УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ НАПРАВЛЕННЫХ В БОК СТРУЙ ТЕКУЧИХ СРЕД

1. Сопловая система, предназначенная для образования струи абразивной текучей среды высокого давления, содержащая:
элемент для впуска материала, предназначенный для приема абразивного материала из системы подачи материала;
элемент для впуска текучей среды, предназначенный для приема текучей среды из системы подачи текучей среды;
сопловой дросселирующий элемент, предназначенный для приема текучей среды из элемента для впуска текучей среды, при этом сопловой дросселирующий элемент выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность образования струи текучей среды посредством использования текучей среды, проходящей через элемент для впуска текучей среды;
выпускной элемент, через который струя текучей среды выходит из сопловой системы;
проточный элемент для потока текучей среды, простирающийся между элементом для впуска текучей среды и выпускным элементом, при этом проточный элемент для потока текучей среды имеет входную секцию и выходную секцию, при этом сопловой дросселирующий элемент расположен между входной и выходной секциями так, что текучая среда во входной секции проходит через сопловой дросселирующий элемент для образования струи текучей среды в выходной секции, причем входная секция содержит элемент для изменения направления потока, выполненный с конфигурацией и размерами, обеспечивающими возможность приема потока текучей среды, проходящего в первом направлении, и выпуска потока текучей среды во втором направлении по направлению к сопловому дросселирующему элементу, при этом первое направление существенно отличается от второго направления, причем выходная секция содержит подающий проточный элемент, через который проходит струя текучей среды, образованная сопловым дросселирующим элементом, при этом подающий проточный элемент содержит выпускной элемент, через который струя текучей среды выходит из сопловой системы; и
проточный элемент для потока материала, простирающийся между элементом для впуска материала и выходной секцией проточного элемента для потока текучей среды так, что абразивный материал, проходящий через проточный элемент для материала, смешивается со струей текучей среды, образованной сопловым дросселирующим элементом.
2. Сопловая система по п.1, в которой элемент для изменения направления потока представляет собой угловой патрубок.
3. Сопловая система по п.1, в которой элемент для изменения направления потока образует угол между первым направлением и вторым направлением, и угол находится в пределах от приблизительно 10° до приблизительно 170°.
4. Сопловая система по п.1, в которой элемент для изменения направления потока образует угол между первым направлением и вторым направлением, и угол составляет приблизительно 90°.
5. Сопловая система по п.1, в которой расстояние между сопловым дросселирующим элементом и выпускным элементом подающего проточного элемента составляет менее приблизительно 6 дюймов (152,4 мм).
6. Сопловая система по п.5, в которой расстояние между сопловым дросселирующим элементом и выпускным элементом подающего проточного элемента составляет менее приблизительно 2 дюймов (50,8 мм).
7. Сопловая система по п.1, в которой в сопловом дросселирующем элементе задана осевая линия, и расстояние между осевой линией соплового дросселирующего элемента и наружным краем конца сопловой системы равно или меньше приблизительно 0,5 дюйма (12,7 мм).
8. Сопловая система по п.1, в которой система подачи материала выполнена с конфигурацией, обеспечивающей возможность выпуска достаточного количества абразивного материала, способного смешиваться со струей текучей среды для образования струи абразивной текучей среды для резания металла.
9. Низкопрофильная сопловая система для системы подачи струи абразивной текучей среды высокого давления, содержащая:
сопловой выпускной элемент, предназначенный для выпуска струи абразивной текучей среды из сопловой системы;
сопловой дросселирующий элемент, расположенный до соплового выпускного элемента по ходу потока и выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность образования струи текучей среды;
проточный элемент для потока текучей среды, имеющий входную секцию, расположенную до соплового дросселирующего элемента по ходу потока, и выходную секцию, расположенную за сопловым дросселирующим элементом по ходу потока, при этом входная секция содержит угловой патрубок, предназначенный для приема потока текучей среды, проходящего в первом направлении, и выпуска потока текучей среды, проходящего во втором направлении, по направлению к сопловому дросселирующему элементу, причем первое направление отличается от второго направления; и
проточный элемент для потока материала, соединенный с выходной секцией проточного элемента для потока текучей среды, и при этом проточный элемент для потока материала выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность подачи абразивного материала, который смешивается со струей текучей среды, образованной сопловым дросселирующим элементом, для образования струи абразивной текучей среды, подаваемой наружу из соплового выпускного элемента.
10. Сопловая система по п.9, в которой угловой патрубок образует угол между первым направлением и вторым направлением, находящийся в пределах от приблизительно 10° до приблизительно 170°.
11. Сопловая система по п.9, в которой выходная секция включает в себя подающий проточный элемент, расположенный за сопловым дросселирующим элементом по ходу потока, при этом подающий проточный элемент содержит канал, по которому проходит струя текучей среды, и вспомогательный канал, простирающийся от канала до материала.
12. Сопловая система по п.9, дополнительно содержащая:
смесительную трубу, в которой образован сопловой выпускной элемент и которая содержит канал, проходящий через нее, при этом отношение аксиальной длины смесительной трубы к среднему диаметру канала равно или меньше приблизительно 100.
13. Сопловая система по п.9, дополнительно содержащая:
дросселирующую опору, расположенную между сопловым дросселирующим элементом и выпускным элементом, при этом дросселирующая опора имеет канал, простирающийся через нее, причем канал образует, по меньшей мере, часть выходной секции проточного элемента для потока текучей среды, и, по меньшей мере, часть соплового дросселирующего элемента, в которой образован канал, содержит упрочненный материал.
14. Сопловая система по п.13, в которой упрочненный материал представляет собой карбид вольфрама.
15. Сопловая система по п.9, дополнительно содержащая:
дросселирующую опору, расположенную между сопловым дросселирующим элементом и выпускным элементом, при этом дросселирующая опора содержит канал, по которому проходит струя текучей среды, основной корпус, предназначенный для взаимодействия с сопловым дросселирующим элементом, и направляющую трубку, соединенную с основным корпусом, при этом направляющая трубка образует, по меньшей мере, часть канала и содержит упрочненный материал.
16. Сопловая система по п.9, дополнительно содержащая:
дросселирующую опору, выполненную с конфигурацией, обеспечивающей возможность удерживания соплового дросселирующего элемента, при этом дросселирующая опора содержит направляющую трубку, простирающуюся за, по меньшей мере, частью выходного конца проточного элемента для потока материала относительно направления перемещения струи текучей среды.
17. Сопловая система по п.16, в которой направляющая трубка содержит упрочненный материал.
18. Сопловая система по п.9, дополнительно содержащая:
дросселирующую опору, расположенную между сопловым дросселирующим элементом и сопловым выпускным элементом, при этом дросселирующая опора имеет канал, по которому проходит струя текучей среды, и вспомогательный канал, по которому проходит вспомогательная текучая среда так, что вспомогательная текучая среда и струя текучей среды смешиваются в канале.
19. Сопловая система по п.9, дополнительно содержащая:
смесительную камеру, которая образует, по меньшей мере, часть выходной секции проточного элемента для потока текучей среды, и в которой материал, проходящий через проточный элемент для потока материала, соединяется со струей текучей среды;
вспомогательный канал, который соединен со смесительной камерой и по которому проходит текучая среда.
20. Сопловая система по п.9, в которой сопловой выпускной элемент и сопловой дросселирующий элемент находятся на расстоянии друг от друга, которое равно или меньше приблизительно 2 дюймов (50,8 мм).
21. Сопловая система, выполненная с конфигурацией, обеспечивающей возможность образования струи текучей среды с абразивным материалом, находящейся под высоким давлением, содержащая:
проточный элемент для подачи текучей среды, содержащий первую секцию, вторую секцию и элемент для изменения направления потока, расположенный между первой и второй секциями, и при этом элемент для изменения направления потока выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность приема потока текучей среды, проходящего в первом направлении через первую секцию, и направления потока текучей среды во втором направлении, наклонном относительно первого направления;
сопловой дросселирующий элемент, расположенный за элементом, предназначенным для изменения направления потока, по ходу потока и выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность образования струи текучей среды;
проточный элемент для подачи материала, по которому абразив подается в струю текучей среды, образованную сопловым дросселирующим элементом, для образования струи текучей среды с абразивным материалом, находящейся под высоким давлением;
выпускной элемент, через который струя текучей среды с абразивным материалом, находящаяся под высоким давлением, выходит из сопловой системы.
22. Сопловая система по п.21, в которой
между первым направлением и вторым направлением образован угол, при этом угол составляет менее приблизительно 170°.
23. Сопловая система по п.21, в которой выпускной элемент и сопловой дросселирующий элемент находятся на расстоянии друг от друга, которое равно или меньше приблизительно 2 дюймов (50,8 мм).
24. Сопловая система по п.21, в которой данное расстояние равно или меньше приблизительно 1,5 дюйма (38,1 мм).
25. Сопловая система по п.21, дополнительно содержащая:
смесительную трубу, расположенную за сопловым дросселирующим элементом по ходу потока, при этом смесительная труба образует выпускной элемент сопловой системы и содержит канал, при этом отношение аксиальной длины смесительной трубы к среднему диаметру канала составляет менее приблизительно 100.
26. Сопловая система по п.21, дополнительно содержащая:
основной корпус сопловой системы, имеющий приемный паз; и
съемный дросселирующий узел, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность его вдвигания в приемный паз и выдвигания из приемного паза, при этом дросселирующий узел содержит сопловой дросселирующий элемент, дросселирующую опору, выполненную с размерами, обеспечивающими возможность удерживания соплового дросселирующего элемента внутри основного корпуса сопловой системы, и уплотняющий элемент, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность образования уплотнения вместе с основным корпусом сопловой системы.
27. Сопловая система по п.26, дополнительно содержащая:
торцевое уплотнение, расположенное до соплового дросселирующего элемента по ходу потока, и при этом торцевое уплотнение имеет канал, который сужается по направлению внутрь от входного отверстия до выходного отверстия, находящегося рядом с сопловым дросселирующим элементом.
28. Сопловая система по п.27, в которой торцевое уплотнение выполнено с размерами, обеспечивающими возможность его вставки в приемное отверстие основного корпуса, и при этом приемное отверстие простирается от паза по направлению к элементу для изменения направления потока.
29. Съемный дросселирующий узел, предназначенный для сопловой системы в системе подачи струи текучей среды, при этом дросселирующий узел содержит:
уплотняющий элемент, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность образования уплотнения вместе с основным корпусом сопловой системы, при этом уплотняющий элемент имеет канал для прохода текучей среды через него;
сопловой дросселирующий элемент, имеющий отверстие, выполненное с возможностью образования струи текучей среды посредством использования текучей среды, проходящей по каналу уплотняющего элемента; и
дросселирующую опору, имеющую приемную секцию и канал, при этом приемная секция выполнена с размерами, обеспечивающими возможность удерживания соплового дросселирующего элемента таким образом, что струя текучей среды, выходящая из отверстия, поступает в канал дросселирующей опоры, и дросселирующая опора выполнена с возможностью перемещения в паз и из паза основного корпуса сопловой системы в то время, когда сопловой дросселирующий элемент расположен в приемной секции.
30. Съемный дросселирующий узел по п.29, в котором сопловой дросселирующий элемент расположен между дросселирующей опорой и уплотняющим элементом, когда дросселирующий узел установлен в сопловой системе.
31. Съемный дросселирующий узел по п.29, в котором расположенная выше по потоку торцевая поверхность дросселирующей опоры и расположенная выше по потоку торцевая поверхность уплотняющего элемента расположены рядом с поверхностью паза основного корпуса сопловой системы, когда дросселирующий узел установлен в сопловой системе.
32. Съемный дросселирующий узел по п.29, в котором приемная секция имеет длину, достаточную для охватывания как уплотняющего элемента, так и соплового дросселирующего элемента.
33. Съемный дросселирующий узел по п.29, в котором расположенная выше по потоку торцевая поверхность дросселирующей опоры сопрягается с расположенной выше по потоку поверхностью паза основного корпуса сопловой системы, и расположенная выше по потоку торцевая поверхность соплового дросселирующего элемента сопрягается с расположенной ниже по потоку торцевой поверхностью уплотняющего элемента, когда дросселирующий узел установлен в сопловой системе.
34. Съемный дросселирующий узел по п.29, в котором уплотняющий элемент имеет наружную резьбу, выполненную с конфигурацией, обеспечивающей возможность сопряжения с внутренней резьбой основного корпуса сопловой системы, когда дросселирующий узел установлен.
35. Способ образования струи, находящейся под высоким давлением, абразивной воды посредством сопловой системы, включающий в себя:
проход потока текучей среды через входную секцию проточного элемента сопловой системы, предназначенного для прохода потока текучей среды;
проход потока текучей среды через угловую секцию проточного элемента для потока текучей среды так, что поток текучей среды, подаваемый из угловой секции, будет проходить в направлении, отличающемся от направления потока текучей среды до угловой секции;
проход потока текучей среды через сопловой дросселирующий элемент, при этом сопловой дросселирующий элемент расположен за угловой секцией проточного элемента для подаваемой текучей среды; и
подачу потока абразивного материала по направлению к потоку текучей среды, выходящему из соплового дросселирующего элемента, для образования струи, находящейся под высоким давлением, абразивной воды.
36. Способ по п.35, дополнительно включающий в себя:
подачу достаточного количества вспомогательной текучей среды по вспомогательному каналу дросселирующей опоры, удерживающей сопловой дросселирующий элемент, и в поток текучей среды, выходящий из соплового дросселирующего элемента, для уменьшения рассеивания струи находящейся под высоким давлением, абразивной воды.
37. Способ по п.36, в котором подача вспомогательной текучей среды по вспомогательному каналу включает в себя пропускание воздуха по вспомогательному каналу.
38. Способ по п.35, в котором подача вспомогательной текучей среды по вспомогательному каналу включает в себя повышение давления вспомогательной текучей среды и нагнетание вспомогательной текучей среды под давлением по вспомогательному каналу.
39. Способ по п.35, в котором угловая секция представляет собой угловой патрубок.