水射流系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种水射流系统，该水射流系统包括被配置为泵送流体的泵和被配置为驱动泵的电动马达；被配置为储存磨料的料斗，被配置为将来自料斗的磨料和来自泵的流体混合以产生浆料的混合室，其中进入混合室的流体处于2000psi和8000psi之间的压力，被配置为接收待切割的工件的切割床，和包括出口喷嘴的在下游与混合室流体连通的切割头，该切割头被配置为将浆料作为高速射流通过出口喷嘴排出到切割床中。

Water jet system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水射流系统
本公开涉及水射流系统，包括排出高速流体束流以切割工件的水射流。
技术介绍
水射流系统将高压水转化为高速水束流，以努力侵蚀其所指向的材料。该高速水束流中可存在磨料。这种磨料可提高切割速度或扩大可切割材料的范围。由于其优于其他切割系统的优点，诸如其切割各种工件材料的能力和不会在工件上引起热应力，在制造工业中，水射流技术是熟知的。水射流可通过其相对于切割头喷嘴的流体束流和磨料的构型来限定。一种构型，即纯水射流，基本上如图1A所示。纯水射流在流体束流中不含任何磨料。纯水射流利用高压流体束流100，该高压流体束流被馈送到切割头110中，将穿过小孔的流量加速为高速流体束流120。纯水射流通常限于可被切割的材料。另一种构型，即磨料悬浮水射流(ASWJ)，基本上如图1B所示。ASWJ利用高压水-磨料混合物或浆料200，该高压水-磨料混合物或浆料被馈送到切割头210，将穿过小孔的流量加速为高速流体束流220。由于磨料悬浮在加压流体(例如水)中，因此当其流过小孔时会引起明显的磨损。磨料可被添加到泵的上游(在水被加压之前)或泵的下游(在水被加压之后)的水中。如果在水加压之前将磨料添加到水中，磨料可能会导致ASWJ泵的内部磨损。第三构型，即磨料注入水射流(AIWJ)，基本上如图1C所示。AIWJ类似于纯水射流，但包括在高压流体流100被加速至高速之后注入切割头310的磨料300。这提供了高速流体和磨料束流320。与纯水射流相比，由于其改进的切割能力，AIWJ可能是有利的，并且不会像在ASWJ中那样经历对孔以及可能对泵的内部磨损。由于这些原因，AIWJ可能是制造业中优选的。水射流可由其液压泵子系统的结构进一步限定。一种构造，即专用直接驱动曲柄泵，在图1D中示出并且在图1E中示意性地示出。在这种类型的构造中，230-460V的线电压400被提供给变频驱动器490，该变频驱动器控制20-100hp的马达410。马达410经由曲轴421联接420到液压泵430，该液压泵将相应气缸432中的多个柱塞431驱动至超高压470，通常在10,000-60,000psi的范围内，该超高压被馈送到水射流的切割头。至少30+psi的普通自来水440被馈送通过0.4-1μm的过滤系统450，产生适合于敏感泵430的纯化水。这些泵不能够存储和保持其压力，因此，当对切割头的供应关断时，它们还需要存在释放阀回路480。另一种构造，液压增压泵，在图1F中示出并且在图1G中示意性地示出。在这种类型的构型中，230-460V的线电压400被提供给最高200hp的马达410。马达410联接420到液压泵500，该液压泵将液压流体510加压至约3000psi。包括由电子器件550控制的导阀541和换档阀542的一组阀540用于适当地管理到往复式增压泵570的液压流体供应和返回管线560。该组阀540经由子板543连接至增压泵570的主液压缸571。增压泵在主液压缸571的两侧对称，在两侧具有端罩组件572、高压缸573和端盖574。每个端盖包括止回阀组件575。到液压泵500的液压流体520通常需要通过子系统530冷却。利用3000psi液压流体供应管线560，增压泵570向流体580施加超高压，通常在60,000-90,000psi的范围内，该超高压被馈送到液压衰减器590，以在该超高压被馈送到切割头511之前将压力消除。至少30+psi的普通自来水440被馈送通过0.4-1μm的过滤系统450，产生适合于敏感增压器570的纯化水。第三构造，即电动伺服泵，如图1H所示。在这种类型的构造中，230-460V的线电压400被提供给15-50hp的伺服马达600。马达600在泵620中包封高负载、精密滚珠丝杠、往复式柱塞。泵620产生超高压630，通常在10,000-66,000psi的范围内，该超高压可被馈送到液压衰减器590中，以在该超高压被馈送到切割头640之前将压力消除。至少30+psi的普通自来水440被馈送通过0.4-1μm的过滤系统450，产生适合于敏感泵620的纯化水。目前上述构造的水射流系统存在许多缺陷，包括高机器成本、高维护成本、昂贵的材料使用和大的空间要求。这些系统通常还需要在设施内存在专用基础设施以支持操作。许多缺陷是由这些系统的高工作压力(例如在10,000-90,000psi的范围内)和功率要求(最高200hp)导致的。因此，水射流切割系统通常限于具有支持此类复杂且昂贵系统的资源的复杂实体。已经投入了大量精力通过研究和多参数优化提高了水射流系统的效率。优化工作通常集中于最小化直接切割成本，同时最小化磨料、电能消耗或水流量以实现期望的切割，并且还最小化机器的间接维护成本，诸如重建成本。典型液压结构的超高压和高马力用于该研究和优化，因为该行业认为随着压力和/或马力的降低，切割成本将增加。这忽略了这些系统的由高压和马力要求而导致的成本。
