CN108778627B - 排砂系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种从液体中排除颗粒材料的系统和方法。所述系统(1001)包括构成中空空腔并具有顶端和底端的圆柱形槽，刚性连接于所述圆柱形槽顶端并与所述中空空腔流体连通的交叉流分离器(1009)，连接到所述交叉流分离器(1009)的流入管线，连接到所述交叉流分离器的流出管线，与流出管线流体连通的泵(1013)，以及与所述流入管线流体连通的流体储集槽(1007)。所述方法包括将颗粒材料和液体捕集到储集槽中，部分分离所述储集槽中所述颗粒材料和液体；将所述部分分离的颗粒材料和液体引导到位于槽上方的交叉流分离器；分离所述交叉流分离器中的所述部分分离的颗粒材料和液体；以及将所述颗粒材料捕集到所述槽中。

Description

排砂系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种从液体主体中排除颗粒材料(比如研磨材料，如砂)的系统，具体来说，涉及一种从水刀切割机的容器中排除颗粒材料(比如砂)的闭环系统，所述颗粒被引入到所述容器中，接着进行切割作业。

背景技术

水刀切割机产生含有研磨颗粒的高压水射流来切割各种材料(比如金属、石材、陶瓷等)。含研磨材料(比如砂)的水刀由水刀切割机经由水刀喷嘴在高压下排出。然而，在水刀排出之前，需加入研磨颗粒(如砂粒)来促进材料切割。含有研磨颗粒的水刀通过水刀喷嘴喷射在工件上，含有研磨颗粒的水刀穿透工件进入水刀喷嘴下方的收集箱或水刀收集槽。

使用水刀切割机的一个难题在于，如何在水刀切割作业后，从收集箱或者水刀收集槽中去研磨材料。一种已知的处理方式是通过将水和研磨颗粒浆液流引入离心过滤系统中，以“清扫”收集槽的底部。所述离心过滤系统通过将颗粒浆液泵送穿过离心分离器而从水中分离出颗粒。接液槽收集用过的颗粒，而大体上不含研磨颗粒的的分离过的水随后可以被处理，或再循环到收集槽中，重复将研磨颗粒浆液清扫到离心过滤系统中的过程。

然而，由于颗粒的研磨特性，水颗粒浆液具有研磨性并且会破坏颗粒过滤系统，包括用于抽取颗粒浆液穿过滤系统的泵(特别是泵的密封圈周围区域)，例如，用于从泵把水刀收集槽内的液体中抽取颗粒浆液穿过泵并推动液体和研磨剂穿过过滤系统的泵。此外，用于从液体主体或水刀的收集槽或排除槽中去除研磨材料的系统或者去除水刀切割机排砂水箱中研磨的系统又大又重。而且，这类系统通常都是通过位于水刀切割机收集槽底部的钢性管道连接至水刀，无法便利地同时应用于多台切割机。于是，有必要改进去除液体本体中研磨(如石榴砂)的系统，如水刀切割机排砂水箱一样。

虽然去除研磨材料系统领域内已取得了很大的进步，但依然存在很多缺点。

发明内容

根据一个实施例，提供一种从液体主体中排除颗粒材料的系统。所述系统包括具有顶端和底端的排除器存放室，以及经由一个或多个阀门与排除器存放室可操作地连接的泵。可放置连接到泵且具有流出口的流出管线以与液体主体流体连通。所述系统还包括与排除器存放室连接且具有流入口的流入管线。流入管线至少有一部分靠近流出管线，这样流入口与流出口才能彼此靠近。流入管线、流出管线和排除器存放室形成一个闭环。泵被配置成一旦排除器存放室中的液体充满就从排除器存放室中将液体泵送经由流出管线穿过泵到达液体主体，以搅动液体主体和液体收集槽中的颗粒材料，泵被设置成抽取大致等量的液体和颗粒材料经由流入管线进入排除器存放室中，而颗粒材料不穿过泵，所述颗粒材料收集到排除器存放室中。排除器存放室可以是槽。

根据另一个实施例，提供一种使用排砂系统从液体收集槽中排除颗粒材料的方法。所述方法包括将第一管道插入到液体收集槽中，第一管道经由三通阀与泵连接。所述方法还包括将流出管线插入到液体收集槽中，流出管线包含一个或多个具有远端的喷嘴，并将流入管线到插入液体槽中，流入管线包含具有远端的收集器，所述收集器和所述一个或多个喷嘴相互靠近。所述方法还包括运行泵以将液体从排除器存放室中穿过流出管线抽出所述一个或多个喷嘴，从而搅动液体收集槽中的颗粒材料，所述颗粒材料被抽取穿过收集器和流入管线进入排除器存放室而不穿过泵。所述流入管线、流出管线以及排除器存放室形成一个闭合系统。

在又一个实施例中，提供了一种用于从水刀收集槽或液体收集槽中排除颗粒材料的系统，所述收集槽用于存放水刀切割作业所产生的颗粒材料。所述系统包括排除器存放室，以及与排除器存放室可操作性地连接的泵。可放置与泵连接且具有流出口的流出管线以与水刀收集槽或液体收集槽流体连通。所述系统还包括与排除器存放室连接且具有流入口的流入管线。流入管线至少有一部分与流出管线靠近，这样流入管线才能与流出管线彼此靠近。流入管线、流出管线和排除器存放室形成一个闭环。泵被配置成将液体从排除器存放室经由流出管线泵送到水刀槽中，以搅动水刀收集槽中的颗粒材料，泵被配置成抽取大致等量的水和颗粒材料经由流入管线进入排除器存放室中，而颗粒材料不穿过泵。

