[实用新型]超高压水射流万能切割机

说明书

本发明属于切割机械。

超高压水射流万能切割机的工作原理，是用超高压泵将水加压到数千公斤／平方厘米的高压，然后通过特制的管路联接到一个极细小的、由耐磨材料制成的小孔射出，这时水的喷射速度可达到数倍音速。利用这一股极高的射流速度，对物体进行切割。在高速射流中如掺入磨料，即可切割最坚硬的材料。因属常温切割，没有因高温带来的对被切割材料（如金属板，石板等）的热影响问题。

与本发明相接近的现有技术是美国流体工业公司生产的11－X型超高压水射流切割机，其结构图如图1，电动机（5）带动油泵（6），输出压力达200公斤／平方厘米的油液，通过管道（4），带动二级增压泵（3）（双向双作用二级增压泵）。按所需切割压力和流量要求，增压泵（3）用30－60匹马力的马达驱动。经增压泵（3）泵出的高压水（压力达3800公斤／平方厘米左右）进入蓄能器（2），其作用是依靠水的可压缩性来保持输出高压水压力的稳定性。由蓄能器（2）出来的高压水通过管路（8）及阀门（9），进入高压水喷射器（10），对工件（15）进行切割，此为净水射流切割。当切割硬度较大的工件时，可在高压水中掺入磨料：磨料箱（13）中的磨料在喷射器（10）喷出的高速水射流产生的负压虹吸作用下，通过磨料射流控制阀（又称砂阀或磨料控制阀）（12）及输砂管（11）进入喷射器（10），形成磨料水射流进行切割。带有被切割材料碎屑的磨料水流通过回收口（16）流入收集池。油池（7）对泵（6）及泵（3）形成供油回路。（1）为进水口，（14）为进气孔。从上述可见，该机器的主要组成部件有超高压泵、蓄能器，喷射器、磨料射流控制阀。美制11－X型机存在若干缺点：

1、蓄能器结构：

如图2所示，其由进水口（2a）、出水口（2f）、筒形本体（2d）、锥形密封螺帽（2c）以及锁紧螺帽（2b）组成，出水口与进水口分别有超高压输液管（8b）、（8a），输液管（8b）、（8a）分别穿过两端密封螺帽（2c）以及锁紧螺帽（2b），输液管（8b）以及（8a）都沿蓄能器轴心线水平配置。因而在蓄能器卧式放置时，蓄能器中蓄水液面高出进、出水口位置时，蓄能器上部的空气即无法排净，无排放通道，存在残余气隙。从而在系统工作时，不可避免产生压力波动，使输入到喷射器中的射流压力不均匀稳定。其次，锥形密封螺帽（2c）内侧端为平板结构，受压力较高，使密封螺帽（2c）与筒形本体（2d）之间的密封螺牙受到较大的剪应力，易于失封，降低水射流的压力，影响压力稳定性，这是设计中又一缺点。图2中（2e）为蓄能器中的超高压水。

2、磨料喷射器

如图3所示，超高压水（10a）由高压水输入喷头（10b）喷出，磨料流（10e）由于喷射产生的负压虹吸作用，由侧向孔进入混料腔（10c），形成高速磨料水射流，从磨料水输出喷头（10f）喷射出，以切割物料。该喷射器采用单侧插入式水砂混合法，水砂混合不均匀，导致喷射压力不均匀稳定，喷嘴单侧磨损严重。图3中（10d）为喷射器壳体。

3、磨料控制阀：

如图4所示，图中（12d）为砂磨料进口，调节螺杆（12j）顶推十字锥塞调节块（12f）上下移动，调节块（12f）顶部为锥形，当调节块（12f）上下移动时，与进砂接口（12e）的锥孔之间的环形空隙大小随之改变，从而调节进砂流量。在强大的高速水射流产生的负压虹吸力的作用下，加上空气流（12h）的推力，磨料经由出砂口（12k），经过输砂管（参见图1），进入喷射器，由高压水加速，通过水磨料输入喷头射出，进行加工切割。该种磨料控制阀的主要缺点在磨料的进口（12d）与出口（12k）的方向成直角相交，如此增加了砂流阻力。其次，空气流（12h）的进口无调节气流大小的装置，易在出砂口（12k）造成砂流拥塞现象，砂流速度无法调节，影响到射流输出的均匀稳定性。

针对上述缺点，本发明的目的在于设计一种新型的超高压水射流切割机，其有较均匀稳定的超高压喷射流。

以下对本发明的技术方案逐一说明。其结构如图5所示。从图5可见，本发明包括超高压泵（22），蓄能器（27）、磨料箱（30）、磨料控制阀（31）、磨料喷射器（29）、输送管道（输水、输砂）以及阀门（水阀、砂阀）。上述部件的连接方式为，超高压泵（22）分别与马达以及进水管相接（图中仅示出水箱（23）），泵（22）的出水端通过超高压水输送管经由阀门（21）、分配器（20）、三通阀（18）、荷载阀（17），与蓄能器（27）的进水端（25）相接，蓄能器出水端（26）通过高压水输送管道与磨料喷射器（29）的高压水输入喷头相接，磨料箱（30）通过输砂管道经由磨料控制阀（31），接磨料喷射器的磨料输入口。