CN88103550A - 喷流切割系统喷嘴组合件 - Google Patents

Abstract

一种喷嘴组合件，其密封装置包括一个领圈形成装置，固定在闭合件的上游端部上，有套筒形成装置用该领圈形成装置在闭合件上固定，在闭合件和壳体出口出间形成高压密封。当装配和拆卸喷嘴时，不需使用手执工具或规定扭矩，因此操作者可不需熟练保养工而自行装卸。

Description

本发明与喷流切割系统有关，其类型为利用一个喷流形成喷咀，将高压流体形成高速切割喷流。本发明具体与用于这种系统的喷流形成喷咀组合件有关。

用于喷流切割系统的类型的喷咀组合件，典型有一个轴向伸展的外壳，外壳有进口端，排出端，和一个轴向伸展的内流体通道，在两端之间接通。将典型压力为20，000至65，000磅/英寸的水之类的加压流体，从外壳的进口端，通过通道，引至出口端。

将一个有喷流形成喷咀口的喷咀元件，在通道内放在外壳的排出端附近。喷流形成口的直径典型为0.002至0.040英寸。迫使加压流体通过喷流形成口时，形成一个高度准直的切割喷流，典型速度在1200英尺/秒以上水平。在本领域中熟知：这种喷流可精确切割许多种类的材料，比其他切割方法有明显的优点。

长期来认识到喷咀壳中的喷口元件必须定期更新。虽然典型中用诸如人造蓝宝石之类的极硬耐磨材料制造，但由于流体从喷口进入并通过时，有极高的流体压力和高加速度，所以喷口元件受到磨损。例如在运转中，流体中的杂质冲撞喷口壁。此外，喷口中的流体在喷口壁上加切割力，使喷口尺寸随时间改变。结果喷口元件的高尺寸精度和最低表面缺陷丧失，随之产生切割能力下降很大的相对不准直射流。

先有领域中的喷咀组合件，要求使用手持工具维修喷咀口。典型喷咀组合件的举例，如美国专利第4，216，906;4，150，794;3，997，111及3，756，106等号中的举例和描述，其内容本文引述作为参考。在各引述文件中，喷口元件典型安装在一个环形座件中，座件安装在喷咀壳和在喷咀排出端上紧固的环形端盖之间。壳体设内螺纹区或外螺纹区，依具体设计而定，和端盖的螺纹区配合，取得上述的紧固。座件的上游表面和喷咀壳形成密封，而下游表面和端盖形成密封，防止高压液围绕喷口件泄漏。

实践中为围绕喷口件形成有效密封，要求在装配上述喷咀组合件时，在喷咀盖上加相当大的扭矩。要求的扭矩必须足以使密封区中的金属变形，以形成的有效金属与金属间的密封，可抵抗相关的高工作压力。

这里引述美国专利第4，660，773号作参考，该专利揭示一种采矿工具，其中有若干高压喷咀，各有一个密封组合件用一个定位螺丝定位。密封组合件有一个聚乙烯套筒，围绕内螺纹通道压配合，并被向上推，套筒及喷口元件被推入壳中。通过螺丝的通道和喷流形成口同心调直，供切割喷流通过向外排。密封件拆卸时将定位螺丝卸除，在壳体上游将切割液加压，使之将套筒及喷口件冲出。

因此，需用板手之类手执工具，将喷咀盖在喷咀壳上拧紧或松卸。这种似乎微小的不便实际上是喷咀维修费用方面的一个重要因素，因为在需要妥善使用手执工具时，常须动用有资格的维修技工，参加壳盖的拆卸工作。全世界的许多工厂中，这种维修方法常通过劳资合同保证。为此，因需更换喷咀口，在系统操作者等待保养工到达时，造成系统很长的停工时间。

因此本发明的目的是提供一种喷咀组合件，有一密封装置，当喷咀装配和拆卸时，不需使用手执工具或关于扭矩的规定，因此系统操作者可以不需熟练保养工而自行装卸。并且，本文所述的密封装置易于在喷咀组合件中装卸，因此形状简单而喷咀体积小。与上文所述先有技术领域中使用的密封装置不同，本发明的密封装置不要求有体积较大的闭合件螺丝支持的相当大的预加载，那种螺丝有很大的螺纹以承受预加载力。

