RU2499661C2 - Cutting hydroabrasive device - Google Patents

Cutting hydroabrasive device Download PDF

Info

Publication number
RU2499661C2
RU2499661C2 RU2010110323/02A RU2010110323A RU2499661C2 RU 2499661 C2 RU2499661 C2 RU 2499661C2 RU 2010110323/02 A RU2010110323/02 A RU 2010110323/02A RU 2010110323 A RU2010110323 A RU 2010110323A RU 2499661 C2 RU2499661 C2 RU 2499661C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
suspension
flow
pressure
stream
energy
Prior art date
Application number
RU2010110323/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010110323A (en
Inventor
Данек ЛИВШИЧ
Адам ЛИВШИЧ
Джошуа Адам ЛИВШИЧ
Original Assignee
Абрейсив Каттинг Текнолоджи Лтд
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
Priority claimed from AU2007904499A external-priority patent/AU2007904499A0/en
Application filed by Абрейсив Каттинг Текнолоджи Лтд filed Critical Абрейсив Каттинг Текнолоджи Лтд
Priority claimed from PCT/AU2008/001226 external-priority patent/WO2009023927A1/en
Publication of RU2010110323A publication Critical patent/RU2010110323A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2499661C2 publication Critical patent/RU2499661C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to abrasive-jet machining. Proposed device comprises cutting tool, fluid flow channel and that for suspension flow including suspended abrasive particles, first fluid flow energizer and second suspension flow energiser. Said energisers can be selectively activated. Said cutting tool can mix aforesaid fluid and suspension flows. Portion of power supplied from said energisers is transformed in cutting tool into kinetic power to create high-rate mix of fluid and suspension.
EFFECT: alternated cutting start/stop at high degree of accuracy without notable delays and fast wear of equipment.
10 cl, 9 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к резке (например, металлов) струями жидкости, содержащими вовлеченные абразивные частицы.The present invention relates to the cutting (for example, metals) of jets of liquid containing involved abrasive particles.

Уровень техникиState of the art

Применение высокоскоростных водяных струй с вовлеченными абразивными частицами для резки материалов известно примерно с 1980 г. Известны системы водоструйной резки двух типов: системы гидроабразивной резки ГАР (AWJ) и системы резки с применением абразивных суспензий АСР (ASJ). В системах ГАР (AWJ) воду обычно подают в сопло под очень высоким давлением (порядка 150-600 МПа). На фиг.1 показано типичное сопло 10 системы ГАР (AWJ). Сопло 10 содержит отверстие 12 малого диаметра (0,2-0,4 мм), сообщающееся со смесительной камерой 14. Таким образом, вода протекает через смесительную камеру 14 с высокой скоростью.The use of high-speed water jets with involved abrasive particles for cutting materials has been known since 1980. Two types of water-jet cutting systems are known: GAR waterjet cutting systems (AWJ) and ACP abrasive slurry cutting systems (ASJ). In systems GAR (AWJ), water is usually fed into the nozzle under very high pressure (about 150-600 MPa). Figure 1 shows a typical nozzle 10 system GAR (AWJ). The nozzle 10 comprises an opening 12 of small diameter (0.2-0.4 mm) in communication with the mixing chamber 14. Thus, water flows through the mixing chamber 14 at a high speed.

Мелкие зерна абразивного материала, обычно граната, подаются в камеру, как правило, самотеком, через загрузочный бункер 16. Высокая скорость потока 18 воды вызывает эффект Вентури, в результате чего абразивный материал затягивается в струю воды.Small grains of abrasive material, usually garnet, are fed into the chamber, usually by gravity, through the feed hopper 16. The high flow rate 18 of the water causes the Venturi effect, as a result of which the abrasive material is drawn into the stream of water.

Затем струя воды протекает через отрезок трубки, именуемый фокусирующей трубкой 20. При прохождении воды и абразива через фокусирующую трубку абразивные частицы ускоряются в направлении течения воды. Затем сфокусированная струя 22 воды выходит через выходное отверстие 24 фокусирующей трубки. Струя 22 воды или точнее ускоренных абразивных частиц может быть использована для резки материалов, например металла.Then a stream of water flows through a segment of the tube, referred to as the focusing tube 20. As water and abrasive pass through the focusing tube, the abrasive particles are accelerated in the direction of the water flow. Then, the focused water jet 22 exits through the outlet 24 of the focusing tube. A jet of water 22, or rather accelerated abrasive particles can be used to cut materials, such as metal.

Между отверстием 12 и выходным отверстием 24 фокусирующей трубки 20 сопла 10 могут происходить значительные потери энергии.Significant energy losses can occur between the hole 12 and the outlet 24 of the focusing tube 20 of the nozzle 10.

Кинетическая энергия воды теряется при ускорении абразивного материала, а также при ускорении воздуха, захватываемого под действием эффекта Вентури. "Отскакивание абразивных частиц от стенок фокусирующей трубки 20 вызывает значительные потери на трение в трубке. Это приводит к энергетическим потерям в результате выделения тепла и, кроме того, к износу фокусирующей трубки, которая, как правило, приблизительно после 40 часов работы требует замены.The kinetic energy of the water is lost when the abrasive material is accelerated, as well as when the air captured by the Venturi effect is accelerated. "Bouncing abrasive particles from the walls of the focusing tube 20 causes significant friction losses in the tube. This leads to energy losses due to heat generation and, in addition, to the wear of the focusing tube, which usually requires replacement after about 40 hours of operation.

Таким образом, известные системы ГАР (AWJ) являются крайне неэффективными.Thus, the well-known GAR systems (AWJ) are extremely inefficient.

В системах АСР (ASJ) смешиваются два жидких потока, поток жидкости (обычно воды) и поток суспензии. Суспензия представляет собой суспензию абразивных частиц. Оба жидких потока находятся под воздействием давления приблизительно от 50 до 100 МПа, и сливаются, образуя один поток. Объединенный поток выталкивается с усилием через отверстие диаметром, как правило, порядка 1,0-2,0 мм, образуя водную струю с вовлеченными абразивными частицами.In ASR systems, two fluid streams are mixed, a fluid stream (usually water) and a slurry stream. A suspension is a suspension of abrasive particles. Both liquid streams are under pressure from about 50 to 100 MPa, and merge to form one stream. The combined stream is pushed with force through a hole with a diameter of, as a rule, of the order of 1.0-2.0 mm, forming a water stream with abrasive particles involved.

Системы АСР (ASJ) не обладают недостатками присущими системам ГАР (AWJ), так как в них не происходит потерь энергии в результате смешения двух потоков под давлением. Однако, известные системы АСР (ASJ) имеют ограниченную промышленную ценность. Причина этого заключается отчасти в том, что системы АСР (ASJ) работают при значительно меньших давлениях и скоростях, чем системы ГАР (AWJ), что ограничивает количество материалов, которые можно резать с использованием таких систем.ASR systems (ASJ) do not have the drawbacks inherent in AWJ systems, since they do not cause energy loss as a result of mixing of two flows under pressure. However, known ACP systems (ASJs) have limited industrial value. Part of the reason for this is that ASJ systems operate at significantly lower pressures and speeds than AWG systems, which limits the amount of materials that can be cut using such systems.

