CN108940105A - 一种能够精确控制射流前磨料浓度的混合装置 - Google Patents

一种能够精确控制射流前磨料浓度的混合装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种能够精确控制射流前磨料浓度的混合装置，包括磨料罐、给料杆和驱动机构，给料杆的上端伸出磨料罐并与驱动机构相连，给料杆的下部安装有螺旋叶片，所述给料杆为空心给料杆，螺旋叶片上方给料杆的侧壁上开有出料孔，出料孔下方且位于螺旋叶片上方的给料杆内腔设有挡料板；给料杆的下端安装有集液漏斗，磨料罐的下端安装有出口装置。本发明采用伺服电机驱动带螺旋叶片的给料杆转动来实现螺旋给料，整个过程无气体进入的可能，消除了液体倒灌进入送料斗以及空气混入导致射流紊动的现象发生；磨料与水得到充分混合，保证磨料混合均匀，射流机构工作稳定高效；通过控制系统对伺服电机动态调速，对射流浓度达到精确、无极调节。

Description

一种能够精确控制射流前磨料浓度的混合装置
技术领域
本发明涉及一种用于浆料射流的磨料供给及浆料混合设备，具体涉及一种能够精确控制射流前磨料浓度的混合装置，属于水射流切割破碎装置技术领域。
背景技术
磨料水射流技术是以高压水射流为载体，将磨料粒子与水射流混合加速后，利用高速运动的磨粒对工件表面碰撞产生冲蚀磨损，达到切割、破坏工件的加工目的。因此它对物料的冲击力和磨削力远大于高压水射流，在同等工况下，系统需要的工作压力也远远小于纯水射流所需压力，被广泛应用于清洗、除锈、破碎、切割等领域。
从磨料水射流破碎物料的过程来看，如果能够精确控制磨料浓度，根据不同的工况进行及时调整，一方面能够减少磨料的消耗，具有经济价值；另一方面，面对恶劣工况及时提高磨料浓度，能够提高破碎装置的环境适应性，扩大其应用空间。
近年来，国内外从事高压磨料水射流研究的专家学者，在流体与磨料混合方式上，先后提出利用高速射流产生负压抽吸磨料、螺旋送料、设置阀门等方法以达到精确控制磨料浓度目的。但是这些方法均存在一定的缺陷，其中，利用负压抽吸磨料进行混合的方式，混合腔设置在喷嘴前部，射流过程中容易遭成液体反流至送料管，并且磨料与水混合时间短，混合不均匀、加速不充分；现有的螺旋送料均采用干式送料，混合液中易混入空气，导致高速流体紊动，易造成射流系统损坏；在磨料出口设置阀门无法实现磨料浓度的无极控制，且阀门磨损等问题也会导致控制效果不佳。
发明内容
为了克服现有技术存在的各种不足，本发明提供一种能够精确控制射流前磨料浓度的混合装置，结构紧凑，混料均匀，可以对射流浓度精确、无极调节，射流稳定高效，可以适应不同工况需求。
为了解决上述问题，本发明提供一种能够精确控制射流前磨料浓度的混合装置，其特征在于，包括磨料罐、给料杆和驱动机构，给料杆的上端伸出磨料罐并与驱动机构相连，给料杆的下部安装有螺旋叶片，所述给料杆为空心给料杆，螺旋叶片上方给料杆的侧壁上开有出料孔，出料孔下方且位于螺旋叶片上方的给料杆内腔设有挡料板；给料杆的下端安装有集液漏斗，磨料罐的下端安装有出口装置；其中集液漏斗包括套筒和漏斗，套筒的上端套装在给料杆下端，套筒的下端固定在漏斗的斗腔内，漏斗的倒锥形斗腔内且位于套筒底部开设有进液口；出口装置套装在集液漏斗的下端，出口装置的侧壁上开有进水口，出口装置上方的内壁与漏斗外壁之间形成入水通道，出口装置的底部开有出液孔，出液孔与漏斗的内流通道相通，进水口通过管路与外设的高压泵相连，出液孔通过管路与外设的射流喷嘴相连。
