CZ307832B6 - Nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem - Google Patents
Nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem Download PDFInfo
- Publication number
- CZ307832B6 CZ307832B6 CZ2014-754A CZ2014754A CZ307832B6 CZ 307832 B6 CZ307832 B6 CZ 307832B6 CZ 2014754 A CZ2014754 A CZ 2014754A CZ 307832 B6 CZ307832 B6 CZ 307832B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- abrasive
- mixing chamber
- gas
- mixture
- section
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 127
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 103
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 74
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 26
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 23
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 10
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 9
- 238000013459 approach Methods 0.000 abstract 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 101
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 10
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 2
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010011878 Deafness Diseases 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 1
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
- B24C3/00—Abrasive blasting machines or devices; Plants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
- B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
- B24C1/04—Methods 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
- B24C1/045—Methods 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
- B24C5/00—Devices or accessories for generating abrasive blasts
- B24C5/02—Blast guns, e.g. for generating high velocity abrasive fluid jets for cutting materials
- B24C5/04—Nozzles therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
- B24C7/00—Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts
- B24C7/0046—Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts the abrasive material being fed in a gaseous carrier
- B24C7/0076—Equipment 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 daná tělesa materiálů dělit/řezat. Nástroj sestává 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. Vysoká 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.
Description
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 prisávání 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 čistý, účinně dělí zasažený povrch nebo objem daného materiálu. Jako kapalina se nejčastěji používá voda a jako plyn se nejčastěji používá vzduch.
Nevýhoda stávajících řešení, jako jsou patenty US 5144766 US 2006/0223423 Al i US 2014/0094093 Al, 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. 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.
Řešení uvedené v patentu US 5643058 popisuje možnost přepojování přívodu směsi plynu a abraziva mezi dvěma vstupy, přičemž vstup nevyužitý k přívodu směsi plynu a abraziva může být uzavřen nebo využit pro měření tlaků ve směšovací komoře během chodu nástroje a nebo je připojeno na vzduchový ejektor (air eductor), které přisává abrazivo do směšovací komory bez vysokotlakého vodního paprsku. Tohoto je využíváno při řezání křehkých materiálů, kdy je nezbytné, aby abrazivo bylo přítomno ve vysokotlakém paprsku již při prvním kontaktu s řezaným materiálem. Přítomnost druhého vstupu pro přepojování přívodu směsi plynu a abraziva či napojení na další zařízení do směšovací komory má nevýhodu v tom, že způsobuje další zvětšení vlastní směšovací komory a tedy jejím nevhodném tvarování, jako prostoru, kde dochází ke zpětnému proudění, které umožňuje další degradaci abrazivních částic.
Řešení WO 03/018259 popisuje oproti předchozímu dokumentu US 5643058 drobné vylepšení v tom, že tvar jednotlivých dílů je upraven tak, aby celá konstrukce nástroje byla kompaktnější a snadněji smontovatelná.
- 1 CZ 307832 B6
Zařízení obsahuje dva vstupy pro přívod abraziva a vzduchu do směšovací komory. Druhý vstup je přítomen z důvodů připojení tlakoměru nebo ejektoru pro řezání křehkých materiálů. Druhý vstup může být použitý i pro přívod abraziva a vzduchu dokonce zároveň s prvním vstupem. Nicméně, tvar směšovací komory není navržen tak, aby zde nedocházelo k zpětnému proudění vzduchu a abraziva a tím k jeho další degradaci a snižování účinnosti řezání.
A to především z toho důvodu, že průměr směšovací komory 33 je příliš velký, konstrukce obsahuje neplynula přechody, mezi tělesem trysky 11a přívodním potrubím 74 je prostor směšovací komory 33, který tvoří hluché místo, kde dochází ke zpětnému proudění. Průměr přívodního potrubí 74 je vůči kuželovému vstupu 63 příliš velký a není zde zabezpečen plynulý přechod mezi směšovací komorou 33 a kuželovým vstupem 63 do abrazivní trysky 49.
