CN105690279B - 一种防回水的水切割喷头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种防回水的水切割喷头，包括切割头体、引射磨料通道、水喷嘴总成、磨料喷嘴、在水喷嘴总成与磨料喷嘴之间的切割头体内孔中形成的磨料混砂腔；水喷嘴总成与磨料喷嘴分别固定在切割头体中心线的上下两端，水喷嘴总成位于切割头体的竖直高压进水口内；磨料喷嘴与切割头体为压紧配合，并且通过连接螺母将所述磨料喷嘴与切割头体固定；水喷嘴总成与切割头体同样为压紧配合；所述磨料混砂腔由内置于切割头体内孔中的直径定位直筒形成，水喷嘴总成、磨料喷嘴分别以该直径定位直筒的上、下端作为上、下定位孔对中安装；并且在以超音速射流形成真空引射的引射磨料通道对侧增设有压射通道。本发明结构简单、射流稳定、运行可靠、防回水性能优异。
Description
技术领域
本发明属于水射流切割技术领域，具体涉及一种防回水的水切割喷头。
背景技术
水切割作为一种冷态切割金属与非金属板材的工艺，必须具备两个基本条件：超高压(压力通常在250～500MPa)和磨料水射流(通常采用石榴石做磨料)；而磨料水射流又必须保证磨料混合前的干燥、均匀和连续。传统的水切割喷头以水喷嘴产生3倍超音速的水射流形成真空来引射磨料，在混合腔混合再由磨料喷嘴形成磨料水射流，然而由于射流启闭的惯性作用，会自混合腔向供砂管产生回流(又叫回水)，由于回水会打湿并堵塞磨料管中的砂流，从而破坏了磨料干燥、均匀和连续的工作状态，造成供砂断流，而没有磨料的纯水射流是不能有效进行金属与非金属板材的切割作业的。因此，无规律的回水现象是水切割设备与工艺的一个重大难题。
现有技术中如中国专利文献CN 2759688Y公开了一种水切割机用防回水控砂阀，但问题依然存在，因为阀的动作相对射流的惯性总是滞后，并且工作和稳定性能差，回水就不能消除；中国专利文献CN 1413807A公开了一种水切割机回水控制系统，但零件多，形状复杂，制造成本高。上述问题的存在严重影响了整机的工作性能的正常发挥，常常因回水造成供砂故障，而产生不必要的停机，清砂，造成用户不必要的损失。
因此，本领域技术人员亟需提供一种结构简单、射流稳定、运行可靠、防回水性能优异的水切割喷头。
发明内容
针对上述不足，本发明提供了一种结构简单、射流稳定、运行可靠、防回水性能优异的水切割喷头。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种防回水的水切割喷头，包括切割头体、水喷嘴总成、磨料喷嘴，在水喷嘴总成与磨料喷嘴之间的切割头体内孔中形成的磨料混砂腔，以及穿过切割头体斜伸向磨料混砂腔的引射磨料通道；水喷嘴总成与磨料喷嘴分别固定在切割头体的上下两端，水喷嘴总成位于切割头体的高压进水口内；磨料喷嘴与切割头体为压紧配合，并且通过连接螺母将所述磨料喷嘴与切割头体固定在一起；所述水喷嘴总成与切割头体构成压紧配合；所述引射磨料通道对侧增设有通过压缩空气的强制压射作用迫使磨料混砂腔与磨料喷嘴中的水与磨料喷射出去的压射通道。
优选的，所述磨料混砂腔由内置于切割头体内孔中的直圆柱状的定位直筒形成，所述水喷嘴总成以该定位直筒的上端开口作为上定位孔对中安装，所述磨料喷嘴以该定位直筒的下端作为下定位孔对中安装；所述磨料混砂腔、水喷嘴总成、磨料喷嘴的中心线彼此重合。
进一步的，所述水喷嘴总成设为由外缘表面呈阶梯状圆筒的定位体和嵌设在定位体中的微孔喷嘴而构成的镶嵌总成，所述定位体的上筒体外直径较大，而下筒体外直径较小；所述定位体的下筒体插设在切割头体的上端开口中并构成压紧配合。
进一步的，所述磨料喷嘴为外表面呈阶梯状圆筒的直管，所述磨料喷嘴的上筒体外直径较小，而下筒体外直径较大，所述磨料喷嘴的上筒体插设在切割头体的下端开口中并构成压紧配合。
更进一步的，所述磨料喷嘴的上筒体的顶部不高于引射磨料通道和压射通道的底部，且磨料喷嘴的上筒体的顶部开口设置为由上至下开口直径减缩的缩口状。