При работе систем АСР (ASJ) также возникают значительные проблемы, в основном, из-за наличия в системе абразивной суспензии под давлением, а также из-за отсутствия эффективных средств для обеспечения контроля характеристик ее потока. Элементы системы, осуществляющие нагнетание, транспортировку и регулирование потока абразивной суспензии очень быстро изнашиваются. Степень износа увеличивается с возрастанием давления, ограничивая, таким образом, давление при котором возможна нормальная работа систем АСР (ASJ).The operation of ASR (ASJ) systems also raises significant problems, mainly due to the presence of an abrasive slurry under pressure in the system, and also due to the lack of effective means to ensure control of its flow characteristics. Elements of the system that carry out the injection, transportation and flow control of the abrasive slurry wear out very quickly. The degree of wear increases with increasing pressure, thus limiting the pressure at which normal operation of ASR (ASJ) systems is possible.

Еще более значительными проблемами представляются практические затруднения, возникающие при запуске и остановке абразивного потока под давлением. При применении водной режущей струи, например, для механической обработки, необходимо обеспечить возможность частого запуска и останова по требованию. В системе АСР (ASJ) для этого потребуется закрыть клапан, перекрывающий поток абразива под давлением. Используемые таким образом клапаны в очень значительной степени подвержены износу. Очевидно, что при закрытии клапана площадь поперечного сечения потока уменьшается до нуля. В результате такого уменьшения площади сечения потока, соответственно увеличивается скорость потока во время закрытия клапана, что приводит к увеличению локального износа клапана.Even more significant problems are the practical difficulties that arise when starting and stopping an abrasive stream under pressure. When using a water cutting jet, for example, for machining, it is necessary to ensure the possibility of frequent starting and stopping on demand. In the ACP system (ASJ), this will require closing a valve that shuts off the flow of abrasive under pressure. Valves used in this way are very susceptible to wear. Obviously, when closing the valve, the cross-sectional area of the flow decreases to zero. As a result of this reduction in the flow cross-sectional area, the flow rate increases during valve closure, which leads to an increase in local valve wear.

При работе с типичными для промышленности станками с числовым программным управлением (ЧПУ) может потребоваться очень частое чередование запусков и остановок устройства резки. Это означает частое открывание и закрывание клапанов, управляющих течением абразивного потока под давлением и, как следствие, быстрый износ этих клапанов. Исходя из вышеизложенного, применение систем АСР (ASJ) при обработке материалов на станке с ЧПУ считается нецелесообразным.When working with industry-standard numerical control (CNC) machines, it may be necessary to alternate between starting and stopping the cutting device. This means frequent opening and closing of valves that control the flow of abrasive flow under pressure and, as a result, rapid wear of these valves. Based on the foregoing, the use of ASR (ASJ) systems in the processing of materials on a CNC machine is considered impractical.

Системы АСР (ASJ) применяются в промышленности, например, в нефте- и газоустановках и при подводной резке, где требуется продолжительная по времени резка. Системы АСР (ASJ) не применяются в промышленных масштабах при промышленной обработке на станках с ЧПУ.ACP systems (ASJ) are used in industry, for example, in oil and gas installations and underwater cutting, where long-time cutting is required. ACP systems (ASJ) are not used on an industrial scale for industrial processing on CNC machines.

На Фиг.2а и 2b схематично показаны известные системы АСР (ASJ). В базовой одноструйной системе 30, показанной на фиг.2а, водяной насос 32 высокого давления приводит в действие плавающий поршень 34. Поршень 34 вызывает повышение давления в абразивной суспензии 36 и нагнетает ее в режущее сопло 38.2a and 2b schematically show known ACP systems (ASJs). In the basic single-jet system 30 shown in FIG. 2 a, the high pressure water pump 32 drives the floating piston 34. The piston 34 causes an increase in pressure in the abrasive slurry 36 and pumps it into the cutting nozzle 38.

На Фиг.2b проиллюстрирована простая двухструйная система 40. Вода, поступающая от насоса 32 разделяется на два потока, один из которых применяется для повышения давления и нагнетания потока 36 суспензии посредством плавающего поршня 34 аналогично тому, как это происходит в одноструйной системе 30. Другой направленный поток 35 воды, смешивается с потоком 37 суспензии под давлением у места соединения перед режущим соплом 38.Figure 2b illustrates a simple two-jet system 40. The water coming from the pump 32 is divided into two streams, one of which is used to increase pressure and pump the slurry stream 36 through the floating piston 34 in the same way as in the single-jet system 30. The other directional a stream 35 of water is mixed with a stream 37 of the suspension under pressure at the junction in front of the cutting nozzle 38.

Обе эти системы обладают вышеописанными недостатками, что приводит к очень значительному износу клапана. Еще одной проблемой является неравномерная скорость резки из-за значительного износа трубок и сопла.Both of these systems have the disadvantages described above, which leads to very significant valve wear. Another problem is the uneven cutting speed due to significant wear on the tubes and nozzle.

В патенте США №4707952 (автор - Краснов (Krasnoff)) предлагается другая конструкция. Схематично конструкция системы 50, предложенная Красновым показана на фиг.3а.In US patent No. 4707952 (author - Krasnov (Krasnoff)) another design is proposed. Schematically, the design of the system 50 proposed by Krasnov is shown in Fig. 3a.

Система Краснова аналогична двухструйной системе 40, отличаясь от нее тем, что смешивание струи 35 воды и потока 37 суспензии происходит в смесительной камере 52 в режущем сопле 38.The Krasnov system is similar to the two-jet system 40, differing in that the mixing of the water jet 35 and the suspension stream 37 takes place in the mixing chamber 52 in the cutting nozzle 38.

Более подробно смесительная камера 52 Краснова показана на фиг.3b. Сопло 38 обеспечивает возможность двухэтапного ускорения. Сначала поток 35 воды и поток 37 суспензии ускоряются через независимые сопла, ведущие в смесительную камеру 52. Затем смешанный поток воды и абразива ускоряется через оконечное выходное отверстие 54.In more detail, the mixing chamber 52 Krasnova shown in fig.3b. Nozzle 38 allows two-stage acceleration. First, the water stream 35 and the suspension stream 37 are accelerated through independent nozzles leading to the mixing chamber 52. Then, the mixed water and abrasive stream is accelerated through the terminal outlet 54.

Система Краснова выполнена с возможностью работы при давлении около 16МПа, что значительно ниже, чем в других системах АСР (ASJ). Благодаря этому поток суспензии 37 оказывает повреждающее воздействие на клапаны, но все же не приводит к такому значительному износу, как в системах большего давления. Тем не менее, очевидно, что выходная мощность системы Краснова еще ниже, чем у других систем АСР (ASJ), и поэтому возможности ее промышленного применения невелики. Заявителю неизвестно о случаях коммерческого применения системы Краснова.The Krasnov system is designed to operate at a pressure of about 16 MPa, which is significantly lower than in other ASR (ASJ) systems. Due to this, the flow of slurry 37 has a damaging effect on the valves, but still does not lead to such significant wear as in systems of higher pressure. Nevertheless, it is obvious that the output power of the Krasnov system is even lower than that of other ASR systems, and therefore the possibilities for its industrial application are small. The applicant is not aware of any commercial use of the Krasnov system.