将磨料注入空心的给料杆内腔，当磨料由于重力下降至挡料板处，再由出料孔落入给料杆的螺旋叶片上，通过驱动装置带动空心的给料杆旋转，螺旋叶片将磨料螺旋向下输送；高压泵通过出口装置侧壁上的进水口输入高压水流，水流通过由出口装置上方的内壁与漏斗外壁之间形成的入水通道进入磨料罐底部，直至高压水充满磨料罐；螺旋叶片带动磨料与水充分混合，混合液由集液漏斗上方进入漏斗内，并通过进液口进入到漏斗内流通道，再通过与内流通道相通的出液孔进入射流喷嘴进行射流；通过控制驱动装置的转速来控制给料杆的旋转速度从而控制磨料输送量，达到精确控制磨料浓度的目的；通过空心杆给料，避免了空气的进入，从而消除了射流紊动，有效提高射流系统的稳定性；集液漏斗将混合的磨料液体通过内流通道输送至射流喷嘴，增大了混合液射流的压力，有效提高射流效率；磨料混合液经过螺旋叶片的充分混合，使磨料混合液更加均匀。
进一步的，给料杆的上端安装有杆帽，杆帽与给料杆密封相连，且杆帽的上方设有泄压阀。
为了保证给料杆整体密封性以及方便添加磨料，给料杆上方的杆帽与其密封相连，同时为了防止罐内压力过大，杆帽上设置了泄压阀。
为了便于给料杆的旋转，给料杆与磨料罐的壳体之间通过轴承相连。
为了保证磨料罐的整体密封性，给料杆与磨料罐壳体之间设有密封装置。
为了便于磨料卸料，所述挡料板由给料杆中心向管壁倾斜设置，挡料板的倾斜角度为45°～60°。
进一步的，螺旋叶片的起始端位于挡料板处，终止端距离给料杆底部一段距离。
为了便于磨料与水的进一步充分混合，螺旋叶片下端与磨料罐之间形成一混合空间，螺旋下落的磨料在此空间与水得到充分混合。
进一步的，内流通道下部通道为收缩段，且收缩段倾斜角度为15°～60°。
磨料混合液经过内流通道后被进一步压缩，然后从出液孔出液射流，增大了出液压力，便于射流。
套筒与给料杆下端旋转动密封。套筒用于径向支撑给料杆，同时与给料杆密封相连，防止磨料进入集液漏斗内流通道影响混合液的浓度控制。
进一步的，还包括控制系统，控制系统分别与驱动机构中的伺服电机、与进水口相连的高压泵以及磨料管路上的流量阀信号相连。
本发明采用伺服电机驱动带螺旋叶片的给料杆转动来实现螺旋给料，螺旋叶片转动使磨料下落到磨料罐底部，磨料从给料杆内腔至磨料罐内，再经过与高压水充分混合后由集液漏斗进入出口装置，整个过程无气体进入的可能，相比较于依靠负压的抽吸式送料，这种结构消除了液体倒灌进入送料斗以及空气混入导致射流紊动的现象发生；送料机构被密封在磨料罐内，罐内结构紧凑，磨料在输送过程中缓慢有序，使磨料与水得到充分混合，保证磨料混合均匀，射流机构工作稳定高效；通过控制系统对伺服电机动态调速，对射流浓度达到精确、无极调节，从而满足针对不同工况及时有效调节磨料浓度的需求。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明中给料杆及杆帽示意图；
图3是本发明中集液漏斗及出口装置示意图；
图中：1、控制系统，2、驱动机构，3、杆帽，31、泄压阀，4、给料杆，41、出料孔，42、挡料板，43，螺旋叶片；5、磨料罐；6、集液漏斗，61、套筒，62、漏斗，63、进液口，64、内流通道；7、出口装置，71、进水口，72、出液孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细的阐述。
