CN102848323A - 一种实现前混合射流持续喷射的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种实现前混合射流持续喷射的装置及方法，其包括，至少一个主罐；至少两个子罐，分别通过管道、高压砂阀与主罐进口端连接；子罐进口端通过管路及低压砂阀连接砂浆供应管路；至少三套重量测量装置，分别设置于主罐及子罐；水池或水箱，出口管路设过滤器、增压泵、控制阀，连接主罐及各子罐，子管路中设高压水阀；混砂器，其进口端分别连接水箱和主罐出口，混砂器出口连接喷嘴；各低压砂阀、高压水阀、重量测量装置分别电性连接至一控制器。本发明通过一个主罐与多个子罐的功能分配，实现各个子罐轮替向主罐供砂，而主罐内的砂浆始终保持在一个合理的范围内，且混合点设置在主罐的底部，由此而实现前混合射流具有稳定的、长时间大流量的砂浆供应。

Description

一种实现前混合射流持续喷射的装置及方法

技术领域

本发明涉及表面清洗技术，特别涉及一种实现前混合射流持续喷射的装置及方法，主要用于实现对液态水与磨料进行前混合喷射时，能具备长时间的稳定、持续喷射能力。可显著提高前混合射流的使用效果，直接改善表面清洗、钻探等要求大流量、长时间的使用场合，从而直接提高了前混合射流的工作效率。

背景技术

为有效清洗各类制品表面的腐蚀层(如锈蚀层、鳞皮)、油漆层、边角部加工毛刺等，通常采用混合式射流清洗技术。这种混合式射流清洗技术因为射流发生形式的不同，其清洗效果、射流稳定性等均存在巨大差异。

通常情况下，考虑到清洗操作的方便、快捷性，通常采用一种称为后混合射流的清洗技术，该技术是通过增压泵，如三柱塞泵将水压力增压至足够高的压力水平(如80MPa)，同时将此高压水传递至后混合喷嘴处，后混合喷嘴依靠自身的特殊形腔，在通水喷射时自动产生一个对应的自吸力，该自吸力即为砂路供应的基本动力源，该自吸力通过一个插在搅拌池中的管子将混合油高浓度砂粒的砂浆吸入喷嘴，并在喷嘴内的混合腔内完成混合后向外喷射，如此实现最终的后混合喷射，以此来实现清洗的目的。

相比后混合射流的清洗特性，采用前混合方式进行表面清洗具备如下几个显著优势：

1、所需压力水平可显著降低，前混合清洗压力要求基本在30MPa以内，通常在10MPa水平就可以实现有效清洗。

2、相对于后混合，前混合技术对能介的利用率显著提高，尤其在对水介质、砂介质以及电耗等方面，均能显著降低。

正是基于前混合这种显著的技术优势，国内外多家单位对其进行了深入的研发与实际运用，然而由于前混合射流发生方式的特点，其砂粒必须在进入喷嘴之前与高压水混合均匀，并且在高压状态下进行混合，这种特性直接造成前混合射流的供砂量受限。目前主要采用固定高压砂罐来存储待使用的砂浆，故前混合射流的一次性喷射时间常常因为高压砂罐内砂浆耗尽而被迫停止，停止喷射后立刻向高压砂罐内注入砂浆，待注满后在开启喷嘴进行第二次喷射。如此，前混合射流的喷射规律为间歇喷射方式，这对于长时间、持续性、大流量的使用场合就显得十分的难以接受。

发明内容

本发明的目的是设计一种实现前混合射流持续喷射的装置及方法，能实现前混合射流长时间持续、稳定的供砂。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

本发明通过一个主罐与多个子罐的功能分配，实现各个子罐轮替向主罐供砂，而主罐内的砂浆始终保持在一个合理的范围内，且混合点设置在主罐的底部，由此而实现前混合射流具有稳定的、长时间大流量的砂浆供应，这种供砂方法不仅显著提高前混合射流的持续喷射时间与射流稳定性，同时对整个射流除鳞系统的能介利用效率、能量损耗等都具有有效的改善，对使用单位具有良好的使用价值。

具体地，本发明的一种实现前混合射流持续喷射的装置，其包括，至少一个用于存储砂浆的主罐；至少两个用于临时存储砂浆的子罐，分别通过管道、高压砂阀与主罐进口端连接；子罐进口端分别通过管路及相应的低压砂阀连接至一砂浆供应管路；至少三套重量测量装置，分别设置于主罐及子罐；水池或水箱，其出口管路设置过滤器、增压泵、控制阀，并分别通过若干子管路连接至主罐及各子罐，各子管路中分别设置高压水阀；一混砂器，其进口端分别通过管路连接水池或水箱和主罐出口端，混砂器出口通过管路连接至喷嘴；各低压砂阀、高压水阀、重量测量装置分别电性连接至一控制器。