Задачей настоящего изобретение является обеспечение системы для создания водяной струи высокого давления с вовлеченными абразивными частицами, в которой устранены, по меньшей мере, отчасти некоторые вышеупомянутые недостатки систем ГАР (AWJ) и АСР (ASJ).It is an object of the present invention to provide a system for creating a high pressure water jet with abrasive particles involved, in which at least partially some of the aforementioned disadvantages of the GAP (AWJ) and ACP (ASJ) systems are eliminated.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

В настоящем изобретении предлагается способ, сочетающий в себе многие преимущества систем ГАР (AWJ) и систем АСР (ASJ), и одновременно устраняющий некоторые недостатки каждой системы.The present invention provides a method that combines many of the advantages of GAR systems (AWJ) and ACP systems (ASJ), while eliminating some of the disadvantages of each system.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается режущее устройство высокого давления, содержащее канал для потока жидкости и канал для потока суспензии, содержащей абразивные частицы, взвешенные в жидкости, причем имеется первое энергетическое средство, поставляющее энергию к потоку жидкости и второе энергетическое средство, поставляющее энергию к потоку суспензии, причем оба указанных энергетических средства выполнены с возможностью приведения в действие избирательным образом, причем поток жидкости и поток суспензии смешиваются в режущем инструменте, причем по меньшей мере часть поставляемой энергии преобразуется в режущем инструменте в кинетическую энергию для создания высокоскоростного потока смеси жидкости и суспензии. Применение отдельных энергетических средств позволяет управлять течением потоков в системе.According to a first aspect of the present invention, there is provided a high pressure cutting device comprising a channel for a fluid stream and a channel for a stream of slurry containing abrasive particles suspended in a liquid, and there is a first energy means supplying energy to the liquid stream and a second energy means supplying energy to the stream suspension, and both of these energy means are configured to be selectively actuated, the fluid flow and the suspension flow are mixed in a cutting tool, at least a portion of the supplied energy is converted into kinetic energy in the cutting tool to create a high-speed flow of a mixture of liquid and suspension. The use of individual energy means allows you to control the flow of flows in the system.

Предпочтительно, энергия, поставляемая первым энергетическим средством поставляется насосом, и еще предпочтительней насосом с постоянным напором, нагнетающим давление в потоке жидкости. Аналогичным образом, энергия, поставляемая вторым энергетическим средством, предпочтительно поставляется также насосом, и еще более предпочтительно насосом с постоянным расходом. В подобной конструкции регулируют скорость и объем смешанного потока, управляя давлением насоса с постоянным напором, в то время как скорость потока абразивного материала задают независимо, управляя расходом насоса с постоянным расходом. Таким образом, обеспечено простое регулирование энергии системы или соотношения жидкость/абразив. В альтернативной конструкции энергию к первому и второму энергетическим средствам может подавать один насос.Preferably, the energy supplied by the first energy means is supplied by a pump, and even more preferably a constant-pressure pump, which pressurizes the fluid flow. Similarly, the energy supplied by the second energy means is preferably also supplied by a pump, and even more preferably by a constant flow pump. In such a design, the speed and volume of the mixed flow are controlled by controlling the pressure of the constant pressure pump, while the flow rate of the abrasive material is set independently by controlling the flow rate of the pump with a constant flow rate. Thus, a simple regulation of the energy of the system or the ratio of liquid / abrasive is provided. In an alternative design, one pump may supply energy to the first and second energy means.

В предпочтительном варианте осуществления насос с постоянным напором приводит в действие плавающий поршень, нагнетающий, в свою очередь, давление в потоке суспензии. В этом варианте осуществления между насосом и плавающим поршнем может быть расположен клапан, выполненный с возможностью мгновенной остановки потока жидкости и, следовательно, прекращения подачи энергии от насоса с постоянным напором к плавающему поршню.In a preferred embodiment, the constant-pressure pump drives a floating piston, which in turn pressurizes the suspension stream. In this embodiment, a valve may be arranged between the pump and the floating piston, capable of instantly stopping the fluid flow and, therefore, stopping the energy supply from the constant pressure pump to the floating piston.

Этот клапан препятствует обратному потоку жидкости от плавающего поршня. Таким образом, давление и течение потока суспензии могут меняться, при сохранении постоянного давления в потоке жидкости.This valve prevents fluid from flowing back from the floating piston. Thus, the pressure and flow of the suspension stream can vary, while maintaining a constant pressure in the liquid stream.

Клапан может просто отклонять постоянный поток жидкости от плавающего поршня, например, возвращая жидкость в резервуар насоса.The valve can simply divert a constant flow of fluid from the floating piston, for example by returning fluid to the pump reservoir.

Режущий инструмент предпочтительно выполнен таким образом, что предусматривает возможность объединения потоков с возможностью управления давлением потока суспензии главным образом через давление потока жидкости. Режущий инструмент содержит смесительную камеру, в которую, при наличии поступления энергии, подается поток жидкости постоянного давления, и поток суспензии с постоянным расходом. Таким образом, давление потока жидкости задает давление во входной зоне смесительной камеры. Давление воздействует на место входа потока суспензии в смесительную камеру, так что попадание потока суспензии в смесительную камеру предотвращено, пока давление в потоке суспензии не поднимется немного выше давления в месте входа в смесительную камеру. Насос с постоянным расходом нагнетает давление в потоке суспензии до достижения им этой точки. Первое условие равновесия выполнено, когда поток суспензии требуемого давления подается с постоянной величиной расхода в смесительную камеру. При выполнении этих условий насос с постоянным расходом эффективно действует в качестве нагнетательного насоса с постоянным расходом.The cutting tool is preferably made in such a way that it allows for combining the flows with the ability to control the pressure of the suspension stream mainly through the pressure of the liquid stream. The cutting tool contains a mixing chamber, in which, in the presence of energy, a constant pressure fluid flow is supplied, and a suspension flow with a constant flow rate. Thus, the pressure of the fluid flow sets the pressure in the inlet zone of the mixing chamber. The pressure acts on the inlet of the suspension flow into the mixing chamber, so that the flow of the suspension into the mixing chamber is prevented until the pressure in the suspension flow rises slightly above the pressure at the inlet into the mixing chamber. A constant flow pump pressurizes the suspension stream until it reaches this point. The first equilibrium condition is fulfilled when the suspension flow of the required pressure is supplied with a constant flow rate into the mixing chamber. Under these conditions, a constant flow pump effectively acts as a constant flow discharge pump.

Когда второе энергетическое средство приостанавливает подачу энергии к потоку суспензии, например, при перекрывании клапана между насосом и поршнем в предпочтительном варианте осуществления, давление потока жидкости в смесительной камере продолжает действовать на поток суспензии. Суспензия из потока суспензии продолжает поступать в смесительную камеру до тех пор, пока давление в потоке суспензии не падает немного ниже давления в смесительной камере. В этот момент поток суспензии прекращается, однако давление в потоке суспензии сохраняется неизменным. Это обеспечивает закрытие клапана в канале для потока суспензии, перекрывая статический находящийся под давлением поток абразивной суспензии. Клапан подвергается значительно меньшему износу по сравнению с его износом при закрытии в момент течения потока абразивной суспензии. Закрытие клапана гарантирует, что единственным потоком, подаваемым к режущей головке является поток воды. Последующие закрытие клапана в потоке воды предотвращает течение потока жидкости через режущую головку.When the second energetic means stops the energy supply to the flow of the suspension, for example, when the valve is closed between the pump and the piston in the preferred embodiment, the pressure of the fluid flow in the mixing chamber continues to act on the flow of the suspension. Suspension from the suspension stream continues to flow into the mixing chamber until the pressure in the suspension stream drops slightly below the pressure in the mixing chamber. At this point, the flow of the suspension ceases, however, the pressure in the flow of the suspension remains unchanged. This ensures that the valve closes in the slurry flow passage, shutting off the static, pressurized abrasive slurry flow. The valve undergoes significantly less wear compared to its wear when closing at the moment of flow of the abrasive slurry. Closing the valve ensures that the only flow to the cutting head is water flow. Subsequent closing of the valve in the water stream prevents the flow of fluid through the cutting head.

Рабочее давление потока жидкости, и, следовательно, потока суспензии предпочтительно составляет около 300 МПа.The working pressure of the liquid stream, and therefore the suspension stream, is preferably about 300 MPa.