如图1至图3所示，一种能够精确控制射流前磨料浓度的混合装置，其特征在于，包括磨料罐5、给料杆4和驱动机构2，给料杆4的上端伸出磨料罐5并与驱动机构2相连，给料杆4的下部安装有螺旋叶片43，所述给料杆4为空心给料杆，螺旋叶片43上方给料杆4的侧壁上开有出料孔41，出料孔41下方且位于螺旋叶片43上方的给料杆4内腔设有挡料板42；给料杆4的下端安装有集液漏斗6，磨料罐5的下端安装有出口装置7；其中集液漏斗6包括套筒61和漏斗62，套筒61的上端套装在给料杆4下端，套筒61的下端固定在漏斗62的斗腔内，漏斗62的倒锥形斗腔内且位于套筒61底部开设有进液口63；出口装置7套装在集液漏斗6的下端，出口装置7的侧壁上开有进水口71，出口装置7上方的内壁与漏斗外壁之间形成入水通道，出口装置7的底部开有出液孔72，出液孔72与漏斗62的内流通道64相通，进水口71通过管路与外设的高压泵相连，出液孔72通过管路与外设的射流喷嘴相连。
将磨料注入空心的给料杆4内腔，当磨料由于重力下降至挡料板42处，再由出料孔41落入给料杆的螺旋叶片53上，通过驱动装置2带动空心的给料杆4旋转，螺旋叶片43将磨料螺旋向下输送；高压泵通过出口装置7侧壁上的进水口71输入高压水流，再由出口装置7上方的内壁与漏斗62外壁之间形成入水通道进入磨料罐5底部，直至高压水充满磨料罐5；螺旋叶片43带动磨料与水充分混合，混合液由集液漏斗6上方进入漏斗62内，并通过进液口63进入到漏斗内流通道64，再通过与内流通道64相通的出液孔72进入射流喷嘴进行射流；通过控制驱动装置2的转速来控制给料杆4的旋转速度从而控制磨料输送量，达到精确控制磨料浓度的目的；通过空心杆给料，避免了空气的进入，从而消除了射流紊动，有效提高射流系统的稳定性；集液漏斗6将混合的磨料液体通过内流通道64输送至射流喷嘴，增大了混合液射流的压力，有效提高射流效率；磨料混合液经过螺旋叶片43的充分混合，使磨料混合液更加均匀。
进一步的，给料杆4的上端安装有杆帽3，杆帽3与给料杆4密封相连，且杆3帽的上方设有泄压阀31。
为了保证给料杆4整体密封性以及方便添加磨料，给料杆4上方的杆帽3与其密封相连，同时为了防止罐内压力过大，杆帽3上设置了泄压阀31。
为了便于给料杆4的旋转，给料杆4与磨料罐5的壳体之间通过轴承相连。
为了保证磨料罐5的整体密封性，给料杆4与磨料罐5壳体之间设有密封装置。
为了便于磨料卸料，所述挡料板42由给料杆4中心向管壁倾斜设置，挡料板42的倾斜角度为45°～60°。
进一步的，螺旋叶片43的起始端位于挡料板42处，终止端距离给料杆4底部一段距离。
为了便于磨料与水的进一步充分混合，螺旋叶片43下端与磨料罐5之间形成一混合空间，螺旋下落的磨料在此空间与水得到充分混合。
进一步的，内流通道64下部通道为收缩段，且收缩段倾斜角度为15°～60°。
磨料混合液经过内流通道64后被进一步压缩，然后从出液孔72出液射流，增大了出液压力，便于射流。
套筒61与给料杆4下端旋转动密封。套筒61用于径向支撑给料杆4，同时与给料杆4密封相连，防止磨料进入集液漏斗6内流通道64影响混合液的浓度控制。
进一步的，还包括控制系统1，控制系统1分别与驱动机构2中的伺服电机、与进水口71相连的高压泵以及磨料管路上的流量阀信号相连。
