CN108608338A - 一种前混磨料射流发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种前混磨料射流发生装置,主要由高压泵、电磁阀、射流泵、磨料箱、磨料罐、高压喷嘴、切割器、磨料浓度传感器、振动球、搅拌球、溢流阀、自振脉冲喷嘴和控制电脑组成;高压喷嘴固定在磨料罐顶端,并指向磨料罐的中心;球形的磨料罐中心处通过两根弹簧固定一振动球,另一个比水密度大的搅拌球静止在空腔底部;自振脉冲喷嘴固定在磨料罐底部的一侧,指向搅拌球;磨料罐的上部有一出口,并通过高压管道与切割器相连,出口附近设置有一磨料浓度传感器;两个电磁阀和磨料浓度传感器通过数据线与控制电脑相连。相比于现有技术,本发明可显著增加磨料与水混合的均匀程度,能精确控制磨料的浓度,并可避免因磨料沉降而造成的安全隐患。
Description
技术领域
本发明属于磨料水射流切割技术领域,涉及一种前混式水射流切割设备,具体涉及一种前混磨料射流发生装置。
背景技术
磨料水射流切割技术因其无与伦比的冷态切割优势,以及对切割材料的无选择性而成为近些年来发展迅猛的一项新技术。根据磨料与水混合方式的不同,分为前混合磨料射流与后混合磨料射流。相比于后混合磨料射流,前混合磨料射流中磨料与高压水混合均匀,磨粒加速充分,能量传输效率高。在相同的工作压力下,前混合磨料射流的切割能力可达到后混合磨料射流的4~10倍。因而,前混合磨料射流具有更广阔的应用前景和更大的开发利用价值。
然而,由于前混合磨料射流中磨料与水的混合是在磨料罐中进行的,磨料与水混合的均匀程度不够,高压磨料射流中磨料的浓度难以控制。此外,磨料罐中的磨粒会由于重力而发生沉降,尤其是在装置停止工作时,罐内的混合溶液在静止情况下磨粒更容易发生沉降。沉降的磨料会堵塞阀门和管道,从而造成巨大的安全隐患。这些不足严重制约了前混磨料射流的发展。因此,研究新型安全的磨料射流发生的装置具有重要意义。
发明内容
为解决前混磨料射流的上述不足,本发明提供了一种新型的前混磨料射流发生装置,该装置可显著增加磨料与水混合的均匀程度,能精确控制磨料的浓度,并可避免因磨料沉降而造成的安全隐患。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种前混磨料射流发生装置,其特征在于:包括高压泵、射流泵、磨料箱、磨料罐、自振脉冲喷嘴、高压喷嘴和切割器,所述高压泵的出口通过两个电磁阀和高压管道分为两个支路,第一支路依次连接射流泵和高压喷嘴,通过高压喷嘴引入到磨料罐内,所述磨料箱的磨料出口与射流泵的低压入口相连;第二支路通过自振脉冲喷嘴从底部引入磨料罐内,所述磨料罐为底部呈弧形的压力容器,磨料罐内底部设有比水密度大的搅拌球,该磨料罐底部弧形形状使得,当搅拌球处于静止时其在重力作用下处于磨料罐底部恒定的低点处,所述自振脉冲喷嘴喷出射流正对处于低点处的搅拌球喷射;磨料罐中心处设有通过弹性装置安装的振动球,高压喷嘴喷出射流正对处于磨料罐中心处的振动球;所述磨料罐上设有与切割器相连的出口。
作为改进,还包括控制电脑,所述磨料罐内出口处设有监测进入切割器磨料浓度的磨料浓度传感器,磨料浓度传感器监测的磨料浓度信号传递给控制电脑,控制电脑根据磨料浓度信号控制两个电磁阀相对开度大小,通过调节两个支路进料量调整磨料罐内磨料浓度。
作为改进,所述高压喷嘴设于磨料罐顶部,高压喷嘴从上往下正对磨料罐中心处垂直喷射。
作为改进,所述磨料罐的出口设于侧壁上,磨料罐内顶部高点处设有排气阀,该排气阀使得所述磨料罐在工作时可以满罐操作。
作为改进,所述磨料罐为压力容器,其上设有压力容器安全附件。
作为改进,所述磨料罐为球型压力容器。
作为改进,所述弹性装置为至少两根弹簧,振动球通过多根弹簧安装磨料罐中心处,当高压喷嘴喷出的水射流冲击到振动球时,振动球在弹簧牵引下发生不规则振动。
