TWI445596B - 形成側向流體噴射之裝置及方法 - Google Patents

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Description

形成側向流體噴射之裝置及方法
本發明大體係關於用於產生流體噴射之方法及裝置，且詳言之，係關於用於產生側向高壓流體噴射之方法及裝置。
習知流體噴射系統已用以藉由對流體加壓且接著相抵於工件而傳遞經加壓流體來清潔、切割或以其他方式處理工件。流體噴射系統常常具有直噴嘴系統，其需要圍繞目標工件之顯著操作間隙，且因此可能不適合於在遠端位置中或在限定空間內處理工件。
舉例而言，噴嘴系統常常為細長的且具有大軸向長度，從而致使其不適合於處理許多類型之工件。習知噴嘴系統可具有長直饋送管路、切割頭及與饋送管對準且位於饋送管路之下游之長直混合管路。寶石孔口可在切割頭內定位於饋送管路與混合管路之間。在處理期間，流體沿延伸通過線性配置之饋送管路、孔口及混合管路之極長線性路徑流動。
流體噴射可用以處理各種類型之工件，諸如，飛機組件。不幸地，飛機組件之眾多位置可提供最小量之間隙。歸因於習知流體噴射噴嘴系統之大總軸向長度，可能難以或不可能充分地處理此等區域。舉例而言，飛機縱肋可具有彼此相距約1.5吋之凸緣。習知噴嘴具有大於1.5吋之軸向長度，且因此不適合用於此等緊密空間中。其他類型之工件可能同樣地具有不能藉由傳統流體噴射系統來充分地近接之特徵。
本揭示案係針對克服上文所闡述之缺點中之一或多者，及/或提供其他無關或有關優勢。
本文中所揭示之一些實施例包括具有經定尺寸以配合至相對較小空間中之噴嘴系統之流體噴射傳遞系統的開發。舉例而言，流體噴射傳遞系統之低輪廓噴嘴系統可經導航通過窄空間以近接工件之目標區域，甚至遠端內部區域。低輪廓噴嘴系統可配合於各種特徵內，包括(但不限於)孔徑、鏜孔、通道、空隙、腔室、空腔及其類似者，以及可提供對目標位點之近接之其他特徵。在單一處理序列期間，噴嘴系統可通過具有變化尺寸及幾何形狀之任何數目之特徵。
本文中所揭示之噴嘴系統可以基於諸如所要變位距離(stand-off distance)之一或多個處理準則的定向來輸出流體噴射。不同噴嘴系統可以不同定向來輸出流體噴射。即使兩個噴嘴系統可具有相同或類似外部尺寸，兩個噴嘴系統亦可以不同定向來傳遞流體噴射。
在一些實施例中，噴嘴系統可在相對於饋送流體流之行進方向之側向方向上輸出流體噴射。因為流體噴射側向地向外，所以噴嘴系統可插入至相對較小空間中且在相對較小空間內操作。可將噴嘴系統內之流體流重定向一或多次，以便降低噴嘴系統之選定尺寸。在一些實施例中，使用(例如)有角度管道而將噴嘴孔口之上游之流體流重定向一次。
在一些實施例中，噴嘴孔口之上游之饋送流體流的初級行進方向未相對於孔口之下游之流體流的二級行進方向對準。舉例而言，在一些實施例中，離開噴嘴孔口之流體噴射之流動速度的向量之總和未與噴嘴孔口之上游的饋送流體管道中之流體流之流動速度的向量之總和對準。
在一些實施例中，噴嘴系統可包括定位於沿噴嘴系統中之流動路徑之各種位置處的一或多個二級流動埠。流體(例如，水、鹽水、空氣、氣體及其類似者)、介質、蝕刻劑及適合於經由噴嘴系統而傳遞之其他物質可經傳遞通過二級流動埠，以便變更一或多個所要流動準則，包括(但不限於)流體噴射之相干性、流體噴射之分散、流體噴射之組份之比例(按重量計或按體積計)、流動渦流、流體噴射之展布或其他流動特性，以及與流體噴射之效能有關的其他流動參數。二級流動埠可相對於通過供二級流動埠饋入之管道之流體的流動方向而垂直地或傾斜地定向。
在一些實施例中，用於產生高壓研磨流體噴射之流體噴射傳遞系統包含經組態以輸出研磨介質之介質傳遞系統、經組態以輸出流體之流體傳遞系統，及噴嘴系統。噴嘴系統包括與介質傳遞系統進行流體連通之介質入口、與流體傳遞系統進行流體連通之流體入口、與流體入口進行流體連通且經組態以使用流過流體入口之流體來產生流體噴射之噴嘴孔口，及供由噴嘴孔口所產生之流體噴射通過之傳遞管道。傳遞管道包含供流體噴射離開噴嘴系統之出口。噴嘴系統進一步包含流體流管道及介質流管道。流體流管道在流體入口與傳遞管道之出口之間延伸。流體流管道具有上游區段及下游區段。噴嘴孔口插入於上游區段與下游區段之間，使得上游區段中之流體通過噴嘴孔口以在下游區段中產生流體噴射。上游區段包含流動轉向器，其收納在第一方向上行進之流體流且在朝向噴嘴孔口之第二方向上輸出流體流。第一方向大體上不同於第二方向。介質流管道在介質入口與流體流管道之下游區段之間延伸，使得通過介質管道之研磨介質與由噴嘴孔口所產生之沿流體流管道之下游區段遞送的流體噴射混合。
在一些其他實施例中，用於產生高壓研磨流體噴射之流體噴射傳遞系統包含用於產生高壓研磨流體噴射之噴嘴系統。噴嘴系統包含流體饋送管道、噴嘴孔口、介質饋送管道及出口。流體饋送管道包括第一區段、第二區段及位於第一區段與第二區段之間的流動轉向器。流動轉向器經組態以收納在第一方向上行進通過第一區段之流體流且在相對於第一方向成角度之第二方向上定向流體流。噴嘴孔口在流體饋送管道之第二區段之下游且經組態以產生流體噴射。研磨劑通過介質饋送管道而遞送至由噴嘴孔口所產生之流體噴射中，以便形成高壓研磨介質流體噴射。高壓研磨介質流體噴射經由出口而離開噴嘴系統。
在一些實施例中，提供一種用於藉由噴嘴系統來產生高壓研磨水噴射之方法。方法包含使流體流通過噴嘴系統之饋送流體管道之上游區段。使流體流通過饋送流體管道之有角度區段，使得經傳遞出有角度區段之流體流在不同於有角度區段之上游之流體流的方向上行進。亦使流體流通過噴嘴孔口。噴嘴孔口定位於饋送流體管道之有角度區段之下游。將研磨介質流傳遞朝向離開噴嘴孔口之流體流，以便形成高壓研磨水噴射。
在圖式中，相同參考數字識別類似元件或動作。圖式中元件之尺寸及相對位置未必按比例繪製。舉例而言，各種元件及角度之形狀可能未按比例繪製，且此等元件中之一些可能經任意地放大及定位以改良圖式易讀性。
以下描述係關於用於產生及傳遞適合於清潔、研磨、切割、碾磨或以其他方式處理工件之流體噴射之方法及系統。流體噴射可用以便利地處理具有不同形狀、尺寸及近接路徑之廣泛範圍之特徵。舉例而言，流體噴射傳遞系統可具有噴嘴系統，其用於傳遞通過深或窄開口、通道或孔洞，以及難以近接位置(除了可易於近接之位置(例如，工件之外部表面)以外)之其他者。具有低輪廓噴嘴系統之流體噴射傳遞系統係在具有最小間隙之工件處理區域的情形下得以揭示，因為其在此情形下具有特定效用。舉例而言，低輪廓噴嘴系統可經導航進入且通過相對較小空間，以便近接且接著處理工件之遠端內部區域。
除非本文另有規定，否則遍及本說明書及隨後之申請專利範圍，詞語"包含"及其變化將在開放式包括性意義上被解釋，亦即，解釋為"包括(但不限於)"。
如本說明書及隨附申請專利範圍中所使用，單數形式"一"及"該"包括複數參考物，除非本文另有明確規定。因此，舉例而言，對包括"一埠"之噴嘴系統之參考包括單一埠或兩個或兩個以上埠。亦應注意，術語"或"通常在其包括"及/或"之意義上經使用，除非本文另有明確規定。
圖1展示用於處理工件102之流體噴射傳遞系統100，工件102經說明為具有界定稍窄通道124之相對側壁120、122之整體U形部件。通常，流體噴射傳遞系統100包括低輪廓噴嘴系統130，其經組態以產生能夠處理廣泛範圍之材料之流體噴射134。流體噴射134可以相對於噴嘴孔口之上游之噴嘴系統中的流體流之行進方向及/或噴嘴系統之運動方向之選定角度而定向。
所說明之流體噴射134瞄準於未相對於噴嘴系統130之縱向軸線136對準的方向上，藉此與習知噴嘴之操作間隙相比減少噴嘴系統130之操作間隙。噴嘴系統130可具有相對較小尺寸DC 以減少為處理工件102所必要之間隙，且在一些實施例中，亦減少噴嘴系統130之後向部分與經處理之表面152之間的距離。尺寸DC 可小於線性配置之習知噴嘴之縱向長度。如本文中所使用，且如下文所論述，術語"流體噴射"可指代僅包含流體(或流體之混合物)之噴射或包含流體及介質兩者之介質流體噴射。僅包含流體之流體噴射可良好地適合於有效地清潔或紋理化基板。介質流體噴射可包括夾帶於各種類型之流體中之介質(例如，研磨顆粒)，如下文進一步所詳述。包含以研磨劑形式之介質之介質流體噴射通常可被稱作研磨流體噴射。
流體噴射傳遞系統100可包括經組態以對用以產生流體噴射134之流體加壓之壓力流體源138及經組態以提供介質之介質源140。在包括圖1之所說明實施例之一些實施例中，來自壓力流體源138之經加壓流體流過流體傳遞系統144且進入噴嘴系統130。來自介質源140之介質流過介質傳遞系統146且進入噴嘴系統130。噴嘴系統130將介質與流體組合且接著產生以研磨流體噴射(以整體水平定向來說明)之形式之外向流體噴射134。
雖然所說明之噴嘴系統130定位於側壁120、122之間且垂直地延伸，但噴嘴系統可處於其他定向。介質傳遞系統146、流體傳遞系統144及噴嘴系統130可協作以產生處於各種定向之流體噴射，且亦可達成流體噴射的廣泛範圍之流動參數，包括(但不限於)體積流動速率、流動速度、流體噴射134之均質性位準、流體噴射134之組合物(例如，介質與經加壓流體之比率)及其組合。
可藉由流體噴射傳遞系統100來處理各種類型之工件。圖1之所說明工件102具有間隔分離式側壁120、122對及在側壁120、122之間延伸之基座123。噴嘴系統130定位於具有相對較小寬度DW 之通道124中。此等通道124不適合於收納具有大於寬度DW 之高度之傳統噴嘴系統。噴嘴系統130可保持與側壁120、122間隔，同時相抵於待處理之表面152而傳遞流體噴射134。因為噴嘴系統130具有相對較小尺寸DC ，所以噴嘴系統130可在未接觸且可能未損壞或毀損側壁120、122中之一者或兩者之情況下便利地經導航通過通道124，甚至同時維持所要變位距離。
工件102可全部地或部分地由一或多種金屬(例如，鋼、鈦、鋁及其類似者)、複合物(例如，纖維增強複合物、陶瓷金屬複合物及其類似者)、聚合物、塑膠、或陶瓷，以及可藉由流體噴射來處理之其他材料形成。可基於待處理之工件及特徵之組態來修改或變更下文所論述的流體噴射傳遞系統100之子系統、子總成、組件及特徵。
可基於用於到達目標區域之近接路徑來選擇噴嘴系統130之定向。因此，應瞭解，噴嘴系統130可處於多種所要定向，包括整體垂直(圖1所說明)、整體水平(例如，參見圖8、圖9及圖18)或其間的任何定向。因此，噴嘴系統130可在處理行程期間位於廣泛範圍之不同位置。
圖1之噴嘴系統130可用於超高壓、中壓、低壓或其組合。超高壓噴嘴系統可以等於或大於約40,000psi(276MPa)之壓力而操作。超高壓噴嘴尤其良好地適於切割或碾磨硬材料(例如，諸如鋼或鋁之金屬)。所說明工件102可包含硬材料，其藉由超高流體噴射而被快速地切割。中壓噴嘴可以位於約15,000psi(103MPa)至約40,000psi(276MPa)之範圍內之壓力而操作。以低於40,000psi(276MPa)之壓力而操作之中壓噴嘴尤其良好地適於處理軟材料，諸如塑膠材料。低壓噴嘴可以低於約15,000psi(103MPa)之壓力而操作。噴嘴系統130亦可與處於其他工作壓力之流體一起使用。
繼續參看圖1，介質源140可含有以最終夾帶於流體噴射134中之研磨劑之形式的介質。雖然可使用許多不同類型之研磨劑，但一些實施例使用大約120網格或更精細之顆粒。舉例而言，在一些實施例中，顆粒(例如，石榴石)為大約80網格或更精細。可基於研磨速率、切割速率、所要表面紋理及其類似者來選擇研磨劑之顆粒尺寸。視流體噴射134研磨、紋理化、切割、蝕刻、拋光、清潔還是執行另一程序而定，研磨劑可為乾式或濕式(例如，以研磨漿形式之濕式研磨劑)。介質源140亦可具有其他類型之介質。舉例而言，源140中之介質可為用以清潔、拋光、切割、蝕刻及其類似者之流體(例如，液體、氣體或其混合物)。舉例而言，介質可為蝕刻流體或酸(例如，氫氯酸、硝酸、氫氟酸、硫酸、氟硫酸，及能夠自工件移除材料之其他流體)。
所說明之介質傳遞系統146自介質源140延伸至噴嘴系統130，且在一實施例中，包括在介質源140與可選空氣隔離器162之間延伸之中間管道160。如圖1至圖3A所示，介質饋送管線170具有分別耦接至空氣隔離器162及噴嘴系統130之介質入口200(圖3A)之上游末端172及下游末端174。來自介質源140之介質可通過中間管道160、空氣隔離器162及饋送管線170且接著進入介質入口200。
可基於製造方法來增加或降低進入噴嘴系統130之介質流動速率。在一些實施例中，介質為研磨劑且研磨劑流動速率等於或小於約7lb/min(3.2kg/min)、5lb/min(2.3kg/min)、1lb/min(0.5kg/min)或0.5lb/min(0.23kg/min)或涵蓋此等流動速率之範圍。在一些實施例中，研磨劑流動速率等於或小於約1lb/min以產生尤其良好地適於以對目標材料附近之其他非目標材料之最小衝擊來精確地處理目標材料的研磨流體噴射134。
致動系統可根據期望或需要而平移或旋轉噴嘴系統130。在包括圖1之所說明實施例之一些實施例中，提供致動系統199以用於相對於工件102而選擇性地移動噴嘴總成130。致動系統199可以由驅動機構對所驅動之X-Y-Z定位台之形式。定位台可具有任何數目之自由度。馬達(例如，步進馬達)可驅動台以控制噴嘴系統130之移動。使用線性滑桿、軌道系統、馬達及其類似者之其他類型之定位系統可用以根據需要或期望而選擇性地移動及致動噴嘴系統130。以引用的方式全部併入本文中之美國專利第6,000,308號揭示可用以控制噴嘴系統130之系統、組件及機構。
圖2展示包括流體流管道217及介質流管道219之噴嘴系統130。如本文中所使用，術語"管道"為廣義術語且包括(但不限於)管路、軟管、鏜孔、通道或適合於傳達諸如流體或介質之物質之其他結構。噴嘴主體260自身可界定流體流管道217之至少一部分。舉例而言，可自噴嘴主體260移除材料以形成定位於有角度流動轉向器221之上游之流體流管道217的區段。圖2之所說明流體流管道217包括L形上游區段312及下游區段314。流體流管道217之上游區段312可包括以肘管之形式的流動轉向器221。圖2及圖3A展示在流體入口270與混合總成240之間延伸之流體流管道217。
圖2及圖3A之流動轉向器221為經由彎曲方法而形成之流體流管道217的非線性區段(例如，有角度區段)。在一些實施例中，流動轉向器221為有角度肘管或其他類型之固定或可變配件。因此，流動轉向器221以及上游區段312及下游區段314可具有單件式或多件式構造。
