CZ2014754A3 - Tool for cutting by high-speed abrasive liquid jet - Google Patents

Tool for cutting by high-speed abrasive liquid jet Download PDF

Info

Publication number
CZ2014754A3
CZ2014754A3 CZ2014-754A CZ2014754A CZ2014754A3 CZ 2014754 A3 CZ2014754 A3 CZ 2014754A3 CZ 2014754 A CZ2014754 A CZ 2014754A CZ 2014754 A3 CZ2014754 A3 CZ 2014754A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
abrasive
gas
mixture
mixing chamber
nozzle
Prior art date
Application number
CZ2014-754A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ307832B6 (en
Inventor
Zdeněk Říha
Original Assignee
Ăšstav geoniky AV ÄŚR, v. v. i.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ăšstav geoniky AV ÄŚR, v. v. i. filed Critical Ăšstav geoniky AV ÄŚR, v. v. i.
Priority to CZ2014-754A priority Critical patent/CZ307832B6/en
Priority to PCT/IB2015/058558 priority patent/WO2016071866A1/en
Priority to EP15808460.8A priority patent/EP3215313A1/en
Publication of CZ2014754A3 publication Critical patent/CZ2014754A3/en
Publication of CZ307832B6 publication Critical patent/CZ307832B6/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24CABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/04Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for treating only selected parts of a surface, e.g. for carving stone or glass
    • B24C1/045Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for treating only selected parts of a surface, e.g. for carving stone or glass for cutting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24CABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C3/00Abrasive blasting machines or devices; Plants
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24CABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C5/00Devices or accessories for generating abrasive blasts
    • B24C5/02Blast guns, e.g. for generating high velocity abrasive fluid jets for cutting materials
    • B24C5/04Nozzles therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24CABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C7/00Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts
    • B24C7/0046Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts the abrasive material being fed in a gaseous carrier
    • B24C7/0076Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts the abrasive material being fed in a gaseous carrier the blasting medium being a liquid stream

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Abstract

Nástroj pro úpravu povrchů a dělení materiálů s hydrodynamickou tryskou generuje abrazivní paprsek, který dokáže velmi efektivně odstraňovat povrchy materiálu nebo dané tělesa materiálů dělit/řezat. Nástroj může sestávat z kapalinové trysky (21), za kterou následuje směšovací komora (22) a abrazivní tryska (23). Skrze směšovací komoru (22) lze přisávat směs plynu a pevných abrazivních částic pomocí přívodu (24) směsi plynu a abrazivních částic. Směs plynu a pevných abrazivních částic je dopravena ze zásobníku pomocí rozváděče (31) a potrubí (35) pro přívod (24) směsi abrazivních částic a plynu. Vysoké účinnost a spolehlivost je dosažena proto, že vnitřní tvar nástroje je navržen tak, aby se vícefázové prostorové proudění blížilo proudění rotačně symetrickému a nedocházelo tak k degradaci abrazivních částic ve směšovací komoře (22) a abrazivní trysce (23) vlivem vzniku zpětného proudění směsi plynu a pevných abrazivních částic.A surface treatment and material cutting tool with a hydrodynamic nozzle generates an abrasive beam that can very effectively remove material or material / material cut surfaces. The tool may consist of a liquid nozzle (21) followed by a mixing chamber (22) and an abrasive nozzle (23). A mixture of gas and solid abrasive particles can be sucked through the mixing chamber (22) via a gas mixture (24) of a mixture of gas and abrasive particles. The mixture of gas and solid abrasive particles is conveyed from the reservoir by means of a distributor (31) and a conduit (35) for supplying (24) a mixture of abrasive particles and gas. High efficiency and reliability is achieved because the internal shape of the tool is designed so that the multiphase spatial flow approaches the rotationally symmetrical flow to avoid degradation of the abrasive particles in the mixing chamber (22) and the abrasive nozzle (23) due to the backflow of the gas mixture and solid abrasive particles.

Description

Nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem Oblast techniky

Technické řešení spadá do oblasti hydrauliky. Předmětem patentu je nástroj pro čištění/odstraňování povrchů materiálů a dělení/řezání materiálů paprskem kapaliny obohaceným o pevné částice abraziva.

Dosavadní stav techniky V současné době se pro řezání vysokorychlostním abrazivním paprskem používá zařízení složené z kapalinové trysky směšovací komory a abrazivní trysky. Uvedené součásti jsou uloženy v jednom nosném tělese, nebo v soustavě propojených nosných těles. Kapalinová tryska vytváří vysokorychlostní paprsek kapaliny, který potom protéká osou celého nástroje. Ve směšovací komoře může docházet k přisávání plynu a pevných částic abraziva skrze jeden boční otvor vlivem průtoku vysokorychlostního paprsku kapaliny. Směs plynu a abrazivních částic může být také dopravována do směšovací komory pod tlakem. Toto řešení však vyžaduje další nutnou dodávanou energii. Částice abraziva a plynu jsou dále unášeny kapalným paprskem směrem k abrazivní trysce. Ve směšovací komoře dochází k promíchávání částic abraziva s plynem a kapalinovým paprskem. Za směšovací komorou následuje abrazivní tryska, kde dochází k urychlení částic abraziva a plynu. Kinetická energie kapalinového paprskuje předávána částicím abraziva a plynu. Na výstupu z abrazivní trysky a vlastně také z nástroje potom dostáváme směs plynu, kapaliny a pevných abrazivních částic s velkou kinetickou energií. Tato směs ve tvaru paprsku tekutiny potom velmi čistí účinně dělí zasažený povrch nebo objem daného materiálu. Jako kapalina se nejčastěji používá voda a jako plyn se nej častěji používá vzduch.

Nevýhoda stávajících řešení, jako jsou patenty US5144766 US2006/0223423A1 i US2014/0094093AI, spočívá v tom, že proudění ve směšovací komoře je silně nesymetrické a nerovnoměrné. Je to důsledek tvaru směšovací komory a jednoho vstupu směsi vzduchu s abrazivem. Daný typ proudění dovoluje částicím abraziva volně proudit u stěn směšovací komory. Částice abraziva narážejí na stěny směšovací komory v poměrně vysokých rychlostech. Tak dochází k jejich rozpadu na menší částice (degradaci) a ke zhoršení účinnosti řezání.

Stávající tvar nástroje pro řezání abrazivním kapalinovým paprskem má svou osu rotace, na které jsou za sebou uspořádány kapalinová tryska směšovací komora a abrazivní tryska.

I -1- • · • · * · • · • · · · · * · Μ ··· ·Μ ··· ··· * Přívod směsi plynu a abraziva je zaveden z boku do směšovací komory. Kapalinová tryska vytváří paprsek kapaliny. Ve směšovací komoře dochází ke vzniku zpětného proudění směsi plynu a pevných abrazivních částic.

Podstata vynálezu Předmětem vynálezu je nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem, jinak řečeno řezná hlavice, která obsahuje takovou geometrii směšovací komory, která dovoluje vytvořit proudění bez oblastí se zpětným prouděním směsi vzduchu a abrazivních částic, čímž je zamezeno degradaci abrazivních částic.

Zjistili jsme, že rotačně-symetrická geometrie směšovací komory, kde osa rotace je tvořena osou rotace nástroje (resp. osou rotace vodní a abrazivní trysky), vytváří ideální podmínky pro vstup abrazivních částic do směšovací komory. Z hlediska konstrukce je čistá rotačně symetrická geometrie směšovací komory a celého nástroje velmi obtížně dosažitelná. V takovém případě nám směšovací komora rozdělí nástroj na dvě části, kde v jedné části se nachází vodní tryska a ve druhé se nachází abrazivní tryska. Přívod plynu a abraziva se potom stává konstrukčně také velmi obtížně řešitelný. Rotační symetrii se však lze významně přiblížit. Nalezli jsme specifickou konfiguraci nástroje, ve které při proudění vícefázové směsi nedochází ke srážkám abrazivních části vzájemně a ani s okolními stěnami. Abrazivní částice jsou urychlovány kapalinovým paprskem ve směšovací komoře a abrazivní trysce bez jakéhokoliv kontaktu se stěnami. Nedochází zde tedy k žádné degradaci abrazivních částic. Řezná hlavice podle vynálezu obsahuje více přívodů plynu a abraziva do směšovací komory.

