CN85106743A - 为高速流体喷射能量的散逸容器 - Google Patents

Abstract

本发明是揭示一种用于高速流体喷射切割系统的能量散逸容器，其容器最好包括高速喷射的流体和多种悬浮体，当冲击时其空间循环着液体并吸收喷射的能量。

Description

本发明述及流体喷射的切割系统，并具体说明与此系统相联的能量散逸容器。

在工艺中采用高速液体喷射法进行切割是已经闻名的技术。一种流体的代表如水，在压力达55，000磅/平方英寸时，流体通过一宝石的喷嘴，其孔径仅0.003～0.03英寸，产生的流体喷射速度可达音速的三倍。这种高速的喷射液体可以用作切割多种金属与非金属材料如钢、铝、纸张，橡胶，塑料，石墨和食物制品等。

为强化流体喷射的切割能力，可在喷射流体中添加一部分研磨性材料，乃成为研磨性喷射。这种喷射可以用作更为广泛而有效地切割许多种材料，从特殊的硬材料如工具钢，装甲钢板，特殊的陶瓷，防弹玻璃，甚至很软的铝等。有代表性的研磨材料包括石榴石，二氧化硅，氧化铝等，粒度可在^＃36～^＃120目，这里所指的流体喷射包括了一般的流体喷射和研磨喷射（即具有研磨性材料的流体喷射）。

这种高能量的液体喷射，一旦通过了工作部件，必须立刻予以吸收，这不仅是这种喷射对人身和设备均可能造成事故的危害，而且这种流体所造成的喷射能量必须予以收拾并正确地处理。

据此，流体喷射系统应包括一个为接受高度喷射的流体而设置一能量散逸的容器。如美国专利2，985，050和3，212，378公布了一个储有水或其它流体的捕收槽，此槽为安装在一个有弹性的衬垫上，例如橡胶或氯丁二烯胶或其它有弹性的材料。在槽的四周装有喷淋管（轨），喷淋的水指向流体的表面，从而使液面上形成一盖子一样而使气泡层不会在切割机的周围造成危害。

美国专利3，730，040公布了一个能量吸收容器具有一个硬钢制的耐冲击钻块安在容器的底部，在这容器的上部靠近工作部件处还设有一平顶的圆锥形的挡水板。在喷射流体进入容器时，先经过另一种液体，从而使能量被吸收一部分而后这喷射液乃冲击到容器底部这钢钻之上，缓冲挡水板的主要作用在于使流体从进口处经过时，防止发生噪音，飞溅与气泡等。

能量散逸器或捕收器，在工艺上均已知名，但至今仍存在二个重要问题：一是传统的捕收器以及用作研磨喷射的捕收器的部件磨损太重，使用寿命很短，为此，必须备有昂贵的耐磨部件以期经常更换，二是这捕收器的空间仍嫌太大，所用的金属材料质量要求高，代价昂贵，为了适应需要，所用的金属板厚度必须选高强度厚钢板尤其是针对研磨喷射。此外，传统的捕收器的体积，在长度方面，也必须很长。为了研磨喷射，容器的长度可达36英寸。这是因为散逸的能量大，必须具备的长度尺寸。

本发明针对这一方法及设备，旨在克服上述的限制，为高速的流体喷射的散逸能量方面找出改进。

简单地说：就是为了接受一项高速流体在切割以及还有不少的能量可设法在一容器中予以散逸。可以公布：包括一容器，有一内部空洞（间）其作用是为保留这流体，同时专门可以接受高速度的流体。容器的空间（洞）中还含有一可以自由移动的悬浮状球式（珠）体。为允许空间中的多余的流体流向别处，还开了一个在平面上的孔眼设置在放走流体时，珠状悬浮体不会被带走。在喷射进入容器时不少有部分的这种珠状悬浮体是会被冲击的。

当这种研磨喷射穿入悬浮体时，至少有一部分浮体被冲击而在全部流体中形成悬浮状态。由于这些悬浮体比较自由地在这流体中活动，每一颗粒至少可以吸收掉一部分能量并可使冲击着的珠体仅仅受到最小的损坏。

这些悬浮状球体一旦和喷射流体相碰，要发生一些磨损情况，有一改进办法来降低磨损的途径是使喷射流体进入容器时形成一种圆周形的运动，据实验的具体化效果是为强化这一种运动可以把这容器的内部形成一种凸状结构就可达到高大限度的圆周形运动。

经过推荐的容器内部结构，加上采用圆周形运动的悬浮状球体的作用就可缩短捕收器的长度。有关这方面的说明，凡是关于发明方面均拟以具体实践予以解释，其中部分是用图来作表示。

图解的简单说明

图1是一幅正视图，在图解中按照本发明的液体喷射切割系统结构;而图2是部分剖视图，在图解中，按照本发明的关于接收一高速的流体喷射时能量的散逸容器的结构。

推荐具体实践的描述

首先述及图1，一个流体喷射切割系统是解释为具有一喷射嘴50，而是产生了高速的喷射液体52。典型的来说，这液体是水，或是一种水/研磨材料的混合。这流体是被加压约达55，000磅/平方英寸压力而通过一个宝石的喷嘴，其孔径仅0.003～0.030英寸。产生一种喷射-其速度可达音速的三倍。