圖2之流動轉向器221可收納在第一方向(由箭頭227所指示)上流過上游區段312之流體且在朝向噴嘴孔口318之第二方向(由箭頭229所指示)上輸出流體。下游區段314在出口274與噴嘴孔口318之間延伸。噴嘴孔口318定位於上游區段312與下游區段314之間，使得來自上游區段312之流體通過噴嘴孔口318以產生進入下游區段314之流體噴射。
可基於用於處理工件之間隙量來選擇噴嘴孔口318與出口274之間的距離DOE 。距離DOE 可等於或小於約2吋。在一些實施例中，距離DOE 可等於或小於約1.5吋。在一些實施例中，距離DOE 在約1吋至約3吋之範圍內。在一些實施例中，距離DOE 在約0.75吋至約2吋之範圍內。其他尺寸亦為可能的。
圖2之噴嘴孔口318具有接近噴嘴系統130之最外部邊緣或表面327之中心線323。中心線323與邊緣327之間的長度L1 可經最小化以增加處理靈活性。如此，自中心線323至工件120之長度L2 可相對較小，以便近接無許多間隙之位置。為了增加之處理靈活性，長度L1 小於約0.5吋(12.7mm)。在一些實施例中，長度L1 小於約0.15吋(3.81mm)以處理相對較小特徵。在一些實施例中，長度L1 為約0.1吋(2.54mm)，使得噴嘴系統130可便利地處理工件102之角落331。在一些實施例中，長度L1 大於約0.1吋(2.54mm)以處理具有更多間隙之工件。其他長度L1 亦為可能的。各種類型之流體組件可形成流體流管道217之部分。圖3A展示流體流管道217之包括混合總成240及傳遞管道250之下游區段314。圖3A之混合總成240與流體饋送總成220及介質饋送總成230兩者連通。傳遞管道250定位於混合總成240之下游且經組態以產生所說明之流體噴射134。
一般而言，流體流過流體饋送總成220且進入混合總成240。介質可通過介質饋送總成230且進入混合總成240，使得選定量之介質484夾帶於通過混合總成240之流體流485中。流體及所夾帶介質接著流過傳遞管道250，藉此形成流體噴射134。流體饋送總成220、介質饋送總成230及混合總成240安置於噴嘴總成130之主體或外殼260中。
圖3A之流體饋送總成220包括耦接至流體傳遞系統144之流體饋送管線272之流體入口270。如本文中所使用，術語"入口"為包括(但不限於)充當進口之特徵之廣義術語。例示性入口可包括(但不限於)連接器(有螺紋或無螺紋)、鏜孔(例如，內部有螺紋鏜孔)、過道及適合於收納可流動物質之其他類型之組件。所說明之流體入口270為具有通道280、臨時地或永久地耦接至噴嘴主體260之安裝部分290及臨時地或永久地耦接至流體饋送管線272之耦接部分300的連接器。
參看圖3A及圖3B，流體流管道217之上游區段312包括自流動轉向器221上游延伸之第一區段317及自流動轉向器221下游延伸之第二區段319。通常，第一區段317之大體部分主要在第一方向(由箭頭334所指示)上延伸。下游第二區段319主要在不同於第一方向之第二方向(由箭頭336所指示)上延伸。所說明之流動轉向器221可將流體自第一區段317導引至第二區段319，且因此與為操作線性配置之習知噴嘴系統所需要之工作間隙相比減少為操作噴嘴系統130所需要之工作間隙。
在包括圖3B之所說明實施例之一些實施例中，流動轉向器221界定第一區段317與第二區段319之間的角度α。所說明之角度α為約90度。流動轉向器亦可界定其他角度α，如結合圖8及圖9所論述。另外，噴嘴系統130可具有一個以上流動轉向器221。
如最佳在圖3B中所見，混合總成240包括用於產生流體噴射之噴嘴孔口318、混合腔室380，及定位於噴嘴孔口318與混合腔室380之間的孔口安裝台390。如本文中所使用之術語"噴嘴孔口"通常指代(但不限於)具有產生適合於處理工件之流體噴射之孔徑或開口之組件或特徵。各種類型之寶石、流體噴射產生器件或切割流產生器件可用以達成流體噴射134之所要流動特性。在一些實施例中，噴嘴孔口318之孔口具有在約0.001吋(0.025mm)至約0.02吋(0.5mm)之範圍內之直徑。若需要或期望，則亦可使用具有其他直徑之孔口之噴嘴孔口。
密封部件400可形成流體緊密密封以減少、限制或大體上消除逃逸至混合總成240之任何流體。所說明之密封部件400為圍繞噴嘴孔口318之整體環形可壓縮部件，藉此密封噴嘴孔口318與噴嘴主體260之間的界面。另外，密封部件400可有助於將噴嘴孔口318固持於所要位置。聚合物、橡膠、金屬及其組合可用以形成密封部件400。
噴嘴系統130可使用各種類型之孔口安裝台。圖4及圖5展示包括安裝台主體410及自安裝台主體410向外突出之導引管路458之孔口安裝台390。導引管路458可臨時地或永久地耦接至安裝台主體410。舉例而言，壓入配合、干擾配合或收縮配合可用以將導引管路458耦接至安裝台主體410。
圖3A及圖4展示包括用於嚙合噴嘴主體260之互補特徵426之嚙合特徵424的安裝台主體410。所說明之嚙合特徵424為以與內部螺紋426配合之外部螺紋之形式。嚙合特徵424、426協作以限制或大體上防止安裝台主體410相對於噴嘴主體260之軸向移動(甚至當超高壓流體流通過混合總成240時)。
為了移除及更換噴嘴孔口318，可便利地扭轉孔口安裝台390以將其軸向地移出噴嘴主體260之收納空腔430。在移除噴嘴孔口318之後，可安裝另一噴嘴孔口。噴嘴孔口318可因此在噴嘴系統130之工作壽命期間經更換任何次數。
繼續參看圖4及圖5，安裝台主體410包括用於嚙合噴嘴主體260之放大部分440、用於將噴嘴孔口318固持於所要位置中之底座部分444，及在放大部分440與底座部分444之間延伸之楔形部分448。放大部分440具有大於底座部分444之外部周長之外部周長。楔形部分448具有在放大部分440與底座部分444之間逐漸地減少之外部周長。如圖3A所示，放大部分440可相抵於噴嘴主體260之內部表面而承載。底座部分444可相抵於噴嘴主體260而壓入噴嘴孔口318以限制或大體上消除噴嘴孔口318之不需要移動。
參看圖5，安裝台主體410與導引管路458協作以界定通道470。通道470在底座部分444之底座面474與管路458之下游末端462之間延伸。安裝台主體410可具有用於收納管路458之階狀區域472。
管路458可有助於將流體流導引通過混合總成240。舉例而言，如圖3A及圖3B所示，管路458突出進入流體流485且將流體流485定向通過混合腔室380。視介質流484與流體流485之所要相互作用而定，管路458之下游末端462可定位於引入至流體流485之介質流484之上游、介質流484內或介質流484之下游。
管路458可由適合於接觸不同類型之流之不同材料形成。為了改良之磨損特性，管路458可全部地或部分地由可重複地曝露至離開噴嘴孔口318之流體噴射之硬化材料製成。硬化材料可硬於形成安裝台主體410之材料(例如，鋼)，以便保持對管路458之損壞低於或處於可接受位準。舉例而言，管路458之腐蝕可小於用以形成孔口安裝台之傳統材料，且因此，可甚至在延伸使用之後仍保持其原始形狀。較軟安裝台主體410可限制對噴嘴主體260之損壞。