本文中揭示的一种喷流切割喷咀组合件有一个壳体，壳体有一个高压切割液的进口，一个该加压切割液形成的切割喷流排出端，和在进出口端间连接的液体通道形成装置。

一个大致的管形闭合件安装在该壳体的出口端内，一个内导孔和该通道中的液体连通，供切割喷流排出。

一个领圈形成装置固定在该闭合件的上游端部上。套筒形成装置用该领圈形成装置在闭合件上固定，在闭合件和该壳体出口之间形成高压密封。至少一个领圈形成装置和套筒形成装置的形状，使两者间可以接合，因而当将闭合件从开口的出口端中取出时，也使套筒形成装置从该处退出。

喷流形成口装置，在该领圈形成装置的内径中固定，因而当将闭合件从壳体的出口端退出时，使喷口形成装置退出。喷口和通道接通，将加压液形成切割喷流。

图1为有本发明构造的喷咀组合件的局部剖面前视;

图2为图1所示喷口及密封副组合件剖面的放大前视;

图3为喷口另一种副组合件剖面的放大前视。

先参看图1，示一喷咀组合件有一个喷咀壳或主体10，有进口端12，供水之类的高压切割液进入。在壳体10中有一个直径为0.125英寸的流体通道14，将喷咀壳的进口端12和出口端16连接。用标图号18表示其总体喷口副组合件，安装在壳体的出口端，有一个大致为管形的闭合件20，闭合件20有内导孔22，和通道中的液体接通。喷口副组合件在图2中更清晰。

图2为图1所示喷口组合件18剖面的放大前视。副组合件有一个环形喷口件40，其开口42为0.006英寸，切割液从里面通过，形成切割喷流。在图2中液体从右向左通过。喷口件40用一个环形领圈36压配合，固定在管形件20的上游端，环形领圈36也用压配合，固定在管形件20上。因此，在组装时，将喷口件40在领圈36的上游部中压配合，领圈36的下游端，在闭合件20的上游端上压配合。

管形闭合件20最好用高强度耐腐蚀材料制造，诸如硬化不锈钢。一个喷流孔长约0.35英寸，在闭合件20中围绕轴线24从上游端26向下游端28通过。

闭合件20有一个圆锥形颈部30紧靠其上游端的下游，从上游端的直径为0.080英寸处，到刚小于通道14的直径0.125英寸处（见图1）。颈部30的直径向着下游增大。闭合件20下游端28的终点为同体形成的滚花突缘32，用于在将组合件18在喷咀壳中装卸时，用手将其旋转。突缘方便地做成直径0.5英寸。

紧靠突缘32的上游，闭合件20在34处有外螺纹。这螺纹与喷咀壳中的内螺纹部配合，从而在装配时，可用手拧突缘，将组合件18拧入壳中。

领圈30所用材料如青铜合金，有适当的弹性模数，可抵抗不锈钢的磨损（galling），并耐腐蚀，有适当的强度以保持在闭合件上夹紧。领圈30的外径0.100英寸，内径0.080英寸，轴向长度0.60英寸。

如图2所示，领圈轴向长度约一半如上所述和闭合件配合。领圈长度的另一半，即上游部，容放喷口件40。在领圈中压配合的喷口件40，用极硬材料制造，诸如人造蓝宝石，外径0.080英寸。

内径约0.100英寸的环形塑料圈38，围绕领圈36，如下文所述，将喷口副组合件18在喷咀壳10中密封。

副组合件18组装时，将圈38套在闭合件20的上游颈部上，将领圈36及喷口件40的组合，在闭合件上压配合。圈38卡在径向外伸的突缘37和管形件20上的圆锥形颈部30之间，突缘在领圈36的上游端形成，圆锥形颈部紧靠管形件上游端26的下游。因此，当将组合件18放入壳中时，闭合件20的锥形表面将圈38推入喷咀壳10（图1），当将组合件18从壳中取出时，突缘37将其从喷咀壳中推出。