有一片材料54放在这喷嘴的下面，为使喷可以穿孔;切割时，这材料沿着56所指箭头方向而移动;这切割的方向恰恰和材料移动的方向相反，如图1所示。

在切割过程中，喷射52通过材料54而进入能量散逸容器10。在实际操作中，这喷射可被从材料被切割时的喷射偏斜路线可在图1上以虚线来表示它，如58。

在一个代表性的切割系统中，流体喷射从喷嘴中射出时是直线向下的，而是垂直方向。这捕收器是安放在切割材料的下面，而是和喷射成为直线的。

一个偏斜的喷射和容器的定向是可以有不少方法来实现的。首先是容器10可以从喷嘴下面，容器的直轴线突出一偏斜度（角）;这样，这容器必须稍稍向右移动才可使这喷射的路线趋向容器的内部。

据此，容器10应予稍稍偏斜，务使这轴心60和喷射路线58相互在一个轴心上，从而使喷射出来的流体可以遵循最长的距离而不致于冲击容器的内壁。

论及图2，按照本发明所建起的能量散逸容器10是以部分剖视来作表示图解，这容器10包括一本身结构12，以金属板如^＃12钢而且是适合于接受高速度流体喷射的。

为了说明的目的，以垂直下向的箭头16代表着喷射的轴心与走向。按喷射的轴心与容器的轴心应该在一根直线之上。如前所述，这样做是可能的，办法就是考虑到喷射余能的接收设施是在切割以后可以产生一偏斜度的问题，所以容器与喷射的轴心在衔接时必须有一合适的偏斜度。

容器的立体12一般均用环形结构，图解是以部分判面来表示。容器的内径稍倾向于会聚形，其方向是和流体方向是一致的。所指的立体是一个圆锥形的一部分图解，向下的内壁延长的角度最好是在10°～45°之间而是按轴心线作依据的这会聚式的内壁是一种非金属，吸音的并且是耐磨材料如橡胶所砌成的。

在容器的上部是由一盖子14，宜以白口铸铁所铸成。这盖子14的尺寸应适合于立体12的上半部而这个立体12同样应包括一个圆柱形的上半部18，它的尺寸应恰当地可以接受盖子14是立体内部预定的深度。

盖子14包括一穿孔20，它的尺寸恰当地为流体喷射所通过。而允许流体经过此孔而达密闭的容器中去，盖子14的底部面22可以是平整的但最好是制成凹形，其理由应解释如下。

立体（12）必须具有一项流体平面限制的设施。这是为允许多余散逸流体可以从这空间中流出去，它的结构是由一根管子（24）设在容器的中间，这根普通的管子是为输送液体来自容器10，虽然这输送管24最好设在圆柱形的上部，它也可以设在容器的底部;此外如可施以一定的真空，以期为去掉散逸能量和流体中的研磨仍更为有助。

这圆锥形立体的下面，置于底部这一部分是一个可以撒去并可更换的一个底盖。这一盖子是圆柱形而内部车有螺纹26而立体的底部也可车有螺纹，这样这盖子或罩子是很容易装上或撒下，这罩子也可以用铸铁制成，其中间可以有一根塞子（钢制）增加其灵活性。

容器如上述结构，高度为12-14英寸直径为5-7英寸，这是指上部圆柱形部分的尺寸（18）

容器中加满了可以自由移动的悬浮物28，采用一种研磨用的钢球（1/4～3/8英寸）及钢球的混合物，其中钢球的直径为1/6～1/8英寸而长园柱形，经过热处理至洛氏硬度为C55或以上，这些钢珠的混合物曾经作为悬浮体（28）。

在流体喷射进入容器以前，将钢球与钢珠先在容器10的从底部到顶盖铺上一层，这盖子的位置14原先是在抬高或开起的位置，在图上以虚线12作表示，容器的位置必须以流体喷射的方向为准。如过孔眼20，喷射进入容器10，一旦流体喷射进入这容器，由于能量吸收层的阻力使喷射放缓慢了。可以见到它的旋转运动和分散现象。这流动开始以20～35°角度往上抬高而且是和容器的内部衬壁成同样的角度。为此，喷射的向上旋转流动是和衬壁是层状运动。如图30所示，这种流体沿容器的壁作低能量的流动。内衬32是同样地经受最少的冲力和磨损。

至于其他各种悬浮物体也可单独使用的。并可用不同的数量来配合成最适宜的混合品。最佳的配比可以用钢珠5-25%（体积）的1/4-3/8钢球）换言之，钢珠配入数量为钢球体积的1/5。

