CN103419139A - 一种后混合式高压射流清洗供砂量控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种后混合式高压射流清洗供砂量控制系统及方法，包括；喷射装置，与所述喷射装置管路连通、内置含硬质磨粒料和水介质浆料的供砂搅拌桶,所述供砂搅拌桶管路连通有可供给供砂搅拌桶以硬质磨粒料的预备砂箱，控制装置，所述控制装置分别电信连接预备砂箱及置于供砂搅拌桶底部的重量测量装置，与所述供砂搅拌桶管路连通的粒度筛分装置、砂水分离装置、水过滤器及增压装置，所述增压装置连接所述喷射装置；设置于喷射装置底部、与砂水分离装置连通的收集装置。本发明通过重量称量即可实现对整个系统中磨粒料存量的精确估计，由此，可准确控制整个系统中循环所需的砂浆存量，以此来实现对最终喷射系统喷射稳定性的控制。

Description

一种后混合式高压射流清洗供砂量控制系统及方法

技术领域

本发明涉及后混合射流清洗领域，具体地，本发明涉及后混合射流清洗的供砂量的控制系统及方法，所述供砂量的控制系统及方法主要用于实现对后混合射流清洗中总体砂量的稳定性进行有效控制，实现混合喷射系统中对不同种类磨粒料总量的稳定控制，确保系统中的砂量始终能保持喷射系统具有充足、稳定的砂浆源，保证喷射系统的喷射效果稳定性，由此实现对后混合射流特性的严格控制，有效提高后混合射流清洗效果的稳定性，是有关后混合式高压射流清洗技术的发明创造。

背景技术

混合射流清洗技术是采用高压水射流带动细小的硬物颗粒，以高压水为载体将硬物颗粒加速至足够高的速度后，向目标靶物进行冲刷、轰击，从而实现对各类制品表面的腐蚀层（如锈蚀层、鳞皮）、油漆层、边角部加工毛刺等的有效清洗。

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，该技术是通过增压系统，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供砂搅拌桶中的管子将混合有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。

之所以利用供砂搅拌桶来实现供砂，主要是因为喷射的砂粒需要回收处理后再利用，这种回收再利用的砂粒进入喷射系统时，最方便的手段就是直接进入搅拌器，利用喷射系统的自吸力吸入喷射系统，如此即实现再利用。

这种再利用的供砂方案中的核心部件是供砂搅拌桶。如附图1所示，吸砂管12直接插入供砂搅拌桶，通常为了获得高浓度的砂浆，吸砂管12通常直接插入至供砂搅拌桶的底部。这种方式带来的优点是砂浆浓度极高，对喷射后的清洗效果具有很好的促进作用。

然而，另一方面，为实现砂量的循环利用，通常砂粒在进行一次表面喷射后，利用回收过滤系统会通过砂浆管路再次进入供砂搅拌桶，供砂搅拌桶作为一个供砂的关键系统，其内部的砂水浓度至关重要。而当喷射系统进行喷射期间，部分磨粒料会因为疲劳、撞击力过大等因素造成磨粒料破裂，形成细小粉末而自动剔除出系统之外，造成磨粒料在系统内部的存量按照一定的速度减少。如此，当磨粒料的减少量达到一定程度时，必然后造成供砂搅拌桶内的砂水浓度过低，从而造成供应的含磨粒料的砂浆量不足，进而直接影响混合喷射的射流清洗效果。

为此，为保证喷射系统内总体砂量始终满足稳定喷射清洗效果的要求，需要严格保证系统中的总体砂量。

通过对国内外相关领域内进行的详细调研发现，相关技术领域内的研究人员并没有提出一种针对性的有效解决方案。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于：提供一种后混合式高压射流清洗供砂量控制系统及方法，所述后混合式高压射流清洗供砂量控制系统及方法系一种能稳定控制整体系统中砂量稳定性的系统及方法。

本发明的后混合式高压射流清洗供砂量控制系统及方法基于总体砂粒（即一种硬质细小的磨粒料）量的物流与关键参数测量，可适用于系统中单一种类砂粒与液体介质的稳定控制，通过对砂浆临时存储单元的重量称量与补充，实现对整个系统介质存量的精确把控，从而达到对喷射系统喷射效果的稳定性控制，杜绝砂浆浓度过高或过低的现象，出达到对后混合喷嘴清洗效果的有效控制。