用塑料圈而不用金属圈时，则副组合件18的安装拆卸，可减少在喷咀壳10内表面上产生摩擦。因此，将副组合件拧紧或拧松时需要的扭矩小，在闭合件20的突缘32上加扭矩时人手产生的力便已足够。

在实践中，已发现对于额定外径0.125英寸，内径0.100英寸长度0.60英寸的塑料圈采用抗拉强度至少为1，000磅/英寸，延性极限至少为0.5的有机塑料制造可令人满意。

副组合件18在壳10中的密封，是利用切割液的工作压力，切割液将喷口件40向闭合件20的上游表面挤压，防止加压液对喷口42旁路。并且，通过将塑料圈38变形，进入喷咀壳10（图1）内部和闭合件20之间的挤出间隙，与O形环或其中填密型密封件非常相似，将这喷液间隙密封。因为密封件由“压力作动”，可省却高压密封需要的大预加载，从而可以免却不允许使用本发明“手拧”组件的大扭矩。

上述的副组合件18可使喷口组合件操作中的部件损耗或喷口42轴向调直误差变为极低。因为领圈36将喷口件40和通道22同心安装，故轴向调直误差极低。

图3示按本发明制造的喷口组合件的另一实施方案。这方案包括一个领圈48，有大体T形截面，最好用不锈钢制造。领圈48有一个上游的头部48a，将一个塑料密封环38′压在闭合件20′的上游端上，有一个下游的芯部48b，安在闭合件20′中。有一条喷流内通道49，在上游通过芯杆48b，从而芯杆的下游表面48c和头部48a的上游表面上形成的扩孔48d液体接通。领圈48的头部48a用于容纳并夹持喷口件40′。将喷口件40′相应安装在圆盘形的插入件50中，将形成的组合件压入扩孔48d中，在里面压配合定位。

当将闭合件在喷咀壳中安放或取出时，领圈48的芯杆48b保持在闭合件20′中。芯杆48b相应设有圆周槽52，其尺寸适合将O形环54在芯杆周围夹持。从图3可见，通过闭合件的内通道中有一个肩台58，使通道内径略小于O形环的直径。当将副组合件18′从喷咀壳中取出，从而将领圈48、喷口件40′和密封环38′从喷咀壳中拉出时，肩台58相应抵靠O形环54。在实践中，用于内径为0.25英寸的喷咀壳的一个副组合件18′有一个上游端直径约为0.25英寸的闭合件20′，从而闭合件该部分和喷咀壳内壁精密配合。在肩台58的下游区中，闭合件20′的内径约0.20英寸，在肩台的上方约0.1875英寸，对O形环54压迫。闭合件20′长约0.625英寸，从上游端到肩台0.20英寸。

领圈48有一个环形头部48a，外径0.250英寸，额定厚度0.094英寸。

在领圈40头部48a上，形成约0.094英寸的扩孔，容纳喷孔件40′及插入件50。0.031英寸的通道在扩孔下游轴向伸展，终端为一在芯杆部48b中形成的直径0.094英寸的同心对正的通道。

在领圈48头部48a和闭合件20′上游端之间松动夹持的塑料密封环38′，其外径为0.250英寸，内径0.187英寸，厚度约0.063英寸。

组装时，副组合件18′的结构可使喷口件40和插入件50，在领圈48的扩孔48d中压配合。O形环52安装在领圈的芯杆48b上。塑料密封环38′靠闭合件的上游表面放置。然后将领圈48插入闭合件通道的上游端芯杆先入。肩台58上游的通道的尺寸，可将O形环径向向里压，通过受肩台限制的区域。O形环通过肩台后，由于肩台下游通道的直径较大，O形环恢复厚直径。

可如第一实施方案那样，所示的副组合件18′可用在闭合件下游端同体形成的手拧环形突缘32′，方便地拧入喷咀壳。喷咀壳中的加压工作液使喷口件40′，插入件50及领圈48的头部48a互相密封，使头部48a将密封环38′和闭合件20′的上游端压紧。从图3可见，造成的芯杆48b和其O形环稍微向下游的动作不受阻碍。密封环38′与第一实施方案的塑料密封环38相似，将喷咀壳10内部和闭合件20′之间的挤出间隙密封。

于是切割喷流从喷口件40′的喷口，通过芯杆48b中的通道49，被引导通过环形突缘32′，对工件进行切割。

虽然上面的叙述中的细节有助于熟悉本领域者实施本发明，应理解说明的阐述性质，熟悉本领域者得益于其论述可领会到许多修改和变化方式。因此本说明书的目的是发明仅应以文后的权利要求书作界定，而权利要求书应就先有技艺领域的允许广义理解。

Claims (11)

1、一种喷流切割喷咀组合件，特征为有下列各项：

一个壳体带有一个高压切割液的进口，一个将该加压切割液形成切割喷流的排出的出口端，一条接通进口和出口端的液体通道；

一个大体管形的闭合件安装在该壳体的出口端，有内导孔在其上下游端之间伸展，和该通道中的液体接通，供切割喷液排出；

领圈构成装置，将喷口形成表面在闭合件的上游端定位，使喷口处于壳体通道中的加压液的流路中；

环形装置，用该领圈形成装置将其在闭合件上夹持，在管形件和该壳体出口端间形成高压密封；

领圈形成装置和环形装置互相连接；由此将闭合件从壳体的出口端中退出时，也使环形装置从该处退出；

在该领圈形成装置的内径中固定喷流形成喷口，和通道接通，将加压液体形成切割喷流，因此，从壳体出口端取出闭合件，便可取出喷口装置。

2、如权利要求1中之喷咀组合件，特征为领圈形成装置在闭合件的上游端固定。

3、如权利要求2中之喷咀组合件，其特征为环形装置至少圈围领圈形成装置的一部分。

4、如权利要求3中之喷咀组合件，特征为领圈形成装置圈围闭合件的上游端部分。

5、如权利要求4中之喷咀组合件，特征为领圈形成装置有一个向外伸的表面，当将闭合件从喷咀壳体中取出时，外伸表面和环形件接触。

6、如权利要求5中之喷咀组合件，特征为闭合装置有一个区域，截面尺寸大于环形装置的内径，该区域的布置是为接触环形装置的下游端，因此将环形装置夹在该区域和领圈形成装置的外伸表面之间。

7、如权利要求5中之喷咀组合件，特征为外伸表面位于领圈形成装置的上游端。

8、如权利要求7中之喷咀组合件，特征为外伸表面的定向，为可和环形装置的上游边缘连接。

9、如权利要求1中之喷咀组合件，特征为该领圈形成装置有一个大致T形剖面的元件，其大致环形的头部容放喷流形成口装置，从里面轴向伸出一个大致管形的芯杆部，芯杆部套在闭合件的内通道中，使头部伸出其上游端，

头部与闭合件的上游端有适当的轴向间距，在其间容放的环形装置;

在闭合件内将芯杆部在里面夹持的装置，当将闭合件从喷咀壳中取出时，将环形装置在头部和闭合件之间夹持。

10、如权利要求1中之喷咀组合件，有联在闭合件上的手执装置，用于当用手在壳中旋拧安装该闭合件时产生足够的力，允许切割喷咀随后的操作。

11、用于喷流切割喷咀组合件的一种喷口副组合件，这切割喷咀组合件的类型为有一个高压切割液的进口，用该加压切割液形成的切割喷流的出口，和连接进出口的液流通道，并有该壳体出口端上的喷流形成喷口，

其特征为喷口副组合件中有下列各项：

一个大致管形的闭合件安装在该壳体的出口端，有内导孔在其上下游端部之间伸展，其布置为与该通道中液体流通，供切割流排出;

领圈形成装置，将领圈形成装置在闭合件的上游端定位，从而使喷口处在壳体通道中的加压液的流路中;

环形装置，用该领圈形成装置在闭合件上夹持，在管形件和该壳体出口端之间形成高压密封;

领圈形成装置和环形装置互相接合，当将闭合件从壳体出口端中取出时，使环形装置可同时取出。

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