优选的，所述引射磨料通道与压射通道互相贯通；所述引射磨料通道与压射通道在切割头体的两侧对称设置，且引射磨料通道、压射通道二者与切割头体的中心线均呈30～60度倾斜状布置。
优选的，所述引射磨料通道与压射通道的中心线共同交于切割头体的中心线上。
优选的，作为压射通道的气管路中以0.3～0.7MPa压缩空气对引射磨料通道构成持续引射工况。
优选的，该水切割喷头适用于300～500MPa压力，流量在2～6L/min范围的超高压水切割机的切割头上。
本发明的有益效果在于：
本发明实质为一种引射与压射复合作用的水切割喷头，相较于现有技术具备如下优点：
1)、首先，本发明是在以超音速射流形成真空引射的基础上增加另一路压缩空气强制压射作用，迫使切割头磨料混砂腔的水射流与引射磨料自磨料喷嘴喷射出去形成磨料水射流，同时，这一压射作用是全程不间断的，从而不会发生磨料水射流因工况变化(如水射流突然停止)可能出现的“改道”现象，自然不会自磨料混砂腔向引射磨料通道产生回水；
2)、其次，本发明整个切割头体的结构特点是自水喷嘴总成到磨料喷嘴以一个单一直径的定位直筒安装，也就是说切割头主体的上下两个喷嘴总成的安装孔以同一尺寸一次加工成型并作为定位孔，这样就保证了水喷嘴与磨料喷嘴的对中，而不会出现“水线”偏离磨料喷嘴中心的现象；也就是说：射流的“压射”作用使其不再受工况条件变化而“改道”，射流相对大长径比的准直磨料喷嘴的对中结构保证使其途径顺畅，实现了宏观射流的凝聚和切割作用，使本发明射流稳定、运行可靠。
3)、本发明的上述技术结构适用于300～500MPa压力，流量在2～6L/min范围的超高压水切割机的任何一款切割头上，该结构并不影响五轴联动机床对切割头的要求，利于推广应用。
附图说明
图1为本发明的结构简示图。
图2为本发明切割头体的结构放大图。
图3为本发明水喷嘴总成的结构放大图。
图中标注符号的含义如下：
1-引射磨料通道 2-压射通道 3-水喷嘴总成
30-定位体 31-微孔喷嘴 4-磨料混砂腔
5-磨料喷嘴 6-切割头体 7-连接螺母
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为一种防回水的水切割喷头，包括切割头体6、引射磨料通道1、水喷嘴总成3、磨料喷嘴5、在水喷嘴总成3与磨料喷嘴5之间的切割头体6内孔中形成的磨料混砂腔4，所述引射磨料通道1穿过切割头体6并与磨料混砂腔4斜向连通；水喷嘴总成3与磨料喷嘴5分别固定在切割头体6中心线的上下两端，水喷嘴总成3位于切割头体6的竖直高压进水口内；磨料喷嘴5与切割头体6为压紧配合，并且通过连接螺母7将所述磨料喷嘴5与切割头体6固定；所述水喷嘴总成3与切割头体6同样为压紧配合。
如图2所示，切割头体6的中部设置有单一直径的定位直筒40，此定位直筒40的内腔即为磨料混砂腔4。所述水喷嘴总成3、磨料喷嘴5分别以该定位直筒40的上、下端作为上、下定位孔对中安装(即水喷嘴总成3与磨料喷嘴5的中心线与该定位直筒40中心线重合，不会出现“水线”偏离磨料喷嘴中心的现象)。
如图1、3所示，所述水喷嘴总成3设为由外缘表面呈阶梯状圆筒的定位体30和嵌设在定位体30中的微孔喷嘴31而构成的镶嵌总成，所述定位体30的上筒体外直径较大，而下筒体外直径较小；所述定位体30的下筒体插设在切割头体6的上端开口中并构成压紧配合。所述微孔喷嘴31的中心线与切割头体6中心线重合。
如图1、2所示，所述磨料喷嘴5为外表面呈阶梯状圆筒的直管，所述磨料喷嘴5的上筒体外直径较小，而下筒体外直径较大，所述磨料喷嘴5的上筒体插设在切割头体6的下端开口中并构成压紧配合。
如图1所示，所述磨料喷嘴5的上筒体的顶部不高于引射磨料通道1和压射通道2的底部，且磨料喷嘴5的上筒体的顶部开口设置为由上至下开口直径减缩的缩口状，从而便于射流进入。
本发明在以超音速射流形成真空引射的引射磨料通道1对侧增设有通过压缩空气的强制压射作用迫使磨料混砂腔4与磨料喷嘴5中的水与磨料喷射出去的压射通道2。
所述引射磨料通道1与压射通道2通过斜向的通孔贯通切割头体6；所述引射磨料通道1与压射通道2在切割头体6的两侧对称设置，且引射磨料通道1、压射通道2与切割头体6的中心线均呈30～60度布置。并且，所述引射磨料通道1与压射通道2的中心线交于切割头体6上下定位孔的中心线上，保证不会出现“水线”偏离磨料喷嘴5中心的现象。
该水切割喷头适用于300～500MPa压力，流量在2～6L/min范围的超高压水切割机的切割头上。
下面结合附图对本发明的结构设计做进一步详细的说明。
如图1所示，磨料喷嘴5一端为进砂端，该进砂端的内表面为收缩的锥形，形成了磨料喷嘴5的导砂槽，以利于磨料的导入；磨料喷嘴5的另一端为磨料水射流出口。
切割头体6的上端水喷嘴总成3与下端磨料喷嘴5的安装孔以同一尺寸一次加工成型作为定位孔，上端水喷嘴总成3与下端磨料喷嘴5过盈配合压入由硬质合金制作的直圆柱状的定位直筒40中，这样就保证了水喷嘴总成3与磨料喷嘴5的对中问题。引射磨料通道1的对侧增设压射通道2，引射磨料通道1和压射通道2均通向磨料喷嘴5的导砂槽，作为压射通道2的气管路中以0.3～0.7MPa的压缩空气斜向贯入磨料混砂腔4中形成压射工况，无论水射流是否存在，压射工况将全程不变，气压现象会在全过程阻止回水现象(由于射流启闭的惯性作用而使磨料混砂腔4向引射磨料通道1回水的现象)，迫使磨料水射流无论在什么时刻都会也只会从磨料喷嘴5喷出。连接螺母7与切割头体6螺纹连接，将压紧配合的磨料喷嘴5与切割头体6固定为一体。
组装时，在切割头体6内加工成型并得到作为磨料混砂腔4的定位直筒40，在定位直筒40的上端压入水喷嘴总成3，在定位直筒的下端压入磨料喷嘴5，然后用连接螺母7将压紧配合的磨料喷嘴5与切割头体6组合、压紧，固定为一体。使用一段时间，当磨料喷嘴5磨损后，松开螺纹连接的连接螺母7和切割头体6，顶推推出磨料喷嘴5，即可更换磨料喷嘴5，然后再用连接螺母7螺接旋紧即可。
Claims (7)
1.一种防回水的水切割喷头，包括切割头体(6)、水喷嘴总成(3)、磨料喷嘴(5)，在水喷嘴总成(3)与磨料喷嘴(5)之间的切割头体(6)内孔中形成的磨料混砂腔(4)，以及穿过切割头体(6)斜伸向磨料混砂腔(4)的引射磨料通道(1)；水喷嘴总成(3)与磨料喷嘴(5)分别固定在切割头体(6)的上下两端，水喷嘴总成(3)位于切割头体(6)的高压进水口内；磨料喷嘴(5)与切割头体(6)为压紧配合，并且通过连接螺母(7)将所述磨料喷嘴(5)与切割头体(6)固定在一起；其特征在于：所述水喷嘴总成(3)与切割头体(6)构成压紧配合；所述引射磨料通道(1)对侧增设有通过压缩空气的强制压射作用迫使磨料混砂腔(4)与磨料喷嘴(5)中的水及磨料喷射出去的压射通道(2)；
所述磨料混砂腔(4)由内置于切割头体(6)内孔中的直圆柱状的定位直筒(40)形成，所述水喷嘴总成(3)以该定位直筒(40)的上端开口作为上定位孔对中安装，所述磨料喷嘴(5)以该定位直筒(40)的下端作为下定位孔对中安装；所述磨料混砂腔(4)、水喷嘴总成(3)、磨料喷嘴(5)的中心线彼此重合；
上端水喷嘴总成(3)与下端磨料喷嘴(5)过盈配合压入由硬质合金制作的直圆柱状的定位直筒(40)中；
所述连接螺母(7)的一端设置为敞口状，另一端设置有压盖，所述连接螺母(7)的压盖压紧在磨料喷嘴(5)的端部，使得磨料喷嘴(5)与切割头体(6)组合、压紧，固定为一体；所述连接螺母(7)的压盖上开设有孔，所述压盖上的孔与所述磨料喷嘴(5)上的喷嘴开孔对应设置，且所述压盖上的孔的直径大于所述磨料喷嘴(5)上的喷嘴开孔直径；
所述磨料喷嘴(5)为外表面呈阶梯状圆筒的直管，所述磨料喷嘴(5)的上筒体外直径较小，而下筒体外直径较大，所述磨料喷嘴(5)的上筒体插设在切割头体(6)的下端开口中并构成压紧配合。
2.根据权利要求1所述的一种防回水的水切割喷头，其特征在于：所述水喷嘴总成(3)设为由外缘表面呈阶梯状圆筒的定位体(30)和嵌设在定位体(30)中的微孔喷嘴(31)而构成的镶嵌总成，所述定位体(30)的上筒体外直径较大，而下筒体外直径较小；所述定位体(30)的下筒体插设在切割头体(6)的上端开口中并构成压紧配合。
3.根据权利要求1所述的一种防回水的水切割喷头，其特征在于：所述磨料喷嘴(5)的上筒体的顶部不高于引射磨料通道(1)和压射通道(2)的底部，且磨料喷嘴(5)的上筒体的顶部开口设置为由上至下开口直径减缩的缩口状。
4.根据权利要求1所述的一种防回水的水切割喷头，其特征在于：所述引射磨料通道(1)与压射通道(2)互相贯通；所述引射磨料通道(1)与压射通道(2)在切割头体(6)的两侧对称设置，且引射磨料通道(1)、压射通道(2)二者与切割头体(6)的中心线均呈30～60度倾斜状布置。
5.根据权利要求4所述的一种防回水的水切割喷头，其特征在于：所述引射磨料通道(1)与压射通道(2)的中心线共同交于切割头体(6)的中心线上。
6.根据权利要求4或5所述的一种防回水的水切割喷头，其特征在于：作为压射通道(2)的气管路中以0.3～0.7MPa压缩空气对引射磨料通道(1)构成持续引射工况。
7.根据权利要求6所述的一种防回水的水切割喷头，其特征在于：该水切割喷头适用于300～500MPa压力，流量在2～6L/min范围的超高压水切割机的切割头上。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 230031 No. 888 Changjiang West Road, Shushan District, Hefei, Anhui. Applicant after: HEFEI GENERAL MACHINERY RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd. Applicant after: HEFEI GENERAL ENVIRONMENT CONTROL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 230031 No. 888 Changjiang West Road, Shushan District, Hefei, Anhui. Applicant before: HEFEI GENERAL MACHINERY Research Institute Applicant before: HEFEI GENERAL ENVIRONMENT CONTROL TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240820 Address after: 230031 No. 888 Changjiang West Road, Shushan District, Anhui, Hefei Patentee after: HEFEI GENERAL MACHINERY RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd. Country or region after: China Patentee after: SINOMACH GENERAL MACHINERY SCIENCE & TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 230031 No. 888 Changjiang West Road, Shushan District, Anhui, Hefei Patentee before: HEFEI GENERAL MACHINERY RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd. Country or region before: China Patentee before: HEFEI GENERAL ENVIRONMENT CONTROL TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |