CN107088839A - 一种基于两类磁性缓式驱动磨料浆体强化射流装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于两类磁性缓式驱动磨料浆体强化射流装置，包括磨料浆体制备存储罐和喷嘴，还包括强化射流装置，所述强化射流装置包括流道，所述流道从右向左依次设有永磁驱动缓冲区、圆台形放大流动区、电磁驱动强化区和两级节流区，所述永磁驱动缓冲区的上侧和永磁驱动缓冲区下侧安装有相互吸引永磁块，所述电磁驱动强化区的外部安装有电磁铁框，所述流道的右端安装有渐变弯管。本发明既能保证形成射流的连续性又能保证强化射流加速效果，有效避免电磁铁无法长时间提供磁场而造成无法持续形成射流，还能有效避免永磁铁提供磁场弱而造成无法强化射流加速。

Description

一种基于两类磁性缓式驱动磨料浆体强化射流装置

技术领域

本发明涉及磨料水射流机械设备设计技术领域，尤其涉及一种基于两类磁性缓式驱动磨料浆体强化射流装置。

背景技术

水射流是由喷嘴流出形成的不同形状的高速水流束，射流的流速取决于喷嘴出口截面前后的压力降。水射流是能量转变与应用的最简单的一种形式。通常，动力驱动泵通过对水完成一个吸、排过程，将一定量的水泵送到高压管路，使其以一定能量到达喷嘴。而喷嘴的孔径要求比高压管路直径小得多，因此到达喷嘴的这一一定量的水要想流出喷嘴孔，必须加速。这样，经过喷嘴孔加速凝聚的水就形成了射流。磨料射流是指磨料在某种外动力的作用下被加速后，高速运动的磨料所形成的射流。传统的磨料水射流设备是以水作为介质，通过高压发生设备使它获得巨大能量后，再通过供料装置将磨料直接注入高压水中，使其以一种特定的流体运动方式高速从喷嘴喷射出来，形成能量高速集中的一股磨料水射流。

传统的磨料水射流发生装置是以水作为介质，通过高压发生设备使它获得巨大能量后，再通过供料装置将磨料直接注入高压水中，使其以一种特定的流体运动方式高速从喷嘴喷射出来，形成能量高速集中的一股磨料水射流。然而，传统的磨料水射流装置虽然具有优越的特性，但是其需要泵站和增压器等部件，且其中间环过多，这不利于减少液压元件带来的泄露问题，还不利于减少钢铁材料部件的使用，这容易使钢铁材料锈蚀，继而致使钢铁材料部件过早失效，电磁驱动磨料射流还存在形成射流能量小，连续性差等缺点。现有的电磁驱动磨料浆体射流装置还采用永磁体作为电磁驱动提供的磁场强度有限，装置形成射流的能量较小，理论上达到的射流效果，在实际实验中，受实验平台的搭建，磁场不能严格形成匀强磁场，并且多个磁体布置，不同磁极之间相互干扰，更加加重形成射流的效果的影响，有些基于电磁驱动磨料浆体射流装置采用电磁铁作为磁场，由于电磁铁采用通电线圈后形成的磁场，磁场强度虽然比较大，但是，实际实验上，电磁线圈无法长时间通电，通电过长会使线圈包漆损坏，线圈失效，电磁铁无法提供磁场，形成射流的能量大而短暂，无法持续形成射流。还有的基于电磁驱动磨料浆体射流装置无法避免单级节流造成能量损失大的情况发生，不能满足实际情况的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，是克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、操作快捷方便、安全高效的一种基于两类磁性缓式驱动磨料浆体强化射流装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种基于两类磁性缓式驱动磨料浆体强化射流装置，包括磨料浆体制备存储罐和喷嘴，其中，还包括强化射流装置，所述强化射流装置包括流道，所述流道从右向左依次设有永磁驱动缓冲区、圆台形放大流动区、电磁驱动强化区和两级节流区，所述永磁驱动缓冲区的上侧和永磁驱动缓冲区下侧安装有相互吸引永磁块，所述电磁驱动强化区的外部安装有电磁铁框，所述电磁铁框的上部和电磁铁框的的下部安装有同向线圈，所述电磁驱动强化区位于同向线圈之间，所述圆台形放大流动区左侧截面直径大于圆台形放大流动区右侧截面直径，所述两级节流区由喇叭口甲和喇叭口乙组成，所述喇叭口甲左侧端面直径和喇叭口乙左侧端面直径均小于喇叭口甲左侧端面直径和喇叭口乙左侧端面直径，所述流道的右端安装有渐变弯管，所述渐变弯管的左端端面直径大于渐变弯管的上端端面直径。

所述永磁驱动缓冲区的前侧、永磁驱动缓冲区的后侧、电磁驱动强化区的前侧和电磁驱动强化区的后侧均安装有电极板，所述电极板均安装在流道内，所述同向线圈内安装有铁芯，所述铁芯还安装在电磁铁框的端部。

