水切割組件和噴嘴螺母的製作方法

2023-12-10 15:15:27 1

專利名稱：水切割組件和噴嘴螺母的製作方法
技術領域：
本發明涉及水切割組件和噴嘴螺母，其允許獲得用於切割材料的更有內聚力的高 速水流。
背景技術：
高壓水組件100通常包括噴嘴120和通過螺母108固定於該噴嘴的保持器102 (圖 1)。保持器102與噴嘴120形成水密性密封，並且包括由0形圈104密封於該保持器的孔口 部件106。孔口部件106通常由藍寶石或紅寶石材料形成。保持器102還包括從孔口 106 延伸離開的狹長通道。保持器102和孔口部件106被設計成可更換的，以便當孔口部件106 磨壞使水流失去效率或內聚力時，或者圍繞孔口部件106周圍的密封件104磨壞時，可丟棄 和更換包括孔口部件106的保持器102。然而，用包括新孔口部件的新保持器來更換保持器 102是困難的並且減少了寶貴的操作時間。更具體地，在更換孔口部件時，花費了寶貴的時 間來對齊和重新對齊保持器的位置以及重新校準設備，以便使水流將能精確地接觸工件。製造商一直致力於獲得更有內聚力的水流，從而獲得更快、更準確和更精確的切 割。因此，對於任何水切割組件，都期望獲得有內聚力且窄細的水流以得到更有效率、更精 確和更準確的水切割設備。對水流內聚力的大部分改進均涉及孔口通道。

發明內容
由以上所述，本發明涉及一種用於水切割設備的組件，其包括提高了排出水流內 聚力的改進型噴嘴組件。更有內聚力的高壓水流允許進行更有效率的操作和獲得更快的切 割時間。本發明包括一種用於水切割設備的端部組件，其包括噴嘴主體、聯接於該噴嘴主 體的螺母、以及限定在該噴嘴主體和該螺母之間的準直室。準直室具有容積，並且該容積的 一部分由螺母和噴嘴主體中的每個形成。噴嘴主體可包括第一端和相對的第二端，狹長通道在該第一和第二端之間延伸。 狹長通道包括擴展區域部分。螺母可包括孔口組件，使得螺母、噴嘴主體和孔口組件限定準 直室。孔口組件包括保持器，該保持器具有以漸小的直徑從螺母延伸至孔口部件的內成型 表面。擴展區域部分與內成型表面組合在一起協同形成擴大的準直室。—種用於水切割設備上的具有孔口部件的螺母。該螺母包括具有螺紋區域、密封 表面、成型表面和孔口腔的腔。密封表面位於所述螺紋區域和所述成型表面之間。孔口組 件保持在孔口腔內。孔口組件包括孔口和具有保持器內成型表面的保持器。本發明的更多應用範圍從下面的詳細描述、權利要求和附圖中將變得顯而易見。 但是，應該理解，標示出本發明優選實施例的詳細描述和特定實例，僅僅是作為說明而給出 的，因為在本發明精神和範圍內的各種變化和修改對於本領域技術人員而言將變得顯而易 見。


從下面給出的詳細描述、所附權利要求和附圖中，將更充分地理解本發明，在附圖 中圖1是現有技術的水切割組件的局部剖視圖；圖2是第一示例性水切割組件的局部剖視圖；圖3是第二示例性水切割組件的局部剖視圖；圖4是第三示例性水切割組件的局部剖視圖；圖5是第四示例性水切割組件的局部剖視圖；圖6是第五示例性水切割組件的局部剖視圖；圖7是第六示例性水切割組件的局部剖視圖；圖8是第七示例性水切割組件的局部剖視圖；圖9是第八示例性水切割組件的局部剖視圖；以及圖10是第九示例性水切割組件的局部剖視具體實施例方式如圖2所示，本發明涉及一種具有噴嘴或噴嘴主體20、噴嘴螺母30和孔口組件70 的水切割組件10。噴嘴主體20通常包括螺紋26，噴嘴螺母30利用螺紋部分39固定於螺 紋26。為了進行水切割操作，通過噴嘴主體20上的入口通道24向擴展區域部分提供高壓 水，其中擴展區域部分在本申請中總體上被稱為準直室80。然後，水經過一限制部，如所示 孔口部件50中的孔口通道52。通過經由孔口通道52尺寸大小的開口釋放水，就產生了能 夠切割材料(諸如，鋼或鋁)的具有很高速度的水流。噴嘴主體20通常包括限定了入口通道24的狹長主體21。在未示出的第一端處， 噴嘴主體20連接於向入口通道24提供高壓水的設備。很多現有技術的噴嘴在第一端處具 有準直室，本發明也可以在第一端處具有多種構造，包括準直室。噴嘴主體20所聯接的設 備或組件可以是能夠運動的機械手。