具有磨料回收系统的磨料流体射流及其使用方法与流程

本公开涉及流体射流系统和相关方法，并且更具体地，涉及对工件进行加工并且回收旧磨料以重复使用的磨料流体射流系统的使用。

背景技术：

1、水射流或磨料射流切割系统用于切割各种材料，包括石材、玻璃、陶瓷和金属。在典型的水射流切割系统中，高压水流过切割头，该切割头具有将切割射流引导到工件上的喷嘴。该系统可以将磨料介质吸入或供给到高压水射流中以形成高压磨料射流。然后，切割头和工件中的一个或两个可以相对于切割头和工件中的另一个可控地移动，以根据需要切割工件。用于产生高压水射流的系统目前是可获得的，例如由本技术的受让人flowinternational corporation制造的mach 4tm五轴水射流切割系统。在flow的美国专利5,643,058中示出和描述了水射流切割系统的其它示例，其通过引用全部并入本文中。

2、当切割由特别硬的材料制成的工件以满足严格的标准时，有利地使用磨料水射流切割系统。然而，磨料的使用增加了用水射流切割系统对工件进行加工的成本。磨料的消耗可以占给定磨料水射流切割系统的总运行成本的接近50％。因此，已经尝试开发减少在对工件进行加工时消耗的磨料量的系统和方法。

3、一种减少磨料消耗的方法是在磨料被用于第一次对工件进行加工之后回收磨料，并且使用回收的磨料来再一次对工件进行加工。用于回收磨料的已知方法在美国专利6,299,510中有所描述，该专利的全部内容通过引用并入本文。一种已知的回收用于流体射流切割系统中的磨料以对工件进行加工的方法包括从收集槽收集磨料，在对工件进行加工之后磨料流体射流消散到收集槽中。在收集之后，可以干燥磨料，然后筛分，以将保留其原始尺寸的那些磨料与由于对工件进行加工而破碎或因其它缘故减小尺寸的那些磨料分离。然后，分离出的保持其原始尺寸的磨料颗粒再次用于形成磨料流体射流并对工件进行加工。

4、然而，这些已知方法在降低磨料消耗和成本的能力方面受到限制，因为在首次使用后尺寸减小的任何磨料都会丢失。因此，需要通过增加回收的旧磨料的百分比同时最小化这些回收的磨料对切割性能的影响来减少磨料消耗的系统和方法。

技术实现思路

1、在磨料用于形成磨料流体射流并对工件进行加工之后，一些磨料可保持很大程度上不变(例如，具有其原始尺寸和形状)，而其它磨料将具有不同于其原始尺寸和形状的尺寸、形状或尺寸和形状。由于磨料射流的形成或由于与工件的冲击，磨料可能侵蚀或碎裂。随着磨料颗粒尺寸的减小，这些磨料颗粒的切削能力也减小。

2、因此，回收和再利用使旧磨料颗粒的磨料水射流系统可调节系统的一个或多个操作参数，以补偿回收的磨料颗粒的降低的切削能力，同时保持在工件上执行的加工(例如，切削)的一致质量。

3、根据一个实施例，一种操作磨料流体射流系统的方法包括提供共同具有初始重量的第一多个磨料颗粒，将第一多个磨料颗粒添加到流体射流中以形成磨料流体射流，以及用磨料流体射流对工件进行加工。该方法进一步包括将第一多个磨料颗粒捕获在容器内，从该容器中移除第一多个磨料颗粒，以及将第二多个磨料颗粒与第一多个磨料颗粒进行组合以形成第一多个磨料颗粒和第二多个磨料颗粒的组合，其中第一多个磨料颗粒和第二多个磨料颗粒的组合具有基本上等于初始重量的重量。该方法进一步包括调节磨料流体射流系统的一个或多个操作参数，以补偿与第一多个磨料颗粒在添加到流体射流之前相比第一多个磨料颗粒和第二多个磨料颗粒的组合的切削能力的降低，以及将第一多个磨料颗粒和第二多个磨料颗粒的组合添加到流体射流中以形成磨料流体射流。