附图说明

在所附权利要求书中对被认为是本申请实施例特性的新颖特征进行了阐述。然而这些实施例本身，以及它们的最佳使用模式、其它目标和优点，可以参考下文具体实施方式并结合附图来更好地理解，其中：

图1是从液体主体中排除颗粒材料的系统的一个实施例的透视图；

图2是图1的排砂系统的俯视图；

图3是图1的排砂系统的侧视图；

图4是图1的排砂系统的正视图；

图5a是图4的喷射组件的远端的放大横截面视图；

图5b是图5a的喷射组件的放大正视图；

图6是沿图3中的6-6线获得的横截面视图；

图7是从液体主体中排除颗粒材料的系统的喷射组件的远端的另一实施例的放大的示意性正视图；

图8a是另一个实施方案排砂系统喷射组件末端的放大透视图；是从液体主体中排除颗粒材料的系统的喷射组件的远端的另一实施例的放大的透视图；

图8b是图8a的喷射组件的远端的放大仰视图；

图9是图1的排砂系统的简单示意图；

图10是根据本发明的另一个实施例的排砂系统的简单示意图；

图11是图10的系统的分离器的正视图；

图12-14是根据本发明的其它实施例的排砂系统简单示意图；

图15是图14的排砂系统的俯视图；

图16是图15的排砂系统的排砂存放储集槽在XVI-XVI处获取的横截面视图；

图17是根据本发明的另一个实施例的排砂存放储集槽的横截面视图。

由于本发明的系统和使用方法容易有各种修改或者替代形式，因此在附图中以举例的方式展示本发明的具体的实施例并在本文中详细描述。但是，应了解到，本文中的具体实施例的描述并不是用来将本发明限制到特定的所披露的实施例，相反地，本发明意欲涵盖与所附权利要求书中所限定的本申请的精神和范围内的所有的修改、等效物和替代物。

具体实施方式

下文提供了本发明所述的系统和使用方法的示范性实施例。当然应了解，在任何实际实施例的开发中，可进行无数的特定实施决定以实现开发人员的特定目标，比如顺应系统相关或商业相关的限制，而这些限制对每一次实施来说都会不同。此外，同样应了解，这样的开发努力可能是复杂和耗时的，但是尽管如此，本发明还是可以让本领域的一般技术人员从此披露中得到益处。

所述系统和使用方法，无论是其结构还是其作业，都应从附图并结合所附说明书来理解。本文中列出所述系统的数个实施例。应了解，不同实施例的多种组件、零件和特征可以与另一个结合在一起和/或被另一个替换，而所有这些都落在本发明的范围内，即使附图中未展示所有变化和特定的实施例。还应了解到，本文中已明确构思不同实施例之间的特征、元素和/或功能的混合和匹配，本领域的一般技术人员从本发明中应了解到，除非另有说明，一个实施例的特征、元素和/或功能可酌情并入另一个实施例中。

在下面的详细描述中，定位短语如“顶部”、“底部”、“下部”、“上部”、“前部”、“尾部”以及“端部”在本文中是用来简化所述实施例的环境的描述。同样地，次序短语如“第一”和“第二”也是用来简化所述实施例的描述。因为其它的定位和次序也都是可能的，因此本发明不应被限于所述定位。本领域的一般技术人员应了解以上所述的各种组件的其它定位也是可以的。

图1描述了用于从液体主体(比如水)中排除颗粒材料(比如研磨颗粒材料) 的系统100的一个实施例。系统100可用于从水刀收集槽或者水刀切割机的液体收集槽(如水刀收集槽)中排除砂。然而，本领域的一般技术人员可以认识到，系统100 还可用于从液体主体中排除其它颗粒材料(比如其它研磨材料)，而且其不限于从水刀收集槽或者水刀切割机的水刀收集槽中排除砂或研磨材料。在所述实施例中，系统100包括排除器存放室10。在一个实施例中，排除器存放室10可以是圆柱形，高约4-7英尺，直径约16-48英寸。在一个实施例中，槽10可以是圆柱形，高约34-7 英尺，直径约20-30英寸。在另一个实施例中，排除器存放室10可以是圆柱形，高约5英尺，直径约27英寸。然而，排除器存放室10也可以是其它合适的横截面形状 (比如方形、椭圆形)和尺寸。在一个实施例中，排除器存放室10由钢(比如碳钢) 或者其它合适材料制成。

如图1所示，排砂系统100可以包括底部门14，可移动式连接到排除器存放室10。在所述的实施例中，门14与排除器存放室10的底端10a连接。连接机构16使门14与排除器存放室10连接。连接机构16使底部门14相对于排除器存放室10移动，其中底部门14可包括一个或多个支撑件或滑板14a。在一个实施例中，门14经由铰链单元 15连接到排除器存放室10，使门14相对于排除器存放室10的底端10a旋转。在所述实施例中，底部门14可以在离排除器存放室10的底端10a较远的打开位置与离排除器存放室10底端10a较近的关闭位置之间移动。

连接机构16还可以包括驱动机构16a，其可以有助于底部门14在所述打开位置与关闭位置之间相对于排除器存放室10的底端10a移动。在一个实施例中，驱动机构16a可以是液压组件，其可包括液压气缸16b，经由流体管线16d与液压泵16c流体连通。在所述的实施例中，液压泵16c可以经由减压阀16e手动作业来驱动液压气缸16b使底部门16在打开和关闭位置之间相对于排除器存放室10移动。在另一个实施例中，液压泵16c可以由电子(比如使用电脑控制器)驱动。在又一个实施例中，驱动机构16a可以是气动系统。在又一个实施例中，驱动机构16a可以包括电动机，其操作驱动机构以使门14相对于排除器存放室10移动。然而，驱动机构16a还可以是其它配置。

参照图1和图2，排砂系统100还可以包括泵30，比如隔膜泵。然而，也可以使用其它合适的泵。在所述实施例中，泵30可以安装在排除器存放室10的顶端或者顶侧10b。然而，在另一实施例中，泵30可以安装在排除器存放室10的其它位置，或者与排除器存放室10分开安装(比如不安装在排除器存放室10上)。在一个实施例中，泵30可以是气动隔膜泵，比如由贝仕托机械设备有限公司(McMaster Carr) 生产的型号为4157K844的气动隔膜泵。然而，也可以使用其它合适的泵型号。

继续参照图1和图2，泵30可以与第二和第二阀门32a、32b流体连通，其中泵30经由第一流动管线34a与第一阀门32a连接，并且经由第二流体管线34b与第二阀门32b连接。在一个实施例中，阀门32a-32b优选地是本领域熟知的三通阀。合适的阀门32a-32b由贝仕托机械设备有限公司制造，如四位三通阀，型号45965K35。然而，阀门32a-32b可以是其它合适的阀门类型。在一个实施例中，液体管线34a、34b 可以包括挠性管路或软管(比如橡胶软管)。在另一个实施例中，液体管线34a、 34b可以包括刚性管道部分，包括一个或多个歧管、管子和转弯。

系统100可以有排除器存放室10，其中至少一个孔25可以允许使用者看到排除器存放室10内，例如，查看排除器存放室10内的内含物(如排除器存放室10内研磨材料的含量)。孔25可以用允许使用者看到排除器存放室10内部的玻璃、聚碳酸酯或其它透明半透明材料遮盖。

第一阀门32a优选地使用连接件35连接到第一流动通道36，连接件35延伸穿过顶端10b进入排除器存放室10中。在一个实施例中，第一流动通道36可以是本领域内常用的挠性软管部分。在另一个实施例中，第一流动通道36可以是刚性管道部分。在一个实施例中，第一流量通道36直径可为1英寸。然而，所述第一流通通道36也可以是其它合适的尺寸。

第二阀门32b优选地经由连接件37连接到第二流动通道38(参见图6)，连接件 37延伸穿过顶端10b进入排除器存放室10内。第二流动通道38可以是T型接头，带有出口通道38a、38b，如图6中所示。在一个实施例中，第二流动通道38可以本领域内常用的挠性软管部分，在另一个实施例中，第二流动通道38可以是刚性管道部分。在一个实施例中，第二流量通道38直径为1英寸。然而，第二流动通道38也可以是其它合适的尺寸。

在图1和图2中，排砂系统100可以包括气压调节器42及连接到泵30的供气软管44。在一个实施例中，气压调节器42安装在排除器存放室10上，或者也可以与槽10 分开安装(如不安装)。供气软管44可以是本领域内常用的挠性软管部分。供气系统可以本领域内已知的任何方式连接到气压调节器42(比如供气软管与气压调节器 42之间的快速脱离连接)。

另外，在一个实施例中，排砂系统100可以具有与排除器存放室10连接的减压阀12和压力计13。压力计13允许使用者测量排除器存放室10内的气压量。在一个实施例中，压力计13可以安装在排除器存放室槽10的顶端10a，但也可以安装在其它位置。另外，排除器存放室10可以具有减压阀12用来释放排除器存放室10内的空气，从而确保在排除器存放室作业期间持续真空。

如图2所示，排除器存放室10的顶端10b也可有可拆装螺帽15a、15b。在一个实施例中，可拆装螺帽15a、15b有带螺纹的区域用来拧紧到顶端10b处相对应的开口上，从而形成普通空气密封圈。也可以使用本领域内已知的其它合适的螺帽，这些螺帽应可以通过其它合适的机构(比如锁)连接到排除器存放室槽并且形成空气密封圈。在一个实施例中，当预装载排除器存放室10时，螺帽15a、15b更优地紧固到顶端10b的开口上。如下文进一步所描述，螺帽15a、15b可以在排砂过程完成后拆除以使多余的水能从排除器存放室10中排出。

在图3中，当底部门14处于关闭位置时，底部门14可以通过上锁机构20锁定在关闭位置。上锁机构20可以包括一个或多个将底部门14紧固到排除器存放室10的底端10a的机构。在所述实施例中，上锁机构20可以包括经由门14中的狭槽(未图示) 连附在底部门14上的上锁构件22(比如上锁构件22的钩、销、锁舌或凸缘)，和可以通过螺帽可脱离式连接到上锁构件22以将底部门14的位置固定在关闭位置的弹簧锁24(比如孟买门转轴钩式弹簧锁)。机构20可以包括连附到排除器存放室10 上并经由弹簧锁24连接到上锁构件22的支撑板26。在一个实施例中，支撑板26可以闩到排除器存放室10上。在另一个实施例中，支撑板26可以焊接到排除器存放室10 上。在所述实施例中，上锁机构20包括可以拆装连接到排除器存放室10上的弹簧锁 24。另外，上锁构件22可以是锁舌，通过锁件锁到底部门14上。然而。上锁机构20 可以是其它合适的配置，如铰链式上锁机构。有利地，底部门14可以选择性上锁，比如当排除器存放室10充满水和/或颗粒材料时，但也可以选择性解锁以有助于处理积存在排除器存放室10中的颗粒材料，比如在垃圾场。这样可以简化颗粒(如砂) 材料的处理。