Počet přívodů plynu a abraziva by měl být nejméně dva a lépe tři a více. Čím více přívodů použijeme, tím více se blížíme rotačně symetrické geometrii směšovací komory a celého nástroje. Další nesporná výhoda tohoto řešení je, že významně snižujeme rychlost proudění plynu a pevných abrazivních částic v jejich přívodních potrubích od směšovací komory. Tím klesá kinetická energie pevných částic abraziva a nedochází k jejich opotřebení (degradaci) v přívodním potrubí a na vstupu do směšovací komory. Použijeme-li tři vstupy do směšovací komory na místo jednoho vstupu, klesá kinetická energie pevných abrazivních částic až devětkrát. V takovémto případě je degradace abrazivních částic (rozpad abrazivní částice vlivem srážky s jinou abrazivní částicí nebo stěnou) významně menší. Jinými slovy dochází ke zvýšení účinnost řezání nástroje, ke zvýšení životnosti nástroje a obecné úspoře energie. Návrh konstrukce směšovací komory za vstupními otvory byl proveden tak, aby zde nedocházelo ke zpětnému proudění směsi plynu a pevných abrazivních částic u stěn směšovací komory. Průtočný průřez směšovací komory se ve směru proudění zmenšuje,

I přičemž průtočný průřez každého vstupu směsi plynu a abraziva může být s výhodou větší než průtočný průřez směšovací komory, který na ně navazuje (situovaný za výše uvedenými vstupy po směru proudění paprsku kapaliny). Velikost vzdálenosti mezi takovýmto průřezem směšovací komory a průřezem směšovací komory na jejím konci může dosahovat alespoň velikosti jednoho průměru vstupu směsi plynu a abraziva.

Velikost výstupního průřezu směšovací komory by měla klesnout alespoň na polovinu velikosti vstupní plochy směšovací komory, která je dána součtem velikostí průtočných průřezů přívodů směsi plynů a abrazivních komory.

Průtočný průřez každého z přívodů směsi plynu a abrazivních částic by měl být stejný nebo větší jako průřez směšovací komory těšně za přívody směsi plynu a abrazivních částic, tedy v místě, kde přívodů směsi plynu a abrazivních částic do směšovací komory ústí.

Je výhodné, když celý nástroj je sestaven především z nosného tělesa, ve kterém jsou uloženy ostatní části jako vodní tryska směšovací komora a abrazivní tryska. Nástroj může být sestaven i se soustavy několika nosných těles, které jsou vzájemně spojeny výhodně rozebíratelným způsobem. Do nosného tělesa jsou také zaústěny jednotlivé přívody směsi plynu a abraziva.

Konstrukční materiály jsou voleny s ohledem na namáhání jednotlivých částí. Nosné těleso nástroje, ve kterém je umístěna kapalinová tryska je výhodné vyrobit z vysoko-pevnostního materiálu, např. z vysoko-pevnostní nerezové oceli. Směšovací komoru je výhodné vyrobit z tvrdokovu, což je materiál odolný proti erozivnímu opotřebení.

Jako velmi výhodné řešení se jeví zařadit mezi těleso nástroje a zásobník abraziva rozváděč, který rozvádí směs abrazivních částí a plynu z jednoho místa od zásobníku do několika míst přívodů směsi tělesa nástroje, resp. směšovací komory. Dochází zde k minimálnímu snížení spolehlivosti celé soustavy (zásobník abraziva - nástroj pro řezání abrazivním paprskem) a k minimálnímu navýšení rizika degradace abrazivních částic vlivem kontaktu s okolními stěnami konstrukce. Tvar rozváděče eliminuje nebezpečí degradace abrazivních částic. Jedná se v podstatě o přímo-proudé zařízení, kde vstupní směs plynu a abrazivních částic ze zásobníku abraziva proudí do rozváděče, ve kterém se rozděluje do daného počtu kanálů s minimální možnou změnou směru proudění.

Konstrukční materiál rozváděče se volí s přihlédnutím na přítomnost abrazivních částic. S ohledem na velmi nízké rychlosti a tlaky směsi plynu a abrazivních částic není nutné volit extrémně erozi odolné materiály. Pro těleso rozváděče postačí standardní ocel nebo nerezová ocel dle daných požadavků na odolnost proti korozi. -v • · • » · · • · · · ♦ · * »» ··* ··· ··· »·· ·

Velmi odolné a pevné materiály je nutno volit pouze pro kapalinovou trysku a nosné těleso, ve které je kapalinová tryska uložena. Kapalinová tryska byla vyrobena ze 17-4HP v kombinaci se safírovou clonou. Těleso směšovací komory a abrazivní trysky by mělo být z materiálu odolného vůči erozivnímu opotřebení jako je tvrdokov. Nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem je tedy specifický tím, že kapalinová tryska, směšovací komora a abrazivní tryska na sebe navazují v jedné ose ve směru proudění, přičemž směšovací komora má zužující se tvar ve směru proudění, do které ústí více jak jeden přívod směsi plynu a abraziva, přičemž přívody směsi plynu a abraziva jsou vzájemně vycentrované v ose proudění, přičemž průtočný průřez přívodů směsi plynu a abraziva je větší než průtočný průřez směšovací komory za přívodem směsi plynu a abraziva ve směru proudění a výstupní průtočný průřez směšovací komory je menší než průtočný průřez směšovací komory za přívodem směsi plynu a abraziva. Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1

Tvar nástroje pro řezání abrazivním kapalinovým paprskem používaný v současnosti. Nástroj má svou osu rotace 59, na které jsou za sebou uspořádány kapalinová tryska 21, směšovací komora 22 a abrazivní tryska 23. Přívod 24 směsi plynu a abraziva je zaveden z boku do směšovací komory 22. Kapalinová tryska 2J_ vytváří paprsek kapaliny 60. Ve směšovací komoře 22 dochází ke vzniku zpětného proudění 61 směsi plynu a pevných abrazivních částic 62.

Obr. 2

Rotačně symetrická geometrie nástroje pro řezání abrazivním kapalinovým paprskem. Nástroj má osu rotace 59, na které jsou za sebou uspořádány kapalinová tryska 21, směšovací komora 22 a abrazivní tryska 23. Přívod 24 směsi plynu a abraziva je zaveden rotačně-symetricky dvěma vstupy do směšovací komory 22. Toto uspořádání dovoluje bezkontaktní trajektorii abrazivních částic 63 do směšovací komory 22 a abrazivní trysky 23.

Obr. 3 Nástroj pro řezání vysokorychlostním kapalinovým paprskem se čtyřmi vstupy směsi abraziva a plynu do směšovací komory 22 s potrubím 35 pro přívod 24 směsi abraziva a plynu z rozváděče 31, popsaný v příkladu 1. Nástroj obsahuje kapalinovou trysku 21, směšovací

I komoru 22 a abrazivní trysku 23. Nástroj obsahuje čtyři přívody 24 směsi plynu a abraziva do směšovací komory 22. Směs plynu a abraziva je přivedena pomocí potrubí 35 pro přívod 24 směsi abrazivních částic a plynu do směšovací komory 22. Směs abraziva a plynu přitékající ze zásobníku je rozdělena pomocí rozváděče 31 směsi abrazivních částic a plynu.