硬化材料可包括(但不限於)碳化鎢、碳化鈦，及可耐受對流體噴射之曝露之其他抗磨或高耐磨材料。各種類型之測試方法(例如，洛氏(Rockwell)硬度測試或布氏(Brinell)硬度測試)可用以判定材料之硬度。在一些非限制性例示性實施例中，管路458係全部地或部分地由具有大於安裝台主體410及/或噴嘴主體260之硬度之約3Rc (洛氏，尺度C)、5Rc 、10Rc 或20Rc 之硬度的材料製成。管路458可全部地或部分地由具有大於約62RC 、64RC 、66RC 、67RC 及69RC 或涵蓋此等硬度值之範圍之硬度的材料製成。在一些實施例中，孔口安裝台390可全部地或部分地由耐久性材料(例如，具有所需疲乏性質(諸如，韌性)之一或多種金屬)形成，且管路458可全部地或部分地由高耐磨材料形成。舉例而言，在一些實施例中，孔口安裝台390係由鋼形成且管路458係由碳化鎢形成。
圖6展示具有完全內埋式管路490之孔口安裝台492。管路490之上游末端494及下游末端496最接近孔口安裝台492之各別面500、502或與孔口安裝台492之各別面500、502齊平。圖7展示無獨立管路之孔口安裝台510。可將塗層516施加至孔口安裝台510之通孔之內部表面。塗層516可包含硬化材料，或其他合適之高耐磨材料。
再次參看圖3B，傳遞管道250包括出口274、入口530，及在出口274與入口530之間延伸之通道520。介質484可在混合腔室380中與流體噴射組合以形成前進進入且通過通道520之研磨流體噴射337。研磨流體噴射337沿通道520前進且最終自出口274傳遞為流體噴射134。
傳遞管道250可為混合管路、聚焦管路或經組態以產生所要流(例如，以圓形噴射、扇形噴射等等之形式之相干流)之其他類型之管道。傳遞管道250可具有等於或小於約2吋(5.1cm)之軸向長度LDC 。在一些實施例中，長度LDC 在約0.5吋(1.3cm)至約2吋(5.1cm)之範圍內。在一些實施例中，長度LDC 可等於或小於約1吋(2.5cm)。通道520之平均直徑可等於或小於約0.05吋(1.3mm)。在一些實施例中，通道520之平均直徑在約0.002吋(0.05mm)至約0.05吋(1.3mm)之範圍內。通道520之長度LDC 、直徑及其他設計參數可經選擇以達成通過其中之流體混合物之所要混合動作。在一些實施例中，通道520之長度LDC 與平均直徑之比率等於或小於約25、20或15或涵蓋此等比率之範圍。在一些實施例中，通道520之長度LDC 與平均直徑之比率在約15至約25之範圍內。
出口274與噴嘴孔口318之間的相對較小距離可有助於減少噴嘴系統130之尺寸。在一些實施例中，自出口274至噴嘴孔口318之距離在約0.5吋(1.3cm)至約3吋(7.6cm)之範圍內。此等實施例允許研磨劑(若存在)與高壓饋送流體F之加強型混合。在一些實施例中，自出口274至噴嘴孔口318之距離在約0.25吋(0.64cm)至約2吋(5.1cm)之範圍內。在此等實施例中，噴嘴系統130(參見圖1)之尺寸DC 可小於約4吋、5吋或6吋，藉此允許噴嘴系統130通過相對較小空間。
再次參看圖3A，介質饋送管線170與介質饋送總成230之介質入口200進行流體連通。介質入口200界定用於通過其中之介質流之通道540。介質入口200之安裝部分546臨時地或永久地耦接至噴嘴主體260。介質入口200之耦接部分550臨時地或永久地耦接至介質饋送管線170。界定介質過道560之介質傳遞管道558在介質入口200與混合總成240之間延伸。所說明之介質傳遞管道558與流體流管道217整體平行，但此並非必要的。在一些實施例中，介質傳遞管道558可定位於不同於流體流管道217之平面上。
介質饋送總成230進一步包括相對於自噴嘴孔口318流動之流體而定位於傳遞管道250之上游及孔口安裝台390之下游的介質出口570。來自介質出口570之介質484可與來自孔口安裝台390之流體流組合以形成進入傳遞管道250之研磨流體。
圖8及圖9展示可整體類似於圖1之噴嘴系統130之水平定向噴嘴系統。圖8之噴嘴系統580處理工件586之斜面582。噴嘴系統580之傳遞管道590以相對於噴嘴系統580之縱向軸線592之銳角β(說明為約45度)來傳遞流體噴射588。其他角度亦為可能的。舉例而言，圖9展示噴嘴系統632，其包括以相對於噴嘴系統632之縱向軸線630之鈍角β(說明為約100度)來傳遞流體噴射622之傳遞管道620。可基於與待執行之方法有關之處理準則來選擇角度β。其他角度(例如，與第二非線性區段614正交之角度)亦為可能的。
圖8之噴嘴系統580進一步包括具有稍微為V形(在自側面檢視時)之流動轉向器596之流體傳遞管道598。所說明之流動轉向器596包括第一非線性區段612及連接至第一有角度區段612之第二非線性區段614。所說明之非線性區段612、614為有角度區段，且因為有角度區段612、614中之每一者界定鈍角，所以流體可在未對流動轉向器596之內部表面導致顯著損壞的情況下流過流動轉向器596。
噴嘴系統580可產生具有相對較高流動速率之流體噴射588，即使流體噴射588處於相對較小銳角β以處理有角度表面，諸如，圖8之斜面582。噴嘴系統580可近接具有相對較小間隙量之位置以處理有角度表面。可基於操作參數(諸如，所要流動速率、噴嘴系統580之尺寸及流體噴射588之定向及位置，以及可影響處理之速度及品質之其他參數)來選擇流動轉向器596之非線性區段之數目及組態。
圖10展示包括用於傳遞流體A(由箭頭658所指示)進入混合器件654之二級埠650之噴嘴系統648。諸如空氣之流體A之流動可用以調整流體噴射670之一或多個流動準則。所說明之二級埠650在沿混合腔室684所定位之出口681與沿噴嘴主體692之最外部表面690所定位之入口683之間延伸。通過二級埠650之空氣可有助於防止介質衝擊孔口安裝台699之下游區段且可因此減少孔口安裝台699之磨損。氣墊可形成於混合腔室684內。舉例而言，空氣流之流可形成在出口681與傳遞管道700之間延伸之氣墊以減少或限制對混合腔室684(尤其與介質入口702相對之表面)之損壞(例如，磨損或腐蝕)。空氣流A之流可定向混合腔室684中之介質、流體F或其他物質進入且通過傳遞管道700。即使介質(或其他物質)撞擊混合腔室684之表面，空氣流A之流亦可充當減少介質之衝擊速度的氣墊以減少或限制對混合腔室684之表面之損壞。介質、流體F及空氣A可因此在混合腔室684中融合在一起，同時保持對噴嘴系統648之損壞處於或低於可接受位準。
圖11至圖13說明可彼此整體類似之混合器件，且因此，混合器件中之一者的以下描述等同地適用於其他混合器件，除非另有指示。圖11展示包括夾於噴嘴主體716與具有用於收納來自介質饋送管道726之介質之歧管入口722之歧管718之間的孔口安裝台714之混合器件710。密封表面759在孔口安裝台714與噴嘴主體716之間形成流體緊密密封。傳遞管道730經由耦接器734而耦接至噴嘴主體716。
孔口安裝台714包括用於接觸噴嘴主體716之楔形密封部分760(說明為近似截頭圓錐形表面)、導引管路744，及整體位於底座部分760與導引管路744之間的放大體746。因為歧管718軸向地保持孔口安裝台714，所以圖11之孔口安裝台714之軸向長度可小於圖3A及圖3B之孔口安裝台390之軸向長度。圖11之孔口安裝台714可具有較小軸向長度，因為其無需容納外部螺紋或其他耦接特徵。