作为改进,所述高压泵入口连接敞口的水箱,所述磨料罐下部设有用于卸料的溢流阀,所述溢流阀通过管道连接到水箱内。
作为改进,所述磨料罐内设有压力传感器,所述压力传感器检测的压力信号传递给控制电脑。
作为改进,所述切割器为小孔径的磨料水混合物喷嘴。
本发明有益效果是:
相比于现有技术,本发明可通过振动球与搅拌球来增强磨料罐内固液两相流的湍流强度,使得磨料与水混合的更加均匀;且能通过磨料浓度传感器实时监测出口处的磨料浓度,并将数据返回控制电脑,通过控制电脑控制两个电磁阀的开闭程度,从而改变磨料与高压水进入磨料罐的流量,最终控制磨料射流中磨粒的浓度。此外,由于磨料罐的出口至于上部,沉降的磨料不会堵塞切割器,装置的安全性大大提高。
附图说明
图1为本发明实施例1中前混磨料射流发生装置的系统结构示意图。
图2为本发明实施例2中前混磨料射流发生装置的系统结构示意图。
其中,1-高压泵,2A、2B-电磁阀,3-射流泵,4-磨料箱,5-磨料罐,6-弹簧,7-高压喷嘴,8-排气阀,9-振动球,10-出口,11-切割器,12-磨料浓度传感器,13-溢流阀,14-搅拌球,15-控制电脑,16-自振脉冲喷嘴,17-水箱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明:
实施例1,如图1所示,一种前混磨料射流发生装置,主要由高压泵1、电磁阀、射流泵3、磨料箱4、磨料罐5、高压喷嘴7、切割器11、磨料浓度传感器12、振动球9、搅拌球14、溢流阀13、自振脉冲喷嘴16、控制电脑15和水箱17组成;
所述高压泵1、电磁阀2A、射流泵3和高压喷嘴7通过高压管道连接,形成第一支路,所述磨料箱4与射流泵3的低压入口连接,所述高压喷嘴7固定在磨料罐5顶端,并指向磨料罐5的中心;
所述磨料罐5为球形,内部中空,腔内球心位置通过两根弹簧6固定一振动球9,高压喷嘴7喷出的射流刚好冲击在振动球9上,并引起其不规则振动。另一个比水密度大的搅拌球14静止时处于磨料罐5空腔的底部;
所述自振脉冲喷嘴16、电磁阀2B通过高压管道与高压泵1连接,并形成第二支路,所述自振脉冲喷嘴16固定在磨料罐5底部的一侧,其喷出的脉冲射流可推动搅拌球14运动;
所述磨料罐5的上部有一出口10,并通过高压管道与切割器11相连,磨料罐5内出口10附近设置有磨料浓度传感器12,可对进入切割器11的固液两相流中的磨粒浓度进行实时监测;
所述磨料罐5下部连接有溢流阀13,其通过管道与水箱17相连,卸压时磨料罐5中的水可通过溢流阀13流入水箱17;所述电磁阀2A、2B和磨料浓度传感器12通过数据线与控制电脑15相连,本实施例中,所述自振脉冲喷嘴16可以采用自激振荡喷嘴,也可以采用常规喷嘴通过电磁阀控制来产生脉冲,只要能产生脉冲射流即可。
本实施例工作方式和原理为:首先启动高压泵1,开启电磁阀2A,高压泵1从水箱内抽水加压,加压后的高压水由高压管道流经射流泵3,并对磨料箱4内的磨粒进行卷吸与混合,之后混合流体由高压喷嘴7射入磨料罐5内。当磨料罐5装满混合液时并压力达到设定值时,开启电磁阀2B,高压水由自振脉冲喷嘴16射出,并推动搅拌球14运动。由于自振喷嘴16产生的射流为脉冲射流,磨料罐5内的固液两相流的紊动性会大大提高,加之搅拌球16在腔内的的运动,磨料与水混合的均匀程度会显著提高。另一方面,高压喷嘴7产生的射流冲击在振动球球9上也会造成其不规则振动,从而进一步增强腔内流体的紊动性,并进一步提高磨料与水混合的均匀程度。磨料罐5内的混合流体由出口10经高压管道从切割器11喷出,对工件进行切割。出口10附近的磨料浓度传感器12会实时监测混合液中磨料的浓度,并将数据传入控制电脑15进行记录分析。当磨料浓度偏离预定值时,控制电脑15会分别发出指令控制电磁阀2A和2B的开闭程度。具体动作为:当磨料浓度低于预定值时,通过电磁阀2A的流量增大(电磁阀2A开大),通过电磁阀2B的流量减小(电磁阀2B关小);当磨料浓度高于预定值时,通过电磁阀2A的流量减小(电磁阀2A关小),通过电磁阀2B的流量增大(电磁阀2B开大)。此外,当磨料罐5内的压力过高时,流体即可可通过溢流阀13经管道流会水箱17,也可通过压力容器安全附件泄压,从而增强装置的安全性。