Obr. 4 Nástroj pro řezání vysokorychlostním kapalinovým paprskem se třemi vstupy směsi abrazivních částic a plynu, popsaný v příkladu 2. 4A přestavuje prostorový pohled na spodní část nástroje. 4B představuje prostorový pohled na horní část nástroje. Nástroj obsahuje kapalinovou trysku 21, směšovací komoru 22 a abrazivní trysku 23. Nástroj obsahuje tři přívody 24 směsi plynu a abraziva do směšovací komory 22. Směs plynu a abraziva je přivedena pomocí potrubí 35 pro přívod 24 směsi abrazivních částic a plynu do směšovací komory 22. Směs abraziva a plynu přitékající ze zásobníku je rozdělena na tři části pomocí rozváděče 31 směsi abrazivních částic a plynu a transportována skrze odvod 32 směsi abrazivních částic a plynu do jednotlivých větví potrubí 35 pro přívod 24 směsi abrazivních částic a plynu.

Obr. 5

Tvar nástroje se čtyřmi vstupy směsi abrazivních částic a plynu. 5A přestavuje prostorový pohled na spodní část nástroje popsaný v příkladu 3. 5B představuje prostorový pohled na horní část nástroje. Nástroj obsahuje kapalinovou trysku 21, upravenou směšovací komoru 22 a upravenou abrazivní trysku 23 s plynulým přechodem ze směšovací komory 22. Nástroj obsahuje čtyři přívody 24 směsi plynu a abraziva do směšovací komory 22. Směs plynu a abraziva je přivedena pomocí potrubí 35 pro přívod 24 směsi abrazivních částic a plynu do směšovací komory 22. Směs plynu a pevných abrazivních částic přitékající ze zásobníku je rozdělena na čtyři části pomocí rozváděče 31 směsi abrazivních částic a plynu a transportována skrze odvod 32 směsi abrazivních částic a plynu do jednotlivých větví potrubí 35 pro přívod 24 směsi abrazivních částic a plynu.

Obr. 6

Tvar nástroje se dvěma vstupy směsi abrazivních částic a plynu. Nástroj obsahuje kapalinovou trysku 21, směšovací komoru 22 a abrazivní trysku 23. Nástroj obsahuje dva přívody 24 směsi plynu a abraziva do směšovací komory 22. Směs plynu a abraziva je přivedena pomocí potrubí 35 pro přívod 24 směsi abrazivních částic a plynu do směšovací ~c- komory 22. Směs plynu a pevných abrazivních částic přitékající ze zásobníku je rozdělena na dvě části pomocí rozváděče 31_ směsi abrazivních částic a plynu a transportována skrze odvod 32 směsi abrazivních částic a plynu do jednotlivých větví potrubí 35 pro přívod 24 směsi abrazivních částic a plynu. Příklady provedení vynálezu Příklad 1 Nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem se čtyřmi přívody plynu a abraziva Nástroj obsahoval čtyři přívody 24 směsi plynu a abraziva do směšovací komory 22. Nástroj sestával ze za sebou řazenou kapalinovou tryskou 2J_, směšovací komorou 22 a abrazivní tryskou 23. V kapalinové trysce 21 docházelo vlivem zúženého průměru ke změně tlakové energie na energii kinetickou a ke vzniku vysokorychlostního kapalinového paprsku, který procházel směšovací komorou 22 a abrazivní tryskou 23. Přítomnost vysokorychlostního kapalinového paprsku ve směšovací komoře 22 způsobovala přisávání směsi plynu a pevných abrazivních částic, čímž bylo zajištěno, že částice nenarážely na stěny komory a nezpůsobovaly její opotřebování a nedocházelo k degradaci těchto částic. Z boku byla do směšovací komory 22 přivedena směs plynu a abrazivních částic skrze přívod 24 směsi plynu a abraziva. Přívod 24 směsi plynu a abraziva byl napojen na potrubí 35 pro přívod 24 směsi abrazivních částic a plynu do směšovací komory 22. Směs abraziva a plynu ze zásobníku byla rozdělena na tři části v rozváděči 3! směsi abrazivních částic a plynu a dopravena pomocí odvodů 32 směsi abrazivních částic a plynu do potrubí 35 pro přívod 24 směsi abrazivních částic a plynu do směšovací komory 22. Směs plynu a abraziva byla strhávána vysokorychlostním paprskem kapaliny směrem do abrazivní trysky 23. Zde byla směs plynu a abrazivních částic dále urychlována vysokorychlostním kapalinovým paprskem. Celá vícefázová směs vystupovala z abrazivní trysky 23, resp. nástroje a dopadala na povrch děleného materiálu.

Uvedené tvarové řešení snižuje erozivní opotřebení směšovací komory 22 abrazivními částicemi a dovoluje vzniku proudění, které se přibližuje rotačně-symetrickému proudění. Kapalinová tryska byla vyrobena ze 17-4HP v kombinaci se safírovou clonou. Těleso směšovací komory 22 a abrazivní trysky 23 bylo vyrobeno z tvrdokovu, což je materiál odolný vůči erozivnímu opotřebení. Rozváděč 31 byl vyroben z nerezové oceli 17022. Potrubí 35 bylo vyrobeno z PVC. Odvod 32 směsi a přívod 24 směsi abrazivních částic a plynu byly

I vyrobeny z oceli 17346. Nosné těleso, ve kterém je uložena kapalinová tryska 21, bylo vyrobeno z oceli 17024. Příklad 2 Nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem se třemi přívody plynu a abraziva Nástroj obsahuje tři přívody 24 směsi plynu a abraziva do směšovací komory 22. Nástroj sestává ze za sebou řazenou kapalinovou tryskou 21, směšovací komorou 22 a abrazivní tryskou 23. V kapalinové trysce 21 dochází ke změně tlakové energie na energii kinetickou a ke vzniku vysokorychlostního kapalinového paprsku, který potom prochází směšovací komorou 22 a abrazivní tryskou 23. Přítomnost vysokorychlostního kapalinového paprsku ve směšovací komoře 22 způsobuje přisávání směsi plynu a pevných abrazivních částic. Z boku je do směšovací komory 22 přivedena směs plynu a abrazivních částic skrze přívod 24 směsi plynu a abraziva. Směšovací komora 22 je tvarována tak, aby zde nevznikal prostor pro zpětné proudění směsi plynu a pevných abrazivních částic. Za přívodem 24 směsi plynu a abrazivních částic se průtočný průřez směšovací komory 22 zmenšuje.

Za přívodem 24 směsi plynu a abrazivních částic se průtočný průřez směšovací komory 22 zmenšuje a výstupní průřez směšovací komory 22 byl dvakrát menší než průřez směšovací komory 22 situovaný za přívody 24. Průtočný průřez každého z přívodů 24 směsi plynu a abrazivních částic byl stejný jako průřez směšovací komory 22 těsně za přívody 24 směsi plynu a abrazivních částic. Rychlost proudění vysokorychlostního paprsku kapaliny byla ve směšovací komoře 22 přibližně 450 m/s. Přívod 24 směsi plynu a abraziva je napojen na potrubí 35 pro přívod 24 směsi abrazivních částic a plynu do směšovací komory 22. Směs abraziva a plynu ze zásobníku je rozdělena na tři části v rozváděči 31 směsi abrazivních částic a plynu a dopravena pomocí odvodu 32 směsi abrazivních částic a plynu do potrubí 35 pro přívod 24 směsi abrazivních částic a plynu do směšovací komory 22. Směs plynu a abraziva pokračuje společně s vysokorychlostním paprskem kapaliny směrem do abrazivní trysky 23. Zde je směs plynu a abrazivních částic dále urychlována vysokorychlostním kapalinovým paprskem. Celá vícefázová směs potom vystupuje z abrazivní trysky 23, resp. nástroje a dopadá na povrch děleného materiálu. Uvedené tvarové řešení významně snižuje erozivní opotřebení směšovací komory 22 abrazivními částicemi a dovoluje vzniku proudění, které se velmi přibližuje rotačně-symetrickému proudění. ·« ··«« • *> c * • · 9 · · · η • * · ·· *·* • «Μ ·Μ fc