孔口安裝台714之所說明底座部分760及噴嘴主體716之互補表面759皆為整體截頭圓錐形以促進孔口安裝台714之自定中心。另外，當相抵於表面759而壓入孔口安裝台714時，可形成密封件760。各種類型之材料可用以形成底座部分760及孔口安裝台714之表面759。一或多種金屬可用以形成底座部分760及表面759之至少一部分，以便形成所要密封件760。
因為歧管718相抵於噴嘴主體716而壓入孔口安裝台714，所以歧管718可經歷顯著壓縮力。孔口安裝台714或歧管718或兩者皆可在無經由(例如)破裂(例如，微破裂)、壓曲、塑膠變形及其他失效模式之可感知損壞之情況下經歷顯著壓縮負載。用於全部地或部分地形成孔口安裝台714及/或歧管718之合適材料包括(但不限於)金屬(例如，鋼、鋁及其類似者)、陶瓷，及基於斷裂韌性、磨損特性、屈服強度及其類似者所選擇之其他材料。舉例而言，孔口安裝台714係由鋼製成且歧管718係由陶瓷製成。
耦接器734可穩固地將傳遞管道730耦接於噴嘴主體716中。耦接器734可具有與噴嘴主體716之互補嚙合特徵(例如，內部螺紋)配合之嚙合特徵(例如，外部螺紋)。耦接器734可便利地軸向地移動通過噴嘴主體716，直至其相抵於歧管718而壓入，歧管718又相抵於孔口安裝台714而壓入。
干擾配合、壓入配合、收縮配合或其他類型之配合可用以限制或大體上消除傳遞管道730相對於耦接器734之不需要移動。亦可使用其他耦接構件。舉例而言，可使用一或多種黏著劑、焊接、扣件(例如，固定螺釘)，或互補螺紋集合。在一些實施例中，黏著劑可施加於傳遞管道730之外部表面與耦接器734之內部表面之間。
孔口安裝台之排氣可用以調整噴射相干性，以及其他流動準則。舉例而言，排氣可在孔口流動通路744之上游末端處產生高於混合腔室區域中之壓力之壓力，且因此，通過孔口流動通路744之介質未在上游行進。圖12展示延伸通過孔口安裝台820及噴嘴主體826之二級埠818。二級埠818包括內部二級埠822及外部二級埠832。內部二級埠822在孔口安裝台820與噴嘴主體826及通道845之間的空隙之間延伸。外部二級埠832在空隙與噴嘴主體826之外部表面832之間延伸。
在包括圖12之所說明實施例之一些實施例中，二級饋送管線840與外部二級埠832及二級流體源844連通。在一些實施例中，二級流體源844對經由二級埠而以選定流動速率傳遞進入孔口安裝台820之物質(例如，流體、介質及其類似者)加壓，以便調整一或多個流動準則，諸如，流體噴射之分散、流體噴射之相干性，及影響流體噴射之效能之其他流動準則，以及流體噴射之組份之比率。二級流體源844可包括泵(例如，低壓泵)或其他類型之加壓器件。
或者，外部二級埠832可曝露至周圍環境。自周圍環境抽取通過二級埠818之空氣可與通過孔口安裝台820之通道845的流體噴射混合。
圖13展示具有經定位以嚙合介質流之下游末端866之孔口安裝台856。孔口安裝台856包括相對於初級流體流之方向(由箭頭862所指示)而在歧管介質入口860之至少一部分之下游延伸的導引管路858。管路858之所說明下游末端866相對於初級流體流之方向而定位於歧管介質入口860之下游。通過歧管介質入口860之研磨介質可撞擊管路858且圍繞管路858而流動且接著與流出管路858之初級流體混合。
圖14說明無混合腔室之噴嘴系統900以進一步減少噴嘴系統900之尺寸。噴嘴系統900包括具有一或多個可移除組件之混合器件902。可移除混合器件902之組件，以便執行維護(例如，對組件或對噴嘴系統自身)、更換組件及/或執行檢查。
圖14之混合器件902包括位於噴嘴主體912(參見圖15)之收納狹槽910中之可移除孔口總成906及細長傳遞管道916。若需要或期望，則可自噴嘴系統900便利地移除整個孔口總成906以用於拆卸，如圖16所示。
參看圖14及圖16，孔口總成906包括面密封件970、噴嘴孔口972，及具有收納區段978之孔口安裝台974。收納區段978圍繞且保持面密封件970及噴嘴孔口972兩者。圖14展示位於面密封件970與孔口安裝台974之後壁980之間的噴嘴孔口972。收納區段978之圓柱形側壁984可緊密地收納噴嘴孔口972與面密封件970兩者且維持噴嘴孔口972與面密封件970兩者之恰當對準。
關於圖16，孔口安裝台974之前面990與面密封件970之前表面992可整體齊平，使得孔口總成906可在面密封件970與噴嘴主體912之間無可感知干擾之情況下滑入及滑出收納狹槽910。在所說明實施例中，孔口安裝台974之前面990及背面996可相抵於收納狹槽910之相應前表面999及背表面1000而平滑地滑動。
圖16之面密封件970包括主體1002及安置於圍繞主體1002而圓周地延伸之凹槽1006(圖14)中的密封部件1004。主體1002界定中心鏜孔1010且包括經定尺寸以緊密地配合於孔口安裝台974之收納區段978內之外部表面1012(圖16)。
圖16之密封部件1004可為O形環、環形可壓縮部件，或能夠在面密封件970與孔口安裝台974之間形成流體緊密界面之其他類型的組件。所說明之凹槽1006及密封部件1004整體定位於沿密封部件1004之軸向長度的中途。凹槽1006及密封部件1004亦可處於其他位置，且可使用其他類型之密封配置。
各種類型之保持構件可用以將混合器件保持於噴嘴主體中之所要位置中。圖14及圖15展示圍繞孔口總成906之一部分之保持部件1030。保持部件1030固定地耦接至狹槽910之內部表面1034且可緊密地固持孔口總成906以維持通道1010、1040、950之恰當對準。另外或其他，若需要或期望，則一或多個保持夾片、夾具、銷、扣件或托架可用以固持噴嘴系統900之一或多個組件。
用於保持傳遞管道916之外部安裝總成920耦接至噴嘴主體912。外部安裝總成920包括可相抵於噴嘴主體912之區段而被壓入且覆蓋噴嘴主體912之區段的保護板921。保護板921可為整體平坦薄片，其係由適合於保護噴嘴主體912(即使保護板921撞擊工件)之硬化材料製成。圖14之傳遞管道916經組態以將初級流體流與二級介質流組合。傳遞管道916包括沿通道950所定位之二級埠944。介質流管道940包括由硬化材料形成之內部表面。所說明之介質流管道940為能夠抵抗研磨磨損且定位於噴嘴主體912中之管狀部件。通過二級埠944之介質流與來自孔口總成906之初級流體流可在通道950之混合區段1060處組合。
如圖16所示，由於孔口總成906之短長度，傳遞管道916之縱向長度LDC 可相對較大。因為傳遞管道250界定混合腔室，所以傳遞管道916之縱向長度LDC 可增加以達成所要混合量。孔口總成906之長度LOA 可相對較小，因為其無外部螺紋。在一些實施例中，孔口總成906之長度LOA 在約0.1吋(2.5mm)至約0.5吋(12.7mm)之範圍內。在一些實施例中，孔口總成906之長度LOA 為約0.2吋(5.1mm)。在一些實施例中，傳遞管道916之縱向長度LDC 在約0.5吋(12.7mm)至約3吋(76.2mm)之範圍內。此等傳遞管道916良好地適於收納廣泛範圍之介質且產生高度聚焦之相干研磨水噴射。在一些實施例中，縱向長度LDC 在約1吋(25.4mm)至約3吋(76.2mm)之範圍內。若傳遞管道916被損壞，則可操作安裝總成920以釋放及移除被損壞傳遞管道916。