技术实现思路
本公开可提供一种水射流系统，其包括：泵，该泵被配置为在介于2000psi和8000psi之间的压力下泵送流体；电动马达，该电动马达被配置为驱动泵；料斗，该料斗被配置为储存磨料；混合室，该混合室被配置为混合来自料斗的磨料和来自泵的流体以产生浆料；切割床，该切割床被配置为接纳待切割工件；以及切割头，包括出口喷嘴，在下游与混合室流体连通。切割头可被配置为通过出口喷嘴将浆料作为高速射流排出到切割床中。本公开的水射流系统还可包括磨料收集系统。该磨料收集系统可包括位于切割床下游的储罐。该储罐可具有一个或多个抽吸口，被配置为从储罐吸取浆料。磨料收集系统可包括用于支撑水射流系统的支撑框架。该储罐可布置在地面上方的支撑框架上。本公开的水射流系统还可包括一个或多个文氏管接头，所述一个或多个文氏管接头用以产生用于通过储罐中的一个或多个吸入口吸取浆料的吸力。本公开的水射流系统还可包括收集泵，该收集泵被配置为泵送流体通过储罐中的出口，使得浆料被推向储罐中的一个或多个吸入口。本公开的水射流系统还可包括收集泵，该收集泵被配置为将流体从储罐中的入口泵送通过一个或多个文氏管接头以产生用于从储罐吸取浆料的吸力。本公开的水射流系统还可包括定位在入口附近的一个或多个挡板。所述一个或多个挡板可被配置为减少碎屑进入收集泵。本公开的水射流系统还可包括收集泵，该收集泵用以产生用于通过储罐中的一个或多个吸入口吸取浆料的吸力。本公开的磨料收集系统还可包括用于从储罐排出流体的流体排放出口，和用于收集与流体分离的磨料的保持容器。本公开的浆料可通过一个或多个吸入口被吸取到设置在储罐内的保持容器中。本公开的储罐可具有用于将浆料推向一个或多个吸入口的倾斜底部。本公开的水射流系统还可包括磨料收集系统，该磨料收集系统包括位于切割床下游的储罐。该储罐可包括可更换的底板和位于该可更换底板下方的湿度传感器。该湿度传感器可被配置为检测水分的存在。湿度传感器可被配置为在检测到水分的情况下执行以下操作中的一个或多个：触发报警和停止高速射流。本公开的水射流系统还可包括被配置为使切割头相对于切割床移动的运动系统，和被配置为检测高速射流的参数的射流传感器。本公开的水射流系统可被配置为基于射流传感器所检测到的参数来调节操作条件。操作条件可为下列中的一个或多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水射流系统，包括：泵，所述泵被配置为在2000psi和8000psi之间的压力下泵送流体；电动马达，所述电动马达被配置为驱动所述泵；料斗，所述料斗被配置为储存磨料；混合室，所述混合室被配置为将来自所述料斗的磨料和来自所述泵的所述流体混合以产生浆料；切割床，所述切割床被配置为接收待切割的工件；和切割头，所述切割头包括出口喷嘴并在下游与所述混合室流体连通，所述切割头被配置为将所述浆料作为高速射流通过所述出口喷嘴排出到所述切割床中；被配置为计量所述料斗中的所述磨料的计量阀；和被配置为使所述切割头相对于以下中的一个或多个移动的运动系统：所述计量阀和所述料斗。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.05 US 62/332,1961.一种水射流系统，包括：泵，所述泵被配置为在2000psi和8000psi之间的压力下泵送流体；电动马达，所述电动马达被配置为驱动所述泵；料斗，所述料斗被配置为储存磨料；混合室，所述混合室被配置为将来自所述料斗的磨料和来自所述泵的所述流体混合以产生浆料；切割床，所述切割床被配置为接收待切割的工件；和切割头，所述切割头包括出口喷嘴并在下游与所述混合室流体连通，所述切割头被配置为将所述浆料作为高速射流通过所述出口喷嘴排出到所述切割床中；被配置为计量所述料斗中的所述磨料的计量阀；和被配置为使所述切割头相对于以下中的一个或多个移动的运动系统：所述计量阀和所述料斗。2.根据权利要求1所述的水射流系统，其中所述料斗和所述混合室通过磨料管线连接，所述磨料管线与所述混合室直接连接，所述料斗对环境开放；所述磨料管线对环境开放，使得在所述料斗上部和在所述计量阀的输出端的所述磨料之间没有压差。3.根据权利要求1所述的水射流系统，其中所述料斗包括外壳和被配置为接收所述磨料的能够平移的抽屉，所述能够平移的抽屉由所述外壳围绕并且被配置为相对于所述外壳平移以便于进入所述抽屉。4.根据权利要求2所述的水射流系统，其中来自所述混合室的负压将磨料吸向所述混合室。5.根据权利要求1所述的水射流系统，其中所述料斗被定位在所述混合室处或所述混合室下方。6.根据权利要求1所述的水射流系统，其中所述泵、所述电动马达、所述料斗、所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼森·莱拉，马修·诺维茨基，丹尼尔·梅阿纳，克里斯蒂安·摩尔，
申请(专利权)人：瓦泽尔公司，
类型：新型
国别省市：美国,US