Velmi odolné a pevné materiály je nutno volit pouze pro kapalinovou trysku 21 a nosné těleso, ve které je kapalinová tryska 2J_ uložena, pro kapalinovou trysku 21 byl použit 17-4HP, nosné těleso, ve kterém je uložena kapalinová tryska 21, bylo vyrobeno z oceli 17346. Těleso směšovací komory 22 a abrazivní trysky 23 bylo ztvrdokovu. Rozváděč 31 byl vyroben z nerezové oceli 17-4PH. Potrubí 35 bylo vyrobeno z polypropylenu. Odvod 32 směsi a přívod 24 směsi abrazivních částic a plynu byly vyrobeny z PVC. Příklad 3 Nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem se čtyřmi přívody plynu a abraziva Nástroj obsahoval čtyři přívody 24 směsi plynu a abraziva do směšovací komory 22. Nástroj obsahoval za sebou řazenou kapalinovou trysku 21, směšovací komoru 22 a abrazivní trysku 23. V kapalinové trysce 21 docházelo ke změně tlakové energie na energii kinetickou a ke vzniku vysokorychlostního kapalinového paprsku, který procházel směšovací komorou 22 a abrazivní tryskou 23. Přítomnost vysokorychlostního kapalinového paprsku ve směšovací komoře 22 způsobovala přisávání směsi plynu a pevných abrazivních částic. Z boku byla do směšovací komory 22 přivedena směs plynu a pevných abrazivních částic skrze přívody 24 směsi plynu a abraziva. Směšovací komora 22 byla tvarována tak, aby zde nevznikal prostor pro zpětné proudění směsi plynu a pevných abrazivních částic. Za přívodem 24 směsi plynu a abrazivních částic se průtočný průřez směšovací komory 22 zmenšuje a výstupní průřez směšovací komory 22 byl třiapůlkrát menší než průřez směšovací komory 22 situovaný za přívody 24. Průtočný průřez každého z přívodů 24 směsi plynu a abrazivních částic byl stejný jako průřez 22.4 směšovací komory 22 těšně za přívody 24 směsi plynu a abrazivních částic. Rychlost proudění vysokorychlostního paprsku kapaliny byla ve směšovací komoře 22 přibližně 500 m/s. Přívod 24 směsi plynu a abraziva byl napojen na potrubí 35 pro přívod 24 směsi abrazivních částic a plynu do směšovací komory 22. Směs abraziva a plynu ze zásobníku byla rozdělena na čtyři části v rozváděči 3J_ směsi abrazivních částic a plynu a dopravena pomocí odvodu 32 směsi abrazivních částic a plynu do potrubí 35 pro přívod 24 směsi abrazivních částic a plynu do směšovací komory 22. Směs plynu a abraziva byla vysokorychlostním paprskem kapaliny strhávána směrem do abrazivní trysky 23. Zde byla směs plynu a abrazivních částic dále urychlována vysokorychlostním kapalinovým paprskem. Tvar abrazivní trysky 23 za směšovací komorou 22 je uzpůsoben tak, aby zde nedocházelo ke zpětnému proudění směsi plynu a pevných abrazivních částic. Vstupní průtočný průřez abrazivní trysky 23 plynule

I • v • v * · » ·

• * navazoval na výstupní průtočný průřez směšovací komory 22. Celá vícefázová směs potom vystupovala z abrazivní trysky 23, resp. nástroje a dopadala na povrch děleného materiálu, kterým byla žulová kostka.

Uvedené tvarové řešení významně snižovalo erozivní opotřebení směšovací komory 22 a abrazivní trysky 23 abrazivními částicemi a umožňovalo vznik proudění, které se téměř shoduje s rotačně-symetrickým prouděním.

Nosné těleso, ve kterém byla uložena kapalinová tryska 21, bylo vyrobeno z oceli Inconel a kapalinová tryska 21 byla vyrobena z oceli 17-4HP. Těleso směšovací komory 22 a abrazivní trysky 23 bylo preventivně vyrobeno z tvrdokovu, materiálu odolného vůči erozivnímu opotřebení.

Rozváděč 31 byl vyroben ze slitiny hliníku ALUMEC. Potrubí 35 bylo vyrobeno z polyuretanu. Odvod 32 směsi a přívod 24 směsi abrazivních částic a plynu byly vyrobeny ze slitiny bronzu. Příklad 4 Nástroj pro řezání vysokorychlostním kapalinovým abrazivním paprskem se dvěma přívody plynu a abraziva Nástroj obsahuje dva přívody 24 směsi plynu a abraziva do směšovací komory 22. Nástroj sestává ze za sebou řazenou kapalinovou tryskou 21, směšovací komorou 22 a abrazivní tryskou 23. V kapalinové trysce 21 dochází vlivem zúženého průřezu ke změně tlakové energie na energii kinetickou a ke vzniku vysokorychlostního kapalinového paprsku, který prochází směšovací komorou 22 a abrazivní tryskou 23. Přítomnost vysokorychlostního kapalinového paprsku ve směšovací komoře 22 způsobuje přisávání směsi plynu a pevných abrazivních částic, čímž je zajištěno, že částice nenarážejí na stěny komory a nezpůsobují její opotřebovávání a nedochází k degradaci těchto částic. Z boku je do směšovací komory 22 přivedena směs plynu a abrazivních částic skrze dva přívody 24 směsi plynu a abraziva. Každý přívod 24 směsi plynu a abraziva je napojen na potrubí 35 pro přívod 24 směsi abrazivních částic a plynu do směšovací komory 22. Směs abraziva a plynu ze zásobníku je rozdělena na dvě části v rozváděči 31_ směsi abrazivních částic a plynu a dopravena pomocí odvodu 32 směsi abrazivních částic a plynu do potrubí 35 pro přívod 24 směsi abrazivních částic a plynu do směšovací komory 22. Směs plynu a abraziva pokračuje společně s vysokorychlostním paprskem kapaliny směrem do abrazivní trysky 23. Zde je směs plynu a abrazivních částic dále urychlována vysokorychlostním kapalinovým paprskem. Celá

I "-Λο- vícefázová směs potom vystupuje z abrazivní trysky 23, resp. nástroje a dopadá na povrch děleného materiálu.

Uvedené tvarové řešení snižuje erozivní opotřebení směšovací komory 22 abrazivními částicemi a dovoluje vzniku proudění, které se přibližuje rotačně-symetrickému proudění. Velmi odolné a pevné materiály je nutno volit pouze pro kapalinovou trysku 2\ a nosné těleso, ve které je kapalinová tryska 2j_ uložena. Těleso směšovací komory 22 a abrazivní trysky 23 bylo preventivně vyrobeno z materiálu odolného vůči erozivnímu opotřebení, jako je tvrdokov.

Rozváděč 3! může být vyroben z oceli 12050. Potrubí 35 může být vyrobeno z polyethylenu. Odvod 32 směsi a přívod 24 směsi abrazivních částic a plynu byly vyrobeny z oceli 11373. Nosné těleso, ve kterém je uložena kapalinová tryska 2i, bylo vyrobeno z oceli 17022.

