專利名稱:磨料水射切割方法及裝置的制作方法
本發(fā)明關(guān)于用含有磨料顆粒的高壓噴水來切割板金之類工件的方法和裝置。這種含有磨料顆粒的噴射水這里稱為磨料水射。
用磨料水射來切割金屬之類材料本質(zhì)上不是新的，已被使用了一段時期了。至于被用作磨料的材料如石英砂，鑄鐵粒，或者金剛砂或剛玉的粉末。這種磨粒顆粒的平均尺寸從0.2至0.8m/m。
傳統(tǒng)的磨料水射切割操作是這樣的，即高壓水和干的磨料顆粒被分別送到一個磨料水射噴咀中。在噴咀中，磨料顆粒混入壓力水流中。含有磨料顆粒的高壓水以磨料水射的形式從噴咀出來，直接接觸工件。當(dāng)噴咀和工件相對移動時，磨料水射就切割工件。
這種傳統(tǒng)操作的一個缺點是磨料顆粒(下面稱它為磨料)是干的送到噴咀去的，因而不能如要求地那樣減小尺寸。用這種粗磨粒(平均尺寸從0.2至0.8m/m)從多種理由來說都是不理想的。首先，它們使噴咀的接觸到磨料的頭部和其他部分很快地磨損。其次，在工件上形成的切口太大，通常大于噴咀頭的孔徑。另外一個問題是在工件背面產(chǎn)生毛刺。因此，先有的磨料水射切割操作需要隨后的機(jī)械加工來保證精度和光潔度。
本發(fā)明克服了傳統(tǒng)技術(shù)碰到的所有的提到過的問題，因為使用了比現(xiàn)有磨粒尺寸小得多的尺寸。
簡而言之，本發(fā)明的一個特征是本發(fā)明提供了一種磨料水射切割方法，它的磨料水射噴咀被供給高壓水和磨料懸浮液。磨料懸浮液是由100μ以下平均尺寸的磨料懸浮在水中組成。高壓水和磨料懸浮液在噴咀中混合，混合液作為磨料水射被直接導(dǎo)向被切割工件。
供給噴咀中的磨料懸浮液利用高壓水流高速通過而造成的局部真空，而被導(dǎo)入壓力水流中。
本發(fā)明的方法所用的磨料可以是剛玉，碳化硅，或任何已知的合適的磨料。這種磨料的尺寸能遠(yuǎn)比先有技術(shù)采用的尺寸為小，因為它們是以懸浮液的形式而不像先有技術(shù)是以干的狀態(tài)被供給到噴咀中去的。實驗證明，使用這種細(xì)磨粒使噴咀的磨損顯著降低，特別是噴咀頭，因而大大延長它的使用壽命。另一優(yōu)點是顯著減小在工件上造成的切口。此外，由于水射中含有這種細(xì)磨粒，不但切割工件，也對切口表面進(jìn)行磨削，這就可以切割，例如，5.3m/m厚的不銹鋼板而不產(chǎn)生毛刺，這是用顯微鏡所證實的。
在本發(fā)明方法中使用的磨粒的最大平均尺寸是定在100μ，如上所述，因為再大一些尺寸的顆粒，即使用任何現(xiàn)行的方法來攪拌，也會在懸浮液中很快地沉淀。磨粒在磨料懸浮液中的濃度可以是20至70%重量計算。
本發(fā)明的另一個特征，簡單來說，本裝置包括壓力水源，一種供給磨料懸浮液的裝置，該懸浮液是由平均尺寸在100μ以下的磨料懸浮在水中組成，以及一個對準(zhǔn)被切割工件的磨料水射噴咀。把壓力水源和磨料懸浮液裝置連通噴咀，它就把壓力水和磨料懸浮液混合，并把混合物作為磨料水射導(dǎo)向工件。
噴咀基本上是傳統(tǒng)設(shè)計。然而，先有的用于磨料水射切割的噴咀存在缺點，即當(dāng)壓力水軸向地流過噴咀時，干的磨粒僅從一個水平方向?qū)雺毫λ髦校a(chǎn)生磨粒在壓力水流中不均勻分布，因此，使噴咀的某些部分局部磨損。另外的缺點是，具有磨粒不均勻分布的水射會造成不規(guī)則的切口。
本發(fā)明消除了傳統(tǒng)磨料水射噴咀的上述缺點。在本發(fā)明建議的改進(jìn)的噴咀中，導(dǎo)入軸向地流過噴咀的壓力水流中的磨料懸浮液，是通過繞著噴咀軸線恒定角度布置的多個磨料懸浮液通道導(dǎo)入的。這樣導(dǎo)入壓力水流中的磨粒是均勻分布的，防止了噴咀的頭部和任何有關(guān)部分的局部磨損的可能性。改進(jìn)的噴咀也在實質(zhì)上提供精密切割的生產(chǎn)。
在建議采用的另一種磨料水射噴咀形式中，噴咀包括一個無磨料水噴咀部分和一個磨料水噴咀部分。無磨料水噴咀部分連接到壓力水源，并有一無磨料水噴咀頭用來僅僅排出壓力水。另一方面，磨料水噴咀部分連接著磨料懸浮液供應(yīng)裝置，以引進(jìn)磨料懸浮液并把它和從無磨料水噴咀部分的無磨料水噴咀頭排出的壓力水混合。磨料水噴咀部分有它自己的噴咀頭，用來把壓力水和磨料懸浮液的混合物導(dǎo)向工件。
這種磨料水射噴咀的改型，根據(jù)被切割的工件，既可用磨料水射，也可用無磨料水射(即不含磨料的水射)進(jìn)行切割。按照本發(fā)明，磨料水噴咀部分可以用配合的螺紋連接到無磨料水噴咀部分上，使得磨料水射噴咀能用磨料水射進(jìn)行切割。當(dāng)僅用壓力水射切割時，這個磨料水噴咀部分可被擰下來或從無磨料水噴咀部分拆下來，這樣，后者就能產(chǎn)生所需的無磨料水射。除了這個優(yōu)點外，這改型的噴咀能被做成兼有已述的第一個噴咀的特點。
因此，正如本申請人所知道的，用磨料水射或無磨料水射進(jìn)行切割，各需使用不同的專門設(shè)計的噴咀。而本發(fā)明的改型的噴咀卻可兩用。要做到這一點僅需將磨料水噴咀部分裝上或拆離無磨料水噴咀部分就行了。無磨料水噴咀部分在兩種操作中都直接連接著高壓水管。
這種改型的噴咀還有一個優(yōu)點。在把磨料噴咀部分初裝上無磨料噴咀部分時，水可以從后者的噴咀頭以正?；虻蛪簢姵?，以便試試看水射有否和噴咀精密同心。如果沒有，在把磨料噴咀部分裝到無磨料噴咀部分上之前就可以進(jìn)行必需的調(diào)整。接著把磨料噴咀部分裝上無磨料噴咀部分后，磨料噴咀部分將受到很小甚至不受到不均勻的磨損，因為壓力水和磨料噴咀部分中的磨料懸浮液混合，經(jīng)過上述的予先重復(fù)調(diào)整無磨料噴咀部分后，流動時嚴(yán)格地同心。
按照本發(fā)明另一特點，從噴咀出來的磨料水射在切割工件后被導(dǎo)入回收裝置。至少一部分回收的水和磨粒回到磨料懸浮液供應(yīng)裝置以便回用磨粒。
要強(qiáng)調(diào)的是由于按照本發(fā)明，磨粒是以懸浮液的形式被供給噴咀的，所以磨粒的這種恒定的再循環(huán)是可實現(xiàn)的。如果磨粒是如先有技術(shù)那樣干的供給噴咀的話，就不可能有這種再循環(huán)。實驗證明，磨粒極少會在切割操作后改變尺寸和形狀，所以切割裝置的效果并不受到磨粒的再循環(huán)的影響而變壞。這種再循環(huán)的可取之處不但因為它消除了對用過的顆粒的處理，同時顯著縮減了裝置的運作費用。
本發(fā)明的另一特點在于回收裝置的結(jié)構(gòu)，它必須受得住進(jìn)來的磨料水射的能量。以前，為了吸收水射的能量，不論是磨料水射或無磨料水射，必須用玻璃纖維或碳化鎢板或陶瓷材料不可動地裝在一個最頂上的開口容器中。這用來切割金屬工件的水射的能量往往使固定的吸振裝置在幾小時內(nèi)損壞，需要時常更換。
因此，本發(fā)明建議在對著磨料水射噴咀的回收容器中使用多層剛性吸振球?；厥杖萜鞯膬?nèi)表面至少部分是圓形的以便吸振球在進(jìn)來的磨料水射的能量作用下進(jìn)行再循環(huán)。最好是，吸振球和磨粒的材料相同。
