专利名称：冰晶水刀技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及冰晶水刀技术，是在高压水射流机械领域的全新技术。
背景技术：
目前，国内外广泛使用的水刀，都是依赖专用的供砂系统，在高压水射流中添加磨 料来切割加工高硬度材料的；高速流动的磨料不仅会对于其所流经的高压管路以及喷嘴造 成致命的磨损，同时又会对所切割工件的精度会造成偏差，以高硬度的金刚耐磨喷嘴用于 水刀，使用总体寿命最长时也不足一百小时就被磨损完全报废；作为消耗性材料的磨料也 并不便宜，这样使得成本居高不下，由于成本高就没有价格优势这样的简单原因，降低了水 刀使用者的产品在市场中的竞争能力；这也是历来困扰着高压水切割机械生产者和使用者 的最关键的核心技术难题，有史以来从未得到有效的解决。由于以往的高压水射流机械在 切割加工硬质工件时，由于必须得有磨料的参与，因此完全可以说，以往的“水刀”并非真正 含义上的水刀。以往也有添不用加磨料的水刀，但是用它加工不了硬质材料，多用于切割 (例如切割蔬菜、食品等)软性材料。发明目的本发明提供的冰晶水刀技术，目的是为了解决以往高压水射流切割机械，在切割 加工高硬度材料时，必须依赖供砂系统向高压水射流中添加磨料；由于使用磨料导致的管 路、喷嘴受磨损而报废难题，以及由于上述原因所造成的维护成本高、切割精度降低等造成 的影响，通过本发明的应用，有望彻底解决上述技术难题。
发明内容
本发明冰晶水刀技术，解决其技术难题所采用的技术方案是将取消磨料供给系 统高压水射流机械的，安装本发明首创的环喷式聚流喷嘴；在通往射流喷嘴的高压水管路 范围，加装温度传感器及温度控制装置；通过温控装置将不含盐类的水，由增压过程及其在 管内流动、至由喷嘴喷出的整个过程中，强制的对其冷却，并且动态的控制其保持接近凝点 的、可流动的液态温度范围；使超高压的水流在由喷嘴高速喷出的瞬间，由于迅速的减压吸 热作用，即使当喷嘴以外区域及水射流周围区域的空气温度、以及被加工工件的材料温度 高于冰点时，由喷嘴喷出的接近冰点的水射流，依然能够在瞬间形成携带着巨大速度能量 的高硬度冰晶束射流；用这种由尚未冻结的水与冰晶的高速混合射流，能够精确且高效率 的、冷态切割几乎所有的高硬度材料。
具体实施例方式将取消了磨料供应系统的高压水射流机械，安装本发明首创的、由合适材料制成 的环喷式聚流喷嘴；环喷式聚流喷嘴，是套管的特殊结构喷嘴，在处于同心圆两管之间有一 环状缝隙，位于中心的内管在远离喷口一端呈封闭状态构成一空腔；高压水从环状缝隙高 速喷出，造成了中心管腔在此时的呈真空状态，由于射流中心压力低原因，使高压水射流形成的能量束，喷射的距离更远且能量集中不散。在通往喷嘴的高压水管路范围设置保温设 施，保温层内部加装由温度传感器，通过智能电路控制PN结半导体冷却(也具有增温功能) 装置或其他控温装置，动态的将纯净的水从增压器增压(增压会使原本温度不高的水产生 大量的热)及在高压管内流动到喷嘴喷出整个过程中，强制冷却并且保持至接近凝点的可 流动的温度液态；使超高压的水在由喷嘴高速喷出的瞬间，由于在迅速减压时，利用了其相 对的换热不及时特点，即便是喷嘴以外区域的空气气温度、以及被加工的工件的温度高于 冰点时，仍然能够形成无数的，携带着巨大速度能量的细小冰晶束射流；利用这种冰晶与尚 未结晶水的超音速混合射流，可以精确高效的冷态的切割几乎一切高硬度材料。当操作环 境温度过高影响结晶效果时，可在机械外围设置用于防止由于空气对流同时又能防止溅射 的、便于观察的透明防护装置。本发明的益处1、本发明是经过动态的智能温度调控，利用水的另一种物理相态冰晶，替代以往 的磨料对高硬度材料，进行高效切割的崭新的技术，摆脱了以往对磨料供给系统的过分依 赖，所以说本发明是真正含义的水刀。2、不掺磨料的水流对于其所经高压管路以及喷嘴几乎不会造成任何的磨损，更不 存在磨料的成本消耗，不但大幅提高了水刀机械的使用寿命，而且提高了对工件7的切割 精确度，因此将会使得水刀的应用领域更加的广泛。
权利要求
1.本发明冰晶水刀技术，是将高压水射流机械，通过使用智能电路温度控制装置，动态 的对高压水流经范围内的管路实行强制冷却，使之保持在接近凝点的流动液态；当高压水 在由喷嘴高速喷出的瞬间，形成携带着巨大速度能量的冰晶束射流，使冷态切割技术摆脱 以往对磨料及磨料供应机构依赖。
2.根据权利要求1所述的冰晶水刀技术，其特征在于应用首创的环喷式聚流喷嘴；它 是一种套管式的特殊结构的射流喷嘴，在处于同心圆位置的两管之间，有一环状缝隙供射 流在此高速喷出；喷嘴的中心管在远离喷口的另一端封闭，使之形成一个空腔。
全文摘要
目前，国内外广泛使用的水刀，都是依赖专用的供砂系统在高压水射流中，添加磨料来切割加工高硬度材料的；高速流动的磨料不仅会对于其所流经的高压管路以及喷嘴造成致命的磨损，同时又会对所切割工件的精度会造成偏差，这也是历来困扰着高压水切割机械生产者和使用者的最头疼的核心技术难题，有史以来从未得到有效的解决。本发明冰晶水刀技术，是将高压水射流机械，安装本发明首创的环喷式聚流喷嘴；在高压水管路通过温控装置将不含盐类的水强制冷却，动态的控制其保持接近凝点的、可流动的液态温度范围；使由喷嘴喷出的接近冰点的水射流，能够在瞬间形成携带着巨大速度能量的高硬度冰晶束水射流；本发明是利用水的另一种物理相态冰晶，替代以往的磨料对高硬度材料，进行高效切割的崭新的技术，摆脱了以往对磨料供给系统的过分依赖，所以说本发明是真正含义的水刀；不掺磨料的水流对于其所经高压管路以及喷嘴几乎不会造成任何的磨损，更不存在磨料的成本消耗，不但大幅提高了水刀机械的使用寿命，而且提高了对工件的切割精确度，因此将会使得水刀的应用领域更加的广泛。
文档编号B24C5/04GK102069454SQ20091022008
公开日2011年5月25日 申请日期2009年11月23日 优先权日2009年11月23日
发明者王智刚 申请人:王智刚