CN105234832A - 一种磨料射流混合方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磨料射流混合方法及装置，主要包括磨料供应系统和磨料混合系统。所述磨料供应系统包括混合腔、磨料筒、水射流支路、流量阀等；所述磨料混合系统包括螺旋式混合管、高压水管等。磨料筒内的磨料颗粒在重力作用下落入混合腔；高压水射流经水射流支路分流，部分进入混合腔与磨料混合；水射流支路上设置的流量阀可以控制支路的水流量。在混合腔内初步混合后的磨料颗粒进入高压水管，进而经水射流输送到螺旋式混合管内；磨料在螺旋式混合管内与水射流充分混合及加速后经喷头射出进行工作。相比现有磨料射流混合方法及装置，本发明具有水射流对磨料能量传递效率高、磨料供应均匀、结构简单耐磨的优点。
Description
技术领域
本发明涉及磨料射流技术领域，具体而言涉及一种磨料射流混合方法及装置。
背景技术
磨料射流技术自从19世纪60年代被应用于油井钻进并大幅提高钻进效率开始，其便逐渐受到普遍重视。由于磨料射流系统简单、成本低、切削效率比相同条件下的水射流高8～10倍，因此其在清洗、除锈、切割和破碎岩石等作业中得到了广泛的应用。磨料射流根据其混合方式的不同而分为后混合式和前混合式。目前，后混合式磨料水射流系统已经得到普遍应用，但是其依然存在磨料与高速流动的水射流不能充分紊动混合的问题，如有些磨料颗粒还未完全加速就已经被射出，水射流中心速度最高而磨料颗粒却难以进入水射流中心被加速等，这均明显降低了水介质对磨料颗粒的能量传递效率和磨料射流的能量。前混合式磨料射流目前还处于研究和开发阶段，正逐步走向应用中，其可以提高水介质对磨料的能量传递效率，但是其可能存在磨料供应不均和喷头易损坏的问题。有鉴于此，为解决磨料射流技术在实际应用中存在的问题，必须综合考虑各方面因素，提出一种新型磨料射流混合方法及装置。
发明内容
为解决现有技术所存在的问题，本发明提供了一种磨料射流混合方法及装置。
本发明所采用的技术方案是：一种磨料射流混合方法及装置，主要包括磨料供应系统和磨料混合系统。所述磨料供应系统包括混合腔、磨料筒、水射流支路、流量阀等；磨料混合系统包括螺旋式混合管、高压水管等。磨料筒内的磨料在重力作用下进入混合腔；高压水射流经水射流支路分流，部分进入混合腔与磨料混合。初步混合后的磨料进入到高压水管，进而经水射流输送到螺旋式混合管内；磨料在螺旋式混合管内与水射流充分混合加速后经喷头射出进行工作。所述螺旋式混合管是由管芯、上混合腔和下混合腔经螺钉联接组合而成的、内部含螺旋式通道的圆柱形管道，且该螺旋式通道的内腔上布满耐磨材料。水射流支路上设置有流量阀，通过流量阀可以控制水射流支路的水流量，进而控制磨料的供应量。
本发明具有以下有益效果：
1.本磨料射流混合方法及装置极大地提高了水射流对磨料的能量传递效率。通过本发明中提出的螺旋式混合管可以促进磨料与高速流动的水射流充分混合，磨料与水射流在螺旋式混合管的螺旋式通道内流动时，磨料颗粒不断与螺旋式通道内壁相碰并被反射到水射流中心进行加速，同时磨料颗粒与水射流的速度方向不断地改变，磨料颗粒的运动状态不断被破坏，这均有利于磨料颗粒与水射流的充分紊动混合，能够显著地提高水介质对磨料的能量传递效率和磨料射流的能量。
2.本磨料射流混合方法及装置能使磨料供应连续且均匀。通过本发明提出的磨料供应系统，磨料从磨料筒内落入混合腔后，借助于自身重力相对于水作沉降运动，而水则在磨料颗粒之间作渗流作用。磨料颗粒的沉降运动与水的渗流运动主要由磨料颗粒特性和磨料筒内的压力梯度决定，而与磨料筒内磨料的多少无关，因此其能够实现磨料的连续均匀供应。
附图说明
图1是本发明的系统示意图。
图2是本发明螺旋式混合管拆分后各部分示意图。
图3是本发明螺旋式混合管放大后的组合示意图。
图中：1是喷头，2是螺旋式混合管，2-1是管芯，2-2是上混合腔，2-3是下混合腔，2-4是耐磨材料，2-5是螺旋式凹槽，2-6是螺钉孔，2-7是螺钉，3是混合腔，4是磨料筒，5是水射流支路，6是流量阀，7是高压水管。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
参见附图1-3，一种磨料射流混合方法及装置，包括磨料供应系统和磨料混合系统。所述磨料供应系统主要包括混合腔(3)、磨料筒(4)、水射流支路(5)、流量阀(6)等；所述磨料混合系统主要包括螺旋式混合管(2)、高压水管(7)等。所述管芯(2-1)、上混合腔(2-2)和下混合腔(2-3)上均设置有螺旋式凹槽(2-5)和螺钉孔(2-6)；所述螺旋式凹槽(2-5)上设置有耐磨材料(2-4)，如硬质合金耐磨材料、陶瓷耐磨材料等。螺旋式混合管(2)是由管芯(2-1)、上混合腔(2-2)、下混合腔(2-3)、经螺钉(2-7)联接组合而成的、内部含螺旋式通道的圆柱形管道，且该螺旋式通道的内腔上布满耐磨材料(2-4)。螺旋式混合管(2)两端与高压水管(7)采用可拆卸式联接，且螺旋式混合管(2)是可替换的。所述磨料筒(4)与混合腔(3)固联；混合腔(3)下端与高压水管(7)联接。所述水射流支路(5)一端接高压水管(7)，一端与混合腔(3)联接；水射流支路(5)上设置有流量阀(6)，通过流量阀(6)可以控制水射流支路(5)的水流量，进而控制磨料的供应量。
本磨料射流混合方法及装置具体的工作过程如下：磨料颗粒在重力作用下从磨料筒(4)内落入混合腔(3)；高压水射流经水射流支路(5)分流，部分进入混合腔(3)与磨料混合；在混合腔(3)内初步混合后的磨料颗粒进入高压水管(7)，进而经水射流输送到螺旋式混合管(2)内；磨料颗粒在螺旋式混合管(2)内与水射流充分混合加速后经喷头(1)射出进行工作。
以上所述为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进应包含在本发明的保护之内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及同等物界定。同时，尽管本文较多地使用了喷头(1)，螺旋式混合管(2)，管芯(2-1)，上混合腔(2-2)，下混合腔(2-3)，耐磨材料(2-4)，螺旋式凹槽(2-5)，螺钉孔(2-6)，螺钉(2-7)，混合腔(3)，磨料筒(4)，水射流支路(5)，流量阀(6)，高压水管(7)等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (4)
1.一种磨料射流混合方法及装置，包括磨料供应系统和磨料混合系统；所述磨料供应系统主要包括混合腔(3)、磨料筒(4)、水射流支路(5)、流量阀(6)等；所述磨料混合系统主要包括螺旋式混合管(2)、高压水管(7)等；磨料在重力作用下从磨料筒(4)内落入混合腔(3)；高压水射流经水射流支路(5)分流，部分进入混合腔(3)与磨料混合；在混合腔(3)内初步混合后的磨料进入高压水管(7)，进而经水射流输送到螺旋式混合管(2)内；磨料在螺旋式混合管(2)内与水射流充分混合加速后经喷头(1)射出进行工作。
2.根据权利要求1中所述的一种磨料射流混合方法及装置，其特征在于所述管芯(2-1)、上混合腔(2-2)和下混合腔(2-3)上均设置有螺旋式凹槽(2-5)和螺钉孔(2-6)；所述螺旋式凹槽(2-5)上设置有耐磨材料(2-4)，如硬质合金耐磨材料、陶瓷耐磨材料等；所述螺旋式混合管(2)是由管芯(2-1)、上混合腔(2-2)、下混合腔(2-3)经螺钉(2-7)联接组成的、内部含螺旋式通道的圆柱形管道，且该螺旋式通道的内腔上布满耐磨材料(2-4)。
3.根据权利要求2中所述的一种磨料射流混合方法及装置，其特征在于所述螺旋式混合管(2)两端与高压水管(7)采用可拆卸式联接，所述螺旋式混合管(2)是可替换的。
4.根据权利要求2中所述的一种磨料射流混合方法及装置，其特征在于所述磨料供应系统的水射流支路(5)上设置有流量阀(6)，通过流量阀(6)可以控制水射流支路(5)的水流量，进而控制磨料的供应量。
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