阅读说明：本技术 水磨料悬浮液切割设备 (Water abrasive suspension cutting equipment ) 是由 M·林德 于 2017-03-31 设计创作，主要内容包括：在此公开的水磨料悬浮液切割设备(1)具有用于提供处于压力下的水磨料悬浮液(13)(301)的压力容器(11)、闸门室(21)和用于经由闸门室(21)将磨料介质补充到压力容器(11)中的补充阀(19)。补充阀(19)具有阀入口(49)、阀出口(51)、布置在阀入口(49)和阀出口(51)之间的阀室(71)和位于阀室(71)中的阀体(67),其中,阀入口(49)与闸门室(21)连接且阀出口(51)与压力容器(11)连接。在此,补充阀(19)具有第一关闭位置、第一打开位置和第二打开位置,其中,在第一关闭位置中闸门室(21)与压力容器(11)流体分离且在第一打开位置以及第二打开位置中闸门室(21)与压力容器(11)流体连接。(The aqueous abrasive suspension cutting apparatus (1) disclosed herein has a pressure vessel (11) for providing an aqueous abrasive suspension (13) (301) under pressure, a gate chamber (21), and a replenishment valve (19) for replenishing abrasive medium into the pressure vessel (11) via the gate chamber (21). The replenishment valve (19) has a valve inlet (49), a valve outlet (51), a valve chamber (71) arranged between the valve inlet (49) and the valve outlet (51), and a valve body (67) located in the valve chamber (71), wherein the valve inlet (49) is connected to the gate chamber (21) and the valve outlet (51) is connected to the pressure vessel (11). The replenishment valve (19) has a first closed position, a first open position and a second open position, wherein the gate chamber (21) is fluidically separated from the pressure vessel (11) in the first closed position and the gate chamber (21) is fluidically connected to the pressure vessel (11) in the first open position and the second open position.)

水磨料悬浮液切割设备

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分所述特征的水磨料悬浮液切割设备。

背景技术

水磨料悬浮液切割设备用于借助添加有磨料介质的高压水射束切割材料。水磨料悬浮液切割设备与水磨料注射切割设备不同，在水磨料注射切割设备中磨料介质仅在排出喷嘴中或排出喷嘴处被引入已经大大加速的水中。在水磨料悬浮液切割设备中首先使处于高压下的水与磨料介质混合，然后在排出喷嘴中使水磨料悬浮液加速。在水磨料注射切割设备中虽然没有磨料介质在高压下与水混合的问题，因为磨料介质仅输送给排出喷嘴，但是在水磨料注射切割设备中磨料介质-水-比例被大大限制且由此限制其切割力。此外，在水磨料注射切割设备中空气夹杂物导致由于在吸入水射束时对磨料介质颗粒的无效加速而降低切割功率以及在切割射束中的空气份额很高。而在水磨料悬浮液切割设备中可将磨料介质-水-比例选择得更高且可实现较高的切割力，因为水在排出喷嘴上游在压力下在没有空气夹杂物的情况下与磨料介质受控地混合。由此例如可以通过磨料介质容器引导一部分水流，该磨料介质容器构造成压力容器。这种设备例如在EP 1 199 136中已知。在该设备中的技术挑战是，补充磨料介质，因为在此设备必须停止运行，必须将磨料介质容器引入无压力的状态且此时才可进行填充。但是在工业应用的情况下通常期望连续切割，在此设备无需为了填充磨料介质而停止运行。

EP 2755 802 B1和WO 2015/149867 A1描述了用于确保设备连续运行的闸门解决方案。但是由于部分高于2000bar的特别高的压力，可靠地打开和关闭这种闸门解决方案是一种技术挑战。此外磨料介质会堵塞和/或阻塞闸门阀。

发明内容

在此公开的根据权利要求1所述的水磨料悬浮液切割设备相对于前述解决方案具有的优点是，不会堵塞或阻塞闸门阀并且能可靠地打开和关闭闸门阀，以确保设备的连续运行。本公开的内容的有利设计方案在从属权利要求、后续说明以及附图中给出。

在此公开的水磨料悬浮液切割设备具有用于提供处于压力下的水磨料悬浮液的压力容器、闸门室和用于经由闸门室将磨料介质补充到压力容器中的补充阀。在此，补充阀具有阀入口、阀出口、布置在阀入口和阀出口之间的阀室和位于阀室中的阀体，在此，阀入口与闸门室连接且阀出口与压力容器连接。

此时通过本公开的四个方面确保可靠地打开和关闭补充阀，四个方面中的每个方面都可单独地或两个、三个或所有四个方面的任意组合，以使补充阀不被堵塞或不被磨料介质阻塞。

根据第一方面，补充阀可占据第一关闭位置、第一打开位置和第二打开位置，其中，在第一关闭位置中闸门室与压力容器流体分离且在第一打开位置以及第二打开位置中闸门室与压力容器流体连接。优选地，关闭位置处于第一打开位置和第二打开位置之间。由此对于阀体有两个关于运动方向的可能性，阀朝第一打开位置打开或朝第二打开位置打开。因此，如果一个运动方向被堵塞或阻塞，则阀体可朝另一运动方向运动且阀可被带入另一打开位置中。如果扭矩没有超过特定的阈值，阀也可仅朝一个方向***作。

根据第二方面，可在阀体的关闭位置中对阀室加压。在此，阀室具有压力入口，在阀体的关闭位置中可经由压力入口对阀室加压。在设备开始运行时阀室首先是无压力的。如果压力容器和闸门室之后被加压到约2000bar，已经发现通过高压阀体会被阀座夹住并且很难、甚至不可再运动。借助例如与压力管路的旁路连接的压力入口可在开始运行时最大程度降低压力差，借助压力管路也对压力容器和/或闸门室加压，从而阀体没有通过高压被卡住。例如在阀入口和阀出口沿竖向布置在补充阀之上或之下时，压力入口可布置在补充阀的侧面。