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, 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 abraziva do směšovací komory.
-2CZ 307832 B6
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.
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.
Objasnění výkresů
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 21 vytváří paprsek kapaliny 60. Ve směšovací komoře 22 dochází ke vzniku zpětného proudění 61 směsi plynu a pevných abrazivních částic 62.
-3 CZ 307832 B6
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 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. Obr. 4A přestavuje prostorový pohled na spodní část nástroje. Obr. 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 tri části pomocí rozváděče 32 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. Obr. 5A přestavuje prostorový pohled na spodní část nástroje popsaný v příkladu 3. Obr. 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 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 uskutečnění vynálezu
-4CZ 307832 B6
Příklad 1
Nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem se čtyřmi přívody plynu a abraziva, dle obr. 3.
Nástroj obsahoval čtyři přívody 24 směsi plynu a abraziva do směšovací komory 22. Nástroj sestával ze za sebou řazenou kapalinovou tryskou 21, 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 31 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 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, dle obr. 4
Nástroj obsahuje tri 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
-5 CZ 307832 B6 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.
Velmi odolné a pevné materiály je nutno volit pouze pro kapalinovou trysku 21 a nosné těleso, ve které je kapalinová tryska 21 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 z tvrdokovu. 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, dle obr. 5
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 triapůlkrát 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 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 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 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.
-6CZ 307832 B6
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, dle obr. 5
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 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 21 a nosné těleso, ve které je kapalinová tryska 21 uložena. Těleso směšovací komory 22 a abrazivní trysky 23 bylo preventivně vyrobeno z materiálu odolného vůči erozivnímu opotřebení, jako je tvrdokov.
Rozváděč 31 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 21, bylo vyrobeno z oceli 17022.
Průmyslová využitelnost
Čištění materiálů, odstraňování povrchů materiálů, dělení či řezání materiálů paprskem kapaliny obohaceným o pevné částice abraziva.
Claims (7)
1. Nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem, vyznačující se tím, že kapalinová tryska (21), vstupní průřez (22.4) směšovací komory (22), směšovací komora (22), výstupní průřez (22.3) směšovací komory (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, je ohraničená průřezem (22.4) a průřezem (22.3), přičemž do průřezu (22.4) ústí alespoň dva přívody (24) směsi plynu a abraziva vzájemně vycentrované v ose proudění a kapalinová tryska (21), přičemž průtočný průřez každého z přívodů (24) směsi plynu a abraziva je stejný nebo větší než průtočný průřez (22.4) směšovací komory (22) a výstupní průtočný průřez (22.3) směšovací komory (22) je menší než průtočný průřez (22.4) směšovací komory (22) a výstupní průřez (22.3) směšovací komory (22) ústí do abrazivní trysky (23).
2. Nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem podle nároku 1, vyznačující se tím, že do průřezu (22.4) směšovací komory (22) ústí tři až čtyři přívody (24) směsi plynu a abraziva.
3. Nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že abrazivní tryska (23) plynule navazuje na směšovací komoru (22) a má zužující se tvar ve směru proudění.
4. Nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že průtočný průřez (22.4) směšovací komory (22) je dvakrát větší než výstupní průtočný průřez (22.3) směšovací komory (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).
6. 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 větší než průřez (22.4) směšovací komory (22).
7. Nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že obsahuje rozváděč (31) směsi abrazivních částic a plynu, ze kterého se větví přívod (24) směsi plynu a abraziva.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014-754A CZ307832B6 (cs) | 2014-11-05 | 2014-11-05 | Nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem |
| 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 (cs) | 2014-11-05 | 2014-11-05 | Nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2014754A3 CZ2014754A3 (cs) | 2016-05-18 |
| CZ307832B6 true CZ307832B6 (cs) | 2019-06-12 |
Family
ID=55910456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2014-754A CZ307832B6 (cs) | 2014-11-05 | 2014-11-05 | Nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3215313A1 (cs) |
| CZ (1) | CZ307832B6 (cs) |
| WO (1) | WO2016071866A1 (cs) |
Families Citing this family (2)
| 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 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0761389A1 (en) * | 1995-08-11 | 1997-03-12 | Flow International Corporation | Abrasive fluid jet system |
| US6077152A (en) * | 1996-08-27 | 2000-06-20 | Warehime; Kevin S. | Fluid jet cutting and shaping system |
| WO2003018259A2 (en) * | 2001-08-27 | 2003-03-06 | Flow International Corporation | Apparatus for generating a high-pressure fluid jet |
Family Cites Families (8)
| 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 (de) * | 1985-05-04 | 1986-11-06 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München | Mischkopf zum einbringen von abrasiven partikeln in einen hochdruckwasserstrahl |
| US5144766A (en) | 1989-11-03 | 1992-09-08 | Flow International Corporation | Liquid abrasive cutting jet cartridge and method |
| US20060223423A1 (en) | 2005-04-05 | 2006-10-05 | United Materials International, Llc | High pressure abrasive-liquid jet |
| ES2292019T3 (es) * | 2005-07-14 | 2008-03-01 | Haid, Rosa Maria | Procedimiento y dispositivo de tratamiento de revestimientos. |
| WO2014052397A1 (en) | 2012-09-25 | 2014-04-03 | G.D.O Inc. | Abrasive waterjet cutting system for subsea operations |
-
2014
- 2014-11-05 CZ CZ2014-754A patent/CZ307832B6/cs not_active IP Right Cessation
-
2015
- 2015-11-05 WO PCT/IB2015/058558 patent/WO2016071866A1/en active Application Filing
- 2015-11-05 EP EP15808460.8A patent/EP3215313A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0761389A1 (en) * | 1995-08-11 | 1997-03-12 | Flow International Corporation | Abrasive fluid jet system |
| US6077152A (en) * | 1996-08-27 | 2000-06-20 | Warehime; Kevin S. | Fluid jet cutting and shaping system |
| WO2003018259A2 (en) * | 2001-08-27 | 2003-03-06 | Flow International Corporation | Apparatus for generating a high-pressure fluid jet |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2016071866A1 (en) | 2016-05-12 |
| WO2016071866A4 (en) | 2016-06-30 |
| EP3215313A1 (en) | 2017-09-13 |
| CZ2014754A3 (cs) | 2016-05-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2742060C (en) | Reverse-flow nozzle for generating cavitating or pulsed jets | |
| AU2008288702B2 (en) | A control system for a fluid/abrasive jet cutting arrangement | |
| KR100504629B1 (ko) | 고속 입자 스트림을 생성하기 위한 방법 및 장치 | |
| CN101189069B (zh) | 通过流体流相互撞击的流体雾化法 | |
| TWI325791B (en) | A method and an injection nozzle for interspersing a gas flow with fluid droplets | |
| PL187868B1 (pl) | Sposób i urządzenie do wytwarzania strumienia cząstek o dużej prędkości | |
| US20150352640A1 (en) | Tool holder having improved internal coolant delivery | |
| EP0110529B1 (en) | High velocity fluid abrasive jet | |
| US20190283213A1 (en) | Multi-jet abrasive head | |
| CZ307832B6 (cs) | Nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem | |
| CZ27908U1 (cs) | Nástroj pro řezání vysokorychlostním abrazivním kapalinovým paprskem | |
| JP2018089597A (ja) | １流体ノズル | |
| JP3795240B2 (ja) | ウォータージェットノズル | |
| RU2297864C2 (ru) | Устройство пожаротушения | |
| US11712782B2 (en) | Abrasive head with clean gas infeed | |
| CZ2018226A3 (cs) | Abrazivní hlavice s vloženou tryskou | |
| EA041841B1 (ru) | Абразивная головка с приводом чистого газа | |
| EP3572186A1 (en) | Abrasive heads with clean gas infeed | |
| EP3569359A1 (en) | Abrasive heads with inserted jet | |
| CZ306290B6 (cs) | Hydraulický nástroj, zejména pro chlazení a čištění povrchů těles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20211105 |