4、本文所述的另外的实施例提供了一种操作磨料流体射流系统的方法，包括提供共同具有初始重量的新磨料颗粒，将新磨料颗粒添加到流体射流中以形成磨料流体射流，用磨料流体射流对工件进行加工，而将新磨料转化成旧磨料颗粒，以及将磨料流体射流消散到封闭在容器内的一定体积的流体中。该方法进一步包括从容器中移除旧磨料颗粒，将新鲜磨料颗粒添加到旧磨料颗粒中以形成混合磨料颗粒，使得混合磨料颗粒共同具有基本上等于初始重量的重量，以及将混合磨料颗粒添加到流体射流中以形成混合磨料流体射流。该方法进一步包括用混合磨料流体射流对工件进行加工，而将混合磨料颗粒转换成旧磨料颗粒，并且将混合磨料流体射流消散到封闭在容器内的一定体积的流体中。

5、该方法进一步包括重复循环，该循环包括：1)从容器中移除旧磨料颗粒，2)将新鲜磨料颗粒添加到旧磨料颗粒中以形成混合磨料颗粒，混合磨料颗粒共同具有基本上等于初始重量的重量，3)将所述混合磨料颗粒添加到流体射流中以形成混合磨料流体射流，4)利用所述混合磨料流体射流加工所述工件，而将所述混合磨料颗粒转化成旧磨料颗粒，以及5)将所述混合磨料流体射流消散到封闭在容器内的一定体积的流体中，直到所述混合磨料颗粒的平均尺寸在连续的循环中达到稳态。

6、本文所述的另外的实施例提供了一种操作磨料流体射流系统的方法，该方法包括以第一流率将新鲜磨料颗粒流供应至磨料流体射流系统的切割头，以第二流率将旧磨料颗粒流供应至切割头，混合新鲜磨料颗粒和旧磨料颗粒以形成混合磨料颗粒，以及将混合磨料颗粒添加至由切割头产生的流体射流以形成磨料流体射流。该方法进一步包括从切割头的出口排出磨料流体射流，而将混合的磨料转换成旧磨料，以及利用磨料流体射流加工一个或多个工件。该方法进一步包括收集旧磨料颗粒，将收集的旧磨料颗粒引导至旧磨料颗粒流，以及调节磨料流体射流系统的一个或多个操作参数，以补偿当旧磨料颗粒从切割头的出口连续地排出时旧磨料的切削能力的降低。

7、本文所述的另外的实施例提供了一种操作磨料流体射流系统的方法，该方法包括在连通地联接至磨料流体射流系统的切割头的容器内提供一定量的新鲜磨料颗粒，将旧磨料颗粒流供应至容器，混合新鲜磨料颗粒和旧磨料颗粒以形成混合磨料颗粒，以及将混合磨料颗粒添加至由切割头产生的流体射流以形成磨料流体射流。该方法进一步包括从切割头的出口排出磨料流体射流，而将混合的磨料转换成旧磨料，以及利用磨料流体射流加工一个或多个工件。该方法进一步包括收集从出口排出的旧磨料颗粒，将收集的旧磨料颗粒引导至旧磨料颗粒流，以及调节磨料流体射流系统的一个或多个操作参数，以补偿当旧磨料颗粒从切割头的出口连续排出时旧磨料的切削能力的降低。

8、本文描述的另外的实施例提供了一种磨料流体射流系统，其包括磨料进料容器、连通地联接到磨料进料容器的新鲜磨料进料、以及连通地联接到磨料进料容器的旧磨料进料。该系统进一步包括切割头，该切割头具有：孔口单元，流体穿过该孔口单元以产生流体射流，孔口单元下游的混合室，流体射流穿过混合室，混合室连通地联接到磨料进料容器，使得来自磨料进料容器的磨料行进至混合室，在混合室中磨料被添加到流体射流以形成磨料流体射流，以及出口，磨料流体射流穿过出口离开切割头。该系统进一步包括容纳一定体积的流体的收集槽，该收集槽相对于切割头布置成使得磨料流体射流在离开出口之后在该一定体积的流体内消散；以及接收从收集槽移除的磨料的磨料调节器，该磨料调节器连通地联接至旧磨料进料，其中，磨料调节器在将接收的磨料转移至旧磨料进料之前调节接收的磨料。