Очевидно, что приостановка подачи энергии от второго энергетического средства приводит к практически моментальной приостановке течения суспензии из-за небольшой разницы давлений в текущей суспензии и в суспензии, находящейся в статическом состоянии.It is obvious that the suspension of the energy supply from the second energy means leads to an almost instantaneous suspension of the suspension flow due to the small pressure difference in the current suspension and in the suspension in a static state.

Аналогичным образом, при активации второго энергетического средства требуемое течение потока суспензии в смесительную камеру получают практически мгновенно.Similarly, upon activation of the second energy tool, the desired flow of the suspension stream into the mixing chamber is obtained almost instantly.

Режущий инструмент предпочтительно включает в себя смесительную камеру с входной зоной, выполненной с возможностью приема потока жидкости и потока суспензии, причем давление во входной зоне определяется давлением в потоке жидкости и управляет давлением в потоке суспензии.The cutting tool preferably includes a mixing chamber with an inlet zone configured to receive a liquid stream and a suspension stream, the pressure in the inlet zone being determined by the pressure in the liquid stream and controlling the pressure in the suspension stream.

Предпочтительно предусмотрена возможность входа потока суспензии и потока жидкости в сопло, причем сопло выполнено удлиненной формы, а поток суспензии и поток жидкости ориентированы в направлении удлинения сопла. Это уменьшает потери энергии, происходящие при смене направления потока, а именно, потока суспензии. В предпочтительном варианте осуществления сопло имеет центральную ось, вдоль которой направлен поток суспензии, и поток жидкости подается в кольцевой элемент вокруг потока суспензии. Такая конструкция обеспечивает эффективное средство воздействия давления жидкости на давление суспензии, а также увеличивает износостойкость стенок сопла.Preferably, it is possible for the suspension stream and the liquid stream to enter the nozzle, the nozzle being elongated, and the suspension stream and the liquid stream oriented in the direction of extension of the nozzle. This reduces the energy loss that occurs when changing the direction of flow, namely, the flow of the suspension. In a preferred embodiment, the nozzle has a central axis along which the suspension stream is directed, and a liquid stream is supplied to the annular element around the suspension stream. This design provides an effective means of influencing the pressure of the liquid on the pressure of the suspension, and also increases the wear resistance of the walls of the nozzle.

Сопло предпочтительно выполнено в виде ускорительного сопла с диаметром выходного отверстия меньше входной зоны. Это обеспечивает преобразование давления в потоках в высокую скорость выходного потока.The nozzle is preferably made in the form of an accelerating nozzle with an outlet diameter less than the inlet zone. This ensures that the pressure in the flows is converted to a high output flow rate.

Этот эффект дополнительно усиливают, изготавливая выходное отверстие меньшего диаметра, чем диаметр потока суспензии на входе в сопло. Сопло предпочтительно выполнено с фокусирующей зоной постоянного диаметра у своего наружного конца, и конической ускорительной зоной уменьшающегося диаметра между входной зоной и фокусирующей зоной. Это позволяет выходному потоку достичь требуемой скорости и требуемого направления.This effect is further enhanced by making the outlet aperture of a smaller diameter than the diameter of the suspension stream at the inlet to the nozzle. The nozzle is preferably made with a focusing zone of constant diameter at its outer end, and a conical accelerating zone of decreasing diameter between the inlet zone and the focusing zone. This allows the output stream to reach the desired speed and direction.

Угол конусности ускорительного участка не должен превышать 27°. Предпочтительно, угол конусности составляет около 13,5°. Таким образом, обеспечен хороший баланс между эффективным ускорением и сохранением нетурбулентного потока.The taper angle of the accelerator section should not exceed 27 °. Preferably, the taper angle is about 13.5 °. Thus, a good balance is achieved between efficient acceleration and maintaining a non-turbulent flow.

Фокусирующая зона сопла предпочтительно выполнена с соотношением длина/диаметр, равным 5:1, предпочтительно около 10:1. Кроме того, соотношение длина/диаметр предпочтительно приблизительно составляет менее, чем 30:1.The focusing zone of the nozzle is preferably made with a length / diameter ratio of 5: 1, preferably about 10: 1. In addition, the length / diameter ratio is preferably approximately less than 30: 1.

Сопло может быть выполнено в виде составного сопла с ускорительной зоной, выполненной из более твердого материала, чем материал фокусирующей зоны.The nozzle can be made in the form of a composite nozzle with an accelerating zone made of a harder material than the material of the focusing zone.

Диаметр фокусирующей зоны может быть равен или немного меньше минимального диаметра ускорительной зоны для предотвращения турбулентности.The diameter of the focusing zone may be equal to or slightly smaller than the minimum diameter of the accelerator zone to prevent turbulence.

Выходное отверстие может включать в себя выходную фаску с углом конусности около 45°. Такой угол достаточен для отделения потока у выходного отверстия.The outlet may include an exit chamfer with a taper angle of about 45 °. This angle is sufficient to separate the flow at the outlet.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Ниже изобретение описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых проиллюстрированы предпочтительные варианты осуществления режущего устройства высокого давления в соответствии с настоящим изобретением. Следует отметить, что возможны и другие варианты осуществления изобретения и, следовательно, следует понимать, что частные примеры, проиллюстрированные на прилагаемых чертежах не ограничивают объем изобретения, как он изложен в предшествующем описании. На чертежах:The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which preferred embodiments of a high pressure cutting device in accordance with the present invention are illustrated. It should be noted that other embodiments of the invention are possible and, therefore, it should be understood that the particular examples illustrated in the accompanying drawings do not limit the scope of the invention as set forth in the foregoing description. In the drawings:

На Фиг.1 схематично в разрезе показан режущий инструмент системы ГАР (AWJ) известной из предшествующего уровня техники.Figure 1 schematically in section shows a cutting tool system GAR (AWJ) known from the prior art.

На Фиг.2а схематично показана известная из уровня техники система АСР (ASJ) с одним потоком жидкости.2 a schematically shows a prior art ACP system (ASJ) with a single fluid flow.

На Фиг.2b схематично показана известная из уровня техники система АСР (ASJ) с двумя потоками жидкости.2b schematically shows a prior art ACP system (ASJ) with two fluid streams.

На Фиг.3 в разрезе показано известное их уровня техники режущее сопло.Figure 3 in section shows a prior art cutting nozzle.

На Фиг.4 схематично показано режущее устройство высокого давления согласно настоящему изобретению.Figure 4 schematically shows a high pressure cutting device according to the present invention.

На Фиг.5 показан режущий инструмент режущего устройства, показанного на фиг.4.Figure 5 shows the cutting tool of the cutting device shown in figure 4.

На Фиг.6 в разрезе показан участок режущего инструмента, показанного на фиг.5, включающего в себя сопло;FIG. 6 is a sectional view showing a portion of the cutting tool shown in FIG. 5, including a nozzle;

На Фиг.7 показан вид в разрезе фокусирующего сопла режущего инструмента, показанного на фиг.5;Figure 7 shows a sectional view of the focusing nozzle of the cutting tool shown in figure 5;

На Фиг.8 в разрезе показано фокусирующее сопло согласно другому варианту осуществления фокусирующего сопла режущего инструмента, показанного на фиг.5; а такжеFIG. 8 is a cross-sectional view of a focusing nozzle according to another embodiment of the focusing nozzle of the cutting tool shown in FIG. 5; as well as

На Фиг.9 показан альтернативный вариант осуществления режущего инструмента для применения в режущем устройстве, показанном на фиг.4.FIG. 9 shows an alternative embodiment of a cutting tool for use in the cutting device shown in FIG. 4.

Предпочтительный вариант осуществления изобретенияPreferred Embodiment

На фиг.4 схематически показана режущая система 100 высокого давления. Режущая система 100 оснащена режущим инструментом 110, к которому подключены два впускных канала: по одному проходит поток 112 жидкой среды или воды, а по другому - поток 114 суспензии.4 schematically shows a high pressure cutting system 100. The cutting system 100 is equipped with a cutting tool 110, to which two inlet channels are connected: one flows a stream 112 of liquid medium or water, and the other a stream 114 of a suspension.

И поток 112 воды и поток 114 суспензии подают к режущему инструменту 110 под давлением.And the stream 112 of water and stream 114 of the suspension is supplied to the cutting tool 110 under pressure.

Давление в потоке 112 воды нагнетают посредством первого энергетического средства, в качестве которого используют насос 116 с постоянным напором. В этом варианте осуществления, насос 116 с постоянным напором представляет собой насос, повышающий давление. Насос 116 с постоянным напором обеспечивает поддержание давления в потоке 112 воды на постоянном заданном уровне. Заданное давление могут изменять регулировкой насоса 116 с постоянным напором. Обычно диапазон давления может составлять от 150 МПа до 600 МПа. При нормальных условиях работы полезный результат обеспечивается при водяном давлении около 300МПа.The pressure in the stream 112 of water is pumped through the first energy means, which is used as a pump 116 with a constant pressure. In this embodiment, the constant pressure pump 116 is a pressure boosting pump. A constant pressure pump 116 maintains the pressure in the water stream 112 at a constant predetermined level. The set pressure can be changed by adjusting the constant pressure pump 116. Typically, the pressure range can be from 150 MPa to 600 MPa. Under normal operating conditions, a useful result is provided at a water pressure of about 300 MPa.

Давление в потоке 114 суспензии нагнетают посредством второго энергетического средства. Второе энергетическое средство содержит плавающий поршень 118, активируемый посредством насоса 120 с постоянным расходом. В этом варианте осуществления изобретения насос 120 с постоянным расходом является многоцилиндровым насосом. Плавающий поршень 118 проталкивает суспензию из взвешенных в воде абразивных частиц по направлению потока 114 суспензии при высокой плотности и низкой скорости потока. Расход 114 суспензии регулируется расходом 122 воды, нагнетаемой насосом 120 с постоянным расходом. Заданный расход суспензии можно изменять посредством регулировки насоса 120 с постоянным расходом. Нормальный расход составляет приблизительно один литр в минуту.The pressure in the stream 114 of the suspension is pumped through a second energy tool. The second energy means comprises a floating piston 118 activated by a constant flow pump 120. In this embodiment, the constant flow pump 120 is a multi-cylinder pump. Floating piston 118 pushes a suspension of abrasive particles suspended in water in the direction of flow of the suspension 114 at high density and low flow rate. The flow rate 114 of the suspension is regulated by the flow rate 122 of the water pumped by the pump 120 at a constant flow rate. The desired flow rate of the suspension can be changed by adjusting the pump 120 at a constant flow rate. Normal consumption is approximately one liter per minute.

Второе энергетическое средство содержит клапан 124, расположенный по потоку 122 воды между насосом 120 с постоянным расходом и плавающим поршнем 118. При закрытии клапана 124 поток 122 воды перенаправляется от плавающего поршня 118 и обратно к насосу 120 с постоянным расходом. При закрытии клапана 124 нагнетание давления в потоке 114 суспензии приостанавливается. Клапан 124 также предотвращает обратный поток воды от плавающего поршня 118 к насосу 120 с постоянным расходом, и таким образом гидравлически отсекает плавающий поршень 118, предотвращая обратный поток 114 суспензии.The second power means comprises a valve 124 located downstream of the water 122 between the constant flow pump 120 and the floating piston 118. When the valve 124 is closed, the water flow 122 is redirected from the floating piston 118 and back to the constant flow pump 120. When valve 124 is closed, pressure build-up in slurry stream 114 is stopped. The valve 124 also prevents the backflow of water from the floating piston 118 to the constant flow pump 120, and thus hydraulically shuts off the floating piston 118, preventing the backflow 114 of the slurry.

Режущий инструмент 110 включает в себя по существу цилиндрический участок 126 корпуса, имеющий по существу цилиндрическое сопло 128, отходящее от его конца. С внутренней стороны конец участка 126 корпуса соединен с двумя форсунками: осевой форсункой 130 суспензии и кольцевой водяной форсункой 132. Форсунки расположены так, что потоки воды и суспензии могут входить в участок 126 корпуса в осевом направлении с кольцевым расположением потока воды вокруг потока суспензии. Водяная форсунка 132 включает в себя выпрямители потока для того, чтобы по существу исключить турбулентность потока воды перед входом в участок 126 корпуса. В этом варианте осуществления поток воды входит в водяную форсунку 132 в радиальном направлении, а затем перенаправляется в осевом направлении. Несколько небольших трубок, работая в качестве выпрямителей потока, способствуют предотвращению турбулентности, создаваемой таким перенаправлением.The cutting tool 110 includes a substantially cylindrical portion 126 of the housing having a substantially cylindrical nozzle 128 extending from its end. On the inside, the end of the housing section 126 is connected to two nozzles: an axial suspension nozzle 130 and an annular water nozzle 132. The nozzles are arranged so that the water and suspension flows can enter the housing section 126 in the axial direction with an annular arrangement of the water flow around the suspension stream. The water nozzle 132 includes flow rectifiers in order to substantially eliminate turbulence in the water flow before entering the housing portion 126. In this embodiment, the flow of water enters the water nozzle 132 in the radial direction, and then redirects in the axial direction. Several small tubes, working as flow rectifiers, help prevent the turbulence created by such a redirect.

Режущий инструмент 110 содержит клапан 131 суспензии, расположенный перед форсункой 130 суспензии, а также водяной клапан 133, расположенный перед водяной форсункой 132. Клапан 131 суспензии и водяной клапан 133 управляются независимо друг от друга, а также могут открываться или закрываться для пуска или останова потока.The cutting tool 110 comprises a suspension valve 131 located in front of the suspension nozzle 130, and a water valve 133 located in front of the water nozzle 132. The suspension valve 131 and the water valve 133 are independently controlled and can also be opened or closed to start or stop flow. .

Осевое соединение 135 между клапаном 131 суспензии и форсункой 130 суспензии выполнено таким образом, что его длину можно регулировать.The axial connection 135 between the valve 131 of the suspension and the nozzle 130 of the suspension is made in such a way that its length can be adjusted.

На фиг.6 показано сопло 128. Сопло содержит смесительную камеру 134 и фокусирующую зону 136. Смесительная камера содержит входную зону 138. Смесительная камера 134 также является конической ускорительной камерой с углом конусности приблизительно в 13,5°.6 shows a nozzle 128. The nozzle comprises a mixing chamber 134 and a focusing zone 136. The mixing chamber contains an inlet region 138. The mixing chamber 134 is also a conical accelerating chamber with a taper angle of approximately 13.5 °.

Фокусирующая зона 136 является частью сопла, имеющей постоянный диаметр и непосредственно прилегающей к выходному отверстию 140 сопла. Соотношение длина: диаметр фокусирующей зоны сопла равно 5:1, предпочтительно около 10:1.The focusing zone 136 is a part of the nozzle having a constant diameter and immediately adjacent to the nozzle exit 140. The ratio length: diameter of the focusing zone of the nozzle is 5: 1, preferably about 10: 1.

Входная зона 138 выполнена с возможностью приема потока суспензии через осевую впускную трубку 142, имеющую по существу постоянный диаметр. Входная зона также выполнена с возможностью приема воды через соосный кольцевой элемент 144, расположенный вокруг впускной трубки 142. Наружный диаметр кольцевого элемента 144 в три - четыре раза больше диаметра впускной трубки 142. Кольцевой элемент 144 соединен с внутренней стенкой смесительной камеры 134 за единое целое, уменьшая таким образом вероятность возникновения турбулентности в потоке воды.The inlet region 138 is configured to receive a suspension stream through an axial inlet tube 142 having a substantially constant diameter. The inlet zone is also adapted to receive water through a coaxial annular element 144 located around the inlet tube 142. The outer diameter of the annular element 144 is three to four times the diameter of the inlet tube 142. The annular element 144 is connected to the inside wall of the mixing chamber 134, thus reducing the likelihood of turbulence in the water flow.

Предусмотрено, что положение впускной трубки 142, и, следовательно, входной зоны 138 может быть изменено. Это может осуществляться посредством регулировки осевого соединения 135. Осевое расположение входной зоны 138 позволяет потоку воды, проходящему через кольцеобразный элемент 144 ускоряться до требуемой скорости перед входом во входную зону 138. Таким образом, обеспечена калибровка потоков воды и суспензии и возможность для оператора регулировать износ или энергопотери.It is envisaged that the position of the inlet tube 142, and therefore the inlet zone 138, can be changed. This can be done by adjusting the axial joint 135. The axial arrangement of the inlet zone 138 allows the flow of water passing through the ring-shaped element 144 to accelerate to the desired speed before entering the inlet zone 138. Thus, the calibration of the flow of water and suspension and the possibility for the operator to adjust wear or energy loss.

В варианте осуществления, проиллюстрированном на чертежах, фокусирующая зона 136 образована отдельным фокусирующим соплом 146, аксиально соединенным со смесительной камерой 134. Фокусирующее сопло 146, показанное на фиг.7, содержит ускорительную зону 148, расположенную непосредственно перед фокусирующей зоной 136. Ускорительная зона 148 имеет угол конусности, больший или равный по размеру углу конусности смесительной камеры 134. Диаметр у впускного отверстия ускорительной зоны 148 равен диаметру у выходного отверстия смесительной камеры 134. Желательно, чтобы входной диаметр ускорительной зоны 148 был незначительно больше выходного диаметра смесительной камеры 134 для предотвращения возможности турбулентности.In the embodiment illustrated in the drawings, the focusing zone 136 is formed by a separate focusing nozzle 146 axially connected to the mixing chamber 134. The focusing nozzle 146 shown in FIG. 7 contains an accelerator zone 148 located immediately in front of the focusing zone 136. The accelerator region 148 has taper angle greater than or equal in size to the taper angle of the mixing chamber 134. The diameter at the inlet of the accelerator zone 148 is equal to the diameter at the outlet of the mixing chamber 134. It is necessary that the input diameter of the accelerator zone 148 be slightly larger than the output diameter of the mixing chamber 134 to prevent the possibility of turbulence.

Фокусирующее сопло 146 может быть выполнено из более твердого и более износостойкого материала, чем материал смесительной камеры 134. Соответствующие участки сопла 128 могут быть выполнены с возможностью ускорения потока жидкости/суспензии до первой скорости, например, 250 м/сек в смесительной камере, а затем до окончательной скорости в ускорительной зоне 148. Соответствующие скорости могут быть рассчитаны и заданы с учетом износостойкости материалов, используемых в двух участках.The focusing nozzle 146 may be made of a harder and more wear-resistant material than the material of the mixing chamber 134. The corresponding sections of the nozzle 128 may be configured to accelerate the flow of liquid / suspension to a first speed, for example, 250 m / s in the mixing chamber, and then to the final speed in the accelerator zone 148. The corresponding speeds can be calculated and set taking into account the wear resistance of the materials used in two sections.

В другом варианте изобретения, показанном на фиг.8, фокусирующее сопло 146 представляет собой составное сопло с ускорительной зоной 148 выполненной из особенно твердого, износостойкого материала, например, алмаза, и фокусирующего участка 135, выполненного из другого подходящего материала, например, керамического материала. В этом варианте осуществления изобретения диаметр фокусирующей зоны 136 рассчитан так, что он равен или слегка меньше минимального (выходного) диаметра ускорительной зоны 148.In another embodiment of the invention shown in FIG. 8, the focusing nozzle 146 is a composite nozzle with an accelerator zone 148 made of a particularly hard, wear-resistant material, such as diamond, and a focusing portion 135 made of another suitable material, for example ceramic material. In this embodiment, the diameter of the focusing zone 136 is designed so that it is equal to or slightly less than the minimum (output) diameter of the accelerator zone 148.

В обоих вариантах осуществления сопло 128 выполнено достаточной длины для обеспечения требуемой скорости смеси вода/ суспензия, как правило, до 600 м/сек. Следует отметить, что в варианте осуществления, проиллюстрированном на чертежах, диаметр фокусирующей зоны 136 меньше диаметра впускной трубки 142 для суспензии.In both embodiments, the nozzle 128 is made of sufficient length to provide the required speed of the water / suspension mixture, typically up to 600 m / s. It should be noted that in the embodiment illustrated in the drawings, the diameter of the focusing zone 136 is less than the diameter of the suspension inlet tube 142.

Сопло содержит выход 150 с фаской у выходного отверстия 140. Размер угла конусности фаски достаточен для обеспечения отделения потока у выхода 150. В варианте осуществления, проиллюстрированном на чертежах, этот угол равен 45°.The nozzle comprises an exit 150 with a chamfer at the outlet 140. The taper angle of the chamfer is sufficient to allow flow separation at the exit 150. In the embodiment illustrated in the drawings, this angle is 45 °.

В альтернативном варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.9, фокусирующее сопло 146 содержится внутри наружного держателя 152. В этом варианте осуществления выход 150 с фаской сформирован в наружном держателе 152.In an alternative embodiment illustrated in FIG. 9, a focusing nozzle 146 is contained within the outer holder 152. In this embodiment, the chamfer outlet 150 is formed in the outer holder 152.

На практике насос 116 с постоянным напором создает необходимое давление в потоке воды. Вода нагнетается под этим давлением к режущему инструменту 110, через кольцевую водяную форсунку 126 и затем в кольцевой элемент 144. Из кольцевого элемента она входит во входную зону 138 и устанавливает давление во входной зоне 138 близкое к давлению, при котором она нагнеталась.In practice, the constant pressure pump 116 creates the necessary pressure in the water stream. Water is pumped under this pressure to the cutting tool 110, through the annular water nozzle 126 and then into the annular element 144. From the annular element, it enters the inlet zone 138 and sets the pressure in the inlet zone 138 close to the pressure at which it was pumped.

Суспензия, приводимая в движение плавающим поршнем 118, нагнетается к режущему инструменту 110 через форсунку 130 суспензии во впускную трубку 142.The suspension, driven by the floating piston 118, is pumped to the cutting tool 110 through the nozzle 130 of the suspension in the inlet tube 142.

Следует понимать, что суспензия попадает во входную зону 138, только когда давление во впускной трубке 142 превышает давление во входной зоне 138. При течении суспензии, плавающий поршень 118 (приводимый в действие насосом 120 с постоянным расходом) увеличивает давление в потоке суспензии до тех пор, пока оно не становится достаточно высоким для входа во входную зону 138 смесительной камеры 134. Следует понимать, что оно незначительно выше давления, создаваемого потоком воды во входной зоне 138. Когда в потоке суспензии установлено такое давление, насос 120 действует на суспензию, обеспечивая ее непрерывную подачу в камеру 134 на постоянной скорости и при постоянном давлении.It should be understood that the suspension enters the inlet 138 only when the pressure in the inlet pipe 142 exceeds the pressure in the inlet 138. During the suspension, the floating piston 118 (driven by the pump 120 at a constant flow rate) increases the pressure in the suspension flow until until it becomes high enough to enter the inlet zone 138 of the mixing chamber 134. It should be understood that it is slightly higher than the pressure created by the water stream in the inlet zone 138. When such pressure is established in the suspension stream, with 120 acts on the suspension, ensuring its continuous supply to the chamber 134 at a constant speed and at a constant pressure.

Вода и суспензия будут быстро течь вперед и смешиваться в камере 134. Благодаря кольцевому потоку воды стенки камеры 134 хорошо защищены от абразивного воздействия суспензии, по меньшей мере, во внутренней части сопла 128.Water and slurry will quickly flow forward and mix in chamber 134. Due to the annular flow of water, the walls of chamber 134 are well protected from abrasion from the suspension, at least in the interior of the nozzle 128.

К моменту ускорения потока к фокусирующему соплу 146 вода и суспензия хорошо перемешаны. Следовательно, по меньшей мере, входной участок фокусирующего сопла должен быть выполнен из прочного на истирание материала, например алмаза.At the time of acceleration of the flow to the focusing nozzle 146, the water and suspension are well mixed. Therefore, at least the inlet portion of the focusing nozzle must be made of abrasion resistant material, such as diamond.

Поток выходит из фокусирующего сопла 146 через выходное отверстие 140 на исключительно высокой скорости, пригодной для резки многих металлов и прочих материалов.The stream exits the focusing nozzle 146 through the outlet 140 at an exceptionally high speed, suitable for cutting many metals and other materials.

Когда необходимо остановить резку активируют клапан 124 для моментальной приостановки работы плавающего поршня 118. Очевидно, что клапан 124 управляет только потоком воды, а не абразивного материала и, следовательно, не подвергается значительному износу. Остановка плавающего поршня 118 приводит к прекращению добавления энергии в поток 114 суспензии. Это приводит к падению давления в потоке 114 суспензии и впускной трубке 142.When it is necessary to stop cutting, valve 124 is activated to instantly suspend the operation of the floating piston 118. It is obvious that valve 124 controls only the flow of water and not abrasive material and therefore does not undergo significant wear. Stopping the floating piston 118 causes the addition of energy to the suspension stream 114 to cease. This leads to a pressure drop in the stream 114 of the suspension and the inlet pipe 142.

При небольшом падении давления во впускной трубке 142 ниже давления воды во входной зоне 138, давление воды предотвращает течение потока суспензии во входную зону 138. Очевидно, что это происходит практически мгновенно при активации клапана 124. Выходная струя из струи воды/ суспензии превращается в струю, состоящую только из воды.With a small drop in pressure in the inlet pipe 142 below the water pressure in the inlet zone 138, the water pressure prevents the flow of the suspension into the inlet zone 138. Obviously, this happens almost instantly when the valve 124 is activated. The outlet stream from the stream of water / suspension turns into a stream, consisting only of water.

В этой точке в потоке 114 суспензии поддерживается высокое давление, и нулевая скорость. В этих условиях клапан 131 суспензии может быть закрыт, не подвергаясь чрезмерному износу.At this point, high pressure is maintained in slurry stream 114 and zero velocity. Under these conditions, the slurry valve 131 may be closed without being subjected to excessive wear.

При закрытии клапана 131 суспензии водяной клапан 133 может быть закрыт для приостановки потока воды. Последовательностью закрытия клапанов быстро управляют, обеспечивая удобный способ запуска и останова резки у режущей головки 110.When closing the suspension valve 131, the water valve 133 can be closed to stop the flow of water. The valve closing sequence is quickly controlled, providing a convenient way to start and stop cutting at the cutting head 110.

При необходимости повторного запуска резки управление клапаном может быть реализовано в обратной последовательности, так что водяной клапан 133 открывается в первую очередь, после чего открывается клапан 131 суспензии. Последовательное открытие клапана 124 приводит к практически мгновенному повторному запуску потока суспензии в смесительную камеру 134.If it is necessary to restart cutting, the valve control can be implemented in the reverse order, so that the water valve 133 is opened first, after which the slurry valve 131 is opened. The successive opening of the valve 124 leads to an almost instantaneous restart of the flow of the suspension into the mixing chamber 134.

Управление режущими свойствами выходного потока может быть реализовано несколькими способами, включая изменение рабочего давления насоса 116 с постоянным напором, изменение объема, нагнетаемого насосом 120 с постоянным расходом, и изменение плотности суспензии, подаваемой в систему.Control of the cutting properties of the output stream can be implemented in several ways, including changing the working pressure of the constant-pressure pump 116, changing the volume pumped by the pump 120 at a constant flow rate, and changing the density of the slurry supplied to the system.

Специалисту в области изобретения очевидно, что возможны различные модификации и варианты осуществления в пределах сущности данного изобретения.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and embodiments are possible within the spirit of the present invention.

Claims (10)

1. Режущее устройство высокого давления, содержащее канал для потока жидкости и канал для потока суспензии, содержащей взвешенные в жидкости абразивные частицы, причем имеется первое энергетическое средство, поставляющее энергию потоку жидкости, и второе энергетическое средство, поставляющее энергию потоку суспензии, причем оба указанных энергетических средства выполнены с возможностью приведения в действие избирательным образом, причем предусмотрена возможность смешивания потока жидкости и потока суспензии в режущем инструменте, причем по меньшей мере часть поставляемой энергии преобразуется в режущем инструменте в кинетическую энергию для создания высокоскоростного потока смеси жидкости и суспензии.1. A high pressure cutting device comprising a channel for a fluid flow and a channel for a flow of slurry containing abrasive particles suspended in a fluid, the first energetic means supplying energy to the fluid flow and the second energetic means supplying energy to the suspension flow, both of which are energetic the means are configured to be selectively actuated, and it is possible to mix the fluid flow and the suspension flow in a cutting tool, p Moreover, at least a part of the supplied energy is converted into kinetic energy in the cutting tool to create a high-speed flow of a mixture of liquid and suspension. 2. Устройство по п.1, в котором энергию, поставляемую первым энергетическим средством, поставляет насос с постоянным напором для поддержания на постоянном уровне давления в потоке жидкости.2. The device according to claim 1, in which the energy supplied by the first energy means, delivers a pump with a constant pressure to maintain a constant level of pressure in the fluid stream. 3. Устройство по п.1 или 2, в котором энергию, поставляемую вторым энергетическим средством, поставляет насос с постоянным расходом.3. The device according to claim 1 or 2, in which the energy supplied by the second energy means, delivers a pump with a constant flow. 4. Устройство по п.3, в котором насос с постоянным расходом приводит в действие поршень, который, в свою очередь, нагнетает давление в потоке суспензии.4. The device according to claim 3, in which a pump with a constant flow rate drives a piston, which, in turn, pumps pressure in the suspension stream. 5. Устройство по п.4, в котором между насосом с постоянным расходом и указанным поршнем расположен клапан, выполненный с возможностью прекращения подачи энергии от насоса к поршню.5. The device according to claim 4, in which between the pump with a constant flow rate and the specified piston is a valve made with the possibility of stopping the supply of energy from the pump to the piston. 6. Устройство по п.1, в котором подача энергии к первому и второму энергетическим средствам осуществлена посредством одного насоса.6. The device according to claim 1, in which the energy supply to the first and second energy means is carried out by means of a single pump. 7. Устройство по п.1, в котором режущий инструмент содержит смесительную камеру, причем смесительная камера имеет входную зону, выполненную с возможностью приема потока жидкости и потока суспензии, причем давление во входной зоне определяется давлением потока жидкости и влияет на давление в потоке суспензии, осуществляя таким образом регулирование давления в потоке суспензии.7. The device according to claim 1, in which the cutting tool comprises a mixing chamber, wherein the mixing chamber has an inlet zone adapted to receive a liquid stream and a suspension stream, wherein the pressure in the inlet zone is determined by the pressure of the liquid stream and affects the pressure in the suspension stream, thus controlling the pressure in the suspension stream. 8. Устройство по п.7, в котором давление в потоке жидкости и, следовательно, в потоке суспензии составляет около 300 МПа.8. The device according to claim 7, in which the pressure in the fluid stream and, therefore, in the flow of the suspension is about 300 MPa. 9. Устройство по п.7 или 8, в котором предусмотрена возможность выхода потока суспензии и потока жидкости в сопло, причем сопло выполнено удлиненной формы, а поток суспензии и поток жидкости ориентированы в направлении удлинения.9. The device according to claim 7 or 8, in which it is possible to exit the suspension stream and the liquid stream into the nozzle, wherein the nozzle is elongated and the suspension stream and liquid stream are oriented in the extension direction. 10. Устройство по п.9, в котором сопло имеет центральную ось, вдоль которой направлен поток суспензии, а поток жидкости подается в кольцевой элемент вокруг потока суспензии. 10. The device according to claim 9, in which the nozzle has a Central axis along which the flow of the suspension is directed, and the fluid flow is supplied to the annular element around the flow of the suspension.
RU2010110323/02A 2007-08-21 2008-08-21 Cutting hydroabrasive device RU2499661C2 (en)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2007904498 2007-08-21
AU2007904499A AU2007904499A0 (en) 2007-08-21 Fluid/Abrasive Jet Cutting Arrangement
AU2007904498A AU2007904498A0 (en) 2007-08-21 A Control System for a Fluid/Abrasive Jet Cutting Arrangement
AU2007904500A AU2007904500A0 (en) 2007-08-21 Cutting Head and Cutting Nozzle for a Fluid/Abrasive Just Cutting Arrangement
AU2007904500 2007-08-21
AU2007904499 2007-08-21
PCT/AU2008/001226 WO2009023927A1 (en) 2007-08-21 2008-08-21 Fluid/abrasive jet cutting arrangement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010110323A RU2010110323A (en) 2011-09-27
RU2499661C2 true RU2499661C2 (en) 2013-11-27

Family

ID=44803506

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010110323/02A RU2499661C2 (en) 2007-08-21 2008-08-21 Cutting hydroabrasive device
RU2010110322/02A RU2475351C2 (en) 2007-08-21 2008-08-21 Hydroabrasive cutter control system
RU2010110321/02A RU2500518C2 (en) 2007-08-21 2008-08-21 Cutting tool and cutting nozzle for hydroabrasive cutting tool

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010110322/02A RU2475351C2 (en) 2007-08-21 2008-08-21 Hydroabrasive cutter control system
RU2010110321/02A RU2500518C2 (en) 2007-08-21 2008-08-21 Cutting tool and cutting nozzle for hydroabrasive cutting tool

Country Status (1)

Country Link
RU (3) RU2499661C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2793133C2 (en) * 2021-06-23 2023-03-29 Сергей Степанович Меньшаков Jet-forming head for underwater hydro-abrasive cutting

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU200118U1 (en) * 2020-07-15 2020-10-07 Дмитрий Алексеевич Гришко MONITOR BLAST CEMENTATION NOZZLE
RU209167U1 (en) * 2021-04-20 2022-02-03 Максим Владимирович Падалка A device for preparing a working solution of a flocculant for jet cutting of material on a machine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU781039A1 (en) * 1975-01-06 1980-11-23 Предприятие П/Я Р-6639 Shot blasting plant
US4330968A (en) * 1980-05-02 1982-05-25 Fuji Seiki Machine Works, Ltd. Two-tank high water pressure wet blasting machine with separate supply reservoir for abrasive particles
WO1991001852A1 (en) * 1989-08-07 1991-02-21 Insituform Group Limited Improvements relating to cutting apparatus
US5018317A (en) * 1986-02-20 1991-05-28 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Abrasive water jet cutting apparatus
WO2007027306A1 (en) * 2005-08-31 2007-03-08 Caterpillar Inc. Independent metering valve control system and method

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU69704A1 (en) * 1946-09-18 1946-11-30 Л.П. Соловьев Installation for hydraulic sandblasting using a pistol
US4555872A (en) * 1982-06-11 1985-12-03 Fluidyne Corporation High velocity particulate containing fluid jet process
US4707952A (en) * 1986-10-01 1987-11-24 Ingersoll-Rand Company Liquid/abrasive jet cutting apparatus
SU1516328A1 (en) * 1987-05-04 1989-10-23 Владимирский политехнический институт Jet-abrasive ejector head
RU1824296C (en) * 1990-01-15 1993-06-30 Симферопольское Научно-Производственное Объединение Механизации И Автоматизации Погрузочно-Разгрузочных И Складских Работ Jet apparatus for hydroabrasive machining outer cylindrical surfaces
RU1823U1 (en) * 1993-06-10 1996-03-16 Владимир Сергеевич Полонский PLANT FOR CUTTING BY AN ENERGY JET CARRYING AN ABRASIVE POWDER
US6425805B1 (en) * 1999-05-21 2002-07-30 Kennametal Pc Inc. Superhard material article of manufacture

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU781039A1 (en) * 1975-01-06 1980-11-23 Предприятие П/Я Р-6639 Shot blasting plant
US4330968A (en) * 1980-05-02 1982-05-25 Fuji Seiki Machine Works, Ltd. Two-tank high water pressure wet blasting machine with separate supply reservoir for abrasive particles
US5018317A (en) * 1986-02-20 1991-05-28 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Abrasive water jet cutting apparatus
WO1991001852A1 (en) * 1989-08-07 1991-02-21 Insituform Group Limited Improvements relating to cutting apparatus
WO2007027306A1 (en) * 2005-08-31 2007-03-08 Caterpillar Inc. Independent metering valve control system and method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2793133C2 (en) * 2021-06-23 2023-03-29 Сергей Степанович Меньшаков Jet-forming head for underwater hydro-abrasive cutting

Also Published As

Publication number Publication date
RU2500518C2 (en) 2013-12-10
RU2010110321A (en) 2011-09-27
RU2010110322A (en) 2011-09-27
RU2475351C2 (en) 2013-02-20
RU2010110323A (en) 2011-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2008288703B2 (en) Cutting head and cutting nozzle for a liquid/abrasive jet cutting arrangment
US8834232B2 (en) Fluid/abrasive jet cutting arrangement
US6220529B1 (en) Dual pressure valve arrangement for waterjet cutting system
CA1231235A (en) Method and apparatus for forming a high velocity liquid abrasive jet
RU2499661C2 (en) Cutting hydroabrasive device
JP2006192559A (en) Abrasive grains blasting device
EP0383556B1 (en) Cutting method and apparatus
JPH01135477A (en) Liquid/abrasive jet cutter

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20190801

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200822