Seznam vztahových značek 21 - kapalinová tryska 22 - směšovací komora 22.4 - průtočný průřez směšovací komory 22 za přívodem 24 směsi plynu a abraziva 22.3 - výstupní průtočný průřez směšovací komory 22 23 - abrazivní tryska 24 - přívod směsi plynu a abraziva 31 - rozváděč směsi abrazivních částic a plynu 32 - odvod směsi abrazivních částic a plynu 35 - potrubí pro přívod směsi abrazivních částic a plynu 59 - osa rotace, osa nástroje 60 - paprsek kapaliny 61 - zpětné proudění 62 - směs plynu a pevných abrazivních částic 63 - trajektorie abrazivních částic

Průmyslová využitelnost Čištění materiálů, odstraňování povrchů materiálů, dělení či řezání materiálů paprskem kapaliny obohaceným o pevné částice abraziva.

High Speed Abrasive Fluid Beam Tool

The technical solution is in the field of hydraulics. The subject of the patent is a tool for cleaning / removing material surfaces and cutting / cutting materials with a liquid jet enriched with solid particles of abrasive.

BACKGROUND OF THE INVENTION At present, a high-speed abrasive jet cutting apparatus is used comprising a fluid nozzle of a mixing chamber and an abrasive nozzle. Said components are housed in one support body or in a system of interconnected support bodies. The liquid nozzle produces a high-speed liquid jet, which then flows through the entire tool axis. In the mixing chamber, gas and solid abrasive particles can be sucked through one side opening due to the flow of the high speed jet of liquid. The mixture of gas and abrasive particles can also be conveyed to the mixing chamber under pressure. However, this solution requires additional energy to be supplied. The abrasive and gas particles are further entrained by the liquid jet toward the abrasive nozzle. The abrasive particles are mixed with the gas and liquid jet in the mixing chamber. The mixing chamber is followed by an abrasive nozzle where the abrasive and gas particles are accelerated. The kinetic energy of the liquid jet is passed to the abrasive and gas particles. At the outlet of the abrasive nozzle and actually also from the tool, we get a mixture of gas, liquid and solid abrasive particles with high kinetic energy. The fluid-jet blend then cleans effectively the affected surface or volume of the material. Water is most commonly used as a liquid, and air is most commonly used as a gas.

A disadvantage of existing solutions such as US5144766 US2006 / 0223423A1 and US2014 / 0094093AI is that the flow in the mixing chamber is strongly unsymmetrical and uneven. This is due to the shape of the mixing chamber and one inlet of the air / air mixture. A given type of flow allows abrasive particles to flow freely at the walls of the mixing chamber. The abrasive particles impact the walls of the mixing chamber at relatively high speeds. Thus, they break down into smaller particles (degradation) and deteriorate cutting efficiency.

The current shape of the abrasive fluid jet cutting tool has its axis of rotation on which the liquid nozzle of the mixing chamber and the abrasive nozzle are arranged one behind the other.

I -1- • · · · · · · · · · · · · · · · · · · · Gas and abrasive mixture is fed sideways into the mixing chamber. The liquid nozzle creates a liquid jet. A backflow of the gas mixture and solid abrasive particles occurs in the mixing chamber.

SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a high speed abrasive fluid jet cutting tool, in other words, a cutting head that includes a mixing chamber geometry that permits flow to be formed without the backflow of the air / abrasive particles, thereby preventing degradation of the abrasive particles.

We have found that the rotationally symmetric geometry of the mixing chamber, where the axis of rotation is formed by the axis of rotation of the tool (or the axis of rotation of the water and abrasive nozzles), creates ideal conditions for the entry of abrasive particles into the mixing chamber. In terms of construction, the clean rotationally symmetrical geometry of the mixing chamber and the entire tool is very difficult to achieve. In this case, the mixing chamber divides the tool into two parts, where a water nozzle is located in one part and an abrasive nozzle in the other. The supply of gas and abrasive then becomes structurally very difficult to solve. However, the rotational symmetry can be significantly approached. We have found a specific tool configuration in which abrasive parts do not collide with each other or with the surrounding walls when a multiphase mixture flows. The abrasive particles are accelerated by the liquid jet in the mixing chamber and the abrasive nozzle without any contact with the walls. Thus, there is no degradation of the abrasive particles. The cutting head according to the invention comprises a plurality of gas and abrasive feeds into the mixing chamber.

The number of gas and abrasive feeds should be at least two and preferably three or more. The more leads we use, the closer we are to the rotationally symmetrical geometry of the mixing chamber and the tool. Another indisputable advantage of this solution is that we significantly reduce the flow rate of gas and solid abrasive particles in their feed lines from the mixing chamber. This reduces the kinetic energy of the abrasive particles and does not degrade them in the feed line and in the mixing chamber. Using three inputs into the mixing chamber instead of one inlet, the kinetic energy of solid abrasive particles decreases up to nine times. In this case, the degradation of the abrasive particles (decomposition of the abrasive particle due to a collision with another abrasive particle or wall) is significantly smaller. In other words, it increases the efficiency of the cutting tool, increases tool life and generates energy savings. The design of the mixing chamber behind the inlet apertures was designed so that there would be no backflow of the gas mixture and the solid abrasive particles at the mixing chamber walls. The flow section of the mixing chamber decreases in the flow direction,

Wherein the flow cross section of each gas and abrasive mixture inlet may preferably be greater than the flow section of the mixing chamber that adjoins them (located downstream of the aforementioned inlets of the liquid jet). The magnitude of the distance between such a mixing chamber cross-section and the mixing chamber cross-section at its end may be at least one inlet diameter of the gas-abrasive mixture inlet.

The size of the outlet section of the mixing chamber should drop to at least half the size of the mixing chamber inlet area, which is determined by the sum of the flow cross sections of the gas mixture mixture and the abrasive chamber.

The flow cross section of each of the gas mixture and abrasive particle feeds should be equal to or greater than the cross section of the mixing chamber heavily behind the gas / abrasive mixture feeds, that is, at the point where the gas / abrasive particle mixture feeds into the mouth mixing chamber.

It is preferred that the entire tool is composed primarily of a support body in which the other parts are mounted as a water jet mixing chamber and an abrasive nozzle. The tool may be assembled with a plurality of support bodies which are preferably connected to each other in a releasable manner. Also, the individual gas and abrasive mixture feeds into the support body.

The construction materials are chosen with respect to the stresses of the individual parts. The tool support body in which the liquid nozzle is located is preferably made of a high strength material, e.g., high strength stainless steel. The mixing chamber is preferably made of hard metal, which is a material resistant to erosion.

As a very advantageous solution, a switchgear is arranged between the tool body and the abrasive reservoir, which distributes the mixture of abrasive parts and gas from one location to the reservoir into several points of the tool body mixture respectively. mixing chamber. There is minimal reduction in the reliability of the entire system (abrasive reservoir - abrasive cutting tool) and minimize the risk of degradation of abrasive particles due to contact with the surrounding walls of the structure. The shape of the switchgear eliminates the risk of degradation of abrasive particles. Essentially, it is a direct-flow device where the gas-abrasive feed mixture from the abrasive reservoir flows into the switchgear, dividing it into a given number of channels with minimal possible directional change.

The switchgear construction material is selected taking into account the presence of abrasive particles. Due to the very low velocities and pressures of the gas / abrasive mixture, it is not necessary to select extremely erosion resistant materials. Standard steel or stainless steel is sufficient for the switchgear body according to the requirements for corrosion resistance. -v • · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

Very durable and rigid materials need only be selected for the liquid nozzle and support body in which the liquid nozzle is mounted. The liquid nozzle was made of 17-4HP in combination with a sapphire screen. The mixing chamber body and the abrasive nozzle should be made of a material resistant to erosion wear such as carbide. Thus, the high speed abrasive fluid jet cutting tool is specific in that the fluid nozzle, mixing chamber, and abrasive nozzle are aligned one with the other in the flow direction, the mixing chamber having a tapered flow direction into which more than one mixture feeds gas and abrasives, wherein the gas mixture and abrasive feeds are centered on each other in the flow axis, wherein the gas and abrasive mixture feed flow cross-sections are larger than the mixing chamber downstream of the gas and abrasive mixture in the flow direction and the mixing chamber outlet flow section is less than the flow section of the mixing chamber downstream of the gas / abrasive mixture. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

FIG. 1

The current abrasive liquid jet cutting tool shape. The tool has its axis of rotation 59 on which the liquid nozzle 21, the mixing chamber 22 and the abrasive nozzle 23 are arranged one after the other. The gas-abrasive mixture inlet 24 is introduced from the side into the mixing chamber 22. The liquid nozzle 21 forms a fluid jet 60. backflow 61 of a mixture of gas and solid abrasive particles 62 occurs in chamber 22.

FIG. 2

Rotationally symmetrical geometry for abrasive fluid jet cutting. The tool has a rotation axis 59 on which the liquid nozzle 21, the mixing chamber 22 and the abrasive nozzle 23 are arranged one after the other. The gas-abrasive mixture inlet 24 is introduced rotationally by two inlets into the mixing chamber 22. This arrangement permits a contactless trajectory of abrasive particles 63 into the mixing chamber 22 and the abrasive nozzle 23.

FIG. 3. A tool for cutting high-speed liquid jet with four inlets of a mixture of abrasive and gas into a mixing chamber 22 with a conduit 35 for supplying a mixture of abrasive and gas from the distributor 31 described in Example 1. The tool comprises a liquid nozzle 21, mixing

The tool comprises four gas and abrasive mixture feeders 24 to the mixing chamber 22. The gas and abrasive mixture is fed via a line 35 for supplying a mixture of abrasive particles and gas to the mixing chamber 22. The abrasive / gas mixture flowing from the container is divided by a distributor 31 of a mixture of abrasive particles and gas.

FIG. 4 The three-speed high-speed liquid jet cutting tool of the abrasive particle / gas mixture described in Example 2. 4A is a spatial view of the bottom of the tool. 4B is a perspective view of the top of the tool. The tool comprises a liquid nozzle 21, a mixing chamber 22 and an abrasive nozzle 23. The tool comprises three gas and abrasive mixture inlets 24 into a mixing chamber 22. The gas / abrasive mixture is supplied via line 35 to supply a mixture of abrasive particles and gas to the mixing chamber 22. The abrasive / gas mixture flowing from the reservoir is divided into three portions by means of an abrasive particle gas distributor 31 and transported through the abrasive particle / gas mixture outlet 32 to individual lines of conduit 35 for the mixture of abrasive particles and gas.

FIG. 5

Tool shape with four inputs of a mixture of abrasive particles and gas. 5A is a perspective view of the lower portion of the tool described in Example 3. 5B is a perspective view of the top of the tool. The tool includes a liquid nozzle 21, a mixed mixing chamber 22, and an abrasive nozzle 23 with a continuous transition from the mixing chamber 22. The tool comprises four gas and abrasive mixture feeds 24 to the mixing chamber 22. The gas / abrasive mixture is fed via line 35 for the mixture 24 abrasive particles and gas into the mixing chamber 22. The gas / solid abrasive particle mixture flowing from the reservoir is divided into four parts by means of an abrasive particle / gas mixer 31 and transported through a mixture 32 of the abrasive particles / gas mixture into the individual lines of the mixture feed line 35 abrasive particles and gas.

FIG. 6

Tool shape with two inputs of a mixture of abrasive particles and gas. The tool comprises a liquid nozzle 21, a mixing chamber 22 and an abrasive nozzle 23. The tool comprises two gas and abrasive mixture inlets 24 into a mixing chamber 22. The gas / abrasive mixture is fed via a line 35 for supplying a mixture of abrasive particles and gas to the mixing unit. The mixture of gas and solid abrasive particles flowing from the reservoir is divided into two parts by means of an abrasive particle / gas distributor 31 and transported through the outlet 32 of the mixture of abrasive particles and gas to the individual conduit branches 35 for supplying the mixture of abrasive particles and gas. EXAMPLES Example 1 High Speed Abrasive Fluid Jet Cutting Tool with Four Gas and Abrasive Feeds The tool contained four gas and abrasive mixer feeds 24 into a mixing chamber 22. The tool consisted of a fluid nozzle 20, a mixing chamber 22, and an abrasive nozzle 23. In the liquid nozzle 21, due to the tapered diameter, the pressure energy has changed to kinetic energy and a high-speed liquid jet has formed, which has passed through the mixing chamber 22 and the abrasive nozzle 23. The presence of the high-speed liquid jet in the mixing chamber 22 has caused the gas and solid abrasive particles to admix, thereby it was ensured that the particles did not strike the walls of the chamber and did not cause it to wear and did not degrade these particles. A mixture of gas and abrasive particles was introduced into the mixing chamber 22 from the side through the gas and abrasive mixture inlet 24. The gas-abrasive mixture inlet 24 was connected to line 35 for supplying a mixture of abrasive particles and gas 24 to the mixing chamber 22. The abrasive / gas mixture from the container was divided into three parts in the distributor 3! a mixture of abrasive particles and gas and conveyed by means of a mixture of abrasive particles and gas to the conduit 35 for supplying a mixture of abrasive particles and gas to the mixing chamber 22. The gas / abrasive mixture was entrained by the high speed jet of liquid into the abrasive nozzle. and abrasive particles further accelerated by the high speed liquid jet. The entire multiphase mixture emerged from the abrasive nozzle 23 and 23, respectively. tools and hit the surface of the cut material.

Said shape reduces the erosive wear of the mixing chamber 22 by abrasive particles and permits the formation of a flow that approximates the rotationally symmetrical flow. The liquid nozzle was made of 17-4HP in combination with a sapphire screen. The body of the mixing chamber 22 and the abrasive nozzle 23 have been made of hard metal, which is a material resistant to erosion wear. The switchboard 31 was made of 17022 stainless steel. The pipe 35 was made of PVC. The outlet 32 of the mixture and the feed 24 of the mixture of abrasive particles and gas were

The support body, in which the liquid nozzle 21 is mounted, was made of 17024 steel. Example 2 A tool for high speed abrasive liquid jet cutting with three gas and abrasive feeds The tool includes three gas and abrasive mixers 24 for the mixing chamber 22. The tool comprises a fluid nozzle 21, a mixing chamber 22, and an abrasive nozzle 23. In the liquid nozzle 21, the pressure energy is changed to kinetic energy and a high-speed liquid jet is formed, which then passes through the mixing chamber 22 and the abrasive nozzle 23. The presence of the high-speed liquid jet in the mixing chamber 22 causes the mixture of gas and solid abrasive particles to suck. From the side, a mixture of gas and abrasive particles is introduced into the mixing chamber 22 through the gas and abrasive mixture inlet 24. The mixing chamber 22 is shaped so that there is no room for backflow of the gas mixture and solid abrasive particles. Beyond the gas mixture 24 and the abrasive particles, the flow section of the mixing chamber 22 decreases.

