CN86106972A - 两级水力喷射与磨料喷射的能量吸收器 - Google Patents

Abstract

一个用于液体和含磨料液体射流切割装置的收集器，它包括有一个单独的用以减少噪音的充满液体的腔室。收集器也为增加回流速度以减少吸收射流动能所需的液体的长度创造了条件。

Description

本发明关于用于高压水力喷射和带磨料的水力喷射的能量吸收器。

近十年来，水力喷射切割器已用于切割各种材料。这种切割器通常利用像水力增压器那样的高压液体源，一个管路系统和一个喷管。这样的系统在美国专利4，435，902号中已有描述。这种装置中的一个组件是能量吸收器，它是用来在工作结束后吸收切割能量的。典型的吸收器是充满液体的管子。

在超高压（超过20，000磅/平方英寸）下，夹带磨料颗粒的水力喷射可大大提高切割性能。虽然仍处于发展阶段，但和传统的方法相比带磨料的水力喷射切割技术已经在几个专门的应用方面显示其优点。如今它可以有效地切割许多材料，而这些材料仅仅靠水力喷射切割是不行的。这些材料包括金属、陶瓷、玻璃等。

为了开发这种技术的市场潜力，必须减少或消除一些使它不能在工业中广泛应用的关键的局限性。最严格的局限性之一是它的设备缺乏可携带性。其它的局限性包括：缺乏一种有效的装置来收集水和用过的磨料，以及与带磨料的水力喷射流的崩散相应产生的高噪音。

磨料颗粒即使在切割硬材料之后还具有很强的破坏性。目前，带磨料水力喷射的能量被耗散在至少有2英尺深的水箱里。较浅的容器已经被证明是不行的了，因为稳定的带磨料的水力喷射能很容易地割穿15英寸水柱下的0.25英寸厚的钢板。因此，水箱在X-Y方向应足够大以能包容最大的切割面积。笨重的水箱限制了机动性，而机动性正是使用机器人和在许多工厂使用的先决条件。此外，带磨料的水力喷射猛烈翻腾吸收器（水箱）里的水和磨料，增加了飞溅。而且需要经常清理吸收器（水箱）以清除切割过程中积累起来的用过的磨料和残渣。除了这些问题外，水箱本身作为一个共振器它会散发出噪音。在这样一个装置里再装进一个有效的抑止噪音装置是极困难的。

已经建立起下述准则来描述用于水力喷射和带磨料的水力喷射的吸收器：

1.吸收器的壁和底要有充分的防护;

2.出于轻便性和机动机考虑，尺寸和重量要最小;

3.振动要最小以有助于达到精确的切割性能;

4.为了便于排尽和清理，水和磨料要很方便的排到一个料斗里;

5.要有一个有效的噪音抑止装置以保护操作者。

曾企图用24英寸长仅充以水的长管作为吸收器，然而这个长度对很多工厂的应用可能是不能接受的，特别是在自动操作的情况下，而且，水柱还不够高，除非用碳化物的管塞来防护吸收器的底部。切割中带磨料的水力喷射的偏移对管壁会造成严重损害。吸收器愈长，其侧壁愈易受损。防磨衬套，如用作管形吸收器内壁的碳化物衬套是非常昂贵的。

本发明为水力喷射及带磨料的水力喷射提供一个简单的吸收器，它既可以减少噪音，又可减缓喷射，而且它的特点是寿命长。

该吸收器包括几个部分。第一，一个入口部分，使噪音散发和振动都最小。第二，阻尼部分，利用液流来减少对吸收器的磨损，并使吸收器的尺寸最小，其次，噪音降低部分大大降低由喷射产生的噪音。最后是出口部分，易于排出水和磨料。