根据第三方面，可彻底冲洗阀室。在此，补充阀具有冲洗入口和冲洗出口，经由冲洗入口和冲洗出口可彻底冲洗阀室。例如在阀入口和阀出口沿竖向布置在补充阀之上或之下时，冲洗入口可在补充阀的侧面布置在第一侧上且冲洗出口在补充阀处布置在与第一侧相对的第二侧上。由此可在关闭位置期间冲走堵塞或阻塞补充阀的磨料介质。这在与压力入口的第二方案相结合的情况下特别有利，因为冲洗过程可在无压力的阀室中进行，然后经由压力入口可再次给阀室加压，由此阀体不会通过高压被夹住。在与压力入口相结合的情况下有利的是，可经由冲洗排出阀封闭冲洗出口且可在冲洗排出阀关闭时经由冲洗入口为阀室加压。即，冲洗入口可选地用作压力入口或冲洗入口。因此此时仅需要一个入口，用作压力入口以及冲洗入口。

根据第四方面，补充阀具有入口侧的阀座和出口侧的阀座，其中，至少其中一个阀座可移动，从而可调节阀座彼此的间距。因此，可最佳地调节补充阀，以便一方面密封且另一方面不会阻塞。在设备开始运行时、在温度波动时、在由于磨料介质和/或由于材料磨损而持续阻塞时对阀座彼此的间距进行精调可为是有利的。为了对于不必须切断设备且不必须彼此拆卸，可选地能够设置工具开口，工具可通过工具开口作用，以调节至少一个可移动的阀座。例如至少一个可移动的阀座能经由通过工具开口引入的杠杆或扳手转动并且因此经由螺纹可轴向移动。因此操作人员可立即手动干预，以便确保连续地运行。但是优选地，可在维护过程中在设备无压力的情况下调节阀座。可替代地或附加地，也可自动受控地和/或调控地经由马达进行精调。在此，可经由通过至少一个压力传感器得出的压力下降识别出可能的不密封性且经由阀体运动所需的扭矩识别出阀体的可能的夹住。对此可替代地或附加地，参数可指示阀体是否被夹住，其中，该参数与阀体运动所需的扭矩相关联，例如驱动阀体的伺服驱动马达的功率消耗，以便打开和关闭补充阀。

可选地，在根据第一方面以及必要时结合至少另一种方面的情况下补充阀的工作方式和对补充阀的操控方面，阀体可从第一关闭位置经由在第一方向的转动转变到第一打开位置中并且经由在第二方向上的转动转变到第二打开位置中。优选地，在此阀体具有第二关闭位置，其中，阀体可从第二关闭位置经由在第一方向上的转动转变到第二打开位置并且经由在第二方向上的转动转变到第一打开位置中。可选地，阀体可通过从第一打开位置转动180°转变到第二打开位置中。因此第二关闭位置也是有利的，因为阀体在入口侧或出口侧会受到更多地磨伤，因此必要时可使磨伤较少的一侧转向需要密封的一侧。在此入口侧的磨伤会更高，因为与入口侧连接的闸门室暂时未被加压，而出口侧的压力容器保持被压力加载。

可选地，补充阀可构造成球阀，其中，阀体基本为球状、具有轴向贯穿部，其中，阀入口和阀出口布置在阀体的径向相对侧上，其中，在第一打开位置以及第二打开位置中，轴向贯穿部与阀入口和阀出口同轴。

可选地，阀体可围绕基本垂直于轴向贯穿部的旋转轴线转动。在此，阀体优选可经由呈伺服马达形式的马达受控地驱动。例如在此可根据驱动阀体所需的扭矩或至少一个与所需扭矩相关的参数调控马达的驱动方向和/或驱动速度和/或驱动力矩。例如马达的功率消耗或马达电流可为这种与所需扭矩关联的参数。

可选地，可如此调控马达，使得在超过驱动阀体所需扭矩的阈值或与驱动阀体所需扭矩相关联的至少一个参数的阈值时改变驱动方向。可替代地或附加地，所需扭矩可经由例如呈应变仪形式的扭矩传感器检测，或在预先设定马达功率的情况下检测旋转速度。在相对于阀体运动的阻力在一个驱动方向上过高时，其在此可轻松地偏转到另一驱动方向上。

可选地，补充阀可具有在第二打开位置和第一打开位置之间的第二关闭位置，其中，可如此调控马达，使得在没有超过驱动阀体所需扭矩的阈值或与驱动阀体所需扭矩相关联的至少一个参数的阈值时保持驱动方向不变。

可选地，可设置监控单元，监控单元设计成，使得在一时间窗内连续地或间歇性地监控驱动阀体所需的扭矩或与驱动阀体所需扭矩相关联的至少一个参数，以识别出磨损或指示出故障或维修情况。监控单元可为马达控制装置的一部分或单独地构造。在此，监控单元可储存在至少一个时间窗内的参数，以指示扭矩峰值的幅度和/或频率，作为故障或维修情况来表示或用于马达调控。例如可在第一时间窗内连续地或以间断的值接收扭矩峰值的幅度和/或频率，然后例如使阀体来回运动，此后在第二时间窗又连续地或以间断的值接收扭矩峰值的幅度和/或频率，最后比较第一时间窗和第二时间窗的值。如果通过阀体来回运动不足以降低扭矩峰值的幅度和/或频率，可表明是故障或维修情况。

根据第二方面，在这种故障或维修情况下必要时为阀室加压和/或根据第三方面优选在维护过程中在设备无压力的情况下进行冲洗。可替代地或附加地，根据第四方面优选在维护过程中在设备无压力的情况下可精调至少一个阀座。但是，其中每个措施也可在切割设备连续运行期间进行，由此可消除补充阀的故障或维修情况，而无需影响切割设备的连续运行。

可选地，在整个设备的工作方式方面，阀入口布置在补充阀的上侧且阀出口布置在补充阀的下侧，其中，闸门室布置在补充阀之上且压力容器布置在补充阀之下，从而磨料介质可在重力辅助或重力驱动下流过补充阀。通过流入的磨料介质而从压力容器中被排挤的水从压力容器经由从压力容器向上回流到闸门室而向上流入闸门室中。在该补充期间，闸门室如压力容器一样被加压且形成回路，在回路中磨料介质从闸门室流入压力容器中且水从压力容器中返回闸门室中直至闸门室最大程度地包含水。为了加速补充过程，可通过泵、优选借助外部驱动的叶片辅助或驱动回路，其中，泵优选可布置在回流管路处，回流管路引导具有少部分磨料介质或没有磨料介质部分的水。在填充过程期间，切割设备可连续地继续运行，因为压力容器保持恒定地被加压。在回路中，在泵的上游可为过滤器或分离器，以滤出或分离出磨料介质，从而使尽可能少地被磨料介质封闭。

