CN107214628B - 一种基于冰粒介质淹没式前混合磨料射流发生装置 - Google Patents

一种基于冰粒介质淹没式前混合磨料射流发生装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于冰粒介质淹没式前混合磨料射流发生装置，包括封闭式淹没射流保温室、特殊输送装置和0°水存储柜式冰箱，所述封闭式淹没射流保温室的底部安装有防击穿不锈钢块，所述防击穿不锈钢块内安装有横向制冷管，所述特殊输送装置包括高压0°恒温输送管道和外置冷却器，所述高压0°恒温输送管道由内到外依次设有高压胶管、冷却层、海绵层、加固钢化管和保温防护层，所述冷却层内对称设有金属杆、0°冷水输送钢管和0°冷水输送软管。本发明有效解决冰粒射流实施难和冰粒射流实验因冷水问题带来射流效果差等技术难题，有效保证冰粒在与冷水混合后作用到靶物上保持冰粒原本的棱角。

Description

一种基于冰粒介质淹没式前混合磨料射流发生装置
技术领域
本发明涉及磨料水射流机械设备设计技术领域，尤其涉及一种基于冰粒介质淹没式前混合磨料射流发生装置。
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。
冰粒射流就是在射流中混入冰粒,使冰粒加速,利用这些具有较大动量的冰粒加工工件,可以有效提高射流作业效率和射流作业能力,并且冰粒射流的加工温度低、清洁度高.喷嘴是形成射流工况的直接部件,是射流系统中把高压能转变为动能的一种装置.通过喷嘴能将管路中高压而低流速的工作介质转化成低压而高流速的射流,高速射流引射冰粒介质,通过喷嘴的混合腔二级喷嘴来给冰粒加速,从而进行射流作业。冰粒的保存及相应规格的冰粒制备也是制约冰粒射流的发展。现有的前混合冰粒射流设备存在实施难和冰粒射流实验效果差等技术难题，有些前混合冰粒射流设备无法对喷嘴打击靶物区域、冰水混合物输送区域和冷水输送区域和冰粒临时存储区域等易升温的地方难以实现恒温保存及输送功能，难以保证冰粒在与冷水混合后作用到靶物上保持冰粒原本的棱角，无法充分发挥冰粒射流的打击力，有些前混合冰粒射流设备无法防止冰粒射流直接击穿横向制冷管及避免横向制冷管的损坏，不能及时对喷嘴打击靶物区域升温区域进行制冷降温，无法避免冰粒在与靶距接触之前融化；有些前混合冰粒射流设备还没有完全解决高压胶管内的0°冷水或0°冷水与冰粒混合液在输送过程中带来的升温问题；还有些前混合冰粒射流设备无法解决高压泵活塞杆对0°冷水增压过程中因摩擦带来升温问题，还有的前混合冰粒射流设备剂既不能对输送环节的0°冷水或0°冷水与冰粒混合液进行保温又不能保证高压泵站输入端口内的0°冷水进行保温，无法使高压输送管道承载一定程度的外部载荷。因此，有必要提供一种结构简单、操作快捷方便、安全高效的一种基于冰粒介质淹没式前混合磨料射流发生装置。
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冰粒介质淹没式前混合磨料射流发生装置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种基于冰粒介质淹没式前混合磨料射流发生装置，包括冰粒射流发生装置和高压泵站，所述冰粒射流发生装置包括0°恒温箱，其中，还包括封闭式淹没射流保温室、特殊输送装置和0°水存储柜式冰箱，所述封闭式淹没射流保温室的底部安装有防击穿不锈钢块，所述防击穿不锈钢块内安装有横向制冷管，所述特殊输送装置包括高压0°恒温输送管道和外置冷却器，所述高压0°恒温输送管道由内到外依次设有高压胶管、冷却层、海绵层、加固钢化管和保温防护层，所述冷却层内对称设有金属杆、0°冷水输送钢管和0°冷水输送软管，所述金属杆位于0°冷水输送钢管与0°冷水输送软管之间，所述高压0°恒温输送管道的右端安装在外置冷却器内，所述高压0°恒温输送管道的伸出端还位于外置冷却器的右端，所述0°水存储柜式冰箱通过固定架安装在高压泵站上。
