本发明关于用含有磨料颗粒的高压喷水来切割板金之类工件的方法和装置。这种含有磨料颗粒的喷射水这里称为磨料水射。 用磨料水射来切割金属之类材料本质上不是新的，已被使用了一段时期了。至于被用作磨料的材料如石英砂，铸铁粒，或者金刚砂或刚玉的粉末。这种磨粒颗粒的平均尺寸从0.2至0.8m/m。
传统的磨料水射切割操作是这样的，即高压水和干的磨料颗粒被分别送到一个磨料水射喷咀中。在喷咀中，磨料颗粒混入压力水流中。含有磨料颗粒的高压水以磨料水射的形式从喷咀出来，直接接触工件。当喷咀和工件相对移动时，磨料水射就切割工件。
这种传统操作的一个缺点是磨料颗粒（下面称它为磨料）是干的送到喷咀去的，因而不能如要求地那样减小尺寸。用这种粗磨粒（平均尺寸从0.2至0.8m/m）从多种理由来说都是不理想的。首先，它们使喷咀的接触到磨料的头部和其他部分很快地磨损。其次，在工件上形成的切口太大，通常大于喷咀头的孔径。另外一个问题是在工件背面产生毛刺。因此，先有的磨料水射切割操作需要随后的机械加工来保证精度和光洁度。
本发明克服了传统技术碰到的所有的提到过的问题，因为使用了比现有磨粒尺寸小得多的尺寸。
简而言之，本发明的一个特征是本发明提供了一种磨料水射切割方法，它的磨料水射喷咀被供给高压水和磨料悬浮液。磨料悬浮液是由100μ以下平均尺寸的磨料悬浮在水中组成。高压水和磨料悬浮液在喷咀中混合，混合液作为磨料水射被直接导向被切割工件。
供给喷咀中的磨料悬浮液利用高压水流高速通过而造成的局部真空，而被导入压力水流中。
本发明的方法所用的磨料可以是刚玉，碳化硅，或任何已知的合适的磨料。这种磨料的尺寸能远比先有技术采用的尺寸为小，因为它们是以悬浮液的形式而不像先有技术是以干的状态被供给到喷咀中去的。实验证明，使用这种细磨粒使喷咀的磨损显著降低，特别是喷咀头，因而大大延长它的使用寿命。另一优点是显著减小在工件上造成的切口。此外，由于水射中含有这种细磨粒，不但切割工件，也对切口表面进行磨削，这就可以切割，例如，5.3m/m厚的不锈钢板而不产生毛刺，这是用显微镜所证实的。
在本发明方法中使用的磨粒的最大平均尺寸是定在100μ，如上所述，因为再大一些尺寸的颗粒，即使用任何现行的方法来搅拌，也会在悬浮液中很快地沉淀。磨粒在磨料悬浮液中的浓度可以是20至70%重量计算。
本发明的另一个特征，简单来说，本装置包括压力水源，一种供给磨料悬浮液的装置，该悬浮液是由平均尺寸在100μ以下的磨料悬浮在水中组成，以及一个对准被切割工件的磨料水射喷咀。把压力水源和磨料悬浮液装置连通喷咀，它就把压力水和磨料悬浮液混合，并把混合物作为磨料水射导向工件。
喷咀基本上是传统设计。然而，先有的用于磨料水射切割的喷咀存在缺点，即当压力水轴向地流过喷咀时，干的磨粒仅从一个水平方向导入压力水流中，产生磨粒在压力水流中不均匀分布，因此，使喷咀的某些部分局部磨损。另外的缺点是，具有磨粒不均匀分布的水射会造成不规则的切口。
本发明消除了传统磨料水射喷咀的上述缺点。在本发明建议的改进的喷咀中，导入轴向地流过喷咀的压力水流中的磨料悬浮液，是通过绕着喷咀轴线恒定角度布置的多个磨料悬浮液通道导入的。这样导入压力水流中的磨粒是均匀分布的，防止了喷咀的头部和任何有关部分的局部磨损的可能性。改进的喷咀也在实质上提供精密切割的生产。
在建议采用的另一种磨料水射喷咀形式中，喷咀包括一个无磨料水喷咀部分和一个磨料水喷咀部分。无磨料水喷咀部分连接到压力水源，并有一无磨料水喷咀头用来仅仅排出压力水。另一方面，磨料水喷咀部分连接着磨料悬浮液供应装置，以引进磨料悬浮液并把它和从无磨料水喷咀部分的无磨料水喷咀头排出的压力水混合。磨料水喷咀部分有它自己的喷咀头，用来把压力水和磨料悬浮液的混合物导向工件。
这种磨料水射喷咀的改型，根据被切割的工件，既可用磨料水射，也可用无磨料水射（即不含磨料的水射）进行切割。按照本发明，磨料水喷咀部分可以用配合的螺纹连接到无磨料水喷咀部分上，使得磨料水射喷咀能用磨料水射进行切割。当仅用压力水射切割时，这个磨料水喷咀部分可被拧下来或从无磨料水喷咀部分拆下来，这样，后者就能产生所需的无磨料水射。除了这个优点外，这改型的喷咀能被做成兼有已述的第一个喷咀的特点。
因此，正如本申请人所知道的，用磨料水射或无磨料水射进行切割，各需使用不同的专门设计的喷咀。而本发明的改型的喷咀却可两用。要做到这一点仅需将磨料水喷咀部分装上或拆离无磨料水喷咀部分就行了。无磨料水喷咀部分在两种操作中都直接连接着高压水管。
这种改型的喷咀还有一个优点。在把磨料喷咀部分初装上无磨料喷咀部分时，水可以从后者的喷咀头以正常或低压喷出，以便试试看水射有否和喷咀精密同心。如果没有，在把磨料喷咀部分装到无磨料喷咀部分上之前就可以进行必需的调整。接着把磨料喷咀部分装上无磨料喷咀部分后，磨料喷咀部分将受到很小甚至不受到不均匀的磨损，因为压力水和磨料喷咀部分中的磨料悬浮液混合，经过上述的予先重复调整无磨料喷咀部分后，流动时严格地同心。
按照本发明另一特点，从喷咀出来的磨料水射在切割工件后被导入回收装置。至少一部分回收的水和磨粒回到磨料悬浮液供应装置以便回用磨粒。
要强调的是由于按照本发明，磨粒是以悬浮液的形式被供给喷咀的，所以磨粒的这种恒定的再循环是可实现的。如果磨粒是如先有技术那样干的供给喷咀的话，就不可能有这种再循环。实验证明，磨粒极少会在切割操作后改变尺寸和形状，所以切割装置的效果并不受到磨粒的再循环的影响而变坏。这种再循环的可取之处不但因为它消除了对用过的颗粒的处理，同时显著缩减了装置的运作费用。
本发明的另一特点在于回收装置的结构，它必须受得住进来的磨料水射的能量。以前，为了吸收水射的能量，不论是磨料水射或无磨料水射，必须用玻璃纤维或碳化钨板或陶瓷材料不可动地装在一个最顶上的开口容器中。这用来切割金属工件的水射的能量往往使固定的吸振装置在几小时内损坏，需要时常更换。
因此，本发明建议在对着磨料水射喷咀的回收容器中使用多层刚性吸振球。回收容器的内表面至少部分是圆形的以便吸振球在进来的磨料水射的能量作用下进行再循环。最好是，吸振球和磨粒的材料相同。
所有的吸振球不断地在回收容器中再循环，一个接一个地暴露在磨料水射下以减弱它的能量，并且以同样的速度逐渐磨损。这再循环吸振球能比传统的固定吸振装置更长时间地吸收磨料水射的力。此外，由于只需要相对少数量的吸振球就能使用相当长的时间，回收容器及其附属装置的外形尺寸要比先有技术装置小。
本发明的上述和其他的特点和优点，以及对本发明本身，通过下面显示本发明优先实施例的附图和说明，以及权利要求，就会更清楚地了解。
图1简略显示了体现本发明新的构思的磨料水射切割装置的总结构;
图2是按照本发明的磨料水射切割装置一个相似的改型;
图3是一个图表，给出磨料水射喷咀相对于它们的工作时间的磨损曲线（随孔径而增大），实线曲线表示本发明，其磨料是以悬浮液形式供应的，虚线曲线表示先有技术，其磨粒是干的供应的;
图4A是照相，表示先有技术和按照本发明所产生的切口;
图4B和4C是放大了的照相，显示图4A中由先有技术和按照本发明所产生的切口的反面;
图5是一个图表，给出对于供送磨粒速度的最大可能的切割速度曲线，实线曲线表示本发明，其磨粒是以悬浮液形式供应的，虚线曲线表示先有技术，其磨粒是干的供应的;
图6是图1和图2中装置所用的磨料水射喷咀的放大了的轴向剖面图;
图7是图6中喷咀沿Ⅶ-Ⅶ线作的横剖面;
图8是图6中喷咀沿Ⅷ-Ⅷ线作的横剖面;
图9是相似于图7的视图，但示出一个磨料水射喷咀的改型;
图10是图1和图2中装置所用的磨料水射喷咀另一个优先实施例的轴向剖面图，该喷咀包括一个无磨料水喷咀部分和一个磨料水喷咀部分，两者在图中被表示出连接在一起，使图1和图2中的装置能进行磨料水射切割;
图11是图10中喷咀沿Ⅺ-Ⅺ线作的横剖面;
图12是图10中喷咀的无磨料水喷咀部分的轴向剖面图，磨料水喷咀部分（未示出）已被移开，仅用喷咀通过压力水射进行切割;
图13是用于图1和图2中装置上的回收容器装置的一个优先实施例的垂直剖面图，该视图包括一个简略表示的装置的其他部分，包括正在切割板金件的喷咀，磨料水射被回收，画出了回收容器装置的工作情况;
图14是用于图1和图2中装置上的回收容器装置的另一个优先实施例的垂直剖面图，所画出的回收容器装置和磨料水射喷咀一起进行板金件的切割，磨料水射被回收;
图15是图14中回收容器装置沿ⅩⅤ-ⅩⅤ线的水平剖面图;
图16是相似于图14的视图，显示出回收容器装置的另一个改型;
图17是用于图13或图16中的回收容器装置中的改进的回收容器的垂直剖面图;
图18是相似于图13的视图，显示回收容器装置的更另一个改型。
现对本发明作更偏重于切割板金方面的说明。典型地说，按照本发明的磨料水射切割装置可以做成图1或图2那样。这两个不同的型式将逐一加以说明。
1-1.第一种型式的装置
图1中的装置10包括一个磨料水射喷咀12用来把磨料水射J喷到被切割板金件W上。喷咀12一方面用管16和一个特高压水泵14连接，另一方面用管20和一个搅拌容器18连接，搅拌容器18形成磨料悬浮液供应装置22的一部分，根据本发明新构思的磨料悬浮液S（即水中含有磨粒的悬浮液）由此供送出去。
喷咀12用来把这磨粒悬浮液S导入来自泵14的高压水流中，并把此液体加速及导向工件W，作为磨料水射J来切割工件。随后会详述喷咀12的几种优先实施结构。一个防溅罩24盖住喷咀12的下部，并向下延伸到工件W的表面上。
隔着工件W，对着喷咀12放置的是一个回收容器装置26，用接受切割过工件W的磨料水射J来回收用过的磨粒。在这里显示的回收容器装置26是一个简单的水密容器，它的顶部有一个开口以接受磨料水射J。虽然这个结构适合于回收磨粒，但随后还要公开几种改进的结构。具有泵30的管子28连接带有浓度控制容器32的回收容器装置26，使回收的磨料和水再循环。
浓度控制容器32和搅拌容器18一起组成磨料悬浮液供应装置22。带有活门36的料斗34装在浓度控制容器32的顶上，把磨粒A定量供入。溢流管38使浓度控制容器32中的水保持在恒定高度。显示出的浓度控制容器32是装有用马达42带动的搅拌叶片组40。管44地浓度控制容器32和搅拌容器18连接起来。
