CN106695576B - 前混合式脉冲磨料气体射流冲蚀方法及装置 - Google Patents

前混合式脉冲磨料气体射流冲蚀方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是提供前混合式脉冲磨料气体射流冲蚀方法及装置，包括空压机和与空压机连接的储气罐，所述储气罐与磨料罐底部通过进气管连接，磨料罐顶部设有出料口，出料口通过叶轮式放料机构与排气管的进料支管连接；排气管一端与储气罐和磨料罐之间的进气管连通，另一端设有喷嘴机构。本发明结构简单，设计巧妙，能够利用脉冲式磨料气体射流冲蚀靶体，以形成更好的磨料冲蚀效果。

Description

前混合式脉冲磨料气体射流冲蚀方法及装置
技术领域
本发明属于磨料气体射流装置领域，尤其涉及前混合式脉冲磨料气体射流冲蚀方法及装置。
背景技术
目前射流领域，高压水射流是近十几年来得到发展迅速的一项新技术，主要应用于清洗、切割、破碎方面。但由于高压设备成本居高不下，而且还给安全带来隐患，因此水射流的应用也受到很大的限制。传统的水射流相对需求压力大，对工作环境构成限制，实际应用中废水处理问题一直难以得到解决。
随着技术的发展和改进，人们发现，在射流中混合和添加其他物质可以很大程度上提高射流的性能，从而演变成磨料射流。根据输送载体的不同磨料射流分为磨料浆体射流，磨料水射流，磨料气体射流。然而磨料浆体射流对喷嘴的要求过高，喷嘴磨损量过大且容易造成堵塞，不易精准的控制，后期设备清洗也极其麻烦。磨料水射流废水难以处理，磨料不易回收，对靶体冲蚀会形成水层，阻碍磨料冲蚀效果。磨料气体射流是以空气为介质，通过空气压缩机增压，高压气体将磨料加速，用高速的磨料粒子冲击靶体的作业方法。现被广泛应用于钻孔、切割以及去毛刺等领域。磨料气体射流以空气为加速磨料的载体，其来源广泛、成本低，且磨料易于回收。但是磨料气体射流在冲蚀过程中会在冲蚀对象表面形成一层磨料层，磨料层会阻碍后段磨料粒子直接作用在靶体上，降低了磨料气体射流的作用效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种前混合式脉冲磨料气体射流冲蚀方法及装置，本发明结构简单，设计巧妙，能够利用脉冲式磨料气体射流冲蚀靶体，以形成更好的磨料冲蚀效果。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
前混合式脉冲磨料气体射流装置，包括空压机和与空压机连接的储气罐，所述储气罐与磨料罐底部通过进气管连接，磨料罐顶部设有出料口，出料口通过叶轮式放料机构与排气管的进料支管连接；排气管一端与储气罐和磨料罐之间的进气管连通，另一端设有喷嘴机构。
优选的，所述排气管上设有调压阀。
优选的，所述轮式转盘的端面中分线与进料支管和磨料罐的出料口的轴线重合，轮式转盘的轮周面两侧分别设有弧型护罩，料槽的槽口处向外径向延伸设有橡胶制成的刮料片，刮料片与弧型护罩内壁接触。
优选的，所述轮式转盘的端面中分线与进料支管和磨料罐的出料口的轴线重合。
优选的，所述排气管与进料支管连接处设有三通球阀。
优选的，所述进气管与储气罐连接处设有第一球阀，进气管与磨料罐连接处设有第二球阀，第一球阀和排气管之间的进气管上设有第一气压计。
优选的，所述的喷嘴机构包括与排气管连通且设置于喷嘴固定件上的喷嘴。
优选的，所述空压机与储气罐通过高压气管连接，高压气管于与储气罐连接处上设有第二气压计和第三球阀。
优选的，所述第三球阀与空压机之间的高压气管上设有泄压管，泄压管上设有泄压阀。
前混合式脉冲磨料气体射流冲蚀方法，采用压缩气体对靶体进行冲击，同时间歇向压缩气体中混入磨料。
本发明工作原理如下：先将磨料加入磨料罐中，同时通过调压阀调整分配排气管和进气管内的气压，使得储气罐对进气管供气后，磨料罐底部与进气管连接处和顶部出料口处产生压力差。储气罐在对进气管供气后，一部分气体进入排气管并从喷嘴喷出，同时并在进料支管与三通球阀连接处产生卷吸提料效果；另一部分气体进入磨料罐，并在磨料罐内压差作用下，气体先与磨料罐内的颗粒先充分混合，并从出料口向外排出。在磨料气体从出料口外排过程中，出料口受到转动的轮式转盘轮周面阻挡，所以只能射入料槽中，待盛放有磨料的料槽转动至进料支管处时，受到卷吸提料作用，磨料与排气管内的气流混合，从喷嘴喷出即可。
轮式转盘在转动时，其轮周面同时封堵进料支管和磨料罐的出料口，同时利用料槽盛接磨料并对进料支管间歇式供料，这就使得喷嘴喷出的气流形成“气体-磨料气体-气体”的脉冲射流。气体可以将靶体表面堆积的磨料层清除干净，避免了靶体表面堆积的磨料层对后续磨料气体的冲蚀效果进行抑制。同时，采用间歇式卷吸磨料形成的磨料气体在管路中不易造成磨料堆积堵塞。
同时，为了防止轮式转盘在转动时，磨料从料槽中甩出，本发明采用弧型护罩对轮式转盘的轮周面进行挡料防护，同时刮料片与弧型护罩内壁接触，可以有效防止磨料从轮式转盘和弧型护罩之间的缝隙处漏出。具体的，两块弧型护罩可以通过可拆卸的方式设置在磨料罐出料口和进料支管之间。