所有的吸振球不斷地在回收容器中再循環(huán)，一個接一個地暴露在磨料水射下以減弱它的能量，并且以同樣的速度逐漸磨損。這再循環(huán)吸振球能比傳統(tǒng)的固定吸振裝置更長時間地吸收磨料水射的力。此外，由于只需要相對少數(shù)量的吸振球就能使用相當(dāng)長的時間，回收容器及其附屬裝置的外形尺寸要比先有技術(shù)裝置小。
本發(fā)明的上述和其他的特點和優(yōu)點，以及對本發(fā)明本身，通過下面顯示本發(fā)明優(yōu)先實施例的附圖和說明，以及權(quán)利要求
，就會更清楚地了解。
圖1簡略顯示了體現(xiàn)本發(fā)明新的構(gòu)思的磨料水射切割裝置的總結(jié)構(gòu);
圖2是按照本發(fā)明的磨料水射切割裝置一個相似的改型;
圖3是一個圖表，給出磨料水射噴咀相對于它們的工作時間的磨損曲線(隨孔徑而增大)，實線曲線表示本發(fā)明，其磨料是以懸浮液形式供應(yīng)的，虛線曲線表示先有技術(shù)，其磨粒是干的供應(yīng)的;
圖4A是照相，表示先有技術(shù)和按照本發(fā)明所產(chǎn)生的切口;
圖4B和4C是放大了的照相，顯示圖4A中由先有技術(shù)和按照本發(fā)明所產(chǎn)生的切口的反面;
圖5是一個圖表，給出對于供送磨粒速度的最大可能的切割速度曲線，實線曲線表示本發(fā)明，其磨粒是以懸浮液形式供應(yīng)的，虛線曲線表示先有技術(shù)，其磨粒是干的供應(yīng)的;
圖6是圖1和圖2中裝置所用的磨料水射噴咀的放大了的軸向剖面圖;
圖7是圖6中噴咀沿Ⅶ-Ⅶ線作的橫剖面;
圖8是圖6中噴咀沿Ⅷ-Ⅷ線作的橫剖面;
圖9是相似于圖7的視圖，但示出一個磨料水射噴咀的改型;
圖10是圖1和圖2中裝置所用的磨料水射噴咀另一個優(yōu)先實施例的軸向剖面圖，該噴咀包括一個無磨料水噴咀部分和一個磨料水噴咀部分，兩者在圖中被表示出連接在一起，使圖1和圖2中的裝置能進(jìn)行磨料水射切割;
圖11是圖10中噴咀沿Ⅺ-Ⅺ線作的橫剖面;
圖12是圖10中噴咀的無磨料水噴咀部分的軸向剖面圖，磨料水噴咀部分(未示出)已被移開，僅用噴咀通過壓力水射進(jìn)行切割;
圖13是用于圖1和圖2中裝置上的回收容器裝置的一個優(yōu)先實施例的垂直剖面圖，該視圖包括一個簡略表示的裝置的其他部分，包括正在切割板金件的噴咀，磨料水射被回收，畫出了回收容器裝置的工作情況;
圖14是用于圖1和圖2中裝置上的回收容器裝置的另一個優(yōu)先實施例的垂直剖面圖，所畫出的回收容器裝置和磨料水射噴咀一起進(jìn)行板金件的切割，磨料水射被回收;
圖15是圖14中回收容器裝置沿ⅩⅤ-ⅩⅤ線的水平剖面圖;
圖16是相似于圖14的視圖，顯示出回收容器裝置的另一個改型;
圖17是用于圖13或圖16中的回收容器裝置中的改進(jìn)的回收容器的垂直剖面圖;
圖18是相似于圖13的視圖，顯示回收容器裝置的更另一個改型。
現(xiàn)對本發(fā)明作更偏重于切割板金方面的說明。典型地說，按照本發(fā)明的磨料水射切割裝置可以做成圖1或圖2那樣。這兩個不同的型式將逐一加以說明。
1-1.第一種型式的裝置圖1中的裝置10包括一個磨料水射噴咀12用來把磨料水射J噴到被切割板金件W上。噴咀12一方面用管16和一個特高壓水泵14連接，另一方面用管20和一個攪拌容器18連接，攪拌容器18形成磨料懸浮液供應(yīng)裝置22的一部分，根據(jù)本發(fā)明新構(gòu)思的磨料懸浮液S(即水中含有磨粒的懸浮液)由此供送出去。
噴咀12用來把這磨粒懸浮液S導(dǎo)入來自泵14的高壓水流中，并把此液體加速及導(dǎo)向工件W，作為磨料水射J來切割工件。隨后會詳述噴咀12的幾種優(yōu)先實施結(jié)構(gòu)。一個防濺罩24蓋住噴咀12的下部，并向下延伸到工件W的表面上。
隔著工件W，對著噴咀12放置的是一個回收容器裝置26，用接受切割過工件W的磨料水射J來回收用過的磨粒。在這里顯示的回收容器裝置26是一個簡單的水密容器，它的頂部有一個開口以接受磨料水射J。雖然這個結(jié)構(gòu)適合于回收磨粒，但隨后還要公開幾種改進(jìn)的結(jié)構(gòu)。具有泵30的管子28連接帶有濃度控制容器32的回收容器裝置26，使回收的磨料和水再循環(huán)。
濃度控制容器32和攪拌容器18一起組成磨料懸浮液供應(yīng)裝置22。帶有活門36的料斗34裝在濃度控制容器32的頂上，把磨粒A定量供入。溢流管38使?jié)舛瓤刂迫萜?2中的水保持在恒定高度。顯示出的濃度控制容器32是裝有用馬達(dá)42帶動的攪拌葉片組40。管44地濃度控制容器32和攪拌容器18連接起來。
攪拌容器18有它自己的用馬達(dá)48帶動的攪拌葉片46，用來攪拌磨料懸浮液A，使磨粒在容器18內(nèi)的水中均勻地保持懸浮。攪拌容器18有一個出口(未示出)靠近它的底部，該出口上裝有濾網(wǎng)50以除去任何不需要的大的磨料或雜物。管20把攪拌容器18的出口和磨料水射噴咀12相連，利用重力把磨料懸浮液S從前者運送給后者。在管20上裝有流量控制閥52，以控制供送給噴咀12的磨料懸浮液A的流速。
盡管圖1是這樣示出的，但也并不絕對需要兩個分開的容器18和32。也可用一個容器，同時裝有攪拌葉片和料斗以提供所需濃度的磨料懸浮液S。
1-2.第二種型式的裝置圖2所示的磨料水射切割裝置的改型10a，和圖1所示的裝置10不同之點主要在于磨料懸浮液供應(yīng)裝置22a。改進(jìn)的磨料懸浮液供應(yīng)裝置22a有一個沉淀容器54，它置于回收容器裝置26和濃度控制容器32之間。管28被接在沉淀容器54的上部以便導(dǎo)出其中的回收的磨粒和水。溢流管56保持沉淀容器54中的液面恒定。
在沉淀容器54中有兩個或多個隔板58從頂部以相互平行的間距向下延伸，而另外的兩個或多個隔板60以相互平行的間距從底部向上延伸。這兩組隔板58和60相互交插布置，對從回收容器裝置26泵來的液體形成一條迂回通道。當(dāng)液體流經(jīng)這條迂回通道時，只有回收磨粒中尺寸大的適于回用的磨粒才會沉淀到沉淀容器54的底部。尺寸小的不適于回用的磨粒(即，當(dāng)使用剛玉的情況下小于3μ)將和一部分回收水通過溢流管56排出。
一個傳統(tǒng)設(shè)計的螺旋泵62被裝在沉淀容器54的底部，并可旋轉(zhuǎn)地穿過各隔板60。馬達(dá)64通過傘齒輪66驅(qū)動螺旋泵62工作，把沉淀的磨粒通過管68送到濃度控制容器32。
這個改型的磨料懸浮液供應(yīng)裝置22a的濃度控制容器32和圖1中的不同之處是不裝磨粒料斗，而是裝了一個水咀70以供送新鮮水。水咀70有一個電磁作動的閥72，它以電氣方式連接到一個比重計74。比重計74測量濃度控制容器32中回收的磨料懸浮液的比重，對閥72作出開關(guān)控制，從而把磨粒懸浮液保持在所需濃度范圍內(nèi)。在濃度控制容器32中有兩組用馬達(dá)帶動的攪拌葉片40，基本上如圖1中的實施例。
攪拌容器18和濃度控制容器32的連接是通過管44來實現(xiàn)的，在此改型的實施例中管44上裝有泥漿泵76。攪拌容器18有用馬達(dá)48帶動的攪拌葉片46，以攪拌磨料懸浮液S。攪拌容器18上還裝有料斗34，以供應(yīng)新鮮的磨料A，以及一個帶龍頭80的水咀78。
從濃度控制容器32泵入攪拌容器18的磨料懸浮液S由攪拌葉片46所攪拌，使磨料均勻地分散于水中。由于磨料懸浮液S的磨料濃度已經(jīng)在濃度控制容器32中被控制了，新鮮的磨粒A和新鮮水就可以按予定的彼此關(guān)系的比例按需加入攪拌容器18。
如所述的關(guān)于磨料懸浮液供應(yīng)裝置那樣，濃度控制容器32和攪拌容器18能聯(lián)合成一個，但也可以把一個容器分為沉淀部和濃度控制部，中間用開口連起來。
2.操作(方法)圖1中的磨料水射切割裝置10和圖2中的改型裝置10a除了再循環(huán)用過的磨粒方法外，在操作上是相同的。磨料例如剛玉或碳化硅的顆粒A，其平均尺寸不大于100μ，被稱量從料斗34進(jìn)入圖1中裝置10的濃度控制容器32，或進(jìn)入圖2中裝置10a的攪拌容器18。磨粒A在這些容器中可和水混合，而混合物可被攪拌，以提供所需的磨料懸浮液S。這個磨料懸浮液的磨料濃度可以介于20～70%之間，以重量計。
磨粒的最大允許平均尺寸被定于100μ，因為再大的顆粒即使用攪拌葉片40或46攪拌成懸浮液后也會很快沉淀下來，懸浮液的磨料濃度所以要在20～70%重量的范圍內(nèi)是因為，如濃度低于20%重量，得出的磨料水射將喪失太多切割能力。如磨料濃度超過70%重量，磨料懸浮液將變得太稠，難以利用通過噴咀的噴射水流產(chǎn)生的局部真空而被吸進(jìn)磨料水噴咀24中去。
當(dāng)磨料懸浮液S準(zhǔn)備好后，啟動超高壓泵14，把水通過管16以高壓供向磨料水射噴咀12。流經(jīng)噴咀12的高壓水具有高速，其產(chǎn)生的負(fù)壓把磨料懸浮液S吸入噴射水流中。
如后面要說到的關(guān)于噴咀12的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，磨料懸浮液在進(jìn)入噴咀時繞著它自身的軸線旋轉(zhuǎn)，這就在進(jìn)入噴射水流前再一次進(jìn)行足夠的攪拌。
磨料懸浮液S供入噴咀12的速度被閥52所控制以取得最有效的切割操作。例如，如果噴咀12的孔徑是2M/M，如果磨料懸浮液S的磨料濃度是50%重量，則磨料懸浮液可用每分鐘5公斤的速度供送。如果供應(yīng)的磨料懸浮液大于這個速度，磨料水射J對板金件W的切割效率會大大下降。
噴咀12把來自水源14的壓力水和來自供應(yīng)裝置22的磨料懸浮液S的混合物，以磨料水射J的形式，噴向工件W。不論是工件或者是噴咀24和回收容器裝置26的組合，作相對于另一個的運動，就能切割工件。切割工件的磨料水射J被回收容器裝置26回收，并由此被直接或通過沉淀容器54泵回磨料懸浮液供應(yīng)裝置22。
被證實的是，使用過的磨料極少發(fā)生尺寸和形狀的改變，因而對于重新使用毫無問題。對于磨粒的再循環(huán)的需要不僅因為在于材料使用上的經(jīng)濟(jì)性，也在于它比先有技術(shù)易于處置用過的材料。本發(fā)明方法的另一優(yōu)點是易于準(zhǔn)備所需濃度的磨料懸浮液并把它供給噴咀。這種把磨粒穩(wěn)定地供應(yīng)給噴咀是產(chǎn)生不變寬度切口的關(guān)鍵。
實驗還證明，按照本發(fā)明的以懸浮液形式把磨料供應(yīng)給噴咀12導(dǎo)致實質(zhì)上的磨損減少，從而和先有技術(shù)相比，增加了噴咀頭的壽命?？戳藞D3就會對此優(yōu)點更清楚明白。
在圖3的圖表中的實線曲線表示出噴咀頭的磨損相對于時間的流逝，此時是用按照本發(fā)明的平均尺寸70μ和濃度50%重量的剛玉顆粒懸浮液，供應(yīng)速度是每分鐘2.3公斤。在同一圖表中的虛線曲線表示出噴咀頭的磨損相對于時間的流逝，此時是用按照先有技術(shù)的尺寸為500至800μ的石英砂，是干的供應(yīng)的，速度是每分鐘2.1公斤。在兩個例子中水壓都是每平方公分1500公斤。噴咀，特別是頭部的有效壽命，當(dāng)按照本發(fā)明進(jìn)行金屬切割時，比按照先有技術(shù)進(jìn)行切割的同樣結(jié)構(gòu)的噴咀長7倍。
圖4A是照相，顯示出按照本發(fā)明在1.0M/M厚不銹鋼板上作的切口，以及在同一工件上按照先有技術(shù)(干的石英砂)作的切口。當(dāng)然，這兩種切口都是使用噴咀頭孔徑相同的噴咀。很明白，按照本發(fā)明的切口比按照先有技術(shù)的切口窄得多。圖4B和圖4C的照相是顯示出按照先有技術(shù)的工件切口上有毛刺，但是按照本發(fā)明的工件切口上沒有。
圖5用圖表說明了磨粒供送到噴咀的速度和最大可能的切割速度之間的關(guān)系。實線曲線表示本發(fā)明方法，其中的懸浮液中剛玉顆粒的平均尺寸是10～70μ，磨料濃度50%重量。虛線曲線表示先有技術(shù)方法，它采用干的石英砂，其平均尺寸是500～800μ。傳統(tǒng)一向認(rèn)為所用磨粒尺寸越大，磨料水射的切割能力也越高，至少對于金屬或相似的延性材料是如此。和這種觀念相反，按照本發(fā)明，最大可能的切割速度卻是使用比先有技術(shù)細(xì)得多的磨粒，這大致上等于按照先有技術(shù)的相當(dāng)?shù)偷哪チ瞎┧退俣?，?dāng)磨料供送速度提高的話，最大可能的切割速度也大大提高。當(dāng)然，兩種方法所用的噴射壓力是相同的。
3.磨料水射噴咀先有技術(shù)的磨料水射噴咀把磨粒導(dǎo)入噴射水流中，這有一個嚴(yán)重缺點。當(dāng)噴射水流經(jīng)傳統(tǒng)噴咀的軸向通道時，磨粒通過一個徑向通道直接導(dǎo)入軸向的水通道中。這樣導(dǎo)入噴射水流，磨粒不可避免地不均勻地分布于其中，從而造成噴咀某些部分的局部磨損。此外，水射含有這樣的不均勻分布的磨粒后，就不能產(chǎn)生正確的切口。這種缺點當(dāng)按照本發(fā)明把磨粒用懸浮液形式供應(yīng)時就更看得清了。下面的噴咀的幾個優(yōu)先實施結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了磨粒在噴射水流中的均勻分布。
3-1.噴咀的第一種型式圖6至圖8示出磨料水射噴咀12的第一優(yōu)先實施型式。先來看圖6，噴咀12有一個大致筒形的噴咀體90，其上有一個頭端92朝向工件W，圖1或圖2，和一個基端94背向工件。軸向孔96在頭端92和基端94之間延伸通過噴咀體90。
在噴咀體90的軸向孔96中，靠近基端94處，裝有一個壓力水噴咀頭98，它被噴咀頭座100保持在和噴咀體同心的位置。噴咀頭座100被一個從噴咀體基端94插入軸向孔96的接頭104頂著配緊在噴體90的環(huán)形肩102中。接頭104從噴咀體90的基端94向外凸出，以便把噴咀12和管16相連接，圖1和圖2，管16通向泵14。壓力水噴咀頭98中的孔106通過接頭104的水通道108和泵14相通。
裝在噴咀體90的頭端92上的是一個磨料水噴咀頭110，它由擰在噴咀體上的噴咀帽112來保持位置。磨料水噴咀頭110有一個孔114，和壓力水噴咀頭98的孔106同心。磨料水射J是從這個磨料水噴咀頭110噴出的。
一個大致上筒形的內(nèi)噴咀件116被裝在噴咀體90的軸向孔96中，位于壓力水噴咀頭98和磨料水噴咀頭110之間。內(nèi)噴咀件116有一個噴射水通道118貫穿于軸向。通道118連通并同心于壓力水噴咀頭98的孔106，以及磨料水噴咀頭110的孔114。