图1是本发明的正向剖面图。

图2是图1实施方案入口部分的正向剖面图。

图3是本发明阻尼部分第2实施方案的正向剖面图。

图4是本发明阻尼部分第3实施方案的正向剖面图。

图1是本发明的正向剖面图。来自如美国专利4，216，906号所描述的那种喷射切割装置的高压水力喷射流或带磨料的水力喷射流进入本发明的入口部2。入口部2包括一个直径收缩的入口3，它允许水流1通过但阻止噪声的散发。然后水流进入本发明的阻尼部分4。当射流1进入入口3时，由于气吸原理，空气也被吸入吸收器。阻尼部分4包括一个充满液体的腔室6，它的横截面最好是园的。在入口3相反端的末端由盖8封闭，盖8由抗磨材料做成的堵头9保护。抗磨材料为金属或非金属碳化物（碳化钨，碳化硅或陶瓷（AL₂O₃）），当水流1进入腔室6的液体中，它流向堵头9，直到动能消耗完为止。腔室6的唯一出口是位于入口3与堵头9之间的出口11，并且最好靠近入口3。由于液体流1及被吸空气的进入，因此不可能从入口3流出。用过的液体就这样被迫向上，流向与射流相反方向的出口11。箭头12指出回流的方向。回流有助于吸收射流1的动能。从阻尼部分4刚一出口，液体流便沿通道13向下流入本发明的衰减噪音部分14。在该处的流体流包括液体、空气和固体颗粒。14部分最好是一个空心园柱体，其中有一根入口管几乎伸到一端17，而其出口部分18则在另一端。腔室14的尺寸是按吸收噪音量最大的要求来选择的。工作时，14部分充满液体，而入口管13的出口19总是在液面下。这样，排出的液体和空气必须通过液体，这些液体就会使水流从出口18喷出时进一步减低噪音。液体和空气最后流经出口部分18进入料斗（未示出），使液体、磨料和空气分离。

图2是图1实施方案入口部分的正向剖面图的细部。通常的情况是水的射流通路1（未示出）从垂直位置变换到1a或1b位置。这种偏移对于切割过程是固有的，而当切割厚的材料时，这种偏斜更显著。而且，这个位移也可能是由于在形成射流的喷管中的宝石不对中，或宝石中射流的形成孔不在正中。这会使射流1在进入入口3处时撞击，造成在入口3处的腐蚀，最终导致它的破坏。考虑到这种可能性，入口3装有定心装置21。在本实施方案中，定心装置21包括一个装在入口3上的具有球形外表面23的园环22和具有配合面26的环套24。这样定心装置21就可以将入口部分加以调整以考虑射流的偏离。对于熟悉吸收器结构的人来说，定心的这种替换方法是明显的。

图3是本发明第二个实施方案的正向剖面图。这个实施方案与图1的实施方案相比除在原来的阻尼区分4内加了一个收缩扩张表面31外，其余都是相同的。入口、噪音消减部分和出口部分（未示出）与图1的实施方案都是相同的。表面31最好是由抗磨材料如金属碳化物制成。回流12被迫在表面31的喉部32附近增加其速度。加速的回流用来减慢射流1的速度并可在比图1实施方案更小的空间里吸收能量。这样就可使阻尼室4做得比图1实施方案更短。短的收集器对可移动的切割器应用是特别有用的。

图4是第三个实施方案的吸收器阻尼部分的正向剖面图。在这个实施方案中，除了表面41是由许多环42构成外，其它的另件及其作用与图3的实施方案是相同的。这些环有不同的内径来形成与图3的区域32类似的喉区43。在水力喷射吸收器里，环42可以是金属的，如在射流中含有磨料，则环的材料应为陶瓷或金属碳化物的。装置环42比碳化物衬套更便宜。

所示实施方案仅是个例子。本发明完全由所附的权利要求书来限定。

Claims (27)

1、一种用于水力喷射和加磨料的水力喷射切割装置的吸收器，包括：

位于接受切割射流喷口通道内的入口装置；

与该入口装置相连，用于吸收被接收射流动能的阻尼装置；

该阻尼装置包括用以产生一股反向液流的装置(该反向液流与所接收射流方向相反)和为加速反向液流速度的一个收缩一扩张表面；

与该阻尼装置相连并进而从该阻尼装置沿着液体通道来吸收噪音的噪音吸收装置；

与该声音吸收装置相连的，用以从吸收器中排出液体与小颗粒物质的出口装置。

2、如权利要求1所述的吸收器，其中所述噪音吸收装置还包括：

一个可充有予定液面高度液体的腔室;

一个该腔室的入口，它是这样构成的，使反向流液体从阻尼装置处通至液面下的所述腔室;

一个所述腔室的出口，可以排出多余的液体。

3、如权利要求1所述的吸收器，其中所述腔室是园柱形的。

4、如权利要求1所述的收集器，其中所述入口装置是一根管子，它具有比上述阻尼装置更小的直径。

5、如权利要求4所述的吸收器，其中所述入口装置可调成倾斜的，以使射流对中。

6、如权利要求1所述的吸收器，其中所述阻尼装置还包括一个用以提高回流速度的表面。

7、如权利要求6所述的吸集器，其中所述表面包括一个收缩表面和一个扩张表面。

8、如权利要求1所述的吸收器，其中所述收缩和扩张表面连接成一个喉部，它离所述入口装置比所述回流产生装置更近。

9、如权利要求6所述的吸收器，其中所述表面还包括所述阻尼装置里许多环所组成的内表面。

10、如权利要求9所述的吸收器，其中所述的环含有相同的外径。

11、如权利要求10所述的吸收器，其中沿着射流的迹线第一环的内径比末一环的内径要小。

12、用于水力喷射或带磨料的水力喷射切割系统的吸收器，包括：

第一腔室确定装置，有一个接受轴间切割射流的入口端及一个在射流行程总方向与入口端相隔的末端;