所述流道中部安装有隔磁干扰板，所述隔磁干扰板位于永磁驱动缓冲区与电磁驱动强化区之间，所述永磁驱动缓冲区的上侧和永磁驱动缓冲区的下侧还安装有固定框，所述相互吸引永磁块安装在固定框内。

所述磨料浆体制备存储罐下端通过渐变弯管与流道的右端相连接，所述磨料浆体制备存储罐位于流道的上方，所述喇叭口乙的左端安装有喷嘴，所述喇叭口甲的左侧和喇叭口乙右侧锥螺纹套相连接。

现场使用时，首先，操作人员装置整体安装在实验台上，将配制好的磨料浆体倒入磨料浆体制备存储罐中，将流道内的电极板分别通过导线连接在电源的正负极上，再将电磁铁框中的同向线圈连接在电流控制电路中，打开磨料浆体制备存储罐下端的球阀使磨料浆体经渐变弯管进入流道内。

其次，操作人员启动电源，再开启电流控制器分别使电极板和同向线圈处于通电状态，磨料浆体经永磁驱动缓冲区内的永磁体提供正交磁场进行缓慢加速进入圆台形放大流动区后，再由电磁驱动强化区内电磁铁提供正交磁场强化加速后经两级节流区从喷嘴喷出。

最后，操作人员先关闭磨料浆体制备存储罐下端的球阀，再依次关闭电源、电流控制器和喷嘴上端的闸阀，即可完成磨料浆体射流强化加速作业工作

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用永磁体提供磁场来使永磁驱动缓冲区内的磨料浆体进行缓冲加速，再采用电磁铁提供磁场使电磁驱动强化区内的磨料浆体进行强化加速，既能保证形成射流的连续性又能保证强化射流加速效果，有效避免电磁铁无法长时间提供磁场而造成无法持续形成射流，还能有效避免永磁铁提供磁场弱而造成无法强化射流加速，圆台形放大流动区能避免永磁驱动缓冲区内的磨料浆体进入电磁驱动强化区内造成形成的射流能力损失，还能加大电磁驱动强化区内的磨料浆体的流量，采用设置喇叭口甲的两级节流区能分级式对电磁驱动强化区内磨料浆体进行节流增压，有效避免单级节流造成能量损失大的情况发生，且结构简单，操作方便，经济实用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1、磨料浆体制备存储罐；2、喷嘴；3、强化射流装置；31、流道；311、永磁驱动缓冲区；3111、相互吸引永磁块；3112、固定框；312、圆台形放大流动区；313、电磁驱动强化区；314、两级节流区；3141、喇叭口甲；3142、喇叭口乙；315、渐变弯管；316、隔磁干扰板；4、电磁铁框；41、同向线圈；411、铁芯；5、电极板。

具体实施方式

为了使本发明所实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本发明。

如图1所示，所述一种基于两类磁性缓式驱动磨料浆体强化射流装置，包括磨料浆体制备存储罐1和喷嘴2，其中，还包括强化射流装置3，所述强化射流装置3包括流道31，所述流道31从右向左依次设有永磁驱动缓冲区311、圆台形放大流动区312、电磁驱动强化区313和两级节流区314，所述永磁驱动缓冲区311的上侧和永磁驱动缓冲区311下侧安装有相互吸引永磁块3111，采用永磁体提供磁场来使永磁驱动缓冲区311内的磨料浆体进行缓冲加速，再采用电磁铁提供磁场使电磁驱动强化区313内的磨料浆体进行强化加速，既能保证形成射流的连续性又能保证强化射流加速效果，有效避免电磁铁无法长时间提供磁场而造成无法持续形成射流，还能有效避免永磁铁提供磁场弱而造成无法强化射流加速，所述电磁驱动强化区313的外部安装有电磁铁框4，所述电磁铁框4的上部和电磁铁框4的的下部安装有同向线圈41，所述电磁驱动强化区313位于同向线圈41之间，所述圆台形放大流动区312左侧截面直径大于圆台形放大流动区312右侧截面直径，圆台形放大流动区312能避免永磁驱动缓冲区311内的磨料浆体进入电磁驱动强化区313内造成形成的射流能力损失，还能加大电磁驱动强化区313内的磨料浆体的流量，所述两级节流区314由喇叭口甲3141和喇叭口乙3142组成，设置喇叭口甲3141和喇叭口乙3142的两级节流区能分级式对电磁驱动强化区313内磨料浆体进行节流增压，有效避免单级节流造成能量损失大的情况发生，所述喇叭口甲3141左侧端面直径和喇叭口乙3142左侧端面直径均小于喇叭口甲3141左侧端面直径和喇叭口乙3142左侧端面直径，喇叭口甲3141左侧端面直径和喇叭口乙3142左侧端面直径均小于喇叭口甲3141左侧端面直径和喇叭口乙3142左侧端面直径能实现两级节流功能，所述流道31的右端安装有渐变弯管315，所述渐变弯管315的左端端面直径大于渐变弯管315的上端端面直径，渐变弯管315的左端端面直径大于渐变弯管315的上端端面直径使磨料浆体快速充满流道31内。