搅拌容器18有它自己的用马达48带动的搅拌叶片46，用来搅拌磨料悬浮液A，使磨粒在容器18内的水中均匀地保持悬浮。搅拌容器18有一个出口（未示出）靠近它的底部，该出口上装有滤网50以除去任何不需要的大的磨料或杂物。管20把搅拌容器18的出口和磨料水射喷咀12相连，利用重力把磨料悬浮液S从前者运送给后者。在管20上装有流量控制阀52，以控制供送给喷咀12的磨料悬浮液A的流速。
尽管图1是这样示出的，但也并不绝对需要两个分开的容器18和32。也可用一个容器，同时装有搅拌叶片和料斗以提供所需浓度的磨料悬浮液S。
1-2.第二种型式的装置
图2所示的磨料水射切割装置的改型10a，和图1所示的装置10不同之点主要在于磨料悬浮液供应装置22a。改进的磨料悬浮液供应装置22a有一个沉淀容器54，它置于回收容器装置26和浓度控制容器32之间。管28被接在沉淀容器54的上部以便导出其中的回收的磨粒和水。溢流管56保持沉淀容器54中的液面恒定。
在沉淀容器54中有两个或多个隔板58从顶部以相互平行的间距向下延伸，而另外的两个或多个隔板60以相互平行的间距从底部向上延伸。这两组隔板58和60相互交插布置，对从回收容器装置26泵来的液体形成一条迂回通道。当液体流经这条迂回通道时，只有回收磨粒中尺寸大的适于回用的磨粒才会沉淀到沉淀容器54的底部。尺寸小的不适于回用的磨粒（即，当使用刚玉的情况下小于3μ）将和一部分回收水通过溢流管56排出。
一个传统设计的螺旋泵62被装在沉淀容器54的底部，并可旋转地穿过各隔板60。马达64通过伞齿轮66驱动螺旋泵62工作，把沉淀的磨粒通过管68送到浓度控制容器32。
这个改型的磨料悬浮液供应装置22a的浓度控制容器32和图1中的不同之处是不装磨粒料斗，而是装了一个水咀70以供送新鲜水。水咀70有一个电磁作动的阀72，它以电气方式连接到一个比重计74。比重计74测量浓度控制容器32中回收的磨料悬浮液的比重，对阀72作出开关控制，从而把磨粒悬浮液保持在所需浓度范围内。在浓度控制容器32中有两组用马达带动的搅拌叶片40，基本上如图1中的实施例。
搅拌容器18和浓度控制容器32的连接是通过管44来实现的，在此改型的实施例中管44上装有泥浆泵76。搅拌容器18有用马达48带动的搅拌叶片46，以搅拌磨料悬浮液S。搅拌容器18上还装有料斗34，以供应新鲜的磨料A，以及一个带龙头80的水咀78。
从浓度控制容器32泵入搅拌容器18的磨料悬浮液S由搅拌叶片46所搅拌，使磨料均匀地分散于水中。由于磨料悬浮液S的磨料浓度已经在浓度控制容器32中被控制了，新鲜的磨粒A和新鲜水就可以按予定的彼此关系的比例按需加入搅拌容器18。
如所述的关于磨料悬浮液供应装置那样，浓度控制容器32和搅拌容器18能联合成一个，但也可以把一个容器分为沉淀部和浓度控制部，中间用开口连起来。
2.操作（方法）
图1中的磨料水射切割装置10和图2中的改型装置10a除了再循环用过的磨粒方法外，在操作上是相同的。磨料例如刚玉或碳化硅的颗粒A，其平均尺寸不大于100μ，被称量从料斗34进入图1中装置10的浓度控制容器32，或进入图2中装置10a的搅拌容器18。磨粒A在这些容器中可和水混合，而混合物可被搅拌，以提供所需的磨料悬浮液S。这个磨料悬浮液的磨料浓度可以介于20～70%之间，以重量计。
磨粒的最大允许平均尺寸被定于100μ，因为再大的颗粒即使用搅拌叶片40或46搅拌成悬浮液后也会很快沉淀下来，悬浮液的磨料浓度所以要在20～70%重量的范围内是因为，如浓度低于20%重量，得出的磨料水射将丧失太多切割能力。如磨料浓度超过70%重量，磨料悬浮液将变得太稠，难以利用通过喷咀的喷射水流产生的局部真空而被吸进磨料水喷咀24中去。
当磨料悬浮液S准备好后，启动超高压泵14，把水通过管16以高压供向磨料水射喷咀12。流经喷咀12的高压水具有高速，其产生的负压把磨料悬浮液S吸入喷射水流中。
如后面要说到的关于喷咀12的详细结构，磨料悬浮液在进入喷咀时绕着它自身的轴线旋转，这就在进入喷射水流前再一次进行足够的搅拌。
磨料悬浮液S供入喷咀12的速度被阀52所控制以取得最有效的切割操作。例如，如果喷咀12的孔径是2M/M，如果磨料悬浮液S的磨料浓度是50%重量，则磨料悬浮液可用每分钟5公斤的速度供送。如果供应的磨料悬浮液大于这个速度，磨料水射J对板金件W的切割效率会大大下降。
喷咀12把来自水源14的压力水和来自供应装置22的磨料悬浮液S的混合物，以磨料水射J的形式，喷向工件W。不论是工件或者是喷咀24和回收容器装置26的组合，作相对于另一个的运动，就能切割工件。切割工件的磨料水射J被回收容器装置26回收，并由此被直接或通过沉淀容器54泵回磨料悬浮液供应装置22。
被证实的是，使用过的磨料极少发生尺寸和形状的改变，因而对于重新使用毫无问题。对于磨粒的再循环的需要不仅因为在于材料使用上的经济性，也在于它比先有技术易于处置用过的材料。本发明方法的另一优点是易于准备所需浓度的磨料悬浮液并把它供给喷咀。这种把磨粒稳定地供应给喷咀是产生不变宽度切口的关键。
实验还证明，按照本发明的以悬浮液形式把磨料供应给喷咀12导致实质上的磨损减少，从而和先有技术相比，增加了喷咀头的寿命。看了图3就会对此优点更清楚明白。
在图3的图表中的实线曲线表示出喷咀头的磨损相对于时间的流逝，此时是用按照本发明的平均尺寸70μ和浓度50%重量的刚玉颗粒悬浮液，供应速度是每分钟2.3公斤。在同一图表中的虚线曲线表示出喷咀头的磨损相对于时间的流逝，此时是用按照先有技术的尺寸为500至800μ的石英砂，是干的供应的，速度是每分钟2.1公斤。在两个例子中水压都是每平方公分1500公斤。喷咀，特别是头部的有效寿命，当按照本发明进行金属切割时，比按照先有技术进行切割的同样结构的喷咀长7倍。
图4A是照相，显示出按照本发明在1.0M/M厚不锈钢板上作的切口，以及在同一工件上按照先有技术（干的石英砂）作的切口。当然，这两种切口都是使用喷咀头孔径相同的喷咀。很明白，按照本发明的切口比按照先有技术的切口窄得多。图4B和图4C的照相是显示出按照先有技术的工件切口上有毛刺，但是按照本发明的工件切口上没有。
图5用图表说明了磨粒供送到喷咀的速度和最大可能的切割速度之间的关系。实线曲线表示本发明方法，其中的悬浮液中刚玉颗粒的平均尺寸是10～70μ，磨料浓度50%重量。虚线曲线表示先有技术方法，它采用干的石英砂，其平均尺寸是500～800μ。传统一向认为所用磨粒尺寸越大，磨料水射的切割能力也越高，至少对于金属或相似的延性材料是如此。和这种观念相反，按照本发明，最大可能的切割速度却是使用比先有技术细得多的磨粒，这大致上等于按照先有技术的相当低的磨料供送速度，当磨料供送速度提高的话，最大可能的切割速度也大大提高。当然，两种方法所用的喷射压力是相同的。
3.磨料水射喷咀
先有技术的磨料水射喷咀把磨粒导入喷射水流中，这有一个严重缺点。当喷射水流经传统喷咀的轴向通道时，磨粒通过一个径向通道直接导入轴向的水通道中。这样导入喷射水流，磨粒不可避免地不均匀地分布于其中，从而造成喷咀某些部分的局部磨损。此外，水射含有这样的不均匀分布的磨粒后，就不能产生正确的切口。这种缺点当按照本发明把磨粒用悬浮液形式供应时就更看得清了。下面的喷咀的几个优先实施结构实现了磨粒在喷射水流中的均匀分布。
3-1.喷咀的第一种型式
图6至图8示出磨料水射喷咀12的第一优先实施型式。先来看图6，喷咀12有一个大致筒形的喷咀体90，其上有一个头端92朝向工件W，图1或图2，和一个基端94背向工件。轴向孔96在头端92和基端94之间延伸通过喷咀体90。
在喷咀体90的轴向孔96中，靠近基端94处，装有一个压力水喷咀头98，它被喷咀头座100保持在和喷咀体同心的位置。喷咀头座100被一个从喷咀体基端94插入轴向孔96的接头104顶着配紧在喷体90的环形肩102中。接头104从喷咀体90的基端94向外凸出，以便把喷咀12和管16相连接，图1和图2，管16通向泵14。压力水喷咀头98中的孔106通过接头104的水通道108和泵14相通。
装在喷咀体90的头端92上的是一个磨料水喷咀头110，它由拧在喷咀体上的喷咀帽112来保持位置。磨料水喷咀头110有一个孔114，和压力水喷咀头98的孔106同心。磨料水射J是从这个磨料水喷咀头110喷出的。
一个大致上筒形的内喷咀件116被装在喷咀体90的轴向孔96中，位于压力水喷咀头98和磨料水喷咀头110之间。内喷咀件116有一个喷射水通道118贯穿于轴向。通道118连通并同心于压力水喷咀头98的孔106，以及磨料水喷咀头110的孔114。
可以看出，从泵14出来的压力水流经直线形通道，它包括接头104的通道108，压力水喷咀头98的孔106，内喷咀件116的通道118，以及磨料水喷咀头110的孔114。磨料悬浮液在内喷咀件116的通道118中被导入喷射水流，这在下面还要详细说明。
图7也显示出内喷咀件116有一个减小直径部分120，它结合喷咀体90和压力水喷咀头座100，形成一个磨料悬浮液室112，该室112呈环形或管形，同心地围绕着内喷咀件116中的喷射水通道118。喷咀体90有一个磨料悬浮液进口124，它连到磨料悬浮液室122，用以从图1的供应装置22或图2的供应装置22a接受磨料悬浮液S。
最好是，如图7所示，磨料悬浮液进口124和磨料悬浮液室122切向相交，如由喷咀12的轴向所见。因此，磨料悬浮液从进口124进入磨料悬浮液室122时在其中发生旋转，如图7中箭头所示。当这样旋转通过室122，磨料悬浮液就通过内喷咀件的多个（在这个特例中是四个）磨料悬浮液通道126而被吸入内喷咀件116的喷射水通道118。
图7和图8表示了磨料悬浮液通道126是绕着内喷咀件116的喷射水通道118以恒定角度间隔布置的。此外，最好是，磨料悬浮液通道126和喷射水通道118切向相交，如图7和图8中喷咀12的横剖面图中所见。也可从图6中看到，各个磨料悬浮液通道126的进口端被置于内喷咀116的大直径和小直径部分之间的连接处，它们的出口端被置于靠近喷射水通道118的出口端处。各磨料悬浮液通道126，当它们从磨料悬浮液室122通向喷射水通道118时，它们成一定角度朝向喷咀体90的头端92。因此，各磨料悬浮液通道126以锐角伸向喷射水通道118，如图6中喷咀的轴向剖面中所示，同时和喷射水通道118成切线方向，如图7和图8中的喷咀的横剖面图所示。
从压力水喷咀头98以极高压力喷出的水，流经内喷咀件116的轴向通道118时具有高速，足以产生适当的真空把磨料悬浮液通过内喷咀件的通道126吸入通道118。当磨料悬浮液旋转通过环形室122时，被充分地搅拌，接着流经以恒定角度间隔围绕喷咀轴线布置的通道126，因此磨粒将是均匀地分布在通道118中的喷射水流中。
因此，磨料水喷咀头110将受到小的或不受局部磨损。另外的优点是，水射J含有均匀分布的磨粒，因而切割工件的精度最高。
3-2.喷咀的第二种型式
图9显示了磨料水射喷咀12a的第二个优先实施型式，它事实上是图6至图8的第一个喷咀12的少许改进。改进的喷咀12a和原来的喷咀12不同之处是磨料悬浮液进口124a和喷咀体90径向相交，而不是和磨料悬浮液室122切向相交。另外不同的是磨料悬浮液通道126a和内喷咀件116径向相交，而不是和喷射水通道118切向相交。其他的结构详情可以和上面说过的图6至图8中的喷咀12完全相同。
即使磨料悬浮液进口124a和磨料悬浮液通道126a并不各自相应地切向相交于磨料悬浮液室96和喷射水通道118，也能实现磨料在喷射水流中的均匀分布，在本喷咀12a中就是如此。改进的喷咀12a显示出一个事实，即磨粒均匀分布在喷射水流中的最起码条件是把磨料悬浮液通道126a围绕喷射水通道118以恒定角度间隔布置。
图6至图8中的喷咀12和图9中的喷咀12a都是本发明范围内的附加改进的主题。在图6和图9中的喷咀的轴向剖面图中可看到，磨料悬浮液通道126和126a不需要以锐角和喷射水通道118相交。如果磨料悬浮液通道126或126a都被包含在喷咀12或12a的一个横剖面平面内的话，所希望的目的就能达到。
3-3.喷咀的第二种型式
图10至图12示出了磨料水射喷咀12b的第三优先实施型式，特点是既适应于仅用压力水来切割，又可按本发明用磨料水射来切割。当然，除了这个特点，这个两用的喷咀12b可被做成配合图6至图8中喷咀12或图9中喷咀12a的所有特点。
由图10中可见，两用喷咀12b包括一个无磨料水喷咀部分130和一个磨料水喷咀部分132。无磨料水喷咀部分130连接图1和图2中的泵14而磨料水喷咀部分132连接图1中的磨料悬浮液供应装置22或图2中的磨料悬浮液供应装置22a。
通常，在按照本发明用磨料水射进行切割时，磨料水喷咀部分132被接到无磨料水喷咀部分130上，如图10所示。磨料水喷咀部分132随时可从无磨料水喷咀部分130上拆下，如图12所示，以便仅使用从无磨料水喷咀部分喷出的压力水射进行切割。
下面是对于无磨料水喷咀部分130，以及磨料水喷咀部分132的更详细的叙述。
参见图10，无磨料水喷咀部分130包括一个喷咀体134，一个喷咀帽136，和一个喷咀头138。具有阶级圆筒形的喷咀体134有一个轴向贯穿的喷射水通道140。喷咀体134适合于直接连接管16，见图1和图2，以把通道140和泵14连接。喷咀体134有一个减小的直径部分142，它上面制有外螺纹144。
喷咀帽136是空心筒形，一端封闭，有内螺纹146和外螺纹148。喷咀帽136通过它的内螺纹146和喷咀体上的外螺纹144配合，可拆地装配在喷咀体134的减少直径部分142上。喷射水通道150轴向地贯穿喷咀帽136，并和喷咀体134中的喷射水通道140同心。
喷咀头138被装在喷咀体134和喷咀帽136之间，被紧密地收容在喷咀帽的腔152中。贯穿喷咀头138的孔154同心并连接于喷咀体134的喷射水通道140和喷咀帽136的喷射水通道150。密封环156被置于喷咀体134和喷咀头138之间，以对此间的连接进行水密密封。为了排出不可能从喷咀体134和喷咀头138间的连接处漏出的水，设置了一条安全通道，它包括一个喷咀帽136上径向延伸的第一孔158，和一个沿着喷咀帽轴向贯穿喷咀帽的第二孔160，该第二孔160一端通向第一孔158，另一端通出喷咀帽的顶端，如图10所示。
磨料水喷咀部分132包括一个喷咀体162和一个喷咀头164。大致上是圆筒形的磨料水喷咀体162有一个轴向孔166，用以装纳无磨料水喷咀帽136。磨料水喷咀体162的内螺纹168配合无磨料水喷咀帽136上的外螺纹148，这就可以随时把磨料水喷咀部分132从无磨料水喷咀部分130上拆下。无磨料水喷咀帽136被收容在磨料水喷咀体162的轴向孔166中，以致形成一个围绕磨料水喷咀头164的环形或管形磨料悬浮液室170。
也是大致上圆筒形的磨料水喷咀头164穿过磨料水喷咀体162的轴向孔172。磨料水喷咀头164有一个第一或顶端174紧密配合着无磨料水喷咀帽136上的凹坑176，而第二或底端178对向工件。磨料水喷咀头164的台肩180，通过垫块184，顶接着磨料水喷咀体162的轴向孔172的环形凸部182，因此，磨料水喷咀头164被防止从朝向工件的方向跌出磨料水喷咀体162外。
在图10中可见到，磨料水喷咀头164从轴向孔172中向上凸出来，并被无磨料水喷咀帽136所固持，那个提到过的磨料悬浮液室170被形成围绕着磨料水喷咀头的凸出部分。
图10和图11都示出了磨料水喷咀体162有一个磨料悬浮液进口186，以便把来自供应装置22或22a的磨料悬浮液接受进磨料悬浮液室170。如图11中的磨料水喷咀体162的横剖面图所示，磨料悬浮液进口186和磨料悬浮液室170切向相交。尽管图11是这样显示的，然而，磨料悬浮液进口186可以和磨料水喷咀体162径向相交，如图9中磨料水射喷咀12a已说明的那样。
图10中表示了的磨料水喷咀头164中有一个轴向贯穿的喷射水通道或孔188，它与磨料悬浮液室170同心。通道188的顶端通向无磨料水喷咀部分130的喷咀帽136的通道150。通道188的底端通向被切割工件。通道188包括一个上部190，它从通道188的顶端向下延伸逐渐收小，它结束于通道顶端和底端之间的大致中间。
参见图10和图11，磨料水喷咀头164上还形成有多个（本实施例中4个）磨料悬浮液通道192以恒定角度分隔着径向地延伸，如图11中横剖面图所示。此外，如在图10中的磨料水喷咀头164的轴向剖面图中所示，各磨料悬浮液通道192径向向内延伸时，向下倾斜于喷咀头。各磨料悬浮液通道192相对于磨料水喷咀头164径向平面的角度可以是大约25度。各磨料悬浮液通道192的径向外端和磨料悬浮液室170相通，它们的径向内端和磨料水喷咀头164的喷射水通道188的收小的上部190相连。
当把这个两用喷咀12b仅用压力水射进行切割时，所需要做的事是把磨料水喷咀部分132从无磨料水喷咀部分130上拆下。这只要把磨料水喷咀部分132的喷咀体162从无磨料水喷咀部分130的喷咀帽136上拧下来就行了。
图12只显示出无磨料水喷咀部分130，磨料水喷咀部分132已被移去。从图1或图2的泵14供送来的高压水，将通过喷咀帽136的大直径通道150，从无磨料水喷咀部分130的喷咀头138的孔154，喷向被切割工件。如要按图1和图2所说的用磨料水射进行切割，可照图10所示那样把磨料水喷咀部分132拧到无磨料水喷咀部分130上。
要建议的是，在把磨料水喷咀部分132装上无磨料水喷咀部分130之前，不管在使用时或在装配时，可把压力水从无磨料水喷咀部分喷出来以证实水射和部分130的轴线方向同心。用来证实同心的压力水既可由高压泵14供应，也可由某个能方便获得的低压泵（未示出）供应。使用后者的泵对操作者安全些。
如果发觉水射不同心，可通过重新拧紧喷咀帽136来进行必要的重新调整。然后把磨料水喷咀部分132装到无磨料水喷咀部分130上。随后使用这个两用喷咀12b时，从无磨料水喷咀头138出来的高压水射将正确地轴向通过无磨料水喷咀帽136和磨料水喷咀头188的通道150和188。这些部分将不会受到不均匀磨损。不论从图1中的供应装置22或是从图2中的改型的供应装置22a供送来的磨料悬浮液将被均匀地导入磨料水喷咀头164的通道188的收小部分190的高速水流中，其有关详情已联系了图6至图8中的喷咀12和图9中的喷咀12a作过解释。
虽然磨料水射是肯定需要用于切割某种尺寸、形状或材料的工件，无磨料水射也能用于切割其他形式的工件。虽然先有技术已经有专用于磨料或无磨料水射切割用的喷咀。要把使用中的喷咀从一种切割模式改变成另一种，就要把喷咀从连接高压泵的管子上拆下来，再把另一种型式的喷咀装上这管子。
与此相比，按照本发明的两用喷咀12b的结构，改变两种切割模式的手续仅需要把磨料水喷咀部分132拧上或拧下无磨料水喷咀部分130。另外的优点是，一旦接上通向高压泵14的管子，除了维修或其他特殊情况，无磨料水喷咀部分130就不需要再拆下来了。高压水管就能防止由于和喷咀的重复装拆而引起的过早损坏。
可以理解的是，这种两用喷咀12b的无磨料和磨料水喷咀部分130和132所用的螺纹连接并不是绝对需要的。也可用其他方法来达到此目的，只要磨料水喷咀部分132能随时从无磨料水喷咀部分130上拆下，但是一当装上时能紧紧保持配合就行。
上述的喷咀12、12a和12b有一个共同优点，即按照本发明，磨料是以悬浮液的形式被导入的，对于传统的供应干的磨料来说，各喷咀只需提供一段短的距离给磨料水的混合流体加速。因而喷咀的尺寸更为紧凑，所需另件数也较先有技术的为少。较短的加速距离提供了附加的优点，即流体能量在喷咀中的衰减也小，当水泵14的输出压力给定时，磨料水射的切割能力就较大。
4.回收容器装置
正如所说过的，传统的固定吸振装置例如玻璃纤维和碳化钨或陶瓷板，用来抵受磨料水射的能量是不行的，因为它们很快磨损其结果就需经常更换。这种吸振装置必须沿着喷咀的路径布置，其布置的面积比水射打击到的部分大得多。因此，传统的吸振装置不可避免地受到很快的局部磨损，因而需要经常更换。
可以考虑增加这种吸振装置的厚度，或者把这种吸振装置放在一个注了水的顶部开口的容器中，以便延长它们的使用寿命。这些解决方案是不适合的，因为会不可避免地增加整个回收装置的尺寸。这种笨重的装置特别不适用于电脑化或自动化切割装置，因为在这些场合磨料水射喷咀和回收装置都是被运送着沿着相对于工件的予定切割路线行走的。特别是采用了装水的容器时，磨料水射必须被对准着垂直于水的表面;换言之，磨料水射喷咀只能用于向下的范围。这种限制显著地缩小了切割装置的灵活性。
本发明因此提出几种改进回收容器装置结构，它们都摆脱了上述固定吸振装置的不便。
4-1.回收容器装置的第一种形式
如图13中所示，第一种形式的回收容器装置26a包括一个水密的箱形罩200，它有一个进口202和一个出口204。进口202在罩200的顶部，用来接受切割工件W的来自磨料喷咀12、12a或12b的磨料水射J。位于靠近罩200底部的出口204，连接磨料悬浮液供应装置（图1中的22或图2中的22a）。
罩200中有一个回收容器206，它通过一个碳化钨或类似材料做成的座210，被弹性地支持在一个能受重载的螺旋压簧208上。在这里的回收容器206是球形的，它有一个进口212用以接受磨料水射。多个出口214被做成遍布在回收容器206上，用以排出接受的水和磨料。伸缩套216连接于罩200的开口202和回收容器206的开口212之间，以便回收容器相对于罩作弹性位移。
多个吸振球218被置于回收容器206中。最好是，吸振球216用磨料水射J中含有的磨粒的相同材料（即，陶瓷）做成，虽然钢或类似的坚硬耐磨的材料也可采用。
回收容器装置26a的作用是持续地吸收进入的磨粒水射J的能量。通过罩200的进口202和伸缩套216进入回收容器206的磨粒水射将强迫某些吸振球218顶着回收容器的球形内表面的底部，如图13中箭头所示。在同图中也用箭头示出这种某些吸振球的向下推力将造成其他吸振球爬上回收容器206的圆形内表面，到达恰好是回收容器进口212的下方，再被进来的磨料水射逐个推下。在回收容器206中做这种再循环的吸振球218各自绕着自己的轴线旋转。
因此，磨料水射J的能量将被转化成吸振球218的再循环和旋转的能量。吸振球的这种动能将会因吸振球之间的和吸振球及回收容器206之间的摩擦产生的热而被消散掉。这种水射能量的有效消散，减少了磨料水射对直接暴露其下的吸振球的冲击。在回收容器206中的吸振球将会磨损得很慢，而更重要的是，以同一速率磨损。再循环吸振球的使用寿命比传统的固定吸振装置长得多。
还应该提出的是，在本实施例中，回收容器206是装在压簧208上的。这样支持，当磨料水射J落在回收容器中的吸振球218上时，回收容器206不但能作上下的弹性位移，也能作侧向弹性位移，但其范围要受到伸缩套216的限制。磨料水射J的能量将不但由再循环的吸振球218，也由弹簧208消散。由此可以明白，回收容器装置26a比先有技术的固定吸振装置具有更长的使用寿命。
含有磨粒的水在落在吸振球218上以后，就由回收容器206的出口214流出，集中在罩200的底部，如220所示。这个回收的液体220按需要被泵30送到磨料悬浮液供应装置22或22a，如图1和图2所示。
回收容器装置26a的优点之一是，由于逐个地承受磨料水射J的力，只需相对少数量的吸振球就可以使用很长一段时间。这样，回收容器206就可以做成小尺寸，整个回收容器装置26a也就小了。
当吸振球218和进行切割的磨粒用相同的材料时，一个附加的优点就显示出来了。当磨粒水射J落在吸振球上或当吸振球互相撞击时，用磨粒材料做的吸振球会自己生产出磨粒来。这种磨粒不需要从回收液220中分离出去，而是允许它跟着回收液一起流经磨粒供应装置22或22a，不会损害磨粒水射J的切割能力。
当吸振球218磨损后需要更换。更换磨损的吸振球很容易，所以回收容器206的尺寸可以做小。回收容器206可以从罩200中拿出，把它倒过来，用过的吸振球就倒出来了，再将入新的吸振球。
4-2.回收容器装置的第二种形式
含有吸振球的回收容器不需要是球形的，例如可以是圆筒形的，这在图14和图15中以第二种形式的回收容器装置26b示出。筒形的回收容器230是被水平放置的，被装在罩200内的弹簧座210上，回收容器230的一对凸耳232可旋转地被座210上的一对固定架234支持住。然而，回收容器230的旋转被限制在规定的角度，这可采用任何合适的装置，因为这种装置是常见的，故不再示出。
当回收容器在它的正常角度位置上时，回收容器230的进口236在垂直方向并不和回收容器的轴线对准，如图14和图15所示，而是偏向和回收容器轴线对准的位置的一边。伸缩套216处于回收容器230的这个进口和罩200的进口202之间。回收容器装置26b的其他结构细节可以和图13中的回收容器装置26a相同。
这样，由于圆筒形回收容器230上的进口236的偏置，磨料水射J将使某些吸振球218绕着回收容器的轴线回转，如图14中箭头所示。此外，由于进口236被置于回收容器230长度尺寸的中点，如图15所示，吸振球218将被迫朝着回收容器两个轴向端分开。再循环的吸振球将被逐一地暴露在磨料水射J之下。同时，磨料水射J将使回收容器230绕着它自己的轴线振荡。此外，使压簧208偏折，从而使回收容器产生位移。回收容器自身的这种振荡和位移配合着容器中的吸振球218的再循环，消散了磨料水射J的能量。
4-3.回收容器装置的第三种形式
图16显示了第三种优先实施形式的回收容器装置26c，它和图13中的回收容器装置26a不同的是有一个悬挂弹簧装置240，以取代压簧208。悬挂弹簧装置240装在罩200上，弹性地支持着回收容器206以抵受进来的磨料水射J的力量。这个回收容器装置26c的其他结构细节可以和回收容器装置26a一样。它的操作也类似于回收容器装置26a，其悬挂弹簧装置240的作用和压簧208相同。
4-4.回收容器装置的第四种形式
上面说过的优先实施形式的回收容器装置26a，26b和26c中的回收容器206和230都能被改进成图17中所示的回收容器250。改进了的回收容器250只有一个布置在顶部的出口252，以取代了上述回收容器装置的偏布于容器的出口。出口252的这种安排造成对回收液体在容器250中的收集达到这样的水平，即吸振球218都淹没在液体中，因而它们在容器一中的再循环将更平稳。
4-5.回收容器装置的第五种形式
参见图18，其中显示了另一种优先实施形式的回收容器装置26d，其特点是回收容器260是用金属管子做成涡卷形。设计来加速充填着的吸振球218的再循环，回收容器260包括一个直线部分262和一个曲线部分264。
回收容器260的直线部分262垂直地延伸，或沿着从喷咀12出来的磨料水射J的延伸路径，顶端有一个进口266让磨料水射进来。曲线部分264可以想像是把直线部分262的底端连接回来到达直线部分上两端点的中间。曲线部分264基本上是弧形的，直线部分262沿着曲线部分的弧的切线延伸。多个出口孔268在回收容器260的整个表面上排成阵列。
回收容器260被放在水密的箱形罩272中的一个用碳化钨或类似材料制的刚性座270上。罩272顶部274上有一个水射进口276，其直径比磨料水射J略大。水射进口276的下部或内端有一个扩大部分278，用来紧密收容回收容器的进口端部分，因此，把该容器把持在罩272内的一定位置上。罩272在靠近底部处有一个出口280，以便把回收液体泵出给出磨料悬浮液供应装置22或22a。
回收容器260中吸振球218的尺寸和数目是这样决定的，要使它们能像下面要讲的那样在容器内作再循环。在所有上述回收容器装置的形式中，吸振球218最好和磨料水射切割所用的磨粒用相同的材料制成。
在这个涡卷形回收容器260中，吸振球218不断地通过基本上环形的路径再循环，如图18中箭头所示，以消散进来的磨料水射J的能量。下面是最合理的解释关于在回收容器260中吸振球是如何产生再循环的。
当极细的磨料水射J从喷咀12进入回收容器260中，并打击那些处于容器进口266中央或附近的吸振球218时，这些球将被迫向下。这些球的向下位移将促使某些其他球径向向外，因而将使更另外的吸振球爬上回收容器260的内表面，接着由于它们自身的重量落向做成回收容器的管子的横剖面中央。这样，吸振球218在回收容器260的直线部分262中不断地进行这种轴向对称的位移。
由于吸振球的这种局部位移是在容器进口266附近，这些被收容在回收容器260的曲线部分264中的球将逐一从它的出口端282落入直线部分262。因此，在直线部分262中的球将逐渐下移，随后进入和爬上曲线部分264，最终从曲线部分的出口端282回入直线部分。
这样，上述的所有回收容器装置的优先实施形式中，在回收容器260中的所有的吸振球218将被逐一地暴露在容器进口266附近的进来的磨料水射J的冲击下，所以以同样速度磨损。由于没有任何局部磨损，再循环的吸振球将获得比先有的固定吸振装置长得多的使用寿命。
回收容器260在图18的广义教导下可容易地做出种种改进。例如，曲线部分264的曲率半径可以改变，以便使曲线部分加于球上的摩擦减小，从而使吸振球的再循环更平稳。相反地，回收容器可以做成这样，（或者采用某些附加装置）以阻碍吸振球的再循环。也可如图17中的回收容器250那样，把一个或多个出口做在靠近回收容器260的水射进口266的地方，以便使容器被回收的水灌满。这些水将会有效地吸收水射的能量，同时减小吸振球的磨擦损耗。
这里公开的所有的回收容器优先实施形式的共同优点是结构紧凑，事实上它们仅以一点来抵受磨料水射的能量。例如最后公开的回收容器装置26d可以小到只有150M/M高。因此，在那种喷咀相对于固定工件移动的切割工件装置中，回收容器装置可以和喷咀一起沿着切割路线移动。
也能明白的是本发明的回收容器装置不需要保持向上的状态来接受磨料水射。喷咀和回收容器装置都可装在位置控制装置上，这样，喷咀利用喷出磨料水射来切割工件不仅是垂直向下地，也能在任何其他的方向。