Beyond the gas mixture 24 and the abrasive particles, the cross section of the mixing chamber 22 decreases, and the outlet cross section of the mixing chamber 22 is twice less than the cross section of the mixing chamber 22 situated downstream of the inlets 24. chamber 22 just behind the gas mixture 24 and the abrasive particles. The flow velocity of the high-speed liquid jet was approximately 450 m / s in the mixing chamber 22. The gas-abrasive mixture inlet 24 is connected to a line 35 for supplying a mixture of abrasive particles and gas 24 to the mixing chamber 22. The abrasive-gas mixture from the container is divided into three parts in the abrasive-gas mixture distributor 31 and conveyed by an abrasive mixture 32 via an outlet. The gas / abrasive mixture continues together with the high speed jet of liquid towards the abrasive nozzle 23. Here, the gas / abrasive particle mixture is further accelerated by the high speed liquid jet. The entire multiphase mixture then emerges from the abrasive nozzle 23 and 23, respectively. tools and hits the surface of the material being cut. Said shape significantly reduces the erosive wear of the mixing chamber 22 by abrasive particles and permits flow to occur which is very close to the rotationally symmetrical flow. · ≫ c * • · 9 · · · · · · · * * · Μ · c fc

Very durable and rigid materials must be selected only for the liquid nozzle 21 and the support body in which the liquid nozzle 21 is mounted, for the liquid nozzle 21 a 17-4HP was used, the support body in which the liquid nozzle 21 is mounted was made of steel The body of the mixing chamber 22 and the abrasive nozzle 23 were hardened. Switchgear 31 was made of 17-4PH stainless steel. The pipe 35 was made of polypropylene. The mixture 32 and the mixture 24 of the mixture of abrasive particles and gas were made of PVC. EXAMPLE 3 Tool for High Speed Abrasive Fluid Beam with Four Gas and Abrasive Inlets The tool contained four gas and abrasive mixture inlets 24 into mixing chamber 22. The tool included a fluid nozzle 21, a mixing chamber 22 and an abrasive nozzle 23 in a fluid nozzle 21. there was a change in the pressure energy to kinetic energy and to the formation of a high-speed liquid jet that passed through the mixing chamber 22 and the abrasive nozzle 23. The presence of the high-speed liquid jet in the mixing chamber 22 caused the mixture of gas and solid abrasive particles to suck. From the side, a mixture of gas and solid abrasive particles was introduced into the mixing chamber 22 through the gas and abrasive mixture inlets 24. The mixing chamber 22 has been shaped so that there is no room for backflow of the gas mixture and solid abrasive particles. Beyond the gas mixture 24 and the abrasive particles, the cross section of the mixing chamber 22 decreases, and the outlet cross section of the mixing chamber 22 is three times less than the cross section of the mixing chamber 22 situated downstream of the inlets 24. the mixing chamber 22 heavily behind the inlets 24 of the gas mixture and the abrasive particles. The flow velocity of the high-speed liquid jet was approximately 500 m / s in the mixing chamber 22. The gas-abrasive mixture inlet 24 was connected to line 35 for supplying a mixture of abrasive particles and gas 24 to the mixing chamber 22. The abrasive / gas mixture from the container was divided into four parts in the abrasive-gas mixture distributor 31 and conveyed by a drain 32 mixture of abrasive The gas / abrasive mixture was entrained by the high speed jet of liquid into the abrasive nozzle 23. Here, the gas / abrasive particle mixture was further accelerated by the high speed liquid jet. The shape of the abrasive nozzle 23 downstream of the mixing chamber 22 is adapted to prevent back flow of the gas mixture and solid abrasive particles. Inlet flow section of abrasive nozzle 23 continuously

I • v * · »·

It follows the outlet flow section of the mixing chamber 22. The entire multiphase mixture then emerged from the abrasive nozzle 23 and 23, respectively. tools and fell on the surface of a material that was a granite cube.

Said shape significantly reduced the erosive wear of the mixing chamber 22 and the abrasive nozzle 23 by abrasive particles and allowed the flow to be almost identical to the rotationally symmetrical flow.

The support body in which the liquid nozzle 21 was mounted was made of Inconel steel and the liquid nozzle 21 was made of 17-4HP steel. The body of the mixing chamber 22 and the abrasive nozzle 23 has been preventively made of hard metal, a material resistant to erosion.

Switchgear 31 was made of aluminum alloy ALUMEC. Pipe 35 was made of polyurethane. The mixture 32 and the mixture 24 of the mixture of abrasive particles and gas were made of a bronze alloy. Example 4 Tool for cutting high-speed liquid abrasive jet with two gas and abrasive feeds The tool comprises two gas and abrasive mixer feeds 24 into the mixing chamber 22. The tool consists of a fluid nozzle 21, a mixing chamber 22 and an abrasive nozzle 23 in succession. 21, due to the tapered cross-section, the pressure energy changes to kinetic energy and to a high-speed liquid jet that passes through the mixing chamber 22 and the abrasive nozzle 23. The presence of the high-speed liquid jet in the mixing chamber 22 causes the mixture of gas and solid abrasive particles to suck, thereby ensuring that the particles do not strike the walls of the chamber and do not cause wear and do not degrade these particles. From the side, a mixture of gas and abrasive particles is introduced into the mixing chamber 22 through two inlets 24 of the gas and abrasive mixture. Each gas and abrasive mixture feed 24 is connected to a conduit 35 for supplying a mixture of abrasive particles and gas 24 to the mixing chamber 22. The abrasive / gas mixture from the reservoir is divided into two portions in a mixer 31 of the abrasive particles and gas and conveyed by a mixture outlet 32 abrasive particles and gas into line 35 for supplying a mixture of abrasive particles and gas to mixing chamber 22. The gas / abrasive mixture continues together with the high speed jet of liquid into the abrasive nozzle 23. Here, the gas / abrasive mixture is further accelerated by the high speed liquid jet. Cell

The " multi-phase mixture " then emerges from the abrasive nozzle 23 and 23, respectively. tools and hits the surface of the material being cut.

Said shape reduces the erosive wear of the mixing chamber 22 by abrasive particles and permits the formation of a flow that approximates the rotationally symmetrical flow. Very durable and rigid materials need only be selected for the liquid nozzle 2 and the support body in which the liquid nozzle 21 is mounted. The body of the mixing chamber 22 and the abrasive nozzle 23 have been preventively manufactured from a material resistant to erosion, such as hard metal.

Switchgear 3! it can be made of steel 12050. The pipe 35 can be made of polyethylene. The mixture 32 and the mixture 24 of the mixture of abrasive particles and gas were made of steel 11373. The support body in which the liquid nozzle 2i is mounted was made of 17022 steel.

List of Reference Numbers 21 - Liquid Nozzle 22 - Mixing Chamber 22.4 - Flow Section of Mixing Chamber 22 Behind Supply 24 of Gas and Abrasive Mixture 22.3 - Output Flow Section of Mixing Chamber 22 23 - Abrasive Nozzle 24 - Gas and Abrasive Mixture Supply 31 - Abrasive Particle Mixer and gas 32 - Abrasive particle and gas mixture discharge 35 - Abrasive particle and gas mixture pipe 59 - Rotation axis, Tool axis 60 - Fluid jet 61 - Reverse flow 62 - Gas and solid abrasive particles 63 - Abrasive particle trajectory

Industrial Applicability Cleaning materials, removing material surfaces, cutting or cutting materials with a liquid jet enriched with solid particles of abrasive.