工作前，打开杆帽3，通过管路向给料杆4的空腔注入磨料，同时打开伺服电机，伺服电机带动给料杆4转动，磨料由于重力作用下落至挡料板42处，在经过出料孔41落到螺旋叶片43上，给料杆4上的螺旋叶片43旋转带动磨料向下螺旋输送，完成上料后，拧紧杆帽3，确认泄压阀31正常工作；通过控制系统1输入高压泵的水压参数，然后打开高压泵通过进水口71向磨料罐5内充水，高压水通过集液漏斗6与出口装置7内壁之间形成的入水通道进入磨料罐5内，直至磨料罐5内充满水；工作时，通过控制系统1输入磨料流量参数以及伺服电机转速参数，给料杆4旋转，螺旋叶片43带动磨料向下直至进入螺旋叶片下方与磨料罐形成的混合空间；混合空间的磨料与水充分混合成磨料混合液后进入集液漏斗6，并通过漏斗底部的进液口63进入集液漏斗内流道64，再经过收缩段的进一步增压后通过出液孔72进入射流管道后经喷嘴喷出。

Claims (8)

1.一种能够精确控制射流前磨料浓度的混合装置，其特征在于，包括磨料罐(5)、给料杆(4)和驱动机构(2)，给料杆(4)的上端伸出磨料罐(5)并与驱动机构(2)相连，给料杆(4)的下部安装有螺旋叶片(43)，所述给料杆(4)为空心给料杆，螺旋叶片(43)上方给料杆(4)的侧壁上开有出料孔(41)，出料孔(41)下方且位于螺旋叶片(43)上方的给料杆(4)内腔设有挡料板(42)；给料杆(4)的下端安装有集液漏斗(6)，磨料罐(5)的下端安装有出口装置(7)；其中，集液漏斗(6)包括套筒(61)和漏斗(62)，套筒(61)的上端套装在给料杆(4)下端，套筒(61)的下端固定在漏斗(62)的斗腔内，漏斗(62)的倒锥形斗腔内且位于套筒(61)底部开设有进液口(63)；出口装置(7)套装在集液漏斗(6)的下端，出口装置(7)的侧壁上开有进水口(71)，出口装置(7)上方的内壁与漏斗外壁之间形成入水通道，出口装置(7)的底部开有出液孔(72)，出液孔(72)与漏斗(62)的内流通道(64)相通，进水口(71)通过管路与外设的高压泵相连，出液孔(72)通过管路与外设的射流喷嘴相连。
2.根据权利要求1所述的能够精确控制射流前磨料浓度的混合装置，其特征在于，给料杆(4)的上端安装有杆帽(3)，杆帽(3)与给料杆(4)密封相连，且杆帽(3)的上方设有泄压阀(31)。
3.根据权利要求2所述的能够精确控制射流前磨料浓度的混合装置，其特征在于，给料杆(4)与磨料罐(5)的壳体之间通过轴承相连，连接部位设置有密封装置。
4.根据权利要求3所述的能够精确控制射流前磨料浓度的混合装置，其特征在于，所述挡料板(42)由给料杆(4)中心向管壁倾斜设置，挡料板(42)的倾斜角度为45°～60°。
5.根据权利要求1所述的能够精确控制射流前磨料浓度的混合装置，其特征在于，螺旋叶片(43)的起始端位于挡料板(42)处，终止端距离给料杆(4)底部一段距离。
6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的能够精确控制射流前磨料浓度的混合装置，其特征在于，内流通道(64)下部通道为收缩段，且收缩段倾斜角度为15°～60°。
7.根据权利要求6所述的能够精确控制射流前磨料浓度的混合装置，其特征在于，套筒(61)与给料杆(4)下端旋转动密封。
8.根据权利要求7所述的能够精确控制射流前磨料浓度的混合装置，其特征在于，还包括控制系统(1)，控制系统(1)分别与驱动机构(2)中的伺服电机、与进水口(71)相连的高压泵以及磨料管路上的流量阀信号相连。
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