在图4中，排砂系统100包括第一流动管线40，可拆卸连接到排除器存放室10 的顶端10b。在所述实施例中，流动管线40可以经由第一阀门32a连接到排除器存放室10。流动管线40可以用来在室中充满砂之后和在倾倒之前去除槽10中的多余水，并用于用水刀水刀收集槽或其它液体主体的液体(比如水)充满或预装载排除器存放室10。系统100还包括经由第二阀门32b可操作性连接到泵30的第二流动管线50，其可用来将流体从槽10中引导穿过泵30进入水刀收集槽或其它液体主体。如下文进一步所描述，第三流动管线60经由连接件62可拆卸连接到排除器存放室10，并且可以将流体和研磨材料从水刀收集槽或其它液体主体引导到排除器存放室10。流动管线40、50、60各自可以包括一个或多个段，每个段的长度可以为约5英尺。然而，在其它实施例中，按所需的排除应用的需要，所述段可具有其它合适的长度。

继续参考图4，第二流动管线50包括远端附连喷嘴单元54的喷射头52，可以引导流体按所需方向流出第二流动管线50。在一个优选的实施例中，喷射头52含括一个或多个喷嘴。一旦排除过程开始，泵30就将水从排除器存放室10泵送出来，经由第一流动通道36、第一流动管线34a和第二流动管线50，进入水刀槽，以使水流经由喷射头52和喷嘴单元54传送到颗粒材料上(比如研磨材料，如砂)并搅动水刀槽中的颗粒材料。比如，在排除过程开始后，泵30将水从排除器存放室10中泵送出来，经由第一流动通道36、第一流动管线34a，进入泵30并经由34B排进软管50，和第二流动管线50排进水刀收集槽中，以使水流经由喷射头52和喷嘴单元54传送到颗粒材料(比如研磨材料，如砂)上，并搅动水刀收集槽中的颗粒材料。

在图5a中，以放大的横截面视图显示收集器70以及喷射头52的一个实施例，内部带旁路管道56(如管)。在实施例中，收集器70和喷射头52相互连接，并通过旁支管道56流体连通。另外，旁支管道56的部分管段可延伸至收集器70内，而旁支管道56的一部分可延伸至喷射头52内。在实施例中，旁支管道56可以是一段弯曲的刚性管道，但也可以使用本技术领域已知的其它链接装置。

有利地，旁路管道56引导液流流进收集器70，稀释进入收集器70的研磨材料并促进驱使研磨材料和水流向上流向第三流动管线60进入排除器存放室10。也就是，当水从泵30流入第二流动管线50时，至少一部分所述流改向进入收集器70。所述改向流增加了驱使研磨材料从收集器70加速流经第三流动管线60的外力。比如，这样可以将研磨材料充满排除器存放室10所需的时间从约4小时缩短到约2.5小时或更少。

在图5b中，显示了收集器70、喷射头52和喷嘴单元54的正视图。在一个实施例中，喷嘴单元54包含至少两个位于喷射头52远端的喷嘴。喷嘴单元54用于搅动研磨材料和驱使水流在所需方向上流动。优选地，喷嘴单元54可以包括引导水流在不同方向流动的隔离凹槽或开口54b、54c。在喷嘴端54a处，一部分水流沿某一方向传送(比如基本上与收集器70垂直)以搅动研磨材料。在凹槽或开口54b处，一部分水流沿朝收集器70的方向(比如基本上与收集器70平行)传送以帮助驱使所搅动的研磨材料进入收集器70并经由第三流动管线60。在凹槽或开口54c处，一部分水流在某一方向(比如基本上与收集器70垂直)传送以帮助搅动更多的靠近收集器70 的研磨材料。喷嘴单元54的结构有利地作业以高效搅动研磨材料和将其引导并穿过收集器70。

在图6中，显示了图3中沿线6-6获取的横截面视图，描述了以上所讨论的第一流动通道36和第二流动通道38。在一个实施例中，第二流动通道38是具有出口通道 38a和38b的T形管道。出口通道38a、38b可以被引导到孔25，这样在预装载过程中，水可以击打和清洗孔25的窗口。另外，如上所讨论，第一流动通道36可以在靠近排除器存放室10的顶端10b处具有一个孔隙36a(比如排气孔)。当水从排除器存放室10 经由第一流动通道36、阀门32a、流动管线34a以及泵30去除时，孔隙36a可以促进排除器存放室10内的空气的排出(比如空气可以被捕获在排除器存放室10内流动通道36、38末端上方，或经由第三流动管线60引导进入排除器存放室10中)。

此外，所述孔隙36a的尺寸应足以使空气从排除器存放室10内部流经第一流动通道36和泵30，从而确保空气不会在排除器存放室10内积聚到一定程度，致使排除器存放室10与水刀收集槽之间经由流动管线50和60无流体连接(比如无闭环连接)，这种情况在排除器存放室10内的空气积聚到使排除器存放室10内的水位降到第一流动通道36末端以下时会出现。然而，孔隙36a的尺寸优选是不使过多的空气流经第一流动通道36和泵30，这样就不会引起泵30失败(比如空化)。在一个实施例中，孔隙36a直径约1/8英寸。然而，在其它实施例中，孔隙36a直径可大于1/8英寸或小于1/8英寸，如1/16英寸或3/16英寸。

也是在图6中，排除器存放室10上可以布置一个或多个密封件18，这样当门14 处于关闭位置时，密封件18与门14接触。优选地，当门14处于关闭位置时，密封件 18能阻止排除器存放室10内的内含物漏出底端10a(比如，密封件18阻止水和研磨材料穿过底部门14与排除器存放室10之间的界面漏出)。在一个实施例中，密封件 18是垫圈。然而，本领域的一般技术人员可以使用其它密封件来阻止水或研磨材料漏出。

继续参考图6，排除器存放室10可以包括一对叉车接收器12a、12b，在排除器存放室10的相对侧设定狭槽以可移动式接收叉车上的叉子(未图示)，从而使得排除器存放室10可按需求便于携带和易于运输(比如移动到不同的排除地点，处理从排除器存放室10排出的材料的垃圾场)。然而，在其它实施例中，排除器存放室10 不包含叉车接收器12a、12b，而是可以通过其它合适机构运输到要去的地点。