所述封闭式淹没射流保温室内安装有三维执行台，所述三维执行台中部安装有横向移动臂，所述横向移动臂上安装有喷嘴，所述喷嘴上端安装有防水温度测量传感器，所述封闭式淹没射流保温室内设有0°冷水，所述0°冷水的上液面位于喷嘴上端面的正上方，所述封闭式淹没射流保温室和0°恒温箱的上端均安装有单向冷气输送阀，所述封闭式淹没射流保温室的外部安装有数字化控制器。
所述冰粒射流发生装置还包括冰粒存储罐和混合座，所述冰粒存储罐和混合座安装在0°恒温箱内，所述冰粒存储罐安装在混合座的上端，所述混合座通过特殊输送装置端部的接头与喷嘴相连接，所述高压泵站左端的柱塞泵通过特殊输送装置端部的接头与混合座相连接。
所述横向制冷管的右端安装有制冷器，所述制冷器还安装在封闭式淹没射流保温室的右端，金属杆、0°冷水输送钢管和0°冷水输送软管均有若干个，且对称分布在冷却层内。
现场使用时，首先，操作人员设备整体移动到合适的工作区域内，再将设备整体固定，将待工件固定在三维执行台下端的工作台上，调节横向移动臂上喷嘴的位置使喷嘴下端喷头与工件处于合适的靶距范围内，调整0°冷水上位液面位置并使喷嘴和工件始终处于淹没状态，并通过数字化控制器设置喷嘴的走刀起点和路线，将单向冷气输送阀连接冷气管道上，使0°恒温箱和封闭式淹没射流保温室内设备均处于0°，再启动制冷器使封闭式淹没射流保温室内0°冷水快速处于0°。
其次，操作人员将高压泵站移动到实验室非工作区内，再固定高压泵站的位置，将0°冷水输送管连接在0°水存储柜式冰箱的输入端口处，使0°水存储柜式冰箱内充满0°冷水，再将制备好的冰粒加入到冰粒存储罐内，关闭冰粒存储罐下端的冰粒输送截止阀，开启高压泵站上控制箱内的控制器和特殊输送装置中外置冷却器控制开关，使高压泵站左端柱塞泵工作，实时低压输送作业，0°冷水将特殊输送装置进入混合座内，再特殊输送装置和喷嘴作用在工件上，分钟左右待系统内所有环节内的冷水温度均为0°后，调节高压泵站上调压阀使左端柱塞泵进行增压输送作业，再开启冰粒存储罐下端的冰粒输送截止阀，待0°冷水和冰粒在混合座内混合经特殊输送装置和喷嘴作用在工件上，启动封闭式淹没射流保温室上的数字化控制器使喷嘴执行切割等作业。
最后，操作人员待工件完成切割等作业后，通过数字化控制器使喷嘴复位，依次关闭冰粒存储罐下端的冰粒输送截止阀、数字化控制器、高压泵站上控制箱内的控制器和冷气输入阀，再做好设备整体的维护，等待下次设备使用共作。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本发明有效解决冰粒射流实施难和冰粒射流实验效果差等技术难题，重点对冰粒和冰水混合液及冷水可能升温的地方，如喷嘴打击靶物区域、冰水混合物输送区域和冷水输送区域和冰粒临时存储区域等，进行冷却和保温处理，有效保证冰粒在与冷水混合后作用到靶物上保持冰粒原本的棱角，确保冰粒射流的打击力，通过设置防击穿不锈钢块和横向制冷管有助于能防止冰粒射流直接击穿横向制冷管，避免横向制冷管的损坏，横向制冷管还能及时对喷嘴打击靶物区域升温区域进行制冷降温，避免冰粒在与靶距接触之前融化；通过设置高压胶管、金属杆、0°冷水输送钢管和0°冷水输送软管采用多种冷却0°冷水保温方式解决高压胶管内的0°冷水或0°冷水与冰粒混合液在输送过程中带来的升温问题；通过设置外置冷却器能有效解决高压泵活塞杆对0°冷水增压过程中因摩擦带来升温问题，并对升温的冷水进行后期冷却保温使其温度维持在0°左右，通过设置海绵层、加固钢化管、保温防护层和0°水存储柜式冰箱能对输送环节的0°冷水或0°冷水与冰粒混合液进行保温又能保证高压泵站输入端口内的0°冷水进行保温，还能增加高压0°恒温输送管道承载一定程度的外部载荷，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2为图1中高压0°恒温输送管道截面剖视图。