圖17展示可整體類似於圖16之噴嘴總成900之噴嘴總成1100。一般而言，噴嘴總成1100包括插入於面密封件1108與傳遞管道1110之間的孔口總成1104。孔口總成1104包括薄碟形孔口安裝台1112以進一步減少噴嘴總成1100之尺寸。噴嘴孔口1111定位於孔口安裝台1112之中心安置之凹座1113中。噴嘴總成1100進一步包括噴嘴主體1114，其中面密封件1108定位於流體饋送管道1120之下游末端1118處。面密封件1108與流體饋送管道1120之下游末端1118協作以形成有角度流動轉向器1122。
面密封件1108經定尺寸以配合於主體1114之收納鏜孔1124內且包括具有變化軸向橫截面面積以便加速流體流之流過道1128。在圖17之所說明實施例中，面密封件1108之過道1128自進口孔徑1130至出口孔徑1132向內逐漸變細。面密封件1108可全部地或部分地由金屬、聚合物、塑膠、橡膠及適合於接觸安裝孔口1112且供初級流體流過之其他材料製成。
圖18說明具有模組化流體饋送總成1202及模組化介質饋送總成1204之噴嘴系統1200。流體饋送總成1202包括可可移除地耦接至噴嘴系統1200之主體1214之流體流管道1230。類似地，模組化介質饋送總成1204可包括可可移除地耦接至主體1214之介質流管道1234。在替代性實施例中，流體流管道1230及介質流管道1234可永久地耦接至噴嘴系統1200之主體1214。
如上文所提及，本文中所論述之流體傳遞系統及噴嘴系統可用於眾多應用中。另外，本說明書中所參考及/或申請案資料表單中所列出之所有以上美國專利、美國專利申請案公告、美國專利申請案、外國專利、外國專利申請案及非專利公告、美國專利第6,000,308號及第5,512,318號以引用的方式全部併入本文中。
根據前述內容，應瞭解，雖然本文中已為了說明起見而描述本發明之特定實施例，但可在不背離本發明之精神及範疇的情況下進行各種修改。因此，本發明除了受隨附申請專利範圍限制以外不受其他限制。
100．．．流體噴射傳遞系統
102．．．工件
120．．．側壁
122．．．側壁
123．．．基座
124．．．通道
130．．．噴嘴系統
134．．．流體噴射
136．．．縱向軸線
138．．．壓力流體源
140．．．介質源
144．．．流體傳遞系統
146．．．介質傳遞系統
152．．．表面
160．．．中間管道
162．．．空氣隔離器
170．．．介質饋送管線
172．．．上游末端
174．．．下游末端
199．．．致動系統
200．．．介質入口
217．．．流體流管道
219．．．介質流管道
220．．．流體饋送總成
221．．．流動轉向器
227．．．箭頭
229．．．箭頭
230．．．介質饋送總成
240．．．混合總成
250．．．傳遞管道
260．．．噴嘴主體
270．．．流體入口
272．．．流體饋送管線
274．．．出口
280．．．通道
290．．．安裝部分
300．．．耦接部分
312．．．上游區段
314．．．下游區段
317．．．第一區段
318．．．噴嘴孔口
319．．．第二區段
323．．．中心線
331．．．角落
334．．．箭頭
336．．．箭頭
337．．．研磨流體噴射
380．．．混合腔室
390．．．孔口安裝台
400．．．密封部件
410．．．安裝台主體
424．．．嚙合特徵
426．．．互補特徵
430．．．收納空腔
440．．．放大部分
444．．．底座部分
448．．．楔形部分
458．．．導引管路
462．．．下游末端
470．．．通道
472．．．階狀區域
474．．．底座面
484．．．介質流
485．．．流體流
490．．．完全內埋式管路
492．．．孔口安裝台
494．．．上游末端
496．．．下游末端
500．．．面
502．．．面
510．．．孔口安裝台
516．．．塗層
520．．．通道
530．．．入口
540．．．通道
546．．．安裝部分
550．．．耦接部分
558．．．介質傳遞管道
560．．．介質過道
570．．．介質出口
580．．．噴嘴系統
582．．．斜面
586．．．工件
588．．．流體噴射
590．．．傳遞管道
592．．．縱向軸線
596．．．流動轉向器
598．．．流體傳遞管道
612．．．第一非線性區段
620．．．傳遞管道
622．．．流體噴射
630．．．縱向軸線
632．．．噴嘴系統
648．．．噴嘴系統
650．．．二級埠
654．．．混合器件
658．．．箭頭
670．．．流體噴射
681．．．出口
683．．．入口
684．．．混合腔室
690．．．最外部表面
692．．．噴嘴主體
699．．．孔口安裝台
700．．．傳遞管道
702．．．介質入口
710．．．混合器件
714．．．孔口安裝台
716．．．噴嘴主體
718．．．歧管
722．．．歧管入口
726．．．介質饋送管道
730．．．傳遞管道
734．．．耦接器
744．．．導引管路
746．．．放大體
759．．．互補表面
760．．．楔形密封部分
818．．．二級埠
820．．．噴嘴安裝台
822．．．內部二級埠
826．．．噴嘴主體
832．．．外部二級埠
840．．．二級饋送管線
844．．．二級流體源
845．．．通道
856．．．孔口安裝台
858．．．導引管路
860．．．歧管介質入口
862．．．箭頭
866．．．下游末端
900．．．噴嘴系統
902．．．混合器件
906．．．孔口總成
910．．．收納狹槽
912．．．噴嘴主體
916．．．傳遞管道
920．．．外部安裝總成
921．．．保護板
940．．．介質流管道
944．．．二級埠
950．．．通道
970．．．面密封件
972．．．噴嘴孔口
974．．．孔口安裝台
978．．．收納區段
980．．．後壁
984．．．圓柱形側壁
990．．．前面
992．．．前表面
996．．．背面
999．．．前表面
1000．．．背表面
1002．．．主體
1004．．．密封部件
1006．．．凹槽
1010．．．通道
1012．．．外部表面
1030．．．保持部件
1034．．．內部表面
1040．．．通道
1060．．．混合區段
1100．．．噴嘴總成
1104．．．孔口總成
1108．．．面密封件
1110．．．傳遞管道
1111．．．噴嘴孔口
1112．．．孔口安裝台
1113．．．凹座
1114．．．噴嘴主體
1118．．．下游末端
1120．．．流體饋送管道
1122．．．流動轉向器
1128．．．過道
1130．．．進口孔徑
1132．．．出口孔徑
1200．．．噴嘴系統
1202．．．模組化流體饋送總成
1204．．．模組化介質饋送總成
1214．．．主體
1230．．．流體流管道
1234．．．介質流管道
A．．．空氣/流體
DC ．．．尺寸
DOE ．．．距離
DW ．．．寬度
F．．．流體
L1 ．．．長度
L2 ．．．長度
LDC ．．．縱向長度
A．．．角度
B．．．銳角/鈍角/角度
圖1為根據一所說明實施例之處理工件之流體噴射傳遞系統的正視圖。
圖2為低輪廓噴嘴系統之側面正視圖，其中噴嘴系統之一些內部組件位於假想線上。
圖3A為根據一實施例之用於流體噴射傳遞系統之低輪廓噴嘴系統的部分橫截面視圖。
圖3B為圖3A之低輪廓噴嘴系統的橫截面視圖。
圖4為根據一實施例之孔口安裝台的側面正視圖。
圖5為圖4中沿圖4之線5-5所取得之孔口安裝台的橫截面視圖。
圖6為根據一實施例之孔口安裝台的橫截面視圖。
圖7為根據一實施例之孔口安裝台的橫截面視圖。
圖8為根據一實施例之產生處理工件之側向流體噴射之噴嘴系統的橫截面視圖。
圖9為根據另一實施例之產生處理工件之側向流體噴射之噴嘴系統的橫截面視圖。
圖10為根據一實施例之具有用於混合腔室之二級埠之噴嘴系統的橫截面視圖。
圖11至圖13為根據一些實施例之噴嘴系統之部分的橫截面視圖。
圖14為根據一實施例之具有可移除孔口總成之噴嘴系統的橫截面視圖。
圖15為圖14之噴嘴系統的仰視圖。
圖16為噴嘴主體之橫截面視圖及自噴嘴主體所移除之孔口總成的分解圖。
圖17為根據一實施例之具有可移除孔口總成之噴嘴系統的橫截面視圖。
圖18為根據一實施例之模組化噴嘴系統的橫截面視圖。
102．．．工件
130．．．噴嘴系統
134．．．流體噴射
170．．．介質饋送管線
174．．．下游末端
200．．．介質入口
217．．．流體流管道
220．．．流體饋送總成
221．．．流動轉向器
230．．．介質饋送總成
240．．．混合總成
250．．．傳遞管道
260．．．噴嘴主體
270．．．流體入口
272．．．流體饋送管線
280．．．通道
290．．．安裝部分
300．．．耦接部分
312．．．上游區段
314．．．下游區段
317．．．第一區段
319．．．第二區段
334．．．箭頭
380．．．混合腔室
390．．．孔口安裝台
410．．．安裝台主體
424．．．嚙合特徵
426．．．互補特徵
430．．．收納空腔
458．．．導引管路
462．．．下游末端
484．．．介質流
485．．．流體流
540．．．通道
546．．．安裝部分
550．．．耦接部分
558．．．介質傳遞管道
560．．．介質過道
570．．．介質出口
F．．．流體

Claims (44)

  1. 一種用於產生一高壓研磨水噴射之噴嘴系統，其包含：一噴嘴主體，其由一單件材料所構成，該單件材料包括延伸通過該單件材料之一流體流管道及一介質流管道，延伸通過該噴嘴主體單件材料之流體流管道由一高壓水入口朝向一出口，通過該出口，一高壓水噴射由該噴嘴系統噴出，該流體流管道具有一上游區段及一下游區段，該上游區段包含一流動轉向器，該流動轉向器經組態及定尺寸以收納在一第一方向上行進之高壓水流且在一朝向該流體流管道下游區段之第二方向上輸出該高壓水流該介質流管道，其延伸通過在一介質入口與該流體流管道之該下游區段之間之該單件材料，使得通過該介質流管道之研磨介質與該高壓水噴射混合；一噴嘴孔口，其介於該噴嘴主體之單件材料之流體流管道之上游區段與下游區段之間，使得在該上游區段內之高壓水通過該噴嘴孔口之孔口而產生該高壓水噴射；及一傳遞管道，其位於該噴嘴主體之流體流管道下游區段內之噴嘴孔口之下游，該傳遞管道包含該高壓水噴射噴出該噴嘴系統之出口。
  2. 如請求項1之噴嘴系統，其中該流動轉向器為一有角度肘管。
  3. 如請求項1之噴嘴系統，其中該流動轉向器界定該第一方向與該第二方向之間的一角度，且該角度在約10度至 約170度之範圍內。
  4. 如請求項1之噴嘴系統，其中該流動轉向器界定該第一方向與該第二方向之間的一角度，且該角度為約90度。
  5. 如請求項1之噴嘴系統，其中該噴嘴孔口與該傳遞管道之該出口之間的一距離小於約6吋。
  6. 如請求項5之噴嘴系統，其中該噴嘴孔口與該傳遞管道之該出口之間的該距離小於約2吋。
  7. 如請求項1之噴嘴系統，其中該噴嘴孔口界定一中心線，且該噴嘴孔口之該中心線與該噴嘴主體之該單件材料之一末端之一外部邊緣之間的一距離等於或小於約0.5吋。
  8. 如請求項1之噴嘴系統，其中該介質流管道經組態以載送能夠與該高壓水噴射混合以便形成一用於切割金屬之高壓研磨水噴射的充足量之研磨介質。
  9. 一種用於一高壓研磨水噴射傳遞系統之低輪廓噴嘴系統，其包含：一噴嘴主體，包含一件材料並具有一流體流管道及一介質流管道，該二管道延伸通過該件材料，使該噴嘴主體成為一含有作為其內部通道之該流體流管道及介質流管道之單一元件；一傳遞管道，其連接至該噴嘴主體且具有一出口用於自該噴嘴系統輸出一高壓研磨水噴射；及一噴嘴孔口，其位於該噴嘴主體之流體流管道內之該傳遞管道出口之上游，該噴嘴孔口經組態以在高壓水噴 射通過該噴嘴孔口時，產生一高壓水噴射；其中，在該噴嘴主體之該件材料內之該流體流管道包含一位於該噴嘴孔口之上游之上游區段及一位於該噴嘴孔口之下游之下游區段，該上游區段包含一有角度肘管，該有角度肘管用於收納一在一第一方向上行進之高壓水流且輸出在一朝向該噴嘴孔口之第二方向上行進之該高壓水流，該第一方向不同於該第二方向；及其中，該介質流管道與該噴嘴主體之該件材料內之該流體流管道之該下游區段交叉，且該介質流管道經組態以傳遞與一由該噴嘴孔口所產生之高壓水噴射混合以形成經傳遞出該傳遞管道之出口之該高壓研磨水噴射之研磨介質。
  10. 如請求項9之噴嘴系統，其中該有角度肘管界定該第一方向與該第二方向之間的一處於約10度至約170度之範圍內之角度。
  11. 如請求項9之噴嘴系統，其中該傳遞管道包含一供該高壓水噴射通過之通道及一自該通道延伸至該介質流管道之二級埠。
  12. 如請求項9之噴嘴系統，其中該傳遞管道係一混合管路，其包含一延伸通過其本身之通道，其中該混合管路之一軸向長度與該通道之一平均直徑之一比率等於或小於約100。
  13. 如請求項9之噴嘴系統，其進一步包含：一孔口安裝台，其定位於該噴嘴孔口與該傳遞管道出 口之間，該孔口安裝台具有一延伸通過其中之通道，該孔口安裝台之通道位於該噴嘴主體之流體流管道之該下游區段之至少一部分內。
  14. 如請求項13之噴嘴系統，其中界定該通道之該孔口安裝台之至少一部分包含碳化鎢。
  15. 如請求項9之噴嘴系統，其進一步包含：一孔口安裝台，其定位於該噴嘴孔口與該傳遞管道之出口之間，該孔口安裝台包含一供該高壓水噴射通過之通道、一用於嚙合該噴嘴孔口之主體，及一耦接至該主體之導引管路，該導引管路界定該通道之至少一部分。
  16. 如請求項9之噴嘴系統，其進一步包含：一孔口安裝台，其經組態以固持該噴嘴孔口，該孔口安裝台包含一相對於該高壓水噴射之一行進方向而在該介質流管道之一下游末端之至少一部分之下游延伸的導引管路。
  17. 如請求項16之噴嘴系統，其中該導引管路包含一比該孔口安裝更堅硬之材料。
  18. 如請求項9之噴嘴系統，其進一步包含：一孔口安裝台，其在該噴嘴孔口與該傳遞管道出口之間，該孔口安裝台具有一供該高壓水噴射流過之通道及一供二級流體流過之二級埠，使得該二級流體與該高壓水噴射在該通道中結合。
  19. 如請求項9之噴嘴系統，其中該噴嘴主體之該件材料包含一混合腔室，其界定該流體流管道之該下游區段之至 少一部分且供流過該介質流管道之該介質與該高壓水噴射組合；及一二級埠，其連接至供流體排出之該混合腔室。
  20. 如請求項9之噴嘴系統，其中該傳遞管道出口與該噴嘴孔口被分離一等於或小於約2吋之距離。
  21. 一種經組態以產生一高壓研磨介質水噴射之噴嘴系統，該噴嘴系統包含：一傳遞管道，其具有一供高壓研磨介質水噴射噴出該噴嘴系統之出口；一噴嘴主體，其中一件材料所構成，該件材料包含一流體饋送管道及延伸其中一部分之一介質饋送管道，使得該流體饋送管道及介質饋送管道界定通過該同件材料之內部通道，該流體饋送管道包含一第一區段、一第二區段，及一位於該第一區段與該第二區段之間的流動轉向器，且該流動轉向器經組態以收納一在一第一方向上行進通過該第一區段之高壓水流且將該高壓水流向於一相對於該第一方向成角度之第二方向上；及一噴嘴孔口，其位於該噴嘴主體內之該流動轉向器之下游且經組態以產生一高壓水噴射其與傳遞入通過該介質饋送管道之高壓水噴射之研磨劑混合，以形成該高壓研磨介質流體噴射。
  22. 如請求項21之噴嘴系統，其進一步包含：一角度，其界定於該第一方向與該第二方向之間，該角度小於約170度。
  23. 如請求項21之噴嘴系統，其中該該傳遞管道出口與該噴嘴孔口被分離一等於或小於約2吋之距離。
  24. 如請求項23之噴嘴系統，其中該距離等於或小於約1.5吋。
  25. 如請求項21之噴嘴系統，其中該傳遞管道係一混合管路，其定位於該噴嘴孔口之下游，該混合管路包含一通道，其中該混合管路之一軸向長度與該通道之一平均直徑之一比率小於約100。
  26. 如請求項21之噴嘴系統，其進一步包含：一可移除孔口總成，其經組態以移入及移出該噴嘴主體之該件材料之一收納狹槽，該孔口總成包含該噴嘴孔口、一經定尺寸以將該噴嘴孔口固持於該噴嘴主體收納狹槽內之孔口安裝台，及一經組態以與該噴嘴主體形成一密封之密封部件。
  27. 如請求項26之噴嘴系統，其進一步包含：一面密封件，其定位於該噴嘴孔口之上游，且該面密封件具有一自一進口孔徑至一鄰近該噴嘴孔口之出口孔徑向內逐漸變細的過道。
  28. 如請求項27之噴嘴系統，其中該面密封件經定尺寸以配合於該噴嘴主體之該件材料之一收納鏜孔內，且該收納鏜孔自該收納狹槽朝向該流動轉向器延伸。
  29. 一種用於產生一高壓研磨水噴射之噴嘴系統，其包含：一傳遞管道，其具有一噴嘴出口以由該噴嘴系統輸出一研磨劑水噴射； 一噴嘴孔口，其位於該傳遞管道之噴嘴出口之上游且經組態以在流體通過該噴嘴孔口時，產生一水噴射；及一噴嘴主體，其由一單件材料所構成，該傳遞管道可移除地結合至該噴嘴主體，該噴嘴孔口可移除地安裝在該噴嘴主體內，且該單件材料包括：一流體流管道，其具有一位於該噴嘴孔口上游之上游區段及一位於該噴嘴孔口下游之下游區段，該上游區段包含一有角度肘管，該有角度肘管用於收納一在一第一方向上行進之高壓水流且輸出在一朝向該噴嘴孔口之第二方向上行進之該水流，該第一方向不同於該第二方向；及一介質流管道，其與該流體流管道之該下游區段交叉，且該介質流管道經組態以傳遞與一由該噴嘴孔口所產生之一水噴射混合以形成經傳遞出該傳遞管道之出口之該研磨水噴射之研磨介質。
  30. 如請求項29之噴嘴系統，其中該噴嘴主體之該單件材料進一步包含：一混合腔室，其界定該流體流管道之該下游區段之至少一部分且供流過該介質流管道之該介質與該水噴射組合；及一二級埠，其連接至供流體排出之該混合腔室。
  31. 如請求項29之噴嘴系統，其中該傳遞管道噴噱出口與該噴嘴孔口被分離一等於或小於約2吋之距離。
  32. 如請求項29之噴嘴系統，其中該噴嘴孔口界定一中心 線，且該噴嘴孔口之該中心線與該噴嘴系統之該噴嘴主體之該單件材料之一末端之一外部邊緣之間的一距離等於或小於約0.5吋。
  33. 一種用於產生一高壓研磨水噴射之低輪廓噴嘴系統，其包含：一介質入口，其用於收納來自一介質傳遞系統之研磨介質；一流體入口，其用於收納來自一高壓水傳遞系統之高壓水；一噴嘴孔口，其用於收納來自該流體入口之高壓水，該噴嘴孔口界定一中心線，該噴嘴孔口之該中心線與該噴嘴系統之一末端之一外部邊緣之間的一距離等於或小於約0.5吋，該噴嘴孔口經組態以使用流過該流體入口之高壓水來產生一高壓水噴射；一傳遞管道，其包含該高壓水噴射噴出該噴嘴系統之一出口；及一噴嘴主體，其由一單件材料所構成，該傳遞管道可移除地結合至該噴嘴主體，該噴嘴孔口可移除地安裝在該噴嘴主體內，且該單件材料包括：一流體流管道，其由該流體入口向該傳遞管道出口延伸，該流體流管道具有一上游區段及一下游區段，該噴嘴孔口插入於該上游區段與該下游區段之間，使得該上游區段中之高壓水通過該噴嘴孔口以在該下游區段中產生一高壓水噴射，該上游區段包含一流動轉向器，該 流動轉向器經組態及定尺寸以收納在一第一方向上行進之高壓水流且在一朝向該流體流管道下游區段之第二方向上輸出該高壓水流，該第一方向大體上不同於該第二方向；及一介質流管道，其延伸在該介質入口與該流體流管道之下游區段之間，使得通過該介質流管道之研磨介質與由該噴嘴孔口產生之水噴射混合。
  34. 如請求項33之噴嘴系統，其中該流動轉向器界定該第一方向與該第二方向之間的一角度，且該角度在約10度至約170度之範圍內。
  35. 如請求項33之噴嘴系統，其中該流動轉向器界定該第一方向與該第二方向之間的一角度，且該角度為約90度。
  36. 如請求項33之噴嘴系統，其中該噴嘴孔口與該傳遞管道之該出口之間的該距離小於約2吋。
  37. 如請求項33之噴嘴系統，其中該傳遞管道係一混合管路，其包含一延伸通過其本身且位於該噴嘴孔口上游之通道，該混合管具有一二級埠，其位於沿該通道以由該介質流管道接受研磨劑。
  38. 如請求項33之噴嘴系統，進一步包括：一孔口安裝台，其定位於該噴嘴孔口與該傳遞管道出口之間，該孔口安裝台具有一延伸通過其中之通道，該通道位於該流體流管道之該下游區段之一部分內。
  39. 如請求項33之噴嘴系統，進一步包括：一孔口安裝台，其定位於該噴嘴孔口與該傳遞管道之 出口之間，該孔口安裝台包含一供該高壓水噴射通過之通道、一用於嚙合該噴嘴孔口之主體，及一耦接至該主體之導引管路，該導引管路界定該通道之至少一部分。
  40. 如請求項21之噴嘴系統，進一步包括：一耦接器，其可移除地將該傳遞管道固定至該噴嘴主體而與該流體饋送管道呈流體連通，該耦接器包含外螺紋以與相應之形成在該噴嘴主體之該單件材料上之螺紋相配合。
  41. 如請求項40之噴嘴系統，其中該傳遞管道係一混合管路且該耦接器可移除地將該混合管路固定至該噴嘴主體。
  42. 如請求項40之噴嘴系統，其中該噴嘴孔口被該耦接器固持在該噴嘴主體之流體饋送管道內。
  43. 如請求項40之噴嘴系統，進一步包括：一孔口安裝台，用以支撐該噴嘴孔口，當該耦接器被移動而與形成在該噴嘴主體之該單件材料上之相應螺紋結合時，該孔口安裝台向該噴嘴主體之該單件材料施力。
  44. 一種高壓研磨水噴射切割系統，其包含如請求項21之噴嘴系統，且進一步包含：一高壓水傳遞系統，其結合至該噴嘴系統之該噴嘴主體之該流體饋送元件以將高壓水傳入其中；及一研磨介質傳遞系統，其結合至該噴嘴系統之該噴嘴主體之該流體饋送管道以將研磨劑傳入其中。
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