在图7中，显示了排除器存放室10的收集器70’和喷射头52′的另一个实施例。所述系统包括连接到第二流动管线50的喷射头52′。另外，收集器70’连接到第三流动管线60。收集器70’可以包括位于收集器70’远端部分70b的过滤器74′。在一个实施例中，过滤器74′可以是多孔的，这样便于调节和过滤在吸附过程中研磨材料的吸收。如下文所述，喷射头52′可以相对于收集器70’放置。喷射头52’可以延伸穿过收集器 70’近侧部分70a的中开口72。在一个实施例中，喷射头52′的远端部分52a可以延伸经过收集器70’的远端部分70b。在另一个案例中，喷射头52’和收集器70’经由凸缘 55连接，如图8a和8b中所示。然而，在另一个实施例中，喷射头52’和收集器70’也可以彼此分开(比如不连接)。此外，喷射头52’可以包括一个或多个过滤喷嘴54。

此外，第三流动管线60的远端62同样可以连接到收集器70’的近侧部分70a。在一个实施例中，过滤器74可以布置在收集器70’的远端部分70b的开口上方。在一个实施例中，收集器70’可以是锥形的。在另一个实施例中，收集器70’可以是圆柱形的。然而，在其它实施例中，收集器70’可以是其它合适的形状。在一个实施例中，收集器70’可以由金属制成。在另一个实施例中，收集器70’可以由塑料或其它合适的材料制成。

此外，系统100可以包括连接到第二和第三流动管线50、60中一条或两条的手柄(未图示)。手柄可以用于将收集器70移动到所需位置，以及将喷射头52相对于收集器70重新定位。

在图8a和图8b中，显示了收集器70”和喷射头52的另一个实施例。喷射头52”连接到第二流动管线50，收集器70”连接到第三流动管线60。在所述实施例中，收集器70”大致是圆柱形。然而，收集器70”也可以是其它合适的形状。收集器70”包括位于收集器70”的远端70b的过滤器74”。在所述实施例中，喷射头52”的远端52a 朝收集器70”的远端70b延伸。此外，喷射头52”和收集器70”可以经由凸缘55连接。

在作业中，首先如下用来自液体主体(比如水刀槽)的水充满槽10。起初，可拆卸螺帽15a、15b紧固在排除器存放室10的顶端10b上，第一流动管线40位于液体主体(比如水刀槽)水位下方。第二流动管线50和第三流动管线60远离排除器存放室10并且靠近液体主体。如上所讨论，从那里，阀门32、32b设定为预装载位置。驱使第一阀门32a将第一流动管线40置于与泵30经由第一阀门32a和第一流体管线 34a流体连通处，并且定位第二阀门32b以使第二流动管线50与泵30隔开且泵30与排除器存放室10内部流体连通(比如经由第二流动通道38)。作业泵30以将水从液体主体通过第一流动管线40、第一阀门32a和第一液体管线34a泵送到排除器存放室 10。供气软管44与空气压力调节器42连接，以使泵30与空气压力调节器42的流体连通。空气压力源还连接到空气压力调节器42以向泵30供应压缩空气。打开空气开始预装载，以使水穿过第一液体管线34a经由第一阀门32a拉升到第一流动管线40。举例来说，打开空气开始预装载，以使水穿过第一流体管线34b经由第一阀门32a 拉升到第一流动管线40，抽入泵30并穿过管线34b和32b排入排除器存放室10中。水经由第二流动通道38并穿过出口通道38a、38b进入槽10。

一旦排除器存放室10充满水以后，这可在水流经第三流动管线60和收集器70 时加以确认，预装载就完成了。此时，收集器70和喷射头52位于液体主体水位下方，优选地，位于液体主体中颗粒材料水位下方。定位第一阀门32a以将第一流动管线40与泵30隔开，使槽10与泵30经由第一流动通道36、第一阀门32a和第一流体管线 34a液体连通。此外，驱使第二阀门32b使泵30经由第二流体管线34b和第二阀门32b 与第二流动管线50流体连通，同时使泵30与第二流动通道38隔开。随后作业泵30 以将水从排除器存放室10中泵送出来穿过第一流动通道36、第一阀门32a、第一流体管线34a，经由第二流体管线34b进入第二流动管线50且经由第二阀门32b进入喷射头52，喷射头52将水引导到研磨材料以替换液体主体或水刀收集槽中的研究材料。

如上所述，喷射头52使用喷嘴单元54在所需方向上传送水和替换颗粒材料(比研磨材料，如砂)。所替换的颗粒材料被从排除器存放室10到泵30的水流所产生抽吸力抽吸穿过过滤器74、收集器70以及第三流动管线60进入排除器存放室10。在一个实施例中，收集器70和喷射头52浸没在液体主体的颗粒材料中。另外，在一个实施例中，当如排除器存放室10上的测量仪表所测得，泵30实现约10磅(lbs)的真空时，颗粒材料就开始抽吸进入排除器存放室10中。真空压力由气压计13测得。而且，支路管道56帮助颗粒材料流经收集器70和第三流动管线60进入排除器存放室10 中，支路管道56使一部分水从喷射头52改向到收集器70。泵30的抽吸力、来自喷嘴单元54的水定向传送以及来自支路管道56的改向水流的组合可用于驱动颗粒材料穿过第三流动管线60，进入排除器存放室10。举例来说，来自来自旁支管道56的改向的水流可用于抽取或抽吸颗粒材料穿过第三流动管线60，进入槽10中。因为颗粒材料和水经过第三流动管线60进入排除器存放室10，所以所抽吸的水和颗粒材料的速度减慢，使得研磨材料可以被收集在排除器存放室10中。

系统100提供，当排除器存放室10基本上充满研磨材料时，排出排除器存放室 10中多余水的有效方法。可拆卸螺帽15a和15b从顶端10b处取下来，以便放置第一流动管线40穿过紧固螺帽15a或15b的开口。阀门32a设置在预装载的位置，并从排除器存放室10中抽取出多余的水。水流从第一流动管线40穿过第一液体管线34a经由阀门32a流入泵30。泵30将水泵送穿过第二液体管线34b经由第二阀门32b进入第二流动管线50。水被排出喷射头52并进入液体主体(比如水刀收集槽)。这可以在排除器存放室10中多余的水充分排出后才进行。

此外，系统100可以通过将底部门14经由连接机构16移到打开位置来有效处理所排除的研磨材料。排除器存放室10可以使用叉车运输到合适的位置或放置在容器、垃圾场或其它处理区域。解锁上锁构件22，并从排除器存放室10中移除弹簧锁 24。打开液压泵16c上的减压阀16e使得液压缸16b经由液体泵流体管线16c缩回。这使得底部门14相对排除器存放室10打开，拉开密封件18，使所排除的研磨材料从排除器存放室10中泻出。任何留在底部门上的研磨材料都可以由使用者手动去除。为关闭底部门14，使用者泵启液压泵16c上的减压阀16e以对液压缸16b产生压力。

现在参照图9，显示系统100作业的简单示意图。如所述的，在预装载过程中，首先，使排除器存放室10充满来自储集槽901的水和颗粒材料。这可通过驱使阀门 32a-32b中的一个或多个来实现，以便将通过泵30和/或泵903将水从流体储集槽901 中泵送经由第一流体管线1，比如流动管线40，进入排除器存放室10。

一旦排除器存放室10充满水，空气基本上从由排除器存放室10的主体构成的内室905中去除。因此，在预装载过程后，排除器存放室10是基本上空气密封的并且充满水和颗粒物质。应了解，排除器存放室10中的空气可有利地从排除器存放室10 中穿过第一流动通道36和泵30经由第一流动通道36中的至少一个孔36a(比如排气孔)(参见图6)排出。

如图所示，排除器存放室10内装载的流体抽出与泵30流体连通的流体管线2，比如流动管线50。颗粒材料和液体随后从流体管线3抽出，这又在流体管线4中产生循环。

有利地，系统100以闭环系统形式作业，其中泵出排除器存放室10进入流体储集槽901的水量与从水刀收集槽中抽取或抽吸进入排除器存放室10中的水和研磨剂的量基本上相等。这使得排除器存放室10始终充满水并基本上空气密封的，进而使流入排除器存放室10中后减速的水流可以使研磨材料沉淀在排除器存放室10的底部。

被认为本发明所特有的一个独特特征是，泵抽取颗粒材料的能力，但又使颗粒材料不接触泵。举例来说，抽取颗粒材料和流体进入排除器存放室10而不穿过泵30，从而阻止泵30的组件因接触颗粒(比如研磨剂)材料而受损，提高了系统100的可靠性和使用寿命。

应了解，水和颗粒材料流入排除器存放室10，且由于第三流动管线60与排除器存放室10的直径不同，水流速度变慢。进入排除器存放室10的水的流速变慢基本上允许与水一起流动的所有颗粒材料都沉淀在排除器存放室10的底部。在一个实施例中，收集器70可以包括位于远端的过滤器74。在一个实施例中，过滤器74可以是筛滤器。

系统100可以作业直到排除器存放室10基本上充满了研磨材料。在一个实施例中，排除器存放室10可具有图1中所示的孔25，孔25允许使用者观察排除器存放室有多满，以判断何时关闭分离工序。

因此，系统100有助于为排除收集槽901中的研磨907提供一种有效系统，避免泵抽取研磨时造成破坏。此外，系统100提供了一个小巧易携带的设备，对水刀收集槽或水体进行排砂作业，可同时应用于水刀收集槽。而且打开上述排除器存放室 10便于打开来处理排除的研磨(如在垃圾场)。此外，为了节约时间，在运行水刀切割机或者其它工业应用时，系统100同时能让用户进行排砂作业。

图10是排砂系统1001的简单示意图，是本发明的替换实施方案。应了解，系统1001在形式和功能上基本与上述讨论的一个或多个排砂系统类似并且包含以上讨论的技术方案。

系统1001包括排除器存放室1003，其被配置成从流体储集槽1007中收集颗粒材料1005。为了实现这一特征，系统1001使用漩流分离器，比如真空交叉流分离器 (CFSUV)1009，其位于排除器存放室1003顶部表面区域1011，并且被配置成将从流体储集槽1007中分离颗粒材料。下文参考图11，更详细地描述这些特征。

系统1001还具有泵1013，其与排除器存放室内室1015流体连通且与储集槽 1007流体连通。因此，如所述的，系统1001构成闭环系统，其中流体从排除器存放室1003和收集槽1007经由泵1013穿过一条或多条流动管线、阀门等。

在预装载过程中，泵1017可以用于将内室1015充满液体，这又使得泵1013可使液体循环穿过闭合系统。应了解泵1013可以替换泵1017用于预装载系统，这可以通过与液体管道相连接的一个或多个阀门轻松实现。

应了解，仅少量(如果有)的颗粒物质离开流体室1015，由此保持泵1013的使用寿命。应了解，颗粒物质能够磨损和破损泵1013的组件。如此，将泵1013置于流体位置是非常有利的，分离颗粒物质与流体以使仅有流体进入泵。

在图11中，显示分离器1009的更详细的特征。应了解，被认为是系统1001所特有的一个独特特征是，使用分离器1009分离流体与颗粒物质。为实现这一特征，流体和颗粒物质如多个虚线箭头1100所示经由入口1103进入波纹型圆柱形室 1101，沿着主体1107的内表面1105螺旋运动。在漩流螺旋运动中，较重的颗粒物质与流体分离，流体又流出底部开口1109并进入排除器存放室1003的室1015。

分离器1009还包括第二开口1111，如箭头1113所示，其被配置成引导流体进入泵1013。在示例性实施例中，入口1103选择性定位于主体的侧表面区域1115，而开口1111定位于顶端1117，底部开口1109定位于底端1119，其中顶端1117和底端1119彼此相对。因此，分离器1009经配置为使用所分离的材料的比重来分离流体与颗粒材料，其中材料的比重需大于液体的比重。

在优选实施中，分离器1009经由附连并伸出主体1107的凸缘1121来固定在顶部表面1101，而凸缘1121又经由多个紧固件1123，如螺栓，固定在顶部表面上。

现在参考图12，描述了系统1201，其具有多个彼此流体连通的排除系统，特别是排除系统1001的实施例。应了解，不是所有的颗粒物质都在排除过程中被分离出来，以及根据所示的示例性实施例，在第二排除过程中可收集更细的颗粒材料穿过排除器存放室。

如所述的，系统1201包括第一系统1203，其与第二系统1205流体连通。应了解，系统1201中引入了以上所讨论的排除系统的一个或多个特征。因此，系统1203 包括排除器存放室1207，其被配置成从流体储集槽1211中捕集颗粒物质1209。此后，流体被引向系统1205。系统1205包括排除器存放室1213，其被配置成从流体储集器1217中捕集和储存细粒颗粒物质1215。来自系统1205的流体被引回储集槽 1211以形成一个闭环系统。应了解，捕集在流体储集槽中的流体和颗粒物质是比流体储集槽1211内装载的颗粒材料更细的颗粒材料。

图13描述了构想的另一个实施例。系统1301包括车辆1303和拖车1305，其被配置成运载排除系统1307。应了解，系统1307在形式和功能上基本与以上所讨论的一个或多个排除系统相似，并且引入了本文所讨论的特征。

在示例性实施例中，涵盖经由拖车1305运载系统1307，由此使得排除系统1307 是可移动的。这一特征允许使用者将排除系统运输到需要使用系统1307的各种地方，并在排除过程完成后很快去除拖车。

现参考说明书附图中的图14中，显示了排除系统的另一实施例。应了解排除系统1401在形式和功能与以上所讨论的一个或多个系统基本上相似，特别是与以上所讨论的系统1001基本上相似。在本实施例中，系统1401引入了对与槽1003流体连通的流体储集槽1403的使用。被认为是本实施例所特有的独特特征将在下文更全面地讨论。

在图15中，显示系统1401的简化示意图。如所述的，出口管道1501与储集槽 1403和槽1003流体连通。泵1017可以用作泵1013的替代物来预装载槽1003，泵 1017驱动储集槽1403中装的液体穿过管道1501进入槽1003的内空腔中(未图示)。入口管道1503与储集槽1403和槽1003流体连通。泵1013驱动流体从槽1003经由固定在储集槽1403的槽1507的内部上侧壁的第二管道1505流到储集槽1403。在构想的实施例中，第二管道1505绕侧壁1507的外围延伸。一个或多个喷嘴1509与第二管道1505流体连通，并且被配置成将流体从槽1003喷射进由侧壁1507和底部表面 1513、1515、1517、1519构成的空腔1511中。在优选实施例中，喷射喷嘴1509 相对于侧壁1507成一定角度，以在空腔1511中形成旋涡流体运动。这一特征的优势如可以从流体中分离颗粒材料。

被认为是储集槽1403所特有的另一个独特特征是，底部表面1513、1515、1517 和1519相对于地面的位置。各底部表面的角度在图16中有更清楚的体现，其中倾斜的底部表面使得颗粒物质1601在底部表面周围的沟槽1603中堆积。之后，颗粒物质 1601由端口1605接收，所述端口1605与管道1501流体连通。由泵1013、1017产生的吸力使得颗粒物质1601离开空腔1511并且穿过槽1003，这时所述颗粒物质又被如上所讨论的一种或多种加工方法加工。需注意的是，泵1013不仅产生抽吸材料进入室1003的吸力，而且驱使水进入槽1507，以产生涡流用于将沉淀的物质移到收集器管1501。

如图15所示，注射喷嘴1509的位置是相对于侧壁1507的表面1502成角度A1，这又产生漩涡涡流运动，如箭头V1所示。这一特征提供一种从流体分离颗粒物质 1601的有效方法。

接着参考图17，显示了本文所讨论的系统的另一实施例。系统1701在形式和功能上与系统1401基本上相似，合并本文所讨论的一个或多个特征，反之亦然。在本实施例中，提供了系统1701，其带有一个切割结构1703。所述切割结构1703位于在储集槽上方，并被配置成在切割过程中在其上存放物件1705。来自物件1705 和液体的颗粒物质被收集在储集槽中，这又经由管道1707收集，所述管道1707位于沿着侧壁内壁上部定位且与沿着底部收集的颗粒物质连通。在构想的实施例中，管道1707可以延伸穿过侧壁；然而，在替代性实施例中，管道可以延伸超出侧壁。第二管道1709用来提供回流到注射喷嘴的液体回流。在一个构想实施例中，管道1709 可以绕着侧壁外围延伸。

虽然这些发明在一定优选实施方案和举例的情况下披露了内容，但本领域内技术人员了解目前的发明超越了特殊公开的实施例，有其它替换方案或发明应用以及明显的修改和等同物。比如说，这里公开的实施方案并不局限于水刀切割应用的排砂工艺，也能应用于排除液体中其它任何的颗粒材料(如疏浚作业、工业物质提取工艺)。此外，尽管从排除器存放室或水体中抽取的物质称为颗粒材料，也不仅局限于研磨(如金刚砂)，还包含其它颗粒材料(如水刀作业产生的刨花)。而且，颗粒也不意味着限制抽取材料是一定的尺寸和形状，仅仅表述了物质是颗粒(松散或丛生的颗粒)、细长的刨花，或其它一般可分离的颗粒浆的形式。另外，详细描述了发明的一些变化和修改，对于本领域内的技术人员而言这种公开披露是显而易见的。比如，单独的泵可以用于预装载含水的排除器存放室10并操作排砂系统100。也考虑将实施例的具体功能和方面做出不同的组合和子组合，形成一个或多个发明。因此，应所述认识到公开的实施例不同的配置和方面能结合或与另一个替换以形成公开发明的不同模式，证明了这里公开的发明的范围不应所述被上述特别举例的实施例做局限。

上述特别举例的实施方案仅是说明性的，因为实施方案可以进行修改并且进行不同的实践，但对于本领域内技术人员而言等同的方式这里的教学也有益处。因此证明了上述公开的特殊实施方案可能改变或修改，而且所有变化都在应用范围内，所以说明书中规定了这里所寻求的保护。尽管上面显示了现有实施方案，但并不仅仅局限于这些方案，能经得起各种变化和修改的检验，并且不离开这种精神。

Claims (17)

1.一种使用排除系统从液体槽中排除颗粒材料的方法，其特征在于，所述方法包含：

将第一管道插入液体槽中，所述第一管道通过三通阀与第一泵连接；

将流出管线插入液体槽中，所述流出管线包含一个或多个具有远端的喷嘴；

将流入管线插入液体槽中，所述流入管线包含具有远端的收集器，所述收集器与所述一个或多个喷嘴彼此靠近；

运行所述第一泵以将液体从排除槽中泵出，并穿过流出管线和所述一个或多个喷嘴，以搅动所述颗粒材料，所述颗粒材料被抽取穿过所述收集器和所述流入管线进入所述排除槽而不穿过所述第一泵，其中所述流入管线、所述流出管线和所述排除槽形成闭合系统；

用一个交叉流分离器将颗粒材料从液体槽中分离出来，所述交叉流分离器 刚性连接到所述排除槽的顶端并与所述排除槽的中空空腔流体连通；以及

通过位于所述交叉流分离器下游的第二泵产生抽吸力，使得所述交叉流分离器与所述液体槽流体连通。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：运行所述第一泵包含将至少一部分液体从所述流出管线穿过旁路管道引流到所述收集器中。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：运行所述第一泵包含从所述一个或多个喷嘴穿过多个沟槽引流至少一部分液体，所述多个沟槽配置成在所需方向上引流至少一部分液体。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：插入所述流出管线和插入所述流入管线同时发生。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包含给有多余液体的所述排除槽排水，包含：

将第一软管穿过所述排除槽中的开口插入所述排除槽中；抽取液体穿过所述第一软管经由所述三通阀进入所述泵；以及

运行所述第一泵以将液体泵送穿过所述流出管线进入所述液体槽中直至所述排除槽排尽多余的液体。

6.一种颗粒材料排除系统，其特征在于，包含：

圆柱形槽，其形成中空空腔并具有顶端和底端；

交叉流分离器，其刚性连接到所述圆柱形槽的顶端并与所述中空空腔流体连通；

流入管线，其连接到所述交叉流分离器上；

流出管线，其连接到所述交叉流分离器上；

泵，与流出管线流体连通；以及

流体储集器，与所述流入管线流体连通；

其中所述泵被配置成引导流体穿过所述圆柱形槽、所述交叉流分离器和所述流体储集器，所述泵位于所述圆柱形槽、所述交叉流分离器和所述流体储集器的下游；以及

其中所述交叉流分离器配置成从所述流体中分离颗粒材料。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述交叉流分离器是波纹形状体，配置成对进入所述流入管线的流体产生涡流作用，并且所述流体穿过所述流出管线离开，所述颗粒材料被分离并穿过所述交叉流分离器底部的开口进入所述中空空腔中。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述流体储集器包含：

四面侧壁和底部表面，其构成用于储存流体和颗粒的流体区域；以及切割结构或管道结构，其固定于四面侧壁上。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：

多个喷射喷嘴，固定在所述流体储集器的上部内侧壁上并与所述流出管线流体连通。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述多个喷射喷嘴经定向以在所述流体区域内产生涡流作用。

11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：所述底部表面与地面成一定角度。

12.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：

可移动式连接到所述底端的门；

其中所述门可在打开位置与关闭位置之间移动，以与所述圆柱形槽产生密封连接。

13.一种从液体中排除颗粒材料的方法，其特征在于，包含：

将颗粒材料和液体捕集到储集槽中；

部分分离所述储集槽中所述颗粒材料和液体；

通过一个位于圆柱形槽、交叉流分离器和流体储集器下游的泵将所述部分分离的颗粒材料和液体引导到位于所述圆柱形槽上方的交叉流分离器；

分离所述交叉流分离器中的所述部分分离的颗粒材料和液体；以及将所述颗粒材料捕集到所述圆柱形槽中。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包含：

利用多个喷射喷嘴将液体喷出所述交叉流分离器进入所述储集槽中。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包含：

经由所述多个喷射喷嘴在所述储集槽中产生涡流作用。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包含：

从所述储集槽的底部表面排除所述部分分离的颗粒材料和液体。

17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，还包含：

经由所述交叉流分离器产生涡流作用。

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