图中：1、冰粒射流发生装置；11、0°恒温箱；12、冰粒存储罐；13、混合座；2、高压泵站；3、封闭式淹没射流保温室；31、防击穿不锈钢块；311、横向制冷管；3111、制冷器；32、三维执行台；321、横向移动臂；3211、喷嘴；3212、防水温度测量传感器；33、0°冷水；34、数字化控制器；4、特殊输送装置；41、高压0°恒温输送管道；411、高压胶管；412、冷却层；4121、金属杆；4122、0°冷水输送钢管；4123、0°冷水输送软管；413、海绵层；414、加固钢化管；415、保温防护层；42、外置冷却器；5、0°水存储柜式冰箱；6、单向冷气输送阀。
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和图2所示，所述一种基于冰粒介质淹没式前混合磨料射流发生装置，包括冰粒射流发生装置1和高压泵站2，所述冰粒射流发生装置1包括0°恒温箱11，还包括封闭式淹没射流保温室3、特殊输送装置4和0°水存储柜式冰箱5，所述封闭式淹没射流保温室3的底部安装有防击穿不锈钢块31，所述防击穿不锈钢块31内安装有横向制冷管311，所述特殊输送装置4包括高压0°恒温输送管道41和外置冷却器42，所述高压0°恒温输送管道41由内到外依次设有高压胶管411、冷却层412、海绵层413、加固钢化管414和保温防护层415，所述冷却层412内对称设有金属杆4121、0°冷水输送钢管4122和0°冷水输送软管4123，所述金属杆4121位于0°冷水输送钢管4122与0°冷水输送软管4123之间，所述高压0°恒温输送管道41的右端安装在外置冷却器42内，所述高压0°恒温输送管道41的伸出端还位于外置冷却器42的右端，所述0°水存储柜式冰箱5通过固定架安装在高压泵站2上。
如图1所示，所述封闭式淹没射流保温室3内安装有三维执行台32，所述三维执行台32中部安装有横向移动臂321，所述横向移动臂321上安装有喷嘴3211，所述喷嘴3211上端安装有防水温度测量传感器3212，所述封闭式淹没射流保温室3内设有0°冷水33，所述0°冷水33的上液面位于喷嘴3211上端面的正上方，所述封闭式淹没射流保温室3和0°恒温箱11的上端均安装有单向冷气输送阀6，所述封闭式淹没射流保温室3的外部安装有数字化控制器34。
如图1所示，所述冰粒射流发生装置1还包括冰粒存储罐12和混合座13，所述冰粒存储罐12和混合座13安装在0°恒温箱11内，所述冰粒存储罐12安装在混合座13的上端，所述混合座13通过特殊输送装置4端部的接头与喷嘴3211相连接，所述高压泵站2左端的柱塞泵通过特殊输送装置4端部的接头与混合座13相连接。
如图1和图2所示，所述横向制冷管311的右端安装有制冷器3111，所述制冷器3111还安装在封闭式淹没射流保温室3的右端，金属杆4121、0°冷水输送钢管4122和0°冷水输送软管4123均有4个，且对称分布在冷却层412内。
现场使用时，首先，操作人员设备整体移动到合适的工作区域内，再将设备整体固定，将待工件固定在三维执行台32下端的工作台上，调节横向移动臂321上喷嘴3211的位置使喷嘴3211下端喷头与工件处于合适的靶距范围内，调整0°冷水33上位液面位置并使喷嘴3211和工件始终处于淹没状态，并通过数字化控制器34设置喷嘴3211的走刀起点和路线，将单向冷气输送阀6连接冷气管道上，使0°恒温箱11和封闭式淹没射流保温室3内设备均处于0°，再启动制冷器3111使封闭式淹没射流保温室3内0°冷水33快速处于0°。