如图1所示，所述永磁驱动缓冲区311的前侧、永磁驱动缓冲区311的后侧、电磁驱动强化区313的前侧和电磁驱动强化区313的后侧均安装有电极板5，所述电极板5均安装在流道31内，所述同向线圈41内安装有铁芯411，铁芯411有助于强化通电后同向线圈41的磁力分布，所述铁芯411还安装在电磁铁框4的端部。

如图1所示，所述流道31中部安装有隔磁干扰板316，所述隔磁干扰板316位于永磁驱动缓冲区311与电磁驱动强化区313之间，隔磁干扰板316能避免永磁驱动缓冲区311与电磁驱动强化区313之间磁场干扰，所述永磁驱动缓冲区311的上侧和永磁驱动缓冲区311的下侧还安装有固定框3112，所述相互吸引永磁块3111安装在固定框3112内。

如图1所示，所述磨料浆体制备存储罐1下端通过渐变弯管315与流道31的右端相连接，所述磨料浆体制备存储罐1位于流道31的上方，所述喇叭口乙3142的左端安装有喷嘴2，所述喇叭口甲3141的左侧和喇叭口乙3142右侧锥螺纹套相连接。

现场使用时，首先，操作人员装置整体安装在实验台上，将配制好的磨料浆体倒入磨料浆体制备存储罐1中，将流道31内的电极板分别通过导线连接在电源的正负极上，再将电磁铁框4中的同向线圈41连接在电流控制电路中，打开磨料浆体制备存储罐1下端的球阀使磨料浆体经渐变弯管315进入流道31内。

其次，操作人员启动电源，再开启电流控制器分别使电极板5和同向线圈41处于通电状态，磨料浆体经永磁驱动缓冲区311内的永磁体提供正交磁场进行缓慢加速进入圆台形放大流动区312后，再由电磁驱动强化区313内电磁铁提供正交磁场强化加速后经两级节流区314从喷嘴2喷出。

最后，操作人员先关闭磨料浆体制备存储罐1下端的球阀，再依次关闭电源、电流控制器和喷嘴2上端的闸阀，即可完成磨料浆体射流强化加速作业工作。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，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，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种基于两类磁性缓式驱动磨料浆体强化射流装置，包括磨料浆体制备存储罐和喷嘴，其特征在于：还包括强化射流装置，所述强化射流装置包括流道，所述流道从右向左依次设有永磁驱动缓冲区、圆台形放大流动区、电磁驱动强化区和两级节流区，所述永磁驱动缓冲区的上侧和永磁驱动缓冲区下侧安装有相互吸引永磁块，所述电磁驱动强化区的外部安装有电磁铁框，所述电磁铁框的上部和电磁铁框的的下部安装有同向线圈，所述电磁驱动强化区位于同向线圈之间，所述圆台形放大流动区左侧截面直径大于圆台形放大流动区右侧截面直径，所述两级节流区由喇叭口甲和喇叭口乙组成，所述喇叭口甲左侧端面直径和喇叭口乙左侧端面直径均小于喇叭口甲左侧端面直径和喇叭口乙左侧端面直径，所述流道的右端安装有渐变弯管，所述渐变弯管的左端端面直径大于渐变弯管的上端端面直径。

2.根据权利要求1所述的一种基于两类磁性缓式驱动磨料浆体强化射流装置，其特征在于：所述永磁驱动缓冲区的前侧、永磁驱动缓冲区的后侧、电磁驱动强化区的前侧和电磁驱动强化区的后侧均安装有电极板，所述电极板均安装在流道内，所述同向线圈内安装有铁芯，所述铁芯还安装在电磁铁框的端部。

3.根据权利要求1所述的一种基于两类磁性缓式驱动磨料浆体强化射流装置，其特征在于：所述流道中部安装有隔磁干扰板，所述隔磁干扰板位于永磁驱动缓冲区与电磁驱动强化区之间，所述永磁驱动缓冲区的上侧和永磁驱动缓冲区的下侧还安装有固定框，所述相互吸引永磁块安装在固定框内。

4.根据权利要求1所述的一种基于两类磁性缓式驱动磨料浆体强化射流装置，其特征在于：所述磨料浆体制备存储罐下端通过渐变弯管与流道的右端相连接，所述磨料浆体制备存储罐位于流道的上方，所述喇叭口乙的左端安装有喷嘴，所述喇叭口甲的左侧和喇叭口乙右侧锥螺纹套相连接。