一种用于产生磨料切割射流的磨料射流系统被提供。所述系统包括经过导管连接于切割头部的磨料悬浮体的源。当所述在所述磨料悬浮体的源处的压力低于所述在所述移位流体的源处的压力并且没有水射流在所述切割头部中存在时，移位流体的源被提供以把所述导管中的磨料悬浮体朝向所述磨料悬浮体的源冲洗。还提供一种用于使磨料的沉降的或部分沉降的床悬浮的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种用于产生磨料切割射流的磨料射流系统被提供。所述系统包括经过导管连接于切割头部的磨料悬浮体的源。当所述在所述磨料悬浮体的源处的压力低于所述在所述移位流体的源处的压力并且没有水射流在所述切割头部中存在时，移位流体的源被提供以把所述导管中的磨料悬浮体朝向所述磨料悬浮体的源冲洗。还提供一种用于使磨料的沉降的或部分沉降的床悬浮的方法。【专利说明】磨料射流系统
本专利技术涉及把悬浮在水中的磨料颗粒供给至磨料水射流设备(abrasivewater jet apparatus)的切割头部(cutting head)的系统。 背景 超高压水被在夹带磨料水射流设备的切割头部内转化为高速水射流。水射流穿过切割头部内的室，室具有载体流体中的磨料颗粒经过其进入室的通路连接部。水射流从室传递出来，进入汇集管(focus tube)的收缩入口和孔,把磨料颗粒和载体流体夹带入汇集管的孔中。在汇集管的孔中动量被在水射流和磨料颗粒之间交换以在汇集管的出口处产生磨料切割射流。 为了简洁，磨料切割射流在下文被称为切割射流。汇集管在本领域中也被称为混合管、磨料水射流喷嘴和喷嘴。 具有高于200微米的直径的切割射流要求具有大于40微米左右的平均直径的磨料颗粒以有效地切割。这样的颗粒是自由流动的，容易计量的并且容易被管路中的空气流动态地输送至切割头部。产生具有小于200微米的直径的切割射流要求具有小于40微米左右的直径的磨料颗粒，使颗粒直径下降至10微米左右以用于50微米直径的切割射流。当磨料颗粒直径减小至低于40微米时，颗粒间的力和颗粒之间的摩擦快速地增强，使得颗粒较不容易地流动并且颗粒聚丛成为严重的问题，因为被暴露于环境的精细磨料快速地吸湿。当被在空气流中携带时，直径小于40微米左右的颗粒因静电力而趋于附接于管壁和切割头部的通路壁。被附接于切割头部通路壁的颗粒可以被润湿，特别是在水流动的开始和停止期间，并且这可以导致颗粒的聚丛，随后是堵塞。这些因素使得难以或不可能将小于40微米左右的平均直径的磨料颗粒通过把磨料颗粒动态地悬浮在空气流中而从料斗计量并供给至切割头部。 当颗粒直径是使得它们不能够被令人满意地计量和在空气流中动态地携带至切割头部时，那么需要将颗粒载体流体改变成水或别的液体。本专利申请的输送方法涉及把磨料颗粒暂时地悬浮在足以流动至切割头部的水或其他的液体中。因为水是优选的液体，所以这被参考以构思出本文。被暂时地悬浮在水中的磨料颗粒被称为磨料悬浮体(abrasive suspens1n),以构思本文。术语磨料在本文中意指磨料颗粒。 本领域中已知夹带磨料悬浮体的切割头部超过30年，但是尚未被商业化地用于精密机械加工。其原因包括比夹带在空气流中的磨料的切割头部差的切割性能和操作磨料悬浮体供给系统的复杂性、不可靠性和难度。 微机械加工中的许多应用将受益于磨料水射流的独特的切割能力。夹带磨料悬浮体的切割头部的差的切割性能最近在专利申请EP 2 097 223 BI和W02011/070154 Al中被本专利技术人解决。具体地，所述专利申请的切割头部可以被用于产生具有低至50微米左右的直径的切割射流。为了利用所述专利申请的切割头部要求开发有效的、容易使用的并且可靠的磨料悬浮体供给系统。 将水中的被暂时悬浮的磨料供给至切割头部所涉及的过程是完全不同的并且比通过动态悬浮在空气流中将磨料携带至切割头部所涉及的过程复杂得多。当磨料被暂时地悬浮在水中时，所涉及的流变学过程是时间和剪切依赖的，并且这些过程通过重力和水迁移影响计量、流动行为和相分离。重要地，当磨料流动至被动态地悬浮在空气流中的切割头部时是独立参数的多个切割头部磨料供给参数在切割头部夹带磨料悬浮体时成为依赖性参数。与把磨料供给至动态悬浮在空气中的切割头部的磨料水射流设备相比，从独立的至依赖性的切割头部参数的改变极大地增加为了把磨料水射流设备作为机械加工工具的一部分操作所需要的控制和自动化的水平。 现有技术，例如在US 4，872，293中描述的，表明精细的磨料悬浮体可以被供给至切割头部，但是未教导如何设计商业上可行地使用磨料悬浮体进行机械加工的磨料供给系统。