当流体喷射侵入这一混合层后，细颗粒的钢珠剧烈运动导致大颗粒的悬浮钢粒浮起或成浮游状态，在图2所示的粗箭头表示大颗粒在层状内流通情况;而细颗粒则在混浊带34中流通着，这一层是在锥形体沿内壁而旋成层状，以36作表示。在罩内22可看到的凹状内部是罩子14的形状，据称是利于研磨钢球和钢珠在内部易于流动。

大部分的流体喷射的能量看来是在搅动带34中扩张。最易磨损的部分是属于不太昂贵和易于更换的钢球及钢珠28。因为球和珠28是在容器中可自由地移动，为此它们可以最低限度地被喷射所冲击而受磨损的。另一方面，由于这些东西是经受冲击的，为此在有磨损而可以预见到这些悬浮体将由于磨损而缩小尺寸，从而不能作什么用了，一旦它们的直径减小到了不能使用时，这些球和珠就可以经过管道24送去过滤或过筛，把合用的留在筛上送回容器。

由于被磨损而悬浮体数量要逐渐减少，这盖子14可以从上部圆柱部分下降到有剖视部分的（14），所以这盖子提供了一定程度的体积标准作用，以期来在容器使用过程中补偿悬浮体的损失。

除了悬浮体以外，还有一些可能会被喷射所磨损的是朝向喷射捕收器的底部。为此只须把底部的螺旋盖子捻开就可以不太贵的备件把它更换掉，并且借此还可以把捕收器的内部予以清理。

按照能量散逸的特征，应该指出的是在容器中流体喷射的距离，仅12-14英寸或少于此长度。由于流体的能量到达圆锥体成层边缘时已经很低了，所以这一部分的容器内部已经不致于被所谓“动力学能量”所损坏了。这种旋转而成层的流体动向，对内壁的材料要求来说已经不是什么十分严重的问题而是可以使用不太贵的磨损材料，而应可以换一种价廉物美抗声材料，如橡胶作为内衬是合适的。

按上面所述内容中包括一些详细的情况报道，可以使有技能的人在工作中去实践这一发明，但应说明的是，这些叙述中尚未包括许多改进或变动。在有技能者掌握以后，定能获得利益。这里必须指出，本发明可以用附加“要求”作进一步的解释，而这些要求是比较宽广地述及前人的工艺，这是经过前人允许的。

Claims (17)

1、为捕收一高速喷射的流体而设置的能量散逸容器，包括

a、立体具有一内部空间，是为捕收一高速喷射的流体。

b、在空间是装有多种悬浮体。

为放走从空间中的多余的流体而保留着内部的悬浮体。

2、对容器的要求1，那里的空间是凹形的，至少有一面与喷射的方向是垂直的。

3、对容器的要求2，那里的空间是一圆锥形的剖面。

4、对容器的要求3，那里的空间墙壁和喷射液体轴心成15-45°的角度。

5、对容器要求1，那里的悬浮体的尺寸和数量至少有部份是可以流动的（在经受流体冲击下）。

6、按容器要求5，那里至少有一部份悬浮体是钢制的球。

7、按容器要求1，那里至少有些悬浮体是钢制的。

8、按容器要求1，那里至少有些悬浮体是有一尺寸和数量，在接收流体喷射时在空间一般经历着循环流动。

9、要求1、5，或8其中在悬浮体是从一组一般具有球形的和圆柱形的物体中选择而得。

10、要求9，那里的悬浮体至少有部份是圆柱形的，其直径约为1/8英寸，长度为1/8英寸。

11、要求9，那里的悬浮体至少有部份是选自一组含有研磨钢球及粒。

12、要求9，其中的悬浮体一般是钢球形状而直径约为1/4-3/8英寸。

13、为接受高速流体喷射，一能量散逸容器包括着：

a、立体具有一个内部空间或称之为空洞，这里为接收高速流体喷射而设，这空间（或空洞）是一个凹形而至少有一面与喷射垂直。

具有一层悬浮体在这空间之中。

从空间中允许这多余的散逸流体放出，而同时保留着所有的悬浮体不会带走的一项设施。

14、为吸收一高速的流体喷射运动能量的方法包括以下步骤：

在具有多种悬浮体的空间中接收喷射，使至少部份的悬浮体经受着喷射的冲击。

15、为吸收这运动能量的高速流体喷射的方法包括以下步骤：

形成一个容器而是在流体喷射的走向中逐步缩小它的剖面。容器中部份充满了悬浮体，同时把这容器按照流体喷射的方向而安置它的位置，至少使喷射会冲击部份的悬浮体。

16、为吸收这运动能量的高速流体喷射，这方法包括的步骤如下：

容器中部份填满了多种悬浮体。

使容器和流体喷射在一线以期在容器之中接收这流体的喷射。

允许比较低的运动能量在容器中积聚，而须在接受这喷射的过程中作到这一点，并允许悬浮体可在经受流体喷射的冲击时，在积累的流体中，悬浮体会膨胀或扩大。

17、按要求16，包括开始形成的容器内部，可以使积聚的液体能让它流通、循环。