RS63840B1

RS63840B1 - Abrazivna glava sa više mlaznica

Info

Publication number: RS63840B1
Application number: RS20221043A
Authority: RS
Inventors: Jirí Mestánek; Zdenek Ríha
Original assignee: Ptv Spol S R O; Ustav Geoniky Av Cr V V I
Priority date: 2018-03-13
Filing date: 2019-03-12
Publication date: 2023-01-31
Also published as: EA201990490A3; CZ2018124A3; US20190283213A1; CZ307860B6; EP3539721A1; US11396084B2; EA201990490A2; ES2930403T3; EP3539721B1; PL3539721T3

Description

Opis

Oblast tehnike

[0001] Teničko rešenje spada u oblast hidraulike. Tema patenta je alatka za čišćenje/uklanjanje površina materijala i za cepanje/čišćenje materijala mlazom tečnosti obogaćenim čvrstim česticama abraziva. Posebno, pronalazak se odnosi na abrazivnu glavu sa više mlaznica u skladu sa preambulom nezavisnog patentnog zahteva 1, gde je takva glava poznata iz dokumenta CN 206967310 U.

Stanje tehnike

[0002] Abrazivna glava sa unosom gasa i abraziva trenutno u upotrebi sastoji se samo od jedne mlaznice za tečnost, komore za mešanje i abrazivne mlaznice. Gore pomenute komponente postavljene su jedna za drugom na osi alatke tako da mlaz tečnosti velike brzine koji formira mlaznica za tečnost prolazi celom dužinom ose alatke. Mlaznica za tečnost konstruiše se da pretvara energiju pritiska u kinetičku energiju, stvarajući tako gore pomenuti mlaz tečnosti velike brzine. Uzan mlaz tečnosti prolazi kroz centar alatke ili druge delove abrazivne glave. Kretanje mlaza kroz centar komore za mešanje rezultuje unosom gasa i abraziva u komoru za mešanje. Gas i čestice abraziva ubrzavaju se ovde kretanjem mlaza tečnosti velike brzine. Ovde se kao tečnost može upotrebiti voda. Ovde se kao gas može upotrebiti vazduh. Napravljena smeša tečnosti, gasa i čestica abraziva nastavlja da protiče da bi prošla kroz centar abrazivne mlaznice. Dalje ubrzavanje gasa i čestica abraziva ostvaruje se delovanjem protoka mlaza tečnosti velike brzine u unutrašnjosti kućišta abrazivne mlaznice, koja se uglavnom formira pomoću ulaznog konusa povezanog sa oblikom uzvodne komore za mešanje i dugim cilindričnim otvorom. Profil velike brzine opisane smeše tečnosti, gasa i čestica abraziva stvara se u cilindričnom odeljku abrazivne glave. Nedostatak trenutnog rešenja, kao što su patenti EP2853349A1, EP0873220B1 ili US2016/0129551A1, jeste izrazito centralan obrazac profila brzine. Češka prijava pronalaska CZ PV 2014-754 koja opisuje abrazivnu glavu u klasičnoj dispoziciji sa naglaskom na geometriji komore za mešanje suočava se sa sličnim problemom. Oblik komore za mešanje konstruiše se na takav način da svodi na minimum degradaciju čestica abraziva. To povećava efikasnost sečenja. Sa svim dispozicijama glave mlaznica poznatim do sada, najveća brzina čestica postiže se u centru cilindričnog odeljka abrazivne mlaznice gde se nalazi mlaz tečnosti. Brzina smeše tada brzo opada prema zidu cilindričnog odeljka abrazivne mlaznice. Taj oblik profila brzine određuje se raspodelom same smeše u cilindričnom odeljku abrazivne mlaznice. Oblik profila brzine abrazivne glave sa jednom mlaznicom rotaciono je simetričan sa znatnom vršnom vrednošću oko ose alatke. Kao što je već rečeno, mlaz tečnosti prolazi kroz centar cilindričnog odeljka abrazivne mlaznice. Gas teče oko zidova cilindričnog odeljka abrazivne mlaznice. Čestica abraziva koja se nalazi blizu centra cilindričnog odeljka tada se efikasno ubrzava do veoma velike brzine (700 m u sekundi ili više). Čestica abraziva koja se nalazi blizu zida cilindričnog odeljka abrazivne mlaznice tada se ubrzava znatno manje (do brzine od 150 m u sekundi ili niže) gotovo bez ikakvog doprinosa efikasnom procesu sečenja. Te čestice ubrzane do nižih brzina tada umanjuju relevantnu efikasnost sečenja same abrazivne glave. Opisani centralni profil brzine smeše sa navedenom raspodelom gustine smeše čija je maksimalna gustina na osi cilindričnog otvora izgleda da nije povoljan iz ugla efikasnosti sečenja. Značajna nepovoljnost trenutnih rešenja takođe je protok recirkulacionog gasa koji se gradi dok mlaz tečnosti prolazi kroz alatku. Recirkulacioni protok često nosi čestice abraziva nagore do mlaznice za tečnost, na taj način je oštećujući zajedno sa drugim delovima opreme. Taj fenomen se vizuelizuje na Sl.8A.

[0003] Dokument DE 2928698 predstavlja blisko stanje tehnike. Taj dokument opisuje opremu koja može sadržati više mlaznica za tečnost čiji se mlazevi, međutim, ukrštaju samo u komori za mešanje. Komora za mešanje se ispunjava dopremljenim abrazivnim materijalom koji se uvlači nadolazećim mlazevima tečnosti. Odvojeni mlazevi tečnosti zahvataju čestice abraziva, prenoseći tako na njih svoju kinetičku energiju. U tački ukrštanja pojedinačnih mlazeva tečnosti, mlazevi tečnosti se savijaju u jedan zajednički mlaz tečnosti. Međutim, čestice abraziva imaju toliko energije da ne menjaju svoj pravac u tački ukrštanja, nastavljaju da se kreću pravo i udaraju u zidove komore za mešanje, što dovodi do brze degradacije čestica abraziva kao i do brzog oštećenja komore za mešanje. Degradacija čestica abraziva uključuje takođe i brzo opadanje snage sečenja i tačnosti takve opreme.

[0004] Dokument EP 1527820 opisuje jednu komponentu nakon umetanja u glavu mlaznice sa dve simetrično postavljene rupe. Dalji dokumenti koji predstavljaju generalno stanje tehnike uključuju na primer CN 2504037 Y ili CN 206967310 U.

Opis pronalaska

[0005] Nova abrazivna glava sa više mlaznica prema nezavisnom patentnom zahtevu 1 razvijena je da bi cepala/sekla materijale mlazom tečnosti obogaćenim čvrstim česticama abraziva sa ujednačenije ravnim profilom brzine i ujednačenijim profilom gustine tečnosti i abrazivne smeše u cilindričnom poprečnom preseku abrazivne mlaznice, pri čemu je najniža brzina čestica abraziva na izlazu abrazivne glave/mlaznice veća od 150 m u sekundi sa pritiskom tečnosti preko 100 MP pre mlaznica za tečnost. Sa takvom alatkom, snaga sečenja povećana je nekoliko puta. Poboljšanje u brzini i obliku profila gustine smeše koja prolazi kroz abrazivnu mlaznicu postiže se tako što se u alatki uključuje više mlaznica za tečnost. Upotreba više mlaznica za tečnost u poređenju sa konvencionalnom jednom mlaznicom dovodi do toga da su vektori profila brzine smeše ravniji, da nisu rotaciono simetrični, sa manjim udelom odlažućih slojeva na cilindričnom zidu abrazivne mlaznice. Mlazevi tečnosti u alatki interferiraju, savijajući se jedan prema drugom na zajedničkom ukrštanju, stvarajući na taj način novi zajednički mlaz čiji presek profila brzine može imati zvezdast oblik sa brojem uglova koji odgovaraju prvobitnim mlazevima tečnosti ili mlaznicama za tečnost.

Opis konstrukcije

[0006] U pravcu od dovoda vode pod pritiskom nagore do abrazivne mlaznice – nizvodno – alatka se sastoji od najmanje dve mlaznice za tečnost, pri čemu svaka mlaznica za tečnost ima pogodnost u tome što je povezana sa dovodnim kanalom, dovodni kanali pojedinčanih mlaznica ili pojedinačnih mlaznica za tečnost tada vode do jednog zajedničkog kanala koji vodi u komoru za mešanje na čijem se kraju povezuje abrazivna mlaznica. Najmanje dva dovoda smeše gasa i abraziva vode do komore za mešanje. Dovodi smeše gasa i abraziva imaju pogodnost u tome što su povezani sa razvodnikom smeše gasa i abraziva. Dovod ili zajednički kanal ima pogodnost u tome što je opremljen dovodom čistog gasa.

[0007] Postoji najmanje dve mlaznice za tečnost u alatki bez ograničenja u pogledu njihovog maksimalnog broja. Uključivanjem više mlaznica za tečnost, postiže se ujednačeniji profil brzine kao i ujednačen profil gustine smeše abraziva i tečnosti u poprečnom preseku mlaza. Mlaznice za tečnost u alatki postavljaju se simetrično oko uzdužne ose alatke (u nastavku samo „osa alatke“), neposredno se vezujući za dovodne kanale ili vode u zajednički kanal. Osa mlaznice za tečnost paralelna je sa osom dovodnog kanala, koji je usmeren ka osi alatke pod izvesnim uglom, tj. pod uglom između ose alatke i ose mlaznice za tečnost (u nastavku samo „ose mlaznice“) ili ose dovodnog kanala. Nagib se konstruiše pod uglovima između 0,5° do 45°, dok simetrično postavljene mlaznice za tečnost koje uključuju dovodne kanale u jednom setu moraju da imaju isti nagib. Idealne konstrukcije alatke rade sa nagibima koji radi pogodnosti moraju biti u opsegu između 2° i 25°.

[0008] Mlaznice za tečnost smeštaju se oko ose alatke u setovima, gde je svaki sa rotacionom simetrijom i izvesnim nagibom u odnosu na osu alatke, pri čemu jedan set mlaznica sadrži najmanje dve ili tri mlaznice na jednoj dubini alatke u jednom krugu koji leži u ravni normalnoj u odnosu na pravac protoka zajedničkog mlaza.

[0009] Moguće je, na primer, postaviti pet mlaznica u jednom setu pri čemu se svih pet mlaznica smešta u rotaciono simetričnom obrascu sa istim nagibom pod uslovom da mlaznice za tečnost u setu od svih pet mlaznica imaju jednake stope protoka zapremine. To će obezbediti međusobno savijanje mlazova tečnosti i stvaranje zajedničkog mlaza uz svođenje gubitka energije na minimum.

[0010] Ili, tri mlaznice se mogu postaviti u nizu u rotaciono simetričnom obrascu sa istim nagibom ili dve mlaznice mogu biti postavljene sa manjim nagibom u rotaciono simetričnom obrascu ili jedna naspram druge, pri čemu se oba seta postavljaju na jednu dubinu u odnosu na pravac protoka. To je pod uslovom da mlazovi tečnosti iz jedne mlaznice imaju iste stope protoka zapremine. To će obezbediti međusobno savijanje mlazova tečnosti, tj. tri u zajedničkom mlazu i onda dva u već napravljenom mlazu, jer se sa nižim nagibom tačka ukrštanja dostiže kasnije u pravcu protoka pod uslovom da dve mlaznice iz drugog seta prave oštriji ugao sa osom alatke nego prvi set od tri mlaznice.

[0011] Ili, tri mlaznice sa datim nagibom mogu se postaviti u prvom nizu i na prvoj dubini u rotaciono simetričnom obrascu, a druge dve mlaznice sa istim nagibom mogu se postaviti nizvodno u drugom nizu i na drugoj dubini. Ponovo, to je pod uslovom da mlazevi tečnosti iz jednog seta mlaznica imaju iste stope protoka zapremine. To će obezbediti međusobno savijanje mlazeva tečnosti u zajednički mlaz, tj. tri mlaza prvo, onda druga dva niže nizvodno koji se stapaju sa zajedničkim mlazom koji već protiče kasnije nizvodno.

[0012] Na taj način, mlaznice za tečnost postavljaju se u alatki u setovima, dok postoje najmanje dve mlaznice u jednom redu sa jednakim stopama protoka zapremine, jednakim nagibom u odnosu na osu alatke, postavljene su na istoj dubini, tj. na istom rastojanju od izlaza abrazivne mlaznice i postavljene su u rotaciono simetričnom obrascu oko ose alatke ili jedna naspram druge. Različiti setovi mlaznica mogu imati iste od različitih nagiba i iste od različitih dubina. Ose pojedinačnih mlaznica za tečnost i dovodnih kanala sastaju se jedna sa drugom i osom alatke u zajedničkom dovodnom kanalu u jednoj ili više zajedničkih tačaka – ukrštanja gde se odigrava savijanje i interferencija mlazeva protoka tečnosti, dok su ukrštanja koja se nalaze u zajedničkom kanalu pre ulaza u komoru za mešanje. Broj ukrštanja zavisi od broja setova mlaznica za tečnost, dubine njihovog položaja u alatki i nagiba mlaznica za tečnost sa dovodnim kanalima budući da mlaznice iz dva različita seta na različitim dubinama alatke mogu imati samo jedno ukrštanje određeno uglovima nagiba mlaznice u oba seta. Povećanje nagiba skraćuje rastojanje za stizanje do ukrštanja.

[0013] Druga velika pogodnost koja vodi do znatnog povećanja roka trajanja alatke jeste uključivanje dovoda čistog gasa u dovodnim kanalima radi spajanja sa tokom mlaza tečnosti koji dolazi iz mlaznice za tečnost. Ti dovodi gasova obezbeđuju unos gasa u alatku, otklanjajući na taj način neželjenu recirkulaciju vazduha zajedno sa česticama samog abraziva koje oštećuju unutrašnje komponente alatke i uglavnom mlaznicu za tečnost. Recirkulacija se pokazuje na Sl.8 sa Sl.8A koje opisuju uzvodnu recirkulaciju gasa i abraziva naviše do mlaznice za tečnost u slučaju kada se ne instalira nikakav dovod čistog gasa, dok Sl.8B pokazuje protok čistog gasa kroz kanal nizvodno u odnosu na tok mlaza tečnosti koji otklanja recirkulaciju gasa i abraziva unatrag tako što ispunjava čitav kanal. Na taj način, dopremanje čistog gasa u dovodne kanale obavlja se odvojeno pre dovoda abraziva.

[0014] Takođe, zajednički kanal u alatki sa unosom čistog vazduha ima pogodnost u tome što se sužava nizvodno pre komore za mešanje dok je zbir prečnika dovodnih kanala mlaznice za tečnost jednak ili veći od prečnika izlaza zajedničkog kanala koji vodi u komoru za mešanje, a prečnik izlaza suženog zajedničkog kanala manji je od prečnika izlaza cilindričnog odeljka abrazivne mlaznice. Najmanje dva dovoda za smešu gasa i abraziva vode u komoru za mešanje. Komora za mešanje spaja se u abrazivnu mlaznicu. Prečnik izlaza zajedničkog kanala ima pogodnost u tome što je jednak ili manji od cilindričnog odeljka abrazivne mlaznice. Ako je prečnik izlaza zajedničkog kanala manji od prečnika cilindričnog odeljka abrazivne mlaznice, postoji automatski unos smeše gasa i abraziva u komoru za mešanje zahvaljujući nastalom usisavanju. Ako je prečnik izlaza zajedničkog kanala jednak ili veći od prečnika cilindričnog odeljka abrazivne mlaznice, smeša gasa i abraziva mora se dopremiti u komoru za mešanje bustovanjem .

[0015] U alatki koja nije opremljena bilo unosom čistog vazduha ili suženjem zajedničkog kanala, abraziv se može uneti automatski takođe bustovanjem smeše gasa i abraziva.

Opis funkcionisanja abrazivne glave sa više mlaznica

[0016] Tečnost se sprovodi u alatku pod pritiskom kroz mlaznice za tečnost. Mlaz tečnosti teče od mlaznica za tečnost u odvojene dovodne kanale dok tečnost koja prolazi kroz dovodni kanal ima pogodnost unosa čistog gasa. Unos čistog gasa eliminisao je protok recirkulacionog gasa u dovodnim kanalima. Time se izbegava da protok recirkulacionog gasa odnese abraziv uzvodno u odnosu na protok tečnosti, i tako se eliminiše oštećenje mlaznica za tečnost i komponenata glave česticama abraziva.

[0017] Pojedinačni mlazovi tečnosti otpuštaju se iz toka pojedinačnih dovodnih kanala u zajednički kanal gde se ukrštaju u zavisnosti od nagiba i dubine položaja setova mlaznica. Za nagib ispod 0,5°, neophodno je da dovodni kanali imaju konstrukcijom predviđenu dužinu, koja rezultuje u otežanom rukovanju alatkom. Za nagib preko 45°, dolazi do širenja tečnosti na ukrštanju, što rezultuje u gubitku brzine mlaza i ispunjavanju zajedničkog kanala tečnošću sa nedovoljnom brzinom otpuštanja iz zajedničkog kanala. Na svakom ukrštanju, odvija se integrisanje (interferencija) i savijanje mlazeva tečnosti u pravcu ose alatke.

Zajednički mlaz tečnosti velike brzine tada nastavlja od ukrštanja u komoru za mešanje duž ose alatke. U komori za mešanje, smeša gasa i abraziva uvlači se pomoću mlaza tečnosti velike brzine. Ako je prečnik izlaza zajedničkog kanala manji od prečnika cilindričnog odeljka abrazivne mlaznice, odigrava se automatski unos smeše gasa i abraziva. Mlaz tečnosti zajedno sa česticama abraziva nastavlja da teče u abrazivnu mlaznicu i van alatke. Mlaz velike brzine tretiran na taj način ima ujednačeno raspoređen profil brzine i gustine u okviru kružnog poprečnog preseka protoka abrazivne mlaznice. Integrisanje datih mlazeva tečnosti čini da se oni šire po čitavom poprečnom preseku protoka abrazivne mlaznice i ukupan profil brzine postaje ravan. To rezultuje u ubrzavanju takođe onih čestica abraziva koje se kreću blizu cilindričnog zida abrazivne mlaznice do brzina koje znatno premašuju 150 m u sekundi. Opisana činjenica rezultuje u do trostrukom povećanju u snazi sečenja za abrazivnu glavu sa tri mlaznice. Poprečni presek takvih profila brzine alatke ima oblik jednake zvezde. Broj uglova zvezde odgovara broju mlaznica za tečnost alatke.

[0018] U slučaju dispozicije abrazivne glave sa više mlaznica, unos smeše vazduha i čestica abraziva izvodi se u komori za mešanje, tj. nizvodno nakon ukrštanja. Ako je došlo do kontakta između čestice abraziva i mlaza tečnosti nizvodno pre ukrštanja, čestica abraziva bi primila trajektoriju i visoku kinetičku energiju od mlaza tečnosti koji cilja u osu alatke pod nagibom. Na ukrštanju, mlazevi tečnosti interferiraju i savijaju se nasuprot ubrzanim česticama abraziva. One nastavljaju duž nagnute trajektorije u odnosu na osu alatke koju su dobile od mlaza tečnosti pre interferencije. Čestica abraziva koja se kreće ukoso u odnosu na osu alatke tada udara u zidove alatke, što dovodi do vrlo brze degradacije ključnih komponenata abrazivne glave kao i samih čestica abraziva, što dovodi do znatnog umanjenja snage sečenja alatke.

Implementacija konstrukcije alatke

[0019] Konstrukciju alatke trebalo bi odabrati s obzirom na nivo opterećenja alatke. Napregnute komponente alatke, potporna kućišta i mlaznice mogu se napraviti od tvrdog metala ili čelika visoke čvrstine i otpornog na abraziv (kao što je čelik 17-4PH, 17022, 1.4057 ili 17346 itd.) i preporučuje se odabir materijala visoke čvrstine kao što su dijamant ili safir za mlaznice. Za spojeve i nenapregnute delove alatke, moguće je odabrati manje otporne materijale kao što je PVC.

[0020] Korisno je kada se alatka napravi od potpornog kućišta u koje se umeće unutrašnje kućište sa kanalima sprovedenim od mlaznica za tečnost do zajedničkog kanala ili komore za mešanje. Spojevi za vodu pod pritiskom nalaze se na gornjem delu potpornog kućišta. Kućišta mlaznica za tečnost nalaze se unutar unutrašnjeg kućišta. Više komponenata može se spojiti sa unutrašnjim kućištem upotrebom navojnog spoja, presovanog spoja ili drugog trajnog ili rasklopivog postupka. Kućište abrazivne mlaznice smešteno je na dnu potpornog kućišta. Kao pogodnost, kućište abrazivne mlaznice može se u potpornom kućištu fiksirati navojnim spojem ili se može pripojiti potpornom kućištu preko prstenastog osigurača sa navrtkom. Između unutrašnjeg kućišta ili umetnute mlaznice i kućišta abrazivne mlaznice, nalazi se komora za mešanje koja može biti direktan deo potpornog kućišta. Smeša vazduha i abraziva može imati prednost u tome što se doprema kroz nekoliko simetrično postavljenih spojeva.

[0021] Profil brzine alatke sa više mlaznica dvostruko je ili trostruko ujednačeniji u poređenju sa alatkom sa jednom mlaznicom za vodu kada se ujednačenost meri u skladu sa standardnom devijacijom profila brzine smeše tečnosti i gasa na izlazu abrazivne mlaznice.

Suština predstavljenih slika nacrta

[0022]

Sl.1: A. Stanje tehnike. Oblik profila brzine (uzdužni presek) u abrazivnoj mlaznici za abrazivnu glavu sa jednom mlaznicom za tečnost. B. Stanje tehnike. Oblik profila brzine (poprečni presek) u abrazivnoj mlaznici za abrazivnu glavu sa jednom mlaznicom za tečnost trenutno u upotrebi.

Sl.2: A. Oblik profila brzine u abrazivnoj mlaznici (uzdužni presek) za alatku sa tri mlaznice za tečnost. B. Oblik profila brzine u abrazivnoj mlaznici (poprečni presek) za alatku sa više mlaznica za tečnost.

Sl.3: A. Abrazivna glava prema primeru 1 sa tri mlaznice 21 za tečnost sa dovodom 26 čistog gasa 96 kroz odvojene dovodne kanale 25 i četiri dovoda 28 smeše gasa i abraziva 94. B. Detaljan pogled na poprečni presek alatke sa obeleženim osama.

Sl.4: A. Abrazivna glava prema primeru 3 sa pet mlaznica 21 za tečnost u dva seta sa dovodom 26 čistog gasa 96 kroz odvojene dovodne kanale 25 i tri dovoda 28 smeše gasa i abraziva 94 u komoru 22 za mešanje. B. Detaljan pogled na poprečni presek alatke sa obeleženim osama.

Sl.5: A. Abrazivna glava prema primeru 2 sa četiri mlaznice 21 za tečnost i dovodom 26 čistog gasa 96 kroz odvojene dovodne kanale 25 i četiri dovoda 28 smeše gasa i abraziva 94 u komoru 22 za mešanje. B. Detaljan pogled na poprečni presek alatke sa obeleženim osama.

Sl.6: Vizuelizacija pojedinačnih mlaznica 95 za tečnost, njihovo ukrštanje i zajednički mlaz za konstrukciju alatke prema primeru 2 sa četiri mlaznice 21 za tečnost i četiri odvojena dovodna kanala 25.

Sl.7: Primer dispozicije pet mlaznica 21 za tečnost u odnosu na osu 55 alatke.

Sl.8: A. Stanje tehnike. Alatka bez odvojenog dovoda 96 za čisti gas sa jednom mlaznicom 21 za tečnost. B. Vizuelizacija čistog gasa 96 koji teče kroz kanal 25 nizvodno u odnosu na protok 95 mlaza tečnosti.

Sl.9: A. Abrazivna glava prema primeru 4 sa tri mlaznice 21 za tečnost sa odvojenim dovodnim kanalima 25 i četiri dovoda 28 smeše gasa i abraziva 94. B. Detaljan pogled na poprečni presek alatke sa obeleženim osama.

Sl.10: A. Abrazivna glava prema primeru 5 sa dve mlaznice 21 za tečnost koje vode direktno do zajedničkog kanala 27 i tri dovoda 28 smeše gasa i abraziva 94.

Primeri izvođenja pronalaska

Primer 1

[0023] Abrazivna glava sa tri mlaznice za tečnost (vodu) i unos čistog gasa kroz odvojene dovodne kanale i četiri ulaza za unesenu smešu gasa i abraziva.

[0024] Sl. 3 pokazuje primer konstrukcije alatke sa tri mlaznice 21 za vodu, pri čemu su mlaznice 21 za vodu postavljene u rotaciono simetričnom obrascu oko ose 55 alatke posle dovoda 73 za tečnost pod pritiskom. Ose 56 mlaznica 21 za vodu i odvojenih dovodnih kanala 25 prave ugao od 8° sa osom 55 alatke. Svaka mlaznica 21 za vodu povezuje se sa svojim dovodnim kanalom 25 sa konstantim prečnikom koji omogućuju mlazu 95 tečnosti velike brzine da teče od date mlaznice 21 za vodu u ukrštanje definisano ukrštanjem 56 osa 21 mlaznica za tečnost i ose 55 alatke. Svaki dovodni kanal 25 oprema se dovodom 26 čistog gasa 96, pri čemu se čisti gas 96 automatski unosi u odvojene dovodne kanale 25. Tri odvojena dovodna kanala 25 spajaju se u jedan zajednički kanal 27 sa konstantnim prečnikom. U toj tački, pojedinačni mlazevi 95 tečnosti spajaju se u jedan zajednički mlaz koji nastavlja duž ose 55 alatke u komoru 22 za mešanje, sa kojom je povezan zajednički kanal 27. Četiri dovoda 28 smeše 94 gasa i abraziva vode u komoru 22 za mešanje. Smeša 94 gasa i abraziva ulazi bustovanjem u komoru 22 za mešanje kroz dovode 28 smeše 94 gasa i abraziva. Smeša 94 gasa i abraziva ubrzana zajedničkim mlazom 95 tečnosti velike brzine ulazi u abrazivnu mlaznicu 23 povezanu sa komorom za mešanje. Abrazivna mlaznica 23 postavlja se na osu 55 alatke na kraju alatke. U toj tački, dalje ubrzanje opisane smeše odvija se pre udara u sečeni materijal.

[0025] Potporno kućište abrazivne glave za mlaznice 21 za tečnost, kućište 22 komore za mešanje i kućište 23 abrazivne mlaznice sadrži odvojene dovodne kanale 25, i zajednički kanal 27 i pravi se od čelika 17-4PH. Kućište 22 komore za mešanje pravi se od tvrdog metala. Kućište 23 abrazivne mlaznice pravi se od tvrdog metala. Dovodi 26 čistog gasa 96 napravljeni od čelika 17022 povezuju se sa potpornim kućištem abrazivne glave. Dovodi 28 smeše 94 gasa i abraziva napravljeni do čelika 17022 povezuju se sa potpornim kućištem abrazivne glave.

[0026] U slučaju alatke napravljene prema primeru 1, nema recirkulacije gasa zahvaljujući prisustvu dovoda 26 čistog gasa 96 u odvojene dovodne kanale 25. Profil sečenja i brzine takve alatke veoma je efikasan zahvaljujući prisustvu tri mlaznice 21 za tečnost, pri čemu profil sečenja ima oblik zvezde sa tri ugla, profil brzine takve alatke postiže trostruko ujednačeniju raspodelu brzine nasuprot stanju tehnike – tj. dispoziciji sa jednom mlaznicom bez odvojenih spojeva 26 za čisti gas 96.

Primer 2

[0027] Abrazivna glava sa četiri mlaznice za tečnost (vodu) i unos čistog gasa kroz odvojene dovodne kanale i četiri ulaza za unesenu smešu gasa i abraziva u komoru za mešanje.