实施例2,如图2所示,该实施例结构与实施例1相同,区别在于在在磨料罐5内顶部高点处设置排气阀8,本实施例工作方式和原理也与实施例1基本相同,区别在于,在打开高压喷嘴7对磨料罐5填充过程中,打开排气阀8排气,当磨料罐5完全充满时,关闭排气阀,磨料罐5达到设定压力后打开出口和切割器进行切割,本实施例采用排气阀8可以让磨料罐5满罐操作,这样可以有效的防止气体通过出口进入切割器,产生水击而损坏出口管道和切割器。
作为另一种更优实施例,所述磨料罐5为压力容器,其上设有压力容器安全附件,包括安全阀、压力表和温度表等等,可以有效保障压力容器运行安全。
综上所述,本发明一种前混磨料射流发生装置不仅可显著提高磨料与水混合的均匀程度,还能精确控制射流中磨料的浓度;出口10设置在磨料罐5的上部可防止沉降的磨粒堵塞出口10,溢流阀13可保证磨料罐5内的压力在一定程度范围,安全性低高。
Claims (10)
1.一种前混磨料射流发生装置,其特征在于:包括高压泵、射流泵、磨料箱、磨料罐、自振脉冲喷嘴、高压喷嘴和切割器,所述高压泵的出口通过两个电磁阀和高压管道分为两个支路,第一支路依次连接射流泵和高压喷嘴,通过高压喷嘴引入到磨料罐内,所述磨料箱的磨料出口与射流泵的低压入口相连;第二支路通过自振脉冲喷嘴从底部引入磨料罐内,所述磨料罐为底部呈弧形的压力容器,磨料罐内底部设有比水密度大的搅拌球,该磨料罐底部弧形形状使得,当搅拌球处于静止时其在重力作用下处于磨料罐底部恒定的低点处,所述自振脉冲喷嘴喷出射流正对处于低点处的搅拌球喷射;磨料罐中心处设有通过弹性装置安装的振动球,高压喷嘴喷出射流正对处于磨料罐中心处的振动球;所述磨料罐上设有与切割器相连的出口。
2.如权利要求1所述一种前混磨料射流发生装置,其特征在于:还包括控制电脑,所述磨料罐内出口处设有监测进入切割器磨料浓度的磨料浓度传感器,磨料浓度传感器监测的磨料浓度信号传递给控制电脑,控制电脑根据磨料浓度信号控制两个电磁阀相对开度大小,通过调节两个支路进料量调整磨料罐内磨料浓度。
3.如权利要求1所述一种前混磨料射流发生装置,其特征在于:所述高压喷嘴设于磨料罐顶部,高压喷嘴从上往下正对磨料罐中心处垂直喷射。
4.如权利要求1所述一种前混磨料射流发生装置,其特征在于:所述磨料罐的出口设于侧壁上,磨料罐内顶部高点处设有排气阀,该排气阀使得所述磨料罐在工作时可以满罐操作。
5.如权利要求1所述一种前混磨料射流发生装置,其特征在于:所述磨料罐为压力容器,其上设有压力容器安全附件。
6.如权利要求5所述一种前混磨料射流发生装置,其特征在于:所述磨料罐为球型压力容器。
7.如权利要求1所述一种前混磨料射流发生装置,其特征在于:所述弹性装置为至少两根弹簧,振动球通过多根弹簧安装磨料罐中心处,当高压喷嘴喷出的水射流冲击到振动球时,振动球在弹簧牵引下发生不规则振动。
8.如权利要求1所述一种前混磨料射流发生装置,其特征在于:所述高压泵入口连接敞口的水箱,所述磨料罐下部设有用于卸料的溢流阀,所述溢流阀通过管道连接到水箱内。
9.如权利要求2所述一种前混磨料射流发生装置,其特征在于:所述磨料罐内设有压力传感器,所述压力传感器检测的压力信号传递给控制电脑。
10.如权利要求2所述一种前混磨料射流发生装置,其特征在于:所述切割器为小孔径的磨料水混合物喷嘴。
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