为达到上述目的，本发明的后混合式高压射流清洗供砂量控制系统及方法的主要技术方案是，利用对整个混合射流清洗中的临时存储浆料（含硬质磨粒料的水介质砂浆或浆料）的供砂搅拌桶进行精确的重量称量，通过供砂搅拌桶特殊的结构设计来实现，即，通过重量称量即可实现对整个系统中磨粒料存量的精确估计，从而判定是否需要对系统中补充新磨粒料，由此，可准确控制整个系统中循环所需的砂浆存量，以此来实现对最终喷射系统喷射稳定性的控制。

本发明的后混合式高压射流清洗供砂量控制系统的技术方案如下：

一种后混合式高压射流清洗供砂量控制系统，其特征在于，所述后混合式高压射流清洗供砂量控制系统包括;

喷射装置,与所述喷射装置管路连通、内置含硬质磨粒料和水介质的浆料的供砂搅拌桶,所述供砂搅拌桶管路连通有可供给供砂搅拌桶以硬质磨粒料的预备砂箱，

控制装置，所述控制装置分别电信连接预备砂箱及置于供砂搅拌桶底部的重量测量装置，

与所述供砂搅拌桶管路连通的粒度筛分装置、砂水分离装置、水过滤器及增压装置，所述增压装置连接所述喷射装置；

设置于喷射装置底部、与砂水分离装置连通的收集装置。

根据本发明所述的后混合式高压射流清洗供砂量控制系统，其特征在于，所述测量装置12与供砂搅拌桶11底部接触，接触点不少于3个。

本发明的一种后混合式高压射流清洗供砂量控制方法，采用上述供砂量控制系统，其特征在于，当所述供砂量控制系统在已经加入足够系统循环所需的含硬质磨粒料的水介质浆料，并实现稳定喷射循环运行时，设置于供砂搅拌桶11底部的重量称量装置12对所述浆料进行高频度重量检测，所述高频度重量检测的检测频度约为1HZ，所述高频度重量检测信号通过信号传输线19传递至控制装置8进行分析、对比，确认是否需要进行额外补充供砂量，即硬质磨粒料。

根据本发明所述的后混合式高压射流清洗供砂量控制方法，其特征在于，所述重量称量装置12获得的重量值由以下部分组成：

$G_{12}^0=G_1+G_2^0+G_3^0$

式中，

—稳定运行期间供砂搅拌桶底部重量测量装置12测得的全部介质，即含水和硬质磨粒料的混合物的浆料或砂浆的重量值；

G₁—供砂搅拌桶11本体的净重；

—供砂搅拌桶内的水介质净重；

—供砂搅拌桶内硬质磨粒料的净重，

在系统运行一段5-7h之后，由于硬质磨粒料的破裂、系统循环泄露等因素，造成硬质磨粒料以一定的速度减少，从而造成系统的硬质磨粒料存量缓慢减少，从而造成重量称量装置12测得的重量值缓慢减少，各成分重量变化规律如下：

$G_2^1=G_2^0-\mathrm{\Δ}{G}_2,$

$G_3^1=G_3^0+\mathrm{\Δ}{G}_3$

式中，ΔG₂—为磨粒料消耗部分的重量值；

ΔG₃—因磨粒料消耗而新增的水介质部分重量值，此时重量称量装置12测得的真实重量值如下：

$G_{12}^1=G_1+G_2^1+G_3^1-\mathrm{\Δ}{G}_2+\mathrm{\Δ}{G}_3$

同时因为磨粒料的密度值远大于水介质的密度值，故此，重量称量装置12获得的测量结果变化规律如下：

$G_{12}^0>G_{12}^1$

但当两者的差值达到某一个水平之后，势必影响供砂搅拌桶11向外输出的砂浆浓度值，该值被称之为临界差值ΔG₀，控制系统8依托该临界值作为判断是否需要填补新砂的标准，所述临界值以标准重量值为基准，表示为ΔG₀相对

的比值在±3.5%以内，其判断输出的标准如下：

$G_{12}^0-G_{12}^1\≥\mathrm{\Δ}{G}_0$

如此，当两者差值超过ΔG₀之后，系统立刻通过预备砂箱7向供砂搅拌桶11内补充新砂，即新的硬质磨粒料，直至所述比值在±3.5%范围内，以保证整个系统的正常运转。

根据本发明所述的后混合式高压射流清洗供砂量控制方法，其特征在于，所述重量测量装置12的测量频率为0.1HZ～50HZ水平，同时测量装置12与供砂搅拌桶11底部接触，接触点为3-5个。

根据本发明所述的后混合式高压射流清洗供砂量控制方法，其特征在于，所述预备砂箱7补充的磨粒料为干燥的纯磨粒料，也可以为带一定水分的磨粒料浆料，且预备砂箱7补充的磨粒料流量大于砂浆管4输出的流量值.

根据本发明所述的后混合式高压射流清洗供砂量控制方法，其特征在于，所述控制方法使用的磨粒料为单一种类磨粒料。

所述稳定控砂系统可广泛的用于不同种类的硬物颗粒与液体的混合浓度控制，其中硬物颗粒物可特别说明为石榴石、铁砂、钢丝切丸、不锈钢丸等，液体可特别说明为液态水、油等。

附图说明

图1为后混合式高压射流清洗供砂量控制系统的总体布置示意图。

图中：1喷射装置、2待清洗的目标物、3高压管路、4砂浆输送管路、5增压装置、6水过滤器、7预备砂箱、8控制装置、9粒度筛分装置、10砂水分离装置、11供砂搅拌桶、12底部重量测量装置、13喷射装置底部的收集装置、14筛分后的废渣排放管路、15收集槽底部的排除管路、16筛分后的砂浆回流管路、17预备砂箱补充管路、18过滤装置的废渣排放管路、19控制信号传输电缆。

具体实施方式

如上文所述，本发明的具体实施方式可参见图1所示，为保证本发明方法具有理想的控制效果，本发明的实施方式如下：

供砂搅拌桶11的介质参数如下：

（1）一次装填系统的总体介重量为：磨粒料2000kg，水介质20000kg；

（2）稳定运行期间供砂搅拌桶内的磨粒料为1000kg，水介质（水）500kg；

（3）磨粒料的密度值为5×1000kg/m³，水密度为1000kg/m³；

（4）供砂搅拌桶本体重量为1000kg；

（5）供砂搅拌桶的有效容积为0.7m³，其中磨粒料0.2m³，水介质（水）0.5m³；

（6）影响供砂搅拌桶输出浓度的临界值为ΔG₀=200kg。

则此时供砂搅拌桶11全部重量，即重量测量系统12测得的重量值

为：

$G_{12}^0=G_1+G_2^0+G_3^0=1000+1000+500=2500\mathrm{kg}$

当系统运行一段时间之后，因为破碎的磨粒料通过废渣排放管道14、18排放出系统之外，造成

逐渐降低为

当供砂搅拌桶11内的磨粒料体积减少了0.05m³之后，则供砂搅拌桶11的总体重量变化为：

$G_{12}^1=5000\×(0.2-0.05)+1000\×(0.5+0.05)=1300\mathrm{Kg}$

$G_{12}^0-G_{12}^1=1500-1300=200\mathrm{Kg}\≥\mathrm{\Δ}{G}_0=200\mathrm{Kg}$

此时，依托重量测量系统12高频度的重量检测，并把信号传输至控制系统8之后，控制系统8立刻通过测算，并向预备砂箱7发出补充新砂指令，如此即可通过预备砂箱7对供砂搅拌桶11内进行新砂补充，使得最终的供砂搅拌桶内的总体重量值达到原来的

之后，停止补充新砂，即系统达到了稳定喷射的目标。

以上借助于具体实施例描述了本发明专利的具体实施方式，但是应该理解的是，这里具体的描述不应理解为对本发明的实质和范围的限定，该发明可用于对混合射流清洗的磨粒料存量进行稳定控制，从而达到对喷射清洗稳定性的控制，所有这些本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例作出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

本发明充分利用对系统中关键设备的重量测量，通过合理计算即可实现对系统磨粒料存量的及时补充，进而可准确控制整个系统中循环所需的砂浆存量，以此来实现对最终喷射系统喷射稳定性的控制。本发明提高表面处理的效率与稳定性。因此，本发明在表面处理生产领域具有广阔的应用前景。

Claims (7)

1.一种后混合式高压射流清洗供砂量控制系统，其特征在于，所述后混合式高压射流清洗供砂量控制系统包括：

喷射装置,

与所述喷射装置管路连通、内置含硬质磨粒料和水介质的浆料的供砂搅拌桶,所述供砂搅拌桶管路连通有可供给供砂搅拌桶以硬质磨粒料的预备砂箱，

控制装置，所述控制装置分别电信连接预备砂箱及置于供砂搅拌桶底部的重量测量装置，

与所述供砂搅拌桶管路连通的粒度筛分装置、砂水分离装置、水过滤器及增压装置，所述增压装置连接所述喷射装置；

设置于喷射装置底部、与砂水分离装置连通的收集装置。

2.如权利要求1所述的后混合式高压射流清洗供砂量控制系统，其特征在于，所述测量装置（12）与供砂搅拌桶（11）底部接触，接触点不少于3个。

3.一种后混合式高压射流清洗供砂量控制方法，采用上述供砂量控制系统，其特征在于，当所述供砂量控制系统在已经加入足够系统循环所需的含硬质磨粒料的浆料，并实现稳定喷射循环运行时，设置于供砂搅拌桶（11）底部的重量称量装置（12）对所述浆料进行高频度重量检测，所述高频度重量检测的检测频度为1HZ，所述高频度重量检测信号通过信号传输线（19）传递至控制装置(8)进行分析、对比，确认是否需要进行额外补充供砂量，即硬质磨粒料。

4.如权利要求3所述的后混合式高压射流清洗供砂量控制方法，其特征在于，所述重量称量装置（12）获得的重量值由以下部分组成：

$G_{12}^0=G_1+G_2^0+G_3^0$

式中，—稳定运行期间供砂搅拌桶底部重量测量装置（12）测得的全部介质，即含水和硬质磨粒料的混合物的浆料或砂浆的重量值；

G₁—供砂搅拌桶（11）本体的净重；

—供砂搅拌桶内的水介质净重；

—供砂搅拌桶内硬质磨粒料的净重，

在系统运行一段5-7h之后，由于硬质磨粒料的破裂、系统循环泄露等因素，造成硬质磨粒料以一定的速度减少，从而造成系统的硬质磨粒料存量缓慢减少，从而造成重量称量装置（12）测得的重量值缓慢减少，各成分重量变化规律如下：

$G_2^1=G_2^0-\mathrm{\Δ}{G}_2,$

$G_3^1=G_3^0+\mathrm{\Δ}{G}_3$

式中，ΔG₂—为磨粒料消耗部分的重量值；

ΔG₃—因磨粒料消耗而新增的水介质部分重量值，此时重量称量装置（12）测得的真实重量值如下：

$G_{12}^1=G_1+G_2^1+G_3^1-\mathrm{\Δ}{G}_2+\mathrm{\Δ}{G}_3$

同时因为磨粒料的密度值远大于水介质的密度值，故此，重量称量装置（12）获得的测量结果变化规律如下：

$G_{12}^0>G_{12}^1$

但当两者的差值达到某一个水平之后，势必影响供砂搅拌桶（11）向外输出的砂浆浓度值，该值被称之为临界差值ΔG₀，控制系统（8）依托该临界值作为判断是否需要填补新砂的标准，所述临界值以标准重量值

为基准，表示为ΔG₀相对

的比值在±3.5%以内，其判断输出的标准如下：

$G_{12}^0-G_{12}^1\≥\mathrm{\Δ}{G}_0$

如此，当两者差值超过ΔG₀之后，系统立刻通过预备砂箱（7）向供砂搅拌桶（11）内补充新砂，即新的硬质磨粒料，直至所述比值在±3.5%范围内，以保证整个系统的正常运转。

5.如权利要求3所述的后混合式高压射流清洗供砂量控制方法，其特征在于，

所述重量测量装置（12）的测量频率为0.1HZ～50HZ水平，同时测量装置（12）与供砂搅拌桶（11）底部接触，接触点为3-5个。

6.如权利要求3所述的后混合式高压射流清洗供砂量控制方法，其特征在于，

所述预备砂箱（7）补充的磨粒料为干燥的纯磨粒料，也可以为带一定水分的磨粒料浆料，且预备砂箱（7）补充的磨粒料流量大于砂浆管（4）输出的流量值.

7.如权利要求3所述的后混合式高压射流清洗供砂量控制方法，其特征在于，所述控制方法使用的磨粒料为单一种类磨粒料。

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