当然，在实际应用过程中，工作人员可以通过调压阀配合气压计不断调整管道内的气压分配，使得管道中气体压力稳定输出，能够实现连续、稳定的脉冲式磨料气体射流，提高了磨料气体射流的冲蚀效果。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1）磨料气体采用喷前混合方式，磨料气流在整体管路内的行程较短，不仅避免造成磨料在管道内堵塞堆积的现象，同时降低了磨料气体的冲能损耗，提高磨料气流对靶体的冲蚀效果；
2）采用间歇式供给磨料，使得喷嘴喷出“气体-磨料气体-气体”形式的脉冲射流，气体可以将上段次磨料气体冲蚀后在靶体表面堆积的磨料层清除干净，避免了靶体表面堆积的磨料层对下段次磨料气体的冲蚀效果进行抑制；
3）采用转盘式挡料结构，并通过伺服电机控制挡料频率，进而实现对射流脉冲频率的控制，成本低廉，操作方便。
附图说明
图1为具体实施方式中前混合式脉冲磨料气体射流装置的结构示意图；
图2为图1中叶轮式放料机构的结构示意图；
图3为图2所示叶轮式放料机构的侧视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-3所示，前混合式脉冲磨料气体射流装置，包括空压机1和与空压机连接的储气罐2，空压机1与储气罐2通过高压气管3连接，高压气管3于与储气罐2连接处上设有第二气压计32和第三球阀22，第三球阀22与空压机1之间的高压气管3上设有泄压管，泄压管上设有泄压阀31；
所述储气罐2与磨料罐4底部通过进气管5连接，进气管5与储气罐2连接处设有第一球阀21，进气管5与磨料罐4连接处设有第二球阀41，排气管6一端与储气罐和磨料罐之间的进气管5连通，另一端通过喷嘴固定件71与喷嘴7连通，排气管6通过三通球阀101与对应磨料罐顶部出料口42设置的进料支管10连接，出料口42通过叶轮式放料机构8与进料支管10连接，第一球阀21和排气管6之间的进气管上设有第一气压计51，排气管6上设有调压阀61；
所述的叶轮式放料机构包括伺服电机81及与伺服电机81转轴连接的轮式转盘82，轮式转盘82的端面中分线与进料支管10和磨料罐的出料口42的轴线重合，轮式转盘82的轮周面与进料支管10和磨料罐的出料口42相配合，且轮式转盘82的轮周面上等间距开设有数个料槽83，轮式转盘82的轮周面两侧分别设有弧型护罩84，料槽83的槽口处向外径向延伸设有橡胶制成的刮料片85，刮料片85与弧型护罩84内壁接触。
本发明具体操作步骤如下：
1）关闭第一、第二球阀和三通球阀，打开第三球阀，启动空压机对储气罐加压；同时向磨料罐内添加适量磨料，并按照工艺需求调整好调压阀的输出恒定压力值；
2）根据第二气压计的读数，当储气罐压力达到设置值时，启动伺服电机，然后打开第一、第二球阀，同时保证空压机继续工作，接着打开三通球阀，进行射流工作。
3）通过观测喷嘴的射流状态，待磨料用完后，依次关闭第二、第一球阀和三通球阀，并且关闭伺服电机，向磨料罐内补充磨料，然后再次启动伺服电机，并打开第一、第二球阀和三通球阀，继续射流工作。4）射流工作完成以后，首先关闭空气压缩机，再第三球阀和第二球阀，同时当进气管和排气管内的气体排空后，关闭伺服电机，开启泄压阀排空，并清理整个装置即可。
本发明工作原理如下：先将磨料加入磨料罐中，同时通过调压阀调整分配排气管和进气管内的气压，使得储气罐对进气管供气后，磨料罐底部与进气管连接处和顶部出料口处产生压力差。储气罐在对进气管供气后，一部分气体进入排气管并从喷嘴喷出，同时并在进料支管与三通球阀连接处产生卷吸提料效果；另一部分气体进入磨料罐，并在磨料罐内压差作用下，气体先与磨料罐内的颗粒先充分混合，并从出料口向外排出。在磨料气体从出料口外排过程中，出料口受到转动的轮式转盘轮周面阻挡，所以只能射入料槽中，待盛放有磨料的料槽转动至进料支管处时，受到卷吸提料作用，磨料与排气管内的气流混合，从喷嘴喷出即可。
轮式转盘在转动时，其轮周面同时封堵进料支管和磨料罐的出料口，同时利用料槽盛接磨料并对进料支管间歇式供料，这就使得喷嘴喷出的气流形成“气体-磨料气体-气体”的脉冲射流。气体可以将靶体表面堆积的磨料层清除干净，避免了靶体表面堆积的磨料层对后续磨料气体的冲蚀效果进行抑制。同时，采用间歇式卷吸磨料形成的磨料气体在管路中不易造成磨料堆积堵塞。
同时，为了防止轮式转盘在转动时，磨料从料槽中甩出，本发明采用弧型护罩对轮式转盘的轮周面进行挡料防护，同时刮料片与弧型护罩内壁接触，可以有效防止磨料从轮式转盘和弧型护罩之间的缝隙处漏出。具体的，两块弧型护罩可以通过可拆卸的方式设置在磨料罐出料口和进料支管之间。
当然，在实际应用过程中，工作人员可以通过调压阀配合气压计不断调整管道内的气压分配，使得管道中气体压力稳定输出，能够实现连续、稳定的脉冲式磨料气体射流，提高了磨料气体射流的冲蚀效果。

Claims (4)

1.前混合式脉冲磨料气体射流装置，包括空压机和与空压机连接的储气罐，其特征在于，所述储气罐与磨料罐底部通过进气管连接，磨料罐顶部设有出料口，出料口通过叶轮式放料机构与排气管的进料支管连接；排气管一端与储气罐和磨料罐之间的进气管连通，另一端设有喷嘴机构；所述排气管上设有调压阀，所述的叶轮式放料机构包括伺服电机及与伺服电机转轴连接的轮式转盘，轮式转盘的轮周面与进料支管和磨料罐的出料口相配合，且轮式转盘的轮周面上等间距开设有数个料槽；所述轮式转盘的端面中分线与进料支管和磨料罐的出料口的轴线重合，轮式转盘的轮周面两侧分别设有弧型护罩，料槽的槽口处向外径向延伸设有橡胶制成的刮料片，刮料片与弧型护罩内壁接触；所述排气管与进料支管连接处设有三通球阀；所述进气管与储气罐连接处设有第一球阀，进气管与磨料罐连接处设有第二球阀，第一球阀和排气管之间的进气管上设有第一气压计，所述的喷嘴机构包括与排气管连通且设置于喷嘴固定件上的喷嘴；调压阀调整分配排气管和进气管内的气压，使得储气罐对进气管供气后，磨料罐底部与进气管连接处和顶部出料口处产生压力差，储气罐对进气管供气后，一部分气体进入排气管并从喷嘴喷出，同时在进料支管与三通球阀连接处产生卷吸提料效果；另一部分气体进入磨料罐，并在磨料罐内压差作用下，气体先与磨料罐内的颗粒混合，并从出料口向外排出，在磨料气体从出料口外排过程中，出料口受到转动的轮式转盘轮周面阻挡，只能射入料槽中，待盛放有磨料的料槽转动至进料支管处时，受到卷吸提料作用，磨料与排气管内的气流混合，从喷嘴喷出即可。
2.如权利要求1所述的前混合式脉冲磨料气体射流装置，其特征在于，所述空压机与储气罐通过高压气管连接，高压气管于与储气罐连接处上设有第二气压计和第三球阀。
3.如权利要求2所述的前混合式脉冲磨料气体射流装置，其特征在于，所述第三球阀与空压机之间的高压气管上设有泄压管，泄压管上设有泄压阀。
4.前混合式脉冲磨料气体射流冲蚀方法采用权利要求1所述的前混合式脉冲磨料气体射流装置，其特征在于，采用压缩气体对靶体进行冲击，同时间歇向压缩气体中混入磨料。
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