CN1413807A - 水切割机回水控制系统 - Google Patents

Abstract

一种水切割机回水控制系统，包括水喷嘴、砂喷嘴以及位于水喷嘴和砂喷嘴之间的混合腔，混合腔连接有输砂管，水喷嘴与一个超高压水发生系统连接，该系统包括一个增压器，增压器的高压水输出口通过组合式单向阀连接至高压水蓄能器，高压水蓄能器与水喷嘴连接，增压器油缸的两个进出油口分别与换向阀的执行输出口连接，换向阀的高压油输入口和回油口分别与油循环回路的高压油管路和回油管路连接，本发明的特点是设有一个与混合腔连通的旁路通道，该旁路通道连接至一个常开式气控阀的出气口，常开式气控阀的进气口与大气连通。当发生回水现象时，倒流的水可从旁路通道和气控阀排出，因此本发明以简单的结构和低廉的成本有效地解决了回水问题。

Description

水切割机回水控制系统

技术领域

本发明涉及水切割机的结构，特别是水切割机的回水控制系统。

背景技术

水切割机具有沿着水流方向串联连接的水喷嘴和砂喷嘴，在水喷嘴和砂喷嘴之间的混合腔开有进砂口，进砂口连接有输砂管，水喷嘴进水口与一个超高压水发生系统连接，该系统包括一个增压器，增压器的高压水输出口通过组合式单向阀连接至高压水蓄能器，高压水蓄能器通过输水管与水喷嘴连接，增压器油缸的两个进出油口分别与换向阀的执行输出口连接，换向阀的高压油输入口和回油口分别与一个油循环回路的高压油管路和回油管路连接。油循环回路的高压油通过换向阀驱动增压器工作。水切割机的基本工作原理是这样的：油循环回路的高压油通过换向阀驱动增压器工作，使流经增压器的低压水变为超高压水，超高压水经过组合式单向阀进入高压水蓄能器，再经输水管进入水喷嘴，当超高压水从水喷嘴喷出时形成高速水射流，水射流从进砂口吸入磨料砂，并在混合腔混合后，形成超高压磨料水射流从砂喷嘴高速喷出，从而实现切割作用。在水切割机油循环回路的高压油管路和回油管路之间连接一个先导溢流阀，这种阀为两级压力控制，要么处于高压位，要么处于泄压位，当处于高压位时，水切割机处于正常切割状态，当处于泄压位时，油循环回路的油压降至很低，增压器停止工作。由于在水切割机的工作过程中，如遇到切割非连通域时，需要暂停切割工作，使先导溢流罚处于泄压位，致使水喷嘴的射流压力随着高压水蓄能器的压降而迅速下降，由此带来回水问题，其原因是：当流经水喷嘴的水压力较低时(一般低于数兆帕以内)，水射流的流速和冲击能力急剧减小，当其冲击能力小于某一临界点值或水射流在进入砂喷嘴之前已发散时，由于砂喷嘴的通径比进砂口小得多，其阻尼作用较大，或由于砂喷嘴内部滞留少量砂粒而发生轻微堵塞，此时低压水射流在混合腔内难以从砂喷嘴喷射出去，便从通径较大而阻尼作用较小的进砂口倒流进入输砂管，并沿着输砂管进入控砂系统，使磨料砂在输砂管和控砂系统中失去流动性，无法正常地向混合腔输送磨料砂，致使水切割机无法正常工作，这种现象称为回水现象。由于同样的原因，水切割机在泄压停机的状态下也会发生回水现象。为克服回水现象，目前公知技术主要采用两种方法，一种是在水喷嘴的前面设置高压水开关阀，如ZL94230098.X号、名称为“超高压水切割机”的实用新型专利说明书中所述的编号为12的快速阀，另一种是设置可调式高压水泵，使砂喷嘴中始终有水流过，以此防止砂喷嘴堵塞。对于前一种方法主要存在以下问题：(1).由于砂喷嘴在没有水流冲击或水流压力太小的情况下，极易发生轻微堵砂现象，而目前高压水开关阀的技术尚未成熟，工作性能和稳定性较差，在超高压状态下，高压水开关阀很容易发生微小泄漏，一旦有了很小的泄漏，回水现象便会随时发生；(2).在超高压状态下，高压水开关阀的阀芯部件极易损坏；(3).高压水开关阀的制造成本较高，很大程度提高了水切割机的制造和维修成本。对于后一种采用高压水泵的方法，由于高压水泵在砂喷嘴处产生的水流压力较小，因此仍会经常出现砂喷嘴瞬间轻微堵砂的现象，同样难以克服回水问题，而且可调式高压水泵的造价和维护成本也是较高的。

发明内容

本发明的目的是提供一种能有效克服回水问题的水切割机回水控制系统。

本发明是这样实现的：水切割机回水控制系统包括沿着水流方向串联连接的水喷嘴和砂喷嘴，在水喷嘴和砂喷嘴之间的混合腔开有进砂口，进砂口连接有输砂管，水喷嘴进水口与一个超高压水发生系统连接，该系统包括一个增压器，增压器的高压水输出口通过组合式单向阀连接至高压水蓄能器，高压水蓄能器通过输水管与水喷嘴连接，增压器油缸的两个进出油口分别与换向阀的执行输出口连接，换向阀的高压油输入口和回油口分别与油循环回路的高压油管路和回油管路连接，特别地，本发明设有一个与水喷嘴和砂喷嘴之间的混合腔连通的旁路通道，该旁路通道连接至一个常开式气控阀的出气口，常开式气控阀的进气口与大气连通。本发明的回水控制原理是这样的：在水切割机处于切割状态时，常开式气控阀通电关闭，此时旁路通道不起作用，保证从水喷嘴喷出的水射流可从进砂口吸入磨料砂并从砂喷嘴高速喷出，完成正常切割；当暂停切割，或者水切割机处于泄压停机状态时，常开式气控阀断电开启，此时如果由于砂喷嘴轻微堵塞或者其它原因，致使混合腔内的水倒流时，倒流的水就能通过旁路通道和气控阀排出，避免了水流从进砂口倒流进入输砂管，从而有效地克服了回水问题。

本发明的优点是以简单的结构和低廉的成本有效地解决了回水问题，而且气控阀在断电开启状态时，从水喷嘴喷出的水射流可从旁路通道吸入空气，减轻了对进砂口的抽吸力，从而可减轻输砂管上的控砂阀的负担，并降低了对控砂阀密封性的要求。

附图说明

图1是本发明的系统原理图；

图2是水喷嘴、砂喷嘴、输砂管和气控阀的连接结构示意图；

图3是图2的A-A剖视放大图；

图4是气控阀的另一种安装位置示意图；

图5是图4的B-B剖视放大图。

具体实施方式

同时参见图1、图2和图3，水切割机回水控制系统包括沿着水流方向串联连接的水喷嘴1和砂喷嘴2，在水喷嘴1和砂喷嘴2之间的混合腔3开有进砂口4，进砂口4连接有输砂管5。水喷嘴1的进水口与一个超高压水发生系统连接，该系统包括一个增压器6，增压器6的高压水输出口通过组合式单向阀7连接至高压水蓄能器8，高压水蓄能器8通过输水管9与水喷嘴1连接，增压器油缸的两个进出油口分别与换向阀10的执行输出口连接，换向阀10的高压油输入口和回油口分别与油循环回路的高压油管路11和回油管路12连接。在水喷嘴1和砂喷嘴2之间的混合腔3连接有一个旁路通道13，旁路通道13连接至一个常开式气控阀14的出气口15，常开式气控阀14的进气口16与大气连通。当由于砂喷嘴2发生堵塞或其它原因发生低压水倒流时，倒流的水就能通过旁路通道13和气控阀14排出。图2中的常开式气控阀14可从已有的气控阀元件中选用。

作为最佳实施方式，应如图4、图5实施例所示，将旁路通道13连接在输砂管5的靠近进砂口4的位置处，如此设置的优点是无需在水喷嘴1和砂喷嘴2之间的混合腔3专门开设一个与旁路通道13相通的通孔，使本发明更容易实施。

为了使倒流的水能从气控阀14及时、顺利地排出，应如图5所示对气控阀14作进一步改进。在图5中，气控阀14的气流通道平直顺畅而无大角度折回，明显区别于图3中的气控阀14的气流通道180度大折回的结构，而且阀芯17在出气通道中的密封面是端面密封，亦即当气控阀14通电关闭时，阀芯17的端面紧压着密封圈18，明显不同于图3中的轴向面密封，如此改进后，可使水流从气控阀14排出时所受的阻力大大减小，使倒流的水能从气控阀14及时、顺利地排出。

作为进一步改进，还可如图1所示在油循环回路的高压油管路11和回油管路12之间连接三级压力控制电磁溢流阀19，以此取代已有水切割机所用的先导溢流阀。这种三级压力控制电磁溢流阀具有三级压力控制，分别为高压位、低压位和泄压位。在正常切割和停机泄压状态，该阀分别处于高压位和泄压位，这两种状态下的作用原理与先导溢流阀相同，而当切割过程中需要暂停切割工作，如切割非连通域时，该阀处于低压位，使油循环回路中的油压力介于高压位和泄压位之间，增压器6仍以较低的输出压力继续工作，从而使水喷嘴1和砂喷嘴2保持有一定压力的水射流，有效地防止了砂喷嘴2的堵塞和低压水射流倒流现象。三级压力控制电磁溢流阀19和常开式气控阀14一起配合可更有效地克服回水问题。

下面概括说明图1所示实施例的工作原理：(1).在水切割机处于正常切割状态时，常开式气控阀14通电关闭，而且三级压力控制电磁溢流阀19处于高压位，此时在高压油泵21的驱动下，油循环回路的高压油通过换向阀10驱动增压器6工作，使流经增压器6的低压水变为超高压水，超高压水经过组合式单向阀7进入高压水蓄能器8，再经输水管9进入水喷嘴1，从水喷嘴1喷出的高速水射流通过输砂管5吸入磨料砂，形成超高压磨料水射流从砂喷嘴2高速喷出，完成正常切割；(2).切割过程中需要暂停切割状态时，常开式气控阀14断电开启，同时三级压力控制电磁溢流阀19转为低压位，此时虽然流经砂喷嘴2的水流压力有所降低，但仍具有一定的冲击压力，防止了砂喷嘴2堵塞和低压水射流倒流，而且即使发生堵塞和倒流现象，倒流的水还能通过旁路通道13和气控阀14排出；(3).当水切割机处于泄压停机状态时，常开式气控阀14断电开启，三级压力控制电磁溢流阀19也断电并处于泄压位，此时如果砂喷嘴2因没有水流冲击而发生堵塞倒流，倒流的水就会通过旁路通道13和气控阀14排出，有效地克服了回水问题。

为了提高安全性，图1所示的实施例还在高压油管路11和回油管路12之间连接有直动式溢流阀20，这是一种安全压力控制阀，当三级压力控制电磁溢流阀19出现特殊情况堵塞或者其它情况导致油循环回路中的油压过高时，直动式溢流阀20产生溢流作用，使油循环回路的压力在安全范围内，起到安全保护作用。

上述的三级压力控制电磁溢流阀19和直动式溢流阀20均可从已有的溢流阀中选用。

Claims (4)

1.一种水切割机的回水控制系统，包括沿着水流方向串联连接的水喷嘴(1)和砂喷嘴(2)，在水喷嘴(1)和砂喷嘴(2)之间的混合腔(3)开有进砂口(4)，进砂口(4)连接有输砂管(5)，水喷嘴(1)的进水口与一个超高压水发生系统连接，该系统包括一个增压器(6)，增压器(6)的高压水输出口通过组合式单向阀(7)连接至高压水蓄能器(8)，高压水蓄能器(8)通过输水管(9)与水喷嘴(1)连接，增压器油缸的两个进出油口分别与换向阀(10)的执行输出口连接，换向阀(10)的高压油输入口和回油口分别与油循环回路的高压油管路(11)和回油管路(12)连接，其特征是：设有一个与水喷嘴(1)和砂喷嘴(2)之间的混合腔(3)连通的旁路通道(13)，该旁路通道(13)连接至一个常开式气控阀(14)的出气口(15)，常开式气控阀(14)的进气口(16)与大气连通。

2.如权利要求1所述的水切割机回水控制系统，其特征是所述的旁路通道(13)连接在输砂管(5)的靠近进砂口(4)的位置处。

3.如权利要求1所述的水切割机回水控制系统，其特征是所述的常开式气控阀(14)的气流通道平直顺畅而无大角度折回，而且阀芯(17)在出气通道中的密封面是端面密封。

4.如权利要求1至3之一所述的水切割机回水控制系统，其特征是在所述的油循环回路的高压油管路(11)和回油管路(12)之间连接有三级压力控制电磁溢流阀(19)。

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