Claims (6)

~Λ\- • · »«·· · • # · · · ¥ • · • · · · • · · · · • · · · Μ Μ· ··· · f* ÍVTJI PATENTOVÉ NÁROKY 1. Nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem vyznačující se tím, že kapalinová tryska (21), směšovací komora (22) a abrazivní tryska (23) na sebe navazují v jedné ose ve směru proudění, přičemž směšovací komora (22) má zužující se tvar ve směru proudění, do které ústí více jak jeden přívod (24) směsi plynu a abraziva, přičemž přívody (24) směsi plynu a abraziva jsou vzájemně vycentrované v ose proudění, přičemž průtočný průřez přívodů (24) směsi plynu a abraziva je větší než průtočný průřez (22.4) směšovací komory (22) za přívodem (24) směsi plynu a abraziva ve směru proudění a výstupní průtočný průřez (22.3) směšovací komory (22) je menší než průtočný průřez (22.4) směšovací komory (22) za přívodem (24) směsi plynu a abraziva.KY vysok • AT AT AT AT AT AT AT AT AT AT AT 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. an abrasive fluid jet, characterized in that the fluid nozzle (21), the mixing chamber (22) and the abrasive nozzle (23) are aligned with each other in the flow direction, the mixing chamber (22) having a tapering shape in the flow direction to which opens more than one gas / abrasive mixture (24), wherein the gas mixture and abrasive gas inlets (24) are centered on each other in the flow axis, wherein the gas and abrasive mixture inlets (24) are larger than the mixing section (22.4) the chamber (22) downstream of the gas / abrasive mixture inlet (24) and the outlet flow section (22.3) of the mixing chamber (22) is smaller than the flow section (22.4) of the mixing chamber (22) downstream of the inlet (24) gas and abrasives. 2. Nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem podle nároku 1 vyznačuj ící se tím, že do směšovací komory (22) ústí tři až čtyři přívody (24) směsi plynu a abraziva.High abrasive fluid jet cutting tool according to claim 1, characterized in that three to four gas and abrasive mixture inlets (24) are opened into the mixing chamber (22). 3. Nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem podle nároku 1 nebo 2vyznačující se tím, že abrazivní tryska (23) má zužující se a plynule navazující tvar na směšovací komoru (22).High abrasive fluid jet cutting tool according to claim 1 or 2, characterized in that the abrasive nozzle (23) has a tapered and continuous shape on the mixing chamber (22). 4. Nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem podle nároku 1 nebo 2 vyznačující se tím, že průtočný průřez (22.4) směšovací komory (22) za přívodem (24) je dvakrát větší než výstupní průtočný průřez (22.3) směšovací komory (22).High abrasive fluid jet cutting tool according to claim 1 or 2, characterized in that the flow section (22.4) of the mixing chamber (22) downstream of the inlet (24) is twice the outlet flow cross section (22.3) of the mixing chamber (22). 5. Nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem podle nároku 1 nebo 2 vyznačující se tím, že průtočný průřez každého z přívodů (24) směsi plynu a abrazivních částic je stejné velikosti jako průřez (22.4) směšovací komory (22) těšně za přívody (24) směsi plynu a abrazivních částic. ftHigh abrasive fluid jet cutting tool according to claim 1 or 2, characterized in that the flow cross section of each of the gas / abrasive mixture inlets (24) is the same size as the mixing chamber (22) of the mixing chamber (22). ) a mixture of gas and abrasive particles. ft 6. Nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem podle nároku 1 vyznačující se tím, že obsahuje rozváděč (31) směsi abrazivních částic a plynu, ze kterého se větví přívod (24) směsi plynu a abraziva.High abrasive fluid jet cutting tool according to claim 1, characterized in that it comprises a distributor (31) of a mixture of abrasive particles and gas from which the gas / abrasive mixture feed (24) is branched.
CZ2014-754A 2014-11-05 2014-11-05 High speed abrasive fluid jet cutting tool CZ307832B6 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2014-754A CZ307832B6 (en) 2014-11-05 2014-11-05 High speed abrasive fluid jet cutting tool
PCT/IB2015/058558 WO2016071866A1 (en) 2014-11-05 2015-11-05 A high velocity abrasive fluid jet cutting device
EP15808460.8A EP3215313A1 (en) 2014-11-05 2015-11-05 A high velocity abrasive fluid jet cutting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2014-754A CZ307832B6 (en) 2014-11-05 2014-11-05 High speed abrasive fluid jet cutting tool

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2014754A3 true CZ2014754A3 (en) 2016-05-18
CZ307832B6 CZ307832B6 (en) 2019-06-12

Family

ID=55910456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2014-754A CZ307832B6 (en) 2014-11-05 2014-11-05 High speed abrasive fluid jet cutting tool

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3215313A1 (en)
CZ (1) CZ307832B6 (en)
WO (1) WO2016071866A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3569359A1 (en) * 2018-05-15 2019-11-20 PTV, spol. s.r.o. Abrasive heads with inserted jet
EP3572186A1 (en) * 2018-05-22 2019-11-27 PTV, spol. s.r.o. Abrasive heads with clean gas infeed

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB623651A (en) * 1946-01-07 1949-05-20 Stanislas Morel Improvements in devices for increasing the efficiency of sand-blast guns
US4648215A (en) * 1982-10-22 1987-03-10 Flow Industries, Inc. Method and apparatus for forming a high velocity liquid abrasive jet
EP0119338A1 (en) * 1983-03-17 1984-09-26 Jetin Industrial Limited High pressure liquid cutting apparatus
DE3516103A1 (en) * 1985-05-04 1986-11-06 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München Mixing head for introducing abrasive particles into a high-pressure water jet
US5144766A (en) 1989-11-03 1992-09-08 Flow International Corporation Liquid abrasive cutting jet cartridge and method
US5643058A (en) * 1995-08-11 1997-07-01 Flow International Corporation Abrasive fluid jet system
US5782673A (en) * 1996-08-27 1998-07-21 Warehime; Kevin S. Fluid jet cutting and shaping system and method of using
CA2457530A1 (en) * 2001-08-27 2003-03-06 Flow International Corporation Apparatus for generating a high-pressure fluid jet
US20060223423A1 (en) 2005-04-05 2006-10-05 United Materials International, Llc High pressure abrasive-liquid jet
DE502005001261D1 (en) * 2005-07-14 2007-09-27 Haid Rosa Method and device for processing coverings
US9446500B2 (en) 2012-09-25 2016-09-20 G.D.O. Inc. Underwater abrasive entrainment waterjet cutting method

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016071866A1 (en) 2016-05-12
EP3215313A1 (en) 2017-09-13
WO2016071866A4 (en) 2016-06-30
CZ307832B6 (en) 2019-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2529843B1 (en) Reverse-flow nozzle for generating cavitating or pulsed jets
TWI325791B (en) A method and an injection nozzle for interspersing a gas flow with fluid droplets
CN107107080B (en) Atomizer nozzle
US20130288195A1 (en) Nozzle for Blasting Liquid Detergents with Dispersed Abrasive Particles
US20150352640A1 (en) Tool holder having improved internal coolant delivery
SE438272B (en) EJEKTORBLANDARANORDNING
JP2008540079A (en) Spray nozzle and spray nozzle device and method of operating spray nozzle and spray nozzle device
EA003436B1 (en) Method and apparatus for producing a high-velocity particle stream
CZ2014754A3 (en) Tool for cutting by high-speed abrasive liquid jet
CZ2018124A3 (en) Multi-jet abrasive head
CN114761092A (en) Spray gun, in particular fire extinguishing spray gun for fire fighting
ES2965415T3 (en) Aerosol device and method for providing an aerosol
CZ27908U1 (en) Tool for cutting by high-speed abrasive jet
JP6032394B2 (en) Dry ice washing machine
JP4239879B2 (en) Micro-mist generation method and apparatus
US20150190763A1 (en) Aeration nozzle, and blockage removal method for said aeration nozzle
US11712782B2 (en) Abrasive head with clean gas infeed
KR101590890B1 (en) Mixed Fluid Supplying Apparatus, and Draft Beer Supplying Device Equipped Therewith
JP6502024B2 (en) Bubble generation device with spout and bubble generation adapter for spout
JP5892208B2 (en) Microbubble generator
EP3572186A1 (en) Abrasive heads with clean gas infeed
US20130256425A1 (en) Self cleaning eductor
CZ2018226A3 (en) Abrasive head with inserted nozzle
RU2524070C1 (en) Device for underwater soil working and removing
JP6237985B2 (en) Kitchen faucet

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20211105