在第二端23處，噴嘴主體20包括螺紋26或其它聯接 方式，以及限定了擴展區域29的內壁或第一成型表面28，其中擴展區域29形成準直室80 的至少一部分。噴嘴主體20還包括允許噴嘴螺母30利用水密性密封件聯接於噴嘴主體20 的密封表面或第一接合表面22。第一接合表面22在噴嘴內邊緣29處與第一成型表面28 相接。儘管第一接合表面22被示出為處於與入口通道24的軸線垂直的平面內，但也可以 使用其它的幾何構造，如傾斜表面，只要噴嘴螺母30能夠被密封到噴嘴主體20上以經受入 口通道24和準直室80內的高壓即可。噴嘴螺母30限定了具有螺紋部分39、第二接合或密封表面32、內壁或第二成型表 面36、孔口腔38和出口通道34的腔31。螺紋部分39允許噴嘴螺母30被螺紋接合到噴嘴 主體20上，但也可以使用其它的連接方式。當噴嘴螺母30聯接於噴嘴主體20時，第二接 合表面32與第一接合表面一起來產生水密性密封。孔口腔38被設計以接納孔口組件70。 第二成型表面36位於孔口腔38和第二接合表面32之間。儘管在圖2的第一實例中，第二 成型表面36可為斜面，但如圖4-7所示，其可替代為近似平行於入口通道24的。當然，第 二成型表面36可採用其它的幾何形狀，如卵形或橢圓形，只要第二成型表面允許準直室80 具有超過入口通道24直徑的擴大的直徑，並且其直徑逐漸減小至孔口部件50處即可。當
5然，如圖3所示，噴嘴螺母30可以形成為沒有第二成型表面，而準直室80主要由噴嘴20的 擴展區域29形成，其中準直室80的一小部分由孔口組件70形成。第二成型表面36在螺 母內邊緣35處與第二密封表面32相接。因此，螺母內邊緣35與噴嘴內邊緣29相接，以在 噴嘴20和噴嘴螺母30之間形成平滑過渡，從而防止準直室80內出現紊流。配合在噴嘴螺母30上的孔口腔38內的孔口組件70包括孔口部件50和保持器 40。孔口部件50通常由硬材料如藍寶石、紅寶石或鑽石形成，並且具有孔口通道52，孔口 通道52將準直室80內的高壓水流限制到非常小的出口以產生高速水流。保持器40由鈦 形成，但也可以使用替代材料如迭爾林、縮醛、聚醚醚酮或其它具有相似性質的材料。保持 器40包括將孔口部件50保持就位的凸片或指狀物44。凸片或指狀物44產生類似彈簧的 效應以將孔口部件50保持就位。儘管在圖2中示出為平的，但孔口部件50可具有非平的， 而成型為傾斜、卵形、橢圓形或其它形狀的室表面51。保持器40包括保持器內表面42，保 持器內表面42具有幾何輪廓，並形成準直室80的部分表面。保持器內表面42在圖2-5和 7-10中示出為傾斜形狀。當然，如圖6所示，保持器內表面42也可以採用橢圓形狀、圓錐形 狀或其它幾何形狀。通常，已發現，讓保持器40以漸小的直徑從第二成型表面36傾斜至孔 口部件50處是有幫助的。更具體地，隨著保持器內表面42離孔口越來越近，保持器在保持 器內表面42和螺母30的內壁71之間的厚度上增大，致使由經過保持器40的平面所形成 的直徑減小。因此，在各圖所示的剖視圖中觀察時，保持器具有傾斜表面，而作為整體或以 透視圖(未示出)觀察時，保持器具有截頭圓錐形狀。發明人已經發現，可通過讓水經過入口通道24進入準直室80 (其中準直室80在 直徑上擴展超過入口通道24)來改善通過孔口通道52排出的高速水流，以獲得更密封、更 有內聚力的水流特性，從而提供改善的切割性能。相信擴展了的直徑允許在進入孔口通道 52之前能有更好的流動，這有助於獲得改善的、排出孔口通道的高速水流。擴展了的準直 室提供了當水被引入孔口通道時使紊流得以平息或平靜的區域，紊流被確定為主要是由水 的速度所引起的。可以確定紊流的減少會導致排出孔口通道的改善的、更有內聚力的水流。 當然，準直室80主要形成為沒有可引起紊流的尖銳邊緣。準直室80可採用幾乎任何形狀， 只要它在直徑上擴展即可。更具體地，已發現，直徑從入口通道處平滑擴展並且直徑平滑減 小至孔口部件50處，有助於改善正在排出的高速水流的水流特性。因此，保持器40已形成 為具有稍微的截頭圓錐形的形狀，或者從截面來看具有傾斜形狀，以有助於隨著水接近孔 口通道52而在直徑上減小的過渡。噴嘴螺母30也可有利於直徑上的這種減小。所示實施 例中的準直室80由噴嘴主體20、保持器這兩者以及通常噴嘴螺母30的至少一部分所限定。前面的論述公開並描述了本發明的示例性實施例。從這樣的論述和附圖以及權利 要求中，本領域技術人員將很容易認識到，在不偏離由所附權利要求所限定的本發明的真 實精神和合理範圍的情況下，可作出各種變化、修改和變型。