其次，操作人员将高压泵站2移动到实验室非工作区内，再固定高压泵站2的位置，将0°冷水输送管连接在0°水存储柜式冰箱5的输入端口处，使0°水存储柜式冰箱5内充满0°冷水，再将制备好的冰粒加入到冰粒存储罐12内，关闭冰粒存储罐12下端的冰粒输送截止阀，开启高压泵站2上控制箱内的控制器和特殊输送装置4中外置冷却器42控制开关，使高压泵站2左端柱塞泵工作，实时低压输送作业，0°冷水将特殊输送装置4进入混合座13内，再特殊输送装置4和喷嘴3211作用在工件上，15分钟左右待系统内所有环节内的冷水温度均为0°后，调节高压泵站2上调压阀使左端柱塞泵进行增压输送作业，再开启冰粒存储罐12下端的冰粒输送截止阀，待0°冷水和冰粒在混合座13内混合经特殊输送装置4和喷嘴3211作用在工件上，启动封闭式淹没射流保温室3上的数字化控制器34使喷嘴3211执行切割等作业。
最后，操作人员待工件完成切割等作业后，通过数字化控制器34使喷嘴3211复位，依次关闭冰粒存储罐12下端的冰粒输送截止阀、数字化控制器34、高压泵站2上控制箱内的控制器和冷气输入阀，再做好设备整体的维护，等待下次设备使用共作。
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)

1.一种基于冰粒介质淹没式前混合磨料射流发生装置，包括冰粒射流发生装置和高压泵站，所述冰粒射流发生装置包括0°恒温箱，其特征在于：还包括封闭式淹没射流保温室、特殊输送装置和0°水存储柜式冰箱，所述封闭式淹没射流保温室的底部安装有防击穿不锈钢块，所述防击穿不锈钢块内安装有横向制冷管，所述特殊输送装置包括高压0°恒温输送管道和外置冷却器，所述高压0°恒温输送管道由内到外依次设有高压胶管、冷却层、海绵层、加固钢化管和保温防护层，所述冷却层内对称设有金属杆、0°冷水输送钢管和0°冷水输送软管，所述金属杆位于0°冷水输送钢管与0°冷水输送软管之间，所述高压0°恒温输送管道的右端安装在外置冷却器内，所述高压0°恒温输送管道的伸出端还位于外置冷却器的右端，所述0°水存储柜式冰箱通过固定架安装在高压泵站上。
2.根据权利要求1所述的一种基于冰粒介质淹没式前混合磨料射流发生装置，其特征在于：所述封闭式淹没射流保温室内安装有三维执行台，所述三维执行台中部安装有横向移动臂，所述横向移动臂上安装有喷嘴，所述喷嘴上端安装有防水温度测量传感器，所述封闭式淹没射流保温室内设有0°冷水，所述0°冷水的上液面位于喷嘴上端面的正上方，所述封闭式淹没射流保温室和0°恒温箱的上端均安装有单向冷气输送阀，所述封闭式淹没射流保温室的外部安装有数字化控制器。
3.根据权利要求1所述的一种基于冰粒介质淹没式前混合磨料射流发生装置，其特征在于：所述冰粒射流发生装置还包括冰粒存储罐和混合座，所述冰粒存储罐和混合座安装在0°恒温箱内，所述冰粒存储罐安装在混合座的上端，所述混合座通过特殊输送装置端部的接头与喷嘴相连接，所述高压泵站左端的柱塞泵通过特殊输送装置端部的接头与混合座相连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于冰粒介质淹没式前混合磨料射流发生装置，其特征在于：所述横向制冷管的右端安装有制冷器，所述制冷器还安装在封闭式淹没射流保温室的右端，金属杆、0°冷水输送钢管和0°冷水输送软管均有若干个，且对称分布在冷却层内。
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