本发明的一种实现前混合射流持续喷射装置的控制方法，其包括步骤如下：

1)先由砂浆供应管路向主罐以及子罐内注入砂浆，直至主罐内部的砂浆达到最大安全容量之后，再将各子罐注满，一旦注满后，立刻关闭主罐与子罐之间管路的高压砂阀以及子罐与输砂管路之间的低压砂阀，如此即完成了首次砂浆填充；

2)打开增压泵，水立刻通过管路经过过滤器之后进入增压泵，经增压后获得额定的水压力，并由高压管路向外供给；此时打开控制阀，高压水立刻进入主罐，此时主罐内部压力达到标准之后，其内部砂浆自动会进入混砂器与来自水箱的高压水混合传输至喷嘴，并由喷嘴喷出；

3)当主罐内部的砂浆耗费殆尽时，其重量产生变化，如此主罐底部安装的重量测量装置以固定频率向控制器传递重量信号，主罐重量值低于某一标准之后，控制器立刻向盛有足够砂浆的第一个子罐发出信号打开高压水阀，此时该子罐内部的压力也会立刻提升至同一压力值，延迟一段时间后，控制器再向高压砂阀传递打开信号，此时该子罐内部的高浓度砂浆自动进入主罐，从而确保主罐内部的砂浆量保持在对应的范围内；

4)当第一子罐内部砂浆全部耗尽之后，按照同样的流程，陆续打开其他子罐，轮流向主罐内部补充砂浆；此时第一子罐内部砂浆已经完全耗尽，第一子罐底部安装的重量测量装置检测到，该信号传递至控制器之后，控制器通过运算立刻传递至高压水阀处，关闭高压水阀，同时关闭相应的高压砂阀，而后打开相应的低压砂阀，向第一子罐内部注入低压砂浆，直至该子罐内砂浆注满，子罐内部砂浆注满自后，通过控制器立刻关闭相应的低压砂阀与高压砂阀，同时打开高压水阀，使子罐内部的砂浆有低压状态迅速提升为高压砂浆，待用；

5)如此，在第一子罐内部砂浆灌满并保持高压状态期间，其他子罐陆续向主罐内部注入高压砂浆；当其他子罐内部高压砂浆已经耗尽之后，同样，陆续开始卸压、注入低压砂浆、关闭、升压；如此轮替补充，即实现了主罐内部砂浆始终保持在一个标准的安全范围内，从而始终保持混砂器内部始终有稳定、源源不断的高浓度砂浆流入，并实现与高压水的混合，其进一步，即保证了喷嘴内部始终有稳定的砂浆喷出。

进一步，所述主罐的容积量大于子罐的容积量。

又，所述高压砂阀相对于混砂器，其在同压状态下对同一浓度砂浆的流通能力至少是混砂器的两倍值以上。

所述低压砂阀在常压状态下向各自子罐注入低压砂浆的流速，至少是混砂器耗费砂浆的流速一倍以上。

所述主罐与子罐的工作压力水平通常为0～50MPa范围。

另外，本发明所述的混砂器出口管路中高浓度砂浆为硬物颗粒与水的混合物，其重量体积比为40％～90％。

所述硬物颗粒包括天然的刚玉类磨料、碳化物磨料、或金属加工丸。

所述天然的刚玉类磨料如棕刚玉、白刚玉、或单晶刚玉；碳化物磨料包括黑碳化硅、绿碳化硅、碳化硼；金属加工丸包括钢丸、钢丝切丸。

所述的硬物颗粒粒度为20目～200目。

本发明的有益效果是：

1)通过采用前混合持续喷射，可有效降低高压系统的总体压力水平，这对表面清洗的初始建设的投资成本、后期的维护成本以及系统的可靠性等均有效提高。

2)持续的前混合射流，因为前混合良好的混合均匀性，能显著提高表面清洗效率。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构示意图。

图2为本发明砂量供给的示意图。

具体实施方式

参见图1～图2，本发明种实现前混合射流持续喷射装置的一实施例，其包括，一个用于存储砂浆的主罐1；三个用于临时存储砂浆的子罐2、2’、2”，分别通过管道、高压砂阀3与主罐1进口端连接；子罐2、2’、2”进口端分别通过管路及相应的低压砂阀4连接至一砂浆供应管路5；四套重量测量装置6、6’，分别设置于主罐1及三个子罐2、2’、2”；水池或水箱7，其出口管路设置过滤器8、增压泵9、控制阀10，并分别通过若干子管路连接至各子罐2、2’、2”及主罐1，各子管路中分别设置高压水阀11、11’；一混砂器12，其进口端分别通过管路连接水池或水箱7和主罐1出口端，混砂器12出口通过管路连接至喷嘴13；各低压砂阀4、高压水阀11、11’、重量测量装置6、6’分别电性连接至一控制器14。

控制方法如下：

首先保持增压泵9关闭，打开低压砂阀4、高压砂阀3，先由砂浆供应管路5向主罐1以及各子罐2、2’、2”内注入砂浆(砂浆的体积比浓度为55％，为80目石榴石与水的混合物)，直至主罐1内部的砂浆达到80％的总容量之后，再将各子罐2、2’、2”注满，注满之后立刻关闭主罐1与子罐2、2’、2”之间的高压砂阀3以及子罐2、2’、2”与砂浆供应管路5之间的低压砂阀4，以完成了首次的砂浆填充；

打开增压泵9，工业净环水立刻通过管管经过滤器8之后，水质达标并进入增压泵9(柱塞泵)增压，其压力达到20MPa之后输出。此时打开高压水阀11’，高压水立刻进入主罐1，此时主罐1内部压力立刻提升至20MPa，压力稳定之后其内部砂浆利用自重流入混砂器12与来自水箱7的高压水均匀混合，而后经管路向喷嘴13传输，并最终由喷嘴喷出；

当主罐1内部的砂浆量低于总容积的50％时，主罐1底部安装的重量测量装置6立刻采集并由控制器14向子罐2发出补砂信号，如此立刻打开子罐2相应的高压水阀11，如此子罐2立刻达到20MPa压力，稳定之后，控制器14再向子罐2出口相应的高压砂阀3传递打开信号，如此子罐2内部的高浓度砂浆通过输砂管进入主罐1，从而达到对主罐1补充砂浆的目的；

当子罐2内部砂浆全部耗尽之后，因为子罐2向主罐1的补砂速度高于混砂器12的耗砂速度，故此主罐1内部的总砂浆量会有一定增加，如此，当主罐1的砂浆量再次低于50％的总容积之后，控制器14立刻通过信号传递打开子罐2’，以实现子罐2’向主罐供砂的目的；与此同时，子罐2内部砂浆已经完全耗尽，该特征有子罐2底部安装的重量测量装置6’检测到，该信号传递至控制器14之后，控制器14通过运算立刻传递至高压水阀11处，关闭高压水阀4，同时通过关闭高压砂阀3，而后通过打开低压砂阀4，向子罐2内部注入低压砂浆，直至子罐2内砂浆注满；子罐2内部砂浆注满自后，通过控制器14立刻关闭低压砂阀4与高压砂阀3，同时打开高压水阀11，使子罐2内部的砂浆有低压状态迅速提升为高压砂浆，待用。

如此，在子罐2内部砂浆灌满并保持高压状态期间，子罐2’、2”如同子罐2一样，陆续向主罐1内部注入高压砂浆；当子罐2’内部高压砂浆已经耗尽之后，子罐2’立刻同子罐2一样，陆续开始卸压、注入低压砂浆、关闭、升压；与此同时，子罐2通过控制器14打开高压砂阀3后，即实现了对主罐1砂浆补充。

如此即实现了主罐1内部砂浆总量始终保持在一个标准的稳定范围内，即保证了喷嘴13内部始终有稳定的砂浆喷出。

本发明充分利用前混合射流的特殊供砂方式，通过子罐与主罐的传递与交替，实现了前混合射流的持续稳定供砂，从而实现了前混合射流的稳定喷射。

Claims (10)

1.一种实现前混合射流持续喷射的装置，其特征在于：包括，

至少一个用于存储砂浆的主罐；

至少两个用于临时存储砂浆的子罐，分别通过管道、高压砂阀与主罐进口端连接；子罐进口端分别通过管路及相应的低压砂阀连接至一砂浆供应管路；

至少三套重量测量装置，分别设置于主罐及子罐；

水池或水箱，其出口管路设置过滤器、增压泵、控制阀，并分别通过若干子管路连接至主罐及各子罐，各子管路中分别设置高压水阀；

一混砂器，其进口端分别通过管路连接水池或水箱和主罐出口端，混砂器出口通过管路连接至喷嘴；

各低压砂阀、高压水阀、重量测量装置分别电性连接至一控制器。

2.如权利要求1所述的一种实现前混合射流持续喷射装置的控制方法，其包括步骤如下：

1)先由砂浆供应管路向主罐以及子罐内注入砂浆，直至主罐内部的砂浆达到最大安全容量之后，再将各子罐注满，一旦注满后，立刻关闭主罐与子罐之间管路的高压砂阀以及子罐与输砂管路之间的低压砂阀，如此即完成了首次砂浆填充；

2)打开增压泵，水立刻通过管路经过过滤器之后进入增压泵，经增压后获得额定的水压力，并由高压管路向外供给；此时打开控制阀，高压水立刻进入主罐，此时主罐内部压力达到标准之后，其内部砂浆自动会进入混砂器与来自水箱的高压水混合传输至喷嘴，并由喷嘴喷出；

3)当主罐内部的砂浆耗费殆尽时，其重量产生变化，如此主罐底部安装的重量测量装置以固定频率向控制器传递重量信号，主罐重量值低于某一标准之后，控制器立刻向盛有足够砂浆的第一个子罐发出信号打开高压水阀，此时该子罐内部的压力也会立刻提升至同一压力值，延迟一段时间后，控制器再向高压砂阀传递打开信号，此时该子罐内部的高浓度砂浆自动进入主罐，从而确保主罐内部的砂浆量保持在对应的范围内；

4)当第一子罐内部砂浆全部耗尽之后，按照同样的流程，陆续打开其他子罐，轮流向主罐内部补充砂浆；此时第一子罐内部砂浆已经完全耗尽，第一子罐底部安装的重量测量装置检测到，该信号传递至控制器之后，控制器通过运算立刻传递至高压水阀，关闭高压水阀，同时关闭相应的高压砂阀，而后打开相应的低压砂阀，向第一子罐内部注入低压砂浆，直至该子罐内砂浆注满，子罐内部砂浆注满自后，通过控制器立刻关闭相应的低压砂阀与高压砂阀，同时打开高压水阀，使子罐内部的砂浆有低压状态迅速提升为高压砂浆，待用；

5)如此，在第一子罐内部砂浆灌满并保持高压状态期间，其他子罐陆续向主罐内部注入高压砂浆；当其他子罐内部高压砂浆已经耗尽之后，同样，陆续开始卸压、注入低压砂浆、关闭、升压；如此轮替补充，即实现了主罐内部砂浆始终保持在一个标准的安全范围内，从而始终保持混砂器内部始终有稳定、源源不断的高浓度砂浆流入，并实现与高压水的混合，其进一步，即保证了喷嘴内部始终有稳定的砂浆喷出。

3.如权利要求2所述的一种实现前混合射流持续喷射装置的控制方法，其特征是，所述主罐的容积量大于子罐的容积量。

4.如权利要求2所述的一种实现前混合射流持续喷射装置的控制方法，其特征是，所述高压砂阀相对于混砂器，其在同压状态下对同一浓度砂浆的流通能力至少是混砂器的两倍值以上。

5.如权利要求2所述的一种实现前混合射流持续喷射装置的控制方法，其特征是，所述低压砂阀在常压状态下向各自子罐注入低压砂浆的流速，至少是混砂器耗费砂浆的流速一倍以上。

6.如权利要求2所述的一种实现前混合射流持续喷射装置的控制方法，其特征是，所述主罐与子罐的工作压力水平通常为0～50MPa范围。

7.如权利要求2所述的一种实现前混合射流持续喷射装置的控制方法，其特征是，所述的混砂器出口管路中高浓度砂浆为硬物颗粒与水的混合物，其重量体积比为40％～90％。

8.如权利要求2所述的一种实现前混合射流持续喷射装置的控制方法，其特征是，所述硬物颗粒包括天然的刚玉类磨料、碳化物磨料、或金属加工丸。

9.如权利要求8所述的一种实现前混合射流持续喷射装置的控制方法，其特征是，所述天然的刚玉类磨料如棕刚玉、白刚玉、或单晶刚玉；碳化物磨料包括黑碳化硅、绿碳化硅、碳化硼；金属加工丸包括钢丸、钢丝切丸。

10.如权利要求7或8所述的一种实现前混合射流持续喷射装置的控制方法，其特征是，所述的硬物颗粒粒度为20目～200目。

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