權利要求
一種用於水切割設備的端部組件，包括噴嘴；聯接於所述噴嘴的螺母；限定在所述噴嘴和所述螺母之間的準直室，所述準直室具有容積，並且其中，所述容積的一部分由所述螺母和所述噴嘴中的每個形成。
2.如權利要求1所述的端部組件，其中，所述噴嘴包括具有第一成型表面的噴嘴主體， 所述螺母具有第二成型表面，所述第一成型表面和第二成型表面形成所述準直室。
3.如權利要求2所述的端部組件，其中，所述噴嘴主體具有第一接合表面，所述螺母具 有第二接合表面，所述第一接合表面在噴嘴內邊緣處與所述第一成型表面相接，所述第二 接合表面在螺母內邊緣處與所述第二成型表面相接。
4.如權利要求3所述的端部組件，其中，所述噴嘴內邊緣和所述螺母內邊緣大致具有 相同的直徑。
5.如權利要求2所述的端部組件，其中，所述第一成型表面和第二成型表面近似是彼 此的鏡像。
6.如權利要求1所述的端部組件，其中，所述噴嘴具有第一接合表面，所述螺母具有第 二接合表面，當所述螺母聯接於所述噴嘴時，所述第一接合表面和第二接合表面相接合以 形成水密性密封。
7.如權利要求1所述的端部組件，其中，所述螺母還包括用於接納孔口組件的孔口腔。
8.如權利要求7所述的端部組件，還包括，將孔口部件固定在所述孔口腔內的保持器， 所述保持器與所述噴嘴隔開一定距離。
9.如權利要求8所述的端部組件，其中，所述保持器包括在所述第二成型表面和所述 孔口部件之間延伸的保持器內表面。
10.如權利要求9所述的端部組件，其中，所述保持器內表面形成截頭圓錐形狀。
11.如權利要求9所述的端部組件，其中，所述保持器內表面在接近所述第二成型表面 處具有第一直徑，在接近所述孔口部件處具有第二直徑，且所述第二直徑小於所述第一直 徑。
12.如權利要求9所述的端部組件，其中，所述保持器內表面限定所述準直室的一部分。
13.如權利要求9所述的端部組件，其中，所述保持器內表面是傾斜的。
14.如權利要求1所述的端部組件，其中，所述第一成型表面是傾斜的。
15.一種用於水切割設備的端部組件，包括噴嘴，其具有第一端和相對的第二端、以及在所述第一端和第二端之間延伸的狹長通 道，其中，所述狹長通道包括擴展區域部分；螺母，其包括孔口組件，其中，所述螺母和所述孔口組件與所述擴展區域部分組合來限 定準直室，所述孔口組件包括保持器和孔口部件，並且其中，所述保持器包括以漸小的直徑 從所述螺母延伸至所述孔口部件的內成型表面。
16.如權利要求15所述的端部組件，其中，所述保持器內表面為截頭圓錐形。
17.如權利要求16所述的端部組件，其中，所述噴嘴包括面向所述保持器內表面的第 一成型表面，所述第一成型表面具有截頭圓錐形狀。
18.一種用於水切割設備的具有孔口部件的螺母，所述螺母包括具有螺紋區域、密封表面、成型表面和孔口腔的腔，所述密封表面位於所述螺紋區域和 所述成型表面之間；以及保持在所述孔口腔內的孔口組件，所述孔口組件包括孔口和具有保持器內成型表面的 保持器。
19.如權利要求18所述的螺母，其中，所述孔口由鑽石形成。
20.如權利要求18所述的螺母，其中，所述保持器內表面具有截頭圓錐形狀。
21.如權利要求18所述的螺母，其中，所述螺母包括準直室的一部分，所述準直室的一 部分限定在形成了密封表面、成型表面的表面的平面和所述孔口組件之間。
全文摘要
一種利用提高的水流內聚力以提高水切割操作效率的水切割組件。該水切割組件包括噴嘴、噴嘴螺母和孔口組件，其中孔口組件限定準直室以減少水在從孔口組件中的孔口通道排出之前的紊流。
文檔編號B05B15/00GK101868301SQ200880011965
公開日2010年10月20日 申請日期2008年2月13日 優先權日2007年2月13日
發明者H·阿諾, J·阮, T·傑尼根 申請人:Kmt水噴射系統公司