可以看出，從泵14出來的壓力水流經(jīng)直線形通道，它包括接頭104的通道108，壓力水噴咀頭98的孔106，內(nèi)噴咀件116的通道118，以及磨料水噴咀頭110的孔114。磨料懸浮液在內(nèi)噴咀件116的通道118中被導(dǎo)入噴射水流，這在下面還要詳細(xì)說明。
圖7也顯示出內(nèi)噴咀件116有一個減小直徑部分120，它結(jié)合噴咀體90和壓力水噴咀頭座100，形成一個磨料懸浮液室112，該室112呈環(huán)形或管形，同心地圍繞著內(nèi)噴咀件116中的噴射水通道118。噴咀體90有一個磨料懸浮液進(jìn)口124，它連到磨料懸浮液室122，用以從圖1的供應(yīng)裝置22或圖2的供應(yīng)裝置22a接受磨料懸浮液S。
最好是，如圖7所示，磨料懸浮液進(jìn)口124和磨料懸浮液室122切向相交，如由噴咀12的軸向所見。因此，磨料懸浮液從進(jìn)口124進(jìn)入磨料懸浮液室122時在其中發(fā)生旋轉(zhuǎn)，如圖7中箭頭所示。當(dāng)這樣旋轉(zhuǎn)通過室122，磨料懸浮液就通過內(nèi)噴咀件的多個(在這個特例中是四個)磨料懸浮液通道126而被吸入內(nèi)噴咀件116的噴射水通道118。
圖7和圖8表示了磨料懸浮液通道126是繞著內(nèi)噴咀件116的噴射水通道118以恒定角度間隔布置的。此外，最好是，磨料懸浮液通道126和噴射水通道118切向相交，如圖7和圖8中噴咀12的橫剖面圖中所見。也可從圖6中看到，各個磨料懸浮液通道126的進(jìn)口端被置于內(nèi)噴咀116的大直徑和小直徑部分之間的連接處，它們的出口端被置于靠近噴射水通道118的出口端處。各磨料懸浮液通道126，當(dāng)它們從磨料懸浮液室122通向噴射水通道118時，它們成一定角度朝向噴咀體90的頭端92。因此，各磨料懸浮液通道126以銳角伸向噴射水通道118，如圖6中噴咀的軸向剖面中所示，同時和噴射水通道118成切線方向，如圖7和圖8中的噴咀的橫剖面圖所示。
從壓力水噴咀頭98以極高壓力噴出的水，流經(jīng)內(nèi)噴咀件116的軸向通道118時具有高速，足以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)恼婵瞻涯チ蠎腋∫和ㄟ^內(nèi)噴咀件的通道126吸入通道118。當(dāng)磨料懸浮液旋轉(zhuǎn)通過環(huán)形室122時，被充分地攪拌，接著流經(jīng)以恒定角度間隔圍繞噴咀軸線布置的通道126，因此磨粒將是均勻地分布在通道118中的噴射水流中。
因此，磨料水噴咀頭110將受到小的或不受局部磨損。另外的優(yōu)點是，水射J含有均勻分布的磨粒，因而切割工件的精度最高。
3-2.噴咀的第二種型式圖9顯示了磨料水射噴咀12a的第二個優(yōu)先實施型式，它事實上是圖6至圖8的第一個噴咀12的少許改進(jìn)。改進(jìn)的噴咀12a和原來的噴咀12不同之處是磨料懸浮液進(jìn)口124a和噴咀體90徑向相交，而不是和磨料懸浮液室122切向相交。另外不同的是磨料懸浮液通道126a和內(nèi)噴咀件116徑向相交，而不是和噴射水通道118切向相交。其他的結(jié)構(gòu)詳情可以和上面說過的圖6至圖8中的噴咀12完全相同。
即使磨料懸浮液進(jìn)口124a和磨料懸浮液通道126a并不各自相應(yīng)地切向相交于磨料懸浮液室96和噴射水通道118，也能實現(xiàn)磨料在噴射水流中的均勻分布，在本噴咀12a中就是如此。改進(jìn)的噴咀12a顯示出一個事實，即磨粒均勻分布在噴射水流中的最起碼條件是把磨料懸浮液通道126a圍繞噴射水通道118以恒定角度間隔布置。
圖6至圖8中的噴咀12和圖9中的噴咀12a都是本發(fā)明范圍內(nèi)的附加改進(jìn)的主題。在圖6和圖9中的噴咀的軸向剖面圖中可看到，磨料懸浮液通道126和126a不需要以銳角和噴射水通道118相交。如果磨料懸浮液通道126或126a都被包含在噴咀12或12a的一個橫剖面平面內(nèi)的話，所希望的目的就能達(dá)到。
3-3.噴咀的第二種型式圖10至圖12示出了磨料水射噴咀12b的第三優(yōu)先實施型式，特點是既適應(yīng)于僅用壓力水來切割，又可按本發(fā)明用磨料水射來切割。當(dāng)然，除了這個特點，這個兩用的噴咀12b可被做成配合圖6至圖8中噴咀12或圖9中噴咀12a的所有特點。
由圖10中可見，兩用噴咀12b包括一個無磨料水噴咀部分130和一個磨料水噴咀部分132。無磨料水噴咀部分130連接圖1和圖2中的泵14而磨料水噴咀部分132連接圖1中的磨料懸浮液供應(yīng)裝置22或圖2中的磨料懸浮液供應(yīng)裝置22a。
通常，在按照本發(fā)明用磨料水射進(jìn)行切割時，磨料水噴咀部分132被接到無磨料水噴咀部分130上，如圖10所示。磨料水噴咀部分132隨時可從無磨料水噴咀部分130上拆下，如圖12所示，以便僅使用從無磨料水噴咀部分噴出的壓力水射進(jìn)行切割。
下面是對于無磨料水噴咀部分130，以及磨料水噴咀部分132的更詳細(xì)的敘述。
參見圖10，無磨料水噴咀部分130包括一個噴咀體134，一個噴咀帽136，和一個噴咀頭138。具有階級圓筒形的噴咀體134有一個軸向貫穿的噴射水通道140。噴咀體134適合于直接連接管16，見圖1和圖2，以把通道140和泵14連接。噴咀體134有一個減小的直徑部分142，它上面制有外螺紋144。
噴咀帽136是空心筒形，一端封閉，有內(nèi)螺紋146和外螺紋148。噴咀帽136通過它的內(nèi)螺紋146和噴咀體上的外螺紋144配合，可拆地裝配在噴咀體134的減少直徑部分142上。噴射水通道150軸向地貫穿噴咀帽136，并和噴咀體134中的噴射水通道140同心。
噴咀頭138被裝在噴咀體134和噴咀帽136之間，被緊密地收容在噴咀帽的腔152中。貫穿噴咀頭138的孔154同心并連接于噴咀體134的噴射水通道140和噴咀帽136的噴射水通道150。密封環(huán)156被置于噴咀體134和噴咀頭138之間，以對此間的連接進(jìn)行水密密封。為了排出不可能從噴咀體134和噴咀頭138間的連接處漏出的水，設(shè)置了一條安全通道，它包括一個噴咀帽136上徑向延伸的第一孔158，和一個沿著噴咀帽軸向貫穿噴咀帽的第二孔160，該第二孔160一端通向第一孔158，另一端通出噴咀帽的頂端，如圖10所示。
磨料水噴咀部分132包括一個噴咀體162和一個噴咀頭164。大致上是圓筒形的磨料水噴咀體162有一個軸向孔166，用以裝納無磨料水噴咀帽136。磨料水噴咀體162的內(nèi)螺紋168配合無磨料水噴咀帽136上的外螺紋148，這就可以隨時把磨料水噴咀部分132從無磨料水噴咀部分130上拆下。無磨料水噴咀帽136被收容在磨料水噴咀體162的軸向孔166中，以致形成一個圍繞磨料水噴咀頭164的環(huán)形或管形磨料懸浮液室170。
也是大致上圓筒形的磨料水噴咀頭164穿過磨料水噴咀體162的軸向孔172。磨料水噴咀頭164有一個第一或頂端174緊密配合著無磨料水噴咀帽136上的凹坑176，而第二或底端178對向工件。磨料水噴咀頭164的臺肩180，通過墊塊184，頂接著磨料水噴咀體162的軸向孔172的環(huán)形凸部182，因此，磨料水噴咀頭164被防止從朝向工件的方向跌出磨料水噴咀體162外。
在圖10中可見到，磨料水噴咀頭164從軸向孔172中向上凸出來，并被無磨料水噴咀帽136所固持，那個提到過的磨料懸浮液室170被形成圍繞著磨料水噴咀頭的凸出部分。
圖10和圖11都示出了磨料水噴咀體162有一個磨料懸浮液進(jìn)口186，以便把來自供應(yīng)裝置22或22a的磨料懸浮液接受進(jìn)磨料懸浮液室170。如圖11中的磨料水噴咀體162的橫剖面圖所示，磨料懸浮液進(jìn)口186和磨料懸浮液室170切向相交。盡管圖11是這樣顯示的，然而，磨料懸浮液進(jìn)口186可以和磨料水噴咀體162徑向相交，如圖9中磨料水射噴咀12a已說明的那樣。
圖10中表示了的磨料水噴咀頭164中有一個軸向貫穿的噴射水通道或孔188，它與磨料懸浮液室170同心。通道188的頂端通向無磨料水噴咀部分130的噴咀帽136的通道150。通道188的底端通向被切割工件。通道188包括一個上部190，它從通道188的頂端向下延伸逐漸收小，它結(jié)束于通道頂端和底端之間的大致中間。
參見圖10和圖11，磨料水噴咀頭164上還形成有多個(本實施例中4個)磨料懸浮液通道192以恒定角度分隔著徑向地延伸，如圖11中橫剖面圖所示。此外，如在圖10中的磨料水噴咀頭164的軸向剖面圖中所示，各磨料懸浮液通道192徑向向內(nèi)延伸時，向下傾斜于噴咀頭。各磨料懸浮液通道192相對于磨料水噴咀頭164徑向平面的角度可以是大約25度。各磨料懸浮液通道192的徑向外端和磨料懸浮液室170相通，它們的徑向內(nèi)端和磨料水噴咀頭164的噴射水通道188的收小的上部190相連。
當(dāng)把這個兩用噴咀12b僅用壓力水射進(jìn)行切割時，所需要做的事是把磨料水噴咀部分132從無磨料水噴咀部分130上拆下。這只要把磨料水噴咀部分132的噴咀體162從無磨料水噴咀部分130的噴咀帽136上擰下來就行了。
圖12只顯示出無磨料水噴咀部分130，磨料水噴咀部分132已被移去。從圖1或圖2的泵14供送來的高壓水，將通過噴咀帽136的大直徑通道150，從無磨料水噴咀部分130的噴咀頭138的孔154，噴向被切割工件。如要按圖1和圖2所說的用磨料水射進(jìn)行切割，可照圖10所示那樣把磨料水噴咀部分132擰到無磨料水噴咀部分130上。
要建議的是，在把磨料水噴咀部分132裝上無磨料水噴咀部分130之前，不管在使用時或在裝配時，可把壓力水從無磨料水噴咀部分噴出來以證實水射和部分130的軸線方向同心。用來證實同心的壓力水既可由高壓泵14供應(yīng)，也可由某個能方便獲得的低壓泵(未示出)供應(yīng)。使用后者的泵對操作者安全些。
如果發(fā)覺水射不同心，可通過重新擰緊噴咀帽136來進(jìn)行必要的重新調(diào)整。然后把磨料水噴咀部分132裝到無磨料水噴咀部分130上。隨后使用這個兩用噴咀12b時，從無磨料水噴咀頭138出來的高壓水射將正確地軸向通過無磨料水噴咀帽136和磨料水噴咀頭188的通道150和188。這些部分將不會受到不均勻磨損。不論從圖1中的供應(yīng)裝置22或是從圖2中的改型的供應(yīng)裝置22a供送來的磨料懸浮液將被均勻地導(dǎo)入磨料水噴咀頭164的通道188的收小部分190的高速水流中，其有關(guān)詳情已聯(lián)系了圖6至圖8中的噴咀12和圖9中的噴咀12a作過解釋。
雖然磨料水射是肯定需要用于切割某種尺寸、形狀或材料的工件，無磨料水射也能用于切割其他形式的工件。雖然先有技術(shù)已經(jīng)有專用于磨料或無磨料水射切割用的噴咀。要把使用中的噴咀從一種切割模式改變成另一種，就要把噴咀從連接高壓泵的管子上拆下來，再把另一種型式的噴咀裝上這管子。
與此相比，按照本發(fā)明的兩用噴咀12b的結(jié)構(gòu)，改變兩種切割模式的手續(xù)僅需要把磨料水噴咀部分132擰上或擰下無磨料水噴咀部分130。另外的優(yōu)點是，一旦接上通向高壓泵14的管子，除了維修或其他特殊情況，無磨料水噴咀部分130就不需要再拆下來了。高壓水管就能防止由于和噴咀的重復(fù)裝拆而引起的過早損壞。
可以理解的是，這種兩用噴咀12b的無磨料和磨料水噴咀部分130和132所用的螺紋連接并不是絕對需要的。也可用其他方法來達(dá)到此目的，只要磨料水噴咀部分132能隨時從無磨料水噴咀部分130上拆下，但是一當(dāng)裝上時能緊緊保持配合就行。
上述的噴咀12、12a和12b有一個共同優(yōu)點，即按照本發(fā)明，磨料是以懸浮液的形式被導(dǎo)入的，對于傳統(tǒng)的供應(yīng)干的磨料來說，各噴咀只需提供一段短的距離給磨料水的混合流體加速。因而噴咀的尺寸更為緊湊，所需另件數(shù)也較先有技術(shù)的為少。較短的加速距離提供了附加的優(yōu)點，即流體能量在噴咀中的衰減也小，當(dāng)水泵14的輸出壓力給定時，磨料水射的切割能力就較大。
4.回收容器裝置正如所說過的，傳統(tǒng)的固定吸振裝置例如玻璃纖維和碳化鎢或陶瓷板，用來抵受磨料水射的能量是不行的，因為它們很快磨損其結(jié)果就需經(jīng)常更換。這種吸振裝置必須沿著噴咀的路徑布置，其布置的面積比水射打擊到的部分大得多。因此，傳統(tǒng)的吸振裝置不可避免地受到很快的局部磨損，因而需要經(jīng)常更換。
可以考慮增加這種吸振裝置的厚度，或者把這種吸振裝置放在一個注了水的頂部開口的容器中，以便延長它們的使用壽命。這些解決方案是不適合的，因為會不可避免地增加整個回收裝置的尺寸。這種笨重的裝置特別不適用于電腦化或自動化切割裝置，因為在這些場合磨料水射噴咀和回收裝置都是被運送著沿著相對于工件的予定切割路線行走的。特別是采用了裝水的容器時，磨料水射必須被對準(zhǔn)著垂直于水的表面;換言之，磨料水射噴咀只能用于向下的范圍。這種限制顯著地縮小了切割裝置的靈活性。
本發(fā)明因此提出幾種改進(jìn)回收容器裝置結(jié)構(gòu)，它們都擺脫了上述固定吸振裝置的不便。
4-1.回收容器裝置的第一種形式如圖13中所示，第一種形式的回收容器裝置26a包括一個水密的箱形罩200，它有一個進(jìn)口202和一個出口204。進(jìn)口202在罩200的頂部，用來接受切割工件W的來自磨料噴咀12、12a或12b的磨料水射J。位于靠近罩200底部的出口204，連接磨料懸浮液供應(yīng)裝置(圖1中的22或圖2中的22a)。
罩200中有一個回收容器206，它通過一個碳化鎢或類似材料做成的座210，被彈性地支持在一個能受重載的螺旋壓簧208上。在這里的回收容器206是球形的，它有一個進(jìn)口212用以接受磨料水射。多個出口214被做成遍布在回收容器206上，用以排出接受的水和磨料。伸縮套216連接于罩200的開口202和回收容器206的開口212之間，以便回收容器相對于罩作彈性位移。
多個吸振球218被置于回收容器206中。最好是，吸振球216用磨料水射J中含有的磨粒的相同材料(即，陶瓷)做成，雖然鋼或類似的堅硬耐磨的材料也可采用。
