流体射流系统以及用于接近和拆卸危险制品的部件的方法

技术领域

本公开涉及流体射流系统和相关方法，并且更具体地涉及便于接近和拆卸危险制品的部件的流体射流系统的使用。

背景技术

水射流或磨料射流切割系统用于切割各种材料，包括石材、玻璃、陶瓷和金属。在典型的水射流切割系统中，高压水流过切割头，该切割头具有将切割射流引导到工件上的喷嘴。该系统可以将磨料介质吸入或供给到高压水射流中以形成高压磨料射流。然后，切割头和工件中的一个或两个可以相对于切割头和工件中的另一个可控地移动，以根据需要切割工件。用于产生高压水射流的系统目前是可获得的，例如由本申请的受让人FlowInternational Corporation制造的Mach 4

当切割由特别硬的材料制成的工件以满足严格的标准时，有利地使用磨料射流切割系统。然而，磨料的使用引入了复杂性，并且磨料射流切割系统可能遭受其他缺点，包括需要容纳和管理用过的磨料。已知的磨料射流切割系统可能不是特别适合于切割或加工某些类型的危险制品，例如电池，其可能包含易受热和/或暴露于氧气的部件。

因此，需要能够接近、拆卸和回收危险制品的部件的系统和方法。

发明内容

一些危险制品，例如电池(特别是锂离子电池)，在使用后失效或被丢弃。这些制品可包含期望被接近并从制品的其余部分分离的部件，以能够回收或安全处置所述部件。本公开提供了流体射流系统及其使用方法，以打开制品并接近和分离某些部件，尤其是有价值的金属，其然后可以被回收。

根据一个实施例，流体射流系统的切割头包括喷嘴和护罩。喷嘴包括孔口，流体穿过该孔口以产生流体射流，并且喷嘴还包括出口，流体射流穿过该出口朝向待由流体射流切割的工件离开切割头。该护罩与工件结合至少部分地包围一区域，在该区域中，出口定位成使得护罩径向围绕出口，并且该区域包含惰性物质，流体射流通过该惰性物质在出口和工件之间行进。

本文描述的另外的实施例提供了一种操作流体射流系统的方法。该方法包括相对于工件定位护罩，使得护罩与工件结合至少部分地包围一区域，用惰性物质至少部分地填充该区域，产生流体射流，通过流体射流系统的出口排出流体射流，其中出口定位在该区域内并且由护罩径向地包围，引导排出的流体射流通过惰性物质，以及用流体射流冲击工件。

本文描述的另外的实施例提供了一种操作流体射流系统的方法，该方法包括利用流体射流系统产生流体射流，从流体射流系统的切割头朝向工件排放流体射流，利用流体射流在工件中钻孔，钻孔时，监测，由在工件中钻孔的流体射流产生的至少一个声学参数，以及在检测到至少一个声学参数的变化时中断流体射流的产生。

本文描述的另外的实施例提供了一种操作流体射流系统的方法，该方法包括扫描工件以确定工件的多个区域的厚度，识别要与工件的其余部分隔离的目标区域，绘制沿着其切割工件的路径，其中该路径相较围绕目标区域的较短路径优先避免工件的较厚区域，在流体射流系统的切割头内产生流体射流，以及在切割头遵循将目标区域与工件的其余部分隔离的路径时从切割头排出流体射流。

本文描述的另外的实施例提供了一种操作流体射流系统的方法，该方法包括将工件至少部分地浸没在一定体积的流体内，将该体积的流体的温度降低到第一温度，在将温度降低到第一温度之后，产生流体射流，通过流体射流系统的出口排出流体射流，用排出的流体射流冲击工件，以及在用排出的流体射流冲击工件的同时，将该体积的流体保持在第一温度。

附图说明

在附图中，相同的附图标记表示相似的元件或动作。附图中元件的尺寸和相对位置不一定按比例绘制。例如，各种元件的形状和角度不一定按比例绘制，并且这些元件中的一些可以任意放大和定位以提高附图的易读性。此外，所绘制的元件的特定形状不一定旨在传达关于特定元件的实际形状的任何信息，并且可以仅选择为在附图中容易识别。