可选地，该设备具有补充漏斗和填充阀，其中，填充阀具有阀入口、阀出口、布置在阀入口和阀出口之间的阀室和位于阀室中的阀体，其中，阀入口与补充漏斗连接且阀出口与闸门室连接。因此，补充阀可为下部的闸门阀，填充阀为具有位于阀之间的闸门室的闸门阀。补充阀和填充阀在此优选在设备连续运行时绝不会同时打开。补充阀优选可在从闸门室给压力容器补充磨料介质的补充过程中在为闸门室加压的情况下被打开，而填充阀可在从补充漏斗给闸门室再装载磨料介质的再装载过程中在闸门室未被加压的情况下被打开。尽管阻塞以及堵塞问题对于补充阀已经是存在的，因为只有补充阀必须在高压下***作，可使补充阀和填充阀基本相同地实施。但是替代地，也可使填充阀设计得不太复杂，例如没有压力入口、没有冲洗入口和冲洗出口和/或没有可调节的阀座。

附图说明

下面根据附图中示出的实施例详细阐述本公开。其中：

图1示出了此处公开的水磨料悬浮液切割设备的第一实施例的示意性线路图；

图2示出了此处公开的水磨料悬浮液切割设备的第二实施例的示意性线路图；

图3示出了此处公开的水磨料悬浮液切割设备的第三实施例的示意性线路图；

图4示出了此处公开的水磨料悬浮液切割设备的第四实施例的示意性线路图；

图5示出了此处公开的水磨料悬浮液切割设备的第五实施例的示意性线路图；

图6a-图6c示出了此处公开的水磨料悬浮液切割设备的输送辅助装置的三个不同实施方式的示意性部分线路图；

图7a-图7c示出了此处公开的水磨料悬浮液切割设备的磨料介质流控制装置的三个不同实施方式的示意性部分线路图；

图8-图12示出了此处公开的水磨料悬浮液切割设备的磨料介质补充装置的五个不同实施方式的示意性部分线路图；

图13示出了此处公开的用于水磨料悬浮液切割设备的方法的实施例的示意性流程图；

图14示出了根据此处公开的水磨料悬浮液切割设备的实施例在闸门室中、在蓄压器中以及在高压管路中的压力-时间图；

图15a-图15b示出了根据此处公开的水磨料悬浮液切割设备的实施例中补充阀在两个不同的打开位置中在xz平面中的横截面；

图16a-图16b示出了根据此处公开的水磨料悬浮液切割设备的实施例中补充阀在两个不同的关闭位置中在xz平面中的横截面；

图17a-图17b示出了根据此处公开的水磨料悬浮液切割设备的两个不同实施例中补充阀在关闭位置中在yz平面中的横截面；

图18a-图18b示出了根据此处公开的水磨料悬浮液切割设备的实施例的补充阀的透视图；以及

图19a-图19b示出了根据此处公开的水磨料悬浮液切割设备的两个不同实施例的呈针阀形式的截止阀的横截面。

具体实施方式

在图1中示出的水磨料悬浮液切割设备1具有高压源3，所述高压源在高压管路5中提供处于约1500至4000bar高压p₀下的水。高压管路5与排出喷嘴7连接，处于高压下的水以非常高的速度以射束9从所述排出喷嘴7中喷出。由此射束9可有效地用作切割材料的切割射束，高压管路5被分岔，使得通过高压管路5的至少一部分流量通过压力容器11被引导，水磨料悬浮液13处于压力容器中。通过截止阀15可接通和切断将水磨料悬浮液13输送给排出喷嘴。水磨料悬浮液13在射束9中的份额可通过节流阀17设置，这通过对高压管路5的通过压力容器11引导的副线中的流通量进行节流来实现。节流阀17可构造成例如固定呈孔板的形式或构造成可设定或可调节的。优选地，可设定节流阀17，使得节流阀17必要时也可完全地阻止流入到压力容器11中，从而可取消截止阀15。节流阀17优选为可调节的，在此，可将用于表征磨料介质抽取流量的信号用作用于调节节流阀17的开口的调节变量(参见图7a-c)，该信号由传感器或从提供的运行参数中获得。

在切割时从压力容器11中取出水磨料悬浮液13并在高压下输送水，在此，在压力容器11中的磨料介质被消耗。因此，必须连续地或依次地为压力容器11补充磨料介质。在此，在压力容器11上布置呈球阀形式的补充阀19。补充阀19连接布置在补充阀19之上的闸门室21与压力容器11。填充阀23也布置在闸门室21之上，填充阀23连接布置在闸门室21之上的补充漏斗25与闸门室21。填充阀23可与呈球阀形式的补充阀19以基本相同的构造来设计。

补充漏斗25未处于压力下，从而可从上方填充干燥的、潮的或湿的磨料介质或水磨料悬浮液(参见图8至图12)。这可至少部分地为从切割射束9中再次制备的磨料介质，该磨料介质可经由输送装置(参见图8至图12)以干燥的、湿的、冷冻的、颗粒状的、悬浮形式从上方填充到补充漏斗25中。在补充阀19闭合时，闸门室21会暂时无压力。例如在闸门室21中的压力可通过呈针阀形式的减压阀27排出到出流口29中。在无压力的闸门室21中可打开填充阀23，从而使磨料介质从补充漏斗25落入闸门室21中。这种由于重力而引起的为闸门室21填充磨料介质可通过泵31来辅助和加速。泵31可在抽吸侧与闸门室21连接且在压力侧与补充漏斗25连接。由此，泵31可将磨料介质抽吸到闸门室21中。这尤其是在磨料介质堵塞在补充漏斗25的变窄的下部区域中或填充阀23处时是特别有意义的。通过泵31向下抽走磨料介质，可解除堵塞或避免产生堵塞。为了无需将泵31设计成用于高压的，有利的是，借助针阀形式的泵截止阀33将泵31从闸门室21阻断。在此，泵截止阀33可构造成能冲洗的，以便使阀座和例如呈阀针形式的阀体被冲洗而没有磨料介质(参见图19a-b)。由此一方面可以确保泵截止阀33紧密闭合还能降低在阀中的材料磨损。可借助前置的过滤器和/或分离器(二者均未示出)最大程度地保护泵31以抵御磨料介质。

泵截止阀33仅在闸门室21已经无压力时才打开。因此对于泵截止阀33可使用根据图19a的针阀的第一实施方式，其中设有侧面的冲洗入口和相对的侧面的冲洗出口。而对于减压阀27，根据图19b的针阀的第二实施方式更有利，其中止回阀设置在冲洗入口处。因为减压阀27在高压时打开，止回阀防止朝冲洗入口方向的压力排放。冲洗出口可通入出流口29中，从而使仅朝向出流口29进行压力排放以及冲洗介质排放，而不是朝向冲洗入口。

一旦此时闸门室21例如被填充1kg的磨料介质，填充阀23就可关闭。此外，此时关闭减压阀27和泵截止阀33。闸门室21在下部区域中具有加压入口35，经由该加压入口可对闸门室21加压。加压入口35在图1的实施例中可经由呈针阀形式的加压阀37阻断与蓄压器39的连接并经由节流阀41、42与高压管路5连接。蓄压器39具有两个呈弹簧储能器形式的蓄压器单元，它们与加压阀37的入口并联。蓄压器39经由节流阀41与高压管路5连接。节流阀41、42可以构造成静止的、例如呈孔板形式的或可调节或调控的。如果节流阀41、42可调节至能使高压管路5与加压入口35之间的连接完全被阻断的程度，则必要时可取消加压阀37。在闸门室21被加压之前，对蓄压器39完全受压。一旦加压阀37打开，蓄压器39将压力卸载到闸门室21中并因此快速地使闸门室提高至在高压管路5中通过高压源3作为额定高压被提供的高压p₀的约40％。通过该快速的部分加压将压力脉冲从下方导入闸门室21中，该压力脉冲使磨料介质松动。这对于稍后使磨料介质排出到压力容器11中是有利的。因为高压管路5也经由节流阀41与闸门室21连接，所以与加压阀37打开的同时也通过高压管路5节流地、即较缓慢地加压。一旦蓄压器39被卸载，在闸门室21中所需的额定高压p₀的约60％的剩余压力仅经由高压管路5的被节流的、即较缓慢的加压来构建。由此，将高压管路5中的压力下降的幅度限制在最小。

在图1示出的第一实施方式中，蓄压器39自其被减压的时刻起被立即再次减压。在这种情况下高压管路5用剩余压力对闸门室21以及蓄压器39进行加压。这尤其是在蓄压器39的压力加载是耗时的，使得补充速率与蓄压器39的加压加载相关时，是有利的。

在图2示出的第二实施方式中，蓄压器39可借助针阀形式的蓄压器阀43被阻断。在蓄压器39已经被卸压的时候，蓄压器阀43可被阻断，以便高压管路5在给闸门室21加压期间不用额外地受到加载蓄压器39的压力加载。这种加载可引起高压管路5中的压力下降，该压力下降会对排出喷嘴7处的切割功率会有不利的影响。因此有利的是，首先在闸门室21被完全加压并且加压阀37关闭时，此时才打开蓄压器阀43，由此蓄压器39可经由节流阀41从高压管路5中被加载压力。这尤其在蓄压器39没有如此耗时地被加载压力而使得补充速率与蓄压器39的压力加载时间相关时，是有利的。填充闸门室21和补充压力容器11大多会比给蓄压器39加载压力持续更长时间。节流阀41由此可调节成，尽可能缓慢地进行加载蓄压器39，但是仍能足够快到以便在下一加载闸门室21的过程之前完全加载蓄压器39。

在根据图3的第三实施方式中完全取消了蓄压器39且闸门室21仅经由节流阀41从高压管路5中被加压。这在高压源3例如可经由伺服泵控制对初始压力下降快速做出反应且相应快速地调整泵功率使得完全不出现大幅度的压力下降时，是有利的。经由压力传感器可通知高压源3发生的初始压力下降，从而使高压源3可以功率提升或转速提升来快速地对抗控制进一步的压力下降。经由节流阀41就可减缓初始的压力下降，从而在任何时间都不会出现严重影响切割功率的压力下降。

一旦此时闸门室21被完全加压，补充阀19可被打开，由此在重力作用下或重力辅助下可使磨料介质从闸门室21中通过补充阀19流入压力容器11中，从而补充压力容器。优选地，设有例如呈泵形式的输送辅助装置45，该输送辅助装置在抽吸侧与压力容器11连接且在压力侧与闸门室21连接。输送辅助装置45辅助或产生从闸门室21中向下进入压力容器11中的磨料介质流。输送辅助装置45可防止或疏通磨料介质堵塞且使由于重力引起或辅助的补充过程加速。与补充漏斗25处的泵31不同，压力容器11处的输送辅助装置45借助处于额定高压p₀下的水工作。因此输送辅助装置必须设计用于高压运行。例如，输送辅助装置可如在图6b中所示那样仅具有在高压下以感应方式被驱动的叶轮，从而使处于高压下的可运动部件的数量最小。输送辅助截止阀47布置在输送辅助装置45和闸门室21之间，其中，在闸门室21没有被加压或没有完全加压时，呈针阀形式的输送辅助截止阀47可相对于闸门室21阻断泵47。优选输送辅助截止阀47是根据图19b的在冲洗入口处具有止回阀的可冲洗的针阀，因为该输送辅助截止阀在高压下操作。

图6a-c示出了输送辅助装置45的不同的替代实施方式。输送辅助装置45例如可具有经由轴从外部驱动的叶片(参见图6a)或以感应方式驱动的叶片(参见图6b)。输送辅助装置45还可经由活塞冲程辅助将磨料介质补充到压力容器11中(参见图6c)。输送辅助装置45可连续地泵送或输送或时间上受限或脉冲。必要时仅在开始辅助磨料介质流入压力容器11中就可足够，然后由于重力足够快速地继续运行。可替代地或附加地，可连续地辅助或产生磨料介质流进入压力容器11中。

除了上部的阀入口49和下部的阀出口51以外，补充阀49还具有侧面的压力入口53。经由压力入口53可对可运动的阀体所在的阀室加压。因为在没有给阀室加压的情况下可在设备开始运行时，非常高的压力在阀入口49和阀出口51处将阀体压入阀座如此程度，使得阀体不能再运动。经由侧面的压力入口53可在补充阀19中建立压力平衡，从而在开始运行之后阀体可运动。

在图4和图5示出的第四或第五实施例中设有用于补充阀19的冲洗装置。在此冲洗源55可被阻断地与压力入口53连接(参见图4)。优选在此设置三个冲洗阀57、59、61，可接通和断开冲洗装置或与高压分离。呈针阀形式的第一冲洗阀57布置在输送辅助装置45和压力入口53之间。在此也称为冲洗排出阀59的第二冲洗阀59以针阀的形式布置在侧面的冲洗出口63和出流口65之间。呈针阀形式的第三冲洗阀61布置在冲洗源55和压力入口53之间。

为了此时可用水或水-冲洗介质-混合物完全冲洗补充阀19以便可使补充阀19的阀室没有剩余磨料介质，优选关闭补充阀19。也关闭第一冲洗阀57以便可从压力入口53排走压力，而无需在输送辅助装置45处排走压力。第二冲洗阀59朝出流口65打开，从而可使必要时存在的高压从阀室排走。如果此时打开第三冲洗阀61，则水或水-冲洗介质-混合物通过阀室朝出流口65流动且因此冲洗该阀室使其没有磨料介质。优选在设备1完全无压力的情况下座位维护过程冲洗补充阀19，以便可完全地彻底冲洗阀室且必要时同时使阀体运动。

代替根据图4的第四实施方式，在根据图5的第五实施方式中冲洗入口66与压力入口53分开设置(也参见图15a-b和图17a-b)。压力入口53可与伺服马达轴86同轴布置且与其相对地布置，在此，冲洗入口66和冲洗出口63可横向于伺服马达轴86彼此同轴地且在相对侧上布置。

通过以相反的顺序关闭三个冲洗阀57、59、61再次终止冲洗，即，首先关闭第三冲洗阀61，从而停止冲洗流。然后关闭第二冲洗阀59，以便相对于出流口65闭合阀室。最后可打开第一冲洗阀57，由此以高压对阀室进行加压。对阀室进行加压是有利的，因为在补充阀19中通过阀出口51或阀入口49和阀室之间的大的压差可如此程度地将阀体压入阀座中，使得阀体不再能运动。而对阀室的加压提供了压力平衡，从而阀体在补充阀19中保持可运动。

在根据图7a-c的部分线路图中示出了磨料介质抽取流的优选调控。为了将磨料介质掺入到切割射束9中高压管路5的分支被引导通过填充有磨料介质悬浮物13的压力容器11。布置在压力容器11的下部区域中的抽取部位68经由磨料介质管路70与排出喷嘴7连接，且高压管路5的一个分支经由调控阀或可调控的节流阀17引入压力容器11的上部区域中。在压力容器11的上游，磨料介质管路在排出喷嘴7之前又与高压管路5汇聚，从而使切割射束例如包含混合比例为1:9的磨料介质悬浮液和水。在此该混合比例可经由在入口侧与压力容器11连接的节流阀或调控阀17来调控。在调控阀17的最大打开位置中，磨料介质抽取流最大且混合比例最大。在调控阀17打开位置最小或调控阀的关闭位置(见图7b或图7c)中，磨料介质抽取流最小或为零，并且混合比例相应很小或切割射束9此时仅包含水。

此时由于不同原因有利的是，需要测量实际的磨料介质抽取流并且进行调控。一方面可针对切割特定材料、工件或工件段使得特定的混合比例是最佳的，其中仅按所需抽取磨料介质来达到切割功率。在工件不均匀的情况下，可在切割期间经由混合比例来调整切割功率。另一方面可根据磨料介质抽取流控制对压力容器11补充磨料介质，使得在压力容器11中存在持续充足的磨料介质悬浮液13以进行连续切割。在图7a-c中通过虚线锥体示出了在压力容器11中磨料介质的四种不同液位。在最大的液位锥F_max和最小的液位锥F_min之间示出了另两个液位锥F₁和F₂，其中，F_max>F₁>F₂>F_min。此处应再次提及的是，整个设备1以及尤其是压力容器11完全没有空气。即，液位锥在加高压的水中。最大的液位锥F_max定义为，在继续将磨料介质补充到压力容器11中时会回流到补充阀19中。最小的液位锥F_min定义为，在继续抽取磨料介质时抽取磨料介质悬浮液在出口侧的磨料介质管路70中的磨料介质部分会减少。

如在图7a和图7b中所示，液位传感器72、74、76可布置在压力容器11处，以便给出到达液位锥的信号。液位传感器72、74、76例如可为超声波传感器、光学传感器或光栅、电磁传感器或其他类型的传感器。在此液位传感器72、74、76是超声波传感器，超声波传感器可经由固体声的变化而发出到达液位锥的信号。上部的液位传感器72例如可发出到达液位锥F₁的信号且起动计时器或定义时间点t₁。下部的液位传感器74例如可发出到达液位锥F₂的信号且在Δt之后停止计时器或定义时间点t₂。经由压力容器11的已知几何结构和液位传感器72、74的竖向间距可得出平均的磨料介质抽取流作为ΔV/Δt或ΔV/(t₂-t₁)。最下部的第三液位传感器76可发出最小液位锥F_min的信号并且立即阻断截止阀15，以便防止抽空压力容器11。根据图7b也可使用其他的运行参数，例如用于确定磨料介质抽取流并且对其进行调控的高压源3的泵转速作为调控阀17的调控变量。如在图7c中所示，借助相应的传感器79也可在磨料介质管路70处或排出喷嘴7之前确定磨料介质流通量或混合比例并且用作调控阀17的调控变量。

液位传感器72、74也可用于控制补充周期或设定补充周期的时钟。例如经由上部的液位传感器72在液位锥F₁和最大液位锥F_max之间调整填充闸门室21。如果液位锥降低到F₁以下，上部的液位传感器72可触发填充闸门室21，由此在下部的液位传感器74发出液位锥F₂的信号时充满闸门室且进而可触发从充满的闸门室21补充到压力容器11中。由此防止了液位锥降低到最小液位锥F_min。在最小液位锥F_min和液位锥F₂之间也可将对闸门室21的至少一次填充设定成缓冲器。代替在特定的液位下触发对闸门室21的填充，可在结束对压力容器11的补充时，始终立即自动地又填充闸门室21。然后只是需要在液位锥F₂时触发从闸门室21的补充。在上部的液位传感器72和下部的液位传感器74之间的竖向间距可选择为相对短，例如使得在F₁和F₂之间的降低比对闸门室21的填充过程持续更短时间。随着竖向间距更短，可更频繁地得出平均的磨料介质抽取流ΔV/Δt或ΔV/(t₂-t₁)且进而更精确地反映出当前的磨料介质抽取流dV/dt。