回收容器裝置26a的作用是持續(xù)地吸收進(jìn)入的磨粒水射J的能量。通過罩200的進(jìn)口202和伸縮套216進(jìn)入回收容器206的磨粒水射將強(qiáng)迫某些吸振球218頂著回收容器的球形內(nèi)表面的底部，如圖13中箭頭所示。在同圖中也用箭頭示出這種某些吸振球的向下推力將造成其他吸振球爬上回收容器206的圓形內(nèi)表面，到達(dá)恰好是回收容器進(jìn)口212的下方，再被進(jìn)來的磨料水射逐個推下。在回收容器206中做這種再循環(huán)的吸振球218各自繞著自己的軸線旋轉(zhuǎn)。
因此，磨料水射J的能量將被轉(zhuǎn)化成吸振球218的再循環(huán)和旋轉(zhuǎn)的能量。吸振球的這種動能將會因吸振球之間的和吸振球及回收容器206之間的摩擦產(chǎn)生的熱而被消散掉。這種水射能量的有效消散，減少了磨料水射對直接暴露其下的吸振球的沖擊。在回收容器206中的吸振球?qū)p得很慢，而更重要的是，以同一速率磨損。再循環(huán)吸振球的使用壽命比傳統(tǒng)的固定吸振裝置長得多。
還應(yīng)該提出的是，在本實施例中，回收容器206是裝在壓簧208上的。這樣支持，當(dāng)磨料水射J落在回收容器中的吸振球218上時，回收容器206不但能作上下的彈性位移，也能作側(cè)向彈性位移，但其范圍要受到伸縮套216的限制。磨料水射J的能量將不但由再循環(huán)的吸振球218，也由彈簧208消散。由此可以明白，回收容器裝置26a比先有技術(shù)的固定吸振裝置具有更長的使用壽命。
含有磨粒的水在落在吸振球218上以后，就由回收容器206的出口214流出，集中在罩200的底部，如220所示。這個回收的液體220按需要被泵30送到磨料懸浮液供應(yīng)裝置22或22a，如圖1和圖2所示。
回收容器裝置26a的優(yōu)點之一是，由于逐個地承受磨料水射J的力，只需相對少數(shù)量的吸振球就可以使用很長一段時間。這樣，回收容器206就可以做成小尺寸，整個回收容器裝置26a也就小了。
當(dāng)吸振球218和進(jìn)行切割的磨粒用相同的材料時，一個附加的優(yōu)點就顯示出來了。當(dāng)磨粒水射J落在吸振球上或當(dāng)吸振球互相撞擊時，用磨粒材料做的吸振球會自己生產(chǎn)出磨粒來。這種磨粒不需要從回收液220中分離出去，而是允許它跟著回收液一起流經(jīng)磨粒供應(yīng)裝置22或22a，不會損害磨粒水射J的切割能力。
當(dāng)吸振球218磨損后需要更換。更換磨損的吸振球很容易，所以回收容器206的尺寸可以做小?；厥杖萜?06可以從罩200中拿出，把它倒過來，用過的吸振球就倒出來了，再將入新的吸振球。
4-2.回收容器裝置的第二種形式含有吸振球的回收容器不需要是球形的，例如可以是圓筒形的，這在圖14和圖15中以第二種形式的回收容器裝置26b示出。筒形的回收容器230是被水平放置的，被裝在罩200內(nèi)的彈簧座210上，回收容器230的一對凸耳232可旋轉(zhuǎn)地被座210上的一對固定架234支持住。然而，回收容器230的旋轉(zhuǎn)被限制在規(guī)定的角度，這可采用任何合適的裝置，因為這種裝置是常見的，故不再示出。
當(dāng)回收容器在它的正常角度位置上時，回收容器230的進(jìn)口236在垂直方向并不和回收容器的軸線對準(zhǔn)，如圖14和圖15所示，而是偏向和回收容器軸線對準(zhǔn)的位置的一邊。伸縮套216處于回收容器230的這個進(jìn)口和罩200的進(jìn)口202之間?；厥杖萜餮b置26b的其他結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)可以和圖13中的回收容器裝置26a相同。
這樣，由于圓筒形回收容器230上的進(jìn)口236的偏置，磨料水射J將使某些吸振球218繞著回收容器的軸線回轉(zhuǎn)，如圖14中箭頭所示。此外，由于進(jìn)口236被置于回收容器230長度尺寸的中點，如圖15所示，吸振球218將被迫朝著回收容器兩個軸向端分開。再循環(huán)的吸振球?qū)⒈恢鹨坏乇┞对谀チ纤銳之下。同時，磨料水射J將使回收容器230繞著它自己的軸線振蕩。此外，使壓簧208偏折，從而使回收容器產(chǎn)生位移?；厥杖萜髯陨淼倪@種振蕩和位移配合著容器中的吸振球218的再循環(huán)，消散了磨料水射J的能量。
4-3.回收容器裝置的第三種形式圖16顯示了第三種優(yōu)先實施形式的回收容器裝置26c，它和圖13中的回收容器裝置26a不同的是有一個懸掛彈簧裝置240，以取代壓簧208。懸掛彈簧裝置240裝在罩200上，彈性地支持著回收容器206以抵受進(jìn)來的磨料水射J的力量。這個回收容器裝置26c的其他結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)可以和回收容器裝置26a一樣。它的操作也類似于回收容器裝置26a，其懸掛彈簧裝置240的作用和壓簧208相同。
4-4.回收容器裝置的第四種形式上面說過的優(yōu)先實施形式的回收容器裝置26a，26b和26c中的回收容器206和230都能被改進(jìn)成圖17中所示的回收容器250。改進(jìn)了的回收容器250只有一個布置在頂部的出口252，以取代了上述回收容器裝置的偏布于容器的出口。出口252的這種安排造成對回收液體在容器250中的收集達(dá)到這樣的水平，即吸振球218都淹沒在液體中，因而它們在容器一中的再循環(huán)將更平穩(wěn)。
4-5.回收容器裝置的第五種形式參見圖18，其中顯示了另一種優(yōu)先實施形式的回收容器裝置26d，其特點是回收容器260是用金屬管子做成渦卷形。設(shè)計來加速充填著的吸振球218的再循環(huán)，回收容器260包括一個直線部分262和一個曲線部分264。
回收容器260的直線部分262垂直地延伸，或沿著從噴咀12出來的磨料水射J的延伸路徑，頂端有一個進(jìn)口266讓磨料水射進(jìn)來。曲線部分264可以想像是把直線部分262的底端連接回來到達(dá)直線部分上兩端點的中間。曲線部分264基本上是弧形的，直線部分262沿著曲線部分的弧的切線延伸。多個出口孔268在回收容器260的整個表面上排成陣列。
回收容器260被放在水密的箱形罩272中的一個用碳化鎢或類似材料制的剛性座270上。罩272頂部274上有一個水射進(jìn)口276，其直徑比磨料水射J略大。水射進(jìn)口276的下部或內(nèi)端有一個擴(kuò)大部分278，用來緊密收容回收容器的進(jìn)口端部分，因此，把該容器把持在罩272內(nèi)的一定位置上。罩272在靠近底部處有一個出口280，以便把回收液體泵出給出磨料懸浮液供應(yīng)裝置22或22a。
回收容器260中吸振球218的尺寸和數(shù)目是這樣決定的，要使它們能像下面要講的那樣在容器內(nèi)作再循環(huán)。在所有上述回收容器裝置的形式中，吸振球218最好和磨料水射切割所用的磨粒用相同的材料制成。