图1是根据一个实施例的流体射流系统的等距视图。

图2是根据另一实施例的图1中所示的流体射流系统的切割头组件的侧视横截面图。

图3是根据一个实施例的使用中的图2中所示的切割头组件的一部分的侧视横截面图。

图4是根据一个实施例的流体射流系统的示意图。

图5是根据一个实施例的在一时刻使用的流体射流系统的切割头组件和传感器的侧视横截面图。

图6是根据一个实施例的在另一时刻使用的图5中示出的切割头组件和传感器的侧视截面图。

图7是在一时间段内由图5所示的传感器捕获的至少一个声学参数的曲线图。

图8是在一时间段内由图5中所示的传感器捕获的至少一个声学参数的另一曲线图。

图9是根据一个实施例的扫描工件以识别物理性质变化的区域的传感器的示意图。

图10是根据另一实施例的图1中所示的流体射流系统的切割头组件的侧视横截面图。

具体实施方式

在以下描述中，阐述了某些具体细节以便提供对各种公开的实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有这些具体细节中的一个或多个的情况下，或者利用其它方法、部件、材料等来实施实施方式。在其他情况下，没有详细示出或描述与该高压流体射流系统相关联的公知结构，以避免不必要地模糊对实施方式的描述。

除非上下文另有要求，否则在整个说明书和所附权利要求书中，词语“包括”及其变体，例如“包含”和“含有”应被解释为开放的、包括性的含义，即“包括但不限于”。

在整个说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，在本说明书中的各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不必然全部指代同一实施例。此外，特定特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。例如，在单独实施例的上下文中描述的本公开的某些特征也可以在单个实施例中组合提供。相反地，在单个实施例的上下文中描述的本公开的各种特征也可以单独地或以任何子组合提供。

如本说明书和所附权利要求书中所用，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代物，除非上下文另外明确指出。还应当注意，术语“或”通常以其最广泛的意义使用，即，作为“和/或”的含义，除非上下文另外清楚地规定。本文所提及的两个元件彼此“面对”或“面向”表示可从元件中的一个向元件中的另一个画直线而不接触介于其间的实体结构。

除非本文另有说明，本文中对数值范围的叙述仅旨在用作分别涉及落入包括所述范围端点的范围内的每个单独值的速记方法，并且每个单独值被并入说明书中，如同其在本文中被单独叙述一样。

现在将参考附图详细描述本公开的方面，其中除非另外指定，否则相同的附图标记始终指代相同的元件。在以下描述中使用的某些术语仅为了方便而非限制。如本文所用，术语“多个”是指多于一个。术语结构的“一部分”和“至少一部分”包括整个结构。术语“切穿”结构是指沿着切割装置的冲击方向，例如水射流刚好在冲击工件表面之前的行进方向，穿过结构的整个厚度完全去除材料。

本文提供的公开的标题和摘要仅是为了方便，而不解释实施例的范围或含义。

参见图1，流体射流系统10(例如，产生流体射流以处理(切割、钻孔、抛光等)工件的系统，如水射流切割系统)可包括具有工件支撑表面13(例如，板条装置)的捕捉舱组件11，该工件支撑表面被构造成支撑将由系统10处理的工件14。流体射流切割系统10还可以包括桥组件15，桥组件可沿一对基轨16移动并横跨捕捉舱组件11。在操作中，桥组件15可沿基轨16相对于平移轴线X前后移动，以定位加工工件14的系统10的切割头组件12。

刀架17可移动地联接到桥组件15，以沿着垂直于上述平移轴线X的另一平移轴线Y来回平移。刀架17可被配置成沿着另一平移轴线Z升高和降低切割头组件12，以使切割头组件12朝向和远离工件14(并且垂直于平移轴线X和平移轴线Y)移动。一个或多个可操纵连杆或构件也可设置在切割头组件12和刀架17中间，以提供附加功能。

作为一个示例，流体射流切割系统10可包括前臂18，其可旋转地联接到刀架17，用于使切割头组件12围绕旋转轴线旋转，以及腕部19，其可旋转地联接到前臂18，以使切割头组件12围绕不平行于前述旋转轴线的另一旋转轴线旋转。前臂18和腕部19的旋转轴线的组合可使得切割头组件12能够在相对于工件14的宽范围的定向中被操纵，以便于例如切割复杂的轮廓。根据一个实施例，系统10可包括机械臂(未示出)，该机械臂承载切割头组件12并且能够移动以根据需要相对于工件14定位切割头组件12。

旋转轴线可以在焦点处会聚，在一些实施例中，该焦点可以从切割头组件12的喷嘴部件的端部或尖端偏移。切割头组件12的喷嘴部件的端部或尖端可定位在距工件14或待加工的工作表面期望的相隔距离处。可以将相隔距离选择或保持在期望的距离以优化水射流的切割性能。例如，在一些实施例中，相隔距离可保持在约0.20英寸(5.1mm)或更小，或在一些实施例中保持在约0.10英寸(2.5mm)或更小。在其它实施例中，相隔距离可在修整操作过程中或在切割过程中，例如在刺穿工件时变化。

在一些情况下，水射流切割头的喷嘴部件可以特别细长或纤细，以便尤其能够使喷嘴部件相对于工件以最小的相隔距离(例如，以小于或等于约0.5英寸(12.7mm)的相隔距离倾斜30度)倾斜。

在操作过程中，切割头组件12相对于每个平移轴线和一个或多个旋转轴线的移动可以通过各种常规驱动部件和适当的控制系统20来实现。该控制系统20通常可以包括但不限于一个或多个计算装置，例如处理器、微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)等。为了存储信息，控制系统还可包括一个或多个存储装置，例如易失性存储器、非易失性存储器、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)等。存储装置可以通过一个或多个总线联接到计算装置。

控制系统还可以包括一个或多个输入设备(例如，显示器、键盘、触摸板、控制器模块或用于用户输入的任何其他外围设备)和输出设备(例如，显示屏、光指示器等)。控制系统20可以存储一个或多个程序，用于根据各种切割头移动指令处理任何数量的不同工件。控制系统20还可以控制其它部件的操作，例如，联接到本文所述的水射流切割头组件和部件的次级流体源、真空装置和/或加压气体源。

根据一个实施例，控制系统20可以以通用计算机系统的形式提供。计算机系统可以包括诸如CPU、各种I/O部件、存储装置和存储器之类的部件。I/O组件可以包括显示器、网络连接、计算机可读介质驱动器和其它I/O设备(键盘、鼠标、扬声器等)。控制系统管理器程序可以在存储器中执行，例如在CPU的控制下，并且可以包括与以下内容有关的功能：引导高压水通过本文所述的水射流切割系统，提供次级流体流以调节或修改排出的流体射流的一致性，和/或提供加压气流以提供纤维增强聚合物复合材料工件的无阻碍纯水射流切割。

Flow公司的美国专利6,766,216中描述了用于水射流切割系统的进一步的示例性控制方法和系统，其包括例如CNC功能，并且可应用于本文描述的水射流切割系统，该专利通过引用全部并入本文。通常，计算机辅助制造(CAM)工艺可以用来沿着指定路径有效地驱动或控制水射流切割头，例如通过使得使用计算机辅助设计(即CAD模型)生成的工件的二维或三维模型能够用来生成驱动机器的代码。例如，在一些情况下，CAD模型可以用于生成指令以驱动流体射流切割系统的适当控制器和马达，从而围绕各种平移轴线和/或旋转轴线操纵水射流切割头以切割或加工如CAD模型中反映的工件。

然而，与水射流切割系统相关的控制系统、传统驱动部件和其它公知系统的细节没有详细示出或描述，以避免不必要地使实施例的描述模糊。与水射流切割系统相关联的其它已知系统包括例如高压流体源(例如，具有范围从约60,000psi至110,000psi及更高的压力等级的直接驱动和增压泵)，以将高压流体供应至切割头组件12。

根据一些实施例，流体射流系统10可包括泵，例如直接驱动泵或增压泵(未示出)，以选择性地提供处于至少10,000psi(例如，在约10,000psi和约110,000psi之间)的操作压力下的加压流体(例如，水)。流体射流系统10的切割头组件12可以被配置为接收由泵供应的加压流体并且生成加压流体射流(例如，水射流)以处理工件。可以提供与泵和切割头组件12流体连通的流体分配系统(未示出)，以帮助将加压流体从泵引导到切割头组件12。

参考图2，切割头组件12可以包括喷嘴22。喷嘴22可以用超高压流体(例如，等于或大于大约80,000psi(551MPa))、高压流体(例如，在大约50,000psi(345MPa)与大约80,000psi(551MPa)之间)、中压流体(例如，在大约30,000psi(206MPa)与大约50,000psi(345MPa)之间)、低压流体(例如，在大约10,000psi(69MPa)与大约30,000psi(206MPa)之间)或其组合来操作。

来自源(例如泵)的加压流体24进入喷嘴22。系统10可包括产生流体射流28的射流产生组件26。射流产生组件26可包括孔口支座30和宝石孔口32。在一些实施例中，喷嘴22可包括密封组件34。密封组件34可具有沿下游方向向内逐渐变细的通道36，以将加压流体24引导到宝石孔口32中并使其通过该宝石孔口。

如所示，射流产生组件26可以从流过喷嘴22的供给导管37的加压流体24产生流体射流28。宝石孔口32可以产生流体射流28，其中流过喷嘴22的磨料端口40的磨料38在混合区域42(例如，混合室)处被夹带。根据一个实施例，切割头组件12可产生纯水射流(即，没有磨料的射流)，并且系统10可因此没有磨料端口40。

可以使用各种类型的宝石孔口或其它流体射流产生装置来获得流体射流28的所需流动特性。孔口支座30可相对于切割头主体44固定，并包括尺寸适于接收和保持宝石孔口32的凹槽(例如盘形凹槽)。

基于宝石孔口32的所需位置，孔口支座30的结构和尺寸可以选择。根据一个实施例，孔口支座30可以是盘形的，并且由切割头主体44可拆卸地保持，使得当孔口支座30接近其寿命周期的终点时能够拆卸和更换它。

喷嘴22可包括辅助端口46，其提供用于引入第二物质的通道或允许喷嘴22连接到加压源(例如，真空源、泵等)或一个或多个传感器(例如，压力传感器)。美国公开号2003/0037650以及美国专利号6,875,084和5,643,058公开了可以与端口40、46一起使用的方法和装置。美国公开号2003/0037650以及美国专利号6,875,084和5,643,058通过引用被全部并入本文。

切割头主体44可具有通过机加工工艺(例如注射模制工艺)形成的单件式构造。根据一个实施例，切割头主体44可整体或部分地由一种或多种金属(例如钢、铝、钛等)或金属合金制成。具有一件式构造的切割头主体44可导致切割头主体44不太易于发生故障。

如所示，切割头主体44的内表面48可以限定混合区域42、磨料端口40的磨料入口50和辅助端口46的辅助入口52。穿过磨料入口50的磨料38可以在流体射流28穿过混合区域42时被夹带在流体射流中。夹带可以包括但不限于混合、组合或以其它方式将两种或更多种不同物质带到一起。例如，磨料可以部分地或完全地与形成流体射流的流体混合，使得流体射流将磨料携带进入并通过混合管54，从而形成磨料流体射流55。根据一个实施例，磨料38可以占磨料流体射流55的小于15体积％。

切割头主体44可包括尺寸适于容纳混合管54的凹部。根据一个实施例，来自泵的加压流体24可被输送至射流产生组件26。宝石孔口32产生穿过混合区域42的流体射流28。为形成磨料流体射流55，通过磨料端口40输送并经由磨料入口50进入混合区域42的磨料38可以组合在一起并通过混合管54的通道53输送。磨料38和流体射流28可以在混合管54中进一步混合以产生磨料流体射流55，该磨料流体射流经由喷嘴22的出口56(例如，混合管54的远端)离开并被引导至工件14，以加工工件14。

切割头组件12的部件，例如混合管、宝石孔口和孔口支座，可以基于操作参数例如工作压力、切割动作等进行选择。系统10可包括选择性地控制加压流体24流入喷嘴22的阀组件。美国公开号2003/0037650公开了各种类型的阀组件，其可与所示的喷嘴22一起使用，如果需要或希望的话。其它类型的阀组件也可与喷嘴22一起使用，在此将其引入作为参考。

根据一个实施例，切割头组件12可包括至少部分地包围一区域62的护罩60。如图所示，护罩60可定位(例如，由切割头主体44承载)成使得喷嘴22的出口56定位在区域62内。例如，混合管54的远端可相对于混合管54的纵向轴线由护罩60径向地包围。

在系统10的操作期间，护罩60可相对于工件14定位，使得护罩60和工件14协作地包围区域62。根据一个实施例，护罩60和工件14可直接接触以协作地包围区域62。护罩60和工件14的直接接触界面可足以将气穴(例如，惰性气体)或液穴(例如，水)保持在区域62内并防止或基本上阻止大气空气进入区域62。

根据一个实施例，护罩60和工件14可以紧密接近，使得间隙64(例如，径向间隙)位于护罩60的最接近且面对工件14的表面(例如，“底部”)和工件14之间，以协作地包围区域62。护罩60可以包括柔性材料(例如，橡胶)，使得在系统10的操作期间当护罩60与物体(例如，工件14的凸起部分)冲击时，护罩60将变形(例如，弹性地)以吸收冲击并使得系统10能够继续操作。

护罩60可由切割头组件12(例如，喷嘴22)承载，使得护罩60和喷嘴22之间的相对运动被防止或至少被限制。根据一个实施例，允许护罩60和喷嘴22的出口56在竖直方向(即，朝向和远离工件14)上的相对运动，以使护罩能够“升高”和“降低”以改变间隙64的尺寸。例如，当系统10切割工件14的敏感部件时，护罩60可以降低以减小间隙64的尺寸或消除间隙，并且在区域62中建立惰性凹穴。在切割敏感部件之后，护罩60可以升高，从而增加间隙64的尺寸。

因此，根据一个实施例，护罩60可由切割头组件12支撑，使得当喷嘴22相对于工件14移动时，护罩60也相对于工件14一致地移动。护罩60和出口56的这种布置使得能够快速且选择性地控制区域62。在“正常”操作期间(即，当处理工件14的非敏感部件时)，大气空气可存在于区域62中。当切割头组件12将要开始处理工件14的敏感部件时，区域62中的空气可被惰性环境替换，如将在下面详细描述的。在处理工件14的敏感部件之后，可以在惰性环境在区域62内沉降并且空气再次返回的情况下继续“正常”操作。

护罩60可包括进入区域62的入口66，惰性物质通过该入口行进以形成惰性环境。入口66可由第一护罩端口68形成。第一护罩端口68可以是管状构件，其将气体(例如，惰性气体，如氮气、二氧化碳等)、流体(例如，惰性流体，如水或具有添加剂的水，如长链聚合物)或两者携带到区域62中。根据一个实施例，第一护罩端口68可以与向区域62供应惰性物质的源(例如，惰性气体源)连通。

护罩60可包括出口70，区域62内的物质可通过该出口排出。出口70可由第二护罩端口72形成。第二护罩端口72可以是携带存在于区域62内的气体(例如，诸如氮气、二氧化碳等的惰性气体)、流体或两者的管状构件。根据一个实施例，第二护罩端口72可与帮助去除区域62内的物质的源(例如，真空源)连通。

根据一个实施例，护罩60可包括仅一个端口(例如，仅第一护罩端口68而不是第二护罩端口72)，并且该一个端口可用作区域62的入口66和出口70两者。例如，阀可联接到该一个端口上，并且阀的控制可使该一个端口从用作入口66过渡到出口70，或反之亦然。根据一个实施例，间隙64可形成出口70，使得当物质通过入口66进入区域62时，在物质进入之前存在于区域62中的物质通过间隙64离开。

根据一个实施例，护罩60可没有任何端口。替代性地，喷嘴22的出口56可作为入口66，而间隙64可作为出口70。惰性环境可由通过出口56进入区域62的物质(例如惰性气体)形成。根据一个实施例，磨料38可由该物质携带至混合区域42，然后该物质移动通过混合管54并经由出口56进入区域62。

处理危险制品(例如，诸如锂离子电池的电池)的一个潜在危险是敏感部件的热失控(例如，由电池单元温度和电池中的电解质的导电性之间的正反馈引起的电池的不受控制的快速加热)。热失控可能导致制品的着火。防止危险制品点燃的一种解决方案是形成惰性环境(例如，在区域62内)，在该惰性环境中，所产生的流体射流(例如，研磨流体射流55)离开喷嘴22并处理工件14。惰性环境是防止或至少抑制工件14点燃的环境。根据一个实施例，惰性环境可以是缺氧的(例如，包含比环境气氛更低百分比的氧)。根据一个实施例，惰性环境可包括定位在区域62内的惰性气体(例如，氮气、二氧化碳等)、流体(例如，惰性流体)或两者。

其它危险制品包括但不限于军需品(例如，具有推进剂的火箭)和包含危险气体的罐(例如，在焊接和建造期间使用)。危险制品可能包含对火花起反应并因此爆炸或燃烧的材料或物质。惰性环境可以防止或降低火花产生的可能性，和/或可以提供其中防止或至少抑制点火的缺氧环境。

根据一个实施例，操作流体射流系统10的方法包括相对于工件14定位护罩60，使得护罩60与工件14结合包围(例如，至少部分地包围)区域62。该方法还可包括用惰性材料至少部分地填充区域62(例如，经由入口66)。该方法可包括产生流体射流(例如，研磨流体射流55)并通过喷嘴22的出口56排放流体射流，其中出口56定位在区域62内。该方法可包括引导排放的流体射流通过惰性材料，并用流体射流冲击工件14。

参照图3，捕捉舱组件11可以充满流体74(例如水)。根据一个实施例，该方法可包括将工件14的至少一部分和护罩60的至少一部分浸没在流体74中。该方法还可包括将惰性物质(例如惰性气体)的凹穴捕获在区域62内。间隙64可由流体74占据，从而防止惰性物质的凹穴通过间隙64离开。根据一个实施例，护罩60可直接接触工件14以形成屏障，该屏障防止惰性物质经由护罩60和工件14之间的界面离开区域62。

捕捉舱组件11可包括影响流体74温度的冷却器76。流体射流系统10的操作(例如，将磨料流体射流55排入流体74)可导致流体74温度的升高。当处理某些危险制品时，防止工作环境温度升高可降低危险制品敏感部件着火的可能性。根据一个实施例，操作系统10的方法可包括启动冷却器76以将流体74的温度降低到其环境温度以下。

根据一个实施例，操作系统10的方法可包括循环地启动冷却器76以保持流体74的期望温度。例如，流体74的期望温度可以是环境温度(即，静止温度，或系统10的操作没有任何影响的温度)。因此，冷却器76可以操作以保持流体74的环境温度。在系统10的操作期间，热量逐渐产生/添加到流体74，冷却器76启动以从流体74中移除热量并保持期望的温度。

冷却器76可作为散热器，从而通过与流体74保持分离的单独的冷却剂从流体74中去除热量。根据一个实施例，冷却器76可将流体74从捕捉舱组件11循环到热交换器，在热交换器中从流体74中去除热量，然后将现在冷却的流体74循环回到捕捉舱组件11。工件14可支撑在主动冷却的结构上，例如一个或多个中空梁，冷却流体循环通过梁的内部。

参见图4，流体射流系统10可包括泵78，例如直接驱动泵或增压泵，以选择性地将处于至少10,000psi(例如，在约10,000psi和约110,000psi之间)的操作压力下的加压流体24(例如，水)提供给切割头组件12。流体分配系统80可将流体源82(例如，罐)与泵78和切割头组件12流体连接。

系统10可包括位于源82和切割头组件12之间的上游冷却器84。上游冷却器84可以在流体到达切割头组件12之前降低流体的温度。根据一种实施例，上游冷却器84可定位在泵78和切割头组件12之间，如图所示，使得上游冷却器84在流体被加压之后降低流体的温度。例如，液氮可以用于冷却加压水而不冻结加压水。

根据一个实施例，上游冷却器84可定位在源82与泵78之间，使得上游冷却器84在流体加压之前降低流体的温度。根据一个实施例，系统10可包括多个上游冷却器84(例如，一个位于泵78和切割头组件12之间，另一个位于源82和泵78之间)。

如所示，系统10的切割头组件12可以产生纯流体射流57(即，没有磨料的流体射流)。因此，系统10可以没有磨料端口40和辅助端口46中的一个或两个。类似地，切割头组件12可以没有护罩60。系统10可以包括冷却器76或上游冷却器84、冷却器76和上游冷却器84两者，或者不包括冷却器76和上游冷却器84。

参考图5至图8，系统10可以包括传感器90(例如麦克风)，其在处理工件14时捕获系统10的声学参数92。声学参数92可以通过切割头组件12产生的流体射流(例如，磨料流体射流55或纯流体射流57)与工件14的冲击来产生。根据一个实施例，声学参数92可以包括由流体射流与工件14的冲击所产生的频率、振幅、或频率和振幅两者。

当被流体射流冲击时，工件14内的不同材料可产生不同的声学参数92。根据一个实施例，系统10可以包括处理器94，其分析由传感器90捕获的声学参数92。在识别出冲击期望材料(例如，要回收的有价值材料)的流体射流时，系统10的控制器96可以禁止流体射流的产生。

如图示的实施例所示，纯流体射流57可以在工件14中加工(例如钻孔)。工件14可以包括两种不同的材料(第一材料98和第二材料100)。对于该实施例，第二材料100是待回收的有价值的材料(例如，钴、镍、铜、铝、石墨、锰、锂)，并且第一材料98是废料。

当流体射流冲击第一材料98时，至少一个声学参数92被传感器90捕获。当流体射流冲击第二材料100时，如图6所示，声学参数92可以在时间t进入目标范围102，如图7所示。当检测到声学参数92进入目标范围102时(例如，对于设定数量的循环以确保读数不是异常)，控制器96在时间t'停止流体射流的产生。根据一个实施例，可通过关闭加压流体24的流动(例如，经由截止阀的致动)来实现停止。

控制器96可以经由进入多个目标范围中的一个的声学参数92来识别流体射流与多个期望材料中的任何期望材料的冲击，并且在这样的识别时停止流体射流的产生。因此，根据一个实施例，系统10可以编程有多个目标范围102，其对应于冲击各种材料的流体射流的各种组合。例如，第一目标范围102可以指示60,000psi的压力下的纯水射流与钴的冲击，第二目标范围102可以指示60,000psi的压力下的磨蚀性水射流与钴的冲击。在选择操作参数(例如，流体射流的类型、磨料的使用、操作压力等)时，可识别对应于操作参数的一组目标范围102。根据一个实施例，传感器90可以位于区域62内。

传感器90可在切割过程中使用，类似于以上对于钻孔过程的描述。当流体射流(例如，纯流体射流57)切穿工件14的第一材料98时，声学参数92在第一范围内(例如，在目标范围102之外)。当流体射流冲击工件14的第二材料100时，声学参数92改变并且进入目标范围102。在检测到声学参数92进入目标范围102时，控制器96可以停用流体射流，从而保留第二材料100。

如图8所示，系统10可以操作，使得目标范围102对应于冲击工件14的第一已知材料的流体射流的声学参数92。例如，系统10可以用于刺穿电池的外壳以接近电池的内部部件。外壳的材料可以是已知的，并且因此冲击工件14的外壳的流体射流的声学参数92限定目标范围102。一旦外壳被刺穿并且流体射流冲击除外壳之外的材料，声学参数92就离开目标范围102，并且在识别出离开目标范围102的声学参数92时，控制器96可以停止流体射流。

根据一个实施例，由流体射流与工件14的材料之一的冲击产生的频率可在22.5kHz和23.5kHz之间。根据一个实施例，在工件14的材料中的另一种材料的冲击下，由流体射流与工件14的材料中的另一种材料的冲击产生的频率可改变至少5％。

根据一个实施例，来自流体射流与工件14的一种材料的冲击的声学参数92的幅度可以在88到92dB之间，并且流体射流与工件14的另一种材料的冲击可以改变至少5％(例如，在98到102dB之间)。

一种操作系统10的方法可以包括产生流体射流(例如，磨料流体射流55或纯流体射流57)，并且将流体射流从喷嘴22朝向工件14排放。该方法还可以包括利用流体射流在工件中钻孔，并且在钻孔的同时，监测由冲击工件的流体射流产生的至少一个声学参数92。该方法还可以包括在检测到至少一个声学参数92的变化时终止流体射流的产生。根据一个实施例，至少一个声学参数92的变化包括声学参数92进入目标范围102的值。根据一个实施例，至少一个声学参数92的变化包括声学参数92离开目标范围102的值。

参照图9，系统10可以包括测量工件14的一个或多个物理特性(例如，厚度、密度等)的传感器110。根据一个实施例，传感器110是超声成像仪。传感器110可识别工件的具有不同物理特性的区域。如图所示，传感器110可识别工件14的不同厚度的区域。

例如，在扫描工件14之后，传感器110可识别一个或多个较大厚度区域112、一个或多个较小厚度区域114、以及一个或多个中间厚度区域116。根据一个实施例，传感器110还可以识别具有要与工件14的其余部分隔离的部件或材料的目标区域118。

系统10(例如，处理器)可分析与工件14的物理性质相关的数据，并识别路径120，沿着该路径切割工件14以将目标区域118与工件14的剩余部分隔离。如图所示，路径120可以避开一个或多个更大厚度112的区域，偏离围绕目标区域118的最短路径以避免穿过一个或多个更大厚度112的区域。根据一个实施例，路径120可以避免一个或多个较小厚度的区域114(或一个或多个具有一定厚度的区域)，偏离围绕目标区域118的最短路径以避免穿过一个或多个较小厚度的区域114，因为这些区域可能包含危险或有价值的材料。

同样如图所示，路径120可使横穿中间厚度116的一个或多个区域的距离最小化，偏离围绕目标区域118的最短路径以穿过中间厚度116的一个或多个区域的具有减小的宽度的部分122。

操作系统10的方法可以包括扫描工件14(例如，利用传感器110，例如超声波成像器)以确定工件14的各个区域的厚度。该方法还可以包括识别沿着其切割工件14的路径120，通过使工件14的较薄部分优先于工件14的较厚部分来确定路径120。例如，切割部分(例如，T形部分)可以包括调节工件14在支撑表面13上的位置和/或取向，使得流体射流切割T形部分的薄侧而不是切穿厚侧。

该方法还可包括在流体射流系统10的切割头组件12内产生流体射流，并且在遵循路径120的同时从喷嘴22排出流体射流以切割工件14。根据一个实施例，该方法可包括识别目标区域118，并且路径120被选择成将目标区域118与工件14的其余部分隔离。

系统10可以是可调节的，使得由切割头组件12产生的流体射流的参数中的一个或多个是可调节的。例如，流体射流的压力、磨料的使用/磨料的类型等可以基于沿着路径120定位的工件14的一个或多个物理性质来选择。根据一个实施例，由切割头组件12产生的流体射流的一个或多个参数可以被选择为使得流体射流具有足够的功率来切割穿过工件14的第一材料(例如，塑料壳体或支架)，并且缺乏足够的功率来切割穿过位于第一材料“下方”(相对于流体射流)的第二材料(例如，贵金属)。因此，路径120可经选择以与目标区域118重叠，同时将目标区域118内的第二材料与工件14的其余部分隔离，而不切穿第二材料。

根据一个实施例，切割头组件12产生的流体射流可以具有60,000的操作压力，同时使用石榴石作为磨料，以1磅/分钟的进给速率具有足够切穿0.5英寸厚金属的功率，而具有不足以切穿6英寸厚金属的功率。

参照图10，系统10可以产生磨料浆体射流130以处理工件14。为了产生磨料浆体射流130，可以将磨料与加压流体预混合以形成浆体132，使得浆体132被输送到射流产生组件26。当浆体132穿过宝石孔口32时，产生磨料浆体射流130。由于磨料是预混合的，因此在宝石孔口32的下游不需要诸如混合区域42和磨料端口40的部件。这可以导致喷嘴22具有低轮廓(例如，在垂直于磨料浆体射流130行进方向的平面中测量的窄横截面尺寸D1，例如小于0.5英寸)。

然后，可将低轮廓喷嘴22插入工件14的内部134中。根据一个实施例，内部134可包括危险部件136，当喷嘴22的出口56位于工件14的内部134内时，该危险部件可由磨料浆体射流130处理。根据一个实施例，内部134可含有气态危险部件136。当出口54如在先实施例中所述定位在护罩60的区域62内时，类似于磨蚀流体射流55和纯流体射流57，磨蚀浆体射流130可通过出口54排出。

于2021年6月29日提交的美国临时专利申请63/216,307号在此通过引用整体并入。

以上对所说明的实施例的描述，包括摘要中所描述的内容，不是要穷举或将实施例限制为所公开的精确形式。尽管为了说明的目的，本文描述了具体实施方案和实施例，但是如相关领域的技术人员将认识到的，在不背离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种等同修改。上述各种实施例可以组合以提供进一步的实施例。

本文所述的许多方法可以变化的方式进行。例如，许多方法可以包括附加动作、省略一些动作和/或以与所图示或描述的顺序不同的顺序执行动作。

根据以上详细描述，可以对实施例进行这些和其它改变。通常，在所附权利要求中，所使用的术语不应被解释为将权利要求限制为说明书和权利要求中公开的具体实施例，而应被解释为包括所有可能的实施例以及这些权利要求所授权的等同物的全部范围。因此，权利要求不受本公开的限制。