图8至图12示出了将呈干燥的、湿的、潮的、悬浮的、冷冻的、颗粒状的或其他形式的磨料介质加入补充漏斗25中或直接加入填充阀23中的不同可行性。在图8中设置预装载容器78，磨料介质悬浮液借助泵80从预装载容器中输送到补充漏斗25中。在加载补充漏斗25时通过下降的磨料介质被排挤的水经由补充漏斗处的溢流口82流走。

在图9中设有预装载容器78，借助传送螺杆84和/或传送带85将干燥的、粉末状的或潮的、凝结的磨料介质从预装载容器中输送到补充漏斗25中。在此在装载补充漏斗25时通过下降的磨料介质被排挤的水也是经由补充漏斗25处的溢流口82流走。磨料介质例如可在切割过程之后从切割射束9的废水中回收且可被制备，从而可使磨料介质用于后续的切割过程。该设备相对于已知的水磨料注射切割设备的优点是，无需干燥再制备的磨料介质并且可使磨料介质以潮-凝结的或任意的形式填充到设备中。

在图10中没有设置溢流口82，而是设有在补充漏斗25和预装载容器78之间的回路，其中，泵80在补充漏斗25的出口侧借助磨料介质驱动回路以填充补充漏斗25。在这种情况下优选关闭补充漏斗25，从而泵80可从预装载容器78中抽走磨料介质悬浮液。在此有利的是，泵80输送相对干净的水并且不输送如在图8中的饱和的磨料介质悬浮液。由此降低了在泵80中的磨损。此外磨料介质悬浮液的抽吸比挤压更不易于发生堵塞。但是如在图11中所示，也可在补充漏斗25的入口侧布置传送螺杆84，以便将磨料介质输送到补充漏斗25中。这尤其在预装载容器78中没有磨料介质悬浮液，而是具有作为干燥粉末或潮湿的凝结形式的磨料介质时是有利的。

在经由传送螺杆84或泵80足够快速且受控地直接输送到填充阀23中时，甚至可完全取消补充漏斗25(参见图12)。经由泵截止阀33可将在填充闸门室21时通过磨料介质排挤的水从闸门室21引回填充漏斗25中。这也可借助根据图1至图5的泵31来辅助，以便附加地主动地将磨料介质吸入闸门室21中。

根据此处公开的方法的一个实施例，将磨料介质补充到压力容器11中以便在连续地用切割射束9切割待加工的工件时按份地且周期性地进行水磨料悬浮液切割。图13示出了随时间进程的方法步骤。在第一步骤301中，借助高压源3在高压管路5中提供在高压下的水。由此也在压力容器11中提供处于压力下的磨料介质悬浮液303。由此之后可借助至少部分地包含磨料介质悬浮液的高压射束9在从压力容器11中抽取磨料介质悬浮液的情况下进行切割305。步骤307至311用于在连续切割305期间按份地且周期性地为压力容器11补充磨料介质。首先，给未加压的闸门室21填充307磨料介质或磨料介质悬浮液。在填充期间，输送辅助装置45通过输送辅助装置截止阀47与未加压的闸门室21阻断。然后阻断308泵31与闸门室21。然后，闸门室至少部分地通过蓄压器39的减压而被加压309，并且最后压力容器11经由补充阀19从加压的闸门室21补充311磨料介质或磨料介质悬浮液。在补充311时，输送辅助装置45经由打开的输送辅助装置截止阀47与加压的闸门室21流体连接。在补充311之后，输送辅助装置截止阀47以及加压阀37和补充阀19被阻断，以便可经由进入出流口29中的减压阀27使闸门室21卸载压力以进行下一填充步骤。

在填充307闸门室21或补充311压力容器11期间，蓄压器可经由节流阀41从高压管路5中加载压力313。同时随着从蓄压器39对闸门室21加压309的开始，闸门室21可至少部分地经由节流阀41从高压管路5中被加压315。从高压管路5中缓慢节流地加压315可比通过蓄压器39卸载压力的快速加压309持续更长时间。换句话说，可通过在第一时间窗A期间使蓄压器39卸载压力以及在第二时间窗B期间对高压管路5的闸门室21加压315来对闸门室21加压309，其中，第一时间窗A和第二时间窗B至少部分地重叠、优选在其开始时相交。

可快速地通过蓄压器的减压对闸门室21进行加压309，使得处于闸门室21中的磨料介质通过压力冲击而活动。在此，通过蓄压器39的减压对闸门室进行加压309优选在闸门室21的下部区域中进行，因为在下部区域中比在上部区域中更有可能发生磨料介质的堵塞。

可选地，在填充307和补充311期间闸门室21相对于蓄压器39和/或高压管路5的加压入口35被阻断。因此在填充307和补充311期间对蓄压器39加载压力313。在此可经由蓄压器39中的弹簧或流体压缩储存能量，其可构造成弹簧或气囊式蓄压器。可周期性地进行填充307、加压309和补充311，而可连续地进行切割305。

可选地，在通过从高压管路5对蓄压器39卸载压力而对闸门室21加压309之后蓄压器39首先借助蓄压器阀43被阻断。只有在闸门室21经由节流阀41从高压管路5中被加压时，此时蓄压器阀43才可再次打开以便给蓄压器39加载压力。

图14示出了在闸门室21(上部)、在蓄压器39(中间)以及在高压管路5(下部)中压力p随时间t的示例走向。在未加压的闸门室21中的压力首先是环境压力，环境压力在此处于零线上。闸门室21在该未加压的阶段中可在开始加压309之前在时间点t₀时被填充307。

在时间点t₀时开始加压309、315。在短的第一时间窗A＝t₁-t₀期间，此时闸门室21由于蓄压器39的减压而被加压309直至额定的高压p₀的40％。然后在t₁时蓄压器39卸载到最小，然后经由根据在图2中的第二实施例的蓄压器阀43被阻断。但是闸门室21在较长的第二时间窗B＝t₂-t₀之内缓慢地继续经由节流阀41由高压管路5被加压315直至在t₂时达到额定的高压p₀。对闸门室21的加压309、315可持续5至10秒。一旦在t₂时在闸门室21中达到额定的高压p₀，可开始补充311且同时再次对压力容器39加载压力313。在根据图3的没有蓄压器39的实施方式中，闸门室21完全地经由节流阀41在时间窗B期间由高压管路5被加压。

在t₂和t₃之间打开补充阀19，从而磨料介质可流入压力容器11中。在时间点t₃时，磨料介质完全地从闸门室21流入压力容器11中且结束补充步骤311。为了填充307可使压力从闸门室21中相对快速地经由减压阀27排出到出流口29中直至在t₄时在闸门室21中再次存在低压。然后可以填充307闸门室21开始起动新的的补充周期。蓄压器39优选尽可能缓慢地且节流地从t₂开始再次由高压管路5加载压力，以便在t₀时可再次针对加压309完全地加载压力。下部图示示出了在t₀时打开加压阀37或在t₂时打开蓄压器阀43时在高压管路5中的压力下降。压力下降的幅度相应地经由节流阀41降低到没有明显损害切割射束9的切割功率的程度。

在图15a和图15b中以横截面更详细地示出了补充阀19在相应不同的打开位置中。因为补充阀19必须在阀入口49以及阀出口51上为高压的情况下***作，对补充阀19的无故障操作是技术挑战。此时通过四个子方面确保补充阀19的可靠打开和闭合，其中每一个本身单独地或两个、三个或所有四个子方面任意结合都有助于使补充阀19不被堵塞或没有通过磨料介质被阻塞。

优选构造成球阀的补充阀19具有从上向下的竖向流动方向D且具有布置在中央的且可围绕垂直于流动方向D的旋转轴线R转动的阀体67，阀体67具有球形的外表面。阀体67具有在中央的贯穿部69，中央的贯穿部69在图15a和图15b中示出的打开位置中平行于流动方向D且垂直于旋转轴线R伸延。根据图15a的第一打开位置与根据图15b的第二打开位置的区别在于，阀体67相对于旋转轴线R转动180°。阀体67安置在上部的阀座73和下部的阀座75之间的阀室71中。上部的阀座73形成阀入口49且下部的阀座75形成阀出口51。上部的阀座73和下部的阀座75彼此同轴且与竖向的流动方向D同轴地布置。阀室71可经由横向的冲洗入口66以及经由径向上与冲洗入口66相对的冲洗出口63优选在补充阀19完全无压力的情况下彻底冲洗。

根据第一子方面，补充阀19在此可以占据第一关闭位置(图16a)、第一打开位置(图15a)和第二打开位置(图15b)，其中，在第一关闭位置(图16a)中闸门室21与压力容器11流体分离且在第一打开位置以及第二打开位置(图15a-b)中闸门室21与压力容器11流体连接。第一打开位置以及第二打开位置由于阀体67对称而可几乎基本没有差别。阀体67可以任意程度沿一个方向围绕旋转轴线R转动，从而原则上如果为此所需的扭矩没有超过特定的阈，无需使旋转方向逆转且仅可沿旋转方向操作阀体67。图16a的第一关闭位置在此在第一打开位置和第二打开位置之间在90°处。在这种情况下也有相对于第一关闭位置围绕旋转轴线R转动180°的第二关闭位置(参见图16b)。在图16a和图16b中示出的关闭位置中贯穿部69垂直于流动方向D以及垂直于旋转轴线R，从而阀体67密封上部阀座73处的阀入口49并且密封下部阀座75处的阀出口51。在此未示出可选的冲洗入口66和冲洗出口63，但是可设置它们。由此对于阀体67始终有两个运动方向可能性，如果一个运动方向此时要求过高的扭矩，补充阀19朝第一打开位置/关闭位置或朝第二打开位置/关闭位置打开或关闭。即，如果一个运动方向被堵塞或被阻塞，则阀体67可朝另一运动方向运动并且阀19被带入另一打开位置/关闭位置中。在此可通过反转作为有利的副效果解除堵塞或阻塞，从而在下一操作时再次释放先前被阻碍的运动方向。补充阀19也可通过多次的来回旋转而自由摇摆，例如如果难以朝向两个运动方向操作阀体67。

根据第二子方面，在阀体67的关闭位置中可对阀室71加压。根据图17a-b，阀室71为此具有压力入口53，经由该压力入口可在阀体67的关闭位置中对阀室71加压。压力入口53在此在yz平面中与伺服马达轴86同轴地与其相对地布置。在此替代地，压力入口53也可位于与其垂直的xz平面中且必要时根据需要用作冲洗入口66。经由伺服马达轴86使得阀体67围绕旋转轴线R转动。在首先无压力的设备1开始运行或再次开始运行时，阀室71开始时是无压力的。如果压力容器11和闸门室21此时加压到约2000bar，阀体67可由于入口侧以及出口侧的高压在阀室71中同时存在低压的情况下通过阀座73、75被夹紧且很难或甚至不再可运动。借助压力入口53可在开始运行时进一步降低阀室71和阀入口49或阀出口51之间的压差，从而使阀体67不通过高压被夹紧。在图17b中示出了根据第四子方面上部阀座73可经由调节装置进行调节。在此，上部阀座73经由外螺纹通过围绕流动方向D的转动可在z方向上定位。该转动可通过从外部作用在作用面77上的杠杆88手动地或通过马达驱动地进行。

根据第三子方面，阀室如例如在图15a-b中所示可被彻底冲洗。在此，补充阀具有冲洗入口66和冲洗出口63，经由它们可彻底冲洗阀室71。在此，压力入口53能可选地用作冲洗入口66。这在与压力入口53的第二子方面相结合时是特别有利的，因为在无压力的阀室71或完全无压力的设备1中可进行冲洗过程，然后在再次开始运行设备1时可经由压力入口53再次对阀室71加压，由此使阀体67不会通过高压被夹紧。

根据第四子方面，补充阀具有入口侧的上部阀座73和出口侧的下部阀座75，其中，阀座73、75中的至少一个是可调节的，从而可调节阀座73、75彼此间的间距。因此，可最佳地调节补充阀19，以便一方面密封且另一方面不会被阻塞。在设备开始运行时、在温度波动时、在由于磨料介质和/或由于材料磨损而持续阻塞时对阀座73、75彼此间距进行精调可为是有利的。为了在此不必须切断设备且不必须彼此拆卸，可如在18a中所示设置工具开口90，呈杠杆88形式的工具可通过工具开口作用，以设定至少一个可调节的阀座73。但是优选地，在维修过程中在设备1无压力的情况下调节阀座73。在该示例中入口侧的上部阀座73经由外螺纹可轴向地沿着流动方向D移动。杠杆88可从外部安置到布置在周边侧上的作用面77(参见图18b)上，以便使阀座73转动。由此补充阀19无需与设备1分开或无需拆卸补充阀。因此，操作人员可立即手动干预，以便确保连续地运行，或切断设备1或卸载压力，以便作为维护过程来调节阀座73。可替代地或附加地，也可自动受控地和/或调控地经由马达进行再调整。

阀体67优选经由未示出的伺服马达控制地围绕旋转轴线R转动。在此，可监控必要时测量的马达扭矩或马达的功率消耗，从而在超过阈值的情况下可将旋转方向转换到另一打开位置或关闭位置。可替代地或附加地，可记录特定时间段的扭矩或功率峰值并且基于该记录发出错误或维修事件的信号。例如可指示需要再调整阀座73。

图19a-图19b示出了可冲洗的针阀的两个实施方式，针阀例如可用作截止阀15、27、33、37、47中的一个或多个或应用在设备1中的其他部位处。优选将根据图19a的针阀应用在无需在高压下打开或关闭针阀的位置，例如作为回路中的泵截止阀33，以便辅助对闸门室21的填充。泵截止阀33在此具有高压入口92，高压入口可借助与高压入口92同轴布置的且可轴向定位的针94相对于低压出口95阻断。针94在面对高压入口92的一端具有锥形的闭合面96，锥形的闭合面可被压到阀座98上以便阻断。一旦高压入口92被阻断，可在高压入口92上提供高压，而没有经由低压出口95泄漏高压。在高压入口92处没有高压时，可打开泵截止阀33，以便允许在低压时从高压入口92至低压出口95的流动。

根据图19a-图19b的针阀也具有冲洗入口100，经由冲洗入口可彻底冲洗打开的针阀，其中，冲洗液体，即，水或具有清洁添加剂的水可经由低压出口95流出。通过冲洗液的流动尤其可使阀座98和闭合面96去除残留的磨料介质，从而确保在材料磨损尽可能小的情况下更顺利地关闭。优选可在补充阀19的关闭过程之前不久冲洗针阀。图19b示出了在冲洗入口100处的针阀和止回阀102。止回阀102防止回流到冲洗入口100中并且仅允许冲洗液体朝针阀的方向流动。这在针阀例如用作截止阀15、27、37、47中的一个或多个时此时是有意义的，因为在高压入口92处存在高压时在此打开阀。该高压在没有止回阀102的情况下至少部分地被卸载到冲洗入口100中并且导致回流到冲洗入口100中。止回阀102防止了这些并且因此使得经由低压出口95顺利地排走压力。在这种情况下低压出口95也可为高压出口95。例如低压出口95在减压阀27的情况下与出流口29连接。但是在加压阀37的情况下高压出口95与闸门室21的加压入口35连接以便对其加载高压。

优选地，针阀以气动的方式经由压紧盘(未示出)驱动。为了反作用于作用到呈锥形闭合面96形式的针尖上的高压，可将空气压力提供到大得多的压紧盘上，从而以几bar的空气压力关闭针阀并且大约高压为1500bar且可更加密封地保持。

构件或运动方向的作为“第一”，“第二”，“第三”等编号的附图标记在此纯粹为了彼此区分构件或运动方向而随意选择并且可任意选择为不同的。因此是没有重要性排序的。

此处描述的对于本领域技术人员来说是显而易见的参数、构件或功能的等效实施方式如其明确描述的那样。因此权利要求的保护范围应包括这些等效的实施方式。可选的、有利的、优选的、期望的或类似表示“可”的特征理解为可选的并且不应限制保护范围。

所述实施方式理解为示意性的示例并且不是可能实施方式的闭合列举。在一个实施方式中公开的每个特征，不管在哪个实施方式中相应描述了该特征都可单独地或与一个或多个另外的特征结合使用。此处描述和示出的至少一个实施例可为本领域技术人员看该说明书时显而易见的变型和替代实施方式而包括在本公开的保护范围中。此外此处术语“具有”不排除其他的特征或方法步骤，“一个”也不排除多个。

附图标记列表

1 水磨料悬浮液切割设备

3 高压源

5 高压管路

7 排出喷嘴

9 切割射束

11 压力容器

13 水磨料介质悬浮液

15 截止阀

17 节流阀

19 补充阀

21 闸门室

23 填充阀

25 补充漏斗

27 减压阀

29 出流口

31 泵

33 泵截止阀

35 加压入口

37 加压阀

39 蓄压器

41 节流阀

42 节流阀

43 蓄压器阀

45 传送辅助装置

47 传送辅助截止阀

49 阀入口

51 阀出口

53 压力入口

55 冲洗源

57 第一冲洗阀

59 第二冲洗阀或冲洗排出阀

61 第三冲洗阀

63 冲洗出口

65 出流口

66 冲洗入口

67 阀体

68 抽取部位

69 贯穿部

70 磨料介质管路

71 阀室

72 液位传感器

73 入口侧的阀座

74 液位传感器

75 出口侧的阀座

76 液位传感器

77 作用面

78 预装载容器

80 泵

82 溢流部

84 传送螺杆

85 传送带

86 伺服马达轴

88 杠杆

90 工具开口

92 高压入口

94 针

95 低压出口/高压出口

96 锥形闭合面

98 阀座

100 冲洗入口

102 止回阀

301 在高压管路中在高压下提供水

303 在压力容器中提供处于压力下的磨料介质悬浮液

305 借助高压射束切割材料

307 给未加压的闸门室填充磨料介质或水磨料介质悬浮液

308 将泵与闸门室阻断

309 通过对蓄压器的减压来对闸门室加压

311 给压力容器补充磨料介质

313 给蓄压器加载压力

315 经由节流阀从高压管路对闸门室加压

A 第一时间窗

B 第二时间窗

R 旋转轴线

D 流动方向

F₁ 液位锥

F₂ 液位锥

F_max 最大的液位锥

F_min 最小的液位锥。