在這個渦卷形回收容器260中，吸振球218不斷地通過基本上環(huán)形的路徑再循環(huán)，如圖18中箭頭所示，以消散進(jìn)來的磨料水射J的能量。下面是最合理的解釋關(guān)于在回收容器260中吸振球是如何產(chǎn)生再循環(huán)的。
當(dāng)極細(xì)的磨料水射J從噴咀12進(jìn)入回收容器260中，并打擊那些處于容器進(jìn)口266中央或附近的吸振球218時，這些球?qū)⒈黄认蛳?。這些球的向下位移將促使某些其他球徑向向外，因而將使更另外的吸振球爬上回收容器260的內(nèi)表面，接著由于它們自身的重量落向做成回收容器的管子的橫剖面中央。這樣，吸振球218在回收容器260的直線部分262中不斷地進(jìn)行這種軸向?qū)ΨQ的位移。
由于吸振球的這種局部位移是在容器進(jìn)口266附近，這些被收容在回收容器260的曲線部分264中的球?qū)⒅鹨粡乃某隹诙?82落入直線部分262。因此，在直線部分262中的球?qū)⒅饾u下移，隨后進(jìn)入和爬上曲線部分264，最終從曲線部分的出口端282回入直線部分。
這樣，上述的所有回收容器裝置的優(yōu)先實施形式中，在回收容器260中的所有的吸振球218將被逐一地暴露在容器進(jìn)口266附近的進(jìn)來的磨料水射J的沖擊下，所以以同樣速度磨損。由于沒有任何局部磨損，再循環(huán)的吸振球?qū)@得比先有的固定吸振裝置長得多的使用壽命。
回收容器260在圖18的廣義教導(dǎo)下可容易地做出種種改進(jìn)。例如，曲線部分264的曲率半徑可以改變，以便使曲線部分加于球上的摩擦減小，從而使吸振球的再循環(huán)更平穩(wěn)。相反地，回收容器可以做成這樣，(或者采用某些附加裝置)以阻礙吸振球的再循環(huán)。也可如圖17中的回收容器250那樣，把一個或多個出口做在靠近回收容器260的水射進(jìn)口266的地方，以便使容器被回收的水灌滿。這些水將會有效地吸收水射的能量，同時減小吸振球的磨擦損耗。
這里公開的所有的回收容器優(yōu)先實施形式的共同優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，事實上它們僅以一點來抵受磨料水射的能量。例如最后公開的回收容器裝置26d可以小到只有150M/M高。因此，在那種噴咀相對于固定工件移動的切割工件裝置中，回收容器裝置可以和噴咀一起沿著切割路線移動。
也能明白的是本發(fā)明的回收容器裝置不需要保持向上的狀態(tài)來接受磨料水射。噴咀和回收容器裝置都可裝在位置控制裝置上，這樣，噴咀利用噴出磨料水射來切割工件不僅是垂直向下地，也能在任何其他的方向。
權(quán)利要求
1.一種磨料水射切割方法，其中的工件(W)被從一個磨料水射噴咀(12，12a或12b)噴出來的磨料水射(J)所切割，該磨料水射噴咀被分別地供應(yīng)壓力水和磨粒(A)，其特征為，磨粒是以懸浮液(S)的形式被供應(yīng)給噴咀的，因此磨粒被保持懸浮在水中，懸浮磨粒的平均尺寸不大于大約100μ。
2.如權(quán)利要求
1中的磨料水射切割方法，其特征為，磨粒(A)在懸浮液(S)中的濃度是從大約20至70%重量計算。
3.如權(quán)利要求
1中的磨料水射切割方法，其特征為，磨粒(A)的懸浮液(S)通過壓力水流經(jīng)磨料水射噴咀(12，12a或12b)產(chǎn)生的局部真空而和壓力水混合。
4.如權(quán)利要求
1中的磨料水射切割方法，其特征為，磨料懸浮液(S)的制備是把磨粒稱量進(jìn)入一個含有水的濃度控制容器(18或32)，把濃度控制容器中含有稱量磨粒的水?dāng)嚢璩赡チ蠎腋∫?，以供送給磨料水射噴咀(12，12a或12b)。
5.如權(quán)利要求
4中的磨料水射切割方法，其特征為，從磨料水射噴咀(12，12a或12b)排出的切割工件(W)的磨料水射(J)，通過濃度控制容器(18或32)被回收后再循環(huán)回到噴咀。
6.如權(quán)利要求
5中的磨料水射切割方法，其特征為，回收的水和磨料被導(dǎo)經(jīng)一個沉淀容器(54)準(zhǔn)備送回到濃度控制容器(18或32)，在沉淀容器中沉淀的回收磨粒被傳送到濃度控制容器。
7.一種磨料水射切割裝置，其中一個磨料水射噴咀(12，12a或12b)用噴出一支磨料水射(J)來切割工件(W)，該磨料水射(J)由把磨粒(A)導(dǎo)入壓力水流而生成，其特征為，噴咀連接著磨料懸浮液供應(yīng)裝置(22或22a)，因此磨粒是以懸浮液(S)的形式被供應(yīng)的，磨粒被保持懸浮在水中，懸浮的磨粒具有的平均尺寸小于大約100μ，噴咀還連接著壓力水源(14)以由此接受壓力水。
8.如權(quán)利要求
7中的磨料水射切割裝置，其特征為，磨料水射噴咀(12)包括一個噴咀體(90)，它有一個朝向工件(W)的頭端(92)和一個背離工件的基端(94)，噴咀體有一個軸向孔(96)延伸于基端和頭端之間;一個壓力水噴咀頭(98)裝在噴咀體的軸向孔中靠近基端的地方，它有一個孔(106)連接著壓力水源(14);一個磨料水噴咀頭(110)裝在噴咀體的頭端上，它有一個孔(114)和壓力水噴咀頭的孔同心;一個內(nèi)噴咀件(116)裝在噴咀體的軸向孔中，位于壓力水噴咀頭和磨料水噴咀頭之間，并形成一個貫通的噴射水通道(118)，該通道(118)同心于并連接著壓力水噴咀頭上的和磨料水噴咀頭上的孔;一個磨料懸浮液進(jìn)口(124)形成于噴咀體中，以接受從磨料懸浮液供應(yīng)裝置(22或22a)來的磨料懸浮液(S);一個環(huán)形的磨料懸浮液室(122)形成于噴咀體和內(nèi)噴咀件之間，圍繞著內(nèi)噴咀件中的噴射水通道，磨料懸浮液室連接著噴咀體中的磨料懸浮液進(jìn)口;多個磨料懸浮液通道(126)形成于內(nèi)噴咀件中，把磨料懸浮液室和噴射水通道連接，各磨料懸浮液通道圍繞著噴射水通道，以恒定的角度間隔布置著。
9.如權(quán)利要求
8中的磨料水射切割裝置，其特征為，磨料水射噴咀(12)的噴咀體(90)中的磨料懸浮液進(jìn)口(124)，和磨料懸浮液室(122)切向相交。
10.如權(quán)利要求
8中的磨料水射切割裝置，其特征為，磨料水射噴咀(12)的內(nèi)噴咀件(116)中的各磨料懸浮液通道(126)和噴射水通道(118)如由噴咀(12)的軸向看的話，是切向相交的。
11.如權(quán)利要求
8中的磨料水射切割裝置，其特征為，磨料水射噴咀(12)的內(nèi)噴咀件(116)中的各磨料懸浮液通道(126)，當(dāng)它從磨料懸浮液室(122)向噴射水通道(118)延伸時，以一定角度朝向噴咀體(90)的頭端。
12.如權(quán)利要求
7中的磨料水射切割裝置，其特征為，磨料水射噴咀(12b)包括一個無磨料水噴咀部分(130)連接著壓力水源(14)，以及一個無磨料水噴咀頭(138)以噴出壓力水;一個磨料水噴咀部分(132)連接到無磨料水噴咀部分，以接受從無磨料水噴咀頭噴出來的壓力水，還連接到磨料懸浮液供應(yīng)裝置(22或22a)以接受磨料懸浮液(S)并把它和噴射水混合，磨料水噴咀部分有一個磨料水噴咀頭(164)以把噴射水和磨料懸浮液的混合物噴向工件(W);磨料水噴咀部分(132)可隨時從無磨料水噴咀部分(130)上拆下來，以便使用由無磨料水噴咀部分產(chǎn)生的噴射水射切割工件。
13.如權(quán)利要求
12中的磨料水射切割裝置，其特征為，磨料水射噴咀(12b)的無磨料水噴咀部分(130)包括一個噴咀體(134)，它有噴射水通道(140)貫通著并和壓力水源(14)連接;一個噴咀帽(136)裝在噴咀體(134)上，它有噴射水通道(154)貫通著并與噴咀體中的噴射水通道同心;一個噴咀頭(138)裝在噴咀體和噴咀帽之間，它有一個孔(154)貫通著，和噴咀體的以及噴咀帽的噴射水通道都連接并同心;磨料水射噴咀的磨料水噴咀部分(132)包括一個噴咀體(162)，它有一個軸向孔(166)，它被可拆地裝在無磨料水噴咀部分(130)的噴咀帽(136)上，同時無磨料水噴咀部分的噴咀帽容納在磨料水噴咀部分的噴咀體的軸向孔中，從而形成了一個磨料懸浮液室(170)于其間;一個磨料懸浮液進(jìn)口(186)形成于磨料水噴咀部分的噴咀體中，以接受從磨料懸浮液(S)供應(yīng)裝置(22或22a)來的進(jìn)入磨料懸浮液室的磨料懸浮液;一個噴咀頭(164)裝在磨料水噴咀部分的噴咀體上，它有一個第一端(174)抵緊著無磨料水噴咀部分的噴咀帽，和一個第二端(178)朝向工件(W);一個噴射水通道(188)延伸于磨料水噴咀部分的噴咀頭的第一和第二端之間，從而和磨料懸浮液室同心，磨料水噴咀部分的噴咀頭中的噴射水通道，在磨料水噴咀部分的噴咀頭的第一端處，通向無磨料水噴咀部分的噴咀帽中的噴射水通道;多個磨料懸浮液通道(192)形成于磨料水噴咀部分的噴咀帽中，把磨料懸浮液室和磨料水噴咀部分的噴咀頭中的噴射水通道連接，各磨料懸浮液通道繞著磨料水噴咀部分的噴咀頭中的噴射水通道以恒定的角度間隔布置著。
14.如權(quán)利要求
13中的磨料水射切割裝置，其特征為，磨料水噴咀部分(132)的噴咀頭(164)中的噴射水通道(188)包括一個部分(190)從第一端(174)向第二端(178)收小，而磨料水噴咀部分的噴咀頭中的磨料懸浮液通道(192)和其中的噴射水通道的收小部分(190)接通。
15.如權(quán)利要求
13中的磨料水射切割裝置，其特征為，磨料水噴咀部分(132)的噴咀頭(164)中的各磨料懸浮液通道(192)，當(dāng)磨料懸浮液通道從磨料懸浮液室(170)向著磨料水噴咀部分的噴咀頭中的噴射水通道(188)延伸時，是以一定角度朝向第二端(178)的。
16.如權(quán)利要求
13中的磨料水射切割裝置，其特征為，磨料水噴咀部分(132)的噴咀體(162)中的磨料懸浮液進(jìn)口(186)和磨料懸浮液室(170)切向相交。
17.如權(quán)利要求
7中的磨料水射切割裝置，其特征為，磨料懸浮液供應(yīng)裝置(22)包括一個濃度控制容器(32)，用來裝水并和磨料水射噴咀(12)連接;裝置(34，36)，用來把磨粒(A)稱量送進(jìn)濃度控制容器;一個攪拌器(40)，用來攪拌濃度控制容器中的水和磨粒，隨后把磨料懸浮液(S)供送給磨料水射噴咀。
18.如權(quán)利要求
17中的磨料水射切割裝置，其特征為，回收容器裝置(26，26a，26b，26c或26d)被放在隔著工件(W)對準(zhǔn)磨料水射噴咀(12)的地方，用來回收從噴咀排出的切割了工件的磨料水射(J)，回收容器裝置和磨料懸浮液供應(yīng)裝置(22或22a)的濃度控制容器(32)連接，以便至少回送一部分回收的水和磨粒給后者。
19.如權(quán)利要求
18中的磨料水射切割裝置，其特征為，磨料懸浮液供應(yīng)裝置(22a)包括一個連接和置于回收容器裝置(26)和濃度控制容器(32)之間的沉淀容器(54)，回收的磨粒被允許沉淀在沉淀容器中，準(zhǔn)備傳送回濃度控制容器。
20.如權(quán)利要求
7中的磨料水射切割裝置，其特征為，從磨料水射噴咀(12)噴出來的切割了工件(W)的磨料水射(J)，被回收容器裝置(26a，26b，26c或26d)回收，以傳送回磨料懸浮液供應(yīng)裝置(22或22a)，回收容器裝置包括一個回收容器(206，230，250或268)被置成對著磨料水射噴咀，它有一個進(jìn)口(212，236或266)用來接受磨料水射，以及至少一個出口(214，252或268)用來排出接受進(jìn)來的水和磨粒;多個吸振球(218)用堅硬材料制成，被置于回收容器中以吸收磨料水射的能量;回收容器有一個內(nèi)表面，它至少部分是圓的，以便讓吸振球由于磨料水射的能量而在其中作再循環(huán)。
21.如權(quán)利要求
20中的磨料水射切割裝置，其特征為，回收容器裝置的回收容器(206)是球形的。
22.如權(quán)利要求
20中的磨料水射切割裝置，其特征為，回收容器(206或230)是用彈性裝置(208或240)彈性地支持著的。
23.如權(quán)利要求
22中的磨料水射切割裝置，其中的回收容器裝置(26a，26b，26c)包括一個水密的罩(200)，其中裝有回收容器(206或230)和彈性裝置(208或240)，還有一個進(jìn)口(202)用以接受進(jìn)入回收容器的磨料水射(J)，還有一個出口(204)和磨粒懸浮液供應(yīng)裝置(22或22a)相通;一個伸縮套(216)延伸于水密的罩的進(jìn)口和回收容器的進(jìn)口之間。
24.如權(quán)利要求
20中的磨料水射切割裝置，其特征為，回收容器裝置(26b)的回收容器(230)是圓筒形的，它被支持著可以繞自身的軸線對于磨料水射噴咀(12)作有限度的回轉(zhuǎn)。
25.如權(quán)利要求
20中的磨料水射切割裝置，其特征為，回收容器(250)的出口(252)被置于靠近進(jìn)口的地方。
26.如權(quán)利要求
20中的磨料水射切割裝置，其特征為，回收容器裝置(26d)的回收容器(260)是管形的，并被做成包括一個直線部分(262)，直線部分(262)的一端有進(jìn)口(266)，它被布置成沿著從磨料水射噴咀(12)出來的磨料水射(J)的路徑延伸，還有一個曲線部分(264)把直線部分的另一端連接回到直線部分兩端中間的一點。
27.如權(quán)利要求
20中的磨料水射切割裝置，其特征為，回收容器裝置(26a，26b，26c或26d)的吸振球(218)用和磨粒相同的材料做成。
專利摘要
一種磨料水射切割方法和裝置。其中鈑金或類似的工件W被從一個磨料水射噴嘴12、12a、12b噴出的磨料水射J切割，壓力水和磨粒A分別地供應(yīng)給該噴嘴。為了減小噴嘴頭和噴嘴其他部分的磨損，以及產(chǎn)生精密的無毛刺的切口，磨粒以懸浮液S的形式供應(yīng)給噴嘴即磨粒被保持懸浮在水中，懸浮的磨粒的平均尺寸小于大約100μ。
文檔編號B24C1/00GK87100891SQ87100891
公開日1987年9月30日 申請日期1987年2月20日
發(fā)明者安川度, 清重正典, 崛川武, 岡田友信, 越智忠文, 青木禧明, 東田正彥, 河敬, 公江茂樹, 尾野英夫, 仁瓶寬太, 高杉俊二, 武浩司 申請人:川崎重工業(yè)株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan