(57)【要約】高圧流体ジェットを発生させるための改善された装置は、カッティングヘッド中の切頭円錐壁を係合する切頭円錐表面を有するオリフィスマウントを備え、このオリフィスマウントおよびカッティングヘッドの形状が、マウントの安定性を増大させ、そして圧力に供された場合の、ジュエルオリフィスに隣接するマウントの撓みを低減するように選択されている。ノズル本体およびカッティングヘッドの配置は、このノズル本体上のねじ山の上流および下流の両方のパイロット直径、ならびにカッティングヘッドの穴をそれぞれ提供することによって、改善される。カッティングヘッド中の混合チューブの正確な配置は、この混合チューブの外部表面にカラーを強固に固定することによって達成され、このカラーは、混合チャンバの下流のカッティングヘッドのショルダーおよび穴に係合して、この混合チャンバを、軸方向および半径方向に正確に位置付ける。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧流体ジェットシステム中で使用するためのオリフィスマウントであって、以下：
切頭円錐外部表面を有するオリフィスマウント本体、
を備え、ここで、該オリフィスマウント本体の長手軸から該切頭円錐外部表面の中点までの半径方向距離が、０．１１〜０．１９インチである、オリフィスマウント。
【請求項２】
前記切頭円錐外部表面の中点と前記オリフィスマウント本体の上部表面との間の長手軸方向距離が、０．１５〜０．３インチである、請求項１に記載のオリフィスマウント。
【請求項３】
前記切頭円錐外部表面が、５５°〜８０°の角度を形成する、請求項１に記載のオリフィスマウント。
【請求項４】
前記オリフィスマウントが、約１００，０００ｐｓｉの２％降伏強さを有する物質から形成される、請求項１に記載のオリフィスマウント。
【請求項５】
前記オリフィスマウント本体の下部領域が、前記切頭円錐表面の下に、該本体の長手軸に対して平行に延びる環状部材を有する、請求項１に記載のオリフィスマウント。
【請求項６】
前記オリフィスマウント本体の上部領域中に配置されたジュエルオリフィスをさらに備える、請求項１に記載のオリフィスマウント。
【請求項７】
高圧流体ジェットシステムにおいて使用するためのカッティングヘッドであって、以下：
本体であって、長手軸に沿って該本体を通って延びる縦方向の穴を有する、本体を備え、
該穴の第一領域は、該本体中の切頭円錐壁を形成し、ここで、該カッティングヘッドの長手軸と該切頭円錐壁の中点との間の半径方向距離が、０．１１〜０．１９インチである、カッティングヘッド。
【請求項８】
前記穴の第二領域が、複数のねじ山を備えて提供され、そして該穴が、該ねじ山の上流の第一のパイロット壁および該ねじ山の下流の第二のパイロット壁を規定する、請求項７に記載のカッティングヘッド。
【請求項９】
前記穴が、前記第一領域の下流の混合チャンバを規定し、該穴が、該混合チャンバの下流の前記カッティングヘッド本体中のショルダーを規定する、請求項７に記載のカッティングヘッド。
【請求項１０】
前記カッティングヘッドの穴から該カッティングヘッドの外部表面へと側方に延びる排気穴をさらに備える、請求項７に記載のカッティングヘッド。
【請求項１１】
高圧流体ジェットシステムにおいて使用するためのノズル本体であって、以下：
ノズル本体であって、長手軸に沿って該ノズル本体を通って延びる穴を有する、ノズル本体、
該ノズル本体の外部表面上に提供された複数のねじ山を有する、該ノズル本体の第一領域、ならびに
該ねじ山の上流に提供される第一のパイロット壁、および該ねじ山の下流に提供される第二のパイロット壁、
を備える、ノズル本体。
【請求項１２】
高圧流体ジェットシステムと共に使用するためのシールドであって、該シールドは、以下：
高圧流体ジェットアセンブリの端部領域に連結可能な環状フランジ、
該フランジから下流に延びる環状スカート、および
該シールドの内部領域に配置される耐磨耗性物質のディスク、
を備える、シールド。
【請求項１３】
前記ディスクが、ポリウレタンから形成される、請求項１２に記載のシールド。
【請求項１４】
高圧流体ジェットシステム中で使用するための混合チューブであって、該チューブは、以下：
混合チューブ本体であって、長手軸に沿って該混合チューブを通って延びる穴を有する、混合チューブ本体、および
該混合チューブの上部領域において該混合チューブの外部表面に強固に固定されたカラーであって、該カラーは、カッティングヘッドの穴を通って上方にスライドし、そして所望の位置で、該混合チューブを長手軸方向で位置付けるようにサイズ決めされた、カラー、
を備える、混合チューブ。
【請求項１５】
前記混合チューブ本体の上部表面から前記カラーの底部表面までの距離が、０．０２〜２．０インチである、請求項１４に記載の混合チューブ。
【請求項１６】
前記カラーの壁厚が、０．０１〜０．２インチである、請求項１４に記載の混合チューブ。
【請求項１７】
前記カラーの外部表面が、実質的に円筒型である、請求項１４に記載の混合チューブ。
【請求項１８】
前記カラーの外部表面が、実質的に切頭円錐型である、請求項１４に記載の混合チューブ。
【請求項１９】
前記カラーが、ナットに取り囲まれ、該ナットの外部表面が、カッティングヘッドのねじ切りされた内部表面に係合するようにねじ切りされている、請求項１４に記載の混合チューブ。
【請求項２０】
高圧流体ジェットシステム中で使用するための混合チューブであって、以下：
混合チューブ本体であって、該混合チューブを通って延びる縦方向の穴を有し、該混合チューブへの入り口および出口を規定する、混合チューブ本体、
混合チューブ本体の第一の円筒型領域であって、該第一の円筒型領域の下流の該混合チューブ本体の第二の外径よりも小さい第一の外径を有する該入り口に隣接する、混合チューブ本体の第一の円筒型領域、
を備える、混合チューブ。
【請求項２１】
高圧流体ジェットを形成するための装置であって、該装置は、以下：
カッティングヘッドであって、長手軸に沿って該カッティングヘッドを通って延びる縦方向の穴を有し、該穴の第一の領域は、該カッティングヘッド中に切頭円錐壁を形成する、カッティングヘッド；および
該カッティングヘッドに連結されたノズル本体であって、該ノズル本体は、長手軸に沿って該ノズル本体を通って延びる穴を有する、ノズル本体、
を備え、ここで、該ノズル本体の該穴の直径に対する該カッティングヘッドの切頭円錐壁の長さの比が、０．２〜０．４７である、
装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の装置であって、前記カッティングヘッドの穴の第二領域が、複数のねじ山を備えて提供され、そして該カッティングヘッドの穴が、該ねじ山の上流の第一のパイロット壁および該ねじ山の下流の第二のパイロット壁を規定し、ここで、前記ノズル本体の下部領域が、複数のノズル本体ねじ山、該ノズル本体ねじ山の上流の第三のパイロット壁および該ノズル本体ねじ山の下流の第四のパイロット壁を備えて提供され、該ノズル本体ねじ山が、該カッティングヘッドの穴中のねじ山に係合する場合に、該カッティングヘッドの第一および第二のパイロット壁が、それぞれ、該ノズル本体の第三および第四のパイロット壁に係合する、装置。
【請求項２３】
請求項２１に記載の装置であって、以下：
混合チューブであって、該混合チューブの上部領域中の該混合チューブの外部表面に強固に固定されたカラーを有する、混合チューブ、を備え、該カラーは、前記カッティングヘッドの穴を通って上方にスライドし、そして所望の位置で、該混合チューブを長手軸方向で位置付けるようにサイズ決めされた、カラー、
をさらに備える、装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の装置であって、以下：
前記カラーの下で前記混合チューブを取り囲み、前記カッティングヘッドの穴中に受容される、コレット、
をさらに備え、該コレットは、選択的に締められ、そして緩められるナットによって、該混合チューブに対して締められており、該カラーは、該ナットが緩められる場合に、該カッティングヘッド中に該混合チューブを保持するように、該コレットの上部表面に係合している、装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の装置であって、以下：
前記高圧流体ジェットアセンブリの端部領域に連結された環状フランジを有するシールド、
前記混合チューブに隣接するシールドの内部領域に配置された耐摩耗性物質のディスク、
をさらに備える、装置。
【請求項２６】
請求項２１に記載の装置であって、前記カッティングヘッドは、該カッティングヘッドの外部表面から該カッティングヘッドの穴へと側方に延びる排気穴を備える、装置。
【請求項２７】
高圧流体ジェットを形成するための装置であって、以下：
カッティングヘッドであって、長手軸に沿って該カッティングヘッドを通って延びる縦方向の穴を有し、該穴の第一領域が、該カッティングヘッド中に切頭円錐を形成する、カッティングヘッド；
オリフィスマウントであって、該オリフィスマウントが、該カッティングヘッドの穴中に配置される場合に、該カッティングヘッドの切頭円錐壁に隣接して配置される、切頭円錐外部表面を有し、該オリフィスマウントの切頭円錐表面の下に、該穴の長手軸に対して平行に延びる環状部材を有する、オリフィスマウント、
を備え；
そしてここで、該カッティングヘッドは、該カッティングヘッドの外部表面から該オリフィスマウントの環状部材に隣接する点へと側方に延びる排気穴を備える、
装置。
【請求項２８】
高圧流体ジェットを形成するための装置であって、以下：
カッティングヘッドであって、長手軸に沿って該カッティングヘッドを通って延びる縦方向の穴を有し、該穴の第一領域が混合チャンバを形成し、そしてショルダーが、該混合チャンバの下流の該カッティングヘッド中に提供される、カッティングヘッド；および
混合チューブであって、該混合チューブの外部表面に強固に固定されたカラーを有し、該カラーは、カッティングヘッド本体において該混合チューブを長手軸方向に位置付けるように、該カッティングヘッド本体中のショルダーに対して配置される、混合チューブ、
を備える、装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載の装置であって、前記混合チューブのカラーと前記カッティングヘッド本体のショルダーとの間に配置されたｏ−リングをさらに備える、装置。
【請求項３０】
請求項２８に記載の装置であって、前記カラーが、前記カッティングヘッドの穴の円錐領域に嵌合して係合する円錐外部表面を有し、それによって、前記混合チューブを前記カッティングヘッド本体に迅速に配置する、装置。
【請求項３１】
請求項２８に記載の装置であって、以下：
前記カラーの下で前記混合チューブを取り囲み、そして前記カッティングヘッドの穴において受容される、コレット、
をさらに備え、該コレットは、選択的に締められ、そして緩められるナットによって、該混合チューブに対して締められており、該カラーは、該ナットが緩められる場合に、該カッティングヘッド中に該混合チューブを保持するように、該コレットの上部表面に係合している、装置。
【請求項３２】
高圧流体ジェットを形成するための装置であって、以下：
カッティングヘッドであって、長手軸に沿って該カッティングヘッドを通って延びる縦方向の穴を有し、該穴の第一領域が、複数のねじ山を備えて提供され、ここで、該カッティングヘッドの穴が、該ねじ山の上流の第一のパイロット壁および該ねじ山の下流の第二のパイロット壁を規定する、カッティングヘッド；ならびに
該カッティングヘッドに連結されたノズル本体であって、該ノズル本体の外部表面が、複数のノズル本体ねじ山、ならびに該ノズル本体ねじ山の上流の第三のパイロット壁および該ノズル本体ねじ山の下流の第四のパイロット壁を備えて提供され、該ノズル本体ねじ山が、該カッティングヘッドの穴中のねじ山に係合する場合に、該カッティングヘッドの第一および第二のパイロット壁が、それぞれ、該ノズル本体の第三および第四のパイロット壁に係合する、装置。
【請求項３３】
高圧流体ジェットを形成するための装置であって、以下：
切頭円錐外部表面を有する、オリフィスマウント；および
該オリフィスマウントに連結されたノズル本体であって、該ノズル本体は、長手軸に沿って該ノズル本体を通って延びる穴を有する、ノズル本体、
を備え、ここで、該ノズル本体の該穴の直径に対する該オリフィスマウントの切頭円錐外部表面の長さの比が、０．２〜０．４７である、
装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本発明は、２００１年８月２７日に出願された、米国特許出願番号０９／９４０，６８９（現在係属中であり、この出願は、その全体が本明細書中で参考として援用される）の一部継続出願である。
【０００２】
（発明の背景）
（発明の分野）
本発明は、高圧研磨ウォータージェットを発生するための装置を含む、高圧流体ジェットを発生するための装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
（関連技術の説明）
高圧研磨ウォータージェットを含む、高圧流体ジェットは、多くの異なる工業において、広範な種々の材料をカッティングするために用いられる。高圧流体ジェットを発生するためのシステム（例えば、Ｆｌｏｗ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（本発明の譲渡人）により製造されるＰａｓｅｒ  ３システム）が、現在利用可能である。この型のシステムは、Ｆｌｏｗの米国特許第５，６４３，０５８号（この特許は、本明細書中で参考として援用される）に示されそして記載される。このようなシステムにおいて、高圧流体（代表的には、水）は、カッティングヘッドのオリフィスを通って流動して、高圧ジェットを形成する。所望される場合、研磨粒子が、混合チャンバに供給され、そしてジェットにより飛沫同伴される。なぜならば、このジェットは、混合チャンバおよび混合チューブを通って流動するからである。高圧研磨ウォータージェットは、混合チューブから放出され、そして選択した経路に沿って、カッティングするワークピースに向かって方向付けられる。
【０００４】
種々のシステムが、選択した経路に沿って高圧流体ジェットを移動するために現在利用可能である。（全体を通じて用いられる用語「高圧流体経路」および「ジェット」は、全ての型の高圧流体ジェット（高圧ウォータージェットおよび高圧研磨ウォータージェットを含むが、これらに限定されない）を包含することが理解されるべきである）。このようなシステムは、２軸（ｔｗｏ−ａｘｉｓ）機械、３軸（ｔｈｒｅｅ  ａｘｉｓ）機械および５軸（ｆｉｖｅ−ａｘｉｓ）機械と一般的に呼ばれる。従来の３軸機械は、Ｚ軸に沿った（すなわち、ワークピースに向かうおよびワークピースから離れる）垂直運動を与えるラム上にヘッドカッティングアセンブリを装着している。次いで、このラムは、カートリッジを介してブリッジに装着される。このカートリッジは、水平面のブリッジの長手方向の軸に並行に自由に移動する。このブリッジは、１つ以上のレール上に滑走可能に装着されて、ブリッジの長手方向の軸に平行な方向に移動する。この様式において、カッティングヘッドアセンブリにより発生された高圧流体ジェットは、Ｘ−Ｙ平面の所望の経路に沿って移動し、そして、所望され得るように、ワークピースに対して上昇および下降する。従来の５軸機械は、類似の様式で作動するが、２つのさらなる回転軸（代表的には、１つの水平軸および１つの垂直軸）の周りの回転を提供する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
出願人らは、高速流体ジェットを発生するための改良されたシステムを提供することが所望されそして可能であると考えている。本発明は、このようなシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（発明の簡単な要旨）
簡単には、本発明は、高圧流体ジェット（例えば、高圧研磨ウォータージェット）を発生する改良されたシステムを提供する。より詳細には、本発明の改良された装置は、カッティングヘッドアセンブリを備え、このカッティングヘッドアセンブリは、高圧流体ジェットを発生するためのオリフィスマウント内のオリフィス、およびこのオリフィスの下流のカッティングヘッドの本体内に配置された混合チューブの両方を有する。このカッティングヘッドは、ノズル本体を通して高圧流体の供給源に連結され、そして研磨剤の供給源にもまた連結され得、当該分野で知られているように、高圧研磨流体ジェットまたは高速研磨流体ジェットを発生する。
【０００７】
本発明に従って、オリフィスマウントは、切頭円錐（ｆｒｕｓｔｏ−ｃｏｎｉｃａｌ）の外表面を有し、これを、カッティングヘッドのボア内に形成された対応する切頭円錐の壁に対して設置する。以前に、米国特許第５，６４３，０５８号に記載されるように、５５〜８０°の内角を形成することがこのオリフィスマウントの切頭円錐表面に好ましい。しかし、出願人らは、切頭円錐表面の長さを減少させるにより、オリフィスマウントの性能を改善し、その結果、切頭円錐表面の中間点と、オリフィスマウントの長手方向の軸または中心線との間の半径方向の距離は、以前に利用可能であるマウントと比べて減少される。カッティングヘッド中の対応する切頭円錐ベアリング表面の長さもまた、従来のシステムと比較して減少し、そして好ましい実施形態では、オリフィスマウントの切頭円錐表面の長さ未満である。アセンブリの長手方向の軸（これはオリフィスマウントおよびカッティングヘッドの長手方向の軸または中心線に対応する）と、カッティングヘッドおよびオリフィスマウントのベアリング表面の中心点との間の距離を最小限にすることにより、圧力下でのマウントの変形が減少される。オリフィスマウントの切頭円錐表面の中間点と、オリフィスマウントの上部表面との間の距離はまた、圧力下でのオリフィスマウントの安定性を増大するように最大化される。本発明に従う装置を提供することにより、アセンブリの磨耗特性および精度が改善され、それにより、システムのコストを削減し、そしてシステムの全体の性能を改善する。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態に従って、カラーが、混合チューブの上部領域内の混合チューブの外表面に堅く固定される。カッティングヘッドのボアは、カッティングヘッド内の混合チャンバの下流にショルダーを形成し、そしてこのショルダーの下流の点からカッティングヘッドの遠位端まで外側に向かって広がる。この混合チューブ上のカラーは、カッティングヘッドのボアを通って上向きに滑走し、かつカッティングヘッドのショルダーに収まるような大きさにされる。このカラーは、混合チューブの外表面に堅く固定されるので、これは、カラーがショルダーに対してレジスターする（ｒｅｇｉｓｔｅｒ）場合、選択した特定の長手方向の位置に混合チューブを位置付け、それによって、混合チューブがこれ以上カッティングヘッドへと挿入されるのを防ぐ。
【０００９】
カラーは、円筒形であり得、そして混合チューブの周りに位置付けられ、そしてカッティングヘッドのボアの広がった末端へと挿入されるコレットにより支持される。あるいは、このカラーは、実質的に切頭円錐であり得、その結果、これは、ショルダーに対して設置され、かつボアの円錐表面とかみ合い、それにより、混合チューブを長手方向かつ放射状に配置する。この様式において、混合チューブは、カッティングヘッド内に正確に配置され得、ピン、インサート、または混合チューブをレジスターするために当該分野で公知の他のデバイスを完全に排除する。この様式では、製造は、より簡単でかつ費用効果があり、そして混合チャンバの容量は、ピンまたはインサートなどによる影響を受けない。さらに、カラーは、混合チューブの長さに沿った任意の所望の点で、混合チューブの外表面に対して堅く固定され得、それにより、混合チューブの入口が選択的にかつ正確に位置付けられることを可能にすることが理解される。この様式で、システムの操作は、公知の操作パラメーター（例えば、研磨剤のサイズ、研磨剤の型、オリフィスのサイズおよびオリフィスの位置、流体圧、ならびに流速）における変化に対して、性能を最適化するように調整され得る。
【００１０】
高圧流体は、カッティングヘッドに連結されたノズル本体を介してシステムに提供される。ノズル本体とカッティングヘッドとの組み立ての精度を向上させるために、カッティングヘッドのボアは、カッティングヘッドのボア内のねじ山の上流および下流の両方にパイロット表面を備える。同様に、ノズル本体の外表面は、対応するねじ山、およびノズル本体のねじ山の上流および下流にパイロット表面を備える。この様式では、カッティングヘッドのパイロット表面は、ノズル本体のネジ山およびカッティングヘッドのねじ山が係合される場合、ノズル本体の対応するパイロット表面を係合する。出願人らは、互いに長手方向に間隔を空けた２つのパイロット表面のこの使用が、１つのパイロット表面のみを使用する従来のシステムを超える改善された結果を提供すると考える。
【００１１】
シールドは、混合チューブの末端領域の周辺に、ジェットのスプレーを収容するように、カッティングヘッドアセンブリの末端領域に連結される。好ましい実施形態では、耐水性材料（例えば、ポリウレタン）のディスクが、シールドの内部領域内に配置される。
【００１２】
（発明の詳細な説明）
図１に示されるように、改良型高圧研磨ウォータージェットアセンブリ１０は、本発明の好ましい実施形態に従って提供される。（本発明は、研磨ウォータージェットに関して本明細書中に記載されるが、本発明は、研磨ウォータージェットに制限されるのではなく、任意の型の高圧流体ジェットを発生および操作するために用いられ得ることが理解されるべきである）。アセンブリ１０は、カッティングヘッド２２および混合チューブ４９を備え、このカッティングヘッド２２は、オリフィスマウント１１により保持されたジュエルオリフィス２０を備える。当該分野で公知であるように、高圧流体は、ノズル本体３７を通ってオリフィス２０に提供され、高圧流体ジェットを発生し、研磨剤が、ポート７４を介して飛沫同伴され得る。（このカッティングヘッドは、第２の流体（例えば、空気）の導入を可能にするか、またはカッティングヘッドを真空供給源またはセンサに接続することを可能にする、第２のポートを備える）。高圧流体ジェットおよび飛沫同伴された研磨剤は、混合チューブ４９を通って流動し、そして研磨ウォータージェットとして混合チューブから出る。
【００１３】
本発明に従って、そして図２および３に最もよく見られるように、オリフィスマウント１１は、カッティングヘッド２２のボア２３内に形成された対応する切頭円錐壁２６に対して設置する切頭円錐外表面１２を有する。上で議論されるように、５５〜８０°の内角１８を形成することがオリフィスマウント１１の切頭円錐表面１２にとって好適である。この角度は、オリフィスマウントを、容易に、カッティングヘッドへ配置しそしてカッティングヘッドから取出すことを可能にする。
【００１４】
しかし、出願人らは、切頭円錐表面１２の長さ６９を減少させることにより、オリフィスマウント１１の性能をさらに向上させた。このようにして、切頭円錐表面１２の中間点１５とオリフィスマウント１１の長手方向の軸または中心線１４との間の半径方向の距離１３は、従来のマウントと比べて減少する。オリフィスマウントの長手方向の軸と切頭円錐表面１２の中心点１５との間の距離１３を最小限にすることによって、加圧時のジュエルオリフィス２０に隣接するマウントの変形が軽減される。さらに、距離１３を減少させることにより、マウントは、システムの動作の間に圧力に供されたときにより安定となる。システムの精度をさらに向上させるために、切頭円錐表面１２の中間点１５とオリフィスマウント１１の上部表面１７との間の距離１６はまた、最大にされ、それにより、圧力下でのオリフィスマウントの安定性を増大させる。好ましい実施形態では、長さ６９は、０．１〜０．２インチである。好ましい実施形態では、距離１３は、０．１１〜０．１９インチであり、そして好ましくは、０．１５〜０．１８５インチである。好ましい実施形態では、距離１６は、０．１５〜０．３インチである。
【００１５】
図３にみられるように、オリフィスマウント１１に好ましい幾何的条件は、ジュエルオリフィス２０が、マウント１１の上部表面１７よりも下の凹所に置かれるか、オリフィスマウントの上部表面と実質的に同一平面上にあることが適切である。この幾何的条件は、向上した安定性、ならびにジュエルオリフィスを固定する型、位置、および方法に関わらず低減された変形を提供する一方で、出願人らは、本発明に従って達成される増大した安定性は、ジュエルオリフィス２０が、ハードシールを用いて（例えば、金属シールを用いて）装着される場合に、特に有益であると考える。
【００１６】
代替的な実施形態において、図３に示されるように、オリフィスマウント１１が、提供され、環状部材１９が、このオリフィスマウント１１の長手軸１４に平行して、切頭円錐表面１２の下に延びる。図４Ａに示されるように、カッティングヘッドへと組立てられた場合、この環状部材１９は、ベント３５と整列し得、この環状部材１９は、外気に対して開口する。好ましい実施形態において、ベント３５は、カッティングヘッド２２の外側表面３６からカッティングヘッドのボアに向かい、オリフィスマウントの環状部材に隣接する、カッティングヘッドの切頭円錐壁２６の下流の点まで横に延びる。ベント３５の供給は、高圧流体ジェットシステムの操作の間に、代表的にオリフィスマウントの下に形成される減圧状態を緩和する。この領域の減圧は、研磨剤の逆流を引き起こし、そして非効率的な混合を生じる。この問題は、本発明に従って軽減される。
【００１７】
好ましい実施形態において、オリフィスマウント１１は、１００，０００ｐｓｉより大きい２％の降伏強さを有する材料から作製される。好ましい材料の例としては、ステンレス鋼である、ＰＨ１５−５、ＰＨ１７−４、および４１０／４１６が挙げられる。
【００１８】
図４Ａ、図４Ｂ、および図１０に最もよく示されるように、長手軸２４に沿ってカッティングヘッド２２を通って延びるボア２３を有するカッティングヘッド２２が提供される。ボア２３の第一の領域２５は、カッティングヘッド本体中に切頭円錐壁２６を形成する。オリフィスマウント１１の構造に類似して、カッティングヘッドの長手軸２４と切頭円錐壁２６の中点２８との間の半径方向の距離２７は、従来のカッティングヘッドより減少されている。好ましい実施形態において、距離２７は、０．１１〜０．１９インチであり、好ましくは、０．１５〜０．１８５インチである。オリフィスマウント１１がカッティングヘッド２２の中に配置される場合、オリフィスマウントの長手軸と、カッティングヘッドが整列することが図面から理解される。また、好ましい実施形態において、切頭円錐壁２６の中点２８は、切頭円錐表面１２の中点１５と、０．０５インチの距離内でほぼ整列する。ノズル本体３７のボア３８の直径７０に作用する圧力によって生じる負荷を支持するために切頭円錐表壁２６の長さ６８が十分でなければならないと仮定すれば、直径７０に対する長さ６８の比率は、０．２〜０．４７である。同様に、好ましい実施形態において、直径７０に対する切頭円錐表面１２の長さ６９の比率は、０．２〜０．４７である。
【００１９】
前記のように、高圧流体が、ノズル本体３７を介してカッティングヘッドに提供される。図１および図５に最も良く示されるように、ノズル本体３７は、長手軸３９に沿ってノズル本体３７を通って延びるボア３８を有する。ノズル本体の外側表面上に複数のネジ山４１を有するノズル本体の第一の領域４０が提供される。ネジ山４１の上流の第一のパイロット壁４２およびネジ山４１の下流の第二のパイロット壁４３を有するノズル本体３７がさらに提供される。図４Ａに最も良く示されるように、複数のネジ山３０を有するカッティングヘッド２２を通って延びるボア２３の領域２９が提供される。ネジ山３０の上流の第一のパイロット壁３１およびネジ山３０の下流の第二のパイロット壁３２を有するカッティングヘッドボアのこの領域もまた提供される。ノズル本体３７がカッティングヘッド２２内にネジ山を介して挿入される場合、カッティングヘッドの第一のパイロット壁および第二のパイロット壁は、それぞれ、ノズル本体の第一のパイロット壁および第二のパイロット壁と係合し、それによってノズル本体とカッティングヘッドとの整列の正確さを増加させる。本出願人らは、互いに長手軸方向に間隔の空いた２つのパイロットの直径を提供することは、単一のパイロット表面のみを用いる従来のシステムを超える改善された結果を生じると考える。
【００２０】
図４Ａにおいてさらに例示されるように、カッティングヘッド２２のボア２３は、混合チャンバ３３および混合チャンバー３３の下流のショルダー３４をさらに規定する。好ましい実施形態において、入口６３および出口６４を規定するように長手軸５１に沿って混合チューブ４９を通って延びるボア５０を有する混合チューブ４９がカッティングヘッド２２中に配置される。図６に例示されるように、混合チューブの外側表面５３に強固に固定されたカラー５２を有する混合チューブ４９が、混合チューブの上部領域５４中に提供される。混合チューブにカラーを強固に固定するために、種々の方法が、用いられ得、その方法としては、プレスフィッティング、シュリンクフィッティング、または適切な接着物質が挙げられる。このカラーはまた、混合チューブを作製する製造プロセスの間に形成され得、そして研削により最終的な寸法に機械加工される。このカラーは、金属、プラスチック、または混合チューブと同じ材料で作製され得る。
【００２１】
カラー５２は、カッティングヘッドのボア２３を通って上方にスライドするのに十分に小さい外径を有し、なおこのカラーの外径は、このカラーがショルダー３４に対してはまり、かつ混合チューブがカッティングヘッド２２にさらに挿入されないように十分に大きい。好ましい実施形態において、図６に示されるように、カラー５２の壁の厚さ７５は０．０１〜０．２インチである。カラー５２が、混合チューブの外側表面に強固に固定されているので、それは混合チューブを、軸方向にカッティングヘッド２２のボア内に、ピン、インサートまたは混合物を配置するために当該分野において現在用いられている他の構造物を必要とすることなく正確に配置する。ｏ−リング７３は、カラー５２とショルダー３４との間に配置されて、逆流しないように混合チャンバー３３を密封する。
【００２２】
好ましい実施形態において、カラー５２は、円筒形であり、そしてコレット７１およびコレットナット７２に対して混合チューブを配置するために用いられ、混合チューブは、このアセンブリに対して選択的に締めつけられ、そして緩められる。図１および図４Ａにおいて最も良く示されるように、カッティングヘッド２２のボア２３は、コレット７１の外壁を嵌合により係合するショルダー３４の下流にある円錐である。コレットナット７２が緩められる場合、カラー５２は、コレット７１の上部表面の上に留まり、混合チューブ４９がカッティングヘッド２２からはずれ落ちることおよびカッティングヘッドから抜け出すことを防ぐ。あるいは、図７に示されるように、混合チューブの外側表面に強固に固定されたカラーは、切頭円錐であり得、その結果、混合チューブ４９がカッティングヘッドの遠位端へと挿入された場合、カラー５８は、この混合チューブを軸方向および半径方向の両方に配置する。
【００２３】
カラー５２は、任意の所望の位置で、混合チューブ４９の外側表面に強固に固定されて、混合チューブの入口６３をカッティングヘッドボア２３における特定の位置に正確に配置し得る。カラー５２の正確な位置が、作動パラメーターに基づき精密に調整され得るが、好ましい実施形態において、混合チューブの頂部表面５５とカラー５２の底部表面５６との間の距離５７は、０．０２〜２．０インチである。この様式において、このシステムのツール先端の正確さが改善される。
【００２４】
代替的な実施形態において、図８に示されるように、混合チューブ４９に対する入口６３に隣接する第一の円筒形領域６５を有する混合チューブ４９が提供され、第一の円筒形領域６５の外径６６が第一の円筒形領域の下流の混合チューブ４９の外径６７より短い。この様式において、混合チューブの外径の変化により生じるステップが、カッティングヘッド２２におけるショルダー３４に対してはまり、選択された軸方向の位置に混合チューブを正確に配置する。
【００２５】
代替的な実施形態において、図９Ａおよび図９Ｂにおいて例示されるように、切頭円錐カラー５９が、混合チューブ４９上に配置され、次いで、これは、締りばめを介して、カッティングヘッドのネジ切り内側表面６２を係合するようなネジ山６１を有するナット６０内に保持される。
【００２６】
図１に示されるように、本発明に従い提供される高圧流体ジェットを作製するための改善された装置は、カッティングヘッドの端部領域４６に結合されたシールド４４を備える。コレットナット７２における溝と締りばめを形成するフランジ４５を有するシールド４４が提供される。環状のスカート４７は、フランジ４５から混合チューブ４９の端部領域の周辺に下方向に延びる。この様式において、シールドは、流体ジェットからのスプレーを実質的に収容する。好ましい実施形態において、図１に示されるように、耐磨耗性材料（例えば、ポリウレタン）のディスク４８が、シールド４４の内側領域内に配置される。
【００２７】
前述のことから、本発明の特定の実施形態が、例示のために本明細書中に記載されてきたが、種々の改変が、本発明の精神および範囲を逸脱することなくなされ得ることが理解される。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲による以外は、制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明に従って提供される、高圧流体ジェットを形成するためのアセンブリの正面断面図である。
【図２】図２は、本発明に従って提供される、オリフィスマウントの正面断面図である。
【図３】図３は、本発明に従って提供される、オリフィスマウントの代替の実施形態である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明に従って提供される、カッティングヘッドの正面断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに示されるカッティングヘッドの領域の拡大した詳細図である。
【図５】図５は、本発明に従って提供される、ノズル本体の正面断面図である。
【図６】図６は、本発明に従って提供される、混合チューブアセンブリの正面断面図である。
【図７】図７は、本発明に従って提供される、混合チューブの部分正面断面図である。
【図８】図８は、本発明に従って提供される、混合チューブの部分正面断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明に従って提供される、混合チューブの部分正面断面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、カッティングヘッド本体に装着されて示された図９Ａの混合チューブアセンブリの部分正面断面図である。
【図１０】図１０は、図１に示されるように、本発明に従って提供された、オリフィスマウントおよびカッティングヘッドの正面断面図である。
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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