通道确定装置，和处于所述入口端和末端间的第一腔室保持液体连通，由此可以从所述腔室排出用过的射流液体，所述腔室至少在末端与通道确定装置之间形成一个部分区域，以增加从末端向所述腔室入口端的回流液体的速度。

13、按权利要求12所述的吸收器，其中通道一确定装置连通腔室的部位离入口比离末端要近。

14、按权利要求12所述的吸收器，其中腔室内壁在所述区段沿回流方向收缩以增加回流速度。

15、按权利要求14所述的吸收器，其中所述腔室壁是由许多环状的元件组成的，其内径沿着回流方向普遍减小。

16、按权利要求12所述的吸收器，包括一个第二腔室，它可以充以液体通常到预定的液面;

所说的通道确定装置被设计成能把用过的射流液体排入低于其中液面的所述第二腔室，并且

该装置允许从第二腔室排出过多的液体。

17、按权利要求12所述的吸收器，包括一个腔室确定本体在腔室的入口端有一个小孔装在小孔内的导管装置，并在接受射流进入腔室的入口端和腔室保持液体连通;

用于在小孔内安装导管装置的安装机构，当射流不对中时，根据射流施加在导管装置上的力，能自动定心。

18、用于水力喷射和带磨料的水力喷射切割系统的吸收器，包括：

确定第一腔室的装置，有一个用以接受轴向切割射流的入口端和一个在射流行程总方向与入口端相隔的末端;

确定通道装置和居于入口端与末端之间的第一腔室保持液体连通，由此可以从腔室排出用过的射流液体;

第二腔室，可充以液体到一个预定的液面;

该通道确定装置可用来将用过的射流液体排至该液面以下的第二腔室;

能从第二腔室排出多余液体的装置

19、用于水力喷射和带有磨料的水力喷射切割系统的吸收器，包括：

一个腔室确定本体，在其入口端有一个孔;

装在孔内的导管装置，和腔室的入口处保持液体连通，以接受射流进入腔室;

用于在孔内安装导管装置的安装机构，当导管装置和射流不对中时，能根据射流施加于导管装置上的力而自动定心。

20、一个用以消耗应用于水力喷射切割系统的水力喷射和带磨料的水力喷射型能量的方法，包括下列几个措施：

借助接受轴向切割射流的入口端和在射流行程总方向上跟入口端隔开的末端来形成第一腔室;

形成一个通道，和第一腔室保持液体连通，并居于入口端与末端之间，由此可以从腔室排出用过的射流液体;

至少沿末端和通道确定装置之间的某一区段形成所述腔室，以增加从末端流向所述腔室入口端的回流液体的速度。

21、按权利要求20所述的方法，包括设置通道确定装置这一措施，因之它与所述腔室连通的部位离第一腔室的入口比离其末端要近些。

22、按权利要求21所述的方法，包括形成所述的带壁腔室区段这一措施，它沿着液体回流方向收缩以增加反向流的速度。

23、按权利要求22所述的方法，包括用许多环形元件沿该区段长度方向排列以形成收缩的腔室壁这一措施，环形元件沿反向液流方向普遍减小其内径。

24、按权利要求20所述的方法，包括几个措施：形成可充以液体到通常预定液面高度;

将上述通道布置成能将用过的射流液体排入处于其内液面下的所述第二腔室;

为第二腔室的多余液体设置出口。

25、按权利要求20所述的方法，包括几个措施：在所述腔室入口端制成一小孔，用以接受射流;

在孔内装置一个可绕枢轴旋转的导管，在入口端向和所述腔室保持液体连通，以接受射流进入所述腔室，因此，若导管与射流之间不对中，就会根据射流作用在导管上的力而自动定心。

26、用以消耗应用于水力喷射切割系统中的水力喷射与带磨料水力喷射型能量的方法，包括下列措施：

形成第一腔室，它具有用于接受轴向切割射流的入口端和在射流行程总方向上跟入口端隔开的末端;

形成一个通道，和居于入口端与末端之间的第一腔室保持液体连通，由此可以从所述腔室排出用过的射流液体;

形成第二腔室，可将液体充至通常预定的液面;

配置上述通道，将用过的射流液体排至其内液面以下的第二腔室;

为从第二腔室排出多余液体设置出口。

27、用以消耗应用于水力喷射切割系统中的水力喷射与带磨料水力喷射型能量的方法，包括下列几个措施：

形成在入口端有一个孔的腔室;

在所述孔内安装一个可绕枢轴旋转的导管，在所述入口端和所述腔室保持液体连通，用于接受射流进入所述腔室，因此，若导管与射流之间不对中，就会根据射流作用在导管上的力而自动定心。

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