：

提供具有与所述料斗流体连通的入口端部和出口端部的流动回路，以及把所述流动回路连接于适于接收加压的水以产生高速水射流的切割头部的导管，

把所述入口端部和所述出口端部定位在所述覆盖水中，

把覆盖水的流泵送经过所述流动回路，合适地在起动所述搅动器之前，以及

把所述入口端部移动入所述床中从而使已悬浮的磨料颗粒能够被供给至所述切割头部。

35.根据权利要求34所述的方法，包括：

提供在所述导管中的磨料悬浮体连通/断开阀，以及

在所述流动回路的所述入口端部的位置处的磨料颗粒的浓度是所述切割头部所要求的磨料颗粒的浓度的时间段之后，打开所述连通/断开阀。

36.根据权利要求29-35中任一项所述的方法，包括在进行重新起动之前进行暂时的停机，

其中进行所述停机包括：

停止所述搅动器，

把所述搅动器，以及合适地所述流动回路的所述入口端部，移动远离所述床并且移动入所述覆盖水中，

其中进行所述重新起动包括进行在权利要求28-35中任一项中定义的步骤。

37.根据从属于权利要求35时的权利要求36所述的方法，包括：

打开所述连通/断开阀，

在用于允许磨料悬浮体从所述切割头部清除返回至所述流动回路的时间延迟之后，关闭所述连通/断开阀，

把覆盖水泵送/循环经过所述流动回路以把磨料从所述流动回路冲洗出来，以及

在另外的时间延迟之后，停止泵送/循环所述覆盖水。

38.一种用于产生磨料切割射流的磨料射流系统，所述磨料射流系统包括：

切割头部，其适于接收加压的水以产生高速水射流，

料斗，其容纳在所述磨料射流系统的操作中被悬浮的磨料颗粒的床，其中所述料斗包括在所述磨料颗粒的床上方的覆盖水，

用于把磨料悬浮体提供至所述切割头部的导管，

控制系统，以及

用于搅动所述磨料颗粒的床的搅动器，所述搅动器被所述控制系统控制，其中所述料斗的尺寸是使得被搅动的磨料颗粒的床被所述床上方的覆盖水的深度保持，使得所述覆盖水的表面是实质上静止的，

其中所述控制系统被程序控制以当所述搅动器被定位在所述覆盖水中时起动所述搅动器，并且被程序控制以便以使得所述搅动器上的预定扭矩不被超过的速率，或以使得可选择的重量传感器上的预定的负荷变化不被超过的速率把已起动的搅动器移动入所述磨料床中。

39.根据权利要求38所述的磨料射流系统，其中所述控制系统适于控制在根据权利要求29-37中任一项的方法中定义的条目的操作和定位，包括：

所述搅动器的开始、停止和定位，

磨料颗粒从所述干燥磨料颗粒的源排放，

所述流动回路的所述入口端部和所述出口端部的定位，

经过所述流动回路的覆盖水的流的泵送/循环，

所述连通/断开阀的控制。