[0028] Sl.5a i 5b pokazuju primer konstrukcije alatke sa četiri mlaznice 21 za vodu, pri čemu se mlaznice 21 za vodu postavljaju u rotaciono simetričnom obrascu oko ose 55 alatke posle dovoda 73 tečnosti pod pritiskom. Ose 56 mlaznica 21 za vodu i dovojenih dovodnih kanala 25 prave ugao od 15° sa osom 55 alatke. Svaka mlaznica 21 za vodu povezuje se sa svojim dovodnim kanalom 25 sa konstantim prečnikom koji omogućava mlazu 95 tečnosti velike brzine da teče od date mlaznice 21 za vodu u ukrštanje definisano ukrštanjem 56 osa 21 mlaznica za tečnost i ose 55 alatke. Svaki dovodni kanal 25 oprema se dovodom 26 čistog gasa 96, pri čemu se čisti gas 96 automatski unosi u odvojene dovodne kanale 25. Dovodi 26 čistog gasa 96 vode do zajedničkog razvodnika 72 čistog gasa 96. Četiri odvojena dovodna kanala 25 spajaju se u jedan zajednički kanal 27 sa konstantnim prečnikom. U toj tački, pojedinačni mlazovi 95 tečnosti spajaju se u jedan zajednički mlaz koji nastavlja duž ose 55 alatke. Zajednički kanal 27 sužava se 29 pre ulaska u komoru 22 za mešanje. Četiri dovoda 28 smeše 94 gasa i abraziva vode u komoru za mešanje 22. Smeša 94 gasa i abraziva ulazi automatski u komoru 22 za mešanje kroz dovode 28 smeše 94 gasa i abraziva usisavanjem u komoru 22 za mešanje. Dovodi 28 smeše gasa i abraziva 94 povezuju se sa zajedničkim razvodnikom 71 smeše gasa 94 i abraziva. Smeša 94 gasa i abraziva uzbrana zajedničkim mlazom 95 tečnosti velike brzine ulazi u abrazivnu mlaznicu 23. Abrazivna mlaznica 23 postavlja se na osi 55 alatke na kraju alatke. U toj tački, dalje ubrzavanje opisane smeše odvija se pre udara u sečeni materijal.

[0029] Potporno kućište abrazivne glave u kome su kućište 21 mlaznice za tečnost, suženje 29, kućište 22 komore za mešanje i kućište 23 abrazivne glave, pravi se od čelika 17-4PH. Kućište mlaznice u kome su postavljene mlaznice 21 za vodu pravi se od čelika 17346. Kućište 29 suženja pravi se od čelika 1.4057 otpornog na abraziju. Kućište 22 komore za mešanje pravi se od čelika 1.4057 otpornog na abraziju. Kućište 23 abrazivne mlaznice pravi se od tvrdog metala. Dovodi 26 čistog gasa 96 prave se od PVC-a. Kućište 72 razvodnika čistog gasa 96 pravi se od čelika 17022. Dovodi 28 smeše 94 gasa i abraziva prave se od PVC-a. Kućište 71 razvodnika smeše 94 gasa i abraziva pravi se od čelika 17346.

[0030] U slučaju alatke napravljene prema primeru 2, nema recirkulacije gasa zahvaljujući prisustvu dovoda 26 čistog gasa 96 u odvojene dovodne kanale 25. Profil sečenja i brzine takve alatke veoma je efikasan zahvaljujući prisustvu četiri mlaznice 21 za tečnost, pri čemu profil sečenja ima oblik zvezde sa četiri ugla, profil brzine takve alatke postiže skoro trostruko ujednačeniju raspodelu brzine nasuprot stanju tehnike – tj. dispoziciji sa jednom mlaznicom bez odvojenih spojeva 26 za čisti gas 96.

Primer 3

[0031] Abrazivna glava sa pet mlaznica za tečnost (vodu) postavljena na dve dubine jedinice i unos čistog gasa kroz odvojene dovodne kanale i tri ulaza za unesenu smešu gasa i abraziva u komoru za mešanje.

[0032] Sl. 4 pokazuje primer konstrukcije alatke sa pet mlaznica 21 za vodu postavljenih u dva seta, pri čemu se mlaznice 21 za vodu postavljaju u rotaciono simetričnom obrascu na dve dubine oko ose 55 alatke posle dovoda 73 tečnosti pod pritiskom. Ose 56 mlaznica 21 za vodu u prvom setu i one odvojenih dovodnih kanala 25 prave ugao od 12° sa osom 55 alatke. Ose 56 mlaznica 21 za vodu u drugom setu i one odvojenih dovodnih kanala 25 prave ugao od 10° sa osom 55 alatke. Svaka mlaznica 21 za vodu povezuje se sa svojim dovodnim kanalom 25 sa konstantnim prečnikom koji omogućava da mlaz 95 tečnosti velike brzine teče od date mlaznice 21 za vodu u ukrštanje definicano ukrštanjem 56 osa 21 mlaznice za tečnost i ose 55 alatke. Alatka obuhvata dva ukrštanja. Prvo, prve tri ose 56 mlaznica 21 za vodu ukrštaju se duž ose 55 alatke. Zatim, druge dve ose 56 mlaznica 21 za tečnost sreću se na drugoj tački ukrštanja zajedno sa osom 55 alatke i spojenim mlazom prve tri mlaznice 21 za tečnost. Svaki dovodni kanal 25 oprema se dovodom 26 čistog gasa, pri čemu se čisti gas 96 automatski unosi u odvojene dovodne kanale 25. Dovodi 26 čistog gasa 96 vode u zajednički razvodnik 72 čistog gasa 96. Tri odvojena dovodna kanala 25 spajaju se u jedan zajednički kanal 27 sa konstantnim prečnikom. U toj tački, pojedinačni mlazevi 95 tečnosti spajaju se u jedan zajednički mlaz koji nastavlja duž ose 55 alatke. Zajednički kanal 27 sužava se 29 pre ulaska u komoru 22 za mešanje. Prvo ukrštanje nalazi se u zajedničkom kanalu 27, drugo ukrštanje nalazi se na suženju 29 redom. U toj tački, svi mlazevi 95 tečnosti spajaju se u jedan zajednički mlaz koji nastavlja duž ose 55 alatke u komoru 22 za mešanje. Četiri dovoda 28 smeše 94 gasa i abraziva vode u komoru 22 za mešanje. Smeša 94 gasa i abraziva ulazi automatski u komoru 22 za mešanje kroz dovode 28 smeše 94 gasa i abraziva usisavanjem u komoru 22 za mešanje. Dovodi 28 smeše 94 gasa i abraziva spajaju se sa zajedničkim razvodnikom 71 smeše gasa 94 i abraziva. Smeša 94 gasa i abraziva ubrzana zajedničkim mlazom 95 tečnosti velike brzine ulazi u abrazivnu mlaznicu 23. Abrazivna mlaznica 23 se postavlja na osi 55 alatke na kraju alatke. U toj tački, dalje ubrzavanje opisane smeše odvija se pre udara u sečeni materijal.

[0033] Potporno kućište abrazivne glave u kome su mlaznice 21 za tečnost, suženje 29 formirano insertovanim kućištem mlaznice, kućište 22 komore za mešanje i kućište 23 abrazivne glave, pravi se od čelika 17346. Kućište 22 komore za mešanje pravi se od čelika 1.4057 otpornog na abraziju. Kućište 23 abrazivne mlaznice pravi se od tvrdog metala. Dovod 26 čistog gasa 96 pravi se od čelika 17-4PH. Kućište 72 razvodnika čistog gasa 96 pravi se od čelika 17022. Dovod 28 smeše 94 gasa i abraziva pravi se od PVC-a. Kućište 71 razvodnika smeše 94 gasa i abraziva pravi se od čelika 17346.

[0034] U slučaju alatke napravljene prema primeru 3, nema recirkulacije gasa zahvaljujući prisustvu dovoda 26 čistog gasa 96 u odvojenim dovodnim kanalima 25. Profil sečenja i brzine takve alatke veoma je efikasan zahvaljujući prisustvu pet mlaznica 21 za tečnost, pri čemu profil sečenja ima oblik zvezde sa pet uglova, profil brzine takve alatke postiže više od trostruko ujednačeniju raspodelu brzine nasuprot stanju tehnike – tj. dispoziciji sa jednom mlaznicom bez odvojenih spojeva 26 za čist gas 96.

Primer 4

[0035] Abrazivna glava sa tri mlaznice za tečnost (vodu) bez unosa čistog gasa kroz odvojene dovodne kanale i četiri ulaza za unesenu smešu gasa i abraziva.

[0036] Sl. 9 pokazuje primer konstrukcije alatke sa tri mlaznice 21 za vodu, pri čemu se mlaznice 21 za vodu postavljaju u rotaciono simetričnom obrascu oko ose 55 alatke posle dovoda 73 za tečnost pod pritiskom. Ose 56 mlaznica 21 za vodu i odvojenih dovodnih kanala 25 prave ugao od 25° sa osom 55 alatke. Svaka mlaznica 21 za vodu povezuje se sa svojim dovodnim kanalom 25 sa konstantnim prečnikom koji omogućava mlazu 95 tečnosti velike brzine da tče od date mlaznice 21 za vodu u ukrštanje definisano ukrštanjem 56 osa 21 mlaznica za tečnost i ose 55 alatke. Tri odvojena dovodna kanala 25 spajaju se u jedan zajednički kanal 27 sa konstantnim prečnikom. U toj tački, pojedinačni mlazevi 95 tečnosti spajaju se u jedan zajednički mlaz koji nastavlja duž ose 55 alatke u komoru 22 za mešanje, sa kojom je povezan zajednički kanal 27. Tri dovoda 28 smeše 94 gasa i abraziva vode u komoru 22 za mešanje. Smeša 94 gasa i abraziva ulazi bustovanjem u komoru 22 za mešanje kroz dovode 28 smeše 94 gasa i abraziva. Smeša 94 gasa i abraziva ubrzana zajedničkim mlazom 95 tečnosti velike brzine ulazi u abrazivnu mlaznicu 23 povezanu sa komorom za mešanje. Abrazivna mlaznica 23 postavlja se na osu 55 alatke na kraju alatke. U toj tački, dalje ubrzavanje opisane smeše odvija se pre udara u sečeni materijal.

[0037] Potporno kućište abrazivne glave u kome su mlaznice 21 za tečnost, kućište 22 komore za mešanje i kućište 23 abrazivne mlaznice sadrži odvojene dovodne kanale 25, zajednički kanal 27 i pravi se od čelika 17-4PH. Kućište 22 komore za mešanje pravi se od tvrdog metala. Kućište 23 abrazivne mlaznice takođe se pravi od tvrdog metala. Dovodi 28 smeše 94 gasa i abraziva prave se od čelika 17022 i povezuju se sa potpornim kućištem abrazivne glave.

[0038] Premda se javlja izvesna recirkulacija gasa u alatki napravljenoj prema primeru 4, profil sečenja i brzine takve alatke veoma je efikasan zahvaljujući prisustvu tri mlaznice 21 za tečnost, sa profilom sečenja koji ima oblik zvezde sa tri ugla, profil brzine takve alatke postiže trostruko ujednačeniju raspodelu brzine nasuprot stanju tehnike – tj. dispoziciji sa jednom mlaznicom.

Primer 5

[0039] Abrazivna glava sa dve mlaznice za tečnost (vodu) i unosom čistog gasa u zajednički kanal i tri ulaza za unesenu smešu gasa i abraziva.

[0040] Sl.10 pokazuje primer konstrukcije alatke sa dve mlaznice 21 za vodu, pri čemu se mlaznice 21 za vodu postavljaju naspramno oko ose 55 alatke posle dovoda 73 za tečnost pod pritiskom. Ose 56 mlaznica 21 za vodu prave ugao od 2° sa osom 55 alatke. Obe mlaznice 21 za vodu vode direktno u zajednički kanal 27. U zajedničkom kanalau 27, pojedinačni mlazevi 95 tečnosti spajaju se u jedan zajednički mlaz koji nastavlja duž ose 55 alatke u komoru 22 za mešanje, sa kojom je povezan zajednički kanal 27. Tri dovoda 28 smeše 94 gasa i abraziva vode u komoru 22 za mešanje. Smeša 94 gasa i abraziva ulazi u komoru 22 za mešanje kroz dovode 28 smeše 94 gasa i abraziva automatski usisavanjem u komoru 22 za mešanje. Smeša 94 gasa i abraziva ubrzana zajedničkim mlazom 95 tečnosti velike brzine ulazi u abrazivnu mlaznicu 23 povezanu sa komorom za mešanje. Abrazivna mlaznica 23 postavlja se na osu 55 alatke na kraj alatke. U toj tački, dalje ubrzavanje opisane smeše odvija se pre udara u sečeni materijal.

[0041] Potporno kućište abrazivne glave u kome su mlaznice 21 za tečnost, kućište 22 komore za mešanje i kućište 23 abrazivne mlaznice sadrži zajednički kanal 27 i pravi se od čelika 17-4PH. Kućište 22 komore za mešanje pravi se od tvrdog metala. Kućište 23 abrazivne mlaznice takođe se pravi od tvrdog metala. Dovodi 26 čistog gasa 96 napravljeni od čelika 17022 povezuju se sa potpornim kućištem abrazivne glave. Dovodi 28 smeše 94 gasa i abraziva napravljeni od čelika 17-4PH povezuju se sa potpornim kućištem abrazivne glave.

[0042] Profil sečenja i brzine takve alatke veoma je efikasan zahvaljujući prisustvu dve mlaznice 21 za tečnost, profil brzine takve alatke postiže dvostruko ujednačeniju raspodelu brzine nasuprot stanju tehnike – tj. dispoziciji sa jednom mlaznicom.

Spisak oznaka za termine

[0043]

21 - mlazica za tečnost

22 - komora za mešanje

23 - abrazivna mlaznica

25 - dovodni kanal

26 - dovodi čistog gasa 96

27 - zajednički kanal

28 - dovodi gasa i abrazivne smeše 94

29 - suženje zajedničkog kanala 27

55 - osa alatke

56 - ose mlaznice 21 za tečnost

65 - oblik profila brzine smeše kod abrazivne glave sa jednom mlaznicom

66 - oblik profila brzine smeše kod abrazivne glave sa više mlaznica

71 - razvodnik gasa i abrazivne smeše 94

72 - razvodnik čistog gasa 96

73 - dovod tečnosti pod pritiskom

75 - cilindrični presek abrazivne mlaznice 23

92 - zajednički mlaz tečnosti

94 - smeša gasa i abraziva

95 - mlaz tečnosti

96 - čist gas

Primenljivost u industriji

[0044] Čišćenje materijala, uklanjanje površina materijala, cepanje ili sečenje materijala mlazom tečnosti obogaćenim ćvrstim česticama abraziva.

Claims

Patentni zahtevi

1. Abrazivna glava sa više mlaznica koja sadrži komoru (22) za mešanje opremljenu s najmanje dva dovoda (28) pogodna za smešu (94) gasa i abraziva, komora (22) za mešanje je spojena sa kućištem (23) abrazivne mlaznice, pri čemu glava sadrži najmanje jedan set od dve mlaznice (21) za tečnost postavljene oko ose (55) alatke, dok svaka mlaznica (21) za tečnost vodi u zajednički kanal (27), pri čemu osa (56) svake mlaznice (21) za tečnost pravi ugao od 0,5° do 45° sa osom (55) alatke, mlaznice (21) za tečnost postavljaju se u setu koji je na jednakom rastojanju od kućišta (23) abrazivne mlaznice pod istim uglom između ose (56) mlaznice za tečnost i ose (55) alatke, i koje su postavljene u rotaciono simetričnom obrascu oko ose (55) alatke ili jedna naspram druge sa zajedničkim ukrštanjem ose (56) mlaznice za tečnost i ose (55) alatke, naznačena time da je zajedničko ukrštanje u zajedničkom kanalu (27) od koga mlaznice za tečnost ulaze u komoru (22) za mešanje, sa kojom je zajednički kanal (27) povezan u pravcu protoka.

2. Abrazivna glava sa više mlaznica prema patentnom zahtevu 1 naznačena činjenicom da se dovodni kanal (25) nalazi između mlaznice (21) za tečnost i zajedničkog kanala (27), dok je osa (56) mlaznice za tečnost paralelna u odnosu na osu (25) dovodnog kanala.

3. Abrazivna glava sa više mlaznica prema patentnom zahtevu 2 naznačena činjenicom da osa (25) dovodnog kanala i osa (56) mlaznice za tečnost prave ugao od 2° do 25° sa osom (55) alatke.

4. Abrazivna glava sa više mlaznica prema patentnom zahtevu 1 naznačena činjenicom da glava sadrži jedan set od tri mlaznice (21) za tečnost.

5. Abrazivna glava sa više mlaznica prema patentnom zahtevu 1 naznačena činjenicom da glava sadrži jedan set od četiri mlaznice (21) za tečnost.

6. Abrazivna glava sa više mlaznica prema patentnom zahtevu 2 naznačena činjenicom da se odvojeni dovodni kanali (25) opremaju dovodima (26) čistog gasa (96).

7. Abrazivna glava sa više mlaznica prema patentnom zahtevu 1 naznačena činjenicom da se zajednički kanal (27) oprema dovodom (26) čistog gasa (96).

8. Abrazivna glava sa više mlaznica prema patentnom zahtevu 1 naznačena činjenicom da se zajednički kanal (27) oprema suženjem (29) pre ulaska u komoru (22) za mešanje.

9. Abrazivna glava sa više mlaznica prema patentnom zahtevu 8 naznačena činjenicom da se suženje (29) zajedničkog kanala (27) formira umetnutim kućištem mlaznice.

10. Abrazivna glava sa više mlaznica prema patentnom zahtevu 8 ili 9 naznačena činjenicom da je izlazni prečnik suženja (29) manji od prečnika cilindričnog odeljka (75) kućišta (23) abrazivne mlaznice.

11. Abrazivna glava sa više mlaznica prema patentnom zahtevu 1 ili 6 naznačena činjenicom da glava sadrži dva seta mlaznica (21) za tečnost, jedan set koji sadrži tri mlaznice (21) za tečnost postavljene oko ose (55) alatke u rotaciono simetričnom obrascu i drugi set mlaznica (21) za tečnost koji sadrži dve mlaznice (21) postavljene jedna naspram druge pri čemu je drugi set bliži izlazu abrazivne mlaznice (23) nego prvi set.