现有技术未解决当磨料水射流设备是机械加工工具的一部分时必须被满足的磨料悬浮体供给系统的设计和操作的多个方面。这些方面包括避免颗粒堵塞和随后的流动通路堵塞，避免在机械加工循环期间磨料悬浮体沉降，对磨料切割射流中的磨料浓度的控制和具有机械加工工具的磨料悬浮体供给系统的自动化和集成。所有的这些方面都被本专利技术解决。 具有高固体浓度的固体/液体混合物的流动特别地易于遭受导致在导管中和在流动系统部件内形成堵塞的颗粒堵塞。一旦堵塞发生，那么当液体渗出经过堵塞并且另外的颗粒被沉积时堵塞物会发展和生长。增加用于清除堵塞物的压力可能会固结堵塞物。这意味着系统通常必须被拆卸以人工除去堵塞物。使在固体/液体流动系统中由堵塞引起的问题最少在固体/液体流动系统的设计和操作中起重要作用。与用于磨料水射流设备的切割头部的磨料悬浮体供给系统相关的现有技术没有关于堵塞问题的记载。 如果颗粒尺寸越小，那么堵塞形成的风险越低。如果其他的参数是相等的，那么如果颗粒直径越大，那么切割速度越高。为了实现有效切割，必需使用具有与可能导致切割头部的汇集管的孔中发生堵塞的平均直径接近的平均直径的颗粒切割。颗粒直径期望地是汇集管孔的直径的20%左右。虽然未被明确描述，但是现有技术例如在美国专利4，872，293中描述的磨料悬浮体供给系统并未相对于汇集管的直径来优化颗粒尺寸并且使用对于有效的切割来说过于小的磨料颗粒操作。这样的系统远不如用为了有效切割而优化的颗粒尺寸进行操作的系统那样易于遭受堵塞。 堵塞最可能地是在流动节流部处，其是在管路和流动通路中的沉降的磨料的区，以及当脱水由于水芯吸或迁移发生时。在固体/液体流动系统的设计中的公认作法是避免把导管陡峭倾斜以最小化当流动被停止时的固体的移动。在小孔导管例如与磨料水射流切割头部共同使用的塑料管路的陡峭倾斜的和竖直的节段中，磨料颗粒趋于沉降以形成具有在其之间的实质上澄清的水的一系列的塞子。因为颗粒仅沉降超过几个管子直径的距离，所以堵塞在陡峭倾斜的管路中迅速地形成。现有技术没有关于磨料在陡峭倾斜的小孔管路中沉降问题的记载。陡峭倾斜的小孔导管是在把磨料悬浮体供给至磨料水射流设备的切割头部中不可避免的，所以在本专利申请中描述的磨料悬浮体供给系统被设计并且它们的操作被自动化以防止磨料在陡峭倾斜的管路中沉降导致的问题。 专利技术概述 本专利技术的一个目的是减轻现有技术的上文的和其他的缺点。这被如在所附的权利要求中定义的本专利技术实现。 本专利技术是基于以下现实，即通过控制在磨料悬浮体的源处的压力，磨料射流系统中的导管和管子可以被有效地保持不被阻塞。具体地，专利技术人已经认识到，通过在所述切割头部处或所述切割头部附近提供移位流体(displacement fluid)并控制在磨料悬浮体的所述源处的压力低于在所述被提供的移位流体处的所述压力，朝向所述磨料悬浮体的源的冲洗/清洁流动可以被产生。 因此，根据本专利技术的至少一个方面，一种用于产生磨料切割射流的磨料射流系统被提供，所述磨料射流系统包括: 切割头部，其适本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于产生磨料切割射流的磨料射流系统，所述磨料射流系统包括：切割头部，其适于接收加压的水以产生高速水射流，磨料悬浮体的源，导管，其用于提供所述磨料悬浮体的源，与所述切割头部流体连通，磨料悬浮体连通/断开阀，其被设置在所述导管中并且具有打开状态和关闭状态，移位流体的源，其与所述导管的一部分流体连通，所述移位流体的源位于所述切割头部和所述磨料悬浮体连通/断开阀之间，其中所述磨料悬浮体的源处的压力是可控制的以低于所述移位流体的源处的压力，其中当所述磨料悬浮体连通/断开阀被打开并且所述切割头部中存在所述高速水射流时，所述磨料悬浮体流过所述导管进入所述切割头部中并且被所述高速水射流夹带以产生磨料切割射流，并且其中当所述切割头部没有高速水射流并且在所述磨料悬浮体的源处的所述压力低于所述移位流体的源处的压力并且所述磨料悬浮体连通/断开阀被打开时，所述导管中存在的磨料悬浮体被朝向所述磨料悬浮体的源移位。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐纳德·米勒，
申请